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隧道防水工程施工技术
单位：中铁十七局集团三公司丹通项目 作者：陈胜伟
内容提要：
由中铁十七局三公司承建的辽宁省丹通高速公路土门岭隧道（840+824.62m）,五道岭一号隧道（530+525m）及五道岭二号隧道（455+495.7m）均采用了主体防水与辅助防水相结合、刚性防水与柔性防水相结合、分区止水与局部止水相结合的防水施工技术，取得了很好的效果。
关键词：分区防水，注浆防水，局部止水
1．前言
由中铁十七局三公司承建的辽宁省丹通高速公路土门岭隧道（840+824.62m）,五道岭一号隧道（530+525m）及五道岭二号隧道（455+495.7m）均采用了主体防水与辅助防水相结合、刚性防水与柔性防水相结合、分区止水与局部止水相结合的防水施工技术，取得了很好的效果。该防水系统采用可焊性强、抗腐蚀性高的阻燃性ECB复合防水板，并从防水卷材大块体的铺设、搭接、止水带安装等施工工艺进行了技术革新，提出了分区防水及注浆的隧道综合防渗漏方案，从根本上解决隧道渗漏水。
2．技术特点
2.1.初支背后注浆、柔性防水板铺设、防水钢筋砼施工缝与变形缝处理所采用的设备均比较简单，而且操作简便。
2.2、所用材料来源丰富，成本便宜。快凝水泥、水玻璃、ECB复合防水板等均为常用的防水材料。
2.3、所形成的多层防水帷幕能够有效堵水，防止渗漏。
2.4、可检测的防水卷材双缝焊技术。传统防水卷材通常采用冷粘法或单面焊，往往因粘接不密实或焊接强度不足等因素，无法检测焊缝质量，在搭接处形成漏水薄弱环节。通过双缝焊技术，其焊接强度高于母材，并可进行充气检查。
2.5、防水卷材的无绳挂设。采用专用的ECB垫片及射钉用射钉枪将土工布固定喷砼面上，用热风手动熔焊机将防水板和垫片焊接在一起。克服绳挂铺设在衬砌砼浇注时，吊桩刺破防水卷材所形成的隐患。
2.6、背贴式止水带。采用背贴式止水带，施工方便，分区效果明显。
2.7、分区防水及注浆系统。通过背贴式止水带将防水板在衬砌背面沿纵向分割成若干闭合区域，如果某一区域漏水，不会窜水至相邻区域，并在每个区域预留注浆管及注浆孔，可以方便整治该段渗漏水。
3.适应范围
有压水或静压状态，地下水丰富的铁路、公路隧道，车站、地铁等地下工程。
4.施工工艺
4.1工艺流程
4.1.1主体防水：第一道柔性防水板组成的防水层（ECB复合防水板），内侧分区防水设背贴式止水带；第二道为刚性防水，即C30钢筋砼结构S8防水。
4.1.2辅助防水：初期支护背后回填注浆防水；二次衬砌背后回填注浆防水。
4.1.3局部止水：在二衬施工缝位置安设遇水膨胀止水条，在变形缝位置即围岩类型变化处安设中埋式橡胶止水带。
4.2初支背后回填注浆
4.2.1．初期支护施作完毕后，为固结拱背松散岩体、填充可能存在的空隙，最大限度地减少地层松动、减少拱背积水渗漏，应分区段在初支完成后2-5天内进行初期支护背后回填注浆。这是控制初支表面是否大面积渗水的关键一环，也是整个防水体系是否取得成功的重要一关。为了尽量减少地下水渗入结构，大量注浆可能会使得这一工序的工程成本加大，但这会大大降低后来堵漏的昂贵费用，并使得有效防水成为可能。
4.2.2.技术措施
4.2.2.1．初支背后回填注浆要在施作初期支护时预埋?φ42无缝钢管作为注浆管，长度以大于初支厚度15~20cm 为宜。在隧道长度方向，每隔2m 分别于拱顶及两肩各设一根（即每环3 根），注浆管与初期支护格栅钢架或钢筋网焊接在一起，在围岩与喷射砼交界处预留出浆孔2~4 个。喷砼时，外露端用棉纱封堵加以保护，入土端及出浆孔用稻草进行包缠，防止喷射砼时堵住了管口。
4.2.2．2 注浆材料采用强度等级为42.5R 的普通硅酸盐水泥拌制水泥浆即可，水灰比为1：0.5~1:1。
4.2.2．3 采用单液注浆泵进行注浆，注浆压力控制在0.5~1.0Mpa 为宜。注浆压力过小达不到填充效果，过大容易造成浆液溢出地面。所以，注浆时要注意加强监控观测，必要时及时采取相应措施。
4.2.2．4 注浆结束后，应及时封堵注浆管。为封堵注浆管方便、及时，最好注浆前在预埋的注浆管上焊接一个球形水阀，注浆完毕后关闭球形阀即可。
4.2.2．5 若区段注浆或全部注浆结束后，个别位置仍有大面积湿渍或滴水成线的情况，应在该位置重新打孔埋管注浆。直到喷射砼表面只有小面积分散湿渍，个别位置存在滴水现象即可（如果地下水比较丰富，初支喷射砼表面要完全没有渗水现象是难以做到的）。
4.3柔性防水即复合防水板施工
4.3.1简易台架就位
为了铺设防水卷材，拟制作简易台架，台架用型钢或槽钢焊接而成，下部安装行走轮，铺设简易轨道，用人力配合机械使台车就位。就位后的工作台架可以在轨道上施人力移动。
