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公路 隧道 2 0 1 3年第 1 期( 总第 8 1 期) 隧道梯形背贴排水止水带及假顶辅助安装技术 吕康成 吉 哲 马超超 ( 长安大学公路学院西安7 1 0 0 6 4 ) 摘 要针对隧道衬砌施工缝既有背贴式止水带存在的问题， 开发了梯形背贴排水止水带。在隧道洞顶， 由于衬 砌混凝土施工困难， 背贴式止水带周围普遍难以密实而致止水效果不佳， 为此开发 了人工假顶背贴式止水带安装 技术 。 关键词 隧道施工缝防水梯形止水带人工假顶 近年来我国在隧道与地下工程建设方面取得了 巨大成就， 但一些工程也出现了质量问题 ， 其中最为 普遍的是渗漏水r 1 ] 。隧道与地下工程渗漏水轻则 降低工程的服务水平 ， 重则危及运营安全 。为了防 范渗漏水 ， 隧道与地下工程大都采取了防水措施 ， 但 仍有相当多的工程在建成后不久便出现严重渗 漏_ 4 ] 。工程经验表 明， 混凝土结构的施工缝 ( 包括 伸缩缝 、 沉降缝) 是渗漏水的多发部位[ 7 ] 。其原因是 既有的施工缝防水技术存在不足 ： 传统 的中埋 式止 水带安装质量不易保证 ， 背贴式止水带在隧道顶部 其周围无法密实。技术上的缺陷造成施 工困难 ， 使 看似完善的设计思想无法真正落实。为了有效解决 混凝土结构施工缝渗漏问题 ， 笔者研发 了梯形 背贴 排水止水带 ， 探讨了其适用条件 ， 并改进 了背贴式止 水带在洞顶 的安装技术。 1 施工缝渗漏水浅析 目前 ， 工程上常用 的施工缝 防水构造主要有三 种 ， 一是在衬砌厚度 的中部沿环向设置 中埋式止水 带 ； 二是在同样 的位置设 置遇水膨胀橡胶条 。三是 背贴式止水带与止水条组合。三种构造 的防水效果 均不甚理想 ， 除了施工质量不佳而导致施工缝渗漏 外 ， 在技术方面也存在以下不足。 1 ． 1 中埋式止水带安装困难 中埋式止水带在端头模板上的固定是止水带安 装 的关键。止水带固定的好坏直接关系到其能否垂 直于施工缝。文献L 8 ] 推荐的中埋式止水带安装工 艺 ： a ． 将 8钢筋卡间隔 l m 固定 在止水带上 ； b ． 用 穿板铁丝 固定 钢筋 卡 于板 外钢 筋段 ( 图 1 ) ； C ． 将 1 O背托钢筋穿于止 水带 和钢筋卡之间， 并用 扎丝 绑扎在钢筋卡上 ； d ． 先浇衬砌段拆模后 ， 将钢筋卡外 露段扳直 ， 并用其将 自然伸直 的止水带外露部分卡 紧。由此可见， 使中埋式止水带准确就位相当困难。 工程上经常出现 中埋式止水带贴缝安装或接近贴缝 安装的情况( 图 2 ) ， 渗水极 易绕 过止水带从背水面 渗出。 图 1 中埋式止水带的规矩固定 迎水 面 i j ／ 业水带 ， ／ ／ ／ 后 浇 茸 先 浇 嚣 ／ 一 A 、 ～ 施工缝： 。 、 、 、 ^ 背水 面 图 2 中埋式止水带安装欠妥示意 1 ． 2 结构顶部背贴式止水带周围不实 鉴于中埋式止水带固定安装困难， 背贴式止水 带应运而生。图 3 为《 公路隧道设计规范》 [ 9 推荐的 施工缝防水构造。背贴式止水带在隧道的底部和边 墙上 尚能发挥较好 的防水作用。但在隧道顶部 ， 衬 砌混凝土浇筑 比较困难 ， 背贴式止水带周围混凝土 的密实性不易保证。特别是， 当隧道顶部超挖时， 背 贴式止水带的防水效果更是无法保证。 57 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 公路隧道 2 0 1 3年第 1期( 总第 8 1期) 图 3 设计规范推荐施工防水构造 1 ． 3 膨胀橡胶条的长期止水效果存疑 在施工缝 中采用膨胀橡胶条止水是近些年开发 的一项新技术 ， 但从实际使用效果来看 ， 该技术 目前 还存在一定的问题。事实上， 隧道与地下工程建成 后随着季节的更替， 气温升高时衬砌段伸长， 气温降 低时衬砌段收缩 ， 环 向施工缝也随之相应地闭合张 开， 同时膨胀橡胶条也经历了一个加载、 卸载周期 。 