隧道結(jié)構(gòu)防水工程施工技術(shù)

隧道結(jié)構(gòu)防水工程施工技術(shù)HYPERLINK""隧道結(jié)構(gòu)防水施工技術(shù)隧道結(jié)構(gòu)的防排水問題的一個基本原則,就是不容許地下水流進(jìn)隧道內(nèi)。而應(yīng)從隧道背后排出,要在襯砌背后設(shè)置通暢的排水設(shè)施。而隧道內(nèi)的排水溝等,則是為排出洞內(nèi)清洗水、雨水等而設(shè)置的。不論是排水型的隧道,還是非排水型的隧道,地下結(jié)構(gòu)在任何情況下都要滿足結(jié)構(gòu)防水的要求。一般說,在環(huán)境沒有要求的情況下,在客運專線隧道中都采用排水型的(圖1a),只有對環(huán)境影響比較顯著,或會造成較大范圍的水理條件變化的場合,才設(shè)計成非排水型(防水型)的隧道(圖1b)。非排水型隧道與排水型隧道不同之處,就在于襯砌要承受較大的水壓力,隧道襯砌的背后有地下水存在。由于環(huán)境要求的提高,非排水型隧道的設(shè)計,越來越得到重視,這是時代的要求。a排水型b防水型圖1排水型和非排水型(防水型)隧道隧道的防水技術(shù),主要有兩大類:一類是提高混凝土自身的防水功能,即混凝土的自防水。另一類是結(jié)構(gòu)的外防水技術(shù),其中包括:背后注漿、防水板及噴膜防水層等。1襯砌自防水施工要點襯砌的自防水包括兩個方面,一個是采用防水混凝土;一個是處理好各種施工縫、變形縫等的防水。⑴防水混凝土在地下工程中,一般應(yīng)采用防水混凝土。防水混凝土的關(guān)鍵是提高混凝土的密實度,同時防止混凝土的開裂,特別是貫通開裂。因此應(yīng)經(jīng)過調(diào)整配合比,摻加外加劑、摻合料配制而成。一般說防水混凝土的防水性能是按抗?jié)B等級確定的。在一般情況下防水混凝土的抗?jié)B等級不得小于S6。防水混凝土的施工配合比應(yīng)經(jīng)過試驗確定,抗?jié)B等級應(yīng)比設(shè)計要求提高一級(0.2MPa)。⑵防水混凝土的環(huán)境溫度,不得高于80℃;處于侵蝕性介質(zhì)中防水混凝土的耐侵蝕系數(shù),不應(yīng)小于0.8。⑶防水混凝土結(jié)構(gòu)底板的混凝土墊層,強(qiáng)度等級不應(yīng)小于C15,厚度不應(yīng)小于l00mm,在軟弱土層中不應(yīng)小于150mm。⑷防水混凝土結(jié)構(gòu),應(yīng)符合下列規(guī)定:·結(jié)構(gòu)厚度不應(yīng)小于250mm;·裂縫寬度不得大于0.2mm,并不得貫通;·迎水面鋼筋保護(hù)層厚度不應(yīng)小于50mm。⑸防水混凝土使用的水泥,應(yīng)符合下列規(guī)定:·水泥的強(qiáng)度等級不應(yīng)低于32.5MPa;·在不受侵蝕性介質(zhì)和凍融作用時,宜采用普通硅酸鹽水泥、硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥,使用礦渣硅酸鹽水泥必須摻用高效減水劑;·在受侵蝕性介質(zhì)作用時,應(yīng)按介質(zhì)的性質(zhì)選用相應(yīng)的水泥;·在受凍融作用時,應(yīng)優(yōu)先選用普通硅酸鹽水泥,不宜采用火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥和粉煤灰硅酸鹽水泥;·不得使用過期或受潮結(jié)塊的水泥,并不得將不同品種或強(qiáng)變等級的水泥混合使用。