高速铁路隧道防排水技术.ppt

1、a,1,西成铁路客运专线TJ-8标 隧道防排水施工,西成客专十工区-陈其达,a,2,一、隧道防排水施工概述,隧道防排水基本情况,a,3,我国铁路隧道，已规划设计、即将开工建设的铁路隧道超过5 000座，总长超过9 000 km。而隧道防水问题一直是困扰铁路建设的难题。高速铁路对隧道防水要求非常严格，防水等级为地下工程防水技术规范(GB50108-2008)规定的一级防水标准。即二次衬砌不允许渗水、二次衬砌表面无湿渍。,a,4,隧道防排水,防水,排水,初期支护砼,防水板、土工布,止水带、止水条,二次衬砌砼,注浆,纵、环向盲沟及附属,边沟水沟,中心水沟,洞内,洞外,洞外排水系统,帷幕注浆,全断面预

2、注浆,回填注浆,周边小导管预注浆,径向注浆,a,5,二、防排水设计原则,a,6,一、防水设计原则 1 隧道防排水遵循“防、排、截、堵相结合，因地制宜，综合治理，保护环境”的原则，采取切实可靠的措施，已达到防水可靠、排水通畅、经济合理的目的。 2 隧道防排水应对地表水和地下水作妥善处理。洞内排水应满足道床、人员行走面、线缆沟槽无滞水的要求，洞外排水系统完整，保证隧道结构和设备正常使用和行车安全。,a,7,一、防水设计原则 3 隧道防水尽可能加强初期支护防水，以衬砌结构自防水为主题，以防水层防水，施工缝、变形缝防水为重点。,a,8,二、排水设计原则 1 对水资源有严格要求的隧道，防排水采取“以堵为

3、主、限量排放”的原则。 2 时速350公里的隧道洞内设置双侧排水沟加中心排水沟，衬砌背后设置环向、纵向盲沟，将衬砌外地下水引入洞内侧沟，经侧沟的汇集和沉淀后再由侧沟和中心水沟排出洞外。,a,9,a,10,a,11,二、隧道防排水措施,超前注浆堵水,a,12,防水工程措施 隧道防水工程措施包括围岩注浆堵水、初支喷混凝土防水、防水层防水、两缝防水、二衬自防水、拱顶充填注浆防水等。 一 、注浆堵水 注浆堵水主要适用于大的富水断层破碎带、地下水发育可能引起大量地下水流失的隧道段落。,a,13,富水地段的照片,a,14,突泥涌水的照片,a,15,突泥涌水的照片,a,16,隧道注浆堵水措施,1、注浆的目的

4、 注浆就是在一定的压力下，将可凝固的液体压入地层中，充填凝固，从而达到改良地层性能，降低地层的含水量、空隙率和渗透系数，提高地层强度和整体性，起到加固、堵水的目的。 2、注浆的原理 浆液注入土体的过程，一般总是先渗透，当通道被阻，浆液渗透困难，即对周围地层进行压密，当压力继续升高，在土体中产生劈裂现象，浆液顺裂缝进一步扩散。渗透、压密和劈裂互相影响、互相补充。,a,17,几种注浆方案的特点,全断面预注浆 1、加固隧道前方核心区及轮廓线外约38m范围内的围岩，防止地下水、泥等从隧道周边和掌子面突入隧道内，并加固隧道围岩； 2、每循环加固段长 (1550m）、掘进时必须保留止水岩盘的厚度，一般为5

5、8m。钻孔和注浆量大、作业周期长；注浆时，工作面其他作业无法进行。 3、一般需设置专门的混凝土止浆墙，以抵抗浆液压力和水压力； 4、通常采用分段前进式注浆，也有利用钻杆采用后退式注浆的，还有全孔一次性注浆。注浆顺序一般是从外圈到内圈依次进行。,a,18,几种注浆方案的特点,周边帷幕预注浆 1、以加固隧道待开挖段周边的岩体，防止岩体从隧道上方坍塌为主。 2、每循环加固长度1550m，注浆时，掌子面其他作业停止。 3、通常采用分段前进式或分段后退式注浆，条件允许时采用全孔一次性注浆，多圈孔时，先注外圈孔，再注内圈孔，最后依次注中间圈孔。,a,19,几种注浆方案的特点,周边小导管预注浆 1、周边预注

