严寒地区铁路隧道防渗排水施工技术研究与应用.pdf

第3 3 卷第 1 2 期 Vo l _ 3 3 No ． 1 2 建筑施工 B UI L D I N G C 0 N S T R U C T 1 0 N 严 寒 地 区铁 路 隧道 防渗 排 水 施 工 技 术 研 究 与应 用 Re s e a r c h a nd Appl i c a t i o n o f Co ns t r uc t i o n Te c h no l o g y f o r Ra i l wa y Tunn e l S e e p a g e pr 0 O f a nd Dr a i na g e i n Se v e r e Co l d Re g i o n 口 黄国富 许 科z ( 1 、 中建路桥建设公司 长沙 4 1 0 0 0 4 ； 2 、 甘肃铁一院监理公司 兰州 7 3 0 0 0 0 ) 【 摘 要】 严寒地区铁路隧道防渗排水施工是一项 系统工程 ，同时防渗排水的施工质量直接影响隧道的使用寿命及铁路的运 营安全。沈丹客专锦江山隧道受冰冻灾害影响较大，对隧道防渗排水施工提 出了更高的要求，结合该隧道防渗排水施工的实 例 ，简要介绍了防渗排水施工的一些具体做法。实践证明，该施工措施行之有效。 【 关键词】严寒地区铁路隧道 防渗排水 施工技术 【 中图分类号】 U 4 5 3 ． 6 ， 文献标识码 B 【 文章编号】 1 0 0 4 — 1 0 0 1 ( 2 0 1 1 ) 1 2 — 1 l 1 7 一 O 3 严寒地区隧道工程的防渗排水施工质量取决于很多因 素 ， 其中完全贯彻设计理念、 精细施工是搞好严寒地区隧道 防渗排水的关键。 采用高质量的防水材料 ， 利用有效的、 可靠 的、 先进的技术措施， 规范施工工艺 ， 始终如一、 坚持不懈， 严 格卡控施工全过程， 对确保隧道防渗排水质量、 延长隧道的 使用寿命、确保隧道正常运营和安全起着举足轻重的作用。 现就沈丹客运专线锦江山隧道防渗排水施工技术的做探讨， 对一些重点工序进行分析与研究。 1 工程概 况 锦江山隧道位于丹东市境内， 起讫里程为 D K 2 4 7 + 3 7 5 一 D K 2 5 1 + 9 8 0 ，全长 4 6 0 5 m，最大埋深 1 2 8 Il l ，最小埋深 1 ． 5 m ， 地表建筑物较多， 同时在出口处下穿丹东市十大风景 区之一的锦江山公园。工程设斜井一座 ， 斜井与正洞交叉里 程为 D K 2 5 0 + 2 0 0 。其中Ⅱ级围岩 2 0 6 0 m， Ⅲ级围岩 9 9 0 m ， Ⅳ级围岩 2 5 0 m， V级围岩 1 2 2 6 m 。 地质情况 ： 隧道沿线通过低山区， 测区位于长白山脉余 脉南延部位 ， 属于辽东低山丘陵区， 地势北高南低。 隧道范围 内丘间沟谷内表层多为第四系上更新统坡洪积( 0 3 d ) 粉质 黏土、碎石土覆盖；洞身通过地层主要为前震旦纪混合岩 ( A n Z M ) 及太古代晚期加元古代混合花岗( H y ) 。 水文情况： 本区地下水主要基岩裂隙水及第四系孔隙潜 水， 但由于岩体节理裂隙较发育 ， 基岩裂隙水能够沿节理面 下渗。 雨季地表水下渗 ， 隧道洞身范围内有少量基岩裂隙水。 【 作者简介】 黄国富( 1 9 7 2 - ) ， 男， 本科， 高级工程师。联系地 址： 长沙市中意一路 1 5 8 号( 4 1 0 0 0 4 ) 。 【 收稿日期】 2 0 1 1 — 1 1 一 l 1 预 测 正 常 总 涌 水 量 为 9 6 1 1 m ，最 大 涌 水 量 为 2 5 2 1 6 ． 0 8 m3 ／ d 。 气象资料 ：地震基本烈度为 7度，历史最低气温为 一 3 8 c C， 最冷月平均气温为 一 7 ． 4 o c， 最大冻结深度 0 ． 8 8 m 。 2 隧道防渗排水设计理念 隧道的防渗排水设计， 采用“ 防、 堵、 截、 排结合， 因地制 宜， 综合治理” 的原则。