⑹防水混凝土所用的砂、石應(yīng)符合下列規(guī)定:·石子最大粒徑不宜大于40mm,泵送時其最大粒徑應(yīng)為輸送管徑的1／4;吸水率不應(yīng)大于1．5％;不得使用堿活性骨料。其它要求應(yīng)符合<普通混凝土用碎石或卵石質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢驗方法>JGJ53—92)的規(guī)定;·砂宜采用中砂,其要求應(yīng)符合<普通混凝土用砂質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)又檢驗方法>(JGJ52—92)的規(guī)定。⑺拌制混凝土所用的水,應(yīng)符合<混凝土拌合用水標(biāo)準(zhǔn)>-IGJ63—89)的規(guī)定。⑻放水混凝土可根據(jù)工程需要摻入減水劑、膨脹劑、防水劑、密實劑、引氣劑、復(fù)合型外加劑等外加劑,其品種和摻量應(yīng)經(jīng)試驗確定。所有外加劑應(yīng)符合國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)一等品及以上的質(zhì)量要求。⑼防水混凝土可摻入一定數(shù)量的粉煤灰、磨細(xì)礦渣粉、硅粉等。粉煤灰的級別不應(yīng)低于二級,摻量不宜大于20％;硅粉摻量不應(yīng)大于3％;其它摻合料的摻量應(yīng)經(jīng)過試驗確定。⑽防水混凝土可根據(jù)工程抗裂需要摻入鋼纖維或合成纖維。⑾每立方米防水混凝土中各類材料的總堿量(Na2O當(dāng)量)不得大于3kg。⑿防水混凝土的配合比．應(yīng)符合下列規(guī)定:·水泥用量不得少于320kg／m3;摻有活性摻合料時,水泥用量不得少于280kg／m3;·砂率宜為35％一40％,泵送時可增至45％;·灰砂比宜為1:1．5～1:2．5;·水灰比不得大于0．55;·普通防水混凝土坍落度不宜大于50mm。防水混凝土采用預(yù)拌混凝土?xí)r,入泵前坍落度宜控制在120土20mm,入泵前坍落度每小時損失值不應(yīng)大于30mm,坍落度總損失值不應(yīng)大于60mm;·摻加引氣劑或引氣型減水劑時,混凝土含氣量應(yīng)控制在3％～5％;·防水混凝土采用預(yù)拌混凝土?xí)r,緩凝時間宜為6~8h。防水混凝土配料必須按配合比準(zhǔn)確稱量。計量允許偏差不應(yīng)大于下列規(guī)定:·水泥、水、外加劑、摻合料為±1％;·砂、石為2％。⒀使用減水劑時,減水劑宜預(yù)溶成一定濃度的溶液。⒁防水混凝土拌合物必須采用機(jī)械攪拌,攪拌時間不應(yīng)小于2min。摻外加劑時,應(yīng)根據(jù)外加劑的技術(shù)要求確定攪拌時間。防水混凝土拌合物在運輸后如出現(xiàn)離析,必須進(jìn)行二次攪拌。當(dāng)坍落度損失后不能滿足施工要求時,應(yīng)加入原水灰比的水泥漿或二次摻加減水劑進(jìn)行攪拌,嚴(yán)禁直接加水。⒂防水混凝土必須采用高頻機(jī)械振搗密實,振搗時間宜為10～30s,以混凝土泛漿和不冒氣泡為準(zhǔn),應(yīng)避免漏振、欠振和超振。⒃摻加引氣劑或引氣型減水劑時,應(yīng)采用高頻插入式振搗器振搗。⒄防水混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部設(shè)置的各種鋼筋或綁扎鐵絲,不得接觸模板。