地鐵新型分區(qū)防水技術探討

1、地鐵新型分區(qū)防水技術討論摘要:分析了目前地鐵分區(qū)防水技術存在的隱患,闡述了新型分區(qū)防水技術的設計和施工要點,并提出了三點討論意見。關鍵詞:地鐵;分區(qū)防水;注漿;動態(tài)排水系統(tǒng);止水1目前地鐵分區(qū)防水技術分析地鐵隧道礦山法施工中的“全包防水是指在混凝土初期支護與二次襯砌之間用防水板全部封閉,將通過隧道初期支護的滲水阻隔于防水板之外1。由于目前襯砌工藝方面的原因,隧道襯砌構造的拱部混凝土往往不能灌滿,容易在拱部形成一道縱向積水通道,在此情況下,只要防水層有一個地方破損,最終將導致地下水在隧道二次襯砌與防水層之間連通,使防水層不能真正發(fā)揮全部作用,防水總體效果并不如人意。目前地鐵分區(qū)防水設計是基于上述

2、前提,在防水層與二次襯砌之間進展了分區(qū),其目的是希望防水層某一點出現(xiàn)破損的情況下,不讓滲入的地下水竄到隧道的其他區(qū)段,而是將其限制在某個較小的區(qū)域里面,其防水設計見圖1所示。但防水層的損壞不會是在隧道全長范圍內只有一點,很多情況下是存在多處破損。而初期支護噴射混凝土外表的滲漏也是不固定的,有的地段滲漏嚴重,有的地段可能滴水不漏,這不但與初期支護質量有關,更與該段的水文地質條件有很大關系。同時,防水板背后的土工緩沖材料又具有排水的功能,地下水可在防水層背后自由流竄。因此,隧道初期支護噴射混凝土層一點的滲漏,可能導致所有防水層破損處滲漏,進而使相應地段襯砌處于水害威脅之下;當滲漏發(fā)生在隧道縱坡坡頂

3、時,滲漏會影響隧道全長。2新型分區(qū)防水技術討論基于上述考慮,筆者認為目前地鐵設計中的分區(qū)防水是有一定局限性的,是不全面、不徹底的分區(qū);而應在初期支護與防水層之間、防水層與二次襯砌之間都進展分區(qū),從源頭上杜絕滲漏源對其他襯砌段的損害,本文暫且將此分區(qū)防水做法叫做“新型分區(qū)防水。通常防水做法、目前地鐵分區(qū)防水做法和新型分區(qū)防水做法的比照見圖2所示。2.1新型分區(qū)防水的設計1)分區(qū)方法為增強防水效果和使其背后的排水系統(tǒng)易于維修,新型分區(qū)長度以2030為宜,也就是以每23個模筑襯砌為一個分區(qū),分區(qū)部位設在環(huán)向施工縫位置,設置方式如圖3所示。在區(qū)段中間的施工縫部位只進展防水層與二次襯砌間的分區(qū),設置方式

4、可參考圖1。為便于施工和保證質量,也可將分區(qū)部位設于襯砌環(huán)的中間位置,這樣在新型分區(qū)邊緣環(huán)向施工縫部位,外貼止水帶將防水板內外側相鄰區(qū)段徹底隔開;分區(qū)內部的環(huán)、縱向施工縫部位,外貼止水帶將防水板內側分隔成一個個小的“分區(qū)。區(qū)間隧道防水分區(qū)縱剖面如圖4所示。在暗挖法施工的地鐵車站及其他重要區(qū)段,由于防水等級高,分區(qū)可進一步細化,到達方格網(wǎng)狀分區(qū),來進一步進步分區(qū)防水效果。詳細做法是:在車站縱斷面方向每10左右(一次模筑襯砌段的長度),進展一次分區(qū);在每個分區(qū)內部,在防水板與二次襯砌之間再進展方格網(wǎng)狀分區(qū),如圖5所示。根據(jù)工程部位、防水的重要程度及詳細工程要求,確定每個分區(qū)方格的面積,一般可控制在

5、2102之間。這樣,防水板某點的滲漏反映到襯砌上也只能是其所在分區(qū)方格內襯砌的滲水,從而更有效控制了襯砌背后滲水的亂竄,同時也使注漿堵水、查找滲漏源更具有針對性。2)止水帶設計新型分區(qū)部位的止水帶應進展特殊設計,首先要保證此種情況下二次襯砌自由變形或二次襯砌與初期支護間的內力不致使止水帶破損;其次要保證止水帶邊緣與防水板的焊接長度。3)預埋注漿設施設計在每個分區(qū)內埋設注漿嘴和注漿軟管,在背貼式止水帶齒槽內埋設注漿軟管,如圖4所示。根據(jù)“重點加強、系統(tǒng)布置的原那么,對外貼止水帶沿全長預埋注漿軟管,對拱頂襯砌灌不滿區(qū)域要重點加強,其他部位進展系統(tǒng)布設注漿設施;并對注漿管就近集中引出,逐根編號。二襯

6、完畢后,假設局部地段滲漏,那么可通過對預埋在相應部位的注漿管進展注漿堵水,到達有目的主動防水。4)動態(tài)排水系統(tǒng)設計對可限量排水的區(qū)間隧道而言,每個徹底分區(qū)是一個獨立的防水單元,防水層后的排水系統(tǒng)也是獨立的,其環(huán)、縱、橫向排水盲管連成排水網(wǎng)絡系統(tǒng),與鄰區(qū)互不連接,這樣有利于排水系統(tǒng)的檢查與維修。詳細設計時,根據(jù)對透過初支混凝土水量大小的預測,確定環(huán)向盲管的間距,在隧道底部設縱向盲管與環(huán)向盲管連接,再用橫向盲管穿過防水層、二襯與洞內側溝或中央排水溝相連。其排水的動態(tài)性可通過設在橫向盲管出露口的閘閥來實現(xiàn),閘閥可采用水壓控制式,當構造外水位升高對襯砌不利時閘閥自動開啟泄壓,當水位回落到設定位置時那么

