1、UDC P 中华人民共和国行业标准TB TB 10119-2000 J 72-2001 铁路隧道防排水技术规范Technical code for waterproofing and drainage 。frailway tunnel 2000-12-21 发布2001-04-01 实施中华人民共和国铁道部发布铁路隧道防排水技术规范条文说明本条文说明系对重点条文的编制依据、存在的问题以及在执行中应注意的事项等予以说明。为了减少篇幅，只列条文号，未抄录原条文。1.0.1 我国在50年铁路隧道建设过程中，隧道防排水的设计和施工、运营养护均取得了一定的经验和成果。为了更好地发挥隧道防排水有效经验和成
2、果，适应我国铁路隧道建设的需要，故制定本规范。1.0.4条文中所指尚应符合国家现行有关强制性标准的，主要有:97); (1) (日本，1974年7月建设省颁布)第2.3.2条规定:距注浆点10m以内有饮用水源，原则上不得采用注浆方法。(2)东北工学院对错木素浆液污染泡围试验，对埋深21 27m砂层注浆实测及模拟试验结果，其污染范围与浆液注入量. 42 有关。即注人量越大，实际上反映裂隙宽度较大，污染范围也越大。根据现场实测，污染距离为720mo (3)浙江水利科学研究所对浆液扩散范围进行试验，结果表明，扩散距离为2030mo 浆液扩散范围与工程水文地质和注浆工艺有很大关系，例如淤泥层透水性小，
3、砂砾层透水性大，因此注浆点距饮用水源距离应根据工程水文地质情况，参照上述规定和试验数据确定。在注浆施工期间及注浆结束后，应随时抽取水样检查，发现有害物含量高于国家法定标准时，应停止施工，并采取补救措施。5.3.5 由于注浆材料不能完全符合所有条件，选择材料时应根据工程水文地质情况、注浆目的、注浆工艺及设备、成本等因素综合考虑，合理选择注浆材料。水泥类浆液来源广、成本低，适用于注浆量大的预注浆、回填注浆及裂隙宽度大于0.15mm的围岩注浆。在遇有洛洞、大的断层带时，在注人水泥浆前可先注入些惰性材料，如中、粗砂或岩粉等。当地下水流速较大时，为防止浆液被水冲稀，影响注浆效果，应选用胶凝时间较短的浆液
4、，如水泥一一水玻璃浆液、聚氨醋系浆液。当围岩、衬砌内裂隙宽度小于0.15mm时，可采用丙烯酷胶系化学浆液。5.3.7超前预注浆钻孔一般为伞形辐射状布置，是全封闭形。但对不含水岩层注浆可根据现场情况，如岩层裂隙状态、浆液扩散范围、注浆孔角度和偏斜率等因素来确定钻孔布置形式。竖井地面预注浆，布孔宜在井圈外不超过1.5m处，按等距离排列，孔间距离为46mo坑道地面预注浆，孔距坑道两侧1.52m，呈交错排列，孔距为35mo 5.3.8 超前预注浆钻孔设计，首先要确定注浆段长。施工时通常采用的方法是预注浆一段，再掘进一段，并留下止水岩盘。因43 此注浆段长度过小，则重复交错钻进次数多，使作业速度减慢，但
5、段长过大，则受到钻机能力限制。-般注浆段长度应根据坑道的工程水文地质条件和钻机能力确定，工程水文地质条件差(如穿越流哇!、层或淤泥层)，则注浆段长度应缩小。根据目前国内外统计，段长一般为2550mo在工程施工时，每次注浆段长度可视实际情况。加以适当调整。掘进段长与注浆段长的关系可参照:掘进段长度不应超过注浆段长的80%，以保留20%以上的长度作为下段注浆的止水岩盘;南岭隧道注浆段长为20m，开挖段长为16mo止水岩盘厚度(超前预注浆系指孔底与毛洞边缘距离，地面预注浆系指注浆孔穿过毛洞底高程的距离)，国内外有关数据如下:南岭隧道为毛洞高度的0.7倍(5m);奥斯陆污水隧道为毛洞高度的0.7倍。m
6、)。根据工程实践确定这一距离为毛洞直径的0.51倍，通常为3lOm，可按掘进爆破影响范围和工程所处的工程水文地质状况不同而定，如全断面掘进、工程地质条件差、预计涌水量大的地段可取较大值。5.3.12 衬砌内注浆通常用于处理结构渗漏水。为防止壁后泥沙涌人，造成事故或浆液流失，因此规定乱深不应超过壁厚的2/3，并不得小于15cmo 5.3.13 预注浆在硬岩地层进行压水试验的目的，是为了测定岩层单位吸水量，评定岩层情况，为确定浆液配合比和注浆量提供依据，并可检验在相应注浆压力情况下管路及设备状况，有无漏水现象及止浆塞的效果。经过压水试验还能了解可能漏浆、跑浆的区段，以便采取相应的措施，因此是注浆施
7、工的一个很重要的步骤。鉴于压水试验对注浆效果影响较大，因此规定注浆施工前均应进行压水试验。软弱岩层由于压水易使钻孔拥塌，所以不能进行压水试验。5.3.14 在岩石破碎、渗漏水量较大地段设置隔水墙，可避免浆44 液被地下水冲稀，影响注浆效果;还可避免浆被流失过远，造成浪费;同时还可使浆液充分充填该段所有的细小裂隙部位，提高其注浆防水效果。5.3.15 合理的注浆顺序能提高注浆质量。由低到高、由下往上的顺序，可使浆液在重力作用下，将裂隙充填得更加密实。从少水处到多水处，在多水地段先两头后中间的顺序可避免浆液被地下水冲稀。竖井由上往下分段施工，是由于上面渗水易处理，下面施工困难。5.3.17 注浆压
8、力是浆液在裂隙中扩散、充填、压实、隔水的动力。注浆压力太低，浆液就不能充填裂隙、扩散范围也有限，注浆质量也差;压力过高，甚至超过一定的限值，会引起裂隙扩大，岩层移动和抬升，浆液易扩散到预定注浆范围之外，造成浪费。合理的注浆压力既能避免压力过高所造成的不利影响，又能保证浆液的结石强度和不透水性，有利于形成良好的隔水帷幕。国内外注浆工程中，用来计算掘进前最大预注浆压力的经验公式和图表较多，大致可归纳为以静水压力为依据和以静力平衡为依据两大类方法。以静水压力为依据的经验公式，只考虑、静水压力，而对影响注浆的其它因素均不考虑。通常有下述两种公式:(1) P=35倍静水压力(2) P = P静+.51.
