隧道施工要点范本.doc

7从多方面保证结构的防水功能；基本结识：在隧道施工中，必须分请2个概念，一个是施工中的防排水，一个是结构的防排水。前者是保证施工安全的，后者是隧道运营环境所规定的。施工中的防排水，也就是我们在“地下水对策”中所说的止水和排水。此处我们说明结构的防排水问题。隧道结构的防排水问题，无疑是目前争论最多的一个问题，如：是以“堵”为主，还是以“排”为主？，是以“自防水“为主，还是以“外防水”为主？，围岩中，即衬砌背后的地下水要不要从隧道内排出？，隧道内的排水沟的作用是什么？，等等一系列的问题，都在争论之中。在建国初期，我们修建的铁路隧道，是以混凝土自身的防水性能和向衬砌背后压浆为重要的防水方法的。只要工艺到位，就可以满足结构防水的规定。今天，由于防水板的出现，隧道的防水技术有了发展，因此基本上取消了衬砌背后压浆，而用防水板取代。其负面效果，就是忽视了提高混凝土自身的防水功能。应当说，在很多情况下，是不需要防水板防水的。仅仅用混凝土自身的防水功能就可以满足防水的规定。另一方面，防水的一个基本原则，就是不允许地下水流进隧道内。而应从隧道背后排出，这才出现排水问题。要在衬砌背后设立通畅的排水设施。而隧道内的排水沟等，则是以排出洞内清洗水、雨水等而设立的。因此，在结构的防水问题上，没有什么以“堵”为主，还是以“排”为主的问题。地下结构在任何情况下都要满足结构防水的规定。不管是排水型的隧道，还是非排水型的隧道。一般说，在没有环境规定的情况下，隧道都采用排水型的（图a），只有对环境影响比较显著，或会导致较大范围的水理条件变化的场合，才设计成非排水型（防水型）的隧道（图b）。非排水型隧道与排水型隧道的区别，就是衬砌要承受较大的水压力，隧道衬砌的背后有地下水存在。A排水型 b防水型图 排水型和非排水型（防水型）隧道隧道结构的防水应根据结构的性质、重要性等，按表1设定防水等级。 表1 不同防水等级的合用范围 防水等级 合用范围 一 级人员长期停留的场合因有少量湿渍会使物品变质、失效的贮物场合及严重影响设备正常运转和危及工程安全运营的部位极重要的战备工程 二 级人员经常活动的场合在有少量湿渍的情况下不会使物品变质、失效的贮物场合及基本不影响设备正常运转和工程安全运营的部位重要的战备工程 三 级人员临时活动的场合一般战备工程 四 级 对渗漏水无严格规定的工程电气化铁路隧道、地下铁道区间隧道、城市公路隧道、公路隧道等属有少量湿迹基本不影响设备正常运转和工程安全运营的场合或部位，一般定为二级。地下铁道车站顶部属少量湿迹会严重影响设备正常运转和危及工程安全运营的场合和部位，一般定为一级。在一般情况下，防水等级的标准可参考表2的规定。表2 地下工程防水等级标准 防水等级 标 准 一级不允许渗水，结构表面无湿渍 二级不允许漏水，结构表面可有少量涅渍工业与民用建筑：总湿渍面积不应大于总防水面积(涉及顶板、墙面、地面)的1/lOOO；任意lOOm2防水面积上涅渍不超过1处，单个湿渍的最大面积不大于01m2；其他地下工程：总湿渍面积不应大于总防水面积的6/1000；任意lOOm2防水面积上的湿渍不超过4处，单个湿迹的最大面积不大于02m2 三 级有少量漏水点，不得有线流和漏泥砂任意100m2防水面积上的漏水点数不超过7处，单个漏水点的最大漏水量不大于25L/d，单个湿渍的最大面积不大于03m 四 级有漏水点，不得有线流和漏泥砂整个工程平均漏水量不大于2Lmd；任意100m防水面积的平均漏水量不大于4Lmd此外，地下工程的防水设防规定，应根据使用功能、结构形式、环境条件，施工方法及材料性能等因素合理拟定。 