4.3.2喷射砼基面处理
鉴于喷射砼基面凹凸不平，在铺设防水板前要仔细地凿凸补凹，切割钢筋头及补平工作，处理一段，检查一段，验收一段。其验收合格标准为：凹凸高低差不大于50mm，曲线弧度要>300 mm，凹部长与深的比 >7：1；转角部位的曲线半径要> 50mm ，超出标准的部位要重新处理，直至合格为止。
4.3.3土工布有钉铺设
4.3.3.1剪料
根据设计尺寸计算土工布环形铺设长度并按松铺系数留出富余量，然后剪裁下料，自两端对向等长度裁剪卷成两卷备用;
4.3.3.2铺设
将卷成两卷的土工布置于台架顶，自中间位置分别向两端铺设，用强力钉及热融衬垫将土工布固定在喷身砼基面上，强力钉呈梅花布置，拱部3～4点/m2，边墙部位2～3点/m2 。土工布环形搭接宽度不小于10cm。
4.3.4防水卷材无钉铺设
4.3.4.1剪材
根据设计尺寸计算防水层环形铺设长度并按松铺系数留出富余量，然后剪裁下料，将卷材置于台架顶部工作平台，展开后进行铺设；
4.3.4.2定位热融焊
可用人工推力，使其紧贴岩面，然后用压焊器，在对应的热融衬垫位置将防水卷材与衬垫焊接在一起。如此在铺设面上逐个进行焊接，使防水卷材固定紧贴岩面。
4.3.4.3搭接缝热融焊
防水卷材环向搭接不小于10cm，用配套的自动爬行融焊机进行焊接，形成两道焊缝，中间自动留有空气道，以备检查。
4.3.4.4焊缝检测
先用专用夹子夹住融焊时留的空气道的两端，然后用手持高压气筒对焊缝充气，压力表显示0.2Mpa时停止，此情况维持3 分钟以上降压不小于15%，则说明焊接合格。否则，涂刷检测液，找出有气泡的部位，进行修补后再次检测，直至合格。
4.3.4.5孔洞修补、检测
因施工在防水卷材面造成孔洞，用小块防水卷材，用手动熔焊器熔接后，通过真空检测器检验熔接质量，若不合格，则返工重焊，再检验，合格后，进行下一孔洞修补。
4.4分区止水带的安设
为便于对已经渗入防水板内侧（靠二衬砼一侧）的地下水进行分区集中治理，在防水板内侧每间隔9m（根据二衬台车长度而定）设置一环分区橡胶止水带，止水带与防水板之间以及止水带环向接头同样采用热熔的方法进行粘贴，要求粘贴完全密闭、牢固，使已渗入的地下水不致于相互串流，方便冶理。
4.5二衬混凝土浇筑及施工缝，变形缝的处理
4.5.1刚性防水即防水砼施工
丹通项目土门岭隧道，五道岭一号隧道及五道岭二号隧道二次衬砌钢筋砼均采用C30S8砼，即要求强度等级为C30、抗渗等级不小于S8。防水砼通过试验调整配合比，掺加减水剂配制而成。要保证二衬混凝土抗渗性能，应遵循以下几点：
a)水灰比的变化不仅对砼的强度影响较大，面且对砼的抗渗性能影响也非常大，所以在施工过程中要严格控制水灰比（水灰比不得大于0.55）。
b)防水砼必须采用高频机械振捣密实，振捣时间宜为10~30s 以砼泛浆而不冒气泡为宜，应特别避免漏振和超振。根据振捣位置的操作方便与否，尽量采取附着式与插入式振捣器并用。
c)要使砼结构有效防水，还应充分控制砼的裂纹，所以，砼的养护尤为重要。防水砼在终凝后应立即进行养护，尽量采取保温保湿养护，养护时间不得少于14 天。
4.5.2局部止水
4.5.2.1施工缝处理
施工缝处应安设止水条。止水条应用方木预留槽口，槽底平整，槽侧凿毛处理，止水条应在浇砼前12小时用氯丁胶粘接牢固，粘接后的止水条在浇砼前不得浸水，以防失效。
4.5.2.2.变形缝处理
变形缝处应安设中埋式橡胶止水带。根据衬砌厚度和衬砌形式拼装式钢模挡头板，每块钢模宽度为衬砌厚度的一半，同时将钢模按安装顺序编号。钢模衬砌台车就位后，按照钢模板挡头板编号安装钢模板挡头板，同时将止水带沿隧道环向夹在挡头板中间，两块挡头板用U形卡固定。预留一半止水带在端头模外，以便伸入下一循环混凝土衬砌中。
4.6二衬背后回填注浆
用手动熔焊机将背贴式止水带沿施工缝环向焊接在防水板上,衬砌堵头板在施工时放置在止水带四个齿槽中间,形成分区。每个分区预留注浆孔9个,注浆嘴设三排,隧道拱顶三个,两侧拱腰各三个。
注浆参数如下：
1.注浆材料采用钠基膨润土和水泥混合浆液；
2注浆压力位0.2-0.3Mpa；
3.水灰比为0.75:1,天然钠基膨润土防水粉参量为水泥用量的10%，水泥强度等级为32.5普通硅酸盐水泥；
4.注浆次数为两次，间隔时间为4h，为同一注浆管注浆。
5施工材料
主要有ECB复合防水板、环向MF12塑料盲沟、纵向￠100mm双壁打孔HDPE波纹管、横向￠100mmHDPE波纹管、专用ECB垫片、强力钉（射钉）、天然钠基喷润土防水粉、普通硅酸盐水泥等。
6施工设备
表6-1 施工设备一览表
序号
机具名称
单位
数量
用途
备注
1
射钉枪
把
2
固定土工布与ECB垫片

