高速铁路隧道防排水施工技术及质量控制

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  【摘 要】文章首先阐述了导致隧道出现渗漏水的原因,并结合实例分析了隧道防排水施工中存在的具体问题,指出了相应的解决措施,以供相关人士参考。
  【关键词】高速铁路;隧道;防排水设计;完善措施
  一、隧道出现渗漏水的原因
  在高速铁路隧道施工中,高地温、高地应力、地下水是影响隧道施工的主要因素。其中地下水是导致隧道渗水的主要因素。由于隧道是在地表下修建的,会被各种地下水包围。在施工过程中,任何可能出现的排水系统缺陷都会导致隧道出现渗水和漏水。当前我国虽然在高速铁路隧道防排水施工方面取得了良好的施工经验,也取得了显著的成绩,但是总体防水效果依然不够理想,很多已经竣工的隧道依然存在衬砌结构渗漏的情况。调查显示,我国大约有接近1/3左右隧道有衬砌结构渗漏水的情况。常见的渗漏水病害主要表现为淌水、渗水、拱脚处渗水、滴水、侧墙渗水、局部涌水、道床积水等。冬季时,隧道的顶部会产生冰挂,道床上会产生冰坡和冰堆。
  由于水具有流动性,隧道衬砌结构受到的水头压力往往比较大。一旦衬砌出现病害和缺陷都会出现渗漏水。同时,渗漏水会加剧其他病害的发展,对隧道的使用寿命和使用性能造成较大的影响。所以,保证隧道工程的防排水设计质量具有重要意义,隧道工程的防排水质量直接影响了隧道建成后结构的耐久性和坚固性。
  二、高速铁路隧道防排水施工技术及质量控制分析
  1、工程概况
  某新建铁路内线路长度343.093km,正线总长37.091km。管段内隧道数量多,共有11座,长度16.354km,占到管段长度的44.09%。本文主要介绍某段隧道的防排水施工技术。
  2、防排水设计要求及技术参数
  2.1排水沟及排水盲管。隧道内设计采用双侧侧沟加中心矩形排水沟方式进行排水。排水管:中心水沟与侧沟相连,采用100mm硬质PVC管,间距10m;隧道底板与中心水沟连通,设置HDPE50单臂打孔波纹管,外包土工布,间距10m;防水板背后设置环向HDPE50单壁打孔波纹管,纵向间距一般为8~10m;防水板下端墙角处设置纵向HDPE107/93双壁打孔波纹管,长10m,根据二衬施工缝每板二衬设置1处。
  2.2土工布:土工布重量≥400g/m2。使用专用热熔衬垫、射钉按梅花型布置,拱部间距0.5~0.8m,边墙0.8~1.0m,底部1.0~1.5m。
  2.3防水板:防水板厚度≥1.5mm,幅宽2~4m。
  2.4止水带:采用中埋式橡胶止水带,变形缝处设置背贴式橡胶止水带加中埋式钢边橡胶止水带。
  3、施工工艺及措施
  3.1基面处理
  (1)个别漏水点采用埋设排水管直接将水引导至拱墙边,大面积漏水需要采用注浆堵水。
  (2)钢筋网等凸出部分,先切断后用锤铆平抹素灰砂浆。
  (3)有凸出的管道时,切断、整平、用砂浆抹平。
  (4)锚杆有凸出部位时,螺头顶预留5mm切断后,用塑料帽处理。
  (5)初期支護应无空鼓、裂缝、松酥,表面应平顺,凹凸量不得超过±5cm。
  3.2排水盲管施工
  3.2.1排水盲管施工工艺
  钻孔定位→安装锚栓→捆绑盲管→盲管纵向环向连接。
  3.2.2环向排水盲管施作方法
  隧道衬砌防水板背后设置环向排水板,结合施工缝设置,纵向间距一般为8~10m并根据地下水发育情况调整;在两侧边墙墙脚外侧设纵向贯通的“HDPE107/93双壁打孔波纹管”,每10m一段;环向排水板直接插入纵向排水管内,纵向排水管两端直接与隧道侧沟联通。
  3.2.3纵向排水盲管施工方法
  纵向排水盲管沿纵向布设于左、右墙角水沟底上方,为两条HDPE107/93的软式透水管盲沟。排水管采用钻孔定位,定位孔间距在30~50cm。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,固定钉安在盲管的两端。用无纺布包住盲管,用扎丝捆好,用卡子卡住盲管,然后固定在膨胀螺栓上。环向排水管上接头用无纺布的渗水材料包裹,防止混凝土或杂物进入堵塞管道。
  3.3土工布及防水板铺设
  土工布及防水板施工工艺:施工准备→射钉枪固定土工布→防水板就位→焊防水板→焊接搭接缝→质量检查→合格进入下道工序。
  3.3.1土工布铺设施工
  (1)土工布应提前二衬2~3板开始铺设。
  (2)铺设土工布时由技术人员在隧道拱顶部位定出纵向中线,施工人员根据隧道基面平整度留出土工布的一定富余量,铺设时由隧道拱顶向拱墙两侧进行铺设。
  (3)用带热熔性圆垫圈的射钉将土工布平顺的定在基面上,点间距为:拱部间距0.5~0.8m,边墙0.8~1.0m,底部1.0~1.5m,呈梅花形排列,并左右上下成行固定。根据基面平整度适当增加固定点,保证土工布与隧道基面的密贴。