明挖法修建的地下工程的防水设防规定应按表3选用。暗挖法地下工程的防水设防规定应按表4选用。隧道的防水技术，重要有2大类。1类是提高混凝土自身的防水功能，即混凝土的自防水。1类是结构的外防水技术，其中涉及：背后注浆、防水板及喷膜防水层等。施工要点1自防水技术衬砌的自防水涉及2个方面，一个是采用防水混凝土，一个是解决好各种施工缝、变形缝等的防水。 1）防水混凝土 在地下工程中，一般应采用防水混凝土。防水混凝土的关键是提高混凝土的密实度，同时防止混凝土的开裂，特别是贯通开裂。因此应通过调整配合比，掺加外加剂、掺合料配制而成。一般说防水混凝土的防水性能是按抗渗等级拟定的。在一般情况下防水混凝土的抗渗等级不得小于S6。防水混凝土的施工配合比应通过实验拟定，抗渗等级应比设计规定提高一级(0.2MPa)。防水混凝土的设计抗渗等级，应符合表5的规定。 表5 防水混凝土设计抗渗等级 工程埋置深度(m) 设计抗渗等级 200 2520无裂纹02MPa24h 不透水几种常用的塑料防水板的基本性能列于7。表7 几种常用塑料防水板的性能品种ECBEVALLDPELDPEHDPE P型PVC优等品项目 QSSJJ02011999 GB 1295291拉伸强度 (MPa)155 20 20 16 20 15断烈延伸率 ()560600600500600 250热解决变化率()25 2 2 2 2 2低温弯折性 一35无裂纹 一20无裂纹抗渗透性 02MPa24h无渗水 不透水表8是日本的塑料防水板的基本性能。解决方法与途径1）背面修整喷射面凸凹显著时，对的地决定板的富裕长度是很难的。板的长度局限性会产生断裂和分离，也有也许卷入混凝土中。同时，板的背后和混凝土间会有空隙，这种空隙是很难用混凝土填充的。富裕长度局限性的影响在拱顶部特别明显。反之，富裕过长，拱顶部因板的挠度也是产生空洞因素之一。衬砌厚度局限性，在多数场合是因板的富裕长度过度局限性导致的。因此，最重要的一点是在张挂防水板前，将凹凸不平的围岩表面用喷混凝土“填平补齐”。其表面平滑的大体标准是3040cm 间的凹的深度最佳小于56cm（图1）,即原则上凹部的图1 喷混凝土凹凸表面的修整 图2 2榀支撑剪的喷混凝土的解决矢跨比要小于1/6。如设立格栅或钢支撑，不要在2榀支撑间留有较大的凹槽（图2a），而应予以喷平（图2b）突出喷混凝土面的锚杆头部，是板破损的重要因素，应加以解决。这个问题经常被施工所忽视。板张挂前，可采用以下方法进行解决。（1）切断解决：这是最简朴，采用最多的方法。如图3所示，切断并用砂浆和缓冲材等解决；（2）加设帽盖：用通过加工的帽盖（金属的、树脂的），套在锚杆的头部，如图4示。图5是各种帽盖的形状和安装例。应当说，这种方法与锚杆商品化是联系在一起的。图6也是一种解决方法。 图3 锚杆头部切断解决 图4 锚杆头部的帽盖图5锚杆帽盖的各种形式 图6 锚杆头部解决的方法例有涌水不仅妨碍混凝土灌注，也会导致混凝土品质的下降。因此，在铺设防水板的同时，灌注混凝土前要进行导水等排水解决。其方法有：变更配比，增长水泥用量和速凝剂；干喷时，可先喷射干拌合料，而后慢慢增长单位水量，直到用规定的配比喷射。湿喷时用可以获得高粘性的配比，提高粘着性； 图7对有限的地点的涌水，可采用导水管一边解决一边喷射（图7）；对大面积涌水的场合，可采用铺挂无纺布和导水管等材料，一边导水一边喷射（图8）；从岩体节理等的涌水，设排水槽，进行喷射（图9）；涌水激 烈时，用排水管进行喷射（图1） 图8 图9 图10 2）张挂 防水板应在初期支护基本稳定并经验收合格后进行铺设。