严寒地区铁路隧道防排水施工技术.pdf

公路 隧道 2 0 1 2年第 4期( 总第 8 0期) 严寒地 区铁路 隧道 防排水施工技术 靳跃进 ( 中铁隧道集团一处有限公司重庆4 O l 1 2 1 ) 摘 要 以新建吉林至珲春铁路高台隧道为例， 介绍高寒地区隧道防排水施工技术， 分别阐述了初支径向注浆、 中心深埋水沟、 环纵向盲沟等分部工序施工要点， 为高寒地区隧道防排水施工提供了宝贵经验。 关键词严寒地区隧道防排水施工技术 我 国国内严寒地区隧道从设计到施工均提出了 切实可行的工程措施 ， 并达到了一定的预期效果 ， 但 各有其特定环境 、 条件与背景， 每年都有为数众多的 隧道冻害现象发生， 主要有以下几种形式 ： 一是衬砌 施工缝 、 裂缝漏水结 冰， 这是冻害最常见 的形式 ， 也 严重威胁行车安全 ； 二是渗入混凝土衬砌 中的地下 水在反复冻融 的作用下 ， 使混凝土酥碎 ， 耐久性丧 失 ， 衬砌出现了边墙凸出、 内倾 、 断裂 、 脱落 ， 严重威 胁结构安全及行 车安全 ； 三是隧道衬砌漏水结 冰使 道床下积水 ， 水结冰膨胀 ， 使线路产生不规则的冻胀 隆起， 有时线路单股隆起， 严重危及行车安全； 四是 由于拱顶衬砌背后积水 ， 冻胀作用使得混凝土脱落 ， 严重危及行车安全 。 综上所述， 严寒地区隧道结构防排水如果不采 取特殊措施则极有可能产生各式各样的冻害， 严重 威胁行车安全。现就吉图珲客专高台隧道防排水施 工做简要阐述。 1 工程概 况 新建吉林至珲春铁路高 台隧道全长 3 7 0 6 m， 位 于吉林省延边州安图县， 隧址通过地区属北亚温带 湿润半湿润大陆性季风气候 ， 属于严寒地 区。最冷 月月平均气温一1 5 ． 2 。 C， 极端最低气温 ～3 7 ． 1 。 C。 年平均降水量 6 7 0 ． 4 mm， 主要集中于 6 ～8月； 最大 积雪厚度 5 0 c m， 土壤最大冻结深度为 1 7 1 c m。 高台隧道穿越地层主要为燕 山早期 花岗岩 、 华 力西晚期花 岗岩及侏 罗系凝灰质砂岩 。节理较发 育， 地下水不发育。但在侏罗系地层与燕山早期花 岗岩接触带中， 节理、 裂隙发育， 地下水相对富集， 围 岩相对较差 ， 出 口段为侏罗系凝灰质砂岩， 岩石强度 较高， 节理、 裂隙发育， 呈厚层状产出， 地下水较发 育 ， 围岩总体上相对较好。 6 O 2 防水设计 针对高台隧道的水文地质情况及严寒地区的气 候变化情况 ， 采用“ 防、 排 、 截、 堵结合 ， 因地制宜 ， 综 合治理” 的原则 。共设 4道防水 线， 1套排水 系统 。 具体见图 l 。 第一道防水线 ： 洞 口 5 0 0 m 范围内开挖后进行 径向注浆 ， 注浆深度 2 m， 对地下水进行封堵。第二 道防水线 ： 在初期支护喷混凝土与二次衬砌混凝土 之间铺设土工布 、 防水板， 将地下水防在二衬混凝土 之外； 第三道防水线： 在施工缝、 沉降缝处设背贴式 止水带及中埋式止水带， 确保施工缝 、 沉降缝等薄弱 环节不漏水。第 四道防水线 ： 衬砌采用防水混凝土 ， 抗渗等级不低于 P I O ， 地下水丰富地段不小于 P 1 2 。 为了排出积水 ， 设置一套排水系统 ， 二次衬砌背 后环向设置 8 0单壁打孔波纹管 ， 将二次衬砌背后 水引入 纵 向 西1 ( ) ( ] 双壁 打孔 波纹 管 ， 再通 过 横 向 ~ p l O O P V C管 ， 将水引人中心深埋水沟内。通过中心 水沟排出洞外 ， 洞外设保温水沟。 3 防排水施工控制 3 ． 1 开挖后的径向注浆 ( 1 ) 注浆孔按浆液扩散半径 2 m布设 ， 注浆孔按 梅花型布置 ， 孔 口环向间距约 1 8 0 c m， 孔底环向间距 约 2 5 0 c m， 纵向间距 2 6 0 c m。