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20隧道防排水山岭隧道西南交通大学

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20 隧道 排水 山岭 西南交通大学
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,,,s o u t h w e s t j I a o t o n g u n I v e r s I t y,,,,,,西南交通大学 Southwest Jiaotong University,《山岭隧道》课程山岭隧道的施工第九章 矿山法,龚伦 讲师,孙克国 制作,基本作业辅助作业辅助工法隧道防排水施工组织作业施工组织管理,,主要内容,,,概述,一,,,防水体系,二,,排水体系,,四,防排水施工作业,三,一、概述,1.防排水现状,隧道及地下工程渗漏水是长期以来困扰专家们的一个头痛问题,也是当前地下工程建筑中突出的质量通病和亟待深入解决的课题。,至2002年底,共有铁路隧道5711座,总延长2833 km出现渗漏,其中严重渗漏水的隧道有1620座、23400处;占总座数的28.4%。,至2002年底,共有公路隧道 1700座,总延长704 km出现渗漏,其中严重渗漏水隧道达500余座,约占总座数的30%。,情况是相当严重,这给我们建造现代化的地下工程有相当的距离。常言中有 “十洞九漏”不无道理。 所以必须做好隧道的防排水工作,保证运营期的安全与工作环境。,2.处理原则,应遵循“防、排、截、堵相结合,因地制宜,综合治理”的原则。防:防水混凝土、防水层(内贴、外贴) 排:暗管、盲沟; 截:地表截水天沟、裂缝堵塞; 堵:注浆,地下水处理原则体现了重视环保的观念; 对下穿江、河、城市及对环境有特殊要求的隧道宜采取——全封闭不排水的原则; 对岩溶、高压水和适当排水不会影响环境的隧道宜采取以堵为主——限量排放的原则; 排水对环境确无影响时宜——采取排水原则,并考虑排水措施的可维护性。,防水设计应当从三个方面入手: 一是围岩加固,富水区段采用帷幕注浆; 二是以无钉方式铺设防水层,高分子卷材; 三是耐久性防水混凝土,尤其是施工缝、变形缝的处理。,主要问题,一是排水系统衔接不畅:环向排水管、纵向排水管、排水边沟或中心排水管组成。没有衔接好或者断开,三通管连接不畅、或者淤塞等。造成渗水不能畅通排出,导致衬砌壁后水压增高而引起隧道渗漏; 二是铺设基面粗糙损伤防水层。岩石或喷射混凝土基面处理不好,在二次衬砌混凝土浇筑时,防水板受到挤压力及收缩时受到剪力,导致损坏。,二、防水体系,山岭隧道结构构造,,,专用防水层与衬砌混凝土自防水 喷射混凝土与防水层之间,防水层与二次衬砌之间,喷射混凝土防水,采用新奥法设计与施工的隧道中喷射混凝土是常用的初期支护方式。基本作用是加固、支护围岩,而其防水作用得不到重视,事实上,喷射混凝土与隧道的防排水有着密切的关系。 但由于喷射混凝土密实度差,强度低,在围岩变形过程中容易产生大量的裂缝,因而其抗渗性也差,所以普遍工程中不考虑喷射混凝土的抗渗性。,专用防水层防水,由防水板及垫层组成。将地层中的渗水阻隔于二次衬砌之外,避免水与二次衬砌的接触,防止地下水通过二次衬砌的薄弱环节深入隧道。垫层主要是保护防水板,免受尖锐物刺伤,同时充当渗水通道; 防水板多为合成高分子卷材,种类繁多。隧道用一般包括LDPE、HDPE、PVC、EVA、ECB等。厚度一般为0.4~2mm,厚度根据环境选用。 双焊缝,无钉铺设。,常用防水板、膜物理机械性能,,,,衬砌混凝土防水,隧道自防水:防水混凝土、处理好各种施工缝。 混凝土衬砌是隧道防水的最后一道防线,一般要求如下: 一般地区抗渗等级不得小于P6,平均气温低于-15℃时抗渗等级不得小于P8. 试件的抗渗等级应比设计要求提高0.2MPa; 防水混凝土结构应满足:衬砌厚度不小于300mm;裂缝宽度应不大于0.2mm,并不贯通;迎水面主筋保护层厚度不应小于50mm。,普通防水混凝土,指以控制水灰比,适当调整含砂率和水泥用量的方法来提高其密实性及抗渗性的一种混凝土。其配合比需经过抗压强度及抗渗性能试验后确定。在有冻害的或受侵蚀介质作用的地区应选择适应品种的水泥,并按有关要求严格施工。