板的张挂，要考虑基底的状态、板的材质及张挂时的富裕等，选择适当的方法。板应从喷混凝土面的下方顺次张挂。张挂时，应保证有一定的富裕长度。即板的长度应比围岩或喷混凝土的轮廓线长度大10%以上。特别是在表面有凹槽的情况时，张挂不要过紧，如图11所示。应考虑在灌注的混凝土的挤压下，可以与混凝土密贴的也许，而留出富裕长度。 板的张挂，最佳采用合适的作业台架。 (1) 防水施工，应考虑设计时没有充足掌握的施工地点的条件 等，致密地进行。为了充足发挥防水的效果，要对防水板的解决方法和结合方法进行研究，并且要由有足够施工经验的人员进行。3)防水施工后的钢筋组装和灌注混凝土时，要注意不要损伤防水板。 (1)施工前应对喷混凝土面的极端的凹凸部分、锚杆的头部及集中涌水地点的导水等进行适当的解决。 图11(2)安装防水板时，应保证与既有防水板的接合和与基底的密贴。同时，采用钉子时，应对板的破损部分进行适当的解决。(3)防水板的现场接合，应的确地获得充足的止水性和均匀的接合强度。(4)防水板的作业台架和设备，应根据安全性、施工性等采用合适的机具。(5)衬砌作业时，要特别注意不使板发生破损。(6)局部解决 防水板的安装，通常使用混凝土打钉机进行。同时，防水板有单一的防水板和与背后缓冲材复合的防水板。复合防水板的安装方式有先将防水板和背后缓冲材加工好的一体施工方式和先安装背后缓冲材，再安装防水板的分离施工方式。 1)一体施工方式 内钉方式 由防水板和缓冲材加工的复合防水板，用混凝土钉把背后缓冲材钉好的方式。 内钉方式，因钉没有贯穿防水板，防水效果好，但有喷混凝土面的凹凸难于整平的缺陷，因此安装时要注意整平。 外钉方式 预先在准备打混凝土钉的地点做好防水解决(钉孔)，而后在该处打入钉子的方式。 外钉方式可以在一边整平一边安装。不管那种方式，钉子不要突出，要的确地打入。安装的施工例见图5-32。图5-32 铺设防水板前应先铺缓冲层。缓冲层应用暗钉圈固定在基层上，见图455。 铺设防水板时，边铺边将其与暗钉圈焊接牢固。两幅防水板的搭接宽度应为100mm，搭接缝应为双焊缝，单条焊缝的有效焊接宽度不应小于10mm，焊接严密，不得焊焦焊穿。环向铺设时，先拱后墙，下部防水板应压住上部防水板。 防水板的铺设应超前衬砌混凝土的施工，其距离宜为520m，并设临时挡板防止机械损伤和电火花灼伤防水板。 衬砌混凝土施工时应符合下列规定： 1 振捣棒不得直接接触防水板； 2 浇筑拱顶时应防止防水板绷紧。局部设立防水板防水层时，其两侧应采用封闭措施 图5-32防水板安装例 2)分离施工方式 分离施工方式的特点是；一体施工方式是预先加工好的复合防水板，其中防水板的伸长，会受到背后缓冲材的制约，易于在防水板背面留有空隙，而先安装背后缓冲材，在凹凸不平大时也是有效的。 此外，缓冲材和防水板分别安装，与复合防水板不同，有轻量易于施工的优点。但安装时比较费事。 (3)防水板在隧道横断面方向是沿全长铺设的，但其纵断方向，要根据重量和作业性，采用宽度约l-2m的防水板，相临的防水板要在现场结合。最近，为提高防水功能和施工的合理化，开始采用宽度为4m的防水板。 防水板结合的好坏对隧道的防水功能影响极大，定要的确地做好。 1)结合 结合方法有，热焊结合和黏着结合两种，但多采用对气温和湿气影响不敏感的、的确性高的焊接结合方法。