6、浆的一种特殊型式，在注浆孔中安设小导管，导管与支护钢架连接在一起，注浆加固的同时起到管棚的作用。 2、注浆孔一般沿掌子面周边轮廓线钻设，外插角1015，钻设深度视具体情况合理确定，宜为36m。,a,20,几种注浆方案的特点,径向注浆 1、隧道开挖后，洞壁渗漏水较大时，或支护后围岩软弱，支护结构变形较大时，通过径向注浆达到堵水减排和加固围岩、限制变形的目的。 2、根据加固厚度，钻孔可采用气腿式风钻（5m以下）或风动潜孔钻机（510m），隧道底部也可采用地质钻机钻孔。径向注浆时，前方工作面仍可平行作业。 3、通常采用全孔一次性注浆，分序加密进行。,a,21,注浆设备,单液注浆泵,化学注浆泵,砂浆泵

7、,搅拌机,a,22,注浆现场照片,a,23,注浆现场照片,a,24,二、隧道防排水措施,初期支护防水,a,25,二、初支喷混凝土防水 喷混凝土作为防水层是被国际隧协所提倡的，但这种观点在国内尚未被广泛接受和利用。喷射混凝土层施作质量和防水效果受围岩开挖、施作工艺及目前业内施工现状影响很大，要在初期支护阶段把防水做好有一定的难度，但作为复合式衬砌的最外层支护及第一道防水屏障，其在整个隧道防水体系中起着重要的作用，但现行设计多数未从防水的角度做针对性的设计。,a,26,二、初支喷混凝土防水 提高喷混凝土的防水质量，主要有以下几点。 1 对围岩基面进行处理：包括对松散危石清理加固和对围岩渗漏水的注浆

8、堵漏、引排等。 2 对喷混凝土和围岩不完全密贴的处理：主要存在于钢架密集地段，对此主要依托于施工工艺和现场施工管理，必要时可通过围岩补注浆措施解决。(初期支护背后注浆） 3 对喷混凝土材料本身的要求：包括合理调整配合比及对其有效的湿润养护。提高喷混凝土本身的抗渗性和减少裂纹，并在出现裂纹后及时进行补喷。,a,27,二、隧道防排水措施,防水层防水,a,28,三、防水层防水 隧道复合式衬砌中的防水层是隧道防水技术的核心，对确保隧道防水功能起着决定性的作用。 隧道在初期支护与二次衬砌之间拱部及边墙部位均铺设EVA塑料防水板和土工布，但从已建成的隧道来看仍进行了大量的渗漏水整治。由于防水板是整座隧道拱

9、墙通设，理论上讲，不应该有渗水，但大量出现渗水，主要是防水板有破损或焊接没有达到设计要求造成的。,a,29,分区防水 原理：在复合式衬砌防水设计中，假定防水板在施工中破坏，为了限制渗漏水的范围，用分舱的方法将整个隧道防水分为许多小块区域，采用背贴式止水带与防水板热风密实焊接进行分区，同时将背贴式止水带安装在施工缝(或变形缝)的位置上，既可以形成二衬分区防水，又可以保护施工缝处的防水板，并使施工缝处增加了一道有效的防水线。这样，一旦某个区域发生防水板破坏而漏水，不会因“窜流”而影响其他分区。同时在每个分区内预先设置注浆管，可针对漏水的分区进行注浆修补。,a,30,思考：与其想办法进行渗漏水的整治

10、，不如从源头抓起，确保防水板在施工中不被破环或少被破坏及确保防水板的焊接质量，通过加强现场施工管理来实现，相比隧道建成后，反复治理反复漏水要强的多。,a,31,防水板 防水板采用EVA型（乙烯-醋酸乙烯共聚物）或ECB型（乙烯-醋酸乙烯与沥青共聚物），防水板生产用原材料不得使用再生料 。 防水板表面形状：光面型和表面有凸点的立体型。 防水板和土工布应分离设置。（建技【2010】13号）,a,32,作用 防水板作用： 防渗 土工布作用： 缓冲 隔离 排水通道,a,33,规格及性能要求 幅宽宜为24米。 厚度不小于1.5mm、2mm、2.5mm、3mm。 性能良好（耐刺穿性、阻燃性、耐久性、耐水性