9、5MPa 在实际使用中，预注浆往往采用后者为多。另一种是以静力平衡为主要依据的计算方法，这种方法是以覆盖岩层压重为主要依据。但也有两种截然相反的观点:一种认为注浆压力应大于覆盖岩层造成的压力;另一种认为注浆压力应小于覆盖岩层造成的压力。目前国内多数单位持后种观点。关于地面预注浆压力计算，国内有关单位建议公式为P-H-v 一一1K . 45 . 式中p-一注浆压力(100kPa); V一一岩层容重(kg/cm3); H一一注浆段离地面高度(cm); K二一系数。由于决定注浆压力的主要标准，是不允许岩层发生变形，而覆盖层的压重是影响岩层变形的主要因素，这类经验公式均以静力平衡为条件来计算压力是有一
10、定道理的。但是覆盖层压重同岩基变形的准确关系都很不清楚，因此公式中K值难以确定，并且这个公式对坑道注浆还不很适合。所以目前各地还是按经验参照静水压力来确定，即p=p静+0.51.5肌1Pa回填注浆时，部分压力将直接作用在衬砌上，所以压力不宜太大。考虑到管路压力损失，一般以注浆孔口处压力来控制，其值应小于0.5MPa，具体视工程而异，结构差的，可选稍低值。5.3.18 关于注浆结束标准目前提法尚不一致，通常考虑两个指标:达到设计压力和进浆速度小于规定值。注浆压力比较直观，施工现场也便于检查，而进浆量与注浆压力、注浆材料有密切关系，现场也较难检查。由于预注浆设计压力大多是以经验公式确定，实际施工也
11、有不太合适的情况。如达到设计注浆压力，而进浆量仍较大，还是继续压注为好。所以规范提出进浆量指标作为一个依据是必要的。由于回填注浆和衬砌内注浆主要是充填衬砌或衬砌与围岩间的孔隙，只要控制压力就可以了。衬砌后围岩注浆，往往是为了达到较高抗渗要求而进行的，因此其结束标准应略高。5.3.19 为了检验注浆效果，防止开挖时发生拥塌涌水事故，必须进行效果检查，通常是在分析资料的基础上采取钻孔取芯法进行检查。有条件时，还可采用物探法等方法进行检查，分析资料时要结合注浆设计、注浆记录、注浆结束标准，分析各注浆孔的46 注浆效果，看哪些达到了，哪些是薄弱环节，有无漏注或未达结束标准的孔，原因何在，如何补救等等。
12、钻孔取芯法是按设计要求在注浆薄弱地方，钻检查孔，检查浆液扩散、固结情况、取芯率，并进行压水(抽水)试验，检王雪地层吸水率(透水率)，计算渗透系数及开挖时的出水量。5.3.20 衬砌后采用压注水泥砂浆堵水是根据实践经验而定的O压浆孔距可根据水量大小，适当减小或放大，但应避开衬砌背后的排水设施O若单纯为了堵水，第一次压浆一般用1: 3水泥砂浆，水大时用1:1水泥砂浆，如兼作加固围岩，则第一次初压可用1:5水泥砂浆，以节约水泥。检查压浆可用纯水泥浆，但检查压浆不得利用原有孔眼，必须在其附近另凿新孔压浆。压浆过程中，如出现某一孔压浆量较多而仍未饱满时，该孔应暂停压注，候24h后再压，直至饱满。如有流浆
13、、回浆、漏浆等情况时，应暂停压浆，查明原因，改进施工工艺或改用其它浆液。5.3.21 本条是根据贵昆线铁路电化工程中隧道治水的施工经验向衬砌均工内压注化学浆液，增强衬砌自身的抗渗性，以达到防水的目的。此法工艺操作简单，进度快，浆液消耗少，效果也较好，但因经验较少，有待今后实践中总结修正，以待完善。5.3.22 隧道内采用内贴式防水层防水的工点少，尚无成熟的经验。本条是根据一般防水层工程有关资料制订的。执行中应认真总结，以备日后修订条文。5.4.6 防水板防水层是用于初期支护与二次衬砌间的一种防水层，已在地铁、隧道中广泛使用，在材料的选用、施工的方法上都趋于成熟。防水板有聚氯乙烯(PVC)、乙烯
14、一醋酸乙烯共聚物(EVA)、乙烯-沥青共聚物(ECB)、低密度聚乙烯(LDPE)等。5.4.7 本条对防水板物理力学性能作了些规定，便于在设计施工中选用。防水板的幅宽应尽量宽些，这样防水板的搭接缝数量就会少一些。如1m宽的防水板的搭接缝数量是4m宽板的4倍，而搭47 接缝又是防水板防水薄弱环节。但防水板的幅宽又不能过宽，否则防水板的重量变大，会造成铺设困难。根据近年来工程实践来看，防水板的幅宽以24m为宜。防7)板的厚度与板的重量、造价、防水性能有关。板过厚则板较重，不利于铺设，且造价较高，但过薄又不易保证防水施工质量。根据我国目前的使用情况，以O.81.5nun较为合适。防水板系置于初期支护