2
双焊缝焊接机
台
1
焊接防水板
德国造为好
3
热熔焊枪
把
2
固定防水板与补焊

4
刮刀（削刀）
把
1
十字焊缝处削防水板

5
勾刀
把
1
割防水板

6
压轮（压滚）
个
2
补焊时压防水板

7
充气检测针（5号注射用针头）
支
1
检测双焊缝
带压力表
8
充气筒
个
1
检测焊缝时充气

9
手动式轻便注浆泵
台
1
压注水泥浆液
按照水泥用量10%的掺量加入天然钠基膨润土防水粉

7劳动力组织
表7-1 人员配置表
序号
工种或职称
人数
工作内容
备注
1
混凝土工
2
初支基面找平

2
防水工
3
铺设土工布，防水板
要求专业人员
3
工程师
1
检查防水板质量
防水工配合
4
电工
1
保证施工用电

5
注浆操作工
2
注浆所用浆液的配制与注浆
可由混凝土工兼

8施工质量控制
因现场作业条件恶劣，工序交叉复杂，必须加强现场管理和采取有效保护措施。现场控制时，应注意把握以下几点。
8.1防水板施工
8.1.1宁松勿紧，即要求防水板紧贴初期支护面，而固定点之间则应视初期支护面的凹凸情况，将防水板留一定富余量，防止浇注砼时防水板绷紧。
8.1.2大片防水板接头缝必须和混凝土衬砌工作缝错开1m，不得重合一起，以免防水板接缝不良，而造成该处漏水。
8.1.3防水板的铺设应超前二衬砼的施工，其距离宜为5—20m，并设临时挡板防止机械损伤和电火花烧伤防水板。
8.1.4移动台架前，应检查已焊接好的各点，以免移动后返工。
8.1.5每环防水板据隧道断面下料，尽量避免焊接头。
8.2防水层铺设质量检查
铺设后应仔细检查，当两层经焊接在一起的防水板呈透明状，无气泡，即熔为一体，表明焊接严密。要确保无纺布和防水板的搭接宽度，并着重检测焊缝质量。检测内容包括：
8.2.1焊缝拉伸强度，应不小于防水板本身强度的70%；
8.2.2采用充气法检查，用5号注射用针头插入两条焊缝中间空腔，用人工气筒打气检查。当压力达到0.10～0.15MPa时，保持该压力时间不少于１min，焊缝和材料都不发生破坏，表明焊接质量良好（美国ASTM试验方法）。
8.3二衬混凝土施工
严格按照配合比拌制混凝土，现场实验员督促工人按设计参量加减水剂；严格执行混凝土浇筑旁站制度，现场技术员督促工人振捣到位，严禁出现漏振，假振的现象。
8.4注浆回填施工
按照配合比调制好注浆浆液，控制好注浆压力，现场准确记录注浆用量，并与设计注浆用量进行对比，以确保达到预期的注浆效果，达到堵水治漏的目的。
9安全措施
9.1. 参加施工的人员，必须接受安全技术培训教育，熟悉和遵守本工种的各项安全技术操做规程，并定期进行安全技术考核，合格后方准上岗操作。
9.2. 配备专职安全员，认真检查施工现场是否存在安全隐患。
9.3. 非机电人员不准动用机电设备，对所有电源及机电设备要有防护措施（安装漏电保护器等）。同时注意用电安全，非电工人员严禁乱接电。
9.4. 进入现场必须戴安全帽，施工现场不准吸烟。
9.5. 在施工前应对脚手架或工作平台的安全性进行检查，确保无问题后方可在其上进行施工。

参考文献
1.JTJ026-90,公路隧道设计规范，人民交通出版社
2.JTJ042-94，公路隧道施工技术规范，人民交通出版社