隧道防排水施工技术.pdf

2 4 2 管理施工 城 市道桥 与防洪 2 0 1 3 年 7 月第 7 期 隧道防排水施工技术 李汉忠 ( 广东省 建筑 工程机 械施 工有 限公 司， 广东 广州 5 1 0 5 0 0) 摘 要： 该文以广州市浔峰岗停车场隧道工程为背景， 介绍以堵为主， 防、 排 、 截 、 堵相结合的防水原则， 使隧道达到排水畅通、 防 水可靠 、 经济合理的目的， 有效地解决了隧道漏水渗水的难题 ， 取得了较好的经济社会效益。该施工技术， 可供同行参考。 关键词 ： 隧道工程 ； 防水板施 工 ； 注浆堵 水 ； 结构 自防水 中图分 类号 ： U 4 5 3 ． 6 文献标识码 ： B 文章 编号 ： 1 0 0 9 — 7 7 1 6 ( 2 0 1 3 ) 0 7 — 0 2 4 2 — 0 5 1 工程概 述 3 技 术标准 广州市地铁六号线浔峰 岗停车场隧道工程位 于金沙洲 A1路延伸 至浔 峰岗尽端西 侧约 7 0 0 m 处 、 山前路 以北的山谷内。出入段线 由浔峰 岗站后 接人停车场 ， 采用高架桥和 隧道 的型式 ； 停车场设 在山谷间。 该工程有隧道 3座共 7 2 0 ． 6 6 m。其中 ： 试车线 单线 隧道 1 座 ， 起讫里程 S K 0 + 4 5 1 ． 6～S K 0 + 8 1 0 ． 6 ， 全长 3 5 9 m； 试 车线 隧道斜井 1 座 ， 长 度 2 1 ． 8 6 m。 牵 出线 单 线 隧 道 1座 ，起 讫 里 程 C K 0 + 5 2 3 ． 6～ C K 0 + 6 4 4 ． 0 ， 全长 1 2 0 ． 4 m。 出入段线双线隧道 1 座 ， 起讫里程 C K 0 + 4 4 0 ． 2～C K 0 + 6 5 9 ． 6 ， 全长 2 1 9 ． 4 m。 2 地质、 水文情况 试 车线 隧道 岩层 主要 为强风化泥灰岩 、细砂 岩⑦、 中风化细砂岩 、 泥灰岩、 炭质页岩⑧和微风 化细砂岩 、 泥灰岩 、 石英砂岩⑨等 ， 综合围岩类别 属 Ⅲ ～Ⅳ类 ， 且部分基岩裂隙很发育 ， 岩芯破碎 。 牵 出线 隧道所处岩层主要 为强风化粉 ( 细) 砂 岩⑦、 中风化粉f 细) 砂岩⑧和粉( 细) 砂岩⑨等 ， 综 合围岩类别属 Ⅲ ～Ⅳ类 ， 基岩张性裂隙发育 。 出入段 线双线 隧道所处 岩层 主要为强风化泥 灰岩 、 粉( 细) 砂岩⑦ 、 中风化粉( 细) 砂岩 、 泥灰岩 、 炭 质页岩⑧和微风化细砂岩、泥灰岩 、石英砂岩⑨ 等 ，综 合 围 岩类 别 属 Ⅲ ～Ⅳ级 ， C K 0 + 5 1 3 ． 0 0～ C K 0 + 4 3 2 ． 0 0范 围基岩张性裂隙很发育 ，岩芯较破 碎。鉴于粉 、 细砂岩 、 泥灰岩结构强度相对较低 ， 属 于软质岩。 地下水 按赋存 方式分 为第 四系松散 土层孑 L 隙 水( 透水性较弱 ) ， 块状基岩裂隙水 ( 主要分布在强 风化带⑦和中风化带⑧裂隙水， 属弱透水性) 。 收稿 日期 ： 2 0 1 3 — 0 4 — 1 0 作者 简介 ： 李汉 忠 ( 1 9 8 2 一) ， 男 ， 广 东德庆 人 ， 工程 师 ， 研 究方 向 ： 公路桥梁 。 ( 1 ) 隧道按新奥法原理 ， 全断面或短台阶施工 ， 复合式衬砌结构 。 ( 2 ) 隧道结构按地震烈度为 7度进行抗震验算。 ( 3 ) 隧道结构防水等级为二级。 ( 4 ) 喷射混凝土衬砌强度不小于 C 2 5 ， 抗渗 0 ． 6 MP a ； 隧道结构混凝土应采用抗渗等级不小于 S 8 ， 衬砌结 构“ 三缝” 作 防水处理 。 4 隧道防排水方案( 见图 1 、 图 2) 图 1 隧道防水横 断面图 图 2拱顶及边墙 变形缝 防水构 造图( 单 位 ： mm) 止水带与防水层粘结或焊接固定惦 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 3 年 7 月第 7 期 城 市道桥 与防洪 管理施工 2 4 3 ( 1 ) 排水堵水 ： 在洞 口仰坡及边坡顶 5 m范 围 以外设置截水 沟 ； 在洞 门端墙背后设 置排水沟 ； 初 支背后进行充分注浆 ， 封堵围岩水 。 ( 2 ) 主要 防水体 系 ： 初期 支护 和二次衬砌 之间 全断面设置 1 ． 5 m m P V C复合 防水板 + 4 0 0 g ／ m 无 纺布； 明洞衬砌地段在模筑衬砌外设防水层。结构 防水采用无纺布 + P V C防水板 + C 3 0防水混凝土 ( 抗渗指数 《0 ． 8 MP a ) +钢板止水带的防水体系。 ( 3 ) 纵横 向排水 ： 在隧道两侧边墙脚 的防水板 和初 支 喷 混凝 土 间设 置两 根 P s 一 5 0型弹 簧 软管 ( 纵 向盲沟 ) ， 其纵坡与水沟纵坡一致 。 并 每隔 1 0 m 设置一道 5 0 P V C边墙横 向泄水 管 ；衬砌背后一 般地段 每 1 0 m环 向设一 道 P S 一 5 0型 软式 弹簧软 管 ( 环 向盲沟 ) ； 地下水 发育段设 三道 P s 一 5 O型软 式弹簧环 向盲沟 。环 向盲沟与纵 向盲沟采用三通 连接。 隧道 内设双侧共两条水 沟 。洞 内地下水通过 环向和纵向盲沟及 5 0 P V C横向泄水管引入侧 沟 ， 并 由侧 沟引入 站场排水 系统 。隧道环 向、 纵 向 排水盲沟应外裹无纺布 ， 防止泥沙堵塞管道。 ( 4 ) 隧道变形缝处设 置橡胶止水带 ， 并在拱顶 及侧墙设置接水槽， 将少量渗水收集引人侧沟。环 向施工缝 ( 9 m一道 ) 和纵 向施工缝设 置梯 形带注 浆管膨润土橡胶遇水膨胀止水条。 ( 5 ) 结构 自防水 ： 隧道拱墙衬砌采用 C 3 0 、 S 8防 水混凝土 。 ( 6 ) 注意事项 ： a．当地下水 出露较多地段 ， 先向地层注浆堵水 ， 再设置盲沟进 行引排 ，并在 该处及 附近的施工缝 设 置橡胶止水带。 b ． 防水板基层表面平整 、 洁净 、 无 疏松 、 空鼓 、 无裂 缝 ，防水板 通过 热焊 接 与 固定 在基 层上 的 P V C垫片连接 。 c ． 止水带部位 的混凝土浇 注密实并充分振捣 。 施工缝在续灌砼前清除面层浮碴、 表面凿毛。在施 工缝处混凝 土初凝 后 ， 用钢丝刷将表面浮浆刷除 ， 并用水冲洗干净 ，在施 工缝 的另一侧 混凝土施工 前保持湿润 ， 严禁混凝土硬化后凿毛 。 d ． 二次衬砌时 ， 保护 防水板不被破坏 。衬砌完 成后对拱顶部 二次衬砌 与防水层之 间空隙进行充 填注浆。 e ．