季节性冻土地区地铁区间隧道防水

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   摘要:隧道渗漏往往带来结构损坏、设备腐蚀、影响外观和危害运营安全,甚至造成地面建筑物的不均匀沉降,因此保证明挖隧道的防水效果非常重要。本文结合在建的哈尔滨地铁哈尔滨南站站~农科院站区间隧道工程,简要介绍区间隧道防水施工的标准及防水施工各项施工技术,从施工实践中总结出了保证隧道防水效果应注意的几个问题,对类似工程具有借鉴作用。
  关键词:地铁工程 区间隧道 防水板铺设 变形缝防水 施工技术
  Abstract: the tunnel leakage often brings structure damage, equipment corrosion, affect the appearance and the harm safe operations, even cause the ground of building the uneven settlement, thereby guaranteeing Ming tunnel waterproof effect is very important. Combining with the construction of Harbin metro station ~ academy of Harbin south station between station tunnel engineering, this paper briefly introduces the tunnel waterproof construction standards and the construction technology waterproof construction from construction practice summarizes < http://www.studa.net/work/ > out of the tunnel waterproof effect that several problems that should pay attention to, the use for reference for similar engineering.
  Keywords: subway tunnel waterproof board laid distortion seam water-proof construction technology
  
  
  中图分类号:TU74 文献标识码:A 文章编号:
  
   隧道和地下工程的防水施工历来是地下工程施工的难点与重点。而防排水施工的成功与否直接关系到隧地下工程的的质量及使用寿命,特别是地铁暗挖隧道,其防水施工的难度,对工程质量和施工安全影响重大。因此,对地铁暗挖隧道的防水施工关键技术进行研究,确保隧道工程质量、使用寿命和运营安全就显得尤为重要。本文以在建哈尔滨地铁暗挖隧道防水施工为例,对地铁暗挖隧道防水施工关键技术进行探讨分析,详细介绍了结构自防水混凝土施工质量,施工缝、变形缝等薄弱环节的防水施工技术等,为同类工程的设计、施工提供参考依据。
  工程概况
   哈尔滨南站站~农科院站区间位于学府路规划道路正下方,设计起点里程SK0+294.40,终点里程SK1+456.985,全长1162.585双延米。区间线间距由13.5m过渡到15m,隧道最大埋深20.5m,最小埋深6m。区间隧道上下行线线间距13.5m,净距7.3m,上行线上方地表为学府路主道,下行线地表为学府路辅道,下行线靠近哈南编组站一侧。区间埋深8~13米,隧道主要穿越粉质粘土层。本区间主要采用浅埋暗挖法進行施工。施工通道(旁通道)、旁通道和区间隧道标准段采用台阶法施工,人防段采用CRD法施工,四联拱段采用双侧壁+中导坑法施工。
