1 工程概况
辽宁省某公路隧道全长约1600米，分东西两线，建成后为双向六车道，是目前国内城市中心区建设的跨度较大、距离较长的公路隧道。
该隧道为山岭隧道，要穿过各种不同坚硬程度的围岩。工程自北口开始挖掘，洞口段土质埋层浅，为6米至15米，拱顶处于土石分界面，隧道断面内围岩为全风化及强风化板岩，围岩稳定性较差。由于地质条件较为复杂，这里采用了相应的隧道施工方法。
由于该隧道围岩存在裂隙水，一旦隧道建成后出现渗漏水现象，既危害隧道支护结构、降低结构的耐久性，又威胁行车安全，会对隧道的正常使用产生严重影响，因此隧道防排水层材料的选择和施工尤为重要。
2 防排水材料的选择
山岭公路隧道一般采用矿山法或新奥法施工，其结构形式为复合衬砌结构，通常在初期支护与二次模筑钢筋混凝土间设置热塑性片材作为防水层，PVC、ECB、EVA、HDPE等防水板最为常用（见图1）。而实际上，无论采用上述哪种防水板，经常都会由于各种因素导致隧道出现不同程度的渗漏水现象，渗漏水是隧道常见病害之一。
图1 见第9页山岭隧道复合衬砌构造
经过分析，我们认为导致山岭公路隧道渗漏的主要原因有以下几个：一是上述防水板不能与二衬结构混凝土粘结，之间留有透水间隙；二是在实际施工过程中，二衬结构防水混凝土达不到预期的防水要求；三是塑料防水板受到损伤破坏，包括防水板被围岩支护喷锚混凝土（或岩石）不平整表面上的尖锐物穿刺破坏，以及在浇注二衬混凝土时遭到破坏；四是隧道未能形成有效的排水体系，衬砌背后的积水不能及时排除。归根结底，都是由于塑料防水板与后期支护衬砌结合不紧密，只要防水板受到破坏，渗漏水就会在防水层与二衬混凝土间扩散、串流，加之二衬混凝土的防水效果不佳、环境水不能得到及时有效的排泄，造成隧道渗漏水问题的发生。
根据本隧道特点，我们引进国外先进的理念和技术，使用了科顺—奇封防排水板作为防排水层。奇封防排水板是采用特殊工艺将高密度聚乙烯（HDPE）防水片材经过压型处理后形成的凹凸状膜/壳连续、具有一定排水空间、水可在其间自由流动的防排水功能性材料。其立体式构造为环境水的排放提供了空间，从而可以有效解决上述问题。奇封防排水板具有平面柔韧性好、空间刚度高和抗穿刺能力强等特点，可承受250KPa（相当于25吨/平方米）的抗压负荷。同时，防排水板的凹凸状膜/壳构造使其可与混凝土产生很好的机械咬合力，与二衬混凝土粘结良好并形成一体。当凹凸的壳内填满混凝土时，其抗围岩压力可达到二衬混凝土抗压强度的20%。适用于隧道内的防排水、种植屋面和上人屋面及地下室墙面和底板工程的防潮和保护。奇封防排水板的主要性能见表1
表1
┏━━━━━┳━━━━━━━━━┳━━━━━━━━━┓
┃ 序号 ┃ 项目名称 ┃ 奇封防排水保护板 ┃
┣━━━━━╋━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━┫
┃ 1 ┃ HDPE平均膜厚，mm ┃ ≥0.70 ┃
┣━━━━━╋━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━┫
┃ 2 ┃ 重量，g/m2 ┃ ≥700 ┃
┣━━━━━╋━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━┫
┃ 3 ┃ 板材厚度，mm ┃ 8mm ┃
┣━━━━━╋━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━┫
┃ 4 ┃ 抗拉强度，N/5cm ┃ ≥300 ┃
┣━━━━━╋━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━┫
┃ 5 ┃ 抗压负荷，kPa ┃ ≥250 ┃
┣━━━━━╋━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━┫
┃ 6 ┃ 断裂延伸率，％ ┃ ≥100 ┃
┣━━━━━╋━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━┫
┃ 7 ┃纵向通水量，cm3/s ┃ 5.60 ┃
┗━━━━━┻━━━━━━━━━┻━━━━━━━━━┛
与传统材料相比，奇封防排水板具有如下优点：
(1) 立体排水,同时具有防水功能。高密度聚乙烯本身就是防水材料,其凹凸状膜/壳构造又能迅速有效排除隧道间隙水，使衬砌结构不受水压影响，防排水效果稳定可靠；
(2) 耐老化。由于高密度聚乙烯本身是难以降解的材料，加上产品隐蔽于地下结构中，因此可与建(构)筑物同寿命。几十年来,国内外的洞库、地铁和隧道等工程大量使用高密度聚乙烯防水材料足以证明这一点；
(3) 抗穿刺、耐腐蚀，防根刺。高密度聚乙烯材料可应用于垃圾填埋场及种植屋面防根刺层，耐尖锐物硌伤，耐根系穿刺,耐各种复杂环境下的腐蚀；