预计地下水较大， 当采用以排为主的 方法可能影响生态环境时， 根据实际情况采用“ 以堵为主， 限 量排放” 的原则， 达到堵水有效， 防水可靠， 经济合理的目的。 锦江山隧道防渗排水设计要点如下 ： 2 ． 1 洞内防渗水 ( 1 )二衬混凝土采用防水混凝土 ，抗渗等级不小于 P I O ； 同时在拱顶预留注浆孔， 间距为 5 m 。 ( 2 )隧道拱墙初期支护与二衬之间设防水层。防水层 由 E v A防水板和土工布缓冲层组成 ，其 中防水板不小于 1 ． 5 m m厚， 土工布不小于 4 0 0 k g l m 。 ( 3 )施工缝采用中埋式橡胶止水带 +背贴式橡胶止水 带的复合式防水构造。 变形缝采用中埋式钢边橡胶止水带 + 背贴式橡胶止水带的复合式防水构造，并铺以嵌缝胶填缝。 环向施工缝增设可维护注浆管， 便于后续进行注浆堵水。 2 _ 2 洞 内排水 ( 1 ) 隧道进 口 6 2 5 Il l 及 出口 8 0 0 Il l 范围内 ，采用 5 0 0 m m钢筋混凝土管中心深埋水沟， 并每 3 0 m设 1 处检 查井。 ( 2 ) 衬砌防水板背后环向每 8 m 设 1 道 5 0 m m 透水 盲管， 距侧沟底 3 0 c m以上双侧设 8 O m m纵向盲管。 1 1 1 7 第 1 2期 黄国富、 许 科： 严寒地区铁路隧道防渗排水施工技术研究与应用 3 隧道防渗排水施工 3 ． 1 洞口及地表防渗排水 洞口施工前， 在尽可能不破坏周围原地貌的前提下， 依 据“ 早进晚出、 低碳环保 ” 的原则， 按照设计要求首先将洞门 顶部截水沟做好( 不具备条件也必须将临时截水沟做好 ) ， 这 样能有效地防止雨水顺坡散流而将边坡 中 刷坏， 同时尽可能 早地将洞口的中心水沟检查井做好， 再在洞口处设置 1 道小 水沟， 便于及时排除洞内水。 3 _ 2 洞内施工排水 锦江山隧道斜井往出口方向设计线路坡度为 2 ％ ， 该反 坡坡度大， 施工排水困难。 施工过程中， 应充分利用设计的中 心水沟( 每 3 0 m设 1 个检查井 ) ， 建立一个抽水系统。 在掌子 面与仰拱之间采用人工控制抽水， 将隧道里的裂隙水抽至设 置好的检查井里， 检查井里设置 自动的抽水系统， 分级泵水。 3 ． 3 初期支护的防水 采用 T R T 6 0 0 0 隧道超前地质预报仪进行超前地质预 报， 根据超前地质预报资料， 判断掌子面前方的含水情况和 开挖时的渗漏情况。 如前方围岩含水、 裂隙水较为发育， 开挖 前应及时进行超前注浆， 尽可能地将围岩裂隙水堵在隧道开 挖围岩外侧。超前注浆的围岩如果开挖后仍漏水， 则应根据 漏水的情况作相应的引、 排措施。 当漏水较集中呈泉状时， 应 设置树状的排水管排水 ； 当漏水较为分散时， 可在围岩内植 入透水管， 将水集中后采用排水管排出。施工时必须注意安 装排水管与喷锚混凝土同步进行 ， 边排水边喷射混凝土。 3 。 4 中心排水沟的施工 中心排水沟分为 3种 ： 中心深埋式、 中心保温式和 中心 排水沟。 3 ． 4 ． 1 开挖 中心深埋水沟位于仰拱初支以下， 开挖断面小， 爆破难 度大， 采取普通施工工艺开挖， 即： 先将仰拱按照设计要求开 挖好， 再开挖中心水沟。这样的施工工艺致使中心水沟开挖 钻爆时只能从上而下打斜插眼爆破， 施工时间长 ， 致使仰拱 开挖后暴露时间长， 存在较大的安全隐患。在这里以V级围 岩中心深埋水沟开挖为例浅谈一下开挖方法。总的方法是 ： 中心深埋水沟爆破超前，打眼爆破的方式采取抬炮的方式。 V级围岩仰拱开挖施工安全长度为 3 m ， 那么首次 中心深埋 水沟爆破是先爆破 5 m～6 m， 开挖好 4 m ， 施做 3 m， 为下个 循环留出 2 m～3 m的作业面 ， 这样深埋水沟就可以与仰拱 同时爆破作业 ， 大大的宿短了工作时间， 为仰拱尽快闭合赢 得了宝贵时间。 3 ． 4 ． 