防水技术在崖底连拱隧道中的应用

来源:中华铁道网

作者:火伟歌(中建二局土木工程有限公司)

摘要:连拱隧道是隧道中的难点,其施工工序错综复杂,特别是防排水施工一直是一项难点。通过崖底连拱隧道的防水施工,结合国内已建成的连拱隧道,对连拱隧道防排水施工的做法进行探讨,并提出了施工控制措施。

关键词:连拱隧道 防排水 质量控制

隧道工程防水施工历来是隧道施工的难点与重点。而防排水施工的成功与否,直接关系到隧道工程的质量及使用寿命,对于双洞连拱隧道,由于工序复杂,施工周期较长,其防排水施工就更成为难中之难,重中之重。

1 工程概况

蓝商高速LS-C2标段崖底连拱隧道位于陕西省商州市杨斜镇崖底村东南,施工里程为K71+441~K71+562,总长121米,进口设计标高为1117.17米,出口设计标高为1112.50米,纵向坡率为-3.95%,单线双洞连拱隧道,在中央设置连续的中隔墙形成双连拱,中隔墙厚为1.8米。隧道围岩主要有强风化黑云斜长片岩、混合岩组成,围岩类别为Ⅱ类,围岩稳定性差。隧道进出口明洞位于第四系残坡积层及强风化黑云斜长麻岩,混合岩中,围岩呈角砾、碎块状松散结构,开挖易滑塌,处理不当容易产生大滑塌。隧址区地下水相对贫乏,雨季施工时,强风化黑云斜长片麻岩有滴水或线状水流渗入,属弱透水层。

2 防排水系统施工方法

隧道防水主要采用 “以排为主,防排结合”的综合治理措施,该连拱隧道防排水设计如图1所示。
 

图1  连拱隧道防排水设计

2.1 明洞防排水施工

明洞衬砌外防水采用土工布夹防水板(两布一膜)防水,土工布垫层横向中心线与喷射混凝土上的纵向中心线相重合,并从拱顶部开始向两侧下垂铺设,然后用专用热熔衬垫及射钉按梅花形布置,拱部间距0.4~0.5m,边墙0.8~1.0m;无纺布铺设要松紧适度,使之能紧贴在喷射混凝土表面,且搭接宽度须大于12cm;铺设时要注意与喷射混凝土凹凸不平相密贴,不得拉得过紧,一定要注意留搭接余量;防水板间搭接缝应与变形缝、施工缝等防水薄弱环节错开1m以上。纵向排水管采用ø110PE双壁单侧打孔波纹管布设,沿中隔墙垂直部位布设ø100PE排水管。环向施工缝处设P-201止水膏,在涂抹止水膏时需用钢丝刷除掉施工面上的砂砾及混凝土渣,施工时必须保证接缝处混凝土的密实度,为使挤出的P-201良好的附着于混凝土表面,注意出口前端压向混凝土表面,挤出的止水膏宽度、高度为20mm×6mm,施工时应在混凝土接头及搭接处预留15cm,便于纵向施工缝搭接,变形缝及沉降缝设PVC橡胶止水带厚度为10mm。两侧拱脚横向引水管设置间距≤10m,中墙处两侧横向引水管间距5m。具体施工工艺见图1。
 

图2  明洞防排水工艺流程图

2.2 暗洞中隔墙顶部防排水施工

在中墙“Y”处Ⅱ类围岩每2.5米处打2个50cm深,、ø30的泄水孔,泄水孔环向间距为100cm,最下一个孔在中导洞支护顶部,采用半圆管直接引水至中隔墙纵向排水管,且每10m泄水孔以下用半圆管接至纵向管;再通过中墙内预埋的竖向ø110PE引水管引入隧道中央排水系统。本系统中隔墙顶部纵向排水管施工工艺是:清理中墙顶杂物→中墙混凝土施工预埋ø100PE竖向引水管→铺设防水板→铺设土工布→左右洞支立工字钢砼预留引水管→拱部环向半圆管引入引水管→中墙顶纵向排水管施工→三通与竖直中ø100PVC竖向引管相接→积水槽施工。细部构造和三通细部如图3所示。
 

a 防排水细部构造        

                

b 三通细部

图3  中隔墙顶部防排水示意

2.3 边墙防排水的施工

边墙沿隧道纵向设置ø110PE双壁打孔波纹管排水管,把拱部半圆中积水引入ø110PE排水管中,排水管每隔5m用变径三通管ø100PVC管横向引入管道线路中央排水管。

