鐵路隧道防排水施工技術(shù)探討

文/羅海順 蘭合鐵路有限公司 甘肅州 730000

鐵路隧道防排水施工技術(shù)探討

文/羅海順 蘭合鐵路有限公司 甘肅州 730000

近年來鐵路隧道運(yùn)營期間暴露出的防排水病害，對(duì)鐵路運(yùn)營安全產(chǎn)生了較大影響，并很難從根本上消除病害。因此如何提高鐵路隧道防排水施工質(zhì)量，成為確保鐵路隧道施工過程控制的關(guān)鍵。本文結(jié)合蘭合鐵路黃家?guī)X隧道施工情況，探討鐵路隧道防排水施工相關(guān)技術(shù)。

隧道；防排水；技術(shù)探討

1、工程概況

蘭州至合作鐵路全線位于甘肅省境內(nèi)，行經(jīng)蘭州市、臨夏回族自治州和甘南藏族自治州，地處甘肅南部黃土高原與青藏高原的過渡地帶。由北向南經(jīng)過祁連褶皺系、秦嶺褶皺系兩個(gè)一級(jí)大地構(gòu)造單元。蘭合鐵路為單線Ⅰ級(jí)電氣化鐵路，線路正線長(zhǎng)度179.832km，隧道65.897km /47座，隧道占比36.6%。其中黃家?guī)X隧道全長(zhǎng)5881m，位于黃土梁峁區(qū)，最大埋深約403m，工程地質(zhì)以砂質(zhì)黃土和泥巖為主。

2、防排水的總體原則

隧道防排水遵循“防、排、截、堵相結(jié)合，因地制宜，綜合治理”的原則，采取切實(shí)可靠的設(shè)計(jì)及施工措施，達(dá)到防水可靠、排水暢通、經(jīng)濟(jì)合理的目的。隧道防水以混凝土結(jié)構(gòu)自防水為主體, 以施工縫、變形縫等接縫防水為重點(diǎn)，采取措施控制混凝土裂縫的開展,增強(qiáng)混凝土的抗?jié)B性能。

3、隧道防排水施工工藝工法及要求

3.1施工準(zhǔn)備

檢驗(yàn)防水板質(zhì)量，規(guī)劃焊接線及拱頂分中線，按每循環(huán)設(shè)計(jì)長(zhǎng)度截取防水板。施工前準(zhǔn)備作業(yè)臺(tái)架，用于基面處理及鋪設(shè)防水板，基面處理超前防水板一個(gè)循環(huán)。

3.2隧道斷面量測(cè)

利用全站儀測(cè)量隧道斷面，對(duì)隧道凈空進(jìn)行量測(cè)檢查，個(gè)別欠挖部位進(jìn)行處理，以滿足設(shè)計(jì)凈空要求。

3.3初支基面處理

防水板鋪設(shè)前，將初支表面外露的錨桿頭、鋼筋頭、鋼筋網(wǎng)凸出部分，先切斷后用錘打入外露部分并抹砂漿找平。錨桿凸出基面時(shí)，錨桿頭預(yù)留絲扣5mm切斷后戴塑料帽處理。鋼拱架連接板外露時(shí)要采用砂漿找平。經(jīng)檢查合格后方可安裝環(huán)縱向盲管、鋪設(shè)土工布、防水板。

3.4環(huán)縱向排水盲管施做方法

拱墻設(shè)環(huán)向盲管，采用φ50HDPE單壁打孔波紋管（環(huán)剛度≥4.0KN/m2，透水面積≥33cm2/m），間距按9m設(shè)置，端頭直接彎入側(cè)溝內(nèi)。

縱向盲管采用φ80mmHDPE單壁打孔波紋管（環(huán)剛度≥4.0KN/m2，透水面積≥45cm2/m），每隔12m將其直接彎入側(cè)溝內(nèi)。盲管出水彎頭段采用硬質(zhì)PVC彎管套在上面，以起保護(hù)和引導(dǎo)作用?？v向盲管位置要按設(shè)計(jì)規(guī)定測(cè)量設(shè)置，盲管安設(shè)坡度不小于3%。出水口應(yīng)位于側(cè)溝深度2/3處，以利于排水。

縱向盲管采用鋼筋卡或防水板條固定，采用土工布包裹，防水板掛設(shè)好后，用防水板反向半包，然后用鋼筋卡固定。

3.5土工布緩沖層鋪掛

3.5.1鋪設(shè)土工布緩沖層前現(xiàn)在隧道拱頂標(biāo)出縱向中線，并根據(jù)初支面平整度留足富余量，由拱部向邊墻兩側(cè)鋪設(shè)。

