第6章-地下工程防水讲义（71页）

1、北京交通大学地下工程主讲：骆建军本章主要内容： 一：地下工程中常遇的地下水 二：地下工程防水的重要性 三：地下工程防水等级和设防要求 四：地下工程防水设计 五：地下工程防排水的措施 六：地下工程防水材料 七：混凝土结构细部构造防水 一 地下工程种尝遇地下水1、上层滞水2、潜水3、毛细管水4、层间水1 上层滞水距地表一般较浅，一般不超过1-2米,分布范围有限，补给区与分布区一致，水量极不稳定，通常是雨季出现，旱季消失。 定义特征埋藏在地表浅处、局部隔水层（透水体）上部且具有自由水面的地下水。2 潜水定义潜水是埋藏在地表以下第一个隔水层以上具有自由水面的地下水。特征潜水主要由大气降水、地表水和凝结

2、水补给，变化幅度比较大。3 毛细管水定义特征毛细管水是由于土粒和水接触时受到表面张力的作用，沿着土粒间连通孔隙上升而形成。毛细管水的上升高度与土壤的种类、孔隙的大小，颗粒大小以及土壤湿度有关。4 层间水定义特征埋藏在两个隔水层之间的地下水称为层间水。承压水上下都有隔水层，具有明显的补给区、承压区和泄水区二 地下工程防水的重要性1、地下工程常见水害2、隧道水害3、运营中隧道水害1 地下工程常见水害水管爆裂 自来水四处流淌 联络横通道天花板与墙壁瓷砖接缝处不停地往外冒水，通道内形成了“水帘洞”。地板上也不断有水冒出，形成了积水。 1 地下工程常见水害地下室漏水2 隧道水害“服役”还不到5年的东山口

3、隧道出现严重漏水。2 隧道水害南京九华山隧道渗水 隧道山体段通风井变形缝处出现的长约20厘米的水帘，不停地往下滴水。 2014年1月19日晚，靠近龙蟠中路出口附近多处开始渗水，造成一股车道约400米长路段不能通行。 3 运营中隧道水害（1）隧道衬砌漏水隧道衬砌的漏水现象一般表现为渗、滴、淌、涌几种 。对隧道产生危害：对电力牵引区段和电力配线影响养护人员身体健康使洞内设备锈蚀，混凝土衬砌结构破坏涌水病害造成衬砌破坏，造成道床基底被软化或掏空，使道床翻浆冒泥或下沉开裂，中断行车有冻害地段的隧道漏水会造成衬砌挂冰侵限和冻融破坏3 运营中隧道水害（2）衬砌周围积水主要是指运营隧道中地表水或地下水向隧道

4、周围渗流汇集。常见病害有：水压较大时会导致衬砌破裂使围岩及围岩结构面间软弱夹层软化或泥化使膨胀性围岩体积膨胀，导致衬砌破坏在寒冷地区发生冰胀和围岩冻胀，快速导致衬砌破坏3 运营中隧道水害（3）潜流冲刷主要是指由于地下水渗流和流动而产生的冲刷和溶蚀作用。其危害有：衬砌基础下沉，边墙开裂或者仰拱、整体道床下沉开裂围岩滑移错动导致衬砌变形开裂对超挖回填不密实或未全部回填者，引起围岩坍塌，导致衬砌破坏侵蚀性水对衬砌的侵蚀三 地下工程防水等级和设防要求1、地下工程防水等级2、地下工程设防要求1 地下工程防水等级地下工程防水技术规范规定地下工程的防水等级分为四级防 水 等 级标 准适 用 范 围一 级不允

5、许渗水，结构表面无湿渍人员长期停留的场所；因有少量湿渍会使物品变质、失效的贮物场所及严重影响设备正常运转和危及工程安全运营的部位；极重要的战备工程二 级不允许漏水，结构表面可有少量湿渍人员经常活动的场所；在有少量湿渍的情况下不会使物品变质、失效的贮物场所及基本不影响设备正常运转和工程安全运营的部位；重要的战备工程三 级有少量漏水点，不得有线流和漏泥砂 人员临时活动的场所；一般战备工程四 级有漏水点，不得有线流和漏泥砂 对渗漏水无严格要求的工程2 地下工程设防要求地下工程的设防要求，应根据使用功能、结构形式、环境条件、施工方法及材料性能等因素合理确定。 处于侵蚀性介质中的地下工程，应采用耐侵蚀的

