武汉标蔡家湾站区间隧道防水施工方案.doc

武汉市轨道交通三号线土建工程第六标段蔡家湾站王家湾站区间隧道工程防水施工方案编 制： 审 核： 批 准： 2023年12月目 录一、工程概况11.1 区间概况11.2 工程地质1二、编制依据2三、防水原则和规定33.1 衬砌防水原则33.2 衬砌防水规定3四、衬砌防水措施3五、防水材料的技术性能45.1 砌混凝土管片结构自防水45.2 管片接缝防水45.3 手孔防水56.4 材料重要技术指标6六、外防水施工及重要技术措施96.1 弹性密封垫和挡水条施工96.2 手孔防水施工措施106.3 嵌缝防水施工措施10七、成型隧道防渗堵漏施工117.1 双液注浆117.2 化学灌浆127.3 嵌缝堵漏137.4 柔性止水13一、工程概况1.1 区间概况武汉轨道交通三号线六标段共两站两区间，盾构区间分别为蔡家湾站-王家湾站区间、王家畈站-蔡家湾站区间，其中蔡家湾-王家湾站区间为上下行双线隧道，区间采用“V”型纵坡，隧道埋深在9.6m14.5m。区间设立一个联络通道兼排水泵房。区间隧道左右里程均为DK8+885.800DK9+508.503，区间左线长622.602米（415环），区间右线长622.703米(416环)，区间总环数831环。隧道内径设计为5400mm，衬砌形式为钢筋砼通用管片，厚度300mm，采用错缝拼装形式。详见表1蔡王区间基本概况表。表1 蔡王区间基本概况表左线桩号曲线要素DK8+885.800DK8+886.968纵坡+2DK8+886.968DK8+932.632凸曲线R=3000DK8+932.632DK9+477.168纵坡-5.611DK9+477.168DK9+508.512凹曲线R=3000右线桩号曲线要素DK8+885.800DK8+886.968纵坡+2DK8+886.968DK8+932.632凸曲线R=3000DK8+932.632DK9+477.168纵坡-5.610DK9+477.168DK9+508.512凹曲线R=30001.2 工程地质盾构出洞段隧道基本处在（10-1）粉质粘土、（10-3）粉质粘土层、（13-3）残积土层中,盾构接受段基本处在（10-1）粉质粘土、（10-2）粘土层进、出洞口各土层分布情况和地层特性见表2。土体特性表 表2 层号土层名称层厚（m）土层描述（1-1）填土（Q4ml）1.405.20杂色，全线分布；在建筑物或拆迁场地多为建筑物垃圾或一般粘性土，在城市干道地表2050cm厚为混凝土路面，其下由碎石、砂及粘性土组成，多为压实路基填土（大部分地表有1540cm厚的砼地坪），堆积时间一般大于2023。（1-3）淤泥质土（Q4al）2.1 灰褐、黑褐色，饱和，流塑状态，高压缩性；零星分布于填土层之下的原低洼地带浅表层，厚度约2.1米不等。（6-1）粉质粘土（Q4al）2.68.5褐黄色，褐灰色，稍湿，可塑状态，中压缩性；含氧化铁，铁锰质结核及少量高岭土，零星分布于（1-1）填土层之下的局部低洼地带，其一般厚度2.68.5m。（10-1）粉质粘土（Q2-3al+pl）4.1511.60褐黄、褐红色，稍湿，可塑硬塑状态、中偏低低压缩性，含铁锰质结核及少量条带状高岭土；连续分布于汉阳段勘区上部。