公路隧道防排水施工技术.pdf

三车道大跨溪涌隧道防排水施工技术 王进志段升坪 ( 中铁隧道股份有限公司新乡4 5 3 0 0 0 ) 、摘要本文主要介绍三车道大跨溪涌公路隧道防排水施工工艺及施工质量检验方法，可为 以后类似的隧道提供参考。 关键词i 隧道防排水施工缝处理工艺质量检验 ( 1 公键) 1 工程概况 溪涌隧道位于深圳东部沿海地区，是一座单向三车道隧道，左线隧道z k l 0 + 4 7 0 一z k l l + 3 7 0 。长9 0 0 m ，右线隧道y k l 0 + 4 0 0 y k l l + 3 6 0 ，长9 6 0 m ，隧道净宽1 3 2 5 m ，净高7 8 m 。该隧 道建设要求标准高，难度大，是盐坝高速公路重点工程之一。由于深圳属亚热带海洋性季风气 候，终年温暖湿润，雨量充沛。该隧道地下水丰富，稍有疏漏就可能造成隧道渗漏水问题，因此 溪涌隧道的防排水问题就成为了重要课题。 2 溪涌隧道复合式衬砌防排水设计 根据溪涌隧道特点，提出“防排并重、防排结合、因地制宜、综合治理”的原则，把“防”和 “排”放在同等重要位置，并不拘泥现在流行的“以防为主”。其中防水原则中的“防”是指工程 结构本身或附加防水层等防水措施，使工程具有防止地下水渗入的能力。“排”是指围护结构 将渗透水引向排水沟，再用机械或自然排出。溪涌隧道防排水结构如图1 。 圈l 凄涌鞋道暗滑时捧水设计圈 注： 1 土工布包裹两根环向# 5 0 m m 软式遗水管设置 间距如下： 1 ) i 类围岩按i o m ，局部水量较大处可酌情增加； 2 ) 1 i 、类围岩段按1 5 m ； 3 ) i v 、v 类围岩县按2 0 m ； 2 洞室开挖后，可视围岩的出水情况适当增设环 向排水管； 3 初期支护表面如有明水应在此处增设环向 # 5 0 r 衄软式透水管1 根或2 根；如没有明水也 应接第1 条规定的间距设置； 4 两侧拱脚横向引水管问距应与环向排水管相 对应电缆檀泄水管设置问距为2 0 m ； 5 施工缝设置糠胶止水带( 规格厚度不小于 t o m ) 间距以实际情况确定； 6 、路面底设8 c m 的碎石垫层，每隔1 0 2 0 i n 在水 沟壁预留0 , 5 0 m m 孔。 4 1 5 从溪涌隧道防水讲，复合式衬砌有内外三层防线：a 既在隧道爆破开挖后，以喷锚支护为 初期支护b 经监控量测确认初期支护基本稳定后，则在喷射混凝土基面上铺设的防水层； c 立模灌注的二次衬砌混凝土。 复合式衬砌防水层及二次衬砌混凝土两道防线，二者相辅相成，两者缺一不可。防水层是 不透水、表面光滑的塑料片材，因而它不仅起到防水作用，而且在初期支护喷射混凝土与二次 衬砌问起到隔离、润滑作用。这对于二衬混凝土在硬化过程中，其内部发生的温度应力、收缩 应力，在初期支护的粗糙表面上就容易发生变形、拉裂。由于在初期支护表面铺设了隔离润滑 层，二衬混凝土表面附加应力就很小。就不易产生裂缝，二衬混凝土的防水作用就有保证，所以 复合式衬砌防水效果就好。 3 溪涌隧道防水材料的选择 从国内外隧道复合式衬砌防水隔离层材料选择来看，防水板应用较多，选择防水板的基本 条件是：a 有一定的强度。在二次衬砌模筑混凝土灌注前，防水板能承受机械作用而不受损伤； b 材料具有耐久性；c 板间接缝严密可靠；d 施工操作简便；e 具有良好的经济性。 3 1 防水板材料的选择 我们对国内常用的p v c 、e v a 、p e 板等主要性能指标进行对汔，决定选用p e 防水板，无钉 铺设防水层，板间接缝采取热合焊缝新技术、新工艺，使防水效果最佳。 3 2 垫层材料的选择 对于全封闭防水，垫衬主要作用起缓冲和保护作用。