隧道工程本科毕业设计-防水设计

5防水与排水规范规定，高速公路隧道防排水应满足下列要求：拱部、边墙、路面、设备箱洞不渗水；有冻害地段的隧道衬砌背后不积水，排水沟不冻结；车行横通道、人行横通道等服务通道拱部不滴水，边墙不淌水。公路山岭隧道放排水应按“防、排、截、堵结合，因地制宜、综合治理”的原则进行。保证隧道结构物和营运设备的正常使用和行车安全。隧道防排水设计应对地表水、地下水妥善处理，洞内外应形成一个完整通畅的防排水系统。“防”即要求隧道衬砌、防水层具有防水能力，防止水（地表水、地下水）透过防水层、衬砌结构渗入洞内。“排”即隧道应有系统的、畅通的排水设施，将衬砌背后、路面结构层下的积水排入洞内中心水沟或路侧边沟，排出衬砌背后的积水，能减少或消除衬砌背后的水压力，排得越好，衬砌渗漏水的机率就越小，防水也就更容易；排出路面结构层下的积水，能防止路面冒水、翻浆、结构破坏。“截”对易于渗漏到隧道的地表水，应采用设置截（排）水沟、清除积水、填筑积水坑洼地、封闭渗漏点等措施。对于地下水，应采取导坑、泄水洞、井点降水等措施。“堵”针对隧道围岩有渗漏水地段，采用注浆、喷涂、堵水墙等方法，将地下水堵在围岩体内。隧道防排水工作，应结合水文地质条件、施工技术水平、材料来源和成本等，因地制宜，选择适宜的方法，以满足保证使用期内结构和设备的“正常使用和行车安全”的目的。5.1防水隧道防水等级及标准：拱、墙达到二级防水标准，结构不允许渗漏水，结构表面可有少量、偶见的湿渍；隧道衬砌拱部、边墙、路面、设备箱洞室不渗水；衬砌背后不积水，排水沟不冻结5.1.1衬砌柔性防水工程隧道防排水设计以复合式结构衬砌原则进行设计，隧道二次衬砌以自防水为主，衬砌采用防水砼，在二次衬砌中掺入10％的AEA（铝酸钙）抗裂防水剂（掺量应根据现场进行配合比试验，一般掺量为8％～12％），以提高衬砌结构的自防水能力，并降低水泥水化热，提高砼抗裂能力。根据隧道围岩裂隙水的大小采取不同的防排泄水措施，主要防排水措施为：在初期支护与二次衬砌之间设置PVC防水板防水，并实现无钉铺设；采用软式弹簧管PVC排水管、PVC排水管等形成完善的防排水系统。其中，PVC防水板的具体要求规范规定如下：1)无纺布密度不小于300g/m2；2)防水板应当采用易于焊接的防水卷材，厚度不小于1.0mm，接缝搭接长度不小于100mm。根据规范规定以及工程类比的方法并结合本隧道的具体情况，本隧道PVC防水板采用1.2mm厚PVC防水板+350g/m2无纺土工布组成，其中防水板具体技术指标见表5.1。表5.1PVC(P型)防水板技术指标项目单位指标拉伸强度MPa≥12断裂伸长率％≥200热处理尺寸变化率％≤2.5低温弯折性-20℃无裂纹抗渗透性0.2MPa，24h不渗透抗穿孔性不渗透剪切状态下的粘合性σsa≥2N/mm2或在接缝处断裂有实验表明，无纺布与防水板粘合成一体铺设，其滤水和导水性能大大降低，起不到应有的作用，所以无纺布不得与防水板粘合在一起。有时候为了施工方便，无纺布和防水板一次铺设，只能分点粘接，每平方米一个接点，每点粘接面积不大于25cm2。为了防止水泥浆渗入土工布，应先铺土工布后铺防水板。5.1.2衬砌漏水防治工程本隧道变形缝设置PVC背贴式止水带加中埋式橡胶止水带，两道防水，且嵌缝材料要求防水。环向施工缝具体可根据施工情况进行调整，宜少设施工缝，环向施工缝设置PVC背贴式止水带加橡胶止水条，两道防水，如图5.1所示。遇水膨胀橡胶止水条模板BW止水胶泥条E5型桥式橡胶止水带聚苯乙烯硬质泡沫板RS弹性密封胶模板（a）施工缝（b）变形缝图5.1环向施工缝及变形缝防水大样图对衬砌应周密设计施工缝、伸缩缝和变形缝。一般以每隔10米左右设一道为宜。除了按照施工技术规范要求处理接缝外，还应根据围岩地下水出漏等具体情况，采取专门的防水、防渗措施。仰拱与边墙施工缝应设置在电缆沟盖板以下10cm处。