15、与二次衬砌之间，在二次衬砌浇筑时会受到一定的拉力，故应有足够的抗拉强度。初期支护为锚喷支护时，支护后围岩仍在变形，即使整个工程建成后，由于使用或地质等方面的原因工程结构也存在着变形问题，故防水板应有较高的延伸率值。耐刺穿性是施工中对材料提出的要求，因有的二次衬砌需要采用钢筋混凝土结构，在绑扎钢筋时会对防水板造成损伤，故要求防水板有一定的耐刺穿性，以免板被刺破使其完整的防水性遭到破坏。当二次衬砌用素混凝土浇筑时，可不考虑这一指标要求。防水板因长期处于地下并要长期发挥其防水性能，故应具有良好的耐久性、耐腐蚀性、耐菌性。抗渗性是防水板必备的一种性能。但目前的试验方法不能反映防水板处于地下受长期作用这
16、一条件，而要制定一套符合地下工程使用环境的试验方法也不是短期能解决的问题，故只好沿用现在工程界公认的试验方法所测得的数据。5.4.8 防水板系在初期支护如喷射混凝土、地下连续墙上铺设，要求初期支护基层表面十分平整则费时费力，且也达不到这一要求，故条文中只提宜平整，以便于铺设防水板即可。但基层表面上伸出的钢筋头、铁丝等坚硬物体必须予以清除，以免损伤防水板。5.4.9设缓冲层的目的一是因基层表面不甚平整，铺设缓冲层后便于铺设防水板;二是能避免基层表面的坚硬物体偶尔清除不太彻底时刺破防水板;三是有的缓冲层(如土工布)有渗排水性48 能，能起到引排水的作用。采用暗钉圈焊接固定防水板可以确保防水板的整体
17、性。搭接缝采用焊接法时，应采用双焊缝，一方面能确保焊接效果，另一方面也便于充气检查焊缝质量。5.4.11 防水板的铺设和内衬混凝土的施工系交叉作业，如两者施工距离过近，则相互间易受干扰，但过远，有时受施工条件限制达不到规定的要求，且过远后铺好的防水板会因自重造成脱落。根据现在施工的经验，两者施工距离宜为520mo 5.4.12 防水板若未留余量，浇筑拱顶时，防水板易绷紧，从而造成混凝土封顶厚度不够的现象。5.4.14 防水板虽有一定强度，但如振捣棒直接接触防水板，有可能造成防水板的破坏，从而形成渗漏水的隐患。5.5.1 墙体水平施工缝距底板的距离采用300mm，是考虑现在施工中采用钢模板比较普
18、遍，这一距离的大小应与钢模板的模数相适应。5.5.2施工缝的防水质量除了与选用的构造措施是否合理有关外，还与施工质量有很大的关系。本条根据各地的实践经验，规定了在混凝土终凝后(般来说，夏季在混凝土浇筑后24h，冬季则在3648h，具体视气温、混凝土等级而定，气温高、?昆凝土等级高者可短些)铲除表面浮浆的内容，这不仅是因为混凝土刚刚终凝，浮浆的清除较为容易，更主要的是这层浮浆是妨碍新老混凝土结合的障碍，由于新老混凝土不能紧密结合使施工缝容易产生渗漏水。另外把1:1水泥砂浆层的厚度规定为3050m口，目的是使新老混凝土结合更好，如不先铺水泥砂浆层或铺的厚度不够，将会出现工程界俗称的烂根现象，极易造
19、成施工缝的渗漏水。遇水膨胀橡胶止水腻子或遇水膨胀橡胶止水条是近年来在施工缝上使用的新材料，有的地方用后效果尚好，有的地方用后效果不住，其效果不住的原因是由于降雨或施工用水等使止水腻子或止水条过早膨胀，因此条文规定止水腻子或止水条应具有缓胀性能。. 49 . 垂直施工缝的做法是根据目前工程实践的经验所做的规定，以确保垂直施工缝t安装的止水条不会掉下，位置准确，又能起止水作用。中埋止水带只有位置准确、固定牢固才能起到止水作用，因此做此规定。5.5.3 因变形缝处是防水薄弱环节，特别是采用中埋式止水带，止水带将此处的混凝土分为二部分，由此对变形缝处抵抗地下水渗透造成不利影响，因此条文作了变形缝处混凝
20、土局部加厚的规定。5.5.4 沉降缝和伸缩缝统称变形缝，由于防水做法有很多相同之处，故般不细加区分。但实际上两者是有定区别的，沉降缝主要用于在上部建筑变化明显的部位及地基差异较大的部位，而伸缩缝是为了解决因干缩变形和温度变化所引起的变形时避免产生裂缝而设置的，因此修编时针对这点对两种缝作了相应的规定。沉降缝渗漏水目前工程上比较多，除了选材、施工等诸多因素外，沉降量过大也是一个重要原因。因目前所用的最好材料，如带钢边的止水带虽大大增加了与混凝土的粘结力，但如沉降量过大，也会造成钢边止水带与混凝土脱开，使工程渗漏。根据现有材料适应变形能力的情况，本条规定了沉降缝最大允许沉降差值。5.5.5 从防水
