結(jié)構(gòu)防水融合體系在公路隧道中的應(yīng)用分析

朱高巖

中鐵建昆侖路橋建設(shè)有限公司 四川 成都 610041

引言

公路、鐵路隧道屬于大型項目，具有施工工期長、跨度大等特點，滲漏水是施工和維護過程中非常常見的問題，影響隧道的正常通行。目前我國公路、鐵路隧道基本上采用復(fù)合式襯砌，由初期支護、防排水系統(tǒng)和二次襯砌組成[1]。本文結(jié)合工程實例探討隧道結(jié)構(gòu)防水融合體系，為公路、鐵路隧道的防水設(shè)計提供參考。

1 工程概況

德陽中江至遂寧高速公路路線總長83.032公里，隧道總長5617m，共13座，選定德遂高速公路尖梁子隧道和土建鷂子巖隧道的右線主洞作為試驗段，分別為500m和532m。兩座隧道區(qū)地表上覆薄層粉質(zhì)黏土，洞身圍巖主要為強～中風(fēng)化砂巖、砂質(zhì)泥巖，互層分布。

2 結(jié)構(gòu)防水融合體系方案及施工

2.1 施工方案

（1）初支方案。通過在現(xiàn)有混凝土體系中摻入功能性外加劑，提高混凝土拌合料的工作性能，抑制水化溫升和降低水化熱特性，進而改變混凝土材料的微觀結(jié)構(gòu)。具體包括初期支護試驗、二次襯砌剛性防水試驗和洞口/明洞段剛性防水試驗三部分，重點應(yīng)用新材料新工藝開展工程縫防水試驗。

（2）二次襯砌剛性自防水方案。初支維持原設(shè)計不變，保留土工布，二襯砼中添加混凝土水化溫升抑制防水劑，取消防水板（如圖1所示）。在初期支護滲漏水段做好堵排水措施，適當(dāng)加密排水管；400g/m2土工布（滲流處采用300g/m2復(fù)合土工布）；在原二襯混凝土中添加混凝土水化溫升抑制防水劑，摻量約為6.0kg/m3。

圖1 隧道復(fù)合式襯砌剛性自防水體系示意圖

（3）施工縫防水構(gòu)造做法。①采用管片接縫嵌縫和手孔封堵膠，保留施工縫斷面結(jié)構(gòu)，取消中埋式橡膠止水帶，腰線以下在改性環(huán)氧AB組分拌和好后，直接灌注施工。腰線以上應(yīng)加入C組分組劑，將改性環(huán)氧材料變?yōu)轲こ淼母酄铙w，然后進行嵌縫作業(yè)。②采用T型槽和中埋式止水鋼板，利用梯形橡膠條留T型槽，T型槽中分別填充反應(yīng)型混凝土接縫密封膠和高強膨脹砂漿+中埋式遇水膨脹止水條（或止水膠），T型槽施工縫防水構(gòu)造。用中埋式止水鋼板（300mm寬2mm厚）替代止水條。③采用新型高分子自粘密封中埋止水板。④采用企口式施工縫，利用剛性防水混凝土自愈合功能實現(xiàn)施工縫防水，在施工縫背后安裝500寬背貼式橡膠止帶，端頭模板內(nèi)側(cè)止水帶背后安裝透水盲管，利用企口式模具+中埋式遇水膨脹止水條（或止水膠），企口式施工縫防水構(gòu)造。

2.2 施工要點

（1）二襯高性能防水混凝土施工

防水混凝土的配合比設(shè)計應(yīng)符合下列規(guī)定：膠凝材料總用量不宜小于320kg/m3；砂率宜為35%～40%，泵送時可增至45%；灰砂比宜為1∶1.5～1∶2.5；水膠比不宜大于0.5，有侵蝕性介質(zhì)時水膠比不宜大于0.45[2]；預(yù)拌混凝土?xí)r，入泵坍落度宜控制在200mm以下；預(yù)拌混凝土摻膠凝材料用量1.5%的混凝土水化溫升抑制防水劑，宜為6kg/m3。

二次襯砌高性能防水混凝土應(yīng)連續(xù)澆筑完成，應(yīng)采用機械振搗，避免漏振、欠振和過振。防水混凝土澆筑后應(yīng)及時養(yǎng)護，養(yǎng)護齡期不少于14d。

（2）二襯施工縫施工

1）水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料施工。JX-SJ粉料∶水＝1∶0.3（重量比），采用電動攪拌槍在容器內(nèi)攪拌均勻至無粉團；基層必須為混凝土結(jié)構(gòu)，基層應(yīng)干凈、平整、堅實、無浮漿，后充分濕潤；將裂縫、蜂窩麻面及轉(zhuǎn)角部位增涂一遍；分層刷涂或噴涂施工，涂層應(yīng)均勻，不得有漏涂及氣孔；底層表干后（3h左右），再進行面層施工，涂層厚度不得小于1.2mm，材料用量不得小于1.8kg/m2。