施工过程中，为防止喷射混凝土刺破 防水板，用垫衬作为缓冲层，在防水中垫衬起防护、过滤和一定的排水作用。目前，常用的垫衬 为无纺布和聚乙烯泡沫塑料。溪涌隧道选用的缓冲层为无纺布。 4 无钉铺设塑料防水层工艺 4 1 元钉铺设塑料防水层工艺流程见图2 1 材料质量检验 2 拄设计下料 3 两防水层横向中城 4 西焊缝搭接线 准备工作 。j 。一 铺设无妨布 铺设、焊接防水板 焊接防水板搭接 部位及修补 ji，一 铺设质量检查 1 工作台就位 2 清理韧村上钢筋头等 3 拉平韧衬基面 4 酉隧道中心线 圈2 防水层铺设程序流程图 4 2 初期支护基面的处理 a 喷射混凝土基面平整度要求，墙面d l ，5 e m 圆弧。 d 底板基面要求平滑，无明显的凹凸起伏。 e 喷射混凝土强度要求达到设计强度。 f 防水层施工时基面如有明水应采取措施封堵或引排，如在此处安设一道垂5 0 m m 软式透 水管；无明水也应间距1 0 2 0 m 安设一道环向的软式透水管进行排水，以防以后在此处渗水无 法排出。 4 3 缓冲层的铺设 a 在初期支护的喷射混凝土面上铺设无纺布缓冲层，应事先测算准确，特别是对超挖地段 更应事先准备周到，使铺设密贴。 b 将无纺布横向中线同隧道中线对齐重合。 c 由拱顶向两侧墙进行铺设。 d 采用与防水板同材质的西8 0 m m 专用塑料 垫圈压在土工布垫衬上( 塑料垫片见图3 所示) ， 使用射钉或胀管螺丝锚固。 e 土工布缝搭接宽度不小于5 e m 。 f 锚囿点应垂直基面并不得超出圆垫衬平 面，锚固点呈梅花形布置。间距为拱顶部分0 5 0 7 m ，边墙i 0 1 2 m ，在凹凸处适当增加锚 固点。 上 忑 一。l 圈3 特镧翘料垫片简圈( 尺寸单位：r 咖) 4 4 铺设防水板 a 将防水板横向中线同p e 垫衬中线对齐重合。 b 由拱顶向侧墙方向铺设。铺挂时应留出足够的空余量( 一般留5 的余量) ，保证足够 的松弛度，避免防水板被混凝土压紧过度，导致防水板固定处拉裂，甚至防水板被拉断裂，造成 渗漏水。 c 压焊器将防水板热合于塑料垫圈上。 d 焊缝连接时，先将两幅防水扳铺挂定位，端头各预留2 0 c m ，由一人在焊机前方约5 0 c a n 处将两端防水板扶正，另一人手握焊机，将焊机保持在离初期支护表面5 1 0 e m 的空中，以试 调好的恒定速度向前行走，中途不能停顿，整条焊缝的焊接要一气呵成。 e “压力热合焊机”有“温度”和“速度”两个控制因素，焊楔温度高时，焊机行走速度应快； 焊楔温度低时，焊机行走速度应慢。应由熟练有丰富经验的专业人员来负责防水板的焊接才 能保证焊缝质量。 f 防水板板间接缝，用自动爬行热合机进行板间接缝焊接。两层板间搭接不小于1 0 e m ，焊 成双焊缝，每条焊缝宽l e n a ，中问有2 e r a 宽空腔，用于充气检查焊缝的严密性。 4 5 铺设防水层应注意事项 a 沿隧道纵向一次铺挂长度要比本次二次村砌施工长度多1 o m 左右，以便与下一循环的 防水板连接；同时可使防水板接缝与混凝土接缝错开1 o m 左右，有利于防止混凝土施工缝渗 漏水。 b 铺设防水层地段距爆破开挖作业面一般不小于2 0 0 m 。 c 防水层施工是以高空作业为主，因此必须注意：在台架上高空作业时，除在作业台架 上设置跌落的栏杆外，作业人员必须使用安全带；为防止作业台架滑动，要放置止楔后才能 4 】7 1一可jj习川皿wi出 开始作业；确保作业安全，应有足够的照明亮度；由于其他作业人员要从作业台架下面通 行或其他作业，要采取防止材料和工具等从作业台架上掉落的措施；除上述规定外还需遵 守其他有关高空作业的安全规定。 