高铁隧道结构防排水教学课件PPT 37页

'高速铁路隧道工程施工哈尔滨铁道职业技术学院铁道建筑学院王国博 隧道衬砌漏水现象，多见于衬砌结构的两类部位，一类是隧道衬砌本身的薄弱部位；另一类为衬砌结构构造、工艺性缝隙（施工缝、变形缝等）。“以衬砌自防水为主体，以接缝防水为重点”是隧道防水的基本原则。衬砌结构防水是铁路隧道防水系统的主体，其由锚喷支护之喷混凝土、模筑衬砌混凝土防水以及施工缝、变形缝防水措施和防水等根据隧道防水需要组合而成，其设置应符合下列规定：（1）隧道设衬砌。防水等级二级及以上的隧道优先选择复合式衬砌，对于防潮要求高的工程，经过经济技术比较后，可采用离壁式衬砌；其采用的防水混凝土抗渗等级应根据防水等级、衬砌后渗水压力、结构厚度等因素综合确定。 （2）隧道应重视喷射混凝土的防渗，可通过掺加纤维材料，提高喷射混凝土的防裂能力。锚喷支护作为复合衬砌的初期支护时，不得漏泥砂，有明显漏水点时，可采用集中引排或注浆堵水。锚喷支护单独用作工程衬砌时，可用于防水等级为三、四级的工程，喷混凝土厚度不宜小于8cm。（3）施工缝、变形缝防水处理不宜少于一种措施，并优先选用中埋式止水带。（4）隧道防水层包括塑料防水板、喷膜防水层、防水涂料等，防水等级二级以上的隧道应设置防水层，并应优先选择塑料防水板防水层。对结构腐蚀较强地段或水压过高地段，必要时可选择两层防水层。（5）地下水发育的隧道宜采用分区隔离防排水技术，区段长度应根据洞内渗漏水量的大小确定，富水地段可按模筑混凝土衬砌一次施作段长度进行分区，采用带注浆管的背贴式止水带与防水板密封焊接进行分区，背贴式止水带设于施工缝位置。 一、基面处理在防水板铺设前应用混凝土(或砂浆)将凹坑喷平，并应对凹凸不平情况进行检查，同时对基面（初期支护表面）的渗漏水、外露的突出物及空洞、裂缝、松酥处进行处理。初期支护表面平整度应符合D/L≤1/10的要求（D为初期支护基面相邻两凸面凹进去的深度；L为基层相邻两凸面间的距离，且L≤lm）。1、渗漏水处宜采用注浆堵水或排水盲管、排水板将水引入侧沟，保持基面无明显渗漏水。当基面出现股状涌水时，可采用局部注浆、固截注浆法进行封堵，封堵后的剩余水量可用排水盲管或排水板集中将水引人洞内排水沟排出。2、对于基面外露的锚杆头、注浆管头、钢筋头、螺杆钉头等突出物应予切除后妥善处理。 （1）钢筋网等凸出部分，先切断后用锤铆平抹砂浆素灰,如图9-11所示。（2）有凸出的注浆钢管头时，先切断，并用锤铆平，后用砂浆填实封平，如图9-12所示。 （3）锚杆有凸出部位时，螺头顶预留5mm切断后，用塑料帽遮盖，如图9-13所示。 二、排水盲管排水盲管包括环向盲管、纵向盲管和横向泄水管，环向盲管、纵向盲管各排入侧沟，纵向盲管中部采用变径三通连排水入侧沟，形成完整的排水系统。其中纵向集水盲管在整个隧道排水系统中是一个中间环节，起着承上启下的作用，是关键环节。排水盲管施工主要有钻定位孔、锚栓安装、盲管铺设、安装等环节。 1、排水盲管布置环向排水盲管沿纵向设置的间距满足设计要求，并根据洞内渗、漏水的实际情况，在地下水较大的地段加密设置排水盲管。纵向盲管安设的坡度与线路坡度一致。2、施作步骤与方法（1）按规定划线，以使盲管位置准确合理。（2）钻定位孔，定位孔间距在30～50cm。（3）将膨胀锚栓打入定位孔或用锚固剂将钢筋头预埋在定位孔中。