21、要求来说，如果变形缝宽度过大，则会使处理变形缝的材料在同一水头情况下所受的压力增加，这对防水是不利的，但如果变形缝宽度过小，在采取一些防水措施时施工有一定难度，无法按设计要求施工。根据目前工程实践，本条规定了宽度的取值范围，如果工程有特殊要求，可根据实际需要确定宽度。5.5.6 随着地下空间的开发利用，地下工程的数量越来越多，埋置深度越来越深，由于变形缝是防水薄弱环节，因此变形缝的渗漏成为地下工程的通病之一。究其原因，除变形缝防水施工难度较大外，原来的防水措施仅考虑一道防线过于单薄也是原因之50 . 。5.5.7 变形缝的渗漏水除设计不合理的原因之外，施E不合理也是一个重要的原因，针对目前存在
22、的-些问题，本条作了-些规定。中埋式止水带施工时常存在以下些问题:一是埋设位置不准，严重时止水带一侧往往折至缝边，根本起不止水的作用。二是顶、底极止水带下部的?昆凝土不易振捣密实，气泡也不易排出，且混凝土凝固时产生的收缩易使止7kfif与FYfti的混凝士产1c:缝隙，从而导致恋形缝漏水。根据这种情况，条文中规定顶、底版中的止7(带安装成往形，有助于m除L述弊端iitIIIII!式JI:水带的安装，在先浇侧j昆凝土时，此时端模被11:水带分为二块，这给支模r，i定造成困难，r坟条文ql规定端模要支撑竿叶，严防漏浆。施五时由于端模支撑不牢，不仅造成漏浆，而且也不敢按规定要求进行振捣，致使变形缝处
23、的混凝土密实性较差，从而导致渗漏水。四是止水带的接缝是止水带本身的防水薄弱处，因此接缝数愈少愈好，考虑到E程规模不间，缝的长度不一，故对接缝数量未做严格的限定。五是转角处止水带不能折成直角，故条文规定转角处5Il做成困弧形，以便于止水带的安设5.5.8 要使嵌填密封材料具有良好的防水性能，除了嵌填的密封材料要密实外，缝两侧的基层处理也，-分甲:耍，否则密封材料与基面粘结不紧密，就起不到防水作用。另外，缝底的背衬材料不可忽视，再则会使密封材料二riQ受力，对密封材料的rfUJ久性和I防水性都有不利影响。6. 1. 1 隧道、明洞、辅助坑道排水是指采用各种fW水措施，使地下水能顺着预设的各种管沟排
24、出洞外。吁排水111自程低于最高洪(潮)水位时，为防止决(潮)水倒灌，通常在排水口处采取自密封措施。6. 1.2 隧道排水的规定说明如下:(1)实践证明，隧道内纵向应设排水沟，横向应设排水坡，这是卡分必要的措施。排水沟A般起汇集、排除地下水的51 作用。隧道设排水坡是为了防止隧道积水的危害。(2)为了排除汇集衬砌背后的围岩地下水，可在围岩地下水出露处(应考虑地下水的发展变化趋势)设置各种盲管(沟); 当围岩地下水主要在边墙时，可在边墙衬砌背后设竖向盲管(沟)，竖向盲管(沟)间距一般为10-30m;为了排除某一集中漏水，在衬砌外预埋管引排称排水管;如在衬砌内预留水槽引排称排水槽;为扩大集水范围，
25、在不影响围岩稳定和引起盲管(沟)堵塞的前提下，可在盲管(沟)内向围岩钻一些集水钻孔。当拱部围岩裂隙水单靠竖向盲管(沟)不能排除时，可设环向盲管(沟)，其间距一般不大于10m;当围岩裂隙水分布较广，单靠竖向盲管(沟)不能排除围岩裂隙水时，可在两道竖向盲管(沟)间设纵向盲管(沟)。必要时应加设隧底盲管(沟)，以组成完整的排水系统。(3)对于颗粒易流失的围岩系指砂层、土质或破碎松散围岩等，如采用集中排水易造成颗粒流失，降低围岩的稳定性，增大围岩压力，影响衬砌安全。因此，条文提出:对此类围岩不宜采用集中疏导排水。(4) 地下水发育，含水层明显，又有长期补给来源的隧道，洞内水量较大，有可能使洞内水沟断面
26、泄水能力不够，为了减少正洞地下水量，可根据情况利用辅助坑道或设置泄水洞等截、排水设施。如隧道有辅助坑道可利用时，应尽可能利用原辅助坑道截、排水。否则，可根据地形、地质、地下水情况增设辅助坑道或泄水洞截、排水。(5)为了保证喷锚支护质量，喷锚前的围岩局部有渗漏水地段应先治水，如在施工壁面凿槽埋管，及用铁丝包矿碴棉作泄水通道等，将水引人排水沟。6.2.1 洞口排水规定说明如下:1 为防止地表水冲刷洞口及边、仰坡的水流入隧道，条文规定隧道、明洞和辅助坑道的洞口应设置截水沟和排水沟。2 多雨地区系指湿润或半湿润地区(即干燥度小于1.5的52 地区)隧道仰坡范围，由于地层覆盖薄，岩层裂隙通畅，为了防止边