11、、耐腐蚀性、耐菌性）,a,34,防水板的物理力学性能,a,35,外观质量 防水板宜选用高分子材料，在规格确定的长度内不允许有接头。 防水板表面应平整、边缘整齐，无裂纹、机械损伤、折痕、孔洞、气泡、及异常粘着部分等影响使用的缺陷。 防水板外观颜色应为材料本色，不得添加颜料和填料，特殊要求除外。 在不影响使用的条件下，防水板表面凹痕，深度不得超过厚度的5%。,a,36,防水板的规格尺寸及允许偏差,a,37,a,38,a,39,a,40,a,41,基面处理 铺设防水板之前对基面（初期支护表面）的渗漏水、外露突出物及表面凹凸不平处进行检查处理（施工时必检）。 1 渗漏水处采用排水管引排或封堵。 2 对

12、于基面外露的锚杆头、钢管头、钢筋头等突出物予以切除后妥善处理。,a,42,a,43,a,44,a,45,防水板铺设前应对初期支护进行验收，,a,46,a,47,用射钉将热塑性垫圈和缓冲层平顺地固定在基面上，固定点间距拱部0.50.8m，边墙0.81m，底部11.5m，梅花型布置上下左右成行，凹凸较大处增设。,a,48,热熔垫圈布置图,a,49,防水板铺设照片,a,50,无纺布搭接宽度不小于5公分。 无纺布一般仅设置环向接缝，长度不足搭接时，用下部的无纺布压紧上部的无纺布。,a,51,防水板施工 防水板铺设采用无钉铺设工艺，采用自上向下的顺序铺设，松紧应适度并留有余量（实铺长度与弧长的比值为10

13、:8）,检查时要保证防水板全部面积均能抵到围岩。 防水板的拼接应采用双焊缝工艺，焊接接缝处必须擦洗干净。 铺设时，先拱后墙，下部防水板应压住上部防水板。 防水板铺贴平整顺直，搭接宽度不小于150mm。防水板搭接缝与施工缝错开距离50cm。,a,52,防水板施工 防水板之间的搭接采用双焊缝、用具有调温、调速热功能的楔式自动爬行式热合机热熔焊接，细部处理或修补采用手持焊枪，单条焊缝的焊接宽度不应小于15mm，焊缝严密，不得焊焦焊穿。 防水卷材纵向搭接与环向搭接处，除按正常施工外，再覆盖一层同类材料的防水卷材，用热焊焊接。 三层以上塑料防水板的搭接形式必须是T形接头。 在焊缝搭接的部位焊缝必须错开，

14、不允许有三层以上的接缝重叠。焊缝搭接处必须用刀刮成缓角后拼接，使其不出现错台,a,53,a,54,a,55,防水板保护 1 已铺设好的防水板地段严禁 采用爆破法处理欠挖。 2 挡头板的支撑物在接触到防水板处必须假设衬垫。 3钢筋保护层外侧垫块垫土工布防止破坏防水板。 4 焊接作业时用阻燃材料对防水板遮挡，避免焊接火花损伤防水板。（必要时在台车配置高压水枪） 5 浇筑混凝土时避免混凝土冲击防水板，必要时设置防护板。 6 捣鼓时，避免振捣器直接与防水板接触。 7禁止尖锐物倚靠已铺设的防水板。,a,56,防水板质量检查 1 目测检验： 用手将已固定好的防水板上托或挤压，检查其与基面的密贴程度及预留量

15、；防水板有无焊焦、焊穿、假焊和漏焊现象； 用尺量焊缝宽度和固定点的间距是否符合设计要求；检查焊缝是否均匀连续，表面平整光滑，有无波形断面。,a,57,防水板质量检查 2 充气检查（密封性检查） 频率：随机抽样法，每衬砌循环环向2条缝，纵向1条缝。 仪器：检漏仪 标准：将5号注射针与压力表相接，然后进行充气，当压力表达到规定压力（0.25MPa）时停止充气，保持10min以上，若压力下降10%以内，说明焊缝合格。 （质检工程师负责实施）,a,58,a,59,防水板焊缝检测照片,a,60,盲管铺设,盲管铺设 在环向每隔6-10m铺设50盲管,渗水严重处加密铺设,沿隧道纵向方向墙脚处每12-20m铺