（4）将盲管用无纺布包住，防止泥砂、喷混凝土料或杂物进入堵塞管道用扎丝捆好；用卡子卡住盲管，然后固定在膨胀螺栓上。（5）集中出水点沿水源方向钻孔，然后将单根引水盲管插入其中，并用速凝砂浆将周围封堵，以使地下水从管中集中引出。（6）采用三通与其他透水管、连接盲管相连。 3、横向泄水管施工横向泄水盲管（在设中心排水沟的情况下）位于衬砌基础的下部，布设方向与轴向垂直，是连接纵向排水管与中央排水管（沟）的水利通道。横向排水盲管通常硬质塑料管，施工中先在纵向盲管上预留拼接，然后在仰拱及填充混凝土施工前接长至中心排水管（沟）。施工中三通管留设位置应准确，接头应牢固，防止松动脱落。4、施工注意事项（1）划线时注意盲管尽可能走基面的低凹处和有出水点的地方。（2）盲管尽量与岩壁密贴，与支护的间距不得大于5cm、盲管与支护脱开的最大长度不得大于10cm。（3）盲管用无纺布等渗水材料包裹，防止泥砂、喷混凝土料或杂物进入堵塞管道。（4）用防水卷材半裹纵向盲管，使从上部下流之水在纵向盲管位置尽量流入管内。 三、防水板在基面处理、排水盲管施工完成后，进行防水板施工作业，一般包括铺设准备、缓冲层铺设、防水板固定、防水板焊接、质量检查等环节。 1、材料要求缓冲层材料一般采用土工布，选用的土工布要具有一定的厚度，其单位面积质量不宜小于300g/m2。土工布要具有适应初期支护由于荷载或温度变化引起的变形能力，并具有良好的导水性。为抵抗地下水或混凝土、水泥砂浆析出水的侵蚀，土工布还应具有良好的化学稳定性和耐久性。防水板宜选用高分子材料，在规格确定的长度内不允许有接头。从外观上看，防水板表面平整、边缘整齐，无裂纹、机械损伤、折痕、孔洞、气泡及异常黏着部分等影响使用的缺陷，除特殊要求外，外观颜色为材料本色，不得添加颜料和填料。在不影响使用的条件下，防水板表面凹痕，深度不得超过厚度的5%。还要具备耐刺穿性好、柔性好、耐久性好等特点，并具备一定的阻燃性。 2、铺设准备（1）洞外检验防水板及缓冲层材料质量。（2）对检验合格的防水板，用特种铅笔画出焊接线及拱顶分中线，并按每循环设计长度截取，对称卷起备用。（3）铺设防水板的专用台车移到要铺设的地方就位。将缓冲层（土工布）和防水板吊放在台车的卷盘上。（4）铺设前进行精确放样，进行试铺后确定防水板一环的尺寸，尽量减少接头。（5）在铺设基面标出拱顶线，画出每一环隧道中线及垂直隧道中线的横断面线。 3、铺设缓冲层对于设计为分离式的防水板，先进行缓冲层铺设。缓冲层铺设时，用射钉或膨胀螺栓将热塑性圆垫圈和缓冲层平整顺直地固定在基层上（见图9-16），其固定点的间距可根据基面平整情况确定，一般拱部为0.5～0.8m，边墙为0.8～1.0m，隧底1.0～1.5m，呈梅花型布置，并左右上下成行固定。在凹凸较大的基面上，应在凹处加密固定点，使缓冲层与基面密贴。缓冲层搭接宽度不应小于50mm，一般仅设环向接缝，当长度不够时，设轴向接缝应确保上部（靠近拱部的一张）应由下部（靠近底部的一张）缓冲层压紧。 4、铺设防水板防水板一般采用专用台车铺设，有条件时也可采用防水板自动铺设机铺设。防水板采用环向铺设法，从拱部向两侧边墙展铺，下部防水板应压住上部防水板，松紧应适度并留有余量（一般实铺长度与喷射混凝土面弧长的比值为1.1～1.2:1），保证防水板全部面积均能抵到围岩。防水板纵向搭接与环向搭接处应采用丁字型接头（如图9-17所示），除按正常施工外，应再覆盖一层同类材料的防水板材，用热熔焊接法焊接。 