27、、仰坡范围的地表水下渗，即使从岩层结构本身不需要防护，但从加强防水与截水要求，宜采用防护措施。因此，条文规定多雨地区，为防止洞门仰坡范围内地表水下渗和冲刷，应根据具体情况采取防护措施。防护措施如浆砌片石、喷混凝土或喷浆等。3 对洞外水流的处理，条文原则规定洞外路莹的水不宜流入隧道。这是从保证隧道正常运营和安全而规定的。为排除洞外路莹汇水，提出当出洞方向路壁为上坡时，宜将洞外侧沟做成与线路坡度相反，且不小于20/00的坡度。这是指在一般情况下应该这样做，以利排水。当隧道全长小于300m时，如路重水量小，且含泥量少，不易淤积;或修建反向侧沟将增加大量土石方和混凝土砌体工程等困难条件下，也要求作反坡
28、排水，显然不经济，也并不安全。针对上述情况，条文指出路壁侧沟的水可经隧道流出。为了保证安全和正常运营，条文同时指出但应验算隧道水沟断面，特别要求并在高端洞口设置沉淀井，主要在于保证隧道正常运营。6.2.2 明洞排水说明如下:(1)明洞建筑于露天空旷地区，一般有地表径流的影响，如不设法截、拦、排走，容易引起冲刷坡面，产生明塌，或流人回填土体内部，浸泡回填料，增加明洞荷载。为了保证建筑物的安全稳定，故条文规定明洞顶部应设置截、排水系统。(2)衬砌背后有地下水来源、时，条文提出靠山侧边墙顶或边墙后，应设置纵向和竖向盲管(沟)，将水引至边墙油水孔排除。(3)为了防止洞顶地表汇水的渗透，条文提出回填土表
29、面宜铺设霜性土隔水层，减少或隔断水流的通路。回填土与边坡的搭接处往往是水流的良好通道，水流的渗透软化作用易产生回填土体的滑移，故要求回填土并与边坡搭接良好。6.3.1 洞内排水沟设置的规定说明如下:. 53 . 1 关于洞内排水沟的规定为利于隧道排水沟流水通畅，排水沟应具有一定的沟底坡度，铁路隧道设计规范第3.4.2条规定隧道内纵坡不宜小于3%0，这个规定考虑了排水的需要，因此本条规定水沟坡度与线路坡度一致。在隧道中的分坡平道范围内不设水沟或不设水沟坡度，将影响水流的排泄。水沟坡度过大，将增加水沟及边墙基础工程量。鉴于分坡平迫多设于隧道中间坡顶地段，长度不长，水流量较小，结合减少坡顶水沟的深度
30、，因此规定在隧道中的分坡平道范围内排水沟底部)也有不小于1%。的坡度。车站内的隧道多设在平道上，洞内排水沟不设坡度，或坡度小于1%0，均不利于水流排泄;设置过大的境度，将增加l边墙和水沟工程量和车站土石方工程;一般车站隧道长度不会太长，水量不大，故条文规定车站内的隧道，排水沟底部应有不小于1%。的坡度。流入排水沟的隧底横向排水坡不应小于2%，这是为了防止隧底积水漫流，加快隧底水流的排泄而规定的O如隧道为单侧水沟，iJ设单面横坡，如为双侧;j(沟，则设人字横坡。2 单线隧道采用碎石道床，如设置中心水沟，水沟埋在道床下面，对养护维修很不方便，故一般不予采用。设置现侧水沟，水沟紧靠两侧边墙设置，对排
31、走衬砌背后盲沟的水，预防隧底翻浆冒泥以及养护维修都较中心*沟好得多。双侧水沟较中心水沟稍费工程量，但为数有限，因此当地下水较大时采用双侧水沟，对于养护、检查、维修、保证洞内水沟流水通畅都极为有利，为此，条文规定单线隧道宜优先设置双侧水沟。当地下水水量小，隧道较短，并铺设碎石道床时，方方忘方.可设置置-单侧/水k沟并规定设雪置-单侧水沟时，应设在地下水来源的一侧。当地下水来源不明时，曲线隧道水沟口I设在曲线内侧。条文要求水沟的侧面fl设有足够的进水孔，系指采用侧沟的水沟型式而言，目的是使衬砌背后及隧底的地下水尽快号|人54 水沟排走，其中靠墙侧进水孔间距为4-10m，靠道床侧进水孔间距为0.4-
32、1.0m。双线隧道，由于两线间距较大，为了利于拦截衬砌外的地下水，保证道床稳定，减少养护维修工作的困难，因而要求两侧及中心均设水沟，而双线的长、特长隧道，为均匀各沟水量，因而应增设各排水沟间横向联系水沟，间隔200-500m设一条横向联系水沟，视水量而定。3 在洞内水量不大的情况下，水沟涵常按标准断面设置，根据既有隧道的实际来看，大多数是合适的，但当洞内水量较大时，标准断面就不可能满足需要，因而有的;有扩大水沟断面，有的需设双侧水沟，故条文指出水沟断面应根据水量大小确定，保证有足够的过农能力。水沟的作用在于排水，如果堵塞淤积而难于检查清理时，就要增加养护维修工作量，甚至产生不良后果，故条文规定