2）新型高分子自粘密封止水板施工。第一，施工縫用高分子自粘密封止水板中心為5mm厚HDPE板材，外側(cè)為高分子膠，單層膠層厚約0.4mm，可與后澆混凝土形成黏結(jié)；止水板兩側(cè)預(yù)留小孔，可用細鐵絲或尼龍綁扎帶將其固定在主體結(jié)構(gòu)鋼筋上；兩端各有一面100mm寬度范圍內(nèi)不覆砂，撕除隔離膜即可與下一段止水板黏結(jié)，然后采用鉚釘、細鐵絲或尼龍綁扎帶固定牢固。第二，十字搭接時，將搭接范圍內(nèi)膠層及顆粒層用熱風(fēng)槍配合鏟刀將其鏟去，再粘貼一層高分子膠粘帶，后與搭接止水板端頭預(yù)留搭接段粘接，現(xiàn)場鉆孔后采用鉚釘、細鐵絲或尼龍綁扎帶固定牢固。第三，澆筑混凝土前，撕除先澆段止水板保護膜，后澆段保護膜暫不撕除，待已澆筑混凝土拆模即可撕除。

3）自粘性遇水膨脹止水條（緩脹型）施工。待前板二次襯砌斷面硬化后，掃去浮渣等雜物，即可安排止水條；環(huán)向施工縫應(yīng)預(yù)留淺槽，嵌入止水條，并采用高強鋼釘協(xié)助定位；沿施工縫凹槽連續(xù)粘貼，接頭部位搭接長度≥50mm，接頭搭接緊密不留斷點；止水條定位后及時澆筑下一板二次襯砌，避免明水沖泡；止水條定位應(yīng)準確使基充分被砼包裹，覆蓋層厚度應(yīng)≥50mm。

4）聚合水泥防水涂料施工?；鶎颖砻鎽?yīng)平整、堅實、清潔、濕潤、無明水，應(yīng)采用6mm厚聚合物水泥防水砂漿找平；聚合物水泥防水涂料應(yīng)分層涂刷、刮涂或噴涂，涂層厚度應(yīng)均勻；底層和面層留槎寬度不得小于50mm；聚合物水泥防水涂料防水層的甩槎應(yīng)采取臨時保護措施，接槎前應(yīng)將甩槎表面清洗干凈；施工縫節(jié)點，聚合物水泥防水涂料配合比（液料∶粉料=1∶1.3），應(yīng)鋪設(shè)胎體增強材料，胎體增強材料應(yīng)采用聚酯織布鋪貼應(yīng)平整不得有褶皺和外露，并應(yīng)使涂料充分浸透胎體，胎體材料的搭接寬度不得小于50mm，胎體的底層和面層涂膜厚度均不得小于0.5mm；聚合物水泥防水涂料防水層，厚度不應(yīng)小于2.0mm，宜多遍完成。

3 結(jié)構(gòu)應(yīng)力監(jiān)測

為驗證二襯砼中摻功能外加劑與否其溫升、應(yīng)力和應(yīng)變的不同，擬對二襯砼現(xiàn)場澆筑后水化過程中的溫度、混凝土應(yīng)變進行監(jiān)測。

（1）測點布置?？v向傳感器布點分為左、右洞兩種情況，總計布點16個斷面，具體如下：右洞在明洞段布2個斷面，中間段1/3和2/3處布2個斷面，共計4個斷面。鷂子巖和尖梁子隧道右洞布點8個斷面；左洞在明洞段布2個斷面，中間段1/3和2/3處部布2個斷面，共計4個斷面。鷂子巖和尖梁子隧道右洞布點8個斷面。

（2）監(jiān)測方式。①溫度和應(yīng)變監(jiān)測，施工中，通過測試元件的數(shù)據(jù)線，采用振弦測試儀進行測試，有條件時，可采用自動采集系統(tǒng)及遠程傳輸，對混凝土的溫度及應(yīng)變進行實時監(jiān)控；②襯砌裂縫，采用裂縫寬度儀進行觀察，觀察并記錄裂縫出現(xiàn)時間、裂縫出現(xiàn)位置、裂縫的數(shù)量，裂縫的寬度及其擴展情況[3]；③隧道襯砌變形檢測（拱頂沉降、水平收斂）。

（3）監(jiān)測結(jié)果。由監(jiān)測結(jié)果可知，混凝土中摻抑溫抗裂防水劑可明顯減少水泥水化熱，抑制混凝土溫升，降低混凝土溫度應(yīng)力，同時具有良好抗收縮性能、早期抗裂性能；混凝土中摻抑溫抗裂防水劑，能大幅提升混凝土結(jié)構(gòu)的抗?jié)B性能，對耐久性能也有一定的改善作用。

4 結(jié)束語

結(jié)構(gòu)防水融合體系由襯砌混凝土結(jié)構(gòu)自防水和接縫防水兩個部分構(gòu)成。室內(nèi)試驗及現(xiàn)場應(yīng)用證明，摻加抑溫抗裂防水劑的混凝土具有良好的抗裂防滲性能，并且能夠提升結(jié)構(gòu)混凝土耐久性能，為實現(xiàn)結(jié)構(gòu)自防水提供了基礎(chǔ)。該體系在德陽中江至遂寧高速公路應(yīng)用至今，整體無滲漏水現(xiàn)象，實現(xiàn)了總體防水設(shè)計目標。