梁永忠

隧道工程的防排水處理是影響隧道工程使用壽命和運營質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一,新建武漢—廣州鐵路客運專線是我國第一條設(shè)計時速達到350 km/h的高速鐵路,隧道為雙線電氣化鐵路隧道,采用無碴軌道設(shè)計,結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計為100年。隧道結(jié)構(gòu)防水等級為一級,不允許滲水,結(jié)構(gòu)表面無濕漬。

1 隧道防排水設(shè)計

1.1 基本原則

1)設(shè)計遵循“防、排、截、堵結(jié)合,因地制宜,綜合治理”的原則,采取切實可靠的措施,達到“防水可靠、排水暢通、經(jīng)濟合理、不留后患”的目的。2)設(shè)計應(yīng)對地表水和地下水作妥善處理,洞內(nèi)外形成一個完整的防排水系統(tǒng),保證隧道結(jié)構(gòu)和設(shè)備的正常使用和行車安全。3)防水重視初期支護防水,以襯砌結(jié)構(gòu)自防水為主體,以施工縫、變形縫防水為重點,輔以注漿防水和防水層加強防水。4)當?shù)叵滤畬炷两Y(jié)構(gòu)具有侵蝕性時,應(yīng)采取相應(yīng)措施,保證結(jié)構(gòu)的安全和耐久性。

1.2 具體要求

1)隧道二次襯砌采用防水混凝土,其抗?jié)B等級不低于P8,混凝土強度為C35。2)隧道初期支護與二次襯砌之間拱部及邊墻部位鋪設(shè)防水板加土工布防水。3)隧道襯砌縱、環(huán)向施工縫(含仰拱)均涂抹混凝土界面劑并加設(shè)中埋式橡膠止水帶,拱墻環(huán)向施工縫內(nèi)緣采用嵌縫材料。4)變形縫填充聚苯板并加設(shè)中埋式鋼邊止水帶,外緣采用外貼式橡膠止水帶,內(nèi)緣采用嵌縫材料嵌縫。5)二次襯砌拱部預(yù)留充填注漿孔,待混凝土達到設(shè)計強度后進行充填注漿。

2 隧道防排水結(jié)構(gòu)形式

隧道防排水以襯砌結(jié)構(gòu)的防水為主體,隧道二次襯砌采用C35防水混凝土,其抗?jié)B等級不低于P8。二次襯砌拱部預(yù)留充填注漿孔,待混凝土達到設(shè)計強度后,進行充填注漿。洞內(nèi)設(shè)置雙側(cè)排水溝加中心排水明溝,根據(jù)隧道的具體情況,設(shè)置環(huán)向、縱向盲管,將滲漏水引入洞內(nèi)側(cè)溝,經(jīng)過側(cè)溝的匯集和沉淀后,再由側(cè)溝和中心水溝排出洞外。

3 施工工藝及質(zhì)量控制

3.1 裂隙的引排水處理

在隧道開挖后,遇到局部股水或在初期支護表面出現(xiàn)的局部滲水及小股滴水,首先在滲水周圍注漿將水流匯聚至一處集中排水點,然后通過樹枝狀φ 30 PVC導(dǎo)水管將水流引排到隧道側(cè)溝,導(dǎo)水管順初支基面每隔1.5 m通過射釘固定,形成一個緊貼初期支護的通道從而起到排水的作用。

當巖體縫隙(裂隙)涌水量較大時,則采取先鉆引水孔泄壓,再對裂隙注漿,最后用膨脹快硬水泥對引水孔進行封堵處理。

3.2 基面處理

1)在二襯前對初支基面進行全面檢查,對噴射混凝土表面有較大的尖銳物等硬物應(yīng)鑿除干凈,對于錨桿頭、鋼管頭、鐵絲等凸出物從根部割除,同時用1∶1.25的水泥砂漿覆蓋抹平處理,避免澆筑混凝土時刺破防水板。2)初期支護基層表面平整度D/L不得大于1/6(其中,D為初期支護基層相鄰兩凸面凹進去的深度;L為初期支護基層相鄰兩凸面間的距離),陰陽角處應(yīng)做成圓弧形。3)清掃基層上的所有雜物,表面做到堅實、平整、圓順,無漏水現(xiàn)象。4)初期支護滲漏水部位做到局部地段鑿槽引排,大范圍內(nèi)要求在初期支護上鑿孔回填注漿。在實際施工過程中,加強引排工作是減少初期支護表面滲漏水的有效途徑。

