隧道明洞段防水技术探索

柳 辉

中铁十六局集团路桥工程有限公司

1 引言

随着中国隧道施工的发展，越来越多的隧道建设在复杂的地质中。由于水文地质条件及施工质量原因，造成许多隧道明洞段处防水质量达不到设计及规范要求。为保证隧道明洞段防水施工质量，需要对施工过程中相关技术要点加以分析并采取有效措施，使其符合国家标准并满足后期使用要求。

2 工程概况

2.1 工程简介

本项目为小西库隧道，左线总长482m，右线总长491.816m，隧道具体布设情况如表1。

表1 隧道设计情况

2.2 沿线自然地理概况

本项目位于北京市密云区。密云区位于北京东北部，是燕山山脉与华北平原的交汇处。它是中国北方通往东北和内蒙古的重要门户，因此被称为“京师锁钥”。地理坐标西起东经116°39'3"，东至117°30'25"，东西长69km；南起北纬40°13'7"，北至北纬40°47'57"，南北宽约64km。东南至西北依次与平谷区、顺义区、怀柔区接壤，北部和东部分别与河北省的滦平县、承德县、兴隆县毗邻。

2.3 沿线水文地质概况

本项目所在区域属暖温带季风型大陆性半湿润半干旱气候区，一年四季分明，干湿冷暖变化显著。本场地属于潮白河水系。白河流经密云水库后，在本场地东约500m处向南流过。在密云区南与潮河汇合形成潮白河。项目位于低山丘陵区，最大海拔高度小于300m，山体多呈线状延伸，地形坡度多在30°～40°，植被好，均存在一定厚度的覆盖层，局部存在散石，出露的基岩较破碎，陡峭处坡度大于60°。岩石节理发育，山体植被不发育。

2.4 设计情况

（1）明洞段防水结构设计情况见图1所示。

图1 明洞段防水断面示意图

（2）明洞衬砌：明洞段的钢筋混凝土必须满足抗渗要求不小于P8。

（3）防水层：防水层土工布+EVA 防水板+土工布，土工布缓冲层≥400g/m2，EVA防水板厚度≥1.5mm。

（4）隔水层：隔水层采用黏性土，厚度100cm。（5）变形缝：背贴止水带+中埋止水带。（6）施工缝（纵向、环向）：中埋止水带。

3 明洞段结构防水施工方法及施工要点

3.1 结构自防水

混凝土结构是受力的主体也是防水的主体，混凝土浇筑过程是工程质量控制的重点项目之一，由于明洞段衬砌结构厚为70cm，采用泵送混凝土。现浇混凝土衬砌结构的设计和施工，应采取有效的防渗、防裂措施，保证混凝土有良好的密实性和耐久性。

（1）配合比设计。本项目结构采用C35 P8防水混凝土，由于本工程结构体积较大，配合比应采用双掺技术（使用高效减水剂及防水剂）经多次试验达到设计及规范要求，并出具试验报告，并报送监理单位批准后方可实施。拌制混凝土的水、砂石、水泥、外掺料、外加剂等必须满足《混凝土结构耐久性设计规范》（GB/T 50476—2019）及《地下工程防水技术规范》（GB 50108—2008）等规范要求，进场材料需取样送检合格后方可投入使用。

①水泥。为保证混凝土的强度，所用水泥应具有强度高、抗渗性和耐久性好，应选用普通硅酸盐水泥，使用前应进行强度鉴定试验。水泥存放时严禁受潮结块。不同规格、不同厂家的水泥不宜混合；②砂。对于泵送混凝土，砂子宜用中砂，砂率宜控制在35%～40%，灰砂比为1:1.5～1:2.5，含泥量不大于1%，进场中砂按照进场时间顺序分开堆放，每班开盘前检测砂子含水率，控制好配合比；③石子。混凝土的强度取决于骨料的强度，也取决于水泥浆与骨料的黏结强度，而且骨料表面越粗糙，界面的黏结强度就越高，骨料最大粒径不得超过40mm，吸水率不大于1.5%，含泥量不大于0.7%，骨料应干净无油渍、灰尘等杂物。每班开盘前检测骨料含水率，控制好配合比；④外加剂。防水剂、缓凝减水剂材质等应符合设计及规范要求，其掺量经过试验配合比确定；⑤外掺料。防水混凝土可掺加一定量的粉煤灰、磨碎矿渣粉等，其掺量由试验配合比决定；⑥水。工程中多以饮用水作为拌和用水，而pH 值小于4 的酸性水和含硫酸盐量超过水量1%的水，含有影响水泥正常凝结与硬化的有害物质的水均不得使用。

（2）混凝土搅拌、运输。本项目采用商品混凝土，搅拌设备采用强制间歇式搅拌机，混凝土搅拌时，采用混凝土罐车运送至施工现场，混凝土出站时坍落度控制在180mm±20mm，入泵坍落度控制在120±20mm，入泵坍落度总损失值不应大于60mm。

（3）混凝土浇筑。混凝土的浇筑质量直接影响结构受力及防水效果，为保证混凝土施工质量并保证混凝土浇筑时支撑体系的稳定，采取从两侧对称浇筑的方式，在纵向上则从中部开始向两端进行，并采用分层浇筑，厚度控制在30cm～40cm。混凝土入模时温度不应大于30℃，混凝土浇筑时自由落体高度不应超过2m。混凝土振捣采用高频振捣和插入式振捣配合使用。高频振捣器每次振捣时间为40s～50s之间，根据模板内混凝土高度来控制高频振捣器使用，禁止出现空振和过振。插入式振捣器快插慢拨，振捣过程中插点均匀，插点间距控制不宜大于振捣半径的1.5倍。振捣采用单一的行列形式，以免漏振。单点振捣时间控制在20s～30s之间，直至混凝土表面泛浆，不产生气泡，混凝土不再下沉为止。振捣过程中，振捣棒避免触碰钢筋、模板、止水带、预留预埋件等。