2 预制 与安装 中心水沟圆管的预制选择在附近混凝土预制件厂家集 中预 制 ，内径 D = 5 0 0 m m ，壁 厚 1 2 0 m m，每节 长度 为 2 0 0 0 m m ， 接头采用承插口。管身在圆管拱顶中心线两侧各 6 O 。处布 3 0 m m的泄水孔 ， 纵向间距为 4 0 0 m m ， 梅花形布 1 1 1 8 置 。 中心水沟圆管的安装采用市政管道工程安装工艺， 管 槽开挖好后用混凝土预制的弧形垫块将水管安装固定好， 随 后进行管座混凝土浇筑 ， 呈 1 2 0 。， 振动棒振捣， 初凝后就可 进行级配碎石铺填。 3 ． 5 洞身防渗排水的施工 洞身防渗排水施工以防水板阻水、 透水盲管引流、 排水 沟排水为主， 以超强注浆堵水、 二衬混凝土致密防水为铺。 隧道采用 E V A防水板和土工布缓 中层组成防水系统， 其中防水板厚度不小于 1 ． 5 m m， 幅宽 4 ． 0 m， 土工布不小于 4 0 0 k g ／ m ， 幅宽4 m 。 3 , 5 ． 1 施工准备 铺设前测量班组对隧道的断面进行测量，看是否有侵 入二衬的部位 ， 如有必须先行处理合格 ； 对喷射混凝土表面 凸凹不平整的部位用高强度砂浆找平、 修凿、 使喷射混凝土 表面平顺； 外露锚杆、 钢筋必须切除， 并用砂浆找平； 检查防 水板质量是否经过检验， 检验状态是否合格 ； 准备好施工工 具； 多功能台车就位。 为了防水板与仰拱纵向背贴式止水带更密贴，最好是 在施工仰拱是将防水板预埋到仰拱里面， 这样处理防水板接 缝比处理防水板与止水带是否密贴更容易的多， 也更能保证 防渗排水的施工质量。 3 ． 5 ．2 防水板的检查 ( 1 )直观检查 ： 看铺设是否过紧 ， 看搭接长度是否满 足， 看焊缝宽度是否符合要求， 看有无漏焊。 ( 2 )充气检查： 首先封闭检查接头两端， 用 5 注射器与 压力表相接 ， 用打气筒进行充气 ， 当压力表达到 O ． 2 5 M P a时 停止充气 ， 保持 1 5 m i n ， 压力下降在 1 0 ％ 以内， 说 明焊缝合 格， 如压力下降过快 ， 说明焊缝不严。用肥皂水涂在焊缝上， 如有气泡冒出的地方应重新补焊 ，直到不漏气为止才算合 格。 3 ． 6 止水带的安装 在施工缝处环向安设背贴式橡胶止水带和中埋式橡胶 止水带 ，纵向安设背贴式橡胶止水带和中埋式橡胶止水带。 背贴式橡胶止水带安装只要与喷射混凝土面密贴位置正确， 其安装比较方便 ， 操作也比较简单。中埋式止水带安装如果 方法不好就很难达到要求。 加工一套模具 ， 固定在衬砌台车上 ， 将挡头板分成两部 分， 利用一部分固定背贴式止水带 ， 将止水带平展在模具上 固定， 利用另一部分挡头板将中埋式止水带固定模具上。模 具的加工及安装， 具体方法为： ( 1 )采用型钢加工成一个定型的模具( 图 1 ) ， 具体大小 根据衬砌厚度来确定， 但必须注意两个长边之间的距离应按 照止水带宽度的 1 ／ 2来确定。 ( 2 )模具与衬砌台车的安装采用螺栓连接， 模具的布局 应根据台车上的螺栓孔来确定， 不大于 1 ． O m 。 黄国富、 许 科： 严寒地区铁路隧道防渗排水施工技术研究与应用 第 1 2期 图 1 加工一套模具 的做法 ( 3 )此模具最好在衬砌台车加工厂家加工成型 ， 更便于 安装。 挡头板安装时，先安装固定背贴式止水带那部分挡头 板， 再安装中埋式止水带， 最后安装固定中埋式止水带这部 分挡头板。 3 _ 7 止水带的连接 因止水带的连接施工规范建议的热硫化连接热硫化连 接工艺不成熟、 操作复杂， 施工人员难以掌握 ， 施工环境温度 与湿度要求又高， 很难达到质量要求， 成本高。 为了止水的连 接， 我们采用了在锦江山隧道全线最先推广的冷硫化连接施 工工艺， 该工艺简单 ， 施工人员容易掌握 ， 施工环境容易达到 操作要求， 连接质量能满足质量要求， 成本低。 3 ． 