固定模板用的螺栓必須穿過混凝土結(jié)構(gòu)時,可采用工具式螺栓或螺栓加堵頭,螺栓上應(yīng)加焊方形止水環(huán)。拆模后應(yīng)采取加強(qiáng)防水措施,將留下的凹槽封堵密實,并宜在迎水面涂刷防水涂料。⒅防水混凝土的養(yǎng)護(hù)是至關(guān)重要的。在灌注后如混凝土養(yǎng)護(hù)不及時,混凝土內(nèi)水分將迅速蒸發(fā),使水泥水化不完全。而水分蒸發(fā)造成毛細(xì)管網(wǎng)相互連通,形成滲水通道;同時混凝土收縮增大,出現(xiàn)龜裂,使混凝土抗?jié)B性急劇下降,甚至完全喪失抗?jié)B能力。如果養(yǎng)護(hù)及時,防水混凝土在潮濕環(huán)境條件中或水中硬化,能使混凝土內(nèi)的游離水蒸發(fā)緩慢,水泥水化充分,水泥水化生成物堵塞毛細(xì)孔隙,因而形成不連通的毛細(xì)孔,提高了混凝土的抗?jié)B性。因此,防水混凝土終凝后應(yīng)立即進(jìn)行養(yǎng)護(hù),養(yǎng)護(hù)時間不得少于14d。⒆防水混凝土的冬期施工,應(yīng)符合下列規(guī)定:·混凝土入模溫度不應(yīng)低于5℃;·宜采用綜合蓄熱法、蓄熱法、暖棚法等養(yǎng)護(hù)方法,并應(yīng)保持混凝土表面濕潤,防止混凝土早期脫水;·采用摻化學(xué)外加劑方法施工時,應(yīng)采取保溫保濕措施。防水混凝土要起到防水作用,除混凝土本身具有較高的密實性、抗?jié)B性外,還要求混凝土施工后不開裂,特別是不能產(chǎn)生貫通開裂。為了防止或減少混凝土裂縫的產(chǎn)生,在配制混凝土?xí)r,加入一定量的鋼纖維或合成纖維,可有效地提高混凝土的抗裂性。2施工縫、變形縫的防水施工要點防水混凝土自身的防水性能是比較好的,只要完全按照施工工藝操作,就是能夠獲得滿意的防水混凝土。但如果施工縫、變形縫等防水薄弱環(huán)節(jié)處理不好,防水混凝土就會失去防水的作用。因此,作好施工縫、變形縫的防水是極為重要的。(1)首先,防水混凝土應(yīng)連續(xù)澆筑,宜少留施工縫。當(dāng)留設(shè)施工縫時,應(yīng)遵守下列規(guī)定:·墻體水平施工縫不應(yīng)留在剪力與彎矩最大處或底板與側(cè)墻的交接處,應(yīng)留在高出底板表面不小于300mm的墻體上。拱(板)墻結(jié)合的水平施工縫,宜留在拱(板)墻接縫線以下150~300mm處。墻體有預(yù)留孔洞時,施工縫距孔洞邊緣不應(yīng)小于300mm?！ご怪笔┕たp應(yīng)避開地下水和裂隙水較多的地段,并宜與變形縫相結(jié)合。施工縫防水的構(gòu)造形式見圖2。圖2施工縫的防水基本構(gòu)造施工縫的施工應(yīng)符合下列規(guī)定:·水平施工縫澆灌混凝土前,應(yīng)將其表面浮漿和雜物清除,先鋪凈漿,再鋪30~50mm厚的1:1水泥砂漿或涂刷混凝土界面處理劑,并及時澆灌混凝土;·垂直施工縫澆灌混凝土前,應(yīng)將其表面清理干凈,并涂刷水泥凈漿或混凝土界面處理劑,并及時澆灌混凝土;·選用的遇水膨脹止水條應(yīng)具有緩脹性能,其7d的膨脹率不應(yīng)大于最終膨脹率的60％;·遇水膨脹止水條應(yīng)牢固地安裝在縫表面或預(yù)留槽內(nèi);·采用中埋式止水帶(圖2)時,應(yīng)確保位置準(zhǔn)確、固定牢靠。(2)變形縫應(yīng)滿足密封防水、適應(yīng)變形、施工方便、檢修容易等要求。