隧道二襯中埋式止水帶安裝工藝的改進(jìn)及新型加勁止水帶的應(yīng)用

丁少明

(中鐵十八局集團(tuán)隧道工程有限公司,重慶 400700)

中埋式止水帶安裝是當(dāng)前隧道二襯施工常見工序,但工程實(shí)踐中止水帶的定位精準(zhǔn)性難以保障,同時(shí)澆筑混凝土?xí)r可能會(huì)引發(fā)止水帶結(jié)構(gòu)變形、降低施工縫防水效果并最終引發(fā)滲水漏水等問題[1-2]。結(jié)合鄭萬高鐵黃家溝隧道工程實(shí)踐,介紹中埋式止水帶的安裝工藝及其改進(jìn)措施,以期促進(jìn)工程施工技術(shù)水平的進(jìn)步。

1 工程概況

鄭萬高鐵黃家溝隧道地處湖北襄陽市南漳縣與?？悼h交界位置,長(zhǎng)度共計(jì)7 827 m,隧道周圍地層分布主要包含砂質(zhì)頁巖以及碳質(zhì)頁巖,地質(zhì)非常復(fù)雜,隧道巖層因中～強