   哈尔滨南站站~农科院站区间下穿铁路桥区间所处地段属岗阜状高平原地貌单元,地面标高介于165.45~166.85米之间,高差约1.4m。根据《建筑地基基础设计规范》DB23/902-2005,本场地标准冻结深度为2.00米。场地上部地层主要由粘性土组成,冻胀等级为Ⅱ~Ⅳ,冻胀类别为弱冻胀~冻胀。哈尔滨南站站~农科院站区间地下水主要赋存于冲洪积地层内,水温14~16℃。含水层主要为孔隙潜水。地下水埋藏较深,对区间施工不会产生影响。地下水的补给来源为地下径流、河流侧渗和大气降水。除此之外,局部地段尚存在上层滞水,赋存在粉质粘土层中,分布不连续。丰水季节水位将有所上升,水位变幅约2米左右。地下水对混凝土结构无腐蚀,对混凝土结构中的钢筋无腐蚀性,对钢结构有弱腐蚀性。
  2. 区间隧道防水方案
  2.1结构防水原则和标准
   结构防水遵循“以防为主、刚柔结合、多道防线、综合治理”的原则,以钢筋混凝土的自防水为根本,施工缝、变形缝等接缝防水为重点,辅以柔性全包防水层进行结构防水。
   区间防水层采用ECB塑料防水板及400g/m2土工布全包处理。采用无钉铺设工艺,拱墙底全包。初期支护、二次衬砌拱背均回填注浆。区间隧道及联络通道的结构防水等级为二级标准,不允许漏水,隧道顶部不允许滴水,侧墙表面允许有少量偶见湿渍。隧道内表面湿渍面积≤6/1000的总防水面积,任意100m2防水面积上的湿渍不超过4处,且任一湿渍面积≤0.2m2;整条隧道每昼夜渗水量不大于0.1L/ m2,任意100m2每昼夜渗水量≤20L。
  2.2ECB塑料防水板防水施工
   首先进行基面处理和设缓冲层铺设,基面处理要点如下:
   (1)铺设防水板的基面应无明水流,否则应进行初支背后的注浆或表面刚性封堵处理,待基面上无明水流后才能进行下道工序。
   (2)铺设防水板的基面应平整,铺设防水板前应对基面进行找平处理,处理方法可采用喷射混凝土或砂浆抹面的方法,一般宜采用水泥砂浆抹面的处理方法。处理后的基面应满足如下条件:D/L≤1/6的规定。(D应为初期支护基面相邻两凸面间凹进去的深度;L应为初期支护基面相邻两凸面间的最短距离。
   (3)基面上不得有尖锐的毛刺部位,特别是喷射混凝土表面经常出现较大的尖锐的石子等硬物,应凿除干净或用1:2.5的水泥砂浆覆盖处理,避免浇筑混土时刺破防水板。基面上不得有铁管、钢筋、铁丝等凸出物存在,否则应从根部割除,并在割除部位用水泥砂浆覆盖处理。
   (4)变形缝两侧各50cm范围内的基面应全部采用1:2.5水泥砂浆找平,便于背贴式止水带的安装以及保证分区效果。当仰拱初衬表面水量较大时,为避免积水将铺设完成的防水板浮起,宜在仰拱初衬表面设置临时排水沟。
   铺设防水板前应先铺设缓冲层,缓冲层材料采用单位重量不小于400g/m2的短钎无纺布;用水泥钉或膨胀螺栓和与防水板配套的圆垫片将缓冲层固定在基面上,固定点之间呈正梅花型布设,侧墙的上固定间距为800~1000mm;顶拱上固定间距为500mm;仰拱上的防水板固定间距为1~1.5m;仰拱与侧墙连接部位的固定间距应适当加密至500mm左右。在基面凹坑处应加设圆垫片,避免凹坑部位防水板吊空。缓冲层采用搭接法连接,搭接宽度50mm。搭接部位采用热风焊枪进行焊接。缓冲层铺设时应尽量与基面密贴,不得拉得过紧或出现过大的皱纹,以免影响防水板的铺设。铺设缓冲层时沿隧道环向进行铺设,不得拉得过紧,以免影响防水卷材的铺设,同时在分段铺设的缓冲层连接部位应预留不少于200mm的搭接余量。
   铺设塑料防水板,其施工要点如下:
   (1)由顶拱向两侧展铺,并应边铺边用压焊机将塑料板与暗钉圈焊接牢靠,不得有漏焊、假焊和焊穿现象。两幅塑料防水板的搭接宽度不应小于100mm。搭接缝应为热溶双焊缝,每条焊缝的有效宽度不小于10mm,焊接完毕后应进行充气检漏(要求达到0.2Mpa保持15min,压力下降在10%以内)。
