新型止水材料gbw嵌縫工藝在高層建筑中的應用

新型止水材料gbw嵌縫工藝在高層建筑中的應用

1地下tbm施工近年來，全段挖掘鉆孔機（tm）已越來越應用于長井的施工。尤其是雙護盾掘進機,幾乎已經(jīng)成為長隧道施工機械的首選方案。隨著我國經(jīng)濟實力的增強,基本設施建設的投入不斷加大,地下隧道建設呈逐年上升的趨勢。在此大背景下,TBM在我國得到了廣泛使用,隨著設備的改進、完善,今后還將得到進一步的推廣。20世紀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達20～30m,如果解決不好止水問題,將會嚴重影響運行,運行前的修復難度大,因此,縫間的止水效果對于工程至關重要?，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。為避免這一問題,有的項目在設備選型時,選擇開敞式TBM,掘進與襯砌分開進行。不足是延長了工期,安全性要比雙護盾差。為了解決這一技術難題,國外多家機構(gòu)組織開展了多次研討活動,包括世界權(quán)威機構(gòu)國際隧道協(xié)會(ITA)、奧地利LineD2咨詢公司、美國土木工程師協(xié)會ASCE等。我國對這一問題也非常重視,90年代以來,多次組織召開TBM施工專題研討會,盡管討論的范圍較廣,涉及到不少專題,但止水問題始終是不變的焦點。在較長的一個時期,就止水問題,雖然有不少的建議和意見,但大多局限于止水的位置、原材料的選擇和工藝的改進上,始終沒有提出有效可行的解決途徑。筆者由于工作關系,從1998年開始研究這一問題。在積累了大量資料的基礎上,結(jié)合我國的傳統(tǒng)工藝,經(jīng)過了多次試驗,提出了新的工藝方法,即用可變形的塑性材料“嵌縫”,解決止水問題。該工藝于2004年獲得發(fā)明專利證書,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,實踐證實這一方法科學可行,操作簡單,較好地解決了以往存在的問題。2新職業(yè)實踐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,使用一臺雙護盾全斷面掘進機自隧洞出口向上游掘進,第一段長度9652m(樁號78+395.000～88+047.000),第二段長度10003m(樁號64+392.000～74+395.000),TBM總掘進長度為19655m。TBM施工段開挖洞徑6.74m,采用六邊形鋼筋混凝土預制管片襯砌。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。在管片四周設有兩道止水,作為拼裝后管片之間縱縫和環(huán)縫的止水設施。其余洞段采用鉆爆法施工。其中,隧洞出口段(樁號88+074.000～90+066.021)及隧洞中間段(樁號74+395.000～78+395.000)為TBM滑行段,只進行一次支護,支護后內(nèi)徑為7.0m,并在一次支護的底部預埋供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、向西敞開的地形影響,本區(qū)域為大陸性溫度氣候,溫和濕潤,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,洪溝長約0.3～30km。洞頂常年有徑流的洪溝,水頭可達30多m,洞內(nèi)滲水量大,可達50m3/h。2.1.3項目的地理條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工程實踐2.2.1管片止水效果采用TBM雙護盾掘進機施工,管片襯砌止水是關鍵。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留槽內(nèi)的止水條進行止水。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.建筑設計施工工藝如圖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水利水電科學研究院國家科技攻關成果,是一種新型膩子型柔性嵌縫止水材料,可以有效地解決混凝土施工縫,預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,達到止水的目的。GBW遇水膨脹止水條系由橡膠、無機及有機吸水材料、高粘性樹脂等十余種材料采用特殊工藝制成。它具有以下特點:(1)以耐老化、耐水性強的氯化丁基橡膠為主體材料,附加高粘性樹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行搭接;(3)采用特殊加工工藝使無機及有機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)需要進行調(diào)整。具體如表1、表2所列。2.1.1.3.粘合材料GBW與預制管片粘接底膠主要性能如表3所列。2.1.1.4k砂漿泵管片安裝驗收合格后,用特制的CK砂漿,對燕尾槽勾縫,回填壓緊抹平。CK的主要技術指標如表4所列。2.2.2管片安裝及運行過程中的問題從大坂工程的實踐看,可以說取得了完全的成功。3km長的洞段內(nèi),有人工開挖段,已作好一次支護,僅襯砌預制管片的滑行段。有富水土洞段,該段在常年有水的河床底部穿過,水頭高達30m左右,洞內(nèi)掌子面滲水達50m3/h,形成線流。還有含水較低的夾砂礫石洞段。管片安裝過程中,由于豆礫石不能及時回填,以及尾盾下沉等因素,致使產(chǎn)生錯臺現(xiàn)象。但管片安裝好后,即能起到止水作用。3km長的洞段內(nèi),漏水點僅7～8處,用人工補GBW嵌縫后,滲水立即停止。上述實踐說明以下幾個問題:(1)由于C型復合橡膠止水條遇水膨脹需要一定時間,一般在24h以后,所以管片安裝好后,立即起止水作用的應該是GBW。(2)管片存放、運輸、安裝過程中,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6個月之久,這些條件對使用橡膠止水條是不利的。而GBW在-25℃時仍不裂縫,不發(fā)脆,能適應西部氣候。(3)GBW具有良好的塑性,在調(diào)整管片錯臺過程中,適應性強。只要粘住,在調(diào)整過程中,可向任何方向變形,但不影響止水效果。3橡膠止水w工程實踐證實,新工藝克服了舊工藝的不足。從大坂實踐看,管片安裝后真正起到止水效果的應為GBW。橡膠止水條是一種好的止水材料,但對環(huán)境的要求較高,在運輸、安裝過程中還要注意防碰撞、防卷起和撕裂等,不易控制。從造價看,GBW僅為