布置见 图 2 。 ( 2 ) 施工时严格按照设计进行 ， 根据现场围岩情 况 ， 在地下水丰富地段适当增加注浆孔； ( 3 ) 浆液采用普通水泥浆， 水灰 比为 1 ： 1 ， 注浆 压力 1 ～1 ． 5 MP a 。 ( 4 ) 注浆结束条件应根据注浆压力和单孔注浆 量两个指标来判 断确定 。结束条件为： 注浆 压力达 到设计终压； 浆液注入量已达到计算值的 8 0 以 上 。全段结束条件为： 所有注浆孔均 已符合单孔结 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 靳跃进等严寒地 区铁路隧道防排水施工技术 图 1 衬砌 防排水 设计 断面图 图 2 径向注浆设计图 束条件， 无漏注。注浆结束后必须对注浆效果进行 检查 ， 若未达到设计要求 ， 应进行补孔注浆 。 3 ． 2 初期支护面处理及防水卷材铺设 1 ( 1 ) 初期支护表面平整度应符合 D／ L ≤ 的要 1 U 求( D为初期支护基面相邻两凸面凹进去的深度 ， L 为基层相邻两凸面间的距离， 且 L ≤l m) ； 达不到要 求的部位用进行补喷； ( 2 ) 铺设防水卷材前， 对于初期支护面外露的注 浆管、 锚杆头、 钢筋网等割除， 用水泥砂浆抹平。 ③防水卷材采用分离 式、 厚 1 ． 5 mmE VA 防水 板和 4 0 0 g ／ m 的土工布 。防水板具有 强度 大、 韧性 呲 1 { 』 星 { 注浆孔 { 一 、 { 注浆孔 ： L = 一 { 好、 抗冻性好的特点， 其拉伸强度为 1 8 MP a ， 胶断伸 长率为 6 5 0 ， 撕裂强度 1 0 0 k N／ m， 0 ． 3 MP a ／ 2 4 h无 渗漏， 低温弯折性--3 5 。 C 。 ( 4 ) 土工布铺设时， 用射钉将热塑垫圈和土工布 固定在初支面上 ， 固定点间距拱部为 0 ． 5 ～0 ． 8 m， 边 墙为0 ． 8 ～1 ． 0 m。梅花型布置。在凹凸较大处适当 加密， 使土工布与初支面密贴。两幅土工布搭接宽 度不小于 5 c m。 ( 5 ) 防水板采用防水板作业台架铺设， 由隧道拱 部向两侧机型， 防水板 与热塑垫圈采用电热压焊器 热熔焊接 ， 防水板的固定应松紧适度并根据初支面 61 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 公路隧道 2 0 1 2 年第 4期( 6 - 第 8 0期) 的圆顺成都留足富余量。两幅防水板搭接不小于 1 5 c m， 焊接采用双焊缝， 单条焊缝的有效焊接宽度 不小于 1 ． 5 c m， 施工时控制好爬焊机 的温度及速度 ， 不得焊焦焊 穿。防水板搭接 缝与施工缝错开 l ～ 2 m 。 ( 6 ) 环 向铺设时 ， 下 部防水板应压住 上部防水 板； 防水板纵向搭接与环向搭接处应采用丁字接头 ， 除正常施工外 ， 应再覆盖一层同类材料的防水板材 ， 用热熔焊接法焊接。 ( 7 ) 防水板焊缝进行充气检测 ： 将 5号注射针与 压力表相接 ， 然后进行充气 ， 当压力表达到规定压力 0 ． 2 5 MP a 时停止充气 ， 保持 1 5 mi n以上 ， 若压力下 降在 1 O 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 ， 有气泡的地方 应重新补焊 ， 直到不漏气为止 。检查采取随机抽样 方法， 环向焊缝每衬砌循环抽试 2条， 纵 向焊缝每衬 砌循环抽试 1条。 ( 8 ) 钢筋焊接时， 采用彩钢瓦将钢筋与防水板隔 离 ， 避免烧伤防水板 。