6、防水材料；处于冻土层中的混凝土结构，其抗冻融循环不得少于100次；结构刚度较差或受振动作用的工程，应采用柔性防水材料。四 地下工程防水的设计1 地下工程防水设计原则2 地下工程防水设计要求3 地下工程防水设计资料4 地下工程防水设计内容5 地下工程防排水系统1 地下工程防水设计原则地下工程防水技术规范（GB50108-2001）规定：铁路隧道设计规范（TB10003-2005）公路隧道设计规范（JTG D70-2004）地铁设计规范（GB 50157-2003） 地下工程防水的设计和施工应遵循“防、排、截、堵相结合，刚柔相济，因地制宜，综合治理”的原则。 大同小异1 地下工程防水设计原则铁路隧

7、道设计规范（TB10003-2005）规定 隧道防排水应采取“防、排、截、堵结合，因地制宜，综合治理”的原则，采取切实可靠的设计、施工措施，达到防水可靠、排水畅通、经济合理的目的。1 地下工程防水设计原则铁路隧道设计规范（TB10003-2005）规定“防”：要求隧道衬砌结构具有一定的防水能力，能防止地下水渗入。 “排”隧道应有排水设施并充分利用，以减少渗水压力和渗水量；“截”隧道顶部如有地表水易于渗漏处所或有坑洼积水，应设置截、排水沟和采取消除积水的措施。“堵”：在隧道施工、运营过程中有渗漏水时，可以采用注浆、喷涂或嵌填材料、防水抹面等方法堵水。1 地下工程防水设计原则公路隧道设计规范（JT

8、G D70-2004）规定 隧道防排水应遵循“防、排、截、堵结合，因地制宜，综合治理”的原则，保证隧道结构物和营运设备的正常使用和行车安全。1 地下工程防水设计原则地铁设计规范（GB 50157-2003）的规定 地铁工程的防水设计应遵循“以防为主，刚柔结合，多道防线，因地制宜，综合治理”的原则，采取与其相适应的防水措施。2 地下工程防水设计要求防水设计应定级准确、方案可靠、施工简便、经济合理。地下工程的防水必须从规划设计施工统筹考虑。地下工程的钢筋混凝土结构应采用防水混凝土。地下工程的细部构造应加强防水措施。地下工程应有防倒灌措施，寒冷及严寒地区的排水沟应有防冻措施。 3 地下工程防水设计资

9、料地下水工程地质构造气候地形、地貌抗震有害物质施工技术水平材料来源4 地下工程防水设计内容（1）防水等级和设防要求；（2）防水混凝土的抗渗等级和其他技术指标、质量保证措施；（3）柔性防水层设计；（4）工程细部构造设计；（5）工程的防排水系统，地面挡水、截水系统及工程各种洞口的防倒灌措施。5 地下工程防排水系统按柔性防水层的敷设方式，地下工程的防排水系统可分为三类：（1）全包式防水系统 （2）半包式防排水系统 （3） 控制排水型全包式防排水系统 5 地下工程防排水系统（1）全包式防水系统 结构外包全封闭式的柔性防水层或复合式衬砌的内外衬之间夹全封闭式的柔性防水层。（2）半包式防水系统 结构边墙和

10、顶板（或隧道边墙和顶拱）设防水层，底板或仰拱不设防水层，结构的边墙、顶板或顶拱为普通混凝土或防水混凝土，结构内部设排水系统。5 地下工程防排水系统（3）控制排水型全包式防排水系统结构外包全封闭式的防水层或复合式衬砌的内外衬之间夹全封闭式的防水层，结构（或二衬）本身为普通混凝土或防水混凝土。复合衬砌初期支护背后设盲管或盲沟排水系统与结构内排水沟相连，在与结构内水沟相连的横向排水管上安装可控制的排水阀门以实现控制排水。 五 地下工程防排水措施 隧道防排水应根据“防、排、截、堵结合，因地制宜，综合治理”的原则，采取切实可靠的设计、施工措施，达到防水可靠、排水畅通、经济合理的目的。 1 防水设施衬砌结