用于伸縮的變形縫宜不設(shè)或少設(shè),可根據(jù)不同的工程結(jié)構(gòu)類別及工程地質(zhì)情況采用誘導(dǎo)縫、加強(qiáng)帶、后澆帶等替代措施。變形縫處混凝土結(jié)構(gòu)的厚度不應(yīng)小于300mm。用于沉降的變形縫其最大允許沉降差值不應(yīng)大于30mm。當(dāng)計算沉降差值大于30mm時,應(yīng)在設(shè)計時采取措施。用于沉降的變形縫的寬度宜為20~30mm,用于伸縮的變形的寬度宜小于此值。變形縫的防水措施可根據(jù)工程開挖方法、防水等級等確定,變形縫的幾種復(fù)合防水構(gòu)造形式見圖3。aabc圖3中埋式止水帶的應(yīng)用3防水板施工要點設(shè)置防水板是保證隧道防水功能的重要措施。自從在隧道中采用防水板技術(shù)以來,隧道的防水功能有所強(qiáng)化,但存在的問題也不少。其中突出地表現(xiàn)在防水板質(zhì)量上,如破損嚴(yán)重、接頭不密實、鋪設(shè)過緊過松等,極大地影響了防水功能的發(fā)揮。許多隧道建成后,漏水現(xiàn)象十分嚴(yán)重。這與防水板施工有密切關(guān)系。造成防水板破損的原因是多方面的,歸納起來大致有以下幾種情況:·噴混凝土表面或圍巖表面顯著凹凸不平,防水板鋪設(shè)過松過緊;·錨桿突出噴混凝土表面,防水板直接與之接觸;·灌注混凝土?xí)r的摩擦力,使防水板過度繃緊,結(jié)合部被拉開;塑料防水板可選用乙烯一醋酸乙烯共聚物(EVA)、乙烯三聚物瀝青(ECB)、聚氯乙烯(PVC)、高密度聚乙烯(HDPE)、亨度聚乙烯(LDPE)類或其它性能相近的材料。防水板,因為是商品,其自身的質(zhì)量是能夠得到保證的,因此提高防水板防水能力,關(guān)鍵在施工。3.1背面修整噴射面凸凹顯著時,正確地決定板的富余長度是很難的。板的長度不足會產(chǎn)生斷裂和分離,也有可能卷入混凝土中。同時,板的背后和混凝土間會有空隙,這種空隙是很難用混凝土填充的。富余長度不足的影響在拱頂部特別明顯。反之,富余過長,拱頂部因板的撓度也是產(chǎn)生空洞原因之一。襯砌厚度不足,在多數(shù)場合是因板的富余長度過度不足造成的。因此,最重要的一點是在張掛防水板前,將凹凸不平的圍巖表面用噴混凝土”填平補(bǔ)齊”。其表面平滑的大致標(biāo)準(zhǔn)是30~40cm間的凹陷的深度最好小于5~6cm(圖4),即原則上凹部的圖4噴混凝土凹凸表面的修整圖5兩榀支撐剪的噴混凝土的處理矢跨比要小于1/6。如設(shè)置格柵或鋼支撐,不要在2榀支撐間留有較大的凹槽(圖5a),而應(yīng)予以噴平(圖5b)突出噴混凝土面的錨桿頭部,是板破損的重要原因,應(yīng)加以處理。這個問題常常施工中被忽視。板張掛前,可采取以下方法進(jìn)行處理。⑴切斷處理:這是最簡單,采用最多的方法。如圖6所示,切斷并用砂漿和緩沖材等處理;⑵加設(shè)帽蓋:用經(jīng)過加工的帽蓋(金屬的、樹脂的),套在錨桿的頭部,如圖7、圖8所示兩種帽蓋的安裝示例。應(yīng)該說,這種方法是與錨桿商品化聯(lián)系在一起的。圖6錨桿頭部切斷處理圖7錨桿頭部的帽蓋圖8錨桿頭部處理的方法示例圖圖9·變更配比,增加水泥用量和速凝劑;·干噴時,可先噴射干拌合料,而后慢慢增加單位水量,直到用規(guī)定的配比噴射。