（10-2）粘土（Q2-3al+pl）5.426.6褐黄、褐红色、灰白色，稍湿，硬塑坚硬状态、中偏低低压缩性，含铁锰质结核及条带、网纹状高岭土或土团；局部含砾石或碎石，接近岩面断断续续见碎石土或粘土混碎石；连续分布于勘区中下部。（11-1a）含砂质粉质粘土（Q2al+pl）3.810.7褐黄色，饱和，可塑硬塑状态，中偏低压缩性；含砂量较高，局部或为砂混粘性土混砂或含粘性土细砂，局部含砾砂。仅在勘区尾段靠近王家湾车站段有揭示，分布于王家湾古河道沉积物上层。（11-1）粘质粉土夹粉质粘土12.6褐黄色，饱和，中密密实状态，低压缩性；含石英、长石，粘粒含量较高，局部或为粘性土混砂或含砂质粉质粘土。仅在勘区尾段靠近王家湾车站段有揭示，分布于王家湾古河道沉积物上层。（12-2）碎石土（Q1al）5.710.6杂色，重要成分为石英砂岩碎石、角砾以及粘性土，呈密实状，局部石英砂岩块含量较高，块径较大，岩芯呈柱状、短柱状，该层呈透镜体状分布在（10-2）层下部，重要分布在桩号9+4609+560区间。（20c-1）强风化泥岩、泥质砂岩（S）2.317.1褐黄色、瓦灰色，岩芯呈土柱状、夹碎块、片块，粘土化作用明显。该层重要在汉江沿线一带范围钻孔揭示，埋深14.545.0m，受构造挤压作用，岩石裂隙密集、破碎，风化作用强烈，粘土化作用明显，局部夹有硬质风化岩块体。（20c-2）中风化泥岩、泥质砂岩（S）23.5褐黄色、褐灰色，岩芯呈短柱状、碎块状，部分呈长柱状，薄至中厚层状；部分钻孔岩芯为砂质泥岩或泥质砂岩交互分布（SQJc3-10-8为石英砂岩）。该层重要在汉阳蔡家湾站至王家湾站一带钻孔揭示，埋深16.851.8m。二、编制依据严格执行国家及武汉市的现行设计及施工规范，质量标准等，详见下列：1、武汉市轨道交通3号线一期工程施工图设计第五篇区间工程第八册蔡家湾站王家湾站区间第七分册主体结构防水图及相关设计文献；2、地下工程防水技术规范（GB50108-2023）3、地铁设计规范（GB50157-2023）4、铁路隧道设计规范（TB10003-2023）5、地下防水工程质量验收规范（GB502082023）6、混凝土结构耐久性设计规范（GB/ T504762023）7、地下铁道工程施工及验收规范（GB502991999）（2023版）8、国家及武汉市现行其他相关规范和法规；三、防水原则和规定3.1 衬砌防水原则衬砌防水遵循“以防为主，多道防线，刚柔结合，因地制宜，综合治理”的原则。采用高精度钢模制作高精度管片，以管片结构自防水为主线，管片接缝防水为重点，区间隧道与工作井接头防水为重点，保证区间隧道整体防水性能。3.2 衬砌防水规定 管片混凝土采用C50、抗渗等级为S12。 管片裂缝宽度应不大于0.2 mm，且不得有贯穿裂缝。 在外水压0.6MPa下，环缝张开6mm，纵缝张开6mm不渗漏。 盾构区间隧道及连接通道等附属的隧道结构防水等级为二级，顶部不允许滴漏，其它不允许漏水，结构表面可有少量湿渍，总湿渍面积不大于总防水面积的2/1000，任意100 m2防水面积上的湿渍不超过3处，单个湿渍的最大面积不大于0.2 m2。隧道工程中漏水的平均渗漏量不大于0.05L/m2d，任意100 m2防水面积渗漏量不大于0.15L/m2d。衬砌接头不允许漏泥砂和滴漏。四、衬砌防水措施衬砌防水措施有：管片混凝土自防水；管片接缝设弹性密封垫及螺栓孔防水；嵌缝密封；隧道与车站接头防水。此外，因盾构掘进施工导致的管片渗漏水需按防水规定采用相关措施防渗堵漏。