巖溶隧道富水區(qū)段襯砌滲漏水治理技術(shù)

1、 巖溶隧道富水區(qū)段襯砌滲漏水治理技術(shù)鄒翀李治國(中鐵隧道集團科研所河南洛陽471009摘要根據(jù)某巖溶隧道富水區(qū)段地質(zhì)狀況和襯砌滲漏水的情況, 分析了滲漏水的原因, 提出了襯砌滲漏水治理的總體思路, 介紹了如何有針對性地選擇滲漏水治理材料, 并對治理工藝進行了闡述。關鍵詞襯砌滲漏水注漿鑿槽引排Renovati n g Technology of L i n i n g LeakageatWater 2ri ch Sector of Karst TunnelZou Chong, L i Zhi 2guo(S cien tific R esearch Institute under China R

2、ail w ay L , China Abstract:On basis of the geol ogical conditi ons and a secti on a karst tunnel l o 2cated in water 2rich area, this /leakage, raises the general concep t f or the treat m ent of the describes the selecti on of the materials f or the treat m ent of the seepage /leakage p the treat

3、m ent techniques . Key W ords:lining; leakage; gr outing; drainage by gr ooving1概述1. 1工程地質(zhì)及水文地質(zhì)簡介某巖溶隧道富水區(qū)段總長約2000m 。地層巖性主要為可溶性的灰?guī)r、灰?guī)r夾煤系地層。其巖溶形式在近地表以巖溶為主, 向下逐漸以溶蝕孔洞為主, 深部局部地段溶蝕裂隙相當發(fā)育, 巖溶水也非常發(fā)育。地勘資料表明, 隧道從巖溶水深部滯留帶穿越, 該巖溶隧道富水區(qū)段正常涌水量超過80000m 3/d,最大涌水量約達160000m 3/d 。1. 2溶洞段襯砌滲漏水的情況隧道襯砌完成以后, 隨著時間增長, 由于多種原

4、因, 二次襯砌多處出現(xiàn)了滲漏水現(xiàn)象。滲漏水主要有以下三種形式:(1 在巖溶核心區(qū)段的大部分施工縫均有不同程度的滲漏水; (2 富水區(qū)段襯砌邊墻大面積滲水; (3 富水區(qū)段襯砌表面的薄弱部位有不同程度的滲漏水。2溶洞段襯砌滲漏水治理總體思路灌注HSC 或普通水泥單液漿充填拱部和邊墻襯砌背后的空腔;針對襯砌表面出水點進行注漿封堵;針對襯砌混凝土表面大面積滲漏水的治理; 針對施工縫滲漏水進行引排或注漿封堵;針對襯砌表面的濕漬采用注漿和涂抹防水涂料的方法進行封堵;針對混凝土裂縫和薄弱部位進行治理。3滲漏水治理技術(shù)巖溶隧道富水區(qū)段襯砌滲漏水的治理應遵循先上后下, 先拱后墻的順序; 應先采用水泥系漿液封堵

5、大水, 再采用化學漿液封堵滲漏水和滴水; 在治理過程中應遵循先行堵漏治理, 后行引排處理的順序。3. 1襯砌背后的回填注漿針對襯砌混凝土背后存在的空腔, 通過在富水地段灌注HSC 、非富水地段灌注普通水泥單液漿的方法進行充填。漿液配比參見3. 7。3. 2襯砌混凝土出水點的處理混凝土表面的出水點主要采用注漿封堵, 然后在表面涂刷滲透結(jié)晶型防水涂料。a . 堵水材料及配比注漿材料:HSC 單液漿和水溶性聚氨酯堵漏劑。HSC 漿水灰比(0. 81 1, 水溶性聚氨酯按有關說明配制。涂抹材料:采用滲透結(jié)晶型防水涂料, 涂刷時, 其與水的配比應控制在52左右。b . 注漿參數(shù)第25卷第5期2005年1