两幅防水板的搭接宽度不应小于150mm，分段铺设的防水板边缘部位应预留至少60cm搭接余量。搭接缝应采用双焊缝、调温、调速热楔式功能的自动爬行式热合机热熔焊接，细部处理或修补采用手持焊枪，热熔双焊缝搭接如图9-18所示，当采用单条焊缝时，其有效焊接宽度不应小于15mm，焊接要严密，不得焊焦焊穿。搭接缝焊接质量检查应按充气法检查，发现漏气及时修补。防水板搭接缝应与施工缝错开1.0～2.0m。 分离式防水板固定，一般采用热风焊枪或热合器，使其防水板融化与塑料垫圈粘结牢固；复合式的防水板，则按设计要求（一般拱部0.5～0.8m，边墙0.8～1.0m，底部1.0～1.5m）在铺设基面打设膨胀锚栓，采用悬吊法牢固固定，膨胀锚栓帽宜采用圆弧形，锚栓顶面离喷射混凝土面距离不大于3mm。洞身与附属洞室连接处的防水板铺设应按图9-19施作，不得形成水囊、积水糟。 明洞与隧道防水板搭接时，隧道防水板应延伸至明洞，并与明洞防水板搭接良好，详见图9-20。正洞与附属结构搭接处易形成阴阳角，防水板必须在阴阳角弯折搭接。防水板弯折前的搭接边L大于干弯折后的焊贴边I，为使弯折后搭接平展，可在弯折前分成n段并于分段处剪成口宽为(L-I)/n的三角形缺口，则弯折后缺口能平展闭合，达到平顺焊接防水板的目的，如图9-21所示。 5、铺设质量检查对防水板铺设质量一般要进行充气检查、目测及尺量检查、负压检查。目测及尺量检查主要用于防水板外观质量，主要检查防水板有无烤焦、焊穿、假焊和漏焊、检查焊缝宽度是否符合设计、检查焊缝是否均匀连续、焊缝表面是否平整光滑、焊缝有无波形断面。充气检查主要检查防水板的搭接缝密封性能。先堵住空气道的一端，然后用空气检测器从另一端打气加压，直到压力达到0.25MPa时停止充气，保持15min，压力下降在10%以内，说明焊缝合格；如压力下降过快，说明焊缝不严。用检测液（可用肥皂水）涂在焊缝上，有气泡的地方应重新补焊，直到不漏气为止。防水板补焊处可采用负压检查方法（即真空罩）进行检验，如焊缝密封性不合格应进行再次修补直到检测合格。 6、施工注意事项（1）防水板铺设应超前二次衬砌施工，并设临时挡板防止机械损伤和电火花灼伤防水板，同时与开挖掌子面应保持一定的安全距离。（2）塑料板应存放在室内，库房应整洁、干燥、无火源、自然通风要好，并应远离高温热源及油脂等污物；（3）任何材料、工具、在铺设时应尽量远离已铺好的地段堆放；（4）安装孔位要严格控制方向和排列距离，避免安装时搭接困难；（5）要保持防水层接头处的洁净、干燥，同时在下一阶段施工前避免将其损坏；（6）焊缝若有漏焊、假焊应予补焊；若有烤焦、焊穿处以及外露的固定点，必须用塑料片焊接覆盖； （7）对于避车洞处防水板的铺设，如成形不好，用浆砌片石或模筑混凝土使其外观平顺后，方可铺设防水板，对于热合器不易焊接的部位用热风枪手工焊接，并确保其质量；（8）挡头板的支撑物在接触到塑料防水板处必须加设橡皮垫层；（9）绑扎钢筋和安装模板及衬砌台车就位时，在钢筋保护层垫块外包土工布防止碰撞和刮破塑料板；（10）浇筑混凝土时，应防止碰击塑料板，二次衬砌中埋设的管料与防水板间距不小于5cm，以防止破损塑料防水板，浇筑时应有专人观察，发现损伤应立即修补。（11）衬砌浇筑中特别注意振捣引起的防水板破坏，避免振捣棒直接接触防水板，插入式振动棒变换位置时采取竖向缓慢拔出的方式，不要在仓内平拖，发现损伤立即修补。 