五、防水材料的技术性能5.1 砌混凝土管片结构自防水在管片生产中，通过合理的配合比设计、规范的材料选购、严格的生产控制和检测等措施来保证管片的抗渗性能。本工程衬砌管片采用强度等级42.5MPa的P或P型水泥以及坚固耐久、级配合格、粒形良好的骨料为原料；添加优质粉煤灰（级灰）等超细矿物掺合料、高效减水剂（减水率18%），配制耐久性为重点的地高性能混凝土。砼强度等级为C50，抗渗等级是S12。管片的抗渗和检漏标准：在0.8MPa水压力作用下，恒压3小时，渗透深度小于5cm。管片在预制厂制作时防水检查和检测的内容重要有：砼的抗渗强度报告、管片检漏实验报告、管片砼的外观检查、管片成环拼装精度、单块管片成型精度。管片的外观检查除一般规定内实外光外，特别是检查嵌缝条槽口处砼的外观：有否气孔及小蜂窝现象。5.2 管片接缝防水 (1) 弹性密封垫防水弹性橡胶密封垫在环、纵缝张开6mm（其中涉及密封垫沟槽制作误差、拼装误差、后期接缝变化）时，规定能长期抗0.6MPa水压，长期不渗漏。弹性密封垫由三元乙丙橡胶挤出硫化而成，在其顶面嵌入水膨胀橡胶，在变形缝环面，密封垫顶部粘贴3mm厚水膨胀橡胶。下部开有多个孔槽，可改善应力一应变特性，使接缝张开一定范围时，密封垫接触面的压应力变化较小，在满足水密规定的前提下减小拼应力。为减少封顶块插入时弹性密封垫间的摩阻力，封顶块两侧的弹性橡胶密封垫在拼装前涂表面润滑剂，为水性涂抹剂，粘度为300cps。弹性橡胶密封垫与混凝土管片间用单组份阻燃氯丁胶粘剂粘结。弹性橡胶密封垫顶面嵌入的水膨胀橡胶表面涂缓膨胀剂。变形缝处在密封垫外增设遇水膨胀椽胶，进一步加强变形缝处防水能力。此外，为加强弹性密封垫角部防水，在密封垫外角部覆贴自粘性丁基橡胶薄板，它由未硫化丁基橡胶薄片构成，厚1.5mm，宽50mm，长75mm2。粘贴时，仅覆盖一半弹性密封垫表面（不遮盖水膨胀橡胶表面）。其剪切粘接强度大于或等于0.07MPa。(2)挡水条防水在管片密封垫嵌槽外侧增长一道挡水条作为第二道防线。挡水条采用长条状遇水膨胀止水橡胶，用胶粘剂将其固定在管片嵌槽外侧，和粘贴后弹性密封垫保存一定间隙。挡水条搭接部位需避开转角处，搭接头以斜45度角对接。环缝挡水条和弹性密封垫在变形环处需加贴3mm厚度的遇水膨胀橡胶，进一步加强变形缝处防水能力。(3)嵌缝防水嵌缝槽密封材料采用聚合物水泥（如氯丁胶乳水泥砂浆），材料与混凝土结合面用界面解决剂进行解决。衬砌接缝嵌缝范围： 进出洞20环范围内的管片进行全环嵌缝（涉及环纵缝）； 联络通道临近各5环范围内的管片进行全环嵌缝（涉及环纵缝）； 变形缝环缝进行整环嵌缝（仅环缝）； 除前述之外的管片在道床混凝土范围内的接缝。嵌缝材料： 变形缝环缝、钢管片之间的接缝、钢管片与混凝土管片之间的接缝采用高模量聚氨酯密封胶嵌缝； 全环嵌缝的混凝土管片之间的接缝采用遇水膨胀止水胶和氯丁胶乳快硬水泥嵌缝； 其他区段的道床混凝土范围内的接缝采用氯丁胶乳快硬水泥嵌缝。快硬水泥抗压强度应10MPa（4小时以内）。嵌缝前，采用界面解决剂涂刷于嵌缝槽基面。5.3 手孔防水为了满足手孔处防水规定，在手孔处设立遇水膨胀橡胶垫圈和手孔填充水泥砂浆两道防水措施。采用遇水膨胀椽胶密封圈作为螺栓孔密封圈，运用压密和膨胀双重作用加强防水，做到螺孔处不出现渗漏、点漏、线漏现象。除道床混凝土浇捣范围内的手孔外，隧道所有手孔均作封堵。