学习资料九：防排水与二次衬砌技术

学习资料九防排水与二次衬砌技术隧道防排水隧道防排水截水措施防水措施排水措施治水原则本章所学内容二次衬砌仰拱、填充和底板拱墙衬砌模板类型拱墙衬砌混凝土模筑内层衬砌的施作时机及施工方法第一部分隧道防排水水的存在会给隧道带来哪些影响？水的存在会给隧道带来的影响施工期间运营期间1.降低了围岩的稳定性。尤其是软弱围岩。2.加大了开挖和支护作业的困难。3.隧道的存在，改变了原有的水环境。1.地下水从施工缝、变形缝、裂缝中渗流到隧道内，使附属设施锈蚀。2.造成路面积水或结冰，影响行车安全。3.地下水结冰膨胀或侵蚀性地下水作用，使得衬砌受到破坏，甚至造成更严重破坏。基本原则：防、排、截、堵结合，因地制宜，综合治理。一、治水原则防—从勘察设计开始就要调查清楚区域内地表水、地下水的情况，做好防范准备。排—人为设置排水系统，将地下水排出隧道。截—在隧道以外将地表水和地下水疏导截留，使之不能进入隧道工程范围内。堵—将适宜的胶结材料压注到地层节理、裂隙、孔隙中，实现堵水；以混凝土衬砌结构为基本结构防水层，以塑料防水板为辅助防水层，隔离地下水。截水措施：①地表水上游设截水导流沟②在洞内或洞外设井点降水③在地下水上游设泄水洞。二、截水措施图2-8-1降低地下水位法的原理a）排水工法；b）浅井点工法；c）深井点工法；d）负压—深井点工法防水措施：①塑料板堵水②混凝土衬砌堵水③超挖回填及注浆堵水④分区防水技术。三、防水措施1.塑料板防水隧道防水层是由防水板及其垫层组成，它能将地层中的渗水阻隔于二次衬砌之外，避免水与二次衬砌混凝土接触，防止地下水通过二次衬砌的薄弱环节渗入隧道。垫层的作用是保护防水板，使防水板免遭尖锐物的刺伤，同时充当渗水通道。土工布、防水板布置要求：①土工布重量≥400g/m2；拱墙挂设至水沟。环向铺设时，先拱后墙，下部土工布应压住上部土工布，一般以厂家整卷固定长度。②单幅无防布固定到预定位置，然后用专用热熔衬垫及射钉将无防布固定在喷射混凝土上，专用热熔衬垫及射钉按梅花型布置，拱部间距0.5～0.7m，边墙1.0～1.2m。③两幅防水板的搭接宽度不应小于150mm。

④布设防水土工布前初期支护表面处理：

钢筋网等凸出部分，切断后锤平，砂浆抹平。

有凸出的管道时，先切段，再用砂浆抹平。

锚杆有凸出部位时，螺头顶预留5mm切断后，用塑料帽理。

补喷混凝土使其表面平整圆顺。⑤不同级别的围岩，因其初期支护和二次衬砌厚度不同，致使防水板的外轮廓线有所不同，为使铺设防水板的连续性，按下图进行搭接过渡。铺设完成后的隧道防水板国内常用焊接机防水板焊接试验(爬焊机）2.混凝土衬砌防水混凝土本身具有一定的抗渗阻水性能，通常通过添加防水剂来改善混凝土的抗渗性能。在施工时，混凝土浇筑时必须采用机械振捣。施工缝、沉降缝及伸缩缝采用中埋式塑料或橡胶止水带，或采用背贴塑料止水带止水。Ⅱ、Ⅲ级二衬素混凝土地段，环向施工缝设置背贴式橡胶止水带、中埋式橡胶止水条和遇水膨胀止水条。①施工缝Ⅳ、Ⅴ、VI级二衬钢筋混凝土，环向施工缝设置背贴式橡胶止水带、中埋式橡胶止水带和遇水膨胀止水条。拱墙变形缝：设置中埋式橡胶止水带和背贴式橡胶止水带，衬砌内缘3cm范围内以聚硫密封胶封堵，其余采用填缝料塞满。②变形缝仰拱变形缝：设置中埋式止橡胶水带和遇水膨胀止水胶（截面20×10mm）或止水条，衬砌内缘3cm范围内以聚硫密封胶封堵，其余采用填缝料塞满；并二衬内设φ50双层抗剪钢筋，钢筋环向间距50cm。3.超挖回填及注浆堵水

1）超挖回填：①I、II、III级围岩条件下，开挖量不会太大，通常采用喷射混凝土填平。②IV、V级围岩，开挖量往往较大，通常采用普通混凝土或片石混凝土回填。2）注浆：超前小导管或超前深孔帷幕。

4.分区防水

因同一隧道不同区段地下水的分布情况不同，所以可以将地下水分区隔离，可按二次衬砌长度分区，分区采用带注浆管的背贴式止水带，发生渗漏水时可进行注浆。

排水措施：①盲沟（管）②泄水孔③排水沟（管）。排水过程：水从围岩裂隙进入衬砌或防水板背后的盲沟，盲沟下接泄水孔（泄水孔穿过衬砌边墙下部），水从泄水孔泄出后，进入隧道内的纵向排水沟，并经纵向排水沟排出洞外。四、排水措施弹簧软管盲沟化学纤维渗滤布盲沟

