隧道防排水施工技术

隧道防排水施工技术为了保证道路(公路与铁路)的安全运行及设备正常运转。确保在道路运营过程中隧道内不漏水、不渗水、不积水，在防排水施工过程中就要加强各个环节的施工注意事项。结合沈丹客专高速铁路隧道施工及高速公路隧道施工过程中的经验，现将隧道施工中的防排水注意事项叙述如下。一、防水板的分区防水技术隧道在长期的运营中，因自然条件的变迁和外部条件的影响，特别是由于隧道修筑造成的水文循环的影响将使地下水的赋存、运移条件发生变化。二次衬砌的渗漏水情况会随时间的推移发生变化。堵漏时，如果水流在二次衬砌外侧发生“窜水”现象，整治工作将很困难。分区防水的技术原理是：在复合式衬砌防水设计中假定防水板在施工中破坏，为了限制渗漏水的范围，用分舱的方法将整个隧道的防水分成小区，采用背贴式止水带与防水板焊接密实，同时将背贴式止水带安装在施工缝(或变形缝)的位置上，既可形成二次衬砌分区防水，又可保护施工缝处的防水板，并使施工缝处增加了一道有效的防线。这样，一旦某个区域发生防水板破坏而漏水，不会“窜流”而影响其他分区。同时在每个分区内预先设置注浆管，可针对漏水的分区进行注浆修补。通过施工缝、变形缝等处的背贴止水带与防水板焊接进行分区，并在中间非施工缝、变形缝部位设置防渗肋条，隔离地下水的纵向流动，从而使某一分区的破坏只对该分区产生影响。1、防水分区方法根据模板衬砌台车的长度(通常为10m左右)，每段模筑衬砌台车作为一个防水分区，分区长度等于模筑衬砌的长度。如下图所示，在每段模筑衬砌内部水平施工缝位置背贴式止水带，使环向也进行防水分区，同时在每个区域内预先设置注浆管，针对漏水区域进行注浆修补。每个分区范围不宜超过200m2。防水板按下列要求进行铺设：（1）铺设前好精确放样，试铺后确定防水板一环的尺寸。尽量减少接头。（2）从拱部向两侧边墙铺设，下部防水板压上部防水板，松紧适度并留有余量，保证防水板全部面积均能抵到基面。防水板设置如下图：7、相邻两块防水板的搭接宽度不小于150mm，单条焊缝的有效焊接宽度不小于15mm（见下图）；防水板的搭接缝与施工缝错开距离不小于100cm。真空检查缝隙粘接结合部位防水板焊接示意图8、转角处1米范围内布置双层防水板，防水板铺设示意图如下：9、分段铺设的卷材的边缘部位预留至少60cm的搭接余量，并且对预留部分边缘部位进行有效的保护；10、防水板之间的搭接缝采用双焊缝、调温、调速热楔式功能的自动爬行式热合机热熔焊接，细部处理或修补采用手持焊枪；防水板焊接时，接缝处必须清洁干净，且焊缝接头平整，不得有气泡褶皱及空隙；11、防水板应避开火源，做好保护措施。2、背贴式止水带注浆软管及注浆嘴的安设及注浆用焊机将背贴式止水带焊接在施工处的防水板上，浇筑二次衬砌混凝土后背贴工止水带的肋带嵌入二次衬砌混凝土内，这样背贴式止水带在防水板内侧分隔成一个个防水分区。背贴式止水带安装完毕后，及时在上面安装注浆软管。注浆软管置于背贴式止水带两竖肋中间的槽内，混凝土施工完毕后，及时注入水泥净浆或其它耐久性好的注浆材料，充填止水带竖肋内不密实的混凝土空隙。2、止水带的搭接采用热硫化法连接，搭接长度大于10cm。热硫化连接(b)复合接(推荐形式)≥10cm≥10cm热硫化连接热硫化连接热硫化连接(a)搭接(推荐形式)(c)对接3、止水带定位时，表面保持平整，不得使橡胶止水带翻滚、扭折。施工过程中，止水带必须可靠固定，避免在浇筑混凝土时发生位移，保证止水带的位置正确。沿衬砌轴线每隔0.5～1.0m设置一个钢筋卡。钢筋卡用φ6钢筋制成，钢筋卡固定在挡头模板上，内侧卡紧止水带一半，另一半止水带平靠在挡头板上，待混凝土凝固后拆除挡头板，将止水带拉直，然后弯钢筋卡紧止水带。端头模板固定装置围岩支护间距50cm固定用铁钉防水隔离层止水带端头模板模板台车φ6-8钢筋卡施工缝已衬砌砼围岩支护防水隔离层钢筋卡模板台车止水带中埋式止水带施工方法示意图4、测量防放线出止水带埋设位置，其中心线应与施工缝中心重合。