客运专线隧道防排水施工工艺及质量控制技术

2010-08-15梁永忠

山西建筑 2010年11期

梁永忠

隧道工程的防排水处理是影响隧道工程使用寿命和运营质量的关键因素之一,新建武汉—广州铁路客运专线是我国第一条设计时速达到350 km/h的高速铁路,隧道为双线电气化铁路隧道,采用无碴轨道设计,结构耐久性设计为100年。隧道结构防水等级为一级,不允许渗水,结构表面无湿渍。

1 隧道防排水设计

1.1 基本原则

1)设计遵循“防、排、截、堵结合,因地制宜,综合治理”的原则,采取切实可靠的措施,达到“防水可靠、排水畅通、经济合理、不留后患”的目的。2)设计应对地表水和地下水作妥善处理,洞内外形成一个完整的防排水系统,保证隧道结构和设备的正常使用和行车安全。3)防水重视初期支护防水,以衬砌结构自防水为主体,以施工缝、变形缝防水为重点,辅以注浆防水和防水层加强防水。4)当地下水对混凝土结构具有侵蚀性时,应采取相应措施,保证结构的安全和耐久性。

1.2 具体要求

1)隧道二次衬砌采用防水混凝土,其抗渗等级不低于P8,混凝土强度为C35。2)隧道初期支护与二次衬砌之间拱部及边墙部位铺设防水板加土工布防水。3)隧道衬砌纵、环向施工缝(含仰拱)均涂抹混凝土界面剂并加设中埋式橡胶止水带,拱墙环向施工缝内缘采用嵌缝材料。4)变形缝填充聚苯板并加设中埋式钢边止水带,外缘采用外贴式橡胶止水带,内缘采用嵌缝材料嵌缝。5)二次衬砌拱部预留充填注浆孔,待混凝土达到设计强度后进行充填注浆。

2 隧道防排水结构形式

隧道防排水以衬砌结构的防水为主体,隧道二次衬砌采用C35防水混凝土,其抗渗等级不低于P8。二次衬砌拱部预留充填注浆孔,待混凝土达到设计强度后,进行充填注浆。洞内设置双侧排水沟加中心排水明沟,根据隧道的具体情况,设置环向、纵向盲管,将渗漏水引入洞内侧沟,经过侧沟的汇集和沉淀后,再由侧沟和中心水沟排出洞外。

3 施工工艺及质量控制

3.1 裂隙的引排水处理

在隧道开挖后,遇到局部股水或在初期支护表面出现的局部渗水及小股滴水,首先在渗水周围注浆将水流汇聚至一处集中排水点,然后通过树枝状φ 30 PVC导水管将水流引排到隧道侧沟,导水管顺初支基面每隔1.5 m通过射钉固定,形成一个紧贴初期支护的通道从而起到排水的作用。

当岩体缝隙(裂隙)涌水量较大时,则采取先钻引水孔泄压,再对裂隙注浆,最后用膨胀快硬水泥对引水孔进行封堵处理。

3.2 基面处理

1)在二衬前对初支基面进行全面检查,对喷射混凝土表面有较大的尖锐物等硬物应凿除干净,对于锚杆头、钢管头、铁丝等凸出物从根部割除,同时用1∶1.25的水泥砂浆覆盖抹平处理,避免浇筑混凝土时刺破防水板。2)初期支护基层表面平整度D/L不得大于1/6(其中,D为初期支护基层相邻两凸面凹进去的深度;L为初期支护基层相邻两凸面间的距离),阴阳角处应做成圆弧形。3)清扫基层上的所有杂物,表面做到坚实、平整、圆顺,无漏水现象。4)初期支护渗漏水部位做到局部地段凿槽引排,大范围内要求在初期支护上凿孔回填注浆。在实际施工过程中,加强引排工作是减少初期支护表面渗漏水的有效途径。

3.3 环向盲管的设置

在每一板衬砌中间设置一道环向盲管(山天尾隧道采用9 m长台车,则每9 m设一道),两纵向盲管引出口中间间隔26 cm,在其间会形成排水盲区,为改善其排水环境,增设一道环向排水盲管,在局部有渗水或在初支表面有湿渍的地方加设环向盲管,盲管采用φ 50的双壁打孔波纹管(HPDE)外裹无纺布,透水率达40 cm2/m～50 cm2/m。