一般采用可以进行双重焊接的自行式焊接机进行焊接。 2)结合形态 结合形态有：重叠结合和折叠结合两种。基底面比较平滑时采用重叠结合，但一般说基底面都是不平整的，因此采用几乎不受不平影响的折叠结合方式。结合事例见图5-33。 图5-33防水板结合例 (4)防水板施工时，般采用专用台车进行防水板的安装和结合作业。防水板的作业台车，要具有不影响洞内其他作业的构造，并且考虑安全、作业性决定构造和尺寸。 防水作业台车也可以在装备提高装置后进行防水板的作业。 (5)防水板在衬砌模板移动和安装时和混凝土灌注时也也许使防水板破损，要加以注意。 1)堵头板施工时的防水板破损 堵头板一般在现场都采用木版加工而成，在与防水板接触时也也许使防水扳破损，因此在板之间要配置缓冲垫。 最近有采用气囊式的堵头板，可以较好地解决这个问题。 2)防止灌注时的防水板破损 采用混凝土泵灌注混凝土时，在灌注孔附近涌出的混凝土，直接接触防水板，也也许使防水板破损，要进行必要的防护。 采用捣固器时也要注意防水板的也许破损。 3)防止悬吊夹具固定地点的漏水衬砌采用钢筋加强时，在防水板的内侧配置钢筋，要固定好。一般说，贯穿防水板的钢筋，要采用夹具，但也有非贯穿的。施工例见图5-34。 图5-34吊钢筋夹具地点的施工例防水板铺设质量的检查是非常重要的，不能忽略的一个施工环节。我们经常在这方面注意不够，而导致“劳而无功”“功亏一篑”。为了保证防水板与二次衬砌间，不留有空隙，必要时，应进行控制压注（图）。特别是在拱顶附近。一般压注管在拱顶附近，沿轴向每隔23m设立一个，二次衬砌养生后，开始压注。图 控制压注的效果 施工时，要掌握施工状况，重点检查损伤和不良地点。检查的方法有：目视检查、压缩空气检查、负压检查。各种检查方法的要领如下。 目视检查 根据目视，确认防水板表面有无损伤和焊接不良地点，发现异常时，应进行补修。 压缩空气检查一方面封闭检查的接头的两端，把检查针插入检查沟，用泵以适当的压力(一般0.8mm厚度的防水板加压到 O.5MPa)压入压缩空气。压力稳定期保持2分钟，压力减少20%以下为合格。插入检查针的地点应进行补修。检查频率，最佳在整个焊接地段进行，至少每灌注长度中，检查一次以上(图6-18和图5-19)。图6-18 压缩空气检查例 图6-19防水板结合部检查时压缩空气压力的大体标准 负压检查 检查方法是在检查处涂上可以发泡的检查液，并安装真空半圆盖，用真空泵形成一定的负压(0.8mm厚度的防水板，负压约50mmHg左右)。假如不发气愤泡就说明没有漏气。检查频率，原则上，对所有补修地点进行(图6-20、图6-21)。防水板安装时，要充足进行涌水时的基底解决。同时灌注混凝土时，不要损伤防水板。防水板的端部解决、与排水设施的接续、模板设立时的堵头板的结合等都要进行适当的解决和确认。图6-20负压检查例 图6-21防水板检查时的负压值大体标准施工要点4喷膜防水层 目前，地下工程防水工艺多采用防水板的防水方法，其材料一般采用高分子防水片材，如各种类型的塑料板、橡胶板和无纺布等。用钉子将防水板或无纺布钉在壁面上，灌注砼衬砌而成。该方法施工复杂、效率低，需打眼悬挂，板与板间需热合或冷合，施工精度不易达成归纳起来，施工中防水板有如下的缺陷： 自身的材质不能和砼密贴，难满足堵水的规定，安设时的冲击，背面突起物等易将防水板扎破，导致漏水 规定防水面平顺整齐，如遇壁面砼有较大空洞和凹凸场合，二次衬砌挤压仿水板受拉伸，易使防水板断裂破坏 板与板间的接合部，是防水板的薄弱环节，对施工精度规定高，稍有不慎，会导致整个防水体系失效。 