  (4)土工布接缝搭接宽度不小于5cm,一般仅设环向接缝,当长度不够时,设轴向接缝应采用下部(靠近底部)土工布压紧上部(靠拱部)土工布,铺设土工布应平顺,无隆起、无褶皱。
  3.3.2防水板铺设施工
  (1)试验人员对防水板原材进行委外试验,合格后报监理,防水板进洞前再进行外观质量检查,确保进洞材料合格。
  (2)施工人员在进洞的防水板上标出拱顶中心,提前计算出隧道每循环的使用长度,按量截取。
  (3)施工前应先制作防水板铺设的专用台架,台架使用工字钢焊接成型,下部设有走行车轮,保证台架的稳定性和行走便捷性,裁剪合适的防水板,施工前使用卷扬机吊放在台架上。(4)本隧道进洞方向为上坡,环向焊缝施工时必须由下坡方向防水板压上坡方向的防水板,纵向施工缝则由下部防水板压住上部防水板,铺设松紧应适度并留有余量,实铺长度与初期支护基面弧长的比值为10∶8。确保混凝土浇筑后防水板与初支面密贴。   (5)防水板焊接时由拱部向两侧依次焊接,施工中应注意控制焊接温度,防止烧穿防水板或破坏固定垫圈。防水板间搭接缝应与变形缝、施工缝等防水薄弱环节错开1~2m的距离。
  3.3.3防水板搭接
  (1)两幅防水板的搭接宽度不小于15cm,分段铺设的防水板的边缘部位应预留至少60cm的搭接余量,并对预留边缘部位进行有效地保护。
  (2)热熔焊机不易焊接的部位可采用手持焊枪焊接,并确保搭接质量。
  (3)防水板的接缝应与衬砌施工缝、变形缝错开2.0m。
  (4)明暗洞防水板搭接长度大于60cm,搭接处采用双缝焊接。
  3.4止水带施工
  (1)仰拱纵向止水带安装。根据仰拱纵向止水带设计要求确定纵向止水带钢筋支架位置。待纵向止水带位置确定后采用冲击钻打孔的方式施作止水带定位架。在止水带定位架上焊接止水定位卡,此焊接定位卡可作为止水带纵向夹具支撑架用。安装止水带过程中,设置止水带卡子,确保埋入深度为止水带的1/2及15cm。为确保仰拱纵向止水带在混凝土浇筑过程中不发生移位现象,采用角钢加工成专用模具对纵向止水带进行固定,仰拱纵向止水带卡具如图1所示。
  (2)二衬环向止水带安装。为保证二衬施工缝处中埋式止水带埋设居中,不褶皱、不变形,在二衬原有模板台车端头设置螺栓连接活动模板块及“π”字形连接件。设置“π”字形连接件可以将止水带内外层的活动模板通过螺栓进行连接;外露止水帶可以安装在"π"字形的槽内,确保二衬外露止水带达到止水带1/2宽度要求。
  3.5排水管施工
  (1)用100mmPVC排水管与侧沟外露的100mmPVC连接,拐弯处采用两通连接,设横向2%的排水坡度,使侧沟与中心水沟相连;隧道仰拱填充靠沟槽侧设置50mm硬质PVC排水管与中心水沟连通,纵向间距10m,横向设2%的排水坡度。
  (2)仰拱填充靠两侧沟槽侧壁位置设置100mm半圆排水槽。半圆排水槽与中心水沟通过50mmPVC排水管连接,排水管纵向间距10m,并在半圆排水槽位置设置漏水篦子,以防塞堵,同时施工过程中应采取措施保证排水管畅通。设置踏步区段,在靠近两侧侧沟侧壁位置设置100mmPVC排水管,每根长2m,每间隔25m布置1处。
  三、对未来隧道及地下工程防排水的展望
  1、开发新技术与新材料,降低施工成本,提高施工安全等级。21世纪以来,我国对交通隧道的建设投资每年已逾千亿元,这是一个巨大的市政投资建设。随着新技术以及新工艺的不断开发,只有贯彻“引进、消化、吸收、创新”的方针,才能使我国交通隧道施工迈上一个新台阶,并且跻身于世界交通隧道建设的先进行列。
  2、实现分流管理,合理安排建设。对于公路铁路的运行可采取分流运行,将来往车辆进行分类。把轻小型客车与重型货车区别开来采取分洞而过,这将延长保护那些将要老化和设计要求过低的隧道的使用寿命,通过交通分流可以使隧道设计要求更加的明确,更加针对化。
  3、保护沿线植被生态资源。保护沿线植被将可以有效地减少水土流失,将直接的使隧道的渗漏水最大限度的减少,从而有效地从生物方面来减少隧道渗漏水量。
  4、未来防排水施工方向。随着地下水资源的日益紧张及环保意识的增强,未来防排水的原则是:防、排、截、堵相结合、因地制宜、综合治理。随着我国国民经济的发展,隧道防排水未来的发展方向将是以堵水为主、堵排结合。
  结束语
  隧道防排水工程施工是一项综合性比较强的施工,除了要完善施工技术以外,还需要做好防水工程。提高施工人员的工作责任心,选择质量合格的防水材料,组织专业化的施工队伍进行施工,保证工程的施工质量。
  参考文献:
  [1]TZ311—2009,铁路隧道防排水施工技术指南[S].
  [2]张慧玲.高速铁路客运专线隧道防排水设计[J].铁道标准设计,2010(1):139-141.
  [3]GB50108—2008,地下工程防水技术规范[S].
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