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隧道工程的防排水技术

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摘要:结合大茅洞隧道防排水系统的施工技术,介绍了安装弹簧透水管及铺设防水卷材的施工方法。
    关键词:隧道;防排水;防水板;弹簧透水管
    引言
    我公司承建的大茅洞左隧道位于海南省三亚市田独镇境内陵水19所纬向深断裂南侧。右幅隧道已于1984年建成通车,左幅隧道距右幅隧道80 m,为高等级的高速公路,全长1 140 m,设计行车速度80 km/h,行车道净宽10.25 m,隧道净高5.0 m,路面基本照明亮度6.0 cd/m,路面单向横坡为2 %,设计纵坡为人字坡,竖曲线半径R为35 km,坡度分别为+1.5 %和-1.42 %,隧道平面位于直线段。
    对隧道影响较大的结构共有五条断层及闪长玢岩岩脉、节理发育带等。隧道所经过的山脉岩性较为单一,主要为花岗岩,围岩类别为II~V类,软弱围岩占85 %.
    隧道采用复合式衬砌,设有照明、消防、通风、通讯等设施,预留洞室多,预埋管线种类多。由于先期投入使用的右幅隧道渗、漏水严重,故对左幅隧道提高了防、排水施工质量的要求,要求隧道洞内无渗漏水,安装设备预埋洞室不渗水,路面不冒水、不积水。下面重点介绍隧道的防、排水施工方法及其施工效果。


    1  隧道的防排水设计
    隧道的防排水体系由两部分构成:一是初期支护期间的排水系统,包括弹簧透水管,纵、横向排水管和两侧水沟;二是二次衬砌的防水系统,包括防水板、无纺布和防水混凝土。
    1.l  防水措施
    在初期支护与二次衬砌之间敷设一层PVC复合土工布防水板作为第一道防水,防水板敷设范围为自拱部至边墙下部。施工缝采用XZ-322-20型中埋式橡胶止水带,沉降缝采用BW-9611型遇水膨胀止水条。
    1.2  排水措施
    在洞内路面两侧设置了圆形预制边沟以排除路面积水;为了更有效地排除衬砌背后积水,隧道内沿岩面环向布设弹簧软式透水管,弹簧透水管与边墙底部的Φ100 mm纵向排水管相连接,并每隔25 m设一处横向引水管,通过沉砂井将纵向排水管内地下渗水引入路面边沟内,由路面边沟排到隧道外路基边沟内。
    1.3  截水措施
    为防止洞外水流入隧道,在进出口端设两道横向截水沟。洞内水排至洞口路基边沟内。


    2  防排水施工
    2.1  防水施工的材料和机具
    防水施工的主要材料有聚乙烯塑料防水卷材(规格1 200 mm×1 mm,长度根据设计加工。技术性能为:扯断强度≥7.5 MPa,扯断伸长率≥45%,脆性温度为-40℃)、土工无纺布和粘接用的专用粘合剂。
    施工机具需要准备架设防水卷材的简易台车、电钻、射钉枪、塑料焊枪、塑焊机、小型运输车等。


    2.2  施工步骤
    2.2.1  环向弹簧透水管的安装施工
    安装前要将岩面处理平整,以免喷射混凝土时背后产生空洞,影响衬砌结构受力和汇、排水效果;在地面将3根弹簧透水管并排用无纺布包好绑在0.5 m宽的细格铁丝网上;在安装弹簧透水管的岩面部位每隔1 m钉横向间距为0.5 m的两枚悬挂锚钉,锚钉露出岩面以不高于弹簧透水管的直径为度;利用简易台车从一侧向另一侧将绑好的弹簧透水管输送,并密贴岩面用铁丝将其固定在悬挂锚钉上。安装时,要注意每道弹簧透水管的端头留有100 mm的富余量,以便与纵向排水管搭接。
    弹簧透水管的间距一般为:II类围岩10 m,III类围岩15 m,IV类围岩20 m.在施工中,可根据实际渗水情况进行调整,在地下水发育处可适当增加1~2道。