该隧道防水设计采用分区防水方式，分区长度为30m左右，在隧道施工缝或变形缝处设置了注浆嘴，二次模注砼完成后，通过注浆嘴对施工缝或变形缝处PVC背贴式止水带周围的砼进行注浆，使其密实，以达到不渗不漏的目的。防水板敷设应从边墙下部设置引水管处至拱部到中墙顶部连续施作，全隧道满铺。可用钢钉或其他方法固定，固定处应补强。施工时要注意保护防水板的完整性。二次衬砌变形缝、纵向施工缝均用中埋式橡胶止水带止水，环向施工缝、用带注浆管橡胶膨胀止水条止水。5.2排水隧道洞内宜按地下水和营运清洗污水、消防污水分离排放的原则设置纵向排水系统，应能保证排水畅通，避免洞内积水。根据其设置位置可分为：衬砌背面排水工程、路基排水工程、路面排水工程。同时隧道内排水应符合下列规定：1)路面两侧应设纵向排水沟，引排营运清洗水、消防水和其他废水；2)隧道纵向排水坡宜与隧道纵坡一致；3)路侧边沟可设置为开口式明沟或暗沟；4)检修道或人行道的道面应考虑排水，可酌情设0.5％～1.5％的横坡，亦可在墙角与检修道交角处设宽50mm、深30mm的纵向凹槽，以利道面清洁排水。本隧道检修道横向排水坡度为1.0％。5.2.1衬砌背面排水工程为了有效地排除二次衬砌背后积水，消除二次衬砌背后的静水压力，在衬砌两侧边墙背后底部应设沿隧道的纵向排水盲管，其孔径依据规范要求取为100mm（规范规定为≥80mm）。沿衬砌背后环向应设置导水盲管，其纵向间距取为10m（满足规范规定≤20m），遇水量较大时，环向盲管应加密，对有集中出水处应单独设竖向盲管。在初期支护与防水板之间背后按10m的纵向间距设置HC－3.5半圆软式透水管，透水管内的水通过设在衬砌底部和中隔墙两侧的软式排水管直接引入路面下两侧的排水盲沟排出洞外。在洞内路面外侧设置了预制边水沟以排除衬砌后围岩渗水和路面积水，边沟纵坡与隧道纵坡一致，环向盲管、竖向盲管应与边墙底部的纵向排水盲管连通，纵向排水盲管应与横向导水管连通，以形成完整的纵横向排水系统，其中环向盲管、竖向盲管、纵向排水盲管应用无纺布包裹起来。5.2.2路基排水工程路面以下的排水工程是指纵向基底两侧的排水沟，其直径以工程类比法为主结合该隧道的情况取为Φ15，排水沟断面如图5.2所示，保证了路基床围岩涌水顺利排出。图5.2排水沟断面图1—水泥混凝土路面；2—混凝土垫层；3—侧沟；4—隧道内侧排水沟断面；5—隧道外侧排水沟断面基底中央排水沟Φ30，排水沟由带孔离心式钢筋混凝土管及反滤层组成，沿隧道全长布置，将地下水排出洞门外。5.2.3路面排水工程隧道路面采用单面坡，为了防止路面底层地下水上升到路面影响行车安全，在路面两侧设置全隧道连通的纵向开口式路侧排水沟，在路面下有仰拱地段在施工缝和变形缝处设置一处横向排水管，在无仰拱地段每10米设置一处横向排水管，在地下水丰富地段可适当减小其间距。两侧纵向开口式排水沟与横向排水管连通，横向排水管与中央排水沟连通。最后通过中央排水沟将污水排出洞外纵向排水管采用HDPE双壁打孔波纹管，横向排水管采用MF7塑料盲沟。5.3洞口及明洞防排水为防止地表水冲刷洞口和洞口边、仰坡的水流入隧道，隧道、辅助通道的洞口及明洞应设置截水沟和排水沟。具体措施在明洞回填层顶面洞门墙背设排水沟；明洞槽边、仰坡开挖线4m外处设截水沟。排水沟、截水沟采用矩形断面，尺寸为50cm×50cm。洞门水沟应不渗漏，并将洞口边、仰坡的表水引至洞口以外。5.4污水治理隧道施工过程中产生的废水大多数已被油脂污染，而且又被混凝土或喷射混凝土所产生的碱性污染物污染，因此，常常是强碱性的。如将这些废水不经处理直接排放，会对周围环境造成很大的污染。治理的方法主要是将废水收集，送到污水处理池，经过反复沉淀、除油，必要时进行消毒处理，直至对人类及环境无害，并达到重复利用的目的。6机电及其设施高速公路车速快，车流量大，隧道须有完整的通风设施和照明设施，以保证行车环境和行车安全。隧道的这类设计应从安全、实用等因素综合考虑，采用经济、合理的设计方案。6.1通风隧道内保持良好的空气是行车安全的必要条件。隧道通风主要针对一氧化碳(CO)、烟雾和异味进行稀释。