与隧道正洞交接处及断面发生变化处的防水 层施作和保护措施 ， 做到防水层的连续性、 连接可 靠性和耐久性 ，防水层与支护与二次模注之间密 贴 ， 回填密实。根据设计要求预埋注浆管对初支后 背和二衬后背进行填充 注浆 。 5 主要施 工方法 5 ． 1 初支及二衬背后注浆 初 支和 二次衬砌 背 后 回填 注浆施 工采 用 Z J B 一 3 0型注浆泵。由于注浆工艺 、 注浆机具等基本 一 致 ， 因此对注浆技术从以下几个方面予以描述 。 5 ． 1 ． 1 注浆孔的布置 注浆管采用普通焊接钢管 ， 均采用预埋方式布 管。将注浆孑 L 编号先注奇数孔后注偶数孔 ， 这样可 以使各孔注浆达到互补作用， 提高注浆效果。 5 ． 1 ． 2浆液配置 根据防排水方案 ， 选择水泥浆液作为背后 回填 注浆液 。 水泥水灰 比为水泥选用 4 2 5 #硅盐水泥内掺水 泥用量 1 2 ％的 F S 一 1防水剂及 聚丙稀酰胺( 水用量 的 0 ． 5 ％～1 ． 0 ％， 拌浆前先溶 于水 ) 。 5 ． 1 ． 3 注浆 压 力 回填注浆压力不宜过高 ， 只要能克服管道压阻 力 和二衬 与初衬支 护防水板之 间空隙 阻力 即可 ， 压力过高易引起初支或衬砌变动 ， 采用注浆泵注浆 时 ，在拱顶注浆处的压力宜控制在 0 ． 3～0 ． 4 MP a ， 不得超过 0 ． 5 MP a 。 5 ． 1 ． 4 注浆施工注意事项 注浆原材料必须进行检验和试验 ， 各种原材料 必须符合规定标准 ；配料必须按重量配合比准确 称量 ， 偏差在规定允许范 围内。 施工前应根据工程地质条件和水文条件 ， 通过 试验作出设计 ， 再进行注浆， 并在施工过程中修正 各种参数 ， 改进操作工艺 ， 提高堵水效果。 注浆过程 中 ， 应严格控制 注浆压力 ， 防止 出现 结构变形 ， 串浆 ， 危及地下构筑物的安全 。 5 ． 2 P V C防水板无钉孔施工 P V C防水板施作根据量测数据在初期支护变 形基本稳定 和二次衬砌灌注混凝土前进行 。 5 _ 2 _ 1 施工工艺流程图( 见图 3) 园 圆I 匡 铺 设 质 量 检 查 丌 _ = = = = ． — ^ — — ． 一 结束 图 3 施工流程图 5 ． 2 ． 2 施工操作 5 ． 2 ． 2 _ 1 材料的检验和试验 采购的防水卷材进场后 ， 要随机取样委托有资 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 4 4 管理施工 城 市道桥 与防洪 2 0 1 3 年 7 月第 7 期 质的鉴定单位进行原材料 的检验和试验 ，对 防水 卷材 的密度 、 厚 度 、 拉伸强度 、 断裂伸长 率等主要 物理性能进行检查 ， 看其能否满 足设计要求 。 5 - 2 ． 2 ． 2防水板的大块焊接 由于 出厂的防水卷材受到幅宽的限制 ， 所 以在 使用 时首先根据衬砌混凝土施工循环段长度来确 定焊接大块 防水板 的尺寸 ， 具体步骤如下 ： ( 1 ) 找一块用混凝土硬化过 的平整场地 ， 清扫 干净 ， 把 防水板 按幅平铺在 场地上 ， 网纹 面 向上 ， 光面向下接触地面 ， 每幅搭接不小于 1 0 e m。 ( 2 ) 对平铺好 的防水板进行检验 ， 无质量缺陷 后准备焊接 。 ( 3 ) 将搭接头待焊接处 的水及杂物擦洗干净 ， 采 用双焊缝 焊机进行焊接 。 ( 4 ) 焊 接质量 检查 、 双缝 焊接后 ， 应进行 充气 试验 ， 一般要求在 0 ． 1 M P a的气压下保持 2 mi n不 漏气 ， 否则进行修补 。 ( 5 ) 铺设基 面检查 ： 利用工作平 台将初期支护 裸露钢筋头等铁件割除 ， 使铺设 面大致平顺 ， 以防 其刺破防水板。要求基面不平整度， 其矢高与弦长 比不 应 大 于 1： 6 。 5 _ 2 _ 2 ． 3 防水板铺设 将 防水板吊运到作业平台上 ， 然后从上到下对 称地将 防水板焊接到 固定垫 圈上 。采用 电热压焊 器 ， 粘合要牢 固 ， 且 不得 有假焊 、 漏 焊 、 焊焦 、 焊穿 等现象 。 5 ． 2 ． 2 ． 4 铺设质量检查 防水板施工完成后 ，应对施工质量进行检查 ， 若检查出质量问题立 即进行补焊 ，使之达 到验 收 标准。 5 _ 2 _ 3 操作要点 ( 1 ) 固定点的布置 ： 在满足 固定问距的前提下 ， 应尽量 固定在喷混凝 土面较凹处 ，使得 防水板尽 量密贴混凝土喷射面。 ( 2 ) 固定点间的防水板长度应视初期支护面的 平整情况留一定的富余量 ， 本着宁松勿紧的原则， 以防止二次衬砌 时被挤破 。 ( 3 ) 铺设拱部防水层时将大幅防水板的中部对 准隧道中心线 ， 以防两侧长短不一 。 ( 4 ) 每一循环的防水板铺设长度比相应衬砌段 多出 1 ． 0～1 ． 5 m， 目的是便 于循环 间的搭接 ， 并使 防水板接缝与衬砌工作错开 1 ． 0～1 ． 5 1T I ， 以确保防 水效果 。 5 - 2 _ 4 施工注意事项 ( 1 ) 铺设 高分子 防水卷材 ， 是一项很细致而又 关键 的工序 ， 专人负责 ， 成立经过严格培训 的专业 工班 ， 且施工前必须进行详细技术交底 ， 施工 中严 格按照操作规程操作 ， 不允许违章作业 。 ( 2 ) 初期支护表面处理平整 ， 以防将 防水板挤 破 ， 如果表面凹凸太大， 或 围岩异常破碎， 造成较大 超挖而使 支护壁面严重不平时， 则采用模喷( 灌 ) 混 凝土找平 。 ( 3 ) 各类附属洞室 ， 边墙脚及仰拱的爆破开挖 ， 及欠挖处理要在铺设 防水板前完成 ，以免爆破操 作损伤 防水板。 ( 4 ) 在进行二次衬砌 的钢筋绑扎和焊接时， 注意 保护防水板 ， 在焊接点与防水板之 间 ， 临时附设一 6 0 e m x 6 0 e lT l 石棉板垫在焊筋背后 ，隔离且保护 防水板 ， 以防烧坏 防水板 ； 施工缝 、 拐角处 、 断面变 换处预留的防水板搭接 头 ，以白铁板特制 的保护 筒封闭起来 ，待下一 步施作 防水板 时展开与其焊 接 。 ( 5 ) 防水板铺设 好后 ， 应尽快对称灌筑二次衬 砌将其保护起来 ， 以避免爆破冲击 波 ， 板外 的积水 压力等损伤防水扳 ， 影响防水效果。 ( 6 ) 要特别注意车站与区间隧道 ， 隧道 与横通 道接 口处 的防水板铺设 ，要认真检验后方可灌注 衬砌混凝土 。 5 ． 2 ． 5 施作防水板主要质量保证措施 ( 1 ) 严格执行防水板接缝与二衬混凝土施T缝 错开 的规定 ， 即预留的防水板搭接头和相错量 、 搭 接量 ， 保证有足够的长度 。 ( 2 ) 做好 防水板搭接头 的保护 ， 搭 接施作 时的 搭 接面 的清洗 和( 待风干后 的 ) 焊接工作 ， 并执行 岗位 ( 工序 ) 质检 ， 合格签认后 ， 方可进行下 步混凝 土灌筑工作 。 ( 3 ) 防水板接缝采取盖瓦式 ， 即上板在外 ， 下板 在里 。 ( 4 ) 做好 防水板接缝 的前期抗拉 、 ( 承 ) 水压试 验。 ( 5 ) 接缝施作 人员必须 ( 考核合 格后 ) 持证 上 岗。 ( 6 ) 接 缝拟 采取 先胶 ( 接 ) 后 焊 ， 提高 结合 质 量 。 ( 7 ) 防水板铺 设前 ， 检 查其 质量 ， 如发现 有裂 缝 、 有破损 ， 立即进行修复或更换 。 ( 8 ) 防水板铺设 的吊挂 ， 严禁钉子直接穿透 防 水板。 ( 9 ) 二衬混凝土灌注中严格对 已铺 防水板的保 护 等工作 ， 杜绝 防水 板后存有气囊 、 水囊 、 皱摺 和 拉裂。 初支与二衬设防水板与无妨布进行二衬 防水 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 3 年 7 月第 7 期 城 市道桥 与 防洪 管理施工 2 4 5 结构 ， 其施工见 5 ． 2节“ 防水板无钉孔施工” 。 5 ． 3 柔性防水层的保护 铺设好的防水层应特别 注意加以保护 ， 注意钢 筋运输 、 绑扎 、 焊接可能对防水板产生的损伤 。对 局部钢筋接头进行焊接 时 ，要用石 棉板隔挡进行 保护。发现防水层有损坏时应及时进行修补。 ( 1 ) 防水板铺设完成后 ， 不得穿 带钉子 的鞋在 防水板上走动 ，并对现场施工人员 加强防水层保 护意识教育 ， 严禁 损坏 防水层 。 ( 2 ) 钢筋绑扎要小心谨慎 ， 以免划破 防水层 ， 局 部 出现 防水板损坏 时 ，应立 即通 知防水板专业班 组进行修补。 ( 3 ) 如需进行钢筋 焊接时 ， 必须 在此周 围用石 棉板遮挡 隔离 ， 以免溅 出火花烧坏防水层 ， 焊接作 业完成后 ， 石棉板待钢筋冷却后再进行撤 除。 ( 4 ) 混凝土振捣 时 ， 振捣棒不得 直接接触 防水 层 ， 以免破坏防水层。振捣棒引起 的对防水层 的破 坏不易发现 ， 也无法修补 ， 故二次衬砌模注混凝土 施工时应特别注意 ， 严禁紧贴 防水板捣固。 5 ． 4 特殊部位 防水施工 5 ． 4 ． 1 施工缝防水施工 施工缝采用钢板止水带进行 防水密封处理， 特 殊 地段 可采 用 双道 钢板 止 水带 进 行加 强 防水 处 理 。主体结构分层分段施工 ， 混凝土接缝多而长 ， 衬墙混凝土是结构 防水 的最后一道 屏障 ，经验证 明施工缝是结构防水的薄弱环节。 ( 1 ) 暗挖隧道纵向施工缝设在仰拱 回填面位置 ， 环 向施工缝每 9 m左右设一道 。 ( 2 ) 一期混凝土浇 注时 ， 在施工 缝处预埋镀锌 钢板止 水带 ， 采用 6 ． 5钢 筋进行 固定 ， 二期混凝 土浇注前必须对一期混凝土表面认真处理，清除 杂物 ， 止水带两侧混凝土认真凿毛 ， 混凝土初凝前 对施工缝进行拉毛 ，杜绝等 N---期 混凝土浇注时 再凿毛。 ( 3 ) 混凝土振捣过程 中必须严 格按工艺操作 ， 快插慢 拔 ， 布点 均匀 ， 防止 漏振 ， 捣 棒端头距 施工 缝应在 3 0 c m～ 5 0 o m，振捣使新旧混凝土结合紧 密 ， 提高混凝土的密实度 ， 振捣 时避 免振动棒触及 止水带。 ( 4) 止水条延伸使用 时 ， 接头处 采用重叠 的方 法进行搭接连接，安装路径沿施工缝形成闭合环 路 ， 其 间不设断点 。 ( 5 ) 纵向施工缝浇灌混凝土前 ， 应将其表面浮 浆和杂物清除干净 ，先铺净浆 ，再脯 5 0 m m厚 的 1 ： 1 水泥砂浆， 并及时浇灌混凝土。 ( 6 ) 环 向施工缝浇灌混凝 土前 ， 应将 其表面浮 浆 和杂 物清除干净 ， 并涂刷水泥净浆 ， 并及 时浇灌 混凝土 。 5 ． 4 ． 2 变形缝防水施工 ( 1 ) 止水带宽度和材质 的物理性能符合设计要 求 ， 且无裂纹和气泡 ， 接头斜面热接 ， 不得迭接 ， 接 缝平整牢 固， 无裂 口和脱胶现象。 ( 2 ) 变形缝处 的端头模 板上钉衬垫板 ， 衬垫板 与 中埋式 止水带 中心线 和变形缝 中心线重合 ， 止 水 带用 端头模板夹牢 固定 ， 衬垫板垂直设置 ， 并支 撑牢 固， 不得跑模。 止水带卡在堵头板 中央 ， 止水带上下采用带 凹 口的木模 ， 木模 凹 口为半 圆弧形 ， 直径 比止水带 中 央气孑 L 大 5 m m， 并每隔 2 m间距 紧靠止水带予埋 3 0 c m长 的 l 2钢筋 ，通过该钢筋夹进行定位止 水带 ，通过止水带上 的小孔 并用铁丝将止水带与 钢筋绑连 ， 以保持止水带竖直 ， 并保证止水带在混 凝 土浇筑过程中不发生卷折 。 ( 3 ) 变形缝处混凝土振捣 ： 竖直向止水带两边混凝土加强振捣 ， 保证缝边 混凝 土 自身密实。同时将 止水带与混凝土表面 的 气泡排 出。 水平 向止水带下充满混凝土并充分振捣后 ， 剪 断 固定 止水带的铁丝 ，放平止水带并压 出少量混 凝 土浆 ， 然后浇灌止水带上部混凝土 ， 振捣上部混 凝 土时要防止止水带变形 ，止水带安好采取措施 予以保护 ， 防止 电焊烧伤等 。 5 ． 5 二 衬 结 构 混凝 土 自防水 施 工 二次衬砌正线隧道应采用液压模板台车 ， 泵送 混凝 土浇注工艺。为了提高防水混凝土 的防水抗 裂性能 ， 采取如下措施 ： ( 1 ) 采用高性能补偿收缩防水混凝土， 对各种 组细骨料 、拌和水及 外加剂进行严格 的质量 与计 量控制 。使用生产质量 比较稳定 的转窑水泥 ， 含碱 量( N a 2 0 ) 不超过 0 ． 6 ％， 不使用受潮和过期水泥。 采 用洁净饮用水拌制混凝土。砂石除符合现行的《 普 通混凝 土用砂质量标准及验收方法》 和《 普通混凝 土用碎石或卵石质量标准及验收方法》 的规定外 ， 石子最大粒径不大于 4 0 m m，含泥量符合规 范要 求， 且所含泥不得呈块状或包褒在石子外面， 吸水 率不大 于 1 ． 5 ％。 ( 2 ) 精心进行配合比设计， 通过试验反复比选， 确定 用 于不 同浇 注 方法 不 同施 工环 境 的最 佳 配 比。防水混凝土的配合比， 应符合下列规定： a ．水泥用量一般不少于 3 2 0 k 咖 ， 掺有活性掺 和料 时不少于 2 8 0 k 咖 ； b ． 水灰 比不得 大于 0 ． 5 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m