新型止水材料gbw嵌縫工藝在高層建筑中的應(yīng)用

新型止水材料gbw嵌縫工藝在高層建筑中的應(yīng)用

1地下tbm施工近年來(lái)，全段挖掘鉆孔機(jī)（tm）已越來(lái)越應(yīng)用于長(zhǎng)井的施工。尤其是雙護(hù)盾掘進(jìn)機(jī),幾乎已經(jīng)成為長(zhǎng)隧道施工機(jī)械的首選方案。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)力的增強(qiáng),基本設(shè)施建設(shè)的投入不斷加大,地下隧道建設(shè)呈逐年上升的趨勢(shì)。在此大背景下,TBM在我國(guó)得到了廣泛使用,隨著設(shè)備的改進(jìn)、完善,今后還將得到進(jìn)一步的推廣。20世紀(jì)90年代甘肅引大入秦工程成功使用了TBM后,山西引黃工程、遼寧大伙房引水工程、陜西秦嶺隧道、云南掌鳩河引水工程也相繼使用了TBM施工,都取得了良好效果,但由于預(yù)制管片的使用增加了接縫,以5m直徑的隧洞為例,每延米隧洞的接縫長(zhǎng)達(dá)20～30m,如果解決不好止水問(wèn)題,將會(huì)嚴(yán)重影響運(yùn)行,運(yùn)行前的修復(fù)難度大,因此,縫間的止水效果對(duì)于工程至關(guān)重要?，F(xiàn)行的工藝和材料,止水效果差,施工難度大,容易形成缺陷。為避免這一問(wèn)題,有的項(xiàng)目在設(shè)備選型時(shí),選擇開(kāi)敞式TBM,掘進(jìn)與襯砌分開(kāi)進(jìn)行。不足是延長(zhǎng)了工期,安全性要比雙護(hù)盾差。為了解決這一技術(shù)難題,國(guó)外多家機(jī)構(gòu)組織開(kāi)展了多次研討活動(dòng),包括世界權(quán)威機(jī)構(gòu)國(guó)際隧道協(xié)會(huì)(ITA)、奧地利LineD2咨詢公司、美國(guó)土木工程師協(xié)會(huì)ASCE等。我國(guó)對(duì)這一問(wèn)題也非常重視,90年代以來(lái),多次組織召開(kāi)TBM施工專題研討會(huì),盡管討論的范圍較廣,涉及到不少專題,但止水問(wèn)題始終是不變的焦點(diǎn)。在較長(zhǎng)的一個(gè)時(shí)期,就止水問(wèn)題,雖然有不少的建議和意見(jiàn),但大多局限于止水的位置、原材料的選擇和工藝的改進(jìn)上,始終沒(méi)有提出有效可行的解決途徑。筆者由于工作關(guān)系,從1998年開(kāi)始研究這一問(wèn)題。在積累了大量資料的基礎(chǔ)上,結(jié)合我國(guó)的傳統(tǒng)工藝,經(jīng)過(guò)了多次試驗(yàn),提出了新的工藝方法,即用可變形的塑性材料“嵌縫”,解決止水問(wèn)題。該工藝于2004年獲得發(fā)明專利證書(shū),2005年用于新疆恰甫其海南岸干渠八十一大坂隧洞的施工中,實(shí)踐證實(shí)這一方法科學(xué)可行,操作簡(jiǎn)單,較好地解決了以往存在的問(wèn)題。2新職業(yè)實(shí)踐2.1工程的基本情況2.1.1tbm施工段新疆伊犁河流域恰甫其海水利樞紐南岸干渠八十一大坂隧洞,位于伊犁哈薩克自治州察布查爾錫伯族自治縣和鞏留縣境內(nèi)。隧洞為無(wú)壓引水隧洞,洞線近東西向布置。工程采用TBM與鉆爆法相結(jié)合的施工方案。TBM施工分兩段掘進(jìn),使用一臺(tái)雙護(hù)盾全斷面掘進(jìn)機(jī)自隧洞出口向上游掘進(jìn),第一段長(zhǎng)度9652m(樁號(hào)78+395.000～88+047.000),第二段長(zhǎng)度10003m(樁號(hào)64+392.000～74+395.000),TBM總掘進(jìn)長(zhǎng)度為19655m。TBM施工段開(kāi)挖洞徑6.74m,采用六邊形鋼筋混凝土預(yù)制管片襯砌。襯砌后內(nèi)徑為6m,管片寬1.6m,厚28cm,四片為一環(huán),管片與圍巖之間的空隙平均厚度為9cm,用豆礫石回填并灌注水泥漿。在管片四周設(shè)有兩道止水,作為拼裝后管片之間縱縫和環(huán)縫的止水設(shè)施。其余洞段采用鉆爆法施工。其中,隧洞出口段(樁號(hào)88+074.000～90+066.021)及隧洞中間段(樁號(hào)74+395.000～78+395.000)為T(mén)BM滑行段,只進(jìn)行一次支護(hù),支護(hù)后內(nèi)徑為7.0m,并在一次支護(hù)的底部預(yù)埋供TBM滑行的軌道,供TBM滑行并安裝管片。管片與圍巖之間的空隙平均厚度為14cm。2.1.2平均氣溫和最低氣溫工程區(qū)域受伊犁河流域三面環(huán)山、向西敞開(kāi)的地形影響,本區(qū)域?yàn)榇箨懶詼囟葰夂?