3.5.2土工布鋪掛時(shí)，首先用作業(yè)臺(tái)車將單幅土工布固定到預(yù)訂位置，然后用射釘將熱熔墊圈和土工布固定到初支基面上。固定點(diǎn)間距為拱部0.5-0.8米、邊墻0.8-1米，呈梅花形排列?；姘纪馆^大處應(yīng)增加固定點(diǎn)，使土工布緩沖層與基面密貼，松緊適度。土工布緩沖層搭接寬度不應(yīng)小于5cm。射釘一定要用水泥鋼釘，并配相應(yīng)的金屬墊圈。

3.6防水板施工

3.6.1防水板鋪設(shè)前進(jìn)行精確放樣，試鋪后確定防水板一環(huán)的長(zhǎng)度尺寸，并將其提供建設(shè)單位按照需要供應(yīng)防水板。

3.6.2防水板鋪設(shè)采用作業(yè)臺(tái)架從拱部向兩側(cè)邊墻鋪設(shè)，下部防水板壓住上部防水板，防水板與前一幅防水板平順搭接，相鄰兩幅防水板搭接寬度不小于15cm。防水板松緊應(yīng)適度并留有余量，一般設(shè)計(jì)周長(zhǎng)和鋪設(shè)長(zhǎng)度按1：1.25比例預(yù)留。

3.6.3防水板焊接

防水板對(duì)位正確后，從邊墻下部開始，用超聲波焊槍將防水板與熱熔墊圈焊接。

3.6.3.1墻部壓焊：用專用支撐桿頂壓防水板，手持超聲波焊接機(jī)，超聲波焊接機(jī)與防水板面保持垂直，再用力壓緊并按下開關(guān)。焊頭將接收到的震動(dòng)能量傳遞到焊接工件的結(jié)合部，在該區(qū)域震動(dòng)能量被通過摩擦方式轉(zhuǎn)換成熱能，將塑料融化。融化防水板后，焊接槍頭壓入防水板約0.5mm時(shí)，即可停止焊接，單點(diǎn)焊接持續(xù)時(shí)間約3秒。施做時(shí)必須將防水板與墊圈密貼，如果防水板與墊圈之間不密貼，將嚴(yán)重影響焊接質(zhì)量。

3.6.3.2拱部壓焊：在進(jìn)行拱部焊接前，先用臨時(shí)鋼筋支撐把防水板頂撐至初支混凝土面，再按照墻部壓焊的方法進(jìn)行焊接。

3.6.3.3焊點(diǎn)數(shù)量：邊墻部位每個(gè)墊圈焊三個(gè)點(diǎn)，拱部每個(gè)墊圈焊四個(gè)點(diǎn)，宜均勻分布于墊圈上，以保證焊接牢固。

3.6.3.4兩幅防水板連接焊接

兩幅相鄰防水板與土工布固定熱熔墊圈連接后，采用自動(dòng)雙縫熱熔焊接機(jī)焊接。單條焊縫的有效寬度不小于15mm，防水板搭接寬度不小于15cm，分段鋪設(shè)防水板邊緣預(yù)留搭接余量不小于20cm。

兩條焊縫間預(yù)留充氣檢查腔進(jìn)行氣密性檢查。用5號(hào)注射針與壓力表相連接，用打氣筒進(jìn)行充氣，壓力表達(dá)到0.25MPa時(shí)停止充氣，保持15min,壓力下降在10%以內(nèi)，說明焊縫合格。如壓力下降過快，說明有滲漏，用肥皂水涂在焊縫上有氣泡的地方重新補(bǔ)焊，直到完全不漏氣為止。

3.7混凝土施工縫和變形縫防水

環(huán)向施工縫采用中埋式橡膠止水帶+背貼式止水帶組成的復(fù)合防水構(gòu)造；縱向施工縫采用遇水膨脹止水條+中埋式橡膠止水帶組成的復(fù)合防水構(gòu)造；變形逢采用中埋橡膠止水帶+背貼止水帶+嵌縫材料組成的復(fù)合防水構(gòu)造。也可采用中埋式止水帶和預(yù)埋注漿管路的復(fù)合方式進(jìn)行防水處理。

3.7.1端頭環(huán)向止水帶施工

3.7.1.1端頭背貼式止水帶：應(yīng)緊靠初支基面，沿隧道縱向位置應(yīng)居中。

3.7.1.2端頭中埋式止水帶：端頭模板采用定制的內(nèi)外弧形鋼模板固定中埋式止水帶。臺(tái)車端?；￠L(zhǎng)取800mm左右，分為上下端模，上下端模通過鉸耳連接，中間預(yù)留8mm止水帶縫，端模面板厚10mm。端模下模板通過鉸耳連接在臺(tái)車弧形模板上，通過液壓桿加固。端模上模板通過鉸耳與下模板連接在一起。