弹簧软管化学纤维渗滤布软管1.盲沟：在衬砌（防水板）背后，用片石、卵石或埋管修成一道环向或竖向可供流水的盲沟，以汇集衬砌周围的地下水。分类：弹簧软管盲沟、化学纤维渗滤布盲沟。

塑料软管塑料软管的安装

化学纤维渗滤布一化学纤维渗滤布二弹簧软管环向盲沟

2.泄水孔设置在衬砌边墙下部，将盲沟流来的水直接汇入纵向排水沟。泄水孔通常采用PVC塑料管材。

PVC塑料管材泄水孔施作有两种方法：①在立边墙模板时就安设泄水管（浇筑前）②当水量较小时，则可以待拆模后再在盲沟位置钻泄水孔。（浇筑后）

排水沟3.排水沟设置在衬砌边墙下部，将泄水孔流来的水直接汇入纵向排水沟。排水沟根据布置的位置分为：单侧排水沟、双侧排水沟和中心式排水沟。

排水沟示意图

单侧排水沟和中央排水沟示意图排水沟基本形式第二部分二次衬砌一、内层衬砌的施工方法“完全顺作法”：先施作下部仰拱、填充和底板；后施作上部拱墙，由下而上顺序施工。（上部使用整体模板台车灌注，下部只需配备挡头板灌注）二、仰拱、填充和底板施工要求：（1）只能“纵向分段”施作，横向不得“左右分带”施作；（2）仰拱和隧底填充应分开施作，不得一次灌注。仰拱栈桥：①避免因横向分幅施作破坏结构完整性②保证隧道内运输道路的顺畅③保证栈桥下面底板、仰拱和填充作业的正常进行。仰拱栈桥仰拱栈桥围岩稳定性较好：仅设计底板（直墙式衬砌）。围岩稳定性不好：设计仰拱、填充和底板（曲墙式衬砌）。

直墙式衬砌曲墙式衬砌挡头板三、拱墙衬砌模板类型

常用的模板类型有：整体移动式模板台车、穿越式模板台车、拼装式拱架模板。

1.整体移动式模板台车

整体式模板台车是将台架、大块钢模板、轨道走行机构、振捣机构、脱模机构集装成整体的混凝土模筑设备。

施工时应注意：

①一次浇筑混凝土体积不宜过大，大体积混凝土收缩容易产生裂缝，隧道断面面积过大时，模板台车长度不宜过长，一般不宜超过隧道跨度。

②走行方便，一次成型，施工速度快，衬砌表面光滑。

③一次性投资较大，长度和断面尺寸固定，不适用于多种断面。

模板台车:由门架结构、大块模板、调整机构(液压或螺杆)、行走机构等组成的隧道二次衬砌混凝土浇筑用的整体移动设备。枕木

2.穿越式模板台车

走行结构和整体模板分离，一套走行机构可解决几套模板的移动。

3.拼装式模板台车

采用型钢或钢筋加工成模板架，然后在其上铺设模板，形成模板仓。现在很少采用，多用在隧道的曲线地段。四、拱墙衬砌混凝土模筑

1.内层衬砌应该在什么时间施作？①位移速率有明显的减缓趋势(参考值:周边位移速率小于0.2mm/d,拱顶下沉速率小于0.15mm/d)②已产生的位移占总位移量的80﹪-90%以上2.内层衬砌施工应作那些工作？

①断面检查根据隧道中线和水平测量，检查开挖断面是否符合设计要求，欠挖部分按规范要求进行修凿。墙脚地基应挖至设计标高，并在灌筑前清除虚渣，排队积水，找平支承面。

②放线定位根据隧道中线和标高及断面设计尺寸，测量确定衬砌立模位置，并放线定位（拼装式拱架模板）。采用整体移动式模板台车时，实际是确定轨道的铺设位置。轨道铺设和台车就位后应进行位置尺寸检查。此时，需考虑预留变形量和放线、模板就位误差量测，放线、模板就位误差量为5cm。

③拱架模板准备使用拼装式拱架模板时，立模前应在洞外样台上将拱架和模板进行试拼，检查各部尺寸。使用整体移动式模板台车时，在洞外组装并调试好各机构的工作状态检查各部尺寸。

④立模

根据放线位置，架设安装模板或模板台车就位。安装和就位后，应作好各项检查，包括：位置、尺寸、方向、标高、坡度、稳定性等。并注意：

拱架应立于稳固的地基上，拱架下端一般应焊接端头板，当地基软弱时，应先用碎石垫平，再用短枕木支垫；挡头模板应同样安装稳固；设有各种防水卷材、止水带时，应先行安装好。⑤压浆、仰拱和底板

压浆:在灌筑衬砌混凝土时，虽然要求将超挖部分回填，但由于操作方法方面的原因，其中有些部位并不可能回填得很密实，因此要求在衬砌混凝土达到设计强度后，进行压浆处理。压浆材料多采用单液水泥浆。

仰拱和底板:若设计无仰拱，则铺底通常是在拱墙修筑好且开挖完毕后进行。若设计有仰拱，则应及时修筑仰拱使衬砌环向封闭。为施工方便，仰拱和底板可同时施作。

⑥混凝土灌注、养护与拆模整体模筑时，应注意对称灌筑，防止偏压；采用普通硅酸盐水泥拌制的混凝土，其养护时间一般不少于7天；掺有外加剂或有抗渗要求的混凝土，一般不少于14天；养护用水的温度应与环境温度基本相同。二次支护的拆模时间，应根据混凝土的强度增长情况来确定，一般混凝土强度达到2.5M