   (2)环向铺设时,应先拱后墙,下部防水板应压住上部防水板。塑料防水板铺设时应设置分区预埋注浆系统。分段设置塑料防水板防水层时,两端应采取封闭措施。
   (3)接缝焊接时,塑料板的搭接层数不得超过三层。少留或不留接头,当留设接头时,应对接头进行保护。再次焊接时应将接头处的塑料防水板察拭干净。铺设塑料防水板时,不应绷得头紧,宜根据基面的平整度留有充分的余地。
   (4)防水板的铺设应超前混凝土施工,两者间距宜为5~20cm,并应设临时挡板防止机械损伤和电火花灼伤防水板。仰拱防水板的铺设完成后,应及时施作细石混凝土保护层,保护层的施工范围可根据不同的结构形式确定,但最薄处的厚度不应<50mm。绑扎、焊接钢筋时应采取防刺穿、灼伤防水板的措施。
   (5)混凝土出料和振捣棒不得直接接触塑料防水板。塑料防水板防水层铺设完毕后,应进行质量检查,验收合格后,方可进行下道工序的施工。顶拱混凝土浇注完毕后,应向防水层内侧充填注浆,确保顶拱结构的密实且与防水层紧密相贴。
  2.3接缝防水施工
   施工缝,其横向垂直施工缝设以9~12m为宜。缝中设置中埋式止水带、外贴式止水带。防水层为塑料防水板,外贴式止水带的材质应与塑料防水板的材质一致,且采用热风焊接与防水板连为一体。区间迎水面结构无法安装钢边橡胶止水带的施工缝,均采用双道遇水膨胀止水条与预埋注浆管的方法进行防水处理。纵向水平施工缝在缝中设置钢板止水带、外贴式止水带组合形成双道防水线。外贴式止水带的材质应与塑料防水板的材质一致,且采用热风焊与防水板连为一体。如遇横向垂直施工的外贴式止水带,则采用止水带十字接头件与期相连。环向施工缝浇注混凝土前,将其表面浮浆和杂物清除,然后铺设净浆或涂刷混凝土界面处理剂并及时浇注混凝土。水平施工缝浇注混凝土前,将期表面浮浆和杂物清除,然后铺设净浆或涂刷混凝土界面处理剂、水泥基渗透结晶型防水涂料等材料,再铺30~50mm厚的1:1水泥砂浆,并应及时浇混凝土。在浇注下一阶段混凝土时,在施工缝处应采用弱振。
   变形缝主要设置于车站与区间接口处或结构边界条件和断面有明显变化处,缝中设置中埋式止水带、外贴式止水带。各接口处,其辅助防水层应各自进行收口,并采用与其两边均相容的辅助材料进行过渡连接。变形缝止水带必须准确就位,中心气孔必须放置在变形缝中间。变形缝止水带必须密封成环,在混凝土浇注前应检查止水带有无破损,如破损应进行修补。在浇注变形缝一侧的混凝土时,为防止另一侧止水带受到破坏,模板的挡头板应做成箱型,同时止水带部位应振捣密实,以保证变形缝部位的防水效果。止水带的接头部位不得留在转角部位,止水带在转角部位的转角半径不得小于20cm。在变形缝两侧各500mm宽度范围增设一道防水加强层,加强层就与所选用的防水层一致。
  2.4初支背后注浆施工
   为了保证初期支护和围岩紧贴密实,防止围岩变形,同时为了提高防水质量,沿隧道纵向每4m与初支拱部预设3根注浆短管,跟随初支背后回填注浆。注浆管与注浆机连接好后,排除管内空气,调整好注浆压力,启动注浆机开始注浆。注浆应在距封闭成环的掌子面5米外进行。注浆时先注两侧孔,后注拱顶孔,注浆压力应在0.3-0.5Mpa,注浆时随时观测注浆压力及流量变化,当压力逐渐上升流量逐渐减小时,注浆压力达到终压时。稳定3min,可终止本次注浆。采用注浆泵注1:3水泥砂浆。凡出现滴漏和湿渍处,均反复压注浆液,直至无湿渍,以封闭水路。注浆完毕后,用棉纱封堵注浆孔,防止浆液从孔内流出。
  2.5二衬背后注浆
   二次衬砌拱顶混凝土灌注采用泵送混凝土施工工艺,拱顶混凝土往往会产生灌不满等现象,对此部位的混凝土,采用在拱顶贴近防水板面预埋注浆管,一是作为排气孔,排除拱部空气,减小拱部泵送压力;二是通过灌注过程观察流浆情况检查混凝土灌满程度;三是作为注浆管,对二衬实施回填注浆,以弥补混凝土因收缩或未灌满造成拱顶空隙,且进一步堵截渗漏水。