溫和濕潤(rùn),晝夜溫差大。多年平均氣溫為6.8～9.4℃,歷年最高氣溫為37.4～40.6℃,最低氣溫為-28.4～-43.2℃。沿線發(fā)育有較多沖洪溝,為梳狀水系,多為南北走向,與洞線正交,八十一大坂隧洞段有大小洪溝約58條,洪溝長(zhǎng)約0.3～30km。洞頂常年有徑流的洪溝,水頭可達(dá)30多m,洞內(nèi)滲水量大,可達(dá)50m3/h。2.1.3項(xiàng)目的地理?xiàng)l件主洞段隧洞圍巖主要為含土砂礫石,局部夾有壤土或砂層,結(jié)構(gòu)較緊密,中下部可能有泥鈣質(zhì)弱膠結(jié)的砂礫石,屬Ⅴ類圍巖。2.2工程實(shí)踐2.2.1管片止水效果采用TBM雙護(hù)盾掘進(jìn)機(jī)施工,管片襯砌止水是關(guān)鍵。在八十一大坂隧洞TBM施工法中,所有管片縱、環(huán)向接縫均利用兩道粘貼在管片預(yù)留槽內(nèi)的止水條進(jìn)行止水。為防止襯砌管片的外水內(nèi)滲和內(nèi)水外滲,本工程采用821BF遇水膨脹橡膠止水條(C型)和GBW遇水膨脹止水條(D型)。本文只作GBW止水的介紹。2.1.1.1.建筑設(shè)計(jì)施工工藝如圖1所示。2.1.1.遇水膨脹止水條系GBW遇水膨脹止水條是中國(guó)水利水電科學(xué)研究院國(guó)家科技攻關(guān)成果,是一種新型膩?zhàn)有腿嵝郧犊p止水材料,可以有效地解決混凝土施工縫,預(yù)留縫及裂縫的滲漏難題。采用結(jié)構(gòu)措施,也可用于變形縫的接縫止水。它具有一定的彈性和可塑性,遇水膨脹后體積加大,可以堵塞混凝土接縫的縫隙,達(dá)到止水的目的。GBW遇水膨脹止水條系由橡膠、無(wú)機(jī)及有機(jī)吸水材料、高粘性樹(shù)脂等十余種材料采用特殊工藝制成。它具有以下特點(diǎn):(1)以耐老化、耐水性強(qiáng)的氯化丁基橡膠為主體材料,附加高粘性樹(shù)脂等十余種材料采用特殊工藝造成,具有可靠的耐久性;(2)具有自粘性,可以靠自身的粘接力進(jìn)行搭接;(3)采用特殊加工工藝使無(wú)機(jī)及有機(jī)吸水劑與其他材料緊密結(jié)合;(4)具有較好的可塑性;(5)材料無(wú)毒,不含任何重金屬鹽類及有毒物質(zhì),不污染環(huán)境;(6)膨脹率可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整。具體如表1、表2所列。2.1.1.3.粘合材料GBW與預(yù)制管片粘接底膠主要性能如表3所列。2.1.1.4k砂漿泵管片安裝驗(yàn)收合格后,用特制的CK砂漿,對(duì)燕尾槽勾縫,回填壓緊抹平。CK的主要技術(shù)指標(biāo)如表4所列。2.2.2管片安裝及運(yùn)行過(guò)程中的問(wèn)題從大坂工程的實(shí)踐看,可以說(shuō)取得了完全的成功。3km長(zhǎng)的洞段內(nèi),有人工開(kāi)挖段,已作好一次支護(hù),僅襯砌預(yù)制管片的滑行段。有富水土洞段,該段在常年有水的河床底部穿過(guò),水頭高達(dá)30m左右,洞內(nèi)掌子面滲水達(dá)50m3/h,形成線流。還有含水較低的夾砂礫石洞段。管片安裝過(guò)程中,由于豆礫石不能及時(shí)回填,以及尾盾下沉等因素,致使產(chǎn)生錯(cuò)臺(tái)現(xiàn)象。但管片安裝好后,即能起到止水作用。3km長(zhǎng)的洞段內(nèi),漏水點(diǎn)僅7～8處,用人工補(bǔ)GBW嵌縫后,滲水立即停止。上述實(shí)踐說(shuō)明以下幾個(gè)問(wèn)題:(1)由于C型復(fù)合橡膠止水條遇水膨脹需要一定時(shí)間,一般在24h以后,所以管片安裝好后,立即起止水作用的應(yīng)該是GBW。(2)管片存放、運(yùn)輸、安裝過(guò)程中,橡膠止水條在15℃以下易變硬。而大坂隧洞地處西部,常年平均氣溫僅為6.8～9.4℃,最低氣溫-28～-43.2℃;而且晝夜溫差大,低于15℃的月份達(dá)6個(gè)月之久,這些條件對(duì)使用橡膠止水條是不利的。而GBW在-25℃時(shí)仍不裂縫,不發(fā)脆,能適應(yīng)西部氣候。(3)GBW具有良好的塑性,在調(diào)整管片錯(cuò)臺(tái)過(guò)程中,適應(yīng)性強(qiáng)。只要粘住,在調(diào)整過(guò)程中,可向任何方向變形,但不影響止水效果。3橡膠止水w工程實(shí)踐證實(shí),新工藝克服了舊工藝的不足。從大坂實(shí)踐看,管片安裝后真正起到止水效果的應(yīng)為GBW。橡膠止水條是一種好的止水材料,但對(duì)環(huán)境的要求較高,在運(yùn)輸、安裝過(guò)程中還要注意防碰撞、防卷起和撕裂等,不易控制。從造價(jià)看,GBW僅為