（4）混凝土养护。浇筑的同时按照要求做好混凝土试块，以便后期进行混凝土抗压及抗渗试验。防水混凝土在台车移除后立即进行养护，养护采用养护台车洒水养护，要保证混凝土表面湿润，养护时间不少于14天。

3.2 防水层

明洞防水层采用无纺土工布+EVA 防水板+无纺土工布，无纺土工布≥400g/m2，EVA 防水板厚度≥1.5mm。防水层在明洞衬砌混凝土浇筑养护达到设计强度后开始施工。

（1）无纺土工布。无纺土工布施工前需对明洞衬砌表面进行处理，切除表面钢筋头及其他尖锐物体。对混凝土表面存在蜂窝麻面处采用水泥砂浆抹面处理。无纺土工布采用热熔垫片进行固定，无纺土工布搭接长度不小于10cm。铺设无纺土工布表面平整无褶皱。

（2）防水板。明洞外防水板采用后铺法施工。防水板一次切割到铺设长度，尽量减少防水板接缝。防水板从里到外、从上向下依次铺设，防水板搭接采用热熔双焊缝。防水板施工要点：①防水板的基面应平整牢固、清洁，无钢筋、铁钉等尖锐物品；②防水板铺设时必须竖直，铺设时不能紧绷，要预留松弛量；③防水板材出现破损时，必须及时修补，应将破损部分剪切清理，用大于破损部位边缘100mm 的防水板修补封口；④防水板搭接长度不小于10cm；⑤防水板搭接完成后要对焊缝进行气密性检查。

3.3 施工缝

纵向、环向施工缝设置中埋橡胶止水带措施：施工缝中埋止水带预埋位置必须准确设置在结构物中间。施工缝中埋止水带线型顺直，标高统一。纵向施工缝止水带采用Φ10 光圆钢筋焊接成“井”字架固定，固定间距2m一道。环向施工缝中埋止水带采用端头箱型挡板夹住。止水带搭接采用热接法，热接前要将凸起部位用刀片削平后再热熔搭接，禁止采用钉子搭接。

施工缝先浇筑混凝土要加强止水带两边混凝土振捣，浇筑混凝土时禁止移动止水带，混凝土浇筑高度超过止水带中线上两公分。浇筑完成的混凝土要进行凿毛处理，凿除表层混凝土浮浆，露出仰拱混凝土粗骨料。浇筑混凝土前要对施工缝处进行彻底清洗，防止存在灰尘及杂物。

施工缝施工要点：（1）纵向施工缝宜设置在仰拱拱脚上300mm 处，根据浇筑长度设置施工缝；（2）施工缝应特别注意在施工缝处受力钢筋需留够规定的钢筋连接长度，并应相互错开，保证在同一截面上钢筋的接头不超过钢筋面积的50%；（3）施工缝中止水带位置准确，止水带须固定稳定，避免浇筑混凝土时止水带偏移，影响止水效果；（4）环向中埋止水带采用钢筋和箱型端头挡板固定，止水带一般预留在箱型挡板内，另一半浇筑在混凝土内；（5）施工缝浇筑混凝土标高要超过止水带中线以上2cm，浇筑完成后应将旧混凝土表面按规范要求凿毛，凿出旧混凝土中的骨料；（6）在浇注新混凝土前，用高压水冲洗干净，保持接缝基面湿润；（7）浇筑混凝土时要加强对施工缝旁的混凝土振捣工作，特别是背贴止水带和中埋止水带中间的混凝土，必须振捣密实，振捣混凝土时不得碰到止水带。

3.4 变形缝

本隧道左右线明洞与暗洞交接的位置设置变形缝，变形缝宽度为30mm，缝内填筑聚硫橡胶填缝材料，变形缝位置结构钢筋均应断开。

变形缝中埋止水带与环向施工缝中埋止水带施工方法一致。变形缝背贴止水带在安装前要将安装基面处理平整，背后禁止出现鼓包、空洞，背贴止水带居中设置。当变形缝混凝土浇筑养护完成后在塞填灌封材料。

变形缝施工要点：（1）变形缝止水带位置必须准确，中心气孔必须放置在变形缝中间；（2）变形缝中埋止水带必须密封成环，橡胶止水带接缝采用小型硫化机现场硫化；（3）缝间衬垫材料采用聚氨酯发泡板，施工完成一侧混凝土后，要将接触面清理平整，安装聚氨酯发泡板时要与接触面密贴；（4）在浇注变形缝一侧的混凝土时，为保护止水带，挡头板与结构形状一样，夹住止水带。要保证模板安装密封性，同时加强止水带附近混凝土的振捣效果，避免出现蜂窝麻面影响防水的效果；（5）在混凝土浇筑前应检查止水带有无破损，浇筑时要注意止水带保护工作；（6）回填聚硫橡胶时保证缝内干燥、清洁，回填宽度为3cm 回填饱满密实。

4 结语

综上所述，为保证隧道防水工程质量，应注重其施工的过程控制。施工人员应注意混凝土浇筑、防水层、施工缝、变形缝的技术要点，严格把关，保证明挖隧道防水的施工质量。