6、0月隧道建設Tunnel Constructi on 25(5 :4952, 70Oct . 2005 注漿壓力2MPa 3MPa;注漿速度1L /min 10L /min; c . 注漿施工工藝先鑿掉出水點處的混凝土, 寬度4c m 5c m , 深度6c m 左右, 找準出水點, 沿出水點鉆孔, 鉆孔直徑為25mm 30mm , 深度為混凝土厚度, 即100c m 120c m , 以不鉆穿防水板為原則。采用20mm 25mm 的鋼管將水直接引出, 并進行水量測試。采用注漿泵注入HSC 漿或聚氨酯漿液將水完全堵住。割除管頭, 用鋼刷打磨出水點周圍并清理干凈, 涂抹滲透結(jié)晶類防水涂料。參見圖

7、1 。圖1襯砌出水點的處理圖Fig . 1Treat m ent of leakage points of lining3. 3襯砌混凝土表面大面積滲漏水的治理混凝土拱墻大面積滲水時, 需采用注入HSC 漿和聚氨酯漿液的辦法進行處理。在滲漏水部位鉆孔, 安設止水針頭, 鉆孔深度5c m 10c m , 止水針頭直徑為10mm 。注漿孔布設面的半徑應比滲水面的半徑大1. 5m 以上, 孔距0. 5m 1. 0m , 排距1. 0m 1. 2m , 梅花形布置。止水針頭安設完畢后壓注HSC 漿, 如果無法注入, 則注入聚氨酯漿, 注漿順序是從周邊無水區(qū)向中間滲水部位推進, 注漿采用全孔一次性注漿,

8、 注漿壓力0. 4MPa 0. 5MPa 。注漿完成后, 割掉管嘴, 并用滲透結(jié)晶材料進行涂抹。注漿孔的布設見圖2。3. 4施工縫滲漏水的處理施工縫處理時, 仍以注漿和涂抹為主, 引排為輔。a . 水量很小(沿施工縫慢流如果施工縫滲漏水量很小, 滲漏水沿襯砌施工縫慢流, 采用注漿的方式加以封堵。如果注漿過程中施工縫漏漿, 則采用間歇注漿, 同時用棉紗或麻絲封堵漏漿處, 間隔注漿時間以10分鐘左右為宜。具體施工工藝如下:在施工縫上滲漏水處鉆孔, 鉆孔直徑25mm 30mm , 孔距1. 0m 2. 0m , 鉆孔深度控制在50mm 60mm 左右 ;22gr outing holes on li

9、ning surface with large area ofwater seepage安裝注漿管, 并將管周圍封閉牢固;采用注漿泵注入HSC 漿, 如HSC 無法注入則注入水溶性聚氨酯, 壓力控制在2MPa 3MPa;將水完全封堵后, 將出現(xiàn)濕漬的施工縫表面打磨粗糙并清洗干凈, 用尼龍刷或剛刷涂抹滲透結(jié)晶型防水涂料。b . 水量較小(沿施工縫快流如果滲漏水沿施工縫快流, 在不破壞防水板的情況下, 則鉆穿施工縫處的混凝土, 先注入普通水泥漿, 如果壓力達到規(guī)定值, 而又注不進去普通水泥漿時或滲漏水沒有明顯改善時, 再改注HSC 漿液或聚氨脂漿液, 普通水泥漿配比為0. 610. 81, HSC

10、 漿液配比為0. 8111, 聚氨脂漿液配比如表2, 施工過程中根據(jù)具體情況調(diào)整。施工工藝:沿裂縫出水處每隔1. 0m 1. 5m 鉆孔, 安設一根長100c m 120c m , 25mm 的注漿鋼管, 注漿管的前端分叉劈開對準滲水裂縫, 再用雙快水泥或HSC 填充料固定, 待水泥達到一定強度后, 檢查堵塞效果, 要保證除注漿管漏水外, 其它部位不能漏水, 否則要進一步封堵。然后連接好管路和注漿泵, 自下而上壓注HSC 或聚氨脂漿液(水泥系材料無法壓入時才能使用聚氨脂漿液 , 注漿壓力為2MPa 3MPa 。檢查注漿效果, 清除外露的注漿管, 在裂縫表面刷涂刮抹料和調(diào)色料, 使處理部位表面與