(4) 奇封防排水板可采用多种方法进行铺设安装，施工方便，安全快捷，质量可靠。传统防水板多用热合焊接,施工质量不易控制且会发生用电安全事故。
3 奇封HDPE防排水板系统设计
奇封HDPE防排水板系统将排防结合的设计理念引入隧道防水工程中。隧道结构的传统防水层难以避免破坏，山岭岩体中的环境水会在破坏的防水层内扩散、串流，由于水为流体，会沿最小阻力路径流动，隧道发生渗漏后不易准确找到渗漏根源，进行堵漏处理既复杂又不经济。因此，如果将二衬结构外的环境水及时排泄掉，隧道内部就无水可渗。本隧道设有纵向排水坡度，允许排泄环境水，那么采取排防结合的设防方法则是一种很好的防水措施。
奇封防排水板能够排泄汇集到板材表面上的环境水，对建（构）筑物起到防水、排水等保护功能；同时与聚酯无纺土工布配合使用，无纺布可形成具有透水过滤功能的防护层，有效防止土颗粒进入排水空间而阻塞排水通道、防止土体流失。本隧道构造层次见图2：
图2 见第10页隧道防排水构造层次
本隧道岩体节理、裂隙发育，裂隙水充足，故采用两侧双盲沟（管）排水系统，防排水板仅在顶拱、侧壁及排水沟部位设置，引导汇集的环境水至排水盲沟（管）内排掉（见图3）。
图3 见第10页隧道双盲沟（管）防排水构造
4 奇封防排水系统的施工
4.1准备工作
(1) 初期支护的喷射混凝土厚度必须满足设计要求，不足者应予补喷。壁上的凹坑深度h与跨度L之比应满足h/L<1/6，当不满足或凹处连续出现塌方、掉块时应及时做回填找平处理，然后方可铺设防排水层。喷射混凝土表面的处理要求见图4：
图4 见第10页
(2)防排水层施工区段不应有爆破作业，并应距开挖爆破点有一定的安全距离；
(3)防排水板应在初期支护基本稳定，并经验收合格后方可铺设；
(4)喷射混凝土表面应无疏松、空鼓、裂缝和大量渗水等现象，在铺设防排水板前应认真清理喷层上的所有杂物，喷层上的锐利棱角、附着的大颗粒石子及突出的岩包均应敲掉、凿平，必要时进行找平处理；
(5)对穿出基层的金属构件，如钢筋头、锚杆头、钢管等，应切除并用砂浆抹平；对于不能切除的金属构件，如锚杆头等，必须采用砂浆抹成圆弧，其圆弧半径应大于30cm，见图5—图7；
图5 见第10页铁丝或钢筋等突出部位处理
图6 见第11页管道突出部位处理
图7 见第11页锚杆等螺栓突出部位处理
(6)检查防排水板的质量，不得有断裂和孔洞等缺陷；
(7)在铺设防排水层前，应完成纵向排水盲管的铺设。
4.2 奇封HDPE防排水板施工工艺
在铺设防排水板前，先把≥300g/m2规格的聚酯土工布作为缓冲/滤水层铺在已经完成的支护隧道一衬洞壁上，然后采用配套垫塞和钢钉在拱顶及立壁位置机械固定铺设奇封防排水板，并在钉固处使用50X50mm隧道专用科顺粘霸NB-400自粘片进行密封（见图8）。这种铺设方式在国际上普遍采用，安装便利、节省工期、保证质量。
图8 见第11页
防排水板的拼接采用机械固定+自粘密封条密封的方式，搭接宽度不小于100mm。
(1)定尺选材
选用的奇封HDPE防排水板的包装长度尽量与隧道设防的周边长度一致，以避免在短边方向出现搭接缝。
(2)铺设并固定防排水板
从隧道的一侧开始连续铺设奇封HDPE防排水板。在两幅防排水板搭接位置粘贴200mm宽自粘卷材密封，确保防排水层的整体密封完整性。根据本隧道现场的实际情况，采用配套钢钉和垫塞机械固定防排水板。施工时应考虑以下几点：
a) 铺设/固定滤水聚酯无纺布的钢钉和垫片不应存在明显突起，以免影响防排水板的铺装。
b) 铺装防排水板时，配套的固定钢钉和垫塞应紧密结合，并完全置于防排水板的凹槽内（图8）；钉固后的钢钉和垫塞应与排水板表面平齐，同时用50×50mm粘霸NB-400自粘片密封所有钉固部位。
c) 防排水板的搭接缝部位采用钉固方法，尽量减少扣接不良和因基层不平使防排水板翘起的问题，并根据现场实际情况，适量增加配套钢钉和垫塞进行固定。在拱顶部位固定防排水板时，应适当留出余量。
d) 搭接缝部位固定完成后，以接缝为中心线粘贴200mm宽隧道专用粘霸NB-400自粘片进行密封并压实，使自粘片与防排水板粘接密封牢固。
(3)保护
在防排水板铺设过程中，应有专人巡查，发现排水板有破损处及时修补，以免留下渗漏水隐患。
(4)二次衬砌模筑混凝土
绑扎钢筋时尽量避免伤及防排水板，二衬模筑混凝土应有较好的和易性，便于混凝土充填密实排水板的凹壳，使混凝土与防排水板形成一体。
5 结语
纵观已建成的山岭公路/铁路隧道，尽管在防排水方面作了很大的努力，但大部分仍存在不同程度的渗漏现象，隧道渗漏水一直是不易解决的难题，给行车安全、洞内设施及结构耐久性带来不良影响。本隧道是我国第一个大面积采用防排水板系统的山岭公路隧道，奇封防排水板为隧道衬砌提供了防排结合的全新形式，真正遵循了“防排结合，刚柔相济，因地制宜”的原则。通过对本工程的总结，可为同类项目积累一些实践经验，对今后修建类似隧道具有一定的参考价值。,
技术成果展示