3.3 環(huán)向盲管的設(shè)置

在每一板襯砌中間設(shè)置一道環(huán)向盲管(山天尾隧道采用9 m長臺車,則每9 m設(shè)一道),兩縱向盲管引出口中間間隔26 cm,在其間會形成排水盲區(qū),為改善其排水環(huán)境,增設(shè)一道環(huán)向排水盲管,在局部有滲水或在初支表面有濕漬的地方加設(shè)環(huán)向盲管,盲管采用φ 50的雙壁打孔波紋管(HPDE)外裹無紡布,透水率達40 cm2/m～50 cm2/m。

具體設(shè)置方法:在沿初支基面環(huán)向1.5 m間距用鋼卡固定緊貼于初支基面上,并最終將環(huán)向盲管引入到洞內(nèi)側(cè)溝里。

3.4 矮邊墻施工

為了更好的控制縱向排水盲管的縱坡,采用外方總監(jiān)建議:在安裝縱向雙壁打孔波紋管的下面施作混凝土矮邊墻的方法架設(shè)縱向盲管,矮邊墻頂面縱向坡度和隧道縱坡保持一致。

矮邊墻采用C25的混凝土模筑施工,頂面平整,線形順直。

3.5 排向盲管的設(shè)置

在施工完矮邊墻后在其頂面放置縱向盲管,用細鐵絲纏繞,間隔1 m緊固在其底部的矮邊墻的鉚釘上。

縱向盲管采用φ 150的雙壁打孔波管,外裹無紡布,透水率達80 cm2/m～100 cm2/m,打孔的一側(cè)置于上方,與滲水體相鄰,不打孔的一側(cè)向下置于矮邊墻上。

縱向盲管全洞通長雙側(cè)布置,15 m設(shè)置一段,端頭設(shè)置135°的彎頭將出水口引至側(cè)溝,引水管采用不打孔不外裹無紡布的HPDE管,用鋼筋支架固定,控制其2%的橫坡排水到側(cè)溝,澆筑混凝土時將端頭加密。為了確保二次襯砌防水板的密閉性,放置縱向盲管前將寬1 m的防水板用鉚釘釘于矮邊墻上,與拱墻二襯防水板熱熔焊接連成一體。

排水縱、橫、環(huán)向盲溝應(yīng)在鋪設(shè)防水板前嚴格檢查,環(huán)向排水盲管在間距滿足設(shè)計要求的前提下,要根據(jù)實際襯砌地段滲漏水情況,在地下水較大的地段加密設(shè)置,滿足排水量要求;縱向盲溝應(yīng)與環(huán)向盲溝、泄水管用變徑三通連為一體,形成完整的排水系統(tǒng),且保證高度、坡度滿足設(shè)計要求。

3.6 無砂混凝土施工

在縱向排水管上方施作無砂混凝土作為滲水體反濾層,使順防水板的滲漏水經(jīng)滲水反濾層進入縱向盲管,無砂混凝土采用3 cm～5 cm的河卵石與水泥配制而成,按 1∶0.5的坡度設(shè)置施工無砂混凝土。

3.7 防水板的鋪設(shè)

防水板的鋪設(shè)采用無釘鋪設(shè)工藝,土工布、防水板分開施作,土工布釘設(shè),防水板通過熱熔焊接掛設(shè)。防水板為無色透明的EVA防水板,厚度大于1.5 mm,寬度2.5 m,土工布采用 400 g/m2無紡布。

在處理好的基面上鋪設(shè)土工布,用射釘在熱塑性暗釘圈上釘設(shè)固定,側(cè)壁2個/m2～3個/m2,拱頂部位3個/m2～4個/m2,梅花形布置,墊圈必須牢靠、穩(wěn)定。暗釘圈固定在初期支護噴射混凝土層上最深處(凹處),對凹處應(yīng)加密塑性圓墊圈,保證土工布與初期支護面密貼。