d 土工布和p e 板皆为易燃材料，必须采取可靠的防火措施，堆放这些材料场所不准使用 明火。当钢筋焊接作业、锚杆的切割作业不得不使用明火时，除用非燃材料覆盖在防水板上 外，要求设置足够数量的灭火器，并进行安排值班管理。 4 6 铺设后的保护措施 a 防水层施工完毕后，必须注意严加保护。 b 有钢筋地段，焊接钢筋时必须在此周围用石棉水泥板等不燃、不导热材料进行遮挡，以 免焊接时溅出的火花烧坏防水层。另外在钢筋端头要套上3 一长的塑料软管。以防钢筋头刺 破防水板。 c 在浇筑二衬混凝土前，应检查防水板铺设质量和焊接质量，如发现防水板有破损情况， 必须进行处理。 d 在浇筑混凝土时，应安排专人跟踪检查防水板有无发生破损情况。如因二村混凝土施工 造成防水板破损，应立即做好明显标记，以免不遗漏地将破损防水板修好。同时，也必须采取 措施避免振捣棒接触防水层，以免破坏防水层。振捣棒引起的对防水层的破坏不易被发现，也 无法修补。故必须引起高度重视。 e 由于混凝土中有许多尖角小石子和锐口的钢筋，所以在浇筑作业和止水带定位时，应注 意安装方法和浇捣压力，以避免止水带被刺破，如有刺破现象应及时修补。 f 在混凝土浇筑时应防止止水带偏移，若发生偏移，应及时调整，同时应充分振捣，使止水 带和混凝土很好粘合；在拆除二衬堵头板时，应避免损伤止水带。 4 7 无钉铺设防水层如图4 所示。 图4 溪涌隧道防水层铺设简图 5 质量检查 5 1 防水板的进场检验 在构成防水工程质量体系的诸多因素中，严格把住防水材料进场关是必不可少的，严格执 行防水材料进场检验制度是非常关键的，决不可掉以轻心。 a 进场检验的含义和要求 4 1 8 防水材料的进场检验是指对已通过设计、监理方和业主选用的防水材料，在批量购人或进 入施工现场后，对防水材料的实物质量进行验证并对其供货商的质量保证能力进行评价，从而 真正做到不合格材料不使用，未检测的材料不使用。进场检验或验证，既可进行检验和验证 也可采用其他方式，如认真核对产品的客观证据，查看有无质量证明文件，包装是否属实完整 等。但是，对进场防水材料的检验和验证应充分考虑，供应商是否提供必要的质量证明文件， 如“二证一单”，即建筑防水材料核准证书、产品合格证、产品质量检验单或自检试验单。同时 检查供应商或制造商是否建立质量保证体系，即按璐0 9 0 0 0 系列标准所建立起来的认证制度 或质量保证体系。 b 进场检验的批量和抽样 在防水工程施工之前，按施工工程核算材料用量，然后按其总量的3 0 。5 0 的防水材 料用量整批进场。杜绝小数量样本进场验证，严防假冒伪劣和偷梁换柱情况发生。若遇特殊 情况，造成防水材料必须分批进场( 如受工程备料款的限制，或工程进展的局限) ，则应对每一 批进场材料均作进场验证或检验) 。进场检验一律实行有见证抽样( 见证人员一般为监理工程 师) 。在现场抽样前，应仔细审阅该防水材料的“二证一单”，然后对其外观和包装、标记等进行 鉴定，查看运输和储存有无问题，待检查无误后，才可按照抽样方法抽样，最后封样送检。抽检 合格后方可用于施工。 5 2 防水材料的检验方法 a 焊缝质量检测 除对防水板的母材进行检查外，在铺设后重点检查防水板的焊缝质量经热熔压焊在一起 的防水板呈透明状且无气泡，则表明其焊接质量良好。热合焊机进行焊接的接缝为双焊缝，中 间留出空腔以便充气，当压力达0 1 m p a o 2 m p a 时停止充气。保持该压力时间不少于l m i n ， 说明焊接良好；如压力下降，证明有未焊好之处。重新焊接可用热风焊枪或电烙铁等补焊，直 到不漏气为止。检查数量：焊接1 0 0 0 延长米抽检1 处焊缝；为切实保证质量，每天、每台热合 焊接应取一个试样，注明取样位置、焊缝操作者及日期。 