隧道上半环采用内部充满硫铝酸盐超早强水泥的塑料保护罩套于螺栓上；隧道下半环手孔（道床范围除外）采用硫铝酸盐超早强（微膨胀）水泥充填。6.4 材料重要技术指标三元乙丙（EPDM）橡胶弹性密封垫的物理力学性能指标序号检测项目指标测试标准1邵氏硬度/(度)670.5GB/T5312拉伸强度/(MPa)10.5GB/T5283扯断伸长率/(%)3504低温硬度变化，-1524h/(度)+15GB/T5315压缩永久变形，7024h/(%)25GB/T7759 B型试件6热空气化 7096h邵氏硬度变化/(度)+6.0GB/T3512-2023拉伸强度变化率/(MPa)-15扯断伸长率变化率/(%)-307防霉等级（参照GB2423-16-1999)优于二级氯丁海绵橡胶材料性能指标序号检测项目指标测试标准1视密度/(g/cm3)0.50.1GB/T5332邵氏硬度/(度)255GB/T5313拉伸强度/(MPa)2.0GB/T5284扯断伸长率/(%)200GB/T528单组份氯丁-酚醛粘接剂项目指标氧指数（不燃物）37（或阻燃性：离火2秒自熄）粘接面剪切强度（MPa）橡胶与不锈钢板0.4橡胶与水泥0.27橡胶与橡胶0.3丁腈软木橡胶的物理力学性能指标序号检测项目指标测试标准环缝纵缝1邵氏硬度/(度)705905GB/T5312拉伸强度/(MPa)2.52GB/T5283压缩永久变形/(%)45GB/T77594扯断伸长率/(%)30GB/T5285防霉等级2级GB2423-16-1999螺栓防水垫圈用遇水膨胀橡胶的技术性能指标序号检测项目指标测试标准1邵氏硬度/(度)427GB/T5312拉伸强度/(MPa)4.0GB/T5283扯断伸长率/(%)4504扯断永久变形/(%)155静水膨胀率/(%)250GB/T1873，3-20236质量损失率（静水7072h后60干燥3小时）/(%)2GB/T1690-1992 备注 静水膨胀率=膨胀后体积/膨胀前体积100%盾构管片用遇水膨胀橡胶的技术性能指标（变形缝）序号检测项目指标测试标准1邵氏硬度/(度)457GB/T5312拉伸强度/(Mpa)3.0GB/T5283扯断伸长率/(%) 3504体积膨胀率/(%)400GB/T1873，3-20235反复拉伸强度/(Mpa)2.0浸水断裂伸长率(%) 250实验体积膨胀率/(%)5006低温弯折，-20X2h 无裂纹GB129527防霉等级达成与 优于2级GB/2423-16-1999聚硫建筑密封胶的物理力学性能指标（JCT483-2023）序号检测项目20HM25LM20LM1密度/(g/cm3)规定值0.12流动性下垂度(N型）3流平性(L型）光滑平整3表干时间/(h)44合用期/(h)25弹性恢复率/(%)706拉伸模量/(MPa)230.40.4 和-20或 0.60.67定伸粘结性无破坏8浸水后定伸粘结性无破坏9冷拉热压后的粘结性无破坏10质量损失率/(%)5六、外防水施工及重要技术措施6.1 弹性密封垫和挡水条施工（1）对运送至现场的管片进行验收，确认没有缺角掉边及养护期限局限性等问题，并分类堆放。（2）弹性密封垫粘贴前用钢丝刷将密封凹槽的浮灰、油污清理干净并烘干，用单组份氯丁胶粘剂将管片凹槽及弹性密封垫分别刷一遍，等到不粘手时粘贴，并用橡皮锤敲紧，保证弹性密封垫粘贴牢固。