北京城市铁路双连拱隧道防排水综合施工技术

目录第一章前言....................................................................3第二章工程概况................................................................3第三章防排水系统简介..........................................................4第1节防水系统............................................................5第2节排水系统............................................................6第3节变形缝、施工缝的防水................................................6第四章防排水系统的施工........................................................7第1节结构基面的处理......................................................8第2节PE闭孔泡沫塑料衬垫的施工..........................................10第3节ECB高分子合成树脂防水板的施工.....................................11第4节隧道排水系统的施工.................................................12第5节变形缝、施工缝防水层的施工.........................................12第6节二次衬砌防水混凝土的施工...........................................14第7节二次衬砌背后回填注浆...............................................15第五章有关辅助施工措施.......................................................16第1节二次衬砌混凝土钢筋的冷挤压连接.....................................17第2节防水砂浆...........................................................19第3节其它保护措施.......................................................19第一章前言北京城市铁路为一条城市半环线,线路主要采用地上高架桥型式,而本工程为全线唯一的地下区间隧道。该区间隧道地质情况复杂,地下水位较高,且由于隧道为双连拱结构型式,施工工序繁多,施工缝、沉降缝及天梁等特殊节点较多,因此,如何形成有效的防排水系统,就成为本工程施工的关键。第二章工程概况北京城市铁路地下区间隧道位于北京市二环路的东北部,全长1175.2m,埋深8～12m,局部地表有土丘地段的埋深达到15m。断面型式为双连拱隧道、钢筋混凝土结构,典型断面开挖宽度为12.05m,开挖高度为7.397m,采用浅埋暗挖中洞法开挖、复合式衬砌。施工步序繁多,主要为中洞分部开挖支护→施作中洞防水层、中隔墙衬砌→左、右侧洞分部开挖支护→破除中洞初支、施作侧洞防水层和二次衬砌,具体如图1所示。本工程地层变化复杂,由地表向下依次为人工堆积层、杂填土层、素填土层、粘质粉土层、粉质粘土层、砂质粉土层、粉细砂层、细中砂层、圆砾层等。地下水状况:上层滞水水位埋深2.5～6.5m,赋存于杂填土层,主要补给来源为大气降水的垂直渗透与管道渗漏;潜水水位南低北高,水位埋深2.98～7.45m至13.90～15.99m,高出隧道开挖拱顶,主要补给来源为侧向径流;承压水水头埋深18.53m,隧道底板局部地段位于承压水位以下。