濕噴時用能夠獲得高粘性的配比,提高粘著性;·對有限的地點的涌水,可采用導(dǎo)水管一邊處理一邊噴射(圖9);·從巖體節(jié)理等的涌水,設(shè)排水槽,進(jìn)行噴射(圖10);·對大面積涌水的場合,可采用鋪掛無紡布和導(dǎo)水管等材料,一邊導(dǎo)水一邊噴射(圖11);·涌水激烈時,用排水管進(jìn)行噴射(圖12)圖10排水溝槽方法圖11邊導(dǎo)水邊噴射3.2張掛板的張掛,要考慮基底的狀態(tài)、板的材質(zhì)及張掛時的富余等,選擇適當(dāng)?shù)姆椒?。板?yīng)從噴混凝土面的下方順次張掛。張掛時,應(yīng)確保有一定的富余長度。即板的長度應(yīng)比圍巖或噴混凝土的輪廓線長度大10%以上。特別是在表面有凹槽的情況時,張掛不要過緊,如圖13所示。應(yīng)考慮在灌注的混凝土的擠壓下,能夠與混凝土密貼的可能,而留出富余長度。板的張掛,最好采用合適的作業(yè)臺架。防水施工,應(yīng)考慮設(shè)計時沒有充分掌握的施工地點的條件,慎密地進(jìn)行。為了充分發(fā)揮防水的效果,要對防水板的處理方法和結(jié)合方法進(jìn)行研究,而且要由有足夠施工經(jīng)驗的人員操作。圖12排水溝槽方法圖13過緊的張掛3.3保護(hù)防水板免受損傷防水施工后的鋼筋組裝和灌注混凝土?xí)r,要注意不要損傷防水板。(1)施工前應(yīng)對噴混凝土面的極端的凹凸部分、錨桿的頭部及集中涌水地點的導(dǎo)水等進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚怼?2)安裝防水板時,應(yīng)確保與既有防水板的接合和與基底的密貼。同時,采用釘子時,應(yīng)對板的破損部分進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚怼?3)防水板的現(xiàn)場接合,應(yīng)確實地獲得充分的止水性和均勻的接合強(qiáng)度。(4)防水板的作業(yè)臺架和設(shè)備,應(yīng)根據(jù)安全性、施工性等采用合適的機(jī)具。(5)襯砌作業(yè)時,要特別注意不使板發(fā)生破損。(6)做好局部處理3.4防水板安裝防水板的安裝,一般使用混凝土打釘機(jī)進(jìn)行。防水板有單一的防水板和與背后緩沖材復(fù)合的防水板。復(fù)合防水板的安裝方式有:可先將防水板和背后緩沖材加工好的一體施工方式或者先安裝背后緩沖材,再安裝防水板的分離施工方式。⑴一體施工方式內(nèi)釘方式是由防水板和緩沖材加工的復(fù)合防水板,用混凝土釘把背后緩沖材釘好的方式。內(nèi)釘方式,因釘沒有貫穿防水板,防水效果好,但有噴混凝土面的凹凸難于整平的缺點,因此安裝時要注意整平。外釘方式是預(yù)先在準(zhǔn)備打混凝土釘?shù)牡攸c做好防水處理(釘孔),而后在該處打入釘子的方式,能夠在一邊整平一邊安裝。不論采用那種方式,釘子不要突出,要確實地打入。安裝的施工實例見圖14。圖15圖14圖15鋪設(shè)防水板前應(yīng)先鋪緩沖層。緩沖層應(yīng)用暗釘圈固定在基層上,見圖15。鋪設(shè)防水板時,邊鋪邊將其與暗釘圈焊接牢固。兩幅防水板的搭接寬度應(yīng)為100mm,搭接縫應(yīng)為雙焊縫,單條焊縫的有效焊接寬度不應(yīng)小于10mm,焊接嚴(yán)密,不得焊焦焊穿。環(huán)向鋪設(shè)時,先拱后墻,下部防水板應(yīng)壓住上部防水板。防水板的鋪設(shè)應(yīng)超前襯砌混凝土的施工,其距離宜為5～20m,并設(shè)臨時擋板,防止機(jī)械損傷和電火花灼傷防水板。襯砌混凝土施工時應(yīng)符合下列規(guī)定:·振搗棒不得直接接觸防水板;·澆筑拱頂時應(yīng)防止防水板繃緊。