b 防水层破损的检验与修补 防水层施工必须精心，防水层质量检查必须认真。但是破损有时难免，如正在工作的塑料 热合机突然停电不能进行，此时会很快将防水层烧破。 检查出防水层上有破坏之处，必须立即做出明显标记，以便毫不遗漏地把破损处修好。补 后一般用真空检查法检验修补质量。补丁不得过小，离破坏孔边沿， 7 e m 。补丁要剪成圆角， 不要有正方形、长方形、三角形等的尖角。在防水施工前如有大量涌水，应用不透水薄膜进行 排水，以免因涌水使防水板鼓包，影响二次混凝土的灌注尺寸。 6 旆工缝处理 施工缝是渗漏的薄弱环节，在施工时应尽量减少施工缝。溪涌隧道衬砌模板台车长9 m ， 在一组衬砌中不可避免地产生一道环向施工缝。根据以往的经验及本隧道的设计要求，在施 工中用的是普通型橡胶止水带( 3 0 0 m m l o n a n ) 。具体做法是沿衬砌设计轴线间隔0 5 m 在挡 头板上钻一# 1 2 钢筋孔，将加工成型的1 0 钢筋卡由待模筑混凝土一侧向另一侧穿人，卡紧止 水带一半，另一半止水带平结在挡头板上；待模筑混凝土凝固后弯曲1 0 钢筋卡套上止水带， 模筑下一环混凝土。具体安装方法详见止水带安装定位示意图5 0 4 1 9 图5 橡胶止水带定位示意圈 特筑混鼍土空阃 7 设置排水系统。减小静水压力 若只采取防水措施，即初期支护、防水板和二次衬砌混凝土，把地下水隔离在防水板外侧， 那么衬砌背后静水压力得不到释放而作用在村砌结构上，以致于地下水通过部分薄弱环节渗 出，形成隧道的渗漏水，隧底翻浆。因此要减轻隧道的静水压力必须设置排水系统，故隧道的 防水和排水应放在同等重要位置。 溪涌隧道排水材料主要为：垂5 0 m m 、垂l o o m m 软式弹簧软管及垂5 0 m m 、垂i o o m m p v c 管 8 e r a 的碎石透水层。使用管材材料具有以下特点：重量轻，施工方便；价格低，管路接头容易， 接头时有专用的三通管。 7 1 初期支护排水 处理的基本思路是：用环向透水管把围岩壁的渗漏水引出初期支护表面再用塑料三通管 与将要固定在初期支护表面的纵向透水管相连。纵向透水管再用塑料三通管与横向排水管相 连，这时就完成了把围岩壁的渗漏水通过横向排水管直接排到隧道水沟内。 在只有滴水或无水的地方直接喷射混凝土、打锚杆进行初期支护，而在大面积淋水或涌水 地方必须采取以下措施： a 根据岩面涌水点的多少及水量的大小，把涌水量相对较大的涌水口凿成环状相连的 “槽子”，并在槽子中埋设环向透水管。用土工布包裹，以免喷射的混凝土影响其透水性，通过 “槽子”引流到纵向透水管中。 b 对于涌水量很大的涌水点用直径3 一l o e m 的胶皮管直接向下引水，把塑料管固定在岩 面上以后再作一般性涌水处理。 c 由于溪涌隧道为三线大跨公路隧道，其中类围岩采用的是双侧壁导坑法，此方法光 是掌子面就多达7 个。因此就如何把拱部的渗漏水引到拱脚下初期支护表面的纵向透水管中 我们采取了以下措施： 计算出每个掌子面所需的长度并预留1 o m 的富余量，按计算的数值进行下料，并挂牌 标识；记录安装透水管的里程桩号、部位、数量。并在喷射混凝土表面用红油漆做一醒目的标 志；在其相邻的下部或上部掌子面时，根据透水管的标志位置及记录的情况，找到其接头处， 并用圆塑料管进行连接，并用圆卡固定在开挖的围岩壁上。当开挖仰拱时，在环向透水管底 脚标高处，把环向透水管伸出初期支护表面，待安装纵向透水管时再与其相接，再把纵向透水 管与横向排水管相连。通过横向排水管直接排人隧道边沟内，到这时，已经完成了把拱部的渗 4 2 0 水排出隧道围护结构外这一工作；安排专人负责此项工作，严格奖罚制度，确保透