模筑混凝土施工前 ， 对防水板 进行仔细检查 ， 破损部位及时修补 ， 混凝土施工时 ， 要有效保护 防水板 ， 避免损 坏防水板 ， 影 响防水效 果 。 3 ． 3 止水带安装 ( 1 ) 中埋式止水带选用 1 0 mm) < 3 0 0 mm， 背贴式 止水带及钢边止水带选用 8 ram X 3 0 0 mm， 其硬度为 6 2绍氏度， 拉伸强度为 1 4 Mp a ， 扯断伸长率 4 5 0 ， 脆性温度 一4 5 ℃， 压缩永 久变形 7 O ℃ 2 4 h小 于 3 O ， 2 3 ℃l 6 8 h小于 2 O 。 ( 2 ) 衬砌中埋式止水带采用定型钢模 ， 纵向钢边 止水带采用夹板工艺， 确保止水带位置居中， 外露止 水带应完整、 平展 、 无损坏 、 扭结 。外露及镶嵌宽度 相等。 ( 3 ) 做好止水带接头的粘结 ， 环向止水带应尽量 避免接头， 如需接头， 选择在衬砌结构应力较小的部 位 。橡胶止水带采用冷粘 ， 钢边止水带橡胶部分采 用冷粘， 钢板部分采用铆钉连接。 ( 4 ) 止水带 的上下压茬排 水畅通 ， 将水 引向外 侧 。 ( 5 ) 浇筑振捣靠近止水带附近的混凝土时， 不得 破坏止水带 ， 同时要充分振捣 ， 使混凝土与止水带紧 6 2 密结 合 。 3 ． 4 排水系统施工 ( 1 ) 材料进场后 ， 及时通知试验室 ， 经现场监理 见证取样后委外检验 ， 合格后方可用于施工现场 。 ( 2 ) 环向排水管采用 q ) 8 0单壁打孔 波纹管， 洞 口 5 0 0 m范围纵向间距 5 m， 其余地段间距 8 m， 根据 现场情况 ， 涌水量较大地段局部加密 。施 工时紧贴 岩面， 采用 固定钉及铁丝 固定 牢 固， 接 头采用便接 头， 外裹无纺布。与纵 向 ~ p l 0 0双壁打孔波纹管采 用三通连接， 确保排水畅通 。 ( 3 ) 纵 向 cI ) 1 0 0双壁打孔波纹管采用 固定钉及 铁丝 固定 ， 其安装坡度与隧道线路纵 向坡度一致 ， 外 裹无纺布 ， 采用防水板反包 ， 防止混凝土堵塞管路 。 ( 4 ) 横 向 1 。 0 P V C管施工时 ， 采用三通与纵向 排水管有效连接， 同时施工完毕后管头及时用废旧 无纺布堵塞 ， 防止混凝土或杂物堵塞管路 。 ( 5 ) 中心深埋式水管采用 rp 3 0 c m钢筋混凝土预 制管， 壁厚 1 2 c m， 半壁打孔 。混凝土管两侧铺碎石， 顶部铺设 1 0 0 mm厚硬质聚氨酯保温板。施工时混 凝土管接头采用钢筋 网水泥砂 浆抹带接头 ， 严 防接 头渗漏水 。 4 体会 完整、 畅通的排水系统是隧道防排水 的重要保 障， 围岩注浆堵水对于隧道浅埋 、 裂隙发育 、 地下水 丰富地段效果显著。施工过程中加强对每道工序质 量的把控 ， 结合现场实 际情 况 ， 切实做好 防排水施 工。高台隧道 已施工的 暗洞衬砌 ， 通 过 2 0 1 1年 l 1 月~2 0 1 2 年 4 月一个冬天的考验， 目前未发现有渗 漏水现象 ， 效果 良好 。 参考文献 [ 1 1 中铁工程设计咨询集团有限公司． 《 新建铁路吉林至珲 春施工图( 高台隧道设计图吉珲施隧 5 2 ) 》 [ ． 2 0 1 0 ． E 2 3 中铁工程设计咨询集团有限公司． 《 新建铁路吉林至珲 春施工图( 隧道衬砌断面、 防排水及附属结构参考图) 》 E R ] ． 2 0 1 1 ． [ 3 ] 中铁工程设计咨询集团有限公司． 《 新建铁路吉林至珲 春施工图( 钢架及辅助措施参考图) 》 [ R ] ． 2 0 1 1 ． 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m