山區(qū)隧道鐵路全包式防水施工工藝探討

楊平樂(lè)

（中建二局第六工程有限公司 成都 610000）

1 引言

隧道工程防滲漏施工直接影響隧道營(yíng)運(yùn)的可靠性，目前，在很多發(fā)達(dá)國(guó)家都采用了全包式防水施工工藝，以獲得更佳的防水效果。近些年，我國(guó)隧道鐵路工程也逐漸開(kāi)始應(yīng)用全包式防水施工，并通過(guò)長(zhǎng)期實(shí)踐實(shí)現(xiàn)其改進(jìn)與完善。

2 鐵路隧道全包式防水結(jié)構(gòu)介紹

隧道全包式防水是一種區(qū)別于普通防水結(jié)構(gòu)的防水設(shè)計(jì)，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，該技術(shù)主要是通過(guò)全包式防水設(shè)置，將隧道地表、地下水等全部隔離在二襯及仰拱混凝土以外，最終取消中心排水溝匯水。隧道全包式防水結(jié)構(gòu)形式，是將普通防水結(jié)構(gòu)中初期支護(hù)與二襯之間鋪設(shè)至拱墻盲管以上位置的防水板“延伸”至仰拱初期支護(hù)與仰拱混凝土之間全環(huán)鋪設(shè)。取消邊墻與仰拱填充內(nèi)埋設(shè)的橫向排水管，隧道中心僅設(shè)置排道渣內(nèi)積水的半圓形盲溝，不再設(shè)置中心排水溝。

圖1 全包式防水示意圖

全包式防水的排水主要靠全隧襯砌外兩側(cè)邊墻腳各架設(shè)的一條與側(cè)溝同坡，位置為防水層外的φ80mm縱向盲溝，并以φ80mmPVC管穿過(guò)端墻引入洞外沉淀池，全隧道不設(shè)任何橫向接引水管。

3 鐵路隧道全包式防水施工難點(diǎn)

（1）在鋼筋定位和焊接時(shí)，容易將防水板破壞，造成功能失效。

（2）在掘進(jìn)段前方仰拱開(kāi)挖時(shí)，極易對(duì)仰拱端頭防水板造成破壞。

（3）仰拱初期支護(hù)上鋪設(shè)防水板后，鋼筋定位及焊接等，因仰拱為弧形，作業(yè)人員踩在宜滑的防水板上施工，操作困難。

4 山區(qū)鐵路隧道全包式防水施工實(shí)例

4.1 工程概況

該隧道工程全長(zhǎng)10.115km，是重點(diǎn)控制工程，隧道最大埋深70m，平均埋深40m左右，隧道防排水分別采用“以防為主、防排結(jié)合”和“以防為主、多道設(shè)防”的全包型防水理念。

通過(guò)該隧道工程的設(shè)計(jì)要求，如果地下水位高差≤50m，則可以采用防水型襯砌結(jié)構(gòu)，并且堅(jiān)持“以防為主，多道設(shè)防”；如果地下水位大于50m，則應(yīng)該使用排水型襯砌結(jié)構(gòu)形式，并且堅(jiān)持“以防為主，限量排放”的原則。對(duì)該隧道的地質(zhì)情況進(jìn)行分析調(diào)查，該隧道除正洞段DK1565+743～DK1567+0.97，全場(chǎng)1354m，斜井段XDK0+000～XDK0+300采用排水型襯砌結(jié)構(gòu)形式，其余的隧道隧洞采用全包式防水型襯砌，要求防水等級(jí)需要達(dá)到《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》（GB50108-2001）規(guī)定的一級(jí)，襯砌表面無(wú)濕漬。

4.2 初期支護(hù)

初期支護(hù)是人工施工的第三道抗?jié)B防線中的關(guān)鍵，施工效果會(huì)直接影響到隧道的其他施工工序，因此必須高度重視初期支護(hù)施工。

為了有效減少表面明水，為下一步防水板施工奠定良好基礎(chǔ)，應(yīng)該在實(shí)際施工中注意以下幾點(diǎn)內(nèi)容：

（1）優(yōu)化鉆爆設(shè)計(jì)，合理控制開(kāi)挖輪廓。施工過(guò)程中根據(jù)圍巖地質(zhì)條件，不斷優(yōu)化鉆爆設(shè)計(jì)，減少超挖或大的凹坑，保證開(kāi)挖輪廓圓順，使初期支護(hù)同開(kāi)挖斷面最大限度地密貼。通過(guò)優(yōu)化開(kāi)挖、爆破方法，減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)，避免產(chǎn)生貫通裂隙，從而最大限度地阻斷滲水通道。