具体设置方法:在沿初支基面环向1.5 m间距用钢卡固定紧贴于初支基面上,并最终将环向盲管引入到洞内侧沟里。

3.4 矮边墙施工

为了更好的控制纵向排水盲管的纵坡,采用外方总监建议:在安装纵向双壁打孔波纹管的下面施作混凝土矮边墙的方法架设纵向盲管,矮边墙顶面纵向坡度和隧道纵坡保持一致。

矮边墙采用C25的混凝土模筑施工,顶面平整,线形顺直。

3.5 排向盲管的设置

在施工完矮边墙后在其顶面放置纵向盲管,用细铁丝缠绕,间隔1 m紧固在其底部的矮边墙的铆钉上。

纵向盲管采用φ 150的双壁打孔波管,外裹无纺布,透水率达80 cm2/m～100 cm2/m,打孔的一侧置于上方,与渗水体相邻,不打孔的一侧向下置于矮边墙上。

纵向盲管全洞通长双侧布置,15 m设置一段,端头设置135°的弯头将出水口引至侧沟,引水管采用不打孔不外裹无纺布的HPDE管,用钢筋支架固定,控制其2%的横坡排水到侧沟,浇筑混凝土时将端头加密。为了确保二次衬砌防水板的密闭性,放置纵向盲管前将宽1 m的防水板用铆钉钉于矮边墙上,与拱墙二衬防水板热熔焊接连成一体。

排水纵、横、环向盲沟应在铺设防水板前严格检查,环向排水盲管在间距满足设计要求的前提下,要根据实际衬砌地段渗漏水情况,在地下水较大的地段加密设置,满足排水量要求;纵向盲沟应与环向盲沟、泄水管用变径三通连为一体,形成完整的排水系统,且保证高度、坡度满足设计要求。

3.6 无砂混凝土施工

在纵向排水管上方施作无砂混凝土作为渗水体反滤层,使顺防水板的渗漏水经渗水反滤层进入纵向盲管,无砂混凝土采用3 cm～5 cm的河卵石与水泥配制而成,按 1∶0.5的坡度设置施工无砂混凝土。

3.7 防水板的铺设

防水板的铺设采用无钉铺设工艺,土工布、防水板分开施作,土工布钉设,防水板通过热熔焊接挂设。防水板为无色透明的EVA防水板,厚度大于1.5 mm,宽度2.5 m,土工布采用 400 g/m2无纺布。

在处理好的基面上铺设土工布,用射钉在热塑性暗钉圈上钉设固定,侧壁2个/m2～3个/m2,拱顶部位3个/m2～4个/m2,梅花形布置,垫圈必须牢靠、稳定。暗钉圈固定在初期支护喷射混凝土层上最深处(凹处),对凹处应加密塑性圆垫圈,保证土工布与初期支护面密贴。

防水板铺设采用热熔法手工焊接在塑料圆垫片上与土工布粘结,环向铺设,避免防水板焊接时产生扭结、褶皱,下部防水板要压住上部防水板。

接缝采用双缝焊机(TH-515型爬焊机0℃～450℃),热风双向焊接技术,焊缝搭接宽度不小于15 cm,每道焊缝宽1.5 cm,通过试验:焊接时以1.2 m/min速度行进,温度控制在250℃上下最佳,焊接前除尽两防水板的灰尘,焊缝要透明、无杂质、无气泡,保证焊接质量达到防水要求。

3.8 施工缝、变形缝防水施工

施工缝、变形缝施工防水中主要采用界面剂、止水带和嵌缝材料。

隧道衬砌纵环向施工缝(含仰拱)均涂抹混凝土界面剂并加设中埋式橡胶止水带,拱墙环向施工缝内缘采用双组聚硫密封膏(胶)嵌缝,变形缝填充聚苯板并加设中埋式钢边止水带,外缘采用外贴式橡胶止水带,内缘采用双组聚硫密封膏(胶)嵌缝。

仰拱施工时通过全站仪测量隧道的施工缝位置,保证拱墙二衬和仰拱施工缝在同一位置,这样可以保证止水带闭合成环,起到整体防水的效果。止水带定位时,必须在界面部位保持平展,不得使橡胶止水带翻滚、扭结,当发现有扭结不平展现象及时调整。

仰拱与仰拱填充分成台阶状施工,可以更好的防止毛细渗水现象发生,起到良好的防水效果。

3.9 二衬施工

做好拱墙二衬施工是隧道防排水整体质量的关键环节,要高度重视配合比的设计,在保证耐久性强度混凝土指标的前提下,其抗渗等级必须满足设计要求,对于处于侵蚀性环境中的防水混凝土,还需满足设计要求耐侵蚀性系数。

拱墙混凝土灌注时,两侧分层对称浇筑,控制相邻高差。捣固利用模板台车预留窗口,采用插入式振动器和模板台车上固定的附着式振动器结合进行,必须保证振固密实,绝不能出现因漏振而产生的混凝土质量通病。必须注意插入式振捣器的方向、角度,避免混凝土浇筑过程中对防水板的损伤。

3.10 充填压浆

隧道拱顶背后进行充填压浆不仅可以充填由于混凝土浇筑不饱满形成的剩余空间,使初支与二衬密贴而共同受力,而且可以填塞由于混凝土不密实或开裂形成的缝隙,封堵地下水的来源,而起到防水作用。预埋注浆采用φ 50 mm的PVC管沿拱顶轴线布设,间距3.5 m,在混凝土达到强度后施工。注浆材料采用水泥砂浆,注浆压力0.3 MPa～0.5 MPa,达到终压后即可终止注浆,注浆结束后将露出的PVC管割除,并将注浆孔封填密实。