   衬砌背后注浆加固时间应在衬砌混凝土强度达到设计强度的70%后进行。衬砌背后注浆孔采用预埋管法,在隧道每环衬砌拱部预埋1根钢管,边墙预埋2根钢管(φ32鋼管,L=0.8m),间距为4m,梅花形布设。注浆材料采用1:0.4~0.5普通水泥砂浆,浓度根据地质情况和试验确定。注浆顺序:单向注浆。注浆压力:0.8-1.0MPa,可视具体情况调节;注浆速度:10-30L/min,开始可以快一些,临近结束时慢一些。
  2.6 二衬模筑防水砼
   本工程为复合式衬砌隧道,采用C30二衬防水砼,抗渗标号S8。隧道拱、边墙和仰拱二次衬砌工序安排,根据不同地质、洞室断面大小、开挖支护方法的不同,均以纵向分段的仰拱先筑,边墙和拱整体浇筑的方式,以保证防水二衬砼的整体性。施工中,严格做好防水层的搭接和二次衬砌砼的施工缝处理。
  2.7施工缝隙处理
   由于砼收缩等变形,二次衬砌结构与初期支护间存在空隙,为使初期支护与二次衬砌之间紧密结合,改善防水条件,需在二次衬砌拱部进行回填注浆。在浇筑二衬时,沿拱顶部位预埋钢管注浆管,间距4m,埋设前,加止水环,环与钢管之间满焊,内管头用无纺布包裹。在完成一个施工段后即采取隔孔循环注浆。浆液采用水泥浆,W:C=0.6~1,压力为0.5~1MPa。对注完浆的预埋管进行露头切割,孔内用掺入膨胀剂的树脂砂浆填塞。为保证变形缝、施工缝的防水质量,必须保证环向及纵向止水带位置的正确和砼灌注时挡头板不移及不漏浆,确保施工缝、变形缝止水带的施工质量,安装方法如下:
   (1)施工前,先排干积水和切断外部流入施工面的地表水。环向挡头板及止水带固定采用挡头板方木夹住止水带,止水带用铁丝将拉结固定在定位扁铁条上,变形缝挡头板用沥青软木板兼作变形缝填充材料,用斜撑固定挡头板,使挡头板位于在线路方向的一平面上,并用小木板封闭挡头板与围护结构等间的缝隙。
   (2)衬砌砼施工灌注时,用插入式捣固器从捣固窗口加强振捣止水带两侧砼。变形缝一侧砼达到规定强度后,只拆除挡头板的支架方木。采用相同的方法固定另一侧的止水带,砼灌注时先行灌注该部位的砼,并加强振捣。
   (3)纵向施工缝在做仰供时,提前沿纵向埋设橡胶止水带并且在仰供与边墙二衬砼搭接处设橡胶止水带搭接头,在台车就位后进行边墙及拱顶二衬砼浇筑。
  3.保证隧道不渗不漏的针对性措施
   保证隧道不渗不漏的针对性措施如下:
  成立以施工队长为组长的防水小组,严格按防水规程进行施工。
  开挖前及时进行地质描述,观察掌子面有无渗水,及时采取措施。对成股向外涌水地段,根据水流量的大小,采取埋设多根大直径塑料管将水引出。
  在淋水地段,可预铺一层防水板引水,并在防水板背后设ф50mm软式透水管。
  提高砼的抗渗性,在砼中掺加适量的粉煤灰,以提高结构自防水能力。采用砼输送泵进行泵送,加强砼的振捣,保证砼的密实性。砼衬砌施工缝处设置橡胶止水条,将橡胶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。
  砼施工前,需在原砼基面进行凿毛处理,将原砼基面的浮碴凿除,并用高压水清洗干净,采用与砼配比相同成分的水泥砂浆涂刷,厚度为不小于2cm,同时加强施工缝处的砼振捣。
  4结 论
   地下结构的特殊工作环境决定了高标准防水要求,结构自身防水是本次工程的重点和难点。尤其是北方多雨及严寒地区,它不仅与地下工程周边地质水文环境、结构埋深、防水设计方案、防水材料等有关,还与结构混凝土性能、施工方案、施工工艺等有关。为保证明挖隧道防水效果,需要注意的问题相当多,以上所归纳几个方面只是其中较为重要的一部分,只有在工程实践中不断地总结、吸取设计施工等方面的经验及教训,才能将隧道防水效果提高到一个新的台阶。
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