一 年之中， 工程围岩 内的地下水也有 丰水期和枯水 期之分。在丰水期 ， 膨胀橡胶条会遇水膨胀 ； 在枯水 期 ， 膨胀橡胶条会失水收缩 。在如此复杂 的工作环 境下 ， 遇水膨胀橡胶条很难有效地发挥作用 ， 最终势 必导致膨胀橡胶条与衬砌施工缝两侧混凝土间出现 间隙， 使渗水沿此间隙渗出， 引发施工缝渗漏 。 2 两类止水带的适用条件 鉴于施工缝止水条技术尚难有效防水， 笔者认为 应针对 目前止水带技术存在的问题深入研究 ， 寻求技 术突破， 防范隧道施工缝渗漏水。中埋式止水带的优 点是设置在衬砌厚度中间， 若妥善安装 ， 则其周围混 凝土饱满密实 ； 其次 ， 中埋式止水带长度为确定值， 可 按设计长度定长加工生产， 对减少接头和降低止水带 造价有利。中埋式止水带存在的最大问题是不易安 装， 笔者研制了一种便于安装 的蝶形中埋式止水带 ( 另文介绍) 。背贴式止水带的优点是容易安装， 这为 提高施工缝防水效果创造了条件； 背贴式止水带存在 的最大问题是在洞顶其周围不易密实； 其次是其沿隧 道周边设置， 当周边轮廓凹凸不平或洞顶因超挖空虚 时 ， 止水带的长度随周边几何状况变化， 无法定长加 工生产 ， 这可能增加止水带中间接头的机会。 事实上 ， 不同的止水带适用于不同的条件 。当隧 道采用锚喷支护且成型不甚规整时， 衬砌施工缝宜采 用蝶形中埋式止水带防水； 当隧道有拱架和喷射混凝 土联合支护时， 衬砌施工缝宜采用下面介绍的梯形背 5 8 贴排水止水带防水， 并在洞顶采用人工假顶技术辅助 安装。 3 梯形背贴排水止水带 目前许多隧道施工缝防水都采用了《 公路隧道 设计规范》 __ g ] 推荐 的方案( 图 3 ) 。既有的背贴式止 水带存在以下不足： ( 1 ) 不具备衬砌壁后 的排水功 能， 容易使衬砌壁后水压较大并导致隧道渗漏水 ； ( 2 ) 背水面上的止水条材质柔软 ， 混凝土浇筑过程中 易被压倒而不能发挥其正常止水功能； ( 3 ) 造型使渗 水由衬砌壁后至工程缝的沿程 阻力较小 ， 地下水容 易沿止水带的背水面渗出。针对既有的背贴式止水 带的上述不足 ， 设计试验了梯形背贴排水止水带 。 3 ． 1 梯形背贴排水止水带的构成 梯形背贴排 水止水 带断面 总体上 呈梯形 ( 图 4 ) 。它由绕道 、 左基板 、 左翼、 右基板 、 右翼 、 滤水条 组成。其 中绕道 、 左基板、 左翼、 右基板、 右翼形成止 水带的主体， 由土工布构成滤水条贴在左基板和右 基板上 ， 并与绕道形成排水孔。为了较少材料 消耗 并保证止水翼缘有适宜的挺度， 保证混凝土浇筑时 保持正常姿态 ， 在止水带的纵 向每个一定的间距设 置 了加劲肋( 图 5 ) 。 图 4 梯形背贴排水止水带断面示意 右馨板 ／ L／ 卜 ～～ ～右 基 板 加 强 肋 一 一 _ 7 一 ’ ～ ／ ‘ ’ 右翼加强肋一 一 } 水棱 图 5 A—A截面剖视 图 3 ． 2 梯形背贴止水带的安装 安装时， 止水带的迎水面紧贴衬砌混凝土施工时 的基面。施工缝在绕道背水面的左侧。施工缝 的右 边衬砌段为先浇段 ， 左边衬砌段为后浇段。地下水沿 止水带的迎水面流动至滤水条时， 由于滤水条可透 水， 渗水很容易进入排水孔， 并由其排向隧道与地下 工程的排水系统。如果渗水绕左翼、 左基板的背水面 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 公路隧道 2 0 1 3年第 1 期 ( 总第 8 1 期) 至施工缝 ， 或绕右翼 、 经右基板的背水面至施工缝 ， 则 不仅渗水流程长， 而且阻力大。所以， 采用梯形背贴 排水止水带可避免或减轻施工缝的渗漏水 。 3 ． 3 梯形背贴排水止水带的优点 梯形背贴排水止水带优点有二， 一是给背贴式止 水带也赋予了排水功能 ； 二是在消耗同样材料的情况 下 ， 提高了止水带的抗渗阻力 。由于造型 的特殊性， 这种新型止水带具有背贴式止水带的易安装性 ， 又兼 有中埋式止水带对渗水的高阻性。