,外加剂防水混凝土,在混凝土中掺入适量的外加剂,如引气剂、减水剂或密实剂等,使其达到防水的要求,施工方便,使用得当的话,能满足防水要求。 引气剂防水混凝土:松香酸钠、松香热聚物等。前者在混凝土中产生的气泡数量多、均匀而细小、间距小、质量好,其抗渗等级可达1.2MPa,抗冻性比普通混凝土提高3倍,抗侵蚀性和抗碳化能力亦有提高,但强度和弹性模量有所下降,须先做试验。,减水剂防水混凝土,在工程中应用广泛,可增加密实性、提高抗渗能力和抗压强度。引气型减水剂混凝土的抗渗性能较好,非引气型强度较高,缓凝型减水剂可使混凝土缓凝3~6小时,促凝型早凝1~2小时,满足各种施工需要。,膨胀水泥防水混凝土,用膨胀水泥配置的混凝土,其孔隙率减小,毛细孔径缩小,可提高抗渗性,用于隧道的拱墙接缝处效果明显。密实剂防水混凝土 氯化铁防水混凝土可具有高密度、高抗渗性(1.2MPa以上),抗压强度可比普通混凝土增加13~14%,并有早强作用。 三乙醇胺防水混凝土具有抗渗和早强作用,其强度在前两天提高60%,28d提高10%。,三、排水体系,隧道排水系统,洞内排水系统,运移路径: 围岩环向排水管纵向排水管横向排水管中央排水管洞外出水口。 排水作法:每隔一定距离沿洞周环向铺设弹簧排水管,下端与纵向排水管相连,纵向排水管每隔10-20m留有一出水口,通过横向排水盲管与纵向排水管和中央水沟相连,经中央水沟排出。,排水盲管的要求,衬砌两侧边墙背后底部应设沿隧道的纵向排水盲管,孔径不小于80mm; 沿隧道衬砌背后环向应设导水盲管,其纵向间距不应大于20m,遇水量较大时,纵向盲管应加密,环向盲管直径不应小于50mm; 环向盲管、竖向盲管应与边墙底部的纵向排水盲管连通,纵向排水盲管应与横向导水管连通。,,,排水沟的要求,作用:将衬砌外排水系统汇集的地下渗水、路面运营清洗水、消防污水和其他废水引排到隧道外。 应设双侧水沟,双线隧道不得单独采用中心水沟,双线特长、长隧道在地下水发育时宜增设中心水沟; 水沟的坡度应与线路坡度一致,在平坡地段排水沟底部应有不小于1‰的坡度。 水沟靠道床侧墙体应留泄水孔,泄水孔直径4~10cm,间距100~300cm,,,四、防排水施工作业,主要工序,重视结构自防水,辅以注浆防水与防水层防水,以施工缝、变形缝为重点。 指在初期支护完成后,且隧道净空经检查满足设计要求后进行的有关结构防排水施工作业。基面检查处理、 排水盲管安装、 防水板铺设、 施工缝处理、 混凝土灌注等。,1、基面检查处理,主要对初期支护表面的渗漏水,外漏的突出物及表面凹凸不平处进行处理; 基面渗漏水采用回填注浆堵水,保持基面无明显漏水; 对初期支护混凝土表面外露的锚杆头,钢筋尖头等硬物割除,按下图处理。,,基面处理质量检查要求,初期支护表面无明显渗漏水,且无空鼓、裂缝、松酥等现象; 初期支护表面平整,用2m尺检查,其平整度《=5cm; 初期支护表面无钢筋及凸出的管件等尖锐突出物。,2、排水盲管的安装,排水盲管包括环向、纵向、横向排水管,采用变径三通连为一体,形成完整的排水系统。 纵向排水盲管在整个隧道排水系统中是个中间环节,起着承上启下的作用,是个关键环节。,3、防水板的铺设,基面处理、排水盲管设置、水平施工缝止水条安装完成后,进行防水板施工作业,包括铺设准备、缓冲层铺设、防水板固定、防水板焊接、质量检查等环节。,铺设准备,洞外检查、检验缓冲层材料及防水板质量,耐穿刺性、柔性、耐久性好且各项指标符合设计要求;(材料检验) 划线,材料裁剪和铺设位置。,铺设缓冲层,分离式防水板,先进行缓冲层铺设,缓冲层材料根据设计选用,一般采用射钉。 材料主要为土工布或PE泡沫垫层。,防水板铺设的技术要求,防水板铺设应超前二次衬砌1~2个施工段长度,并设临时挡板防止机械损伤和电火花灼伤,与开挖面保持安全距离 对于钢纤维喷射混凝土,防水板铺设前应补喷一层水泥砂浆,以保护防水板。 铺设前进行精确放样,弹出标准线进行试铺后确定防水板一环的尺寸,尽量减少接头。 环向铺设,从拱部向两侧边墙展铺,下部防水板应压住上部防水板,松紧适度留有余量,保证全部面积均能抵到围岩。,分段铺设卷材的边缘部位预留至少60cm的搭接余量并且对预留部分边缘部位进行有效保护。 附属洞室处铺设防水板时,应先按照附属洞室的大小和形状加工防水板,并与边墙防水板焊接成一个整体。 三层以上的塑料防水板的搭接形式必须是T型接头。 两幅防水板的搭接宽度不小于150mm。,防水板固定,分离式防水板,可用热风焊枪或热合器,使其防水板融化与塑料垫圈粘结牢固。 