16、设80盲管, 接到水沟内用以引排水.,a,61,环向、纵向盲管铺设示意图,a,62,a,63,a,64,纵向盲管安装易出现的问题,a,65,二、隧道防水措施,施工缝、变形缝防水,a,66,施工缝、变形缝防水 施工缝、变形缝是隧道防水的薄弱环节，也是隧道中最易发生渗漏的地方。隧道衬砌施工缝处理不好，不仅造成衬砌混凝土裂缝及洞内漏水，严重影响隧道正常使用和行车安全。,a,67,施工缝 环向施工缝：拱墙采用背贴式橡胶止水带+中埋式橡胶止水带进行防水处理。,背贴式止水带,中埋式止水带,a,68,a,69,a,70,a,71,橡胶止水带的物理力学性能,a,72,施工缝 环向施工缝：拱墙采用背贴式橡胶止水

17、带+中埋式橡胶止水带进行防水处理。,a,73,中埋式止水带 位置：位于隧道厚度的一半，径向允许偏差5cm，纵向允许偏差3cm. 长度：长度根据施工要求事先向厂家定制，一环内尽量避免接头。,a,74,a,75,a,76,施工要求： 位置准确、固定牢靠。 固定止水带时不能在止水带上穿孔，不得损害止水带本体部分。 止水带定位准确，以免单侧过短，影响之水效果。,a,77,4 止水带定位时，应使其在界面部位保持平展，不得使止水带翻滚、扭结。出现应立即调整。（现场时有发生） 5 安装顺序：拱顶 边墙,a,78,安装方法,a,79,a,80,a,81,仰拱环向施工缝与拱墙类似。,a,82,纵向施工缝：采用中

18、埋式钢边橡胶止水带+遇水膨胀止水条进行防水处理。,钢边止水带,止水条,a,83,纵向施工缝：采用中埋式钢边橡胶止水带+遇水膨胀止水条进行防水处理。,a,84,纵向止水带安装,a,85,遇水膨胀止水条施工采取预留槽嵌入法 挡头板（水沟）制作时预留安装止水条的浅槽。 止水条嵌入槽内，并用配套的胶黏剂固定后再浇筑混凝土。 遇水膨胀止水条接头处应重叠搭接后再粘结固定，搭接长度不小于50mm. 止水条定位后至混凝土浇筑前，避免被水浸泡，防止其提前膨胀。,a,86,a,87,钢边止水带连接（外方总监推荐）,a,88,变形缝防水 变形缝防水与施工缝防水设置类似，在缝内增加聚苯板和嵌缝材料,a,89,a,90

19、,a,91,a,92,二衬混凝土自防水,a,93,二衬自防水 隧道二衬混凝土既是承载结构，也是隧道防水的最后一道防线，因此要求衬砌既要有足够的强度，还要具有一定的抗渗性。二衬混凝土为防水混凝土，抗渗等级不低于P10，地下水发育，有侵蚀地下水或高瓦斯隧道地段，抗渗等级不低于P12 。 二衬自防水的关键是混凝土本体的施工质量，包括了混凝土的制作、运输、浇筑、养护，任何一个环节出现问题都将直接影响到其使用功能，故如何确保其施工质量是最为关键的。,a,94,二衬自防水 隧道二衬混凝土既是承载结构，也是隧道防水的最后一道防线，因此要求衬砌既要有足够的强度，还要具有一定的抗渗性。二衬混凝土为防水混凝土，抗

20、渗等级不低于P10，地下水发育，有侵蚀地下水或高瓦斯隧道地段，抗渗等级不低于P12 。 二衬混凝土裂缝宽度不得大于0.2mm，并不得贯通。 出于侵蚀介质中的防水混凝土，其耐侵蚀系数不应小于0.9。,a,95,充填注浆防水(拱顶压浆),a,96,二衬混凝土施工中，脱空现象时有发生，利用充填注浆不仅可以充填脱空部分，而且可以填塞由于混凝土不密实或开裂形成的缝隙，封堵地下水来源而起到防水作用。,a,97,拱顶回填注浆时，在拱顶预留倒梯形注浆管，纵向间距5m。,PVC倒梯形注浆管,a,98,注浆时机:二衬混凝土达到设计强度 注浆材料：M20水泥砂浆(可塑性要好、收缩性要小、具有良好的粘结性、抗渗性、耐