四、止水带及止水条施工缝及变形缝是隧道防排水的薄弱环节，也是隧道工程防水的重点。施工缝通常采用背贴式止水带、遇水膨胀止水条、中埋式止水带的单一或复合防水方式，必要时施工缝还应设置带注浆孔的遇水膨胀止水条并预埋注浆管。变形缝防水通常采用中埋式止水带与背贴式止水带、防水密缝材料、遇水膨胀橡胶止水条等组合的形式。特殊情况下变形缝防水还可设置带接水盒的构造形式。 1、止水带高速铁路隧道工程所用止水带一般选用橡胶或塑料止水带。对水压力大、变形大的施工缝、变形缝要选用钢边止水带。橡胶止水带和钢边止水带采用三元乙丙橡胶制作，不得采用再生橡胶。塑料止水带不得采用再生塑料。当设计选用其他新型、成熟、可靠的材料时，其物理性能要符合国家相关标准的要求，还要满足一些外观质量和物理力学性能方面的要求。止水带在外观质量方面，表面不允许有开裂、缺胶、海绵状等影响使用的缺陷，其中塑料止水带外观颜色为材料本色，除特殊要求除外，不得添加颜料和填料 中埋式止水带安装应利用附加钢筋、卡子、铁丝、模板等将止水带固定，宜采用专用钢筋套或扁钢固定，采用扁钢固定时，止水带端部应先用扁钢夹紧，并将扁钢与结构内钢筋焊牢，固定扁钢用的螺栓间距为50cm。 背贴式止水带应采用粘接法与防水板连接，与止水带进行粘结的防水板应擦洗清洁。止水带的长度应事先向生产厂家定制，尽量避免接头。如确需接头，应选在二次衬砌结构应力较小的部位，可采用搭接、复合连接、对接的形式，须满足图9-29的要求。止水带接头粘接前应做好接头表面的清刷与打毛。 施工控制要点①止水带埋设位置应准确，其中间空心圆环应与变形缝重合。②止水带定位时，应使其在界面部位保持平展，不得使橡胶止水带翻滚、扭结，如发现有扭结不展现象应及时进行调正。③止水带的上下压茬应排水畅通、将水引向外侧。④浇筑振捣靠近止水带附近的混凝土时，不得破坏止水带，同时还应充分振捣，混凝土应与止水带的紧密结合。⑤衬砌脱模后，若检查发现施工中有走模现象发生，致使止水带过分偏离中心，则应适当凿除或填补部分混凝土，对止水带进行纠偏。 2、止水条 止水条的设置如图9-31所示，采用预留槽嵌入法施工。水平施工缝先浇筑混凝土在初凝后、终凝前根据止水条的规格在混凝土端面中间压磨出一条平直、光滑槽。环向或竖向施工缝采用在端头模板中间固定木条或金属构件等，混凝土浇筑后形成凹槽。槽的深度为止水条厚度的一半，宽度为止水条宽度。在灌注下一循环混凝土之前，对预留槽进行清理，清除残渣，磨光槽壁，涂抹胶黏剂，将止水条安装在槽内，粘结牢固，并用间距不宜大于60cm的水泥钉固定。 止水条接头处应按图9-32重叠搭接后再粘接固定，搭接长度不应小于5cm。带注浆孔遇水膨胀止水条搭接时，连接管应按图9-33安装，备用注浆管应引入衬砌内侧。 施工注意事项①施工前，必须对止水条的宽度、厚度进行检查，确保其符合设计及标准要求。②止水条安放前，必须对预留槽进行清理，清洗干净、排除杂物。③止水条安装应尽量安排在下一循环混凝土浇筑前3～5h，如有困难提前安装应采取缓膨措施，但最长时间不得超过24h。④止水条安装时应顺槽拉紧嵌入，确保止水条与槽底密贴，不得有空隙。⑤止水条接头处应重叠搭接后再粘接固定，沿施工缝形成闭合环路，其间不得留断点。⑥止水条定位后加涂缓膨剂，防止提前通水膨胀。⑦振捣混凝土时，振捣棒不得接触止水条。'