在设计中 ， 注意到 了渗水绕止水带流动时， 从渗水出发点到距离最近的 施工缝 ， 两侧的绕流线长度基本相等的原则， 所以， 设 计的止水带在造型上左右不完全对称 。 4 背贴式止水带洞顶人工假顶技术 在隧道衬砌混凝土模板台车加装局部人工假顶 装置是一种改进背贴式止水带安装的方法。该方法 能在保持背贴式止水带 容易安装优点 的同时， 有效 解决隧道顶部背贴式止水带周围混凝土不易密实的 问题。 4 ． 1 假顶设置 隧道施工缝背贴式止水带人工假顶由两部分组 成， 假顶木板和升降装置。假顶木板在隧道中线两 侧各一块 ( 图 6 ) 。升降装置有三组 ， 每组又 由三个 基本组件构成 ， 即升降托板、 升降螺杆和连接块。升 降装置下部 的连接块与隧道衬砌模板台车的端头钢 架相连( 图 7 ) 。 l A 图 6隧道施工缝人工假顶结构示意 4 ． 2 安装工艺 人工假顶这样使用： 衬砌混凝土模板台车就位 后， 用手柄旋转升降螺杆， 使其带动升降块上升。待 升降块接近隧道顶部时， 将两块假顶木板放于升降 块上， 然后再旋紧升降块， 固定好人工假顶。此后， 用常规方法安装背贴式止水带 ， 并浇筑衬砌混凝土 。 由于人工假顶的存在， 在隧道顶部背贴式止水带被 图 7 A—A断面示意 埋入混凝土一定的深度 ， 使止水带 周围的混凝土容 易密实 。衬砌端头模板拆除方法与常规的相 同， 只 是端头模板拆完后， 需旋下升降托板， 取下假顶模 板。设置人工假顶既保留了背贴式止水带易于安装 的优点 ， 在隧道顶部又取得 了中埋式止水带的防水 效果。在隧道有拱架支护或 成形规矩 的支护条 件 下 ， 采用人工假顶技术辅助背贴式 止水带安装可方 便隧道施工并提高施工缝的抗渗性。 5 止水带无中间接头安装工艺 若止水带施工时在其沿线的某一位置存在接 头 ， 则该位置容易出现渗漏水。对于有排水系统的 隧道 ， 止水带无接头安装工艺与传统的止水带安装 工艺不 同， 它事先在衬砌基础 内按环 向施工缝 的间 距预留止水带安装槽_ 1 。 。 。安装止水带时， 用上述方 法先通条将上部止水带 固定在壁面上， 止水带下端 插入预留的安装槽 内， 并使梯形止水带的排水孔与 下部的波纹排水管连通。然后用防水混凝土固定植 入在安装槽 内的止水带( 图 8 ) 。最后浇注衬砌混凝 土。这样， 在衬砌混凝土施工结束后， 每条止水带的 中间均无接头 ， 并且每条环向施工缝上都有一道通 向隧道排水系统的排水孔 。 图 8 梯形背贴式排水止水带下部连接 5 9 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 公路隧道 2 0 1 3 年第 1 期 ( 总第 8 1 期) 6 结论 ( 1 ) 隧道衬砌施 工缝梯形背贴排水止水带具有 排水功能， 在施工缝部位对渗水先排后堵， 可实现 “ 无压止水” 。 ( 2 ) 梯形背贴式止水带保留了一般传统背贴式止 水带的易安装性 ， 梯形造型与合理的几何参数使其翼 缘在混凝土浇筑工间与工后均能保持 良好状态。 ( 3 ) 背贴式止水带适宜用于有拱架初期支护的 二次衬砌施工缝防水， 中埋式止水带适用于支护结 束后壁面不规整的二次衬砌施工缝防水 。设计与施 工时可据实际条件灵活选用止水带形式 。 ( 4 ) 有拱架和喷射混凝土联合初期支护 的二次 衬砌施工中， 假顶辅助安装技术有助于背贴式止水 带在隧道顶部防水的可靠性 。 ． ( 5 ) 采用在衬砌基础留槽埋管， 可将止水带无 中 间接头工艺应用于梯形背贴排水止水带的安装。 参考文献 [ 1 ] 山西省公路局． 公路工程八大通病分析与防治[ M] ． 北 6 O 京 ： 人民交通 出版社 ， 2 0 0 0 ． [ 2 ] 刘庭金， 朱合华， 夏才初 ， 等． 云南省连拱隧道衬砌开裂 和渗漏水调查结果及分析E J 3 ． 中国公路学报 ， 2 0 0 4 ， 1 7 ( 2 ) ， 6 4—6 6 ． [ 3 ] 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