33、水沟的设置应便于清理和1检查，并应铺设盖板。这是为了便于行人安全，避免道碴、杂物掉入沟内，有利于养护维修而定的。5关于冬季有水的隧道的水沟设置的规定参见本规范第7.4.1条第7.4.6条的条文说明。7.1.1 混凝土衬砌(包括拱、墙、道床、仰拱、铺底及水沟等)应具有较好的耐久性。?!j遭受有侵蚀介质的环境水作用时，会使混凝土发生白毛、蜂窝麻面、酥松、起壳剥落、骨料分离、形成孔洞、露石、材质破坏、强度降低等现象，影响混凝土衬砌均工的正常使用和结构的稳定。环境JJCXJ11昆凝土(或砌体砂浆)均L的侵蚀形式可分为以下三种:(1)分解性侵蚀在渗透水(软水)的冲洗作用下，混凝土中的晶态Ca(OHh恪入
34、水，t1，其他化合物刑;酸二饵(=:ZS)、督;酸三钙(C3八)等中的CaO也将分解并溶于水中而流失;11昆凝土中Ca(OHhLj HC03或直接与元作用，产生CaC03固体沉淀物，继续与55 CCh作用并溶入水中而逐渐流失。分解性侵蚀主要是由于地下水对混凝土中生成物不断分解溶出流失而形成的侵蚀。遭受这类侵蚀的混凝土，常见有白色毛状析出物，使混凝土结构呈多孔状，导致材质酥松、强度逐渐下降。(2)结晶性侵蚀地下水中含大量叫时，能与水泥中Ca(OH)z起化学反应生成石膏Caso4。当水泥中铝酸钙与Caso4发生反应时，将生成硫铝酸钙晶体。结晶性侵蚀主要是由于混凝土中化学成分与侵蚀性地下水作用后形成
35、的新生成物或地下水盐类介质周期性侵蚀混凝土，因季节性影响，地下水水位变化时析出结晶，均能发生体积膨胀，而引起混凝土物理性破坏。(3)复合性侵蚀前述两种侵蚀同时或交替发生作用，造成混凝土均工的侵蚀性破坏。凡隧道通过具有煤系地层、含硫化矿地层、含石膏地层、含盐地层、淤泥泥炭层、盐渍土、盐田、盐湖、海水等不良环境地质条件的地区，可能产生环境水对混凝土均工的侵蚀破坏，应予注意。本规范表7.1.1内各种类型的侵蚀性环境水，是一种地质环境条件下的产物。在表7.1.1中，相应列出地质环境条件特征，以便于在勘测、设计和施工时查明侵蚀介质来源。现对5种侵蚀类型及其相应的地质环境特征阐明如下:(1)硫酸盐侵蚀根据
36、我国地质背景特征，可分为石膏地层和含盐地层两类硫酸盐侵蚀。石膏地层根据我国含膏岩系地质条件有差异，还可分为海相和陆相两种石膏地层。. 56 a.海相石膏地层这种石膏层产生于一套不纯的，以白云岩为主的碳酸盐岩地层中。石膏层的层位、厚度、矿物成分和化学成分都较稳定。石膏是一种强酸强碱盐。它的溶解度低，标准状态下溶解度为2.09 glL，其饱和溶液的pH值为7，硫酸根离子浓度为1166 mglL。这类石膏层中水溶性拥、铀的硫酸盐含量低，约为(Na20+ K20)的0.05%0.5%。所以伸、饷硫酸盐溶解补充的硫酸根离子约为115 1 055 mglL左右。此外，石膏在含有何、饷盐的水溶液中，其溶解度
37、略有升高，使环境水总硫酸根离子浓度最高可达2500mglL左右。一般情况下，硫酸根离子浓度在10002 000 mglL之间，最为常见。石膏层在地下深处可能逐渐过渡为硬石膏。深埋隧道及地下工程，需同时防止硬石膏水化膨胀造成混凝土构筑物的破坏。典型工程例子有成昆铁路百家岭隧道和郎长铁路神头隧道。b.陆相石膏地层陆相石膏层产于红色岩层中。石膏层顶、底面或层间常有薄层的不纯白云岩。含膏层层位、膏层厚度、矿物成分和化学成分在纵向和横向均变化较大。膏层常成豆状、囊状、透镜状分散，处于一套红色碎屑岩(粉砂岩、粉砂质泥岩)中。此类石膏常含有不定数量的钙芒硝或芒硝等水溶性硫酸盐，所以环境水中硫酸根离子浓度常超