11、构本身采用密实混凝土实现防水功能的一种防水方法。（1）衬砌自防水1）喷浆防水层2）喷射混凝土防水层3）砂浆抹面防水层 4）喷涂乳化沥青乳胶防水层 （2）外贴防水层对新建隧道、运营隧道施作外贴防水层，并结合洞内排水设施防治水害。（3）内贴防水层1 防水设施无钉铺设塑料防水层技术2 排水设施（1）在衬砌外面设置排水设施1）岩石暗槽 2）盲沟 3）围岩排水钻孔 4）纵向排水沟 5）横向排水沟 弹簧软管盲沟 化学纤维渗滤布盲沟 弹簧软管盲沟 化学纤维渗滤布盲沟盲沟2 排水设施（2）在衬砌内面设置排水设施1）引水管 2）泄水孔 3）引水暗槽引水暗槽 2 排水设施中心式水沟侧式水沟2 排水设施在洞口边仰坡

12、上方设置天沟，以便引流地表水。（3）洞顶防排水（4）洞门排水洞门的端墙、翼墙和边仰坡上均应设有相应的排水设施，以便引流地表水。3 截水设施（1）地表截水 地表截水就是在地表截断流向隧道围岩的水 （2）地下截水 当隧道衬砌周围地下水有明显集中的来水通路，可采取地下截水设施截断水源 1）泄水洞 2）钻孔截水 3）拦截暗河4）防渗帷幕截水 4 衬砌漏水封堵堵漏材料品种繁多，常用的有：（1）无机高效防水粉 （2）水泥类堵漏材料 压注法 压注法就是用压力把某些能固化的浆液注入隧道围岩及衬砌混凝土的裂缝或孔隙，以改善其物理力学性能，达到防渗、堵漏和加固的目的。4 衬砌漏水封堵渝怀线圆梁山隧道注浆技术六 地

13、下工程防水材料常用的地下工程防水材料1 防水混凝土2 卷材防水层 3 涂料防水层 4 塑料防水板防水层 5 膨润土（纳米）板（毯）防水层 1 防水混凝土 指以调整配合比或掺用外加剂办法增加混凝土自身抗渗性能的一种混凝土。 隧道衬砌常用的防水混凝土有以下两类： （1）普通防水混凝土 （2）外加剂防水混凝土1 防水混凝土防水混凝土的抗渗等级混凝土的抗渗标号是以每组6个试件中4个未发现有渗水现象时的最大水压力表示。抗渗标号按下式计算： S = 10H - 1式中：S 混凝土抗渗标号； H 第三个试块顶面开始有渗水时的水压力，MPa。工程埋置深度（m）设计抗渗等级（标号）10S61020S82030S

14、103040S121 防水混凝土当衬砌处于侵蚀性地下水环境中，混凝土的耐侵蚀系数不应小于0.8。混凝土的耐侵蚀系数按下式计算：Ns=Rws/Rwy 式中： Ns混凝土的耐侵蚀系数；Rws在侵蚀性水中养护6个月的混凝土试块抗折强度；Rwy在饮用水中养护6个月的混凝土试块抗折强度。防水混凝土的耐侵蚀系数2 卷层防水层 卷材防水应选用高聚物改性沥青类或合成高分子类防水卷材 适用情况： 受侵蚀性介质作用或受振动作用的地下工程。铺设位置：卷材防水层应铺设在混凝土结构主体的迎水面上；2 卷层防水层铺设厚度：卷材防水层为一或二层。 高聚物改性沥青防水卷材:单层:厚度不应小于4mm，双层:不应小于6mm； 合