3.7.2縱向施工縫止水帶

縱向施工縫采用遇水膨脹止水條+中埋式橡膠止水帶組成的復(fù)合防水構(gòu)造。背貼式止水帶固定于初支基面上。中埋式止水帶采用角鋼夾具進(jìn)行固定，遇水膨脹止水條采用在縱向施工縫處預(yù)留槽嵌入法進(jìn)行施做。

3.7.3止水帶焊接

止水帶要提前按照襯砌弧長(zhǎng)或縱向施工縫長(zhǎng)度需要裁好，需要連接的采用熱壓機(jī)硫化搭接膠合。止水帶焊接前用砂輪機(jī)打磨止水帶搭接處，中間黏貼專用生膠片，利用熱壓機(jī)硫化熱熔膠合連接。

鋼邊止水帶焊接前用砂輪機(jī)打磨止水帶搭接處，中間粘貼專用生膠片，利用專用夾具進(jìn)行熱熔連接，兩端外露的鋼板采用鉚釘連接。

接頭強(qiáng)度不低于母材的80%。

3.8明洞襯砌拱墻采用外貼式防水層，頂部設(shè)置排水系統(tǒng)，回填土表層設(shè)粘土隔水層。

4、隧道防排水施工控制要點(diǎn)

4.1排水盲管施工控制要點(diǎn)

4.1.1排水盲管用土工布包裹，防止泥沙、混凝土或雜物進(jìn)入堵塞管道。

4.1.2縱向盲管用防水板半裹，使水流在縱向盲管位置流入管內(nèi)。

4.1.3排水盲管鋪設(shè)時(shí)要順直，并與初期支護(hù)表面密貼，空隙不得大于5cm，盲管與噴射混凝土基面脫開長(zhǎng)度不超過10cm。

4.2防水板施工控制要點(diǎn)

4.2.1防水板鋪設(shè)應(yīng)超前襯砌施工1-2個(gè)循環(huán)，并設(shè)臨時(shí)擋板防止機(jī)械損失和電火花灼傷防水板。

4.2.2設(shè)有襯砌鋼筋地段在綁扎鋼筋和襯砌臺(tái)車就位、安裝端模時(shí)，在鋼筋保護(hù)層墊塊外包裹土工布防止碰撞和刮破防水板。

4.2.3防水板搭接縫與施工縫錯(cuò)開距離不小于50cm，每一單焊縫寬度不小于15mm。

4.2.4防水板焊接前應(yīng)進(jìn)行試焊，防止焊槍燒透防水板。

4.3止水帶施工控制要點(diǎn)

4.3.1環(huán)向中埋式止水帶設(shè)置位置應(yīng)準(zhǔn)確、牢固、平直，其中心空心圓應(yīng)與施工縫中心重合。

4.3.2止水帶應(yīng)固定在襯砌或仰拱的定制模具上，澆注混凝土?xí)r要做好保護(hù)，震搗混凝土?xí)r要防止止水帶偏移、扭曲或破損。

4.3.3拱部澆注混凝土?xí)r要一次澆注完成，防止在止水帶處產(chǎn)生施工縫，形成拱部掉塊的隱患。

4.3.4止水帶安裝的徑向位置較設(shè)計(jì)允許偏差為±5cm，安裝的縱向位置允許偏離中心為±3cm。

4.3.5仰拱開挖時(shí)要做好端頭止水帶的保護(hù)工作，防止止水帶的損壞。

4.3.6止水帶必須采用熱壓機(jī)硫化搭接膠合，嚴(yán)禁采取粘接或鐵絲串接等不符合防水要求的方式。

4.3.7止水帶的轉(zhuǎn)彎半徑不得小于200mm,鋼邊橡膠止水帶的轉(zhuǎn)彎半徑不得小于300mm。

小結(jié)：

隨著我國鐵路隧道建設(shè)的迅猛發(fā)展，隧道防排水施工工藝得到了不斷改進(jìn)及提升，但是還不能從根本上解決鐵路隧道滲漏水的問題。因此，我國鐵路隧道施工仍然面臨嚴(yán)峻形勢(shì)，要求在施工期間應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)及規(guī)范要求施工，創(chuàng)新并運(yùn)用先進(jìn)工藝工法，努力提高防排水施工質(zhì)量，避免隧道開通后對(duì)運(yùn)營安全產(chǎn)生隱患。

［1］鐵道部經(jīng)濟(jì)規(guī)劃研究院.TZ331-2009鐵路隧道防排水施工技術(shù)指南.中國鐵道出版社，2013.

［2］中華人民共和國鐵道部.TB10108-2002鐵路隧道噴錨構(gòu)筑法技術(shù)規(guī)范.中國鐵道出版社，2014.

［3］中華人民共和國鐵道部.TB10003-2005鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范.中國鐵道出版社，2014.