浅谈白力坞隧道施工防渗防裂技术措施

中铁十五局集团有限公司 上海 200070

一、工程概况

白力坞隧道设计为单洞双线隧道,进口里程为DK332+482,出口里程为DK334+668,隧道全长2186m。隧道纵坡为一字坡,自进口至出口坡度为53‰,围岩分为Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ四个级别,其中Ⅱ级95m、Ⅲ级745m、Ⅳ级860m、Ⅴ级486m,隧道围岩较差,隧道在进口和出口分别开辟工作面进行施工。

二、引起隧道衬砌结构出现渗漏、开裂的原因分析

通过施工过程分析,发现引起隧道衬砌结构渗漏、开裂的主要原因由以下几方面:

1.由于二次衬砌施工的时机选择不恰当,隧道围岩变形还没达到规定的施作时间,二次衬砌受力过大,引起开裂,出现渗漏现象。

2.因地质原因,引起隧道衬砌结构下沉,导致隧道开裂,出现渗漏现象。

3.衬砌混凝土养护不到位,热胀冷缩导致混凝土出现收缩裂缝,地下水从裂缝中渗漏。

4.排水管路堵死,导致衬砌背后水压过高,衬砌出现渗漏现象。

三、避免隧道衬砌结构出现渗漏、开裂的措施

通过对可能产生渗漏、开裂的原因分析,我们主要采取以下几方面加以控制:

1.保证隧道衬砌背后排水畅通,做好防水隔离层。防水隔离层可防止渗水、漏水,改善二次衬砌的受力条件,减少在二次衬砌中出现裂纹。

2.初期支护与二次衬砌背后务必回填密实,初期支护背后不得回填异物,必要时采取多次注浆充填,直到密实。

3.地下水水量及流向等在隧道施工期间和运营期间可能有所变化,在施工期间无水或少水的地段并不能保证在运营期间无水或少水,防水板本身具有良好的防水性能,但在施工过程中,往往因浇筑二次衬砌而破坏,从而影响防水效果。因此,切不可因暂时无水而轻视防水层的施作,或忽视施工质量。

4.防止二次衬砌受力过大,产生开裂的办法是加强监控量测,根据量测结果,调整施工支护参数,确定二次衬砌施工时间,适时施作二次衬砌。

5.防止隧道衬砌因热胀冷缩产生开裂的办法是按设计要求做好伸缩缝,伸缩缝一定要在竖向通直,不能出现错台、咬口等,伸缩缝处的止水条按要求设置。

6.对于地质条件较差,如隧道通过断层、破碎带等地段时,必须加强隧道衬砌结构,采用钢筋混凝土结构,隧道衬砌断面采用特殊结构形式。隧道衬砌伸缩缝处采用柔性结构。

7.为减小二次衬砌施工缝,进行二次衬砌时,必须连续灌筑。不得已间歇时,应按设计要求设置止水带。

8.为避免由于基底下沉,造成二次衬砌开裂,二次衬砌施工前,必须将边墙基础清理干净后,方可立模模筑。

9.采用外加剂和掺合料,配置低水灰比的砼,使用粉煤灰的大掺量技术也是防止衬砌开裂的有效措施。

10.注重注浆固结圈:加强岩体结构性能承担部分水压,限制流入衬砌范围的水量,为防排水及二次衬砌受力条件的改善提供较好的初始环境,防止岩溶管道水形成集中荷载导致衬砌开裂,出现渗漏,因此针对岩溶水发育地段的超前帷幕注浆或径向注浆的质量及对注浆后效果检测是防治衬砌开裂、渗漏的先决条件。针对断层破碎带,注浆是加固固结岩体的唯一手段,可防止地下水径流条件改变而导致衬砌结构受力环境恶化。

12.加强初期支护:其主要功能是开挖前预防塌方、开挖后对注浆固结圈起到补强和维护的作用,有效发挥其堵水、限流量的作用,因此针对岩溶发育地段,断层破碎带的初期支护应严格按设计施作,必要时尚应根据围岩条件,注浆加固圈结构性能评价、洞壁变形情况进行加强或补强。

13.增设中防水板:排水盲沟是实现有控(限量)排放、改善衬砌受力条件、保证衬砌承受部分水压的保障措施,因此防水板的施工应保证形成衬砌与岩体之间的隔水屏障,应严格施工工艺及质量要求,排水系统应根据衬砌周边岩体性质、地下水量、地下水携带物性质、颗粒大小,正确选择盲沟、盲管材料,防止固岩体物质随水流失,最终恶化衬砌受力环境,又应具有较强的反滤能力,以防止排水系统的淤塞导致限量排水不畅。

14.适时实做二次衬砌:根据新奥法原理,加强岩体的变形量测,适时施作二次衬砌或对二次衬砌进行加强,保证二次衬砌处于较好的工作环境或具有较高的结构性能,防止结构开裂;采取相关措施,提高衬砌混凝土本体抗渗性能,抑止二次衬砌混凝土微裂缝开展。加强衬砌三缝防水处理,完善强化三缝止水条、止水带的安装施工工艺及质量管理,衬砌施工缝以混凝土界面粘结剂加强防水处理。二次衬砌与初期支护、初期支护与围岩之间,必须注浆密实、不得留有空隙。

15.提高超前地质预测预报水平:采用综合物探及水平钻探等手段,在开挖前查清岩体物理特征、水文地质环境、水压、水量,正确选择适当的注浆方式,提高注浆堵水的有效性和耐久性,合理确定防排水措施,尤其应注意注浆后通过注浆效果的检测判定工后地下水赋存条件及隧道周边岩体结构改良后对衬砌结构的影响,选择适宜的衬砌结构,防止衬砌结构性破坏导致开裂、渗漏。

16.加强衬砌基础的处理:加强衬砌基础的施工管理,除清除虚碴、杂物、积水外,对于软弱围岩(如断层破碎带、岩溶充填物)开挖后必须采用喷混凝土封闭,防止风化、软化,也便于衬砌前清基,必要时可采用树根桩、旋喷桩等地基处理方法,形成复合地基,保证衬砌基础稳定。

17.严格加强材料、机械设备的使用和管理:针对本工程涉及领域新、新材料和新设备多的特点,认真执行和落实各种材料、机械设备使用和管理制度及办法,随时和定期组织检查考核。对各种材料的标识、搬运、储存、保管、发放等管理,严格执行企业的有关规定,从源头上控制好产品质量。对机械设备实行定机定人定岗管理,落实安全使用、维护、保管制度,严格执行维修、保养、小修、大修计划,保证各种机械设备工作正常,确保施工和工程质量不受影响。

总之,要防止隧道衬砌结构渗漏、开裂就要从施做时间、施工质量、施工工艺、施工材料、施工设备、施工人员等方面严加控制,方能达到预期的效果。