2.4中央防排水系统施工

行车线路两侧,沿隧道纵向设置ø110PE双壁透水波纹管,把穿透仰拱上溢的地下水引入波纹管;再通过横向引水管引入中央排水管。

本隧道连拱半圆管、中墙、边墙排水管,通过横、竖向引水管相互连通,最后把水汇集于中央排水管,排出洞外,形成一个畅通的排水管网。使进入洞内的水流能够及时排出洞外,洞内不积水,保证了隧道的正常运行。

由于连拱隧道排水施工工期较长,工序分散,错杂于初期支护、中隔墙、二次衬砌、路面等分项施工中,无法一次性施工完成。其难点在于各项施工衔接时无法保证防排水系统的安装、质量。故在各分项施工中由旁站施工员监督指导排水系统的施工,保证在工序衔接时不会出现人为损坏排水系统的情况。

3 施工要点及质量控制施工

3.1 拱部防水施工

半圆管用水泥钉及铁丝固定,在施工中不能直接用钉子钉破半圆管上的塑料皮来固定,以免漏水,失去引水作用。半圆管必须接到中墙或边墙排水管中去,不能随便中途断开,使水流横溢。

3.2 纵向防水系统施工

中墙防水板铺设前清理干净中墙顶面杂物,以免碰伤、刺破防水板;初期支护工字钢立于中墙防水板上时,必须加砂浆垫层,不得直接落在防水板上,以免钢支撑底脚与中墙混凝土夹破防水板;中墙顶防水板铺设搭接时要严格粘贴牢固、密实,不得渗水;中墙顶竖向引水管穿破防水板必须粘贴密实,以防渗水;边墙纵向排水管与边墙基础混凝土交错施工,施工中必须注意不能让基础钢筋混凝土压破ø110PE波纹管,使混凝土流入ø110PE波纹管中,影响排水。

3.3 中央防水系统施工

中央混凝土排水管的埋设要保证按纵坡设置,不能出现反转。波纹管易变形,施工中注意不得过分挤压。防水工程的每一道工序都必须认真填写隐蔽工程的检查记录,在验收过程中通知监理单位进行验收。

4 防水施工的效果分析

崖底连拱隧道主体结构防水施工从2006 年9月开始,2007 年9月底全部施工完毕。从目前情况看,本崖底连拱隧道防水质量和效果已经达到了预期设计要求,积水进入排水管网系统通过积水槽排出隧道,整个隧道二次衬筑结构没有发现裂缝,但在施工缝、混凝土冷缝、浇捣不密实等处略有局部细微渗漏水现象,再结合一些大型复杂的隧道看,渗水都有不同程度的存在。因此,排水成为当前隧道工程质量的重点和难点之一,说明本连拱崖底连拱隧道通过“以排为主,防排结合”的综合治理效果显著,但也有一些待改进之处。

5 防水施工的几点建议

1)采用新思路,防水通过“以排为主,防排结合”的综合治理措施,同时确保二次衬砌质量。

2)加强初期支付的防水效果,正确并合理布设排水管网系统,使水流通过排水管网系统集中排出隧道。

3)注意各部位细节拼装,以防止波纹管、防水板在安装连接时碰伤、挤伤、压伤、刺伤等意外受损。

4)施工缝的止水带采用一道中置式膨胀时间较长的品种,比如PVC橡胶止水带,也可以采用缓膨型遇水膨胀橡胶止水条BW-96型和JSP型各放置一条。

5)防水工作是“三分材料,七分施工”,应抓好施工管理,真正做到精密安排、精心管理、精细施工。

6 结语

连拱隧道施工,工序复杂繁多,防排水施工又错杂于中隔墙、初期支护、二次衬砌等分项工程中,工序繁杂,周期长,故在隧道增设了中央排水系统,形成更通常的排水管网,保证了隧道在任何情况下都不会因为积水堵塞交通,通过分析本崖底连拱隧道的地质结构,地下水源情况,并吸取一些大型隧道防排水的经验和教训,设计和施工充分结合,积极开展“新思路”的创新活动,采用以上施工方法取得了较好的防水效果。

参考文献:

[1]JTJ042-94  公路隧道施工技术规范    人民交通出版社[S]    1994年

[2]JTG/TD71-2004 公路隧道交通工程设计规范  人民交通出版社[S]   2004年

[3]蒋树屏  我国公路隧道工程技术的现状及展望[J]   公路交通技术出版社    1999年2月

[4]吕康成 王大为等  隧道符合式衬砌防水层工作性态研究[J]  中国公路学报   2000年4月

[5]吕康成 王大为等  隧道符合式衬砌防水层损伤预防讨论[J]   公路交通技术出版社   2001年10月