7、自動關閉以便允許襯背存水。當某個分區(qū)發(fā)生滲漏時,可人工開啟該分區(qū)的閘閥,排干襯背積水再行處理,這樣既減少了水資源浪費,又對襯砌滲漏的處理有利。2.2新型分區(qū)防水的施工1)初期支護后注漿初期支護施作完畢后,難免有不密實區(qū)域或支護鋼筋陰影區(qū)的存在,很容易形成水囊,必須及時對支護進展后注漿,填充支護空隙,進步支護混凝土的密實性,增強其抗?jié)B才能,消除地下水在支護后及內部空隙的亂竄現(xiàn)象。目前,在初期支護混凝土中預埋注漿管已廣泛應用于地鐵隧道防水設計中。2)分區(qū)部位處理首先應做好分區(qū)帶范圍內初期支護噴射混凝土的補噴、整修工作,確?；婢€型順直;然后在基面上抹一層防水砂漿找平;鋪設止水帶前在防水砂漿層外表上

8、涂抹膠粘劑,將止水帶直接粘貼在防水砂漿上;防水板與止水帶之間連接局部用焊槍滿焊。3)注漿施工由于分區(qū)部位通常設在施工縫處,其防水施工與細部構造的施工縫一樣。在分區(qū)止水帶部位預埋注漿管(見圖6所示),在每個分區(qū)的四周及中間位置預設注漿嘴,注漿嘴采用點焊固定在防水板上,并用膠帶將注漿嘴四周封住,以防澆筑混凝土時砂漿堵塞注漿嘴,注漿設施安裝見圖7所示。2.3新型分區(qū)防水應與其他防水措施結合應用1)新型分區(qū)防水應與注漿防水相結合在防水層鋪設前要檢查初期支護的滲漏水情況,對支護背后有空隙或噴射混凝土不密實及滲漏水部位要進展注漿處理;在襯砌完工后也要通過預埋注漿設施對分區(qū)部位、拱頂部位和施工縫等容易產生混

9、凝土不密實的部位進展注漿,保證防水質量。2)對透水性小的地層或經(jīng)圍巖注漿處理后滲水量小的區(qū)間隧道地段,經(jīng)施作初期支護后,滲入的地下水水量非常小的情況下,宜在防水層背后設置排水網(wǎng)絡,這樣與分區(qū)防水結合,不但不會給運營后的排水帶來大的費用,也消除了作用在襯砌構造上的外水壓力,減輕了防水系統(tǒng)的負擔,增加了防水的持久性、可靠性。并可通過閘閥的自動開關,實現(xiàn)對襯背地下水的動態(tài)控制。2.4幾點討論1)在“全包防水的情況下新型分區(qū)防水的意義何在?理論上,當構造位于地下潛水位以下時,在“全包防水的條件下防水層外的空隙早晚會被地下水所充滿,新型分區(qū)防水中防水層外每個分區(qū)都充滿有壓地下水,這與不分區(qū)的情形完全一樣

10、,是否徹底分區(qū)在“全包防水的情形下就毫無意義了呢?筆者認為,新型分區(qū)即使在“全包防水的前提下也是有必要的,理由有三:由于地質水文條件、圍巖注漿程度、支護參數(shù)及隧道縱向斷面承受的水頭壓力在隧道全長范圍內存在差異,使得地下水透過支護層滲入防水層背后的水量是不同的,也就是新型分區(qū)后防水層背后的不同分區(qū)最終被水充滿的時間長短不同,有的分區(qū)可能在短期內被水充滿,有的甚至長期枯燥無水。假設無水的分區(qū)防水層發(fā)生破裂,其他分區(qū)的地下水也不會對該分區(qū)產生影響。假設在隧道縱坡坡頂圍巖滲水比較嚴重,而其他區(qū)段滲水較少時,此種分區(qū)更為必要。假設襯砌某處發(fā)生滲漏,其滲漏量最多是分區(qū)內的全部地下水,也就是說滲漏量與不分區(qū)

11、比照將大為減少。新型分區(qū)防水還有利于縮小查找滲漏源的范圍,對防水系統(tǒng)的維護很重要。2)新型分區(qū)防水時由于分區(qū)部位造成了支護與襯砌的連接,使襯砌的自由變形受到約束,這個問題該怎么解決?新型分區(qū)時分區(qū)部位的處理是設計的難點,由于襯砌與支護之間直接通過止水帶連接,襯砌的變形受到約束,因此要使襯砌自由變形,必須對止水帶進展異型設計,使止水帶在隧道縱向和環(huán)向均能進展一定程度的自由變形,滿足襯砌變形的需要。3)分區(qū)部位的施工如何處理?分區(qū)部位的施工流程為:噴射混凝土層的整修刮抹防水砂漿涂刷膠粘劑止水帶的粘結防水板與止水帶的焊接預埋注漿設施襯砌后注漿。其中任一步施工做得不到位都可能導致分區(qū)的失敗,因此分區(qū)部位的施工是新型分區(qū)防水的難點和關鍵點。3結語綜上所述,新型分區(qū)防水是對被防水層隔開的兩層空隙分區(qū),實現(xiàn)地下水滲漏的隔絕?？刂品浪畢^(qū)域、防止?jié)B漏水的擴散和空隙水的亂竄是分區(qū)防水的初衷,即初期支護的一個地方滲漏水不致引起其他區(qū)段有水,防水層