防水板鋪設(shè)采用熱熔法手工焊接在塑料圓墊片上與土工布粘結(jié),環(huán)向鋪設(shè),避免防水板焊接時產(chǎn)生扭結(jié)、褶皺,下部防水板要壓住上部防水板。

接縫采用雙縫焊機(TH-515型爬焊機0℃～450℃),熱風雙向焊接技術(shù),焊縫搭接寬度不小于15 cm,每道焊縫寬1.5 cm,通過試驗:焊接時以1.2 m/min速度行進,溫度控制在250℃上下最佳,焊接前除盡兩防水板的灰塵,焊縫要透明、無雜質(zhì)、無氣泡,保證焊接質(zhì)量達到防水要求。

3.8 施工縫、變形縫防水施工

施工縫、變形縫施工防水中主要采用界面劑、止水帶和嵌縫材料。

隧道襯砌縱環(huán)向施工縫(含仰拱)均涂抹混凝土界面劑并加設(shè)中埋式橡膠止水帶,拱墻環(huán)向施工縫內(nèi)緣采用雙組聚硫密封膏(膠)嵌縫,變形縫填充聚苯板并加設(shè)中埋式鋼邊止水帶,外緣采用外貼式橡膠止水帶,內(nèi)緣采用雙組聚硫密封膏(膠)嵌縫。

仰拱施工時通過全站儀測量隧道的施工縫位置,保證拱墻二襯和仰拱施工縫在同一位置,這樣可以保證止水帶閉合成環(huán),起到整體防水的效果。止水帶定位時,必須在界面部位保持平展,不得使橡膠止水帶翻滾、扭結(jié),當發(fā)現(xiàn)有扭結(jié)不平展現(xiàn)象及時調(diào)整。

仰拱與仰拱填充分成臺階狀施工,可以更好的防止毛細滲水現(xiàn)象發(fā)生,起到良好的防水效果。

3.9 二襯施工

做好拱墻二襯施工是隧道防排水整體質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié),要高度重視配合比的設(shè)計,在保證耐久性強度混凝土指標的前提下,其抗?jié)B等級必須滿足設(shè)計要求,對于處于侵蝕性環(huán)境中的防水混凝土,還需滿足設(shè)計要求耐侵蝕性系數(shù)。

拱墻混凝土灌注時,兩側(cè)分層對稱澆筑,控制相鄰高差。搗固利用模板臺車預(yù)留窗口,采用插入式振動器和模板臺車上固定的附著式振動器結(jié)合進行,必須保證振固密實,絕不能出現(xiàn)因漏振而產(chǎn)生的混凝土質(zhì)量通病。必須注意插入式振搗器的方向、角度,避免混凝土澆筑過程中對防水板的損傷。

3.10 充填壓漿

隧道拱頂背后進行充填壓漿不僅可以充填由于混凝土澆筑不飽滿形成的剩余空間,使初支與二襯密貼而共同受力,而且可以填塞由于混凝土不密實或開裂形成的縫隙,封堵地下水的來源,而起到防水作用。預(yù)埋注漿采用φ 50 mm的PVC管沿拱頂軸線布設(shè),間距3.5 m,在混凝土達到強度后施工。注漿材料采用水泥砂漿,注漿壓力0.3 MPa～0.5 MPa,達到終壓后即可終止注漿,注漿結(jié)束后將露出的PVC管割除,并將注漿孔封填密實。

3.11 側(cè)溝、中心水溝施工

隧道在施工側(cè)溝前清理各引出到側(cè)溝的縱、環(huán)向盲管及裂隙水引水孔,確保使其排水順暢與位置正確。按設(shè)計圖紙要求每30 m設(shè)置一道橫向排水管到中心水溝,形成一個完整的排水系統(tǒng),中心水溝每30 m設(shè)置一檢查井,便于水溝工后的清理與維護,施工時嚴格控制其溝底標高與橫、縱向坡度,保證排水順暢。

4 結(jié)語

通過現(xiàn)場實踐,在解決好防排水控制要點的基礎(chǔ)上,重點在各工序的關(guān)鍵環(huán)節(jié)上下功夫,對防排水設(shè)計中的一些細節(jié)問題進行妥善處理,確保了隧道防、排水達到客運專線不滲不漏的要求,防、排水系統(tǒng)得到進一步的完善,為隧道的運營奠定了基礎(chǔ)。