管片潮湿时,通过强制干燥后进行粘贴。（3）挡水条采用长条状遇水膨胀止水橡胶，用胶粘剂将其固定在管片嵌槽外侧，和粘贴后弹性密封垫保存一定间隙。（4）因变形缝在环向面加贴6mm衬垫片，所以在施工中采用密封垫表面和挡水条上加贴3mm遇水膨胀橡胶薄片加强防水。（5）施工期间碰到下雨天，操作不妥会使遇水膨胀止水带拼装前遇水预膨胀或变形，影响止水效果，故在粘贴止水条的地方做好防雨措施，搭设活动防雨棚、覆盖塑料薄膜或在止水带表面涂缓膨剂。（6）冬季施工时设立烘房设施，做橡胶止水带加温用。（7）角部加贴的自粘性橡胶薄片厚度长度符合设计规定，粘贴时，仅覆盖部分弹性密封垫表面，不得遮盖遇水膨胀橡胶表面。以免影响止水带的防水效果。（8）封顶块插入间隙偏小，摩阻力大，止水带容易延伸拉长，角部易形成“疙瘩”，影响压密，在拼装前涂水性润滑剂，粘度300cps，以减少封顶块插入时的摩阻力。（9）弹性密封垫由厂家定制，每批弹性密封垫有质量合格证，其属性、质量、类别、型号、供应或加工来源在得到监理工程师的批准后使用。6.2 手孔防水施工措施（1）螺栓孔防水施工螺栓与螺栓孔之间的装配间隙是渗水的重要通道，所采用的防水措施就是用密封圈（水膨胀橡胶）垫在螺栓和螺孔口之间，在拧紧螺栓时，密封圈受挤压变形充填在螺栓与孔壁之间，达成止水效果。由于螺栓垫圈会产生蠕变而松弛，为了提高止水效果，对螺栓进行二次拧紧。通过以上防水解决，大多数的螺栓孔可达成完全止水。若有少数发现漏水，一般情况下只要紧固螺母即可止水。（2）手孔封堵施工盾构完毕后，及时封堵螺栓孔。螺栓孔采用微膨胀水泥进行封堵。 清孔，将手孔内浮尘、杂物清理干净。 将手孔内壁用油漆刷涂刷界面剂（道床范围内除外）。 隧道上半环采用内部充满硫铝酸盐超早强水泥的塑料保护罩套于螺栓上。塑料保护罩使用前，应用碱性洗涤剂清洗保护罩内表面，以利于彻底清除保护罩脱模剂。 隧道下半环手孔（道床范围除外）采用硫铝酸盐超早强（微膨胀）水泥充填，且可拌入适量的普硅水泥以延长固结时间；面层水泥在初凝前用铁板压实，保证表面与管片平顺、光洁。（配合比为：硫铝酸盐超早强（微膨胀）水泥普硅水泥=11）。6.3 嵌缝防水施工措施（1） 一方面将嵌缝槽槽口严重破损部位修补解决。（2） 清除隧道环缝及手孔内的泥沙以及杂物，并用漆刷刷干净。（3） 采用适合的聚乙烯泡沫条嵌底层；若缝槽过宽，应调整泡沫条的宽度，使其嵌入后能达成预定深度并紧密服贴。（4） 需全环嵌缝的环缝嵌入遇水膨胀止水胶，若缝槽过窄，剪去多余宽度；若缝槽过宽，补充水膨性密封胶，使其嵌入后能达成预定深度并密帖。（5）在缝内壁涂上界面解决剂YJ-302（双组份）,以增强其粘结性。将界面剂以甲组乙组水泥=134的配合比倒入容器拌匀，每次的搅拌量在2小时内用完。（6）界面剂涂刷范围为缝槽内壁、纵缝两侧各15mm范围内，环缝两侧各16mm范围内。（7）一般嵌缝采用氯丁乳胶快硬水泥（氯丁胶乳水泥=0.41）填嵌缝，在界面剂干燥前，用配好的氯丁胶乳水泥压密封堵。（8）变形缝采用高模量聚氨酯密封胶嵌缝，封堵后表面与管片保证平顺、光洁。七、成型隧道防渗堵漏施工当盾构穿越土层软硬不均、土层较硬，或盾构边坡、轴线曲线半径较小时，盾构机姿态较难控制，容易出现盾尾间隙差，进而影响管片拼装质量，诱发管片错台、张角、裂缝、破损等病害。管片错台、张角过大导致管片止水条失效，引起管片接缝处渗漏水；在富水层或外水压较大情况下，管片裂缝、破损处容易渗漏水。