湖底隧道主體結(jié)構(gòu)防水準(zhǔn)原型試驗?zāi)Ｐ偷脑O(shè)計與制作

王海嘯，劉偉，谷坤鵬，張君韜

(1.華設(shè)設(shè)計集團股份有限公司，南京 210014；2.中交上海三航科學(xué)研究院有限公司，上海 200032)

1 引言

滲漏是地下工程最常見的病害。目前，國內(nèi)外均未從根本上解決水下隧道滲水問題。有關(guān)資料表明，施工縫、變形縫滲漏水占隧道總滲漏水的60%以上，而且隨著工程使用年限的增長，滲水情況還會不斷加重[1，2]。在施工前進行事前控制，通過開展隧道主體結(jié)構(gòu)防水性能試驗，提高其防水性能，可大幅降低滲漏的危害。

傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)防水性能試驗主要有室內(nèi)模型試驗和原型試驗。但是，當(dāng)需要模擬受力和變形情況下防水材料和施工工藝的可靠性時，室內(nèi)模型試驗由于受模型尺寸小、試驗條件等限制，達不到預(yù)期目標(biāo)，而原型試驗施工步序煩瑣，受模型規(guī)模、試驗場地、周期、費用等條件的限制。故擬采用準(zhǔn)原型試驗進行研究，其規(guī)模、費用較原型試驗小，模型可重復(fù)利用，與實際工程中隧道結(jié)構(gòu)尺寸比例一般大于1∶10，局部比例甚至大于1∶5。相比于室內(nèi)模型試驗，相似度較大，能真實模擬實際工程中防水材料的施工工藝，可對結(jié)構(gòu)性能進行定性和定量研究。但準(zhǔn)原型試驗?zāi)Ｐ偷脑O(shè)計和制作難度基本與實體結(jié)構(gòu)持平，甚至有些要求更高。因此，本文以太湖隧道工程暗埋段主體結(jié)構(gòu)建設(shè)為依托，探討了防水準(zhǔn)原型試驗?zāi)Ｐ偷脑O(shè)計與制作過程[3-5]。

2 工程背景

蘇錫常南部高速公路太湖隧道工程是超長超寬的湖底水下現(xiàn)澆隧道。主體結(jié)構(gòu)為兩孔一管廊結(jié)構(gòu)型式，行車孔單孔凈寬17.45 m，凈高7.25 m，中間管廊凈寬4.5 m。主體結(jié)構(gòu)防水等級為二級。因此，需要采取系統(tǒng)的施工縫防水、結(jié)構(gòu)縫防水及外包防水措施及自防水措施來解決主體結(jié)構(gòu)混凝土的滲水風(fēng)險。

3 試驗?zāi)Ｐ偷姆浪O(shè)計要點

3.1 模型尺寸與布置

模型制作步驟參照實際施工，為簡易工序，每個節(jié)段分兩步澆筑，采用現(xiàn)澆方式，將側(cè)墻與頂板合并澆筑。整體模型由2 個長1.8 m 的節(jié)段A、B 組成，共需C40 混凝土15.0 m3，在節(jié)段A、B 間設(shè)變形縫。第一次澆筑底板，第二次澆筑側(cè)墻和頂板。在模型中模擬變形縫、施工縫止水工藝、卷材的干鋪和濕鋪工藝及附加防水層等的止水、防水工藝。

3.2 試驗?zāi)Ｐ头浪O(shè)計

3.2.1 變形縫和施工縫止水工藝模擬

底板、側(cè)墻變形縫迎水面設(shè)置外貼式橡膠止水帶，頂板變形縫迎水面采用低彈性模量聚氨酯密封膠嵌縫，與側(cè)墻外貼式止水帶搭接封閉；頂板、底板、側(cè)墻變形縫內(nèi)設(shè)置中埋式鋼邊橡膠止水帶，鋼邊兩端設(shè)置預(yù)埋注漿管；變形縫背水面設(shè)置內(nèi)裝可卸式止水帶，如圖1a 所示。

橫向垂直施工縫及縱向水平施工縫均采用自粘丁基橡膠鋼板止水帶結(jié)合預(yù)埋注漿管作為防水措施?？v向水平施工縫澆筑混凝土前，涂刷水泥基滲透型結(jié)晶防水涂料，如圖1b所示。

3.2.2 附加防水工藝模擬試驗

如圖1c 所示，A 節(jié)段模擬隧道結(jié)構(gòu)頂板及放坡開挖施工的側(cè)墻采用噴涂型非固化橡膠瀝青防水涂料，并覆貼自粘聚合物改性瀝青防水卷材，底板及有維護結(jié)構(gòu)的側(cè)墻采用預(yù)鋪高分子防水卷材P 類。B 節(jié)段在側(cè)墻和頂板對比防水卷材的濕鋪工藝，其底板采用干鋪預(yù)鋪高分子防水卷材P 類，側(cè)墻和頂板采用濕鋪防水卷材。

圖1 試驗?zāi)Ｐ椭顾?、防水工?/p>

此外，變形縫止水帶搭接、附加防水層的搭接以及變形縫外包防水加強層，均需進行相應(yīng)的細節(jié)設(shè)計。

4 模型制作工藝流程

防水準(zhǔn)原型模型制作步驟參照實際施工。為了簡易工序，減少施工步驟，每個節(jié)段分成2 步澆筑，將側(cè)墻與頂板合并澆筑，如圖2 所示。

圖2 模型制作工藝流程圖

5 結(jié)語

以太湖隧道主體結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，設(shè)計與制作防水準(zhǔn)原型試驗?zāi)Ｐ蛠砟M實際工程中防水材料施工工藝，對提高與評價隧道主體結(jié)構(gòu)防水性能具有重要作用。

準(zhǔn)原型試驗?zāi)Ｐ偷脑O(shè)計與制作過程中，通過設(shè)置外貼式橡膠止水帶、低彈模聚酯氨密封膠嵌縫、中埋式鋼邊橡膠止水帶、預(yù)埋注漿管等方式，模擬變形縫止水工藝；采用自粘丁基橡膠鋼板止水帶、涂刷水泥基滲透型結(jié)晶防水涂料等措施，模擬施工縫防水工藝；對不同節(jié)段，分別采用非固化橡膠瀝青防水涂料、覆貼自粘聚合物改性瀝青防水卷材、濕鋪防水卷材等，模擬對比了干鋪和濕鋪附加防水工藝。