38、出2000mglL，个别情况下达8000 mglLo pH 值也略偏碱性，常在78之间，个别情况略高于8，可出现强硫酸盐侵蚀。典型工程实例有成昆铁路沙木拉打隧道。含盐地层这是一种含多种盐类的陆相红色地层，故可称为复合含盐地层。根据我国地质条件，这类地层的含盐矿物主要为硫酸盐(石膏、硬石膏、钙芒硝、芒硝)、氯化物(岩盐)及碳酸盐(碳酸饷)等。盐类产于多层次的杂色(红色、紫色、灰绿色、黄褐色)碎屑岩层(如泥岩、粉砂质泥岩、粉砂岩)中。杂色碎屑岩在剖面上重复次数愈多，含盐的可能性愈大。由于押、纳水榕性57 盐的含量占有重要地位，故环境水明显呈碱性，pH值常介于89之间，个别可大于9。侵蚀性离子如Na
39、+、-、Cl一等的总浓度，可分别高达10000mglL以上。高矿化度是这类环境水的重要特征之-。由于pH值高，硫酸根离子侵蚀作用的起始浓度条件也相应提高(详见本说明第6点)。环境水中纳离子含量高，还有助于碱骨料反应作用的产生。氯离子含量高，能促进钢筋混凝土中钢筋的电化学锈蚀。在干温交替环境下，盐类结晶的物理风化作用对泪凝土的破坏也经常发生。典型工程例子有成昆铁路南段的黑井隧道、法拉隧道和中坝隧道等20余座隧道。(2)读盐侵蚀环境水中读盐侵蚀常与硫酸侵蚀并存。当环境水中M82?离子浓度大于1000 mg/L时，即认为该环境水具有钱盐侵蚀。这是干旱地区盐渍土、盐湖、盐田及海水在特殊情况下馍盐(主要
40、为硫酸镜和氯化娱)局部集中时的环境。镇离子浓度常在9508000 mglL之间。若没有特殊的浓缩条件，盐湖、盐田和海水的钱离子浓度般是达不到每升数千毫克的。在非干旱地区，当硫酸型酸性环境水流经白云岩地层时，岩层被洛解和侵蚀，环境水中镜离子含量也可达到9001000 mg/L (如罗依读隧道)。若构筑物存在干温交替条件，则在早季或局部干燥气候条件下镇离子浓度会t升，再加上环境水中同时存在其他硫酸盐组分，有可能同时产生盐类结晶侵蚀。目前我国还未见典型镜盐侵蚀的工程例子报道。(3)盐类结晶侵蚀早地区盐渍土及滨海平原局部盐碱土，可根据含盐性质分为两大类，即以含碱与碱土金属硫酸盐为主的盐渍土和以含碱金属
41、碳酸盐为主的盐碱士，其环境水的溶解固体可高达每升数万毫克以上，水质呈明显碱性，pH值介于812之间。所谓盐类结晶侵蚀，系指在水位变化范围内或干湿循环区内的白凝土，在i朝温状态下，通过毛细作用吸进各种可溶性盐榕液，在干燥条件下经蒸发、浓缩而析晶。此过程使毛细管产生很大结晶压力而导致. 58 混凝土破坏。这种主要由物理作用引起的侵蚀破坏，其速度远比化学侵蚀破坏快。这种破坏范围集中于于湿交替部位，而处在水下或潮湿土壤中的混凝土则完整无损(至少外观如此)。这种干旱或半干旱地区的盐渍土、盐碱土常呈大面积分布。前述的石膏地层、含盐地层与此类环境不同，只局限于一定地层带内，随地层的递变而迅速消失。反映在环境
42、水化学成分变化上，也是跳跃式的，干种水质类型瞬即转变为另二种类型。而盐渍士、盐碱土环境由是面状分布，在一定区域内，其矿物组分和环境水化学成分都是较稳定的。(4)硫酸刷酸性侵蚀硫酸理酸性侵蚀与富含硫化矿物的黑色岩层有密切关系。黑色右后的黑色东般ct11 ftJU，J!JU)-散状做粒黄铁矿等硫化矿物构成。以有机质染色为主的岩层，如炭质页岩、沥青质岩层(页岩、灰岩)，外观皂深黑色，略带油脂光泽;以分散状微粒黄铁矿污染为主的岩层(如各种碎屑岩、碳酸盐岩)，外观呈暗灰色和暗黑色，无光泽。由两种黑色素共同染色的黑色岩层，也广泛存在。煤系地后巾，黑色77层最为发育。il煤系地层的黑色岩后，在不同地质时代、
43、f写同地区都曾出现，其分布更为广泛，故可用黑色岩层一iJ概括。它们的特点是富含以茧铁矿、白铁矿为主的硫化矿物。当岩层为富含游离氧的地表水或地下水淋滤时，因硫化物的氧化作用和水解作用而形成具有强烈侵蚀性的硫酸型酸性环境水。在有色金属的硫化物矿床、矿田、矿脉中，硫化矿物更为丰富，种类更为繁多，不但地域分布广泛，而且它们常具有良好的结晶习性和金属光泽，容易为人们察觉，不像黑色岩层中的硫化矿物那样常被忽视。这类地质条件下的环境水，水质pH值介于1.56.5之间，以26范围最为常见:硫酸根离子在每升数百毫克至每升数千毫克之间。pH值与硫酸根离子浓度低，而侵蚀性强是这类环境水的重要特征之二O这类环境水水化