    2.2.2  纵、横向排水管和边沟的施工
    (1)在衬砌施工前,要先将基底清理干净,把纵向排水管连接好,然后每隔10 m用三通接头与横向排水管连接,并将弹簧透水管的两端头贴岩壁装在排水管的梅花眼处。最后在无纺布和防水板施工时,一并将纵向排水管半包围扣在墙脚基底处,以保证裂隙水很顺畅地汇入排水管中。
    (2)两侧边沟的各节接缝间用沥青麻布或橡胶垫于四周,以免地下水由防水板导出后由边沟溢出。边沟每隔50 m设一沉沙池。


    2.2.3  无纺布和防水板的施工
    (1)防水板焊接质量的好坏,直接影响到洞身的防水效果。防水板的焊接是通过塑焊机高温加热,使所要焊接的两片塑料防水板局部熔化后,加压将两片塑料板粘合在一起的,要求焊接密实可靠。
    (2)检查初期支护净空,提前处理岩面欠挖,否则待衬砌台车就位后再处理欠挖,既影响施工进度,又容易损坏防水板,降低防水效果;进行上述检查处理后,还要检查岩面平整度,将凸出岩面的喷射混凝土凿除,用砂浆填平;将凸出的锚杆及钢筋头切割掉,用大锤砸平,防止刺破塑料防水板。
    (3)铺设无纺布应环向铺设,用射钉枪将无纺布(加防水板暗钉粘结块或压力条)钉在初期支护混凝土表面。防水板暗钉环向间距为:拱部0.5~0.7 m,边墙1.0~1.2 m,纵向间距0.3~0.5 m,凹凸不平处相应增加固定点;相邻两环之间搭接宽度≮0.1 m,其接头不能在同一截面上。无纺布必须紧密钉牢在初期支护上,不得脱落、松动或留下空白。
    (4)铺设塑料防水板应采用暗钉法,逐环顺序进行。铺设前根据防水板的宽度,用粉笔在无纺布上沿环向划出每幅防水板的位置,然后从侧面开始自上而下铺设防水板,边铺设边用塑焊枪将防水板焊于暗钉块上。
    防水板铺设要求平整,并保持一定的松弛系数(一般为1.2),防止混凝土施工中将防水板绷紧拉坏;相邻两环防水板搭接宽度为0.10~0.15 m,搭接不够或过宽都不好,会影响焊接质量。每次铺设的防水板要伸出二次衬砌外0.5 m,以保证与下一组防水板有足够的搭接宽度。衬砌混凝土施工中要注意保护好防水板,防止损坏拉伤,尤其焊接钢筋时需对防水板加以保护,防止烤焦、损坏。
    (5)防水板采用热楔焊接法,用塑料自动焊机焊接。其操作方法是:调整焊接机速度指示器(焊接速度通过实验来确定,采用厚1.5 mm的防水板时,焊接速度为0.2~0.3 m/min),按下温度开关,将温度指示器调节到需要的温度值(采用厚1.5 mm的防水板时,焊接温度为250~300 ℃),待10~20 s后,红色指示灯亮,即达预定温度;将要焊接的防水板沿焊接机行走方向,分别由左侧或右侧插入热楔的下部,待温度达到要求后,搬动加压手柄使滚轮自动压紧防水板,移动焊接机,热楔将防水板表层熔融粘合。


    3  防水效果及体会
    按照上述施工方法,大茅洞隧道衬砌已完成500 m,施工地段为大茅洞隧道的浅埋段、断层破碎带、节理发育带以及塌方段等,经雨季观察无一处渗漏水,证明上述防排水技术措施效果良好,得到建设单位及监理单位的一致好评。总结施工经验,我们主要有以下几点体会:
    3.1  隧道地下工程防排水应坚持防排结合、综合治理的原则,只有做到防水可靠、排水畅通,才能保证防水质量。


    3.2  选用新型优质防排水材料是保证防排水质量的重要物质条件。


    3.3  防水卷材的拼粘及铺设重在细心、认真,施工班组要实行定人、定岗,责任到人,形成专业化施工,从而提高施工速度和施工质量。


    3.4  防水混凝土虽然能满足自身防水要求,但衬砌过程中的伸缩缝、施工缝、预留洞室都会影响混凝土的防水效果,必须配合其它防水措施才能保证防水工程质量。


[供稿:中铁十二局集团公司第三工程公司]