图1隧道施工步序示意根据本工程的工程地质和水文地质条件,在开挖施工过程中受上层滞水和潜水影响严重,基槽涌水量较大,极易发生流砂、塌方,因此须采取管井降水治理。井位布置在隧道及竖井外侧2.0～3.0m处,井间距6.0m左右,以不侵犯工程结构和避开地面建筑和地下管线为准。就本工程防排水系统而言,最不利地段为长120m的穿越护城河段和长55m的斜穿盖板河段。第三章防排水系统简介本工程防排水系统的施工遵循“以防为主、防排结合、多道防线、刚柔相济、因地制宜、综合治理”的原则,设计防水等级为二级,即隧道衬砌不允许漏水,可以有少量、偶见的湿渍。地下区间隧道防排水系统设置见图2。图2隧道防排水系统示意第1节防水系统地下区间隧道采用复合式衬砌结构,防水采用三道防线。第一道防线:初期支护加背后注浆。第二道防线:设置1.2mm厚ECB高分子合成树脂防水卷材及4mm厚PE闭孔泡沫塑料衬垫做为夹层防水层。第三道防线:二次模筑防水混凝土衬砌,采用微膨胀补偿收缩防水混凝土,即掺适量HEO单一型混凝土外加剂,抗渗等级不小于0.8MPa。第2节排水系统由于本工程为暗挖法施工,地下水较丰富,施工工况复杂,防水层的预留搭接较多,结构的施工缝也较多,在施工阶段对防水卷材可能造成破坏,为确保区间在无渗漏的情况下营运,故在防水层和二次衬砌之间采用MF7隧道专用型塑料盲管作为排水系统。排水系统的具体设置为:在拱顶与边墙交界处、边墙与仰拱施工缝处、侧洞拱顶与中洞拱顶施工缝处设置三道纵向排水盲管;在边墙上每6m设一道环向排水盲管,与各纵向盲管相连,并将渗水引出漫流至道床上。第3节变形缝、施工缝的防水(1)变形缝本隧道每隔50～60m设置一道变形缝,缝宽30mm。在结构内部的中部设置埋入式橡胶止水带,结构内侧(背水面)预留300mm×30mm的凹槽,待变形缝两侧的混凝土浇注完并养护完毕,在缝内用双组份聚硫橡胶密封膏嵌缝,在凹槽内固定1mm厚钢板做成“U”型接水盒,然后用聚合物水泥砂浆把凹槽填实抹平。其具体设置详见图3、图4。图3隧道底板变形缝防水示意(2)施工缝隧道施工缝分纵向和环向,就全双连拱结构而言,纵向施工缝有:天梁两侧各1条,条形基础两侧各1条,左、右侧洞的铺底与边墙交接处各1条;环向施工缝在每组衬砌断面处。施工缝采用在结构断面中部安放20mm×30mm遇水膨胀腻子条的方法进行止水。第四章防排水系统的施工图4隧道边墙、顶板变形缝防水示意第1节结构基面的处理(1)基面堵漏由于防水板铺设前不允许结构初期支护内表面有漏水现象,因此,首先根据结构的不同部位分别进行了堵漏处理。①在中洞、侧洞拱部沿隧道纵向每5m一排、每排3根布置42注浆管,注水泥2水玻璃双液浆,注浆压力为0.6～1.2MPa,以填充拱部初期支护背后空隙并止水,特别在中洞拱部(天梁)位置,加大注浆压力,增加注浆量,从而确保注浆范围高出侧洞拱顶,避免该部位日后形成积水带。②对于边墙漏水部位进行重点注浆止水处理。③对于基底出水部位根据出水量大小分别采用注浆止水或暂时引排的方法,以确保基面干燥。(2)基面找平①检查基面上有无钢筋、铁丝和钢管等尖锐突出物,若有则从根部予以割除,并在割除部位用水泥砂浆抹成圆曲面。②在中洞中线至左、右侧洞中线外300mm的拱部范围内,施作刚性防水兼找平层,主要施工工序为:涂刷一道界面剂→抹EVA防水砂浆10～15mm→搓毛→抹EVA聚合物灰浆2mm→二道抹平、压密、压实→洒水养护。界面剂配合比为:普硅水泥∶EVA∶水∶FS2P防水剂=1∶0.13∶0.37∶0.08;EVA防水砂浆配合比为:普硅水泥∶EVA∶水∶FS2P防水剂∶中砂=1∶0.12∶0.5∶0.08;EVA聚合物灰浆配合比为:普硅水泥∶EVA∶水=1∶0.13∶0.37。