止水带宽35cm，即施工缝两侧埋设、预留宽度均为17.5cm。止水带定位时，应使其在界面部位保持平展，不得翻滚、扭结，如发现有扭结不展现象应及时进行调正。附图止水带施工定位方法示意图5、应用背托钢筋及钢筋卡具将止水带固定在衬砌钢筋、挡头板或台车模板上，防止止水带偏移，如图所示。止水带到内模的距离横向位置偏差不应超过5cm，止水带以施工缝两边对称，要求偏离中心不超过3cm。6、止水头长度应根据施工要求定制，尽量避免接头，如确需接头，粘结前接头表面应清刷打毛，采用搭接并用热硫化连接方法进行连接。搭接长度不得小于10cm，焊接缝宽不小于50mm。7、施工缝采用中埋式橡胶止水带+背贴式橡胶止水带，变形缝采用中埋式钢边橡胶止水带+背贴式橡胶止水带+橡胶止水条并辅以嵌缝胶填缝；环向施工缝与变形缝应加设可维护注浆管，便于后续注浆堵水。注浆嘴点焊固定在防水板上，用胶带将注浆嘴周边封住，以防浇筑二次衬砌混凝土时砂浆堵塞注浆嘴，产并将与每个注浆嘴相连的注浆管在拱顶、两侧边墙下方集中引到二次衬砌内侧，以便进行注浆封漏。注浆系统如下图所示，采用注次管与注浆嘴进行系统注浆。分区内注浆不是必须的，一旦发生渗漏，才进行渗漏部位的分区注浆。3、施工缝、变形缝防水施工缝是由于隧道衬砌混凝土施工所产生的冷接缝，是防水薄弱环节之一，也是隧道中最易发生渗漏的地方。隧道衬砌施工缝处理不好，不仅会造成衬砌混凝土裂缝及洞内漏水，严重影响隧道的正常使用和行车安全，而且还会降低结构的强度和耐久性。为防止由于衬砌不均匀下沉而引起裂损，在地质条件变化显著、衬砌受力不均匀地段，应设置沉降缝，为防止由于温度变化剧烈或混凝土凝结时的收缩影响而引起衬砌开裂，应设置伸缩缝。这两种结构缝统称变形缝。变形缝应采用柔性材料做防水处理。施工缝采用中埋式橡胶止水带+背贴式橡胶止水带，变形缝采用中埋式钢边橡胶止水带+背贴式橡胶止水带+橡胶止水条并辅以嵌缝胶填缝。4、防水混凝土隧道二次衬砌混凝土既是外力的承载结构，也是防水的最后一道防线，因此要求衬砌要有足够的强度，还要具有一定的抗渗性。防水混凝土是以水泥、砂、石子为原料，通过规定的级配比，并掺入少量外加剂，通过调整配合比、抑制或减少空隙率、改变空隙特征、增加各原材料界面间的密实性等方法，配制成的具有一定抗渗能力的防水混凝土。根据铁路隧道工程施工技术指南要求，二次衬砌防水混凝土抗渗等级不低于P8。5、衬砌背后回填注浆回填注浆是二次衬砌完成后，为了填充二次衬砌与防水板之间的空隙而进行的注浆。回填注浆应在衬砌混凝土强度达到70%后进行。一般来说，通过在浇筑二次衬砌时拱顶按一定间距预埋的垂向注浆管可进行回填注浆。注浆材料。注浆材料应根据工程地质与水文地质条件、注浆目的、注浆工艺、设备和成本等因素，按下列规定选用：衬砌背后回填注浆宜选用水泥浆液、水泥砂浆或掺石灰二、防水工程措施1、排水盲管环向排水盲管的作用是在岩面和初期支护喷射混凝土之间、初期支护混凝土与防水板之间提供过水通道，并使之下渗到纵向排水管。环向盲管一般选用φ50mm软式透水管。环向排水盲管视施工期间地下水的渗漏情况设置，脸有很大的灵活性，间距一般不应大于10m。纵向排水盲管是沿隧道纵向设置在衬砌底部防水板与初期支护间的透水盲管，目前常用的纵向排水管是直径为80～150mm的弹性排水盲管或带孔透水管。纵向排水管的作用是将环向排水管等排下来的水汇集并通过横向排水管排到侧沟或中央排水管(沟)。横向排水盲管位于衬砌基础的下部，布设方向与隧道轴线垂直，是连接纵向排水管与侧沟或中央排水管(沟)的水流通道。横向排水盲管通常为高强度硬质塑料管，施工中先在纵向盲管上预留接着。接头要牢靠，保证纵向盲管与侧沟或中央排水管(沟)间水路畅通，严防接头处断裂，致使纵向盲管排出水在基床而下漫流，造成翻浆冒泥。初期支护与二次衬砌环向按8m一道设φ50mm排水盲沟；边墙墙脚纵向设φ80mm透水盲沟按隧道纵坡埋设。5、纵向排水盲沟和横向排水盲沟通过三通连接。