11、原混凝土保持一致。c . 水量較大(噴射先注漿封堵, 若注漿效果不明顯時采用鑿槽引排05隧道建設2005年10月第25卷 的方法處理。注漿封堵, 沿噴水處鉆設注漿孔, 鉆孔深度應等于襯砌厚度, 但不破壞防水板。先注入普通水泥漿液, 后注HSC 漿液, 漿液配比為0. 610. 81, 注漿壓力3MPa 4MPa 。如漏漿嚴重, 可注如少量的水泥-水玻璃漿進行封堵, 水泥漿的水灰比為0. 81, 水泥-水玻璃配比為1(0. 60. 8 。d . 施工縫滲漏水鑿槽引排鑿槽引排具體工藝如下:用切割機和鑿子等工具沿施工縫剔槽, 槽深6c m 8c m 左右, 槽寬5c m 6c m , 如圖4;用鋼刷

12、將槽內(nèi)浮塵掃除干凈; 在凹槽內(nèi)嵌入50mm 彈簧排水盲管或塑料半圓管, 管兩端伸入兩側(cè)排水溝內(nèi); 在盲管外側(cè)抹2c m 厚的HSC 填充料, 水灰比為0. 41, 再抹3c m 厚的環(huán)氧砂漿, 砂漿表面與混凝土表面基本平齊;料, 并抹平。3. 5涂料的方法進行處理。a . 注漿堵水注漿堵水主要是針對混凝土內(nèi)部的缺陷和表面的滲漏水及蜂窩麻面進行鉆孔注漿, 提高混凝土抗?jié)B能力, 達到堵水、降低滲透系數(shù)的目的。采用電鉆鉆孔, 注漿孔的直徑為10mm 15mm , 安裝10cm 15cm 長的止水針頭進行注漿, 注漿材料為聚氨脂漿液。b . 涂抹處理注漿后對濕漬范圍涂抹防水涂料進行處理, 步驟如下:將

13、濕漬范圍內(nèi)混凝土清理干凈, 并用鋼絲刷、打磨機將表面打磨粗糙以后, 用水洗凈, 待表面潮濕后進行處理。將防水涂料按一定比例加水配制, 并混合均勻, 調(diào)成漿體。防水涂料應做到隨混合隨使用, 攪拌好的涂料從加水時計算, 宜在25分鐘以內(nèi)用完, 在施工過程中應不時的攪拌, 并嚴禁向已經(jīng)混合好的涂料里另外加水。涂抹時用半硬的鬃毛刷子或尼龍刷子將涂料采用圓形涂抹方法, 均勻涂在混凝土表面, 一次涂抹的厚度不宜大于2mm , 涂刷范圍應超過濕漬邊緣30c m , 涂料用量應控制在(0. 81. 0 kg/m2。待表面涂層初凝并達到一定強度以后, 立即灑水進行養(yǎng)護, 每天的灑水次數(shù)不小于3次, 養(yǎng)護時間不少

14、于7天。3. 6混凝土裂縫的處理a . 無水裂縫的治理對于混凝土裂縫或間歇縫, 可采取鑿槽嵌補并注高強度化學漿液予以補強加固, 以期恢復混凝土的整體性和部分承載力, 并防止以后出現(xiàn)滲漏水。環(huán)氧樹脂是一種高分子材料, 具有強度高, 粘結(jié)力強, 收縮性小, 化學穩(wěn)定性好, 能在常溫下固化等性能, 常用作裂縫處理, 作為注漿材料存在粘度大, 可注性小, 憎水性強, 與潮濕裂縫粘結(jié)力差等等問題, 因此主要由于干裂縫的處理和結(jié)構(gòu)補強。施工工藝:沿裂縫延伸方向鑿寬4c m 5c m , 深6c m 的梯形槽, 10c m 。, 然后每隔0. 5m . 110c m 再用環(huán)氧樹脂砂漿嵌補溝, 待環(huán)氧樹脂砂漿