（2）確保初期支護(hù)施工質(zhì)量，構(gòu)筑第一道防水屏障。開(kāi)挖后應(yīng)及時(shí)支護(hù)，并封閉圍巖，防止因圍巖松弛變形而引起圍巖中裂縫及細(xì)小裂隙的產(chǎn)生、發(fā)展，阻止?jié)B水通道的產(chǎn)生。采用濕噴工藝，合理控制濕噴參數(shù)，在噴射混凝土中增加聚酯纖維或鋼纖維，保證鋼架與巖壁之間的空隙噴射到位，不留死角。

（3）對(duì)初期支護(hù)進(jìn)行表面處理。在鋪設(shè)防水板時(shí)，首先要處理好初期支護(hù)混凝土表面，切除鋼筋爐頭以及錨桿頭，然后用細(xì)石混凝土進(jìn)行抹平處理，能夠避免鋼纖維刺破防水板。尤其注意需要找出由于噴射混凝土回彈料在拱腳部位形成的“鼓包”。

（4）初支背后注漿堵水。對(duì)初期支護(hù)施工質(zhì)量以及混凝土表面的滲水情況進(jìn)行檢查，合理選擇初期支護(hù)背后回填注漿堵水技術(shù)，保證初期支護(hù)表面無(wú)明水。

4.3 自粘型防水板材料防水

自粘型防水板的施工工藝流程為：清理基層→鋪設(shè)土工布→基層彈線→鋪設(shè)防水板→搭接焊接→節(jié)點(diǎn)處理→質(zhì)量檢查→揭防水板隔離膜→做細(xì)石混凝土保護(hù)層（僅仰拱做）→各級(jí)評(píng)審→下一步工序。

（1）對(duì)于暗挖段，采用單面自粘型防水板，無(wú)粘膠層的一面為迎水面，有膠的一面與二襯混凝土牢固粘接；對(duì)于明挖段，采用的是雙面自粘型防水板。

（2）采用明釘鋪設(shè)工藝，如圖2所示，在基層處理過(guò)后：①要鋪墊一層土工布。②采用射釘直接穿透防水板，并使用墊圈或者墊片固定自粘型防水板。③使用雙面自粘型防水板將射釘位置修補(bǔ)覆蓋，保障防水性能。

圖2 明釘鋪設(shè)工藝圖

（3）在防水板鋪設(shè)中，對(duì)于防水板環(huán)向塔的接縫處理和檢測(cè)十分重要，對(duì)于環(huán)向塔接縫，可以采用自動(dòng)爬升式熱合焊機(jī)進(jìn)行焊接，兩層防水板間搭接寬度為15cm。另外，對(duì)于縱向搭接縫，應(yīng)該采用自然搭接的方式進(jìn)行處理，要求下部防水板壓住上部防水板，搭接完成后需要鋪設(shè)雙面自粘型防水板搭接條，寬度為25cm。與此同時(shí)，仰拱環(huán)向搭接縫與拱墻環(huán)向搭接縫應(yīng)該錯(cuò)開(kāi)1m以上，如圖3所示。

圖3 自粘型防水板接縫連接示意（單位：cm）

4.4 細(xì)部結(jié)構(gòu)防水

（1）環(huán)、縱向排水盲溝施工工序

①對(duì)于縱向排水盲管，可以采用φ20HDPE160/142打孔波紋管，在排水型襯砌進(jìn)行布設(shè)，布設(shè)位置在防水板與初期支護(hù)之間，要求在防水板鋪設(shè)前安裝完成。在安裝管道前，應(yīng)該根據(jù)隧道設(shè)計(jì)要求澆筑基礎(chǔ)混凝土，確保管道鋪設(shè)位置準(zhǔn)確和平順。

對(duì)于縱向盲管上部，可以澆筑無(wú)砂混凝土反濾層，坡度設(shè)置為1：1.5，碎石粒徑10～30mm，反濾層的高度為30～50cm。縱向盲管開(kāi)孔側(cè)朝上，每段盲管兩端設(shè)置135°彎頭至側(cè)溝。施工完成后，需要做好防水工作。