7 ． I 冷连接 的材料机 具 采 用双组分 S C 2 0 0 0 ／U T - R 2 0冷硫 化粘结 剂 ，使用 i 0 0 m L ～2 0 0 m L 硬塑料水杯盛装 S C 2 0 0 0 及搅拌 在同规格 的塑料杯 中取 出一只 ，倒入 1个或 2个粘结面用量 的 S C 2 0 0 0 ( 一般 1 个粘结面用 5 0 g ) ， 用精度不小于 1 g的天平 称量。量测从瓶口向下至液面的高度 ， 并在其它塑料杯内壁 作上记号；使用精度为 0 ． 1 m L 的移液管或者精度为 O ． 1 m L 的量筒量取 U T - R 2 0 硬化剂， 将硬化剂倒入 0 ． 1 m L 的量筒测 试其密度， 使用时可根据其密度换算成体积。 3 ． 7 ． 2 连接 步骤 ( 1 ) 将埋设的止水带粘结端头置于垫板上，将粘结面 ( 纵向长度不小于 2 0 c m) 全部打磨一遍 ， 使其以表面平整没 有光面。 ( 2 )将 S C 2 0 0 0与 U T - R 2 0硬化剂按 1 0 0： 4 ～i 0 0： 6 ( 按质量计 ) 混合， 先将量好的S C 2 0 0 0倒入塑料杯中， 然后按 比例用量筒量取 U 卜R 2 0 ， 倒入塑料杯中( 4 g 约 3 ． 4 m L ， 6 g 约 5 ． 1 m L ) 用玻璃棒或者竹筷搅拌至少 5 m i n 直至均匀。 ( 3 )将粘结面均匀涂上第 1 层粘结剂，其厚度不超过 0 ． 2 m m ， 等完全干燥后再涂第 2 层 ， 厚度不超过 O ． 2 m m 。一 般在 1 5 c C 环境下 i 0 m i n 左右就能完全干燥，可用手指轻 按不粘手为准。 ( 4 ) 待第 2 层略干燥后， 可用手指轻按稍粘手为准 ， 即 可进行粘结。粘结时以一端按向另一端， 避免空气留滞于粘 结面。粘贴好后用橡胶锤从一端敲至另一端， 使粘结面贴实 即可 。 3 ． 7 ． 3 连接检验 粘贴完毕 1 0 m i n后， 用手轻撕接头不掉、 表面无鼓气现 象即为符合要求。不合格时应重新粘接。 4 施工质量卡控点 ( 1 )各种原材料必须达到设计及施工规范的有关技术 标准 ： ( 2 )所有施工人员必须经过岗前培训 ； ( 3 )严格执行技术交底及施工工艺： ( 4 )严格检查制度， 层层把关， 对不合格的坚决进行返 工处理 ： ( 5 ) 所有隐蔽工程必须实行联检制度， 全程监控 ； ( 6 )对二衬混凝土从搅拌到作业面实行全程电子监 控， 实行 电子报告； ( 7 )加强对成品的保护。 5 结语 严寒地区铁路隧道的防渗排水直接关系到隧道的使用寿 命， 也是施工单位需要解决的关键问题。 我们通过科技创新、 规范管理、 依靠工艺、 高标准、 不懈怠使施工质量得以保证 ， 达到了设计的预期效果。同时我们积极开展科技示范活动 ， 以科技示范活动带动广大技术人员不断创新 ，不断总结 ， 使 隧道防渗排水施工技术持有长期发展。 参考文献 【 1 1 中铁隧道集团有限公司．T Z 3 3 1 — 2 0 0 9 铁路隧道防排水施工技术 指南【 s 】 ． 北京： 中国铁道 出版社， 2 0 0 9 ． ●消息速递 ● 《 建筑防水行业“ 十二五” 发展规划》 发布 ( 本刊讯) 近 日， 中国建筑防水协会正式发布《 建筑防水 行业“ 十二五” 发展规划》 。“ 十= -- 5 _ ” 期间， 严格控制新建防水 材料 生产项 目，主要防水材料产量的平均年增长率保持在 l O ％~ X上， 2 0 1 5 年主要防水材料总产量达到 1 ． 6 X 1 0 9 m2 。 《 规划》 确定了行业发展的三大战略： 结构调整战略、 创新 发展战略和人才发展战略。同时， 《 规划》 提出的“ 按照产能总 量控制、 有序发展的原则， 建立防水行业市场准入制度 ， 严格 控制新建防水材料生产项 目” 将对产业结构产生影响深远 ； 而 “ 建议政府原则上不再增发新的建筑防水卷材生产许可证” 更 是备受关注，它将推动行业兼并重组 ， 行业集中 度将得到提 高。 1 1 1 9