15、成高分子防水卷材:单层:厚度不应小于1.5mm，双层:不应小于2.4mm。 3 涂料防水层涂料防水层包括无机防水涂料和有机防水涂料。无机防水涂料可选用水泥基防水涂料、水泥基渗透结晶型涂料。有机防水涂料可选用反应型、水乳型、聚合物水泥防水涂料。 3 涂料防水层适用情况：无机防水涂料宜用于:结构主体的背水面；有机防水涂料宜用于:结构主体的迎水面。铺设厚度：水泥基防水涂料的厚度宜为1.52.0mm；水泥基渗透结晶型防水涂料的厚度不应小于0.8mm；有机防水涂料根据材料的性能，厚度宜为1.22.0mm。 4 塑料防水板防水层 塑料防水板可选用乙烯 - 醋酸乙烯共聚物、乙烯 - 沥青共聚物、聚氯乙烯、高

16、密度聚乙烯、低密度聚乙烯类或其他性能相近的材料。基本要求：幅宽宜为24m；厚度宜为12mm；耐刺穿性、耐久性、耐水性、耐腐蚀性、耐菌性好；物理力学性能应符合有关的规定（表10-10）。 4 塑料防水板防水层铺设要求：应在初期支护基本稳定并经验收合格后进行铺设。 铺设防水板的基面应平整、无尖锐物。 铺设防水板前应先铺缓冲层。 铺设防水板时，边铺边将其与暗钉圈焊接牢固。 5 膨润土（纳米）防水层膨润土（bentonite） 矿物学名称叫蒙脱石（montmorillonite），是天然的纳米材料。膨润土板（毯）的特性密实性 自保水性 永久性 环保性 5 膨润土（纳米）防水层使用膨润土防水的基本条件

17、只有在密闭的空间（有压力）才能防水与水接触后发挥防水性能 膨润土和结构的结合 铺设要求耐穿刺，直接穿孔铺设；直接搭接即可；施工简便，效率高，不易发生渗漏。七 地下工程混凝土结构细部构造防水变形缝防水一般规定 （1）变形缝应满足密封防水、适应变形、施工方便、检修容易等要求； （2） 用于伸缩的变形缝宜不设或少设； （3）变形缝处混凝土结构的厚度不应小于300mm。 变形缝防水设计（1）用于沉降的变形缝其最大允许沉降差值不应大于30mm。当计算沉降差值大于30mm时，应在设计时采取措施；（2）用于沉降的变形缝的宽度宜为2030mm，用于伸缩的变形缝的宽度宜小于此值；（3）变形缝使用的钢边橡胶止水带

18、的物理力学性能应符合表10-11的规定。 变形缝防水设计复合构造形式中埋式止水带与背贴防水层复合使用 1-混凝土结构；2-中埋式止水带；3-填缝材料；4-外贴防水层变形缝防水设计复合构造形式 中埋式止水带与可卸式止水带复合使用 1-混凝土结构；2-填缝材料；3-中埋式止水带；4-预埋钢板；5-紧固件压板；6-预埋螺栓；7-螺母；8-垫圈；9-紧固件压块；10-型止水带；11-紧固件圆钢变形缝防水设计复合构造形式中埋式止水带与遇水膨胀橡胶条、嵌缝材料复合使用 1-混凝土结构；2-中埋式止水带；3-嵌缝材料；4-背衬材料；5-遇水膨胀橡胶条；6-填缝材料变形缝防水设计中埋式金属止水带1-混凝土结构；2-金属止水带；3-填缝材料 对环境温度高于50处的变形缝，可采用2mm厚的紫铜片或3mm厚不锈钢等金属止水带，其中间呈圆弧形。施工缝防水施工缝施工规定：1、水平施工缝、垂直施工缝浇筑混凝土前应将其表面清理干净，涂刷界面处理剂并及时浇筑混凝土；2、施工缝采用遇水膨胀橡胶止水条止水时，应将止水条牢固地安装在缝表面预留凹槽内；3、施工缝采用中埋式止水带止水时，应确保止水带位置准确、固定牢靠。 施工缝防水构造防水基本构造（一） 1先浇混凝土2遇水膨胀止水条 3后浇混凝土 施工缝防水构造防水基本构造（二）1先浇混凝土