15、凝固后, 通過止水針頭壓注環(huán)氧樹脂漿液, 注漿壓力一般為0. 3MPa 0. 5MPa, 注漿后, 割掉止水針頭外露部分, 涂刷刮抹料和調(diào)色料。參見圖3 。圖3無水(有水 裂縫處理斷面圖Fig . 3Cr oss 2secti on of treat m ent of cracks withoutwater (with wa 2ter 襯砌裂縫的治理要遵循先環(huán)向, 后縱向的順序。延伸較長的裂縫, 要分段處理, 裂縫密度大的地段, 要逐條處理。這樣處理過后, 由于環(huán)氧樹脂的高強度可將裂縫兩邊的混凝土粘結(jié)成一個整體, 大大提高襯砌的承載能力。b . 有水襯砌裂縫治理(有慢滲裂縫或濕漬裂縫對于慢滲或

16、有濕漬的混凝土裂縫或間歇縫, 采用注漿封堵的方法進行處理, 具體施作工藝如下:沿裂縫鑿出寬4c m 5c m , 深6c m 的倒梯形槽, 用水沖洗干凈, 然后沿裂縫每隔0. 8m 1. 5m 設置一根長10c m , 10mm 的止水針頭, 止水針頭的前端對準滲15第5期鄒翀等巖溶隧道富水區(qū)段襯砌滲漏水治理技術(shù) 水裂縫, 再用雙快水泥或HSC 填充料填充并固定止水針頭, 待填充料達到一定強度后, 檢查堵塞效果, 要保證除止水針頭漏水外, 其它部位不能漏水, 否則要進一步封堵。然后連接好管路和注漿泵, 自下而上壓注HSC 漿或聚氨脂漿液, 如水泥系材料無法壓入時則使用聚氨脂漿液, 注漿壓力為0

17、. 3MPa 0. 5MPa 。檢查注漿效果, 清除外露的止水針頭, 充填HSC 填充料, 水灰比為(0. 350. 45 1, 最后在表面刷涂刮抹料和調(diào)色料, 使處理部位表面與原混凝土保持一致。參見圖3。c . 滲漏水較大的裂縫鑿槽引排(有流水裂縫 當裂縫滲水量較大(以線狀流出 時, 進行引排處理比較合適, 這樣可以減少水對結(jié)構(gòu)的壓力。施作工藝為:沿裂縫鑿寬6c m 7c m 、深6c m 的矩形或倒梯形溝槽, 槽上端應高于滲水部位10c m 以上, 下端沿邊墻一直通到隧道排水溝內(nèi)。用水將溝槽沖洗干凈, 然后在槽中扣入50mm 半圓形P VC 透水管均可, 用HSC 填充料封槽。構(gòu)表面平整光

18、滑, 4圖4鑿槽引排處理裂縫滲漏水斷面圖Fig . 4Cr oss 2secti on of treat m ent of leakage water in cracks bygr oovingd . 混凝土薄弱部位的補強加固在混凝土薄弱部位打孔安裝止水針頭, 孔間距1. 0m ×1. 0m , 灌注環(huán)氧樹脂漿液, 壓力控制在1MPa, 環(huán)氧樹脂漿液和環(huán)氧樹脂砂漿配比見表3和表4。具體工藝參見3. 6。3. 7漿材的選取與漿液的配比根據(jù)襯砌滲漏水狀況, 以先采用水泥系漿液封堵大水, 再采用化學漿液封堵滲漏水和混凝土補強為總體原則, 水泥系漿液選擇普通水泥和HSC 單液漿為主要漿材,

19、化學漿液選擇親水性好的水溶性聚氨酯漿液和抗壓強度高的環(huán)氧樹脂漿液為主要漿材。a . 水泥類漿液配比水泥類漿液配比如表1所示。表1水泥系注漿材料配比表Table 1M ixing rati o of gr outing materials of ce ment series漿液名稱原材料水灰比普通水泥單液漿普硅水泥0. 6111HSC 單液漿HSC 材料0. 6111HSC 填充料HSC 材料0. 350. 451水泥-水玻璃漿32. 5普硅水泥, 水玻璃0. 6111b . 水溶性聚氨酯漿液配比水溶性聚氨脂漿液配比見表2。表2水溶性聚氨酯漿液組成Table 2Compositi on of s