②環(huán)向排水盲管采用φ20打孔PVC管，僅在變形縫地段布設(shè)，澆筑在二襯混凝土中，離二襯內(nèi)緣1/3處，排水盲管固定在變形縫內(nèi)。為確保定位準(zhǔn)確，環(huán)向盲管安裝時(shí)可用鋼卡固定，環(huán)向間距按變形位置布設(shè)，一般為10m，特殊情況時(shí)進(jìn)行加密。

（2）施工縫、變形縫防水

在隧道防排水施工中，對(duì)于施工縫及變形縫的處理十分關(guān)鍵，會(huì)直接影響隧道施工質(zhì)量，施工縫分為環(huán)向及縱向兩種，如圖4～6所示。

變形縫處全環(huán)設(shè)置中埋式鋼邊橡膠止水帶、外貼式橡膠止水帶與φ20mm打孔PVC管，背水側(cè)3cm內(nèi)空隙采用聚硫密封膠填塞密實(shí)，其余空隙采用填縫料瀝青木絲板填塞；φ20mm打孔PVC管設(shè)置三通與隧道側(cè)溝連通。

圖4 環(huán)向施工縫防水示意（單位：cm）

圖5 排水型縱向施工縫防水示意（單位：cm）

圖6 拱墻變形縫防水示意（單位：cm）

4.5 二次襯砌防水

二襯是隧道抗?jié)B的第三道防線的后盾，也是最后一道防水工序。在進(jìn)行二襯施工，混凝土的質(zhì)量是重中之重。如果混凝土質(zhì)量不能保證，將嚴(yán)重影響二襯抗?jié)B質(zhì)量?；炷潦┕r(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

（1）在原材料選擇上，選用質(zhì)量穩(wěn)定并有利于改善混凝土抗裂性能的低水化熱、低堿含量的水泥材料，以及低堿活性骨料、低堿外加劑等原材料。粗骨料級(jí)配優(yōu)越、空隙率小、針片狀顆粒含量低，骨料為二級(jí)級(jí)配。細(xì)骨料為級(jí)配合理、質(zhì)地均勻的天然中粗河砂，細(xì)度模數(shù)2.9左右。適量摻用Ⅰ級(jí)優(yōu)質(zhì)粉煤灰、磨細(xì)礦渣粉等礦物摻合料。在多次試驗(yàn)的基礎(chǔ)上優(yōu)化施工配合比，并在施工過(guò)程中嚴(yán)格控制。

（2）攪拌過(guò)程中，嚴(yán)格按照耐久性混凝土的投料順序投料，每盤(pán)攪拌時(shí)間的每一階段不小于30s，總攪拌時(shí)間不小于3min。新拌制的混凝土作坍落度、擴(kuò)展度、含氣量和電通量等試驗(yàn)，澆筑時(shí)坍落度不在規(guī)定限界之內(nèi)的混凝土不得使用。

（3）混凝土的入模時(shí)間控制在攪拌后60min內(nèi)泵送完畢，最長(zhǎng)時(shí)間不超過(guò)混凝土初凝時(shí)間的一半，初凝時(shí)間由試驗(yàn)室根據(jù)施工氣溫試驗(yàn)確定。如果交通擁堵、氣候炎熱，則應(yīng)該在確保混凝土性能的基礎(chǔ)上，適當(dāng)增加混凝土初始坍落度。

（4）在養(yǎng)護(hù)方面，拆模后采用自動(dòng)噴淋系統(tǒng)對(duì)混凝土噴淋灑水養(yǎng)護(hù)，連續(xù)養(yǎng)護(hù)14d以上，保證其水化反應(yīng)過(guò)程中有足夠的水分補(bǔ)充，避免混凝土內(nèi)部形成毛細(xì)孔、貫通并開(kāi)裂，引發(fā)滲漏水現(xiàn)象。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在山區(qū)隧道鐵路全包式防水施工中，必須做好材料的選擇和準(zhǔn)備工作，并在初期支護(hù)處理、自粘型防水板材料防水、細(xì)部結(jié)構(gòu)防水、二次襯砌防水這幾個(gè)施工環(huán)節(jié)嚴(yán)格控制施工質(zhì)量，施工完成后強(qiáng)化養(yǎng)護(hù)工作，防止?jié)B水現(xiàn)象。

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