③对于结构边墙根据不同情况分别处理,在渗水明显部位(如穿越护城河地段和斜穿盖板河地段)同上第②条所述施作刚性防水,在一般地段则局部采用1∶2.5的水泥砂浆找平即可。④对于隧道底板基面,在有明显凸凹起伏处采用1∶2.5的水泥砂浆找平。⑤隧道断面变化或转弯时的阴阳角须采用水泥砂浆抹成R50mm的圆弧。第2节PE闭孔泡沫塑料衬垫的施工隧道在初期支护和防水板之间采用4mm厚PE闭孔泡沫塑料衬垫做为防水板的缓冲层。泡沫衬垫采用水泥钉和塑料圆垫片固定在喷射混凝土的基面上,固定点之间呈梅花形布设,固定点之间的间距为:拱部500～800mm;边墙800～1000mm;底部1500～2000mm。衬垫之间的搭接宽度为50mm,搭接部位采用热风焊枪进行焊接。衬垫必须采用环向铺设,不能拉得过紧,以免影响防水卷材的铺设,并在搭接部位预留不少于200mm的搭接余量。第3节ECB高分子合成树脂防水板的施工防水板接缝焊接是防水施工最重要的工艺,焊缝采用双焊缝热合机将相邻两幅卷材进行热熔焊接,卷材之间的搭接宽度为100mm,接缝为双焊缝,焊缝宽度不小于2mm,中间留出空腔以便进行充气检查。焊接应平顺、无波纹、颜色均匀、无焊焦、烧糊或夹层。进行充气检查时,充气压力为0.12～0.15MPa,稳定时间≮5min,允许压力下降20%。当纵向焊缝与环向焊缝成十字相交时(十字形焊缝),事先须对纵向焊缝外的多余搭接部分齐根处削去,将台阶修理成斜面并熔平,削去的长度≥130mm,以确保焊接质量和焊机通过顺利。铺设防水板前先在拱顶的衬垫上标出隧道纵向中心线,卷材由拱顶开始向两侧下垂铺设,边铺边与圆垫片热溶焊接。防水层在下一阶段施工前的连接部分注意加以保护,避免弄脏和破损,并在搭接前将接头处擦拭干净。分段铺设的卷材边缘部位预留至少500mm的搭接余量。防水板采用无钉孔铺设固定,即利用热风焊枪将裁剪好的卷材热熔粘贴在塑料圆垫片上,固定时要注意不得拉得过紧或出现大的鼓包。尤其是阴阳角部位的卷材一定要与转角部位密贴,以免影响灌注混凝土的厚度或将卷材拉破。固定点呈梅花形布设,间距为:拱顶500～800mm;边墙800～1000mm;底板1500～2000mm。第4节隧道排水系统的施工本工程排水系统采用MF7隧道专用型塑料盲管,盲管之间的连接使用订书机状的钉勾嵌入,钉勾由3～5的不锈钢丝制成。排水盲管设在夹层防水卷材上,用盲管生产厂家提供的特制铁件固定,并采用8#铁线将铁件与结构钢筋牢固捆扎。由于盲管为预埋,因此在衬砌前要做好标记,一旦衬砌台车脱模,立即将盲管管口掏出并清理干净。第5节变形缝、施工缝防水层的施工(1)变形缝变形缝是由于考虑结构不均匀受力和混凝土结构胀缩而设置的允许变形的结构缝隙,它是防水处理的难点,也是结构自防水中的关键环节。本区间共设置变形缝12道,缝宽30mm,防水材料选用中置橡胶止水带,聚苯板充填缝隙内部,而在变形缝口部采用双组份聚硫橡胶密封膏封填,厚度不小于20mm。橡胶止水带的施工要求:①按照设计要求确定止水带的准确位置及尺寸规格。②橡胶止水带安装必须用模板固定。先安装一端,浇筑混凝土,同时另一端应用厢型木板保护,待混凝土达到一定强度后拆除模板和另一端止水带的厢型保护。③在止水带中央圆孔的上下方混凝土基面上涂刷粘结剂并固定填缝用的聚苯板。④把另一端的止水带端头固定在钢筋上,支模浇筑混凝土。⑤施工中必须保证止水带的准确位置和混凝土的浇捣质量,保证混凝土与止水带的紧密贴合。⑥止水带的接头部位采用现场硫化的方法,接头处选在结构应力较小的部位。(2)施工缝在施工过程中,水平施工缝与环向施工缝是结构自防水的薄弱环节,处理的好坏将会直接影响结构的防水质量,因此须认真做好该处的防水处理。本隧道施工缝采用LJ-2型遇水膨胀橡胶腻子条(20mm×30mm)进行止水。由于止水条钉设过紧容易折断,过松则不能保证与混凝土密贴,容易造成灌注混凝土钻入止水条下部而失去止水效果,因此在施工中采用了衬砌堵头板背面钉设适当厚度及宽度的木条,混凝土灌注后拆模时将木条一起取出,即形成一道凹槽,并配合加密了射钉的钉设间距,从而保证了施