6、φ80mm导水管与环向排水管连接，每8m一道将水导入侧沟，φ100mmPVC横向导水管每间隔30m将侧沟的水引入中心深埋水沟。7、横向导水管间隔30m，置于仰拱填充。8、排水沟采用双侧沟+中心深埋水沟。φ500中心深埋水沟通过φ200mm排水横管与环、纵向盲管连接，排水横管间隔8m设置于仰拱初期支护以下。9、自隧道进洞2米处开始,每隔30m设置一处中心检查井。2、侧沟隧道内侧沟主要用于汇集地下水，并将地下水引入中央排水管(沟)，同时起到沉淀和兼顾排水的作用。3、中央排水管(沟)中央排水沟(管)是主要排水管，同时汇集道床顶部积水，疏干底板积水。中央排水管(沟)采用带预制孔的预制混凝土管段拼接而成，纵向间隔一定距离设置检查井。中央排水管(沟)布置如下图：2、中心排水管采用φ500mm钢筋混凝土管，厚120mm。中心深埋水沟置于仰拱初期支护以下。3、中心排水管基础严格按照设计坡度，不得高低起伏。4、首先施工测量放样，然后浇筑混凝土基座，基座采用C20混凝土，内部密实，表面平整。5、待基座混凝土达到一定强度后安装混凝土管，混凝土管管身泄水孔直径2cm，间距40cm,梅花型布置。6、混凝土管采用承插式连接，连接部分采取钢筋网水泥砂浆封闭严密。7、中心水管安装被混凝土半包。8、钢筋混凝土管外采用级配碎石或卵石回填密实，其直径在25mm﹣50mm之间。9、中心深埋水沟沿线路纵向间距30米设检查井，检查井自仰拱填充顶面下深3.365m，检查井采用方井，井洞净边长1m，井壁厚30cm，采用C25混凝土施作。井壁外边缘距衬砌变化处不小于1米，也不得设于施工缝、沉降缝等处。10、检查井连通上下游排水管，并汇集边墙侧沟流水，检查井底部设30㎝深沉砂池。在平行于线路方向侧壁设Ф18@300钢筋爬梯，检查井盖板采用3㎝厚铸钢盖板。11、纵向8米设一道横向排水管，采用φ200mm钢筋混凝土管，厚50mm，排水管与中心深埋水沟接口处设置过滤网，防止碎石堵塞排水横管，影响排水。横向排水管坡度不小于5%，横向排水管与仰拱之间采用C20砼回填。横向排水管接口图1.隧道拱墙铺设土工布+防水板。土工布、防水板将纵向排水盲沟半包。2.初期支护与二次衬砌环向按8m一道设φ50mm排水盲沟；边墙墙脚纵向设φ80mm透水盲沟按隧道纵坡埋设。3.纵向排水盲沟和横向排水盲沟通过三通连接。4.φ80mm导水管与环向排水管连接，每8m一道将水导入侧沟，φ100mmPVC横向导水管每间隔30m将侧沟的水引入中心深埋水沟。5.横向导水管间隔30m，置于仰拱填充。6.排水沟采用双侧沟+中心深埋水沟。φ500中心深埋水沟通过φ200mm排水横管与环、纵向盲管连接，排水横管间隔8m设置于仰拱初期支护以下。7.自隧道进洞2米处开始,每隔30m设置一处中心检查井。截水天沟采用C30钢筋混凝土浇筑施工，断面为梯形，上口宽1.8m，下口宽60cm，高60cm，截水天沟布设于开挖线外5-10m处，并与路堑天沟妥善顺接。2、截水沟基坑采用人工开挖，如遇坚硬石质，采用空压机、风镐开挖，保证截水沟的几何尺寸满足设计要求。3、开挖完的截水沟及时采用混凝土浇筑，防止地表水流入沟内下渗。严禁在土质风化严重的坡面采用裸露排水，以防水流下渗造成坡体坍塌。4、施工好的截水沟应洒水养护，养护不得少于7天。截水沟示意图4、缓冲排水层防水板背面的缓冲层不仅具有保护防水板的功能，还要具有一定的排水能力。缓冲排水层选用的无纺布就队符合下列要求：具有一定的厚度，具有良好的导水性，具有适应初期支护由于荷载或温度变化引起变形的能力，具有良好的化学稳定性和耐久性，能抵抗地下水或混凝土、砂浆析出的侵蚀。2、挂设土工布前，对初支喷砼表面进行处理，切除锚杆头和钢筋露头，并用砂浆抹平，凹坑深宽比控制在1:10以内。深宽比大于1:10的凹坑进行补喷或者抹水泥砂浆找平处理，确保喷砼面平整，无尖锐棱角。3、土工布铺设要松紧适度，使之能紧贴喷砼面，不能过紧而被撕裂，不能因过松引起褶皱堆积形成人为蓄水点。4、土工布按下列要求铺设：（1）先在