20、 olvable polypurethane gr out原料用量作用I P -聚氨酯75%主劑丙酮25%溶劑注:使用時, 先在聚氨酯中加入總量25%的丙酮, 攪拌均勻后方可使用, 所用丙酮含水量應不大于0. 3%. 表3環(huán)氧樹脂漿液配比表Table 3Compositi on of expoxy gr out材料名稱環(huán)氧樹脂731501數(shù)量/g10025351020注:501為稀釋劑, 731為固化劑。環(huán)氧樹脂漿液配比可根據(jù)現(xiàn)場使用情況進行調(diào)整。環(huán)氧樹脂漿液配制方法為:先將環(huán)氧樹脂用稀釋劑稀釋, 然后加入固化劑, 攪拌均勻后在兩個小時內(nèi)用完。d . 環(huán)氧樹脂砂漿配比環(huán)氧樹脂砂漿配比見表4。e

21、 . 其他用料配比刮抹料的配比為:水泥細砂水=120. 35攪拌成膩子使用;調(diào)色料配比為:水泥白水泥107膠=531調(diào)配成水泥漿使用。表4環(huán)氧樹脂砂漿配比表Table 4Compositi on of epoxy mortar gr out材料名稱環(huán)氧樹脂731501砂子水泥數(shù)量/g20040603040600300注:501為稀釋劑, 731為固化劑。環(huán)氧砂漿的配合比可根據(jù)現(xiàn)場使用情況進行調(diào)整。4幾點體會巖溶隧道富水區(qū)段襯砌產(chǎn)生滲漏的主要原因可歸納為以下幾點:襯砌背后存在空洞, 地下水匯集于此并從結(jié)構(gòu)中流出;因型鋼和鋼筋過密, 混凝土難以振搗密實, 造成局部襯砌表面形成蜂窩麻面, 地下水從這

22、些薄弱部位滲出;(下轉(zhuǎn)70頁 25隧道建設2005年10月第25卷 K -J 的方位角a k -J , 就可由其中一點測設另一點, 如圖5, 設兩緩和曲線各自的切線之距坐標為 :圖5平移曲線上點與點位置關系示意圖Fig . 5Sketch of relati on bet w een point and point on translati on curvex =L -L 5/(40R 2L 20y =L 3/(6RL 0 -L 7/(336R 3L 30為求L K -J 和a k -J , 標統(tǒng)一起來。坐標時(即以ZH 2 的坐標均按:x =(M 2-M 1 +L -L 5/(40R 2L

23、20y =S +L 3/(6RL 0 -L 7/(336R 3L 30使用和式時, 屬于哪一條緩和曲線, 就代入各自的R 、L 0、L 加以計算。有了任何兩點的統(tǒng)一坐標以后, 即可反算L K -J 和a k -j , 籍以進行測設。例如側(cè)移中線上里程為L 2的K 點, 確定線路中線上里程為L 1的J 點, 則可將經(jīng)緯儀安置在K 點, 后視側(cè)移中線上某點, 撥出一個角度, 在視線方向量平距L K -J , 即可得到J 點。這里需要注意的是隧道洞內(nèi)外統(tǒng)一的坐標系應與上述的切線支距坐標系一致, 否則, 則在計算a K -J 后, 還要旋轉(zhuǎn)一個角度, 才能變?yōu)槎磧?nèi)外統(tǒng)一坐標系的方位角。這個角度就是兩坐標系同名軸線間的夾角。3結(jié)束語通過上述, 介紹了線路中線的一些基本測設方法。由于受地形、地物、現(xiàn)場條件的影響以及線路設計形式的不同, 因此, 測設方法, 可為現(xiàn)參考文獻1于來法, 楊志藻. 軍事工程測量學. 北京:八一出版社, 1994作者簡介:翟志剛, 男, 1976年6月生, 2001年畢業(yè)于鄭州測繪學院, 工程測量專業(yè), 大學本科, 工學學士, 助理工程師, 從事施工技術(shù)管理工作。收稿日期:2005-04-18(上接52頁結(jié)構(gòu)防排水系統(tǒng)的施工存在瑕疵, 未能完全起到防水