当隧道贯通后，受后期沉降影响，成型隧道接缝处容易出现渗漏水。由于漏水会对管片自身混凝土结构及后期运营导致很大危害，需对管片渗、漏水点采用防渗堵漏措施，保证成型隧道的质量满足规定。7.1 双液注浆当管片接缝处漏水量较大时，可打开漏水附近管片吊装孔（注浆孔），对管片进行二次双液注浆施工。当双液浆压注到管片迎水面，和土层混合并固化后，形成一道止水帷幕，阻止水管片接缝处进入隧道内。在最靠近接缝漏水的前后及上下位置选择23个吊装孔（兼注浆孔）进行注浆，初次压注时，每个注浆孔注浆量控制在0.5方左右，当注浆完毕时接缝处仍渗漏水，可再次对注浆孔进行双液注浆施工，直至接缝漏水情况大为减小。采用水泥-水玻璃双液浆。水泥强度等级为P.O.42.5，水玻璃浓度为3542Be。水泥浆水灰比为0.8，水玻璃加12体积的水稀释，然后按水泥浆与水玻璃溶液1:1的体积比混合注入地层。注浆压力控制在0.20.3MPa之间，双液浆的初凝时间需要通过增减乙液中的加水量来调节，规定双液浆的初凝时间为4890s。每1m3双液浆的配比见下表。1m3双液浆配比表甲 液乙 液水泥(P.O.42.5)水水玻璃(40Be)水439kg351kg235 kg335 kg7.2 化学灌浆化学灌浆就是运用手工或机械手段，在压力作用下，将特制的化灌材料灌入到结构裂隙中，使灌浆材料在裂隙中凝固，以达成充填裂隙和止水的目的。（1）化学灌浆施工流程：裂缝清洗钻斜孔清孔、埋管表面封缝通风检查浆液配制注浆封孔解决待凝检查表面解决（2）注浆施工工艺 裂缝清洗：对缝面用高压水进行清洗，直至清楚地露出裂缝为止； 钻孔：用冲击钻在裂缝中心线1015cm两侧钻斜孔，倾角约70。 清孔、埋管：孔清洗干净后，将止水针插入孔中，并用双快水泥封堵。 一方面向注浆嘴压水，然后再压注水溶性聚氨酯浆液(或其他化学灌浆材料)。待浆液固化后，用小刀割掉预埋引水管，再用双快水泥封闭。（3）注浆设备采用SL-500型高压灌浆机。此机型轻便，重量仅7kg，携带方便，维修简易，最大输出压力时可93MPa，细小裂缝及毛细孔亦可将注浆剂注入。辅助工具为电钻，麻花钻头直径为14cm-16cm。（4）使用材料 SL-669水溶性聚氨酯堵漏剂施工简便，亲水性，遇水膨胀乳化时可与劣质膨胀系数达12倍，若未膨胀完全，再次遇水时产生二次膨胀填补，弹性体，溢出表面清除较难，请先用水喷，先膨胀再清除或以瓦斯喷枪烧除。 止水针头轴心采用日本进口钢材坚硬耐拧，针头锁紧时不打滑，不易断，密封性好，灌注时不漏浆，不回流。7.3 嵌缝堵漏针对环缝渗漏水，可采用遇水膨胀止水胶和氯丁乳胶快硬水泥对渗漏水环缝进行整环嵌缝。详见嵌缝施工。7.4 柔性止水针对环面细小裂缝导致的渗水点，可采用此方法进行施工。（1）缝面用高压水进行清洗，直至清楚地露出裂缝为止；（2）用冲击电钻在裂缝处剔槽，再辅以人工精修成3cm深的沟糟。（3）用吹风机将混凝土表面清理干净并保持干燥。（4）用亲水环氧胶泥对凿除混凝土面进行找平，细仔观测环氧胶泥与混凝土面的结合，保证紧密的粘贴。（5）在缝内壁涂上界面解决剂YJ-302（双组份）,以增强其粘结性。将界面剂以甲组乙组水泥=134的配合比倒入容器拌匀，每次的搅拌量在2小时内用完。（6）在界面剂干燥前，用高模量聚氨酯密封胶嵌缝，封堵后表面与管片保证平顺、光洁。