隧道通风机的选型、功率、安装间隔根据车流量和高速公路设计时速综合考虑。一般高速公路隧道选择具有消音装置且可逆转的公路隧道专用射流式通风机(简称射流风机)。隧道通风设计考虑的因素很多，只有充分考虑到各种因素在营运期间造成的最不利影响，综合分析后才能制定出相应的最经济最有效的设计方案。其设计应考虑以下因素：1）隧道长度、线形和交通状况；2）隧道所处地区的地理、气候条件和周围环境的影响；3）隧道内行驶的车辆和所处地层中排放的有害气体；4）隧道内交通事故等非常情况；5）隧道内的温度和湿度；6）隧道工程造价和保养费用等。6.1.1通风设计标准：CO的设计含量：δ=287.50ppm；烟雾的设计含量:K=0.0070K/m-1；隧道纵向式通风，隧道换气风速为2.5m/s；异味稀释及其他要求:换气频率：5次/h，火灾排烟风速2.5m/s。6.1.2风机的选择（1）通风机的类型隧道通风中，一般用大风量、低风压的通风机。高速公路隧道选择具有消音装置且可逆转的公路隧道专用射流式通风机(简称射流风机)，如图6.1所示。通风工程量小，通风设备安装简便。射流风机可以分期采购和安装，不会造成设备闲置。图6.1全射流纵向通风（2）通风机的选择根据以上综合考虑，本隧道采用纯射流通风，Φ1250风机6组12台。对该风机的一般要求如下：1.射流风机的逆转反向风量达到正转正向风量的95％。2.当隧道内发生火灾时，在环境温度为250℃的情况下，射流风机应能正常可靠运转60min。3.在野外距风机出口10m且45°处，测射流风机的噪声应小于77dB。4.射流风机电机防护等级应不低于IP55。射流风机设于隧道顶部，两台风机并排为一组。风机的通风能力确定后，组与组之间的配置间隔主要和车流量有关，根据新建高速公路车流量情况，近期规划一般间隔为150m～350m。射流风机应安装于建筑限界以外15cm～20cm处，风机轴线与隧道轴线平行，设置方法宜采用固定式或悬吊式，支承风机的结构强度应保证在实际静荷载的15倍以上，风机安装前应做支承结构的载荷试验。根据实测与经验，在距进洞口约200m范围内，汽车带进隧道的新鲜空去量是足够的，因此在该段落内不宜布置射流风机。6.2照明隧道照明分引入段照明、过渡段(可分几段)照明、基本段(又称中间段)照明及出口段照明，白天照度由洞口向基本段逐级递减。洞内灯具分白日灯、黄昏白日灯、全日灯及应急灯四种。应急灯在正常市网供电情况下作全日灯使用；全日灯24h工作；白日灯只在白天洞口亮度大时工作；黄昏白日灯在凌晨或黄昏段工作。深夜将全日灯回路电压适当调低(照度也相应降低)。照明灯具布置应起到诱导行车的作用，应避免一侧布设，并不得出现眩光。根据设计时速和日交通量，路面基本照明亮度：不低于4.5cd/m2。隧道供电系统设计必须执行国家技术经济政策，做到保障人身安全，供电可靠，技术经济合理。对照明灯具的一般要求如下：(1)照明光源应为高压钠灯。灯箱防护等级不小于IP65；(2)电子式镇流器灯具功率因数不小于0.95；电感式镇流器灯具功率因数不小于0.85(3)有防触电保护装置和防眩光装置。经过综合考虑，结合《公路隧道设计规范》及工程类比本隧道采用专用照明灯具（高压钠灯型），分级控制。照明灯具安装于隧道顶部中线的两边，并排对称安装两排灯具。行车方向的灯具间隔：入口段为2.5m，过渡段为5m，基本段为7m左右，出口段为5m。灯具根据照明段不同，功率不同，一般分为70W、150W、250W、400W，引入段和过渡段灯具功率比较大，其它段用小功率的灯具。灯具由灯具底座固定在隧道顶部，灯具的光照射角度可在底座上调整。照明控制：在洞口及隧道照明引入段各设一台亮度检测仪；按晴天（或白天）、阴天（或早、晚）、夜晚三种天候控制。应急照明：由设置在箱变中的UPS电源供电，开亮诱导明灯。灯具布置方式见下图图6.2所示。灯具对称布置（a）横断面（b）图6.2基本段灯具布置示意图6.3交通设施交通设施由中控室的交通监控计算机、闭路电