44、学特征受围岩的地质构造、59 岩性、岩石孔隙率及水补给条件影响很大。最显著特点是:当围岩条件不变时，侵蚀性离子(H+，SO;-)浓度将随时间发展逐渐下降。这一趋势在富含碳酸盐岩夹层或透镜体的黑色岩层最为明显。若围岩再次受到扰动，如地震、地表或地下工程开挖等时，侵蚀性离子会再次升高，称为二次峰值现象。典型工程例子有:枝柳铁路的罗依溪隧道、红砂漠隧道，湘黔铁路的大江口二号隧道，滇黔铁路羊肠支线的乐所隧道等。(5)溶出型侵蚀这类侵蚀本质上是碳酸型酸性侵蚀。这种侵蚀类型是在腐植土(淤泥、土壤)及低矿化度的河水或地下水环境中形成的。腐植土是一种富含有机物的淤泥、土壤或泥炭的堆积物。有机物的分解，导致水中
45、富含游离二氧化碳和各种腐植酸。腐植酸对混凝土的侵蚀作用，目前还未查明，但碳酸型酸性水的侵蚀作用是众所周知的。这类环境水的pH值介于56之间，呈弱酸性，侵蚀性离子浓度低，矿化度一般都在500mglL以下。理论上，大气中)z分压约为10-3.5atm，这时C乌达饱和的环境水，其pH值约为5.7左右。在淤泥或土壤中，若有机物得到充分分解，则局部封闭性孔隙中C乌分压大于10-3.5atmo据南京土壤研究所对云南腐植土中cc)z含量的测定表明，当土壤孔隙cc)z分压局部接近1atm时，局部孔隙溶液的pH值将下降至4左右。所以我们把这类环境水的pH值定为56.5是符合一般情况的。在长江、珠江三角洲及大湖湖
46、滨区的软土，南方雨量充沛地区的河流及植被发育的多雨山区，都会有这类环境水出现。当环境水中重碳酸根(H)含量小于1.5 mmollL (或毫克当量)时，即认为该环境水对混凝土具有溶出性侵蚀。典型工程例子有:某大坝坝前基础廊道，福州市闽江第一码头混凝土柱基，京九铁路岐岭隧道(铁道总公司提供资料)。表7.1.1特号1、4侵蚀类型均以硫酸根离子(SO;-)放度为判定依据，但数值各不相同，这是以工程实例和地质环境条60 件的化学热力学分析为根据的。众所周知，-离子对混凝土的破坏作用是巨大的。但对其破坏作用的认识，不能仅局限于它与钙离子结合生成石膏，与水化铝酸钙结合生成钙矶石上。因为-离子对硬化水泥浆的主
47、要矿物(水化硅酸钙、水化铝酸钙)的侵蚀，以及钙坝石的生成，是受水溶液的pH值及钙离子浓度制约的O硫酸根离子侵蚀作用与pH值及钙离子浓度的关系，可依下列水泥浆体矿物稳定的热力学浓度方程，或侵蚀试验研究得知:当仅考虑pH值对水化硅酸钙的侵蚀时，一离子侵蚀作用起始浓度，可按下述方程计算:19一J=2pH十A同时考虑pH值与钙离子浓度的影响时，硫酸根离子侵蚀作用起始浓度为19- =4pH十19Ca2+J + B 上两式中的A、B为常数，可按化学侵蚀反应计量方程中的反应物和产物的热力学数据计得。说明图7.1.1给出了标准状态下298K (25 C), 1 atm混凝土中水化硅酸钙受侵蚀时，一离子起始浓度
48、、Ca2+离子浓度与pH的关系。由说明图7.1.1可知，当pH值6.3时，混凝土中水化硅酸钙受侵蚀所要求的硫酸根离子浓度可小于250mgIL。随pH值上升，硫酸根离子的侵蚀起始浓度也提高。上述侵蚀类型，由于环境水的pH不同，侵蚀程度的判定指标也就不同。在含盐层和盐渍土环境条件下，氯离子的含量都很高。如库若公路K418十790和K420+215处的公路涵洞，离子浓度分别为8400和3408mglL，相应的氯离子浓度分别为34928和7376 mglL。有人认为，该处因氯离子浓度高，因而没有硫酸根离子侵蚀现象。这种例子，在西北地区和西南地区都十分常见。但应指出这种环境水的pH值都在8以上。在碱性条
49、件下，硫酸根离子侵蚀的起始浓度将随pH值上升而升高。因此碱性的、高61 具有结晶性破坏作用。7.1.27.1.3 有侵蚀性地下; 水的防水措施，应针对不间的-10 侵蚀类型采用不同的抗侵蚀混凝土，这是必要的。但更重要的是提高混凝土的密实性(不透水性)和整体措施，这是提高混凝土的抗侵蚀能力最重要说明图7.1.1泪凝土受侵蚀时的措施，因为泪凝土内部结构叫、Ca2I 与pH值关系图均匀密实，外界侵蚀性水就不易渗入，混凝土内部溶解的Ca(OH)2也不易被水析出，从而阻捕了环境水的侵蚀速度。使用密实的、与混凝土不起化学作用的材料在衬砌外表面做隔离保护层，也可在衬砌外面做黠土隔水层、外贴防水层，如向衬砌背后压注乳化沥青或沥青水泥浆液;在衬砌外面涂抹防蚀涂料，如环氧煤焦油涂料、乳化沥青