局部設(shè)置防水板防水層時,其兩側(cè)應(yīng)采取封閉措施⑵分離施工方式一體施工方式是預(yù)先加工好復(fù)合防水板,其中防水板的伸長,會受到背后緩沖材的制約,易于在防水板背面留有空隙,而先安裝背后緩沖材,可有效地解決此問題。另外,緩沖材和防水板分別安裝,與復(fù)合防水板相比,質(zhì)量輕,易于施工。但安裝時比較費事。3.5防水板的結(jié)合防水板在隧道橫斷面方向是沿全長鋪設(shè)的,但其縱斷方向,要根據(jù)重量和作業(yè)性,采用寬度約l~2m的防水板,相臨的防水板要在現(xiàn)場結(jié)合。最近,為提高防水功能和施工的合理化,開始采用寬度為4m的防水板。1)結(jié)合方法結(jié)合方法有熱焊結(jié)合和粘著結(jié)合兩種,但多采用對氣溫和濕氣影響不敏感的、確實性高的焊接結(jié)合方法。一般采用能夠進(jìn)行雙重焊接的自行式焊接機(jī)進(jìn)行焊接。2)結(jié)合形態(tài)結(jié)合形態(tài)有:重疊結(jié)合和折疊結(jié)合兩種?；酌姹容^平滑時采用重疊結(jié)合,但一般說基底面都是不平整的,因此采用幾乎不受平整度影響的折疊結(jié)合方式。結(jié)合事例見(圖16)。圖16防水板結(jié)合例3.6作業(yè)臺車防水板施工時,—般采用專用臺車進(jìn)行防水板的安裝和結(jié)合作業(yè)。防水板的作業(yè)臺車,要具有不影響洞內(nèi)其它作業(yè)的構(gòu)造,而且考慮安全、作業(yè)性決定構(gòu)造和尺寸。防水作業(yè)臺車也能夠在裝備提升裝置后進(jìn)行防水板的作業(yè)。3.7防止防水板的損傷防水板在襯砌模板移動和安裝時及混凝土灌注時也可能使防水板破損,要加以注意。1)堵頭板施工時的防水板破損堵頭板一般在現(xiàn)場都采用木板加工而成,在與防水板接觸時也可能使其破損,因此在板之間要配置緩沖墊。采用氣囊式的堵頭板,能夠較好地解決這個問題。2)防止灌注時的防水板破損采用混凝土泵灌注混凝土?xí)r,在灌注孔附近涌出的混凝土,直接接觸防水板,也可能使防水板破損,要進(jìn)行必要的防護(hù)。采用搗固器時也要注意防水板的可能破損。3)防止懸吊夾具固定地點的漏水襯砌采用鋼筋加強(qiáng)時,在防水板的內(nèi)側(cè)配置鋼筋,要固定好。一般說,貫穿防水板的鋼筋要采用夾具,但也有非貫穿的。施工示例見圖17。圖17吊鋼筋夾具地點的施工例3.7鋪設(shè)質(zhì)量檢查圖18控制壓注的示意防水板鋪設(shè)質(zhì)量的檢查是非常重要的,不能忽略每一個施工環(huán)節(jié)。我們常常在這方面注意不夠,而導(dǎo)致”勞而無功”、”功虧一簣圖18控制壓注的示意為了保證防水板與二次襯砌間不留有空隙,必要時,應(yīng)進(jìn)行充填壓注(圖18)。特別是在拱頂附近。一般壓注管在拱頂附近,沿軸向每隔2~3m設(shè)置一個,二次襯砌養(yǎng)生后,開始壓注。施工時,要掌握施工狀況,重點檢查損傷和不良地點。檢查的方法有以下幾種:(1)目視檢查根據(jù)目視,判定防水板表面有無損傷和焊接不良地點,發(fā)現(xiàn)異常時,應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)修。(2)壓縮空氣檢查首先封閉檢查的接頭兩端,把檢查針插入檢查溝,用泵以適當(dāng)?shù)膲毫?一般0.8mm厚度的防水板加壓到O.5MPa)壓入壓縮空氣。保持壓力穩(wěn)定2