对于设计为符合式防水板,须按设计要求在铺设基面打设膨胀锚栓,采用悬吊法牢固固定,栓帽宜采用圆弧形,锚栓顶面离喷射混凝土面距离不大于3mm; 在凹凸较大的基面上,在断面变化处增加固定点,保证其与混凝土表面密贴。,防水板搭接,焊接时的接缝必须擦洗干净,且焊缝接头应平整,不得有气泡折皱及空隙。 防水板之间的搭接缝应采用双焊缝、调温、调速热楔式功能的自动爬行式热合机热熔焊接,细部处理宜采用手持焊枪。 开始焊接前,应用小块塑料片上试焊,以掌握焊接温度和焊接速度。 单条焊缝的有效焊接宽度不应小于15mm。,在焊缝搭接的部位焊缝必须错开,不允许有三层及以上的接缝重叠。焊缝搭接处必须用刀刮成缓角后拼接,使其不出现错台。 防水板纵向搭接与环向搭接处,除按正常施工外,应再覆盖一层同类材料的防水板材,用热焊焊接。 焊缝应无漏焊、假焊烤焦、焊穿、外漏的固定点等现象,若有应予补焊,且用塑料片覆盖焊接。,防水板焊缝施工质量检查,目测及尺量检查:检查防水板有无烤焦、焊穿、假焊和漏焊,焊缝宽度是否符合要求,焊缝是否均匀连续,表面平整光滑,有无波形断面。 充气检查:采取随机抽样的原则,环向焊缝每衬砌循环抽试1条,纵向焊缝每衬砌循环抽试2条。具,,,4、施工缝、变形缝铺设,止水条的施工 作业包括制作安装专用端头模板、混凝土浇筑、预留槽清理、固定止水条等。,止水构造位置图,水平施工缝 先浇砼初凝后、终凝前根据规格在砼基面中间压磨出一条平直、光滑槽。拆除混凝土模板后,凿毛施工缝,用钢丝刷清除界面上的浮碴,并涂2~5mm厚的水泥浆,待其表面干燥后,用配套的胶粘剂或水泥钉固定止水条,再浇筑下一环混凝土。 环向或竖向施工缝 端头模板中间固定木条或金属构件,形成凹槽。槽深为止水条的一半,宽度相等,对其进行清理后埋设止水条,然后定位,浇筑下一环混凝土。,止水条的施工要点,施工前,须对止水条的宽度、厚度进行检查,确保其符合设计及标准要求。 安放前,须清理预留槽 先抹一层氯丁胶黏剂,事情粘结牢固,并用水泥钉固定,间距不宜大于60cm 安装时间安排在砼浇筑前3~5小时,如有困难,提前安全应采取缓膨措施,但最长时间不超过24小时。 止水条安装时应顺槽拉紧嵌入,确保止水条与槽底密贴,不得有空隙。 止水条接头处应重叠搭接后在粘结固定,沿施工缝行成闭合环路,不留断点。 振捣混凝土时,振捣棒不得接触止水条。,止水带施工,二次衬砌的变形缝、施工缝是隧道防水的薄弱环节,一般采用两种以上防水措施,应设计要求认真施作。 常见止水带施工缝的防水构造形式,,,,,仰拱变形缝防水,,,,顶拱和侧墙变形缝防水做法,外贴式止水带施工,位置确定:衬砌结构施工缝、变形缝的外侧,施工时按设计要求先在需要安装止水带的位置放出安装线。 基面处理:直接设置在岩壁和初期支护找平层的外贴式止水带,安设部位须先用氯丁胶乳砂浆进行抹平处理,防水砂浆抹面的宽度应大于外止水带宽度20cm以上,对于设计有防水板的,则须对接缝处擦洗干净。 止水带固定:材质相同的,采用双缝热焊,不同的采用粘结法,没有防水板的,粘结法固定在岩壁或者初期支护找平层。,中埋式止水带施工,沿衬砌环线每隔0.5~1.0m,在端头模板上钻一Ф12钢筋孔。钢筋卡穿过挡头模板,内侧卡紧止水带一半,另一半止水带平靠在挡头板上,凝固后拆除挡头板,将止水带拉直。然后卡紧止水带,具体如下图。,止水带施工控制要点,埋设位置应准确,中间空心圆环与变形缝重合 中埋式应固定在挡头模板上,先安装一端,浇筑混凝土时另一端应用箱型模板保护,固定时只能在止水带的允许部位穿孔打洞,不得损坏止水带本体部分。 固定止水带时,应防止止水带偏移,以免单侧缩短,影响止水效果。 止水带定位时,应使其在界面部位保持平展,不得使橡胶止水带翻滚、扭结,如发现应调整。 止水带的长度应根据施工要求事先向生产厂家定制,尽量避免接头。,橡胶止水带接头必须粘结良好,不应采用不加处理的“粘结”。 止水带粘结前应做好接头表面的清刷与打毛,接头处选在衬砌结构应力较小的部位,粘结可采用热硫化法,长度不小于10cm,搭接缝宽不小于50mm。冷接法采用专用粘结剂,搭接长度不小于20cm。 止水带的接头应尽量避开壁后积水部位。 浇捣止水带附件的混凝土时,应控制冲击力,防止破坏。 衬砌脱模后,如有走模现象,止水带过分偏离中心,适当凿除或填补,以进行纠偏。,
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