因此，各国专家都在寻求新的防水方法，日本、美国、德国等国家的学者纷纷研究提出的用喷射成膜法消除防水板的缺陷；一种质量均匀、无接头、耐久性优越、施工快速方便、整体性好、药液喷射成膜的方法已经在一些国家研究成功，并赋与实践，取得了巨大的成功取得了不少宝贵经验。在不断完善我国地下工程防水技术的同时，应当把这项技术作为一项重要的内容给予关注，十分必要 日本最近在日置公路隧道(l=1185m)的修建过程中,为消除防水板的缺陷,采用了均质的,无接头的,耐久性能好的,能快速施工的喷射防水膜的方法,获得成功。我们在内昆铁路的一座隧道中，也曾进行过类似的实验施工，效果良好。.下面简要介绍该方法的实行概况.2喷膜防水技术21喷膜法概况 喷膜法是以丙稀酸盐水溶液为主成分，加入氧化剂(A剂)和还原剂(B剂)制作而成，此2液在喷嘴内混合后，用喷射方法在喷混凝土面上形成具有防水和隔离功能的薄膜的方法 喷射方法有手动和自动的，对标准的公路隧道，可采用专用的蓖工机械自动喷射。 本方法的原理和流程见图l和图2。 22喷膜法的特点 对施工条件无特殊规定，适应性很广，重要特点是： (1)在壁面凹凸显著，湿润状态情况下，喷射面上也能形成均匀的薄膜， (2)无接头，整体性好， (3)作业人员的技术纯熟限度对质量的影响小， (4)采用自动喷射机械时，省力，省时； (5)喷射面有锚头突出时，不会减少作业效率； (6)容易适应复杂部位的形状。 23喷膜法的功能 具有以下三种功能 (1)防水功能 陡水膜的主剂主成分丙稀酸盐是不溶解性、不透水性的凝胶体，因此，如能保证3mm厚的薄膜，就可充足保证防水效果，通过实验证明，重要是透水实验实验说明，此防水层与无防水层的比较，透水系数提高一个数量级(水压5kgfcm，实验时间400小时，透水系数34lO-12cms，600小时是1110-12ms。混凝土是1，0lO-11cm/s防水性能是很高的，通过一年以上的追踪调查，证实防水层无任何变异，性能是完好的 (2)排水功能 在仅有少量渗透水的情况下，不设其它排水设施，防水膜就能达成防水而在渗水量较大的场合，在喷射防水膜之前，要设立排水设施，在涌水地点按510m间隔铺设横断方向的排水材排水，大量的水从排水管内排出如图3、图4所示。 (3)隔离缓冲功能 图4 纵向撑水材的连接 防水膜与防水板不同，是均质的单一材料，喷射时微细的气泡成膜的，因此，防水旗是极易变形的，3mm厚的薄膜可显著缓和喷层和围岩时衬砌的约束力。为了证实隔离缓冲功能，在实验室条件下，用塑料管内喷砼对防水膜、防水板和无防水层的3种情况进行了比较实验，实验结果见表1，装置见图5表1混凝土开裂情况隔离材料防水板防水膜(t=3mm)无隔离开裂情况 无 无3个月后发生24 喷膜法使用的药剂采用的药剂的性质见表2表2 主剂、氧化剂和还原剂 主 剂 氧化剂A还原剂B 主成分丙稀酸镁氧、炭酸钙熟高岭土、HEC等 过硫酸钠清凉茶酸钠 外观白色液体 白色粉末白色粉末 PH67 5667 比重124 135 090 臭味微 无无 水溶液自由易溶易溶25 喷膜法施工的基本条件 (1)作业机械 喷膜法使用的重要机械有：喷射装置，涉及药液供应装置和自动喷射机，空气压缩机，卡车，高空作业车，水泵戒拌机等其中，除药液供应装置和自动喷射机，需要研制开发外，都是通用机械。 药液供应装置的形状，构造见图6，把装置放在专用车上，用人力沿轨道移动。 自动喷射机的形状，构造见图7和图8，该装置可沿轨道自行移动 图6药液供应装置（2）使用材料除喷射材料外，尚有壁面的整形材料(砂浆)和排水材料，各种材料的概况见表3表3使用材料表 材 料 名称、成分等 规 格 用 途喷射材料 主剂主提成，丙稀酸镁氧等 200g氧化剂A 过硫酸钠 袋装25kg 成膜材料还原剂B 清凉茶酸钠 袋装lkg 成膜材料 排水材料 无纺布BS等50m一卷，宽60cm 漏水解决排水被复材料 各种夹具 T=2mm 防止药液损失l 6喷膜法施工环节 (1)防水膜喷射环节 喷射作业流程见图9。(2)药液的制作 药液用专用的药液制作装置制作一方面，把水放入添加剂溶解槽中，分别投入添加剂A和B，并搅拌之。与之同时，用搅拌机搅拌主剂，用泵依次送到A、B液制作槽中。添加剂溶解毙了后，分别用泵把其移送到A、B液制作槽中，并搅拌之。一批的标准制作量、材料使用量、搅拌时间等如表4所示， 表4 药液一批制作材料用量 药液制作量 添 加 剂 A、B液 药 剂 水量制作量 搅拌 主 剂 量 搅拌 (工) 种类量 时间 容量 重量 时间(k9) (主) (工) (rain) (土) (k9) (min) A 350过硫酸镁氧355 660 78，l 30 271，9 335，1 3 B 350清凉茶酸钠 40 36，0 387 30 3113 3838 3 3)喷射方法 喷射方法有用自动喷射机的机械喷射方法和操作员手持喷嘴人工喷射的方法。在标准断6面时，可采用专用的喷射台车进行喷射，自动喷射方法省时、省力，可有效地进行施工管理人工喷射方法一般使用在非标准断面、修补等场合 A机械喷射方法 机械喷射是基本的喷射方法自动喷射机的喷嘴的喷射轨迹，基本上是： a摇动喷嘴，摇动宽度(在衬砌表面3080em内变动)范围内，沿隧道轴向反复移动； b移转喷嘴台车除左侧下方15m外，沿全周横向移动； c，一边喷射，一边移动喷嘴台车，走行台车在一定宽度内，沿隧道轴向移动； 在上述的操作中，喷嘴台车的速度，反复次数和走行台车的一步移动宽度，要与药液供应装置的送药流量配合好，以控制防水膜的厚度。 喷嘴的移动参数和送药流量的标准数值示于表5。喷射空气压力在走行台车上为P=45kgf/cm2。喷嘴的前端和一次衬砌的距离，调解在45cm，左右 表5 喷嘴移动参数 时 期 喷嘴摇动 喷嘴台车走行台车喷嘴角度变换送药流量注释循环次数(rpm)角度(度)速度(cms)次数(次数)移动宽度 (Cm)横向轴向A+B液(1mia)前半部13040 6，2 2 20 0 0 5，06方向 2404047 2 30 0 0 45后半部 1 2530 471 25 0 35 2 0 47 l 20 0 30 )人工喷射方法人工喷射是辅助的喷射方法，在复杂部位，机械喷射不到的部位，不平整部分，钢支撑，锚杆头部等，可采用人工喷射方法。顶部喷射通常在高空作业车上进行。 送药量一般比机械喷射要多些，Q=2.03.0L/min左右27喷膜法的管理 在施工过程中，要做好衬砌表面的排水，其中涉及：纵向排水和横向排水，同时也要做好喷射前的衬砌表面的整形和补修在施工中，尚未发现喷射时的回弹和粉尘的发生 在施工中要建立合理的管理体制。苹工管理和质量管理的重点是：膜厚的管理现采用的膜厚为3mm。为保证膜厚均匀及其厚度，应严格控制送药流量和速度这就需要控制好喷嘴台车、走行台车，喷嘴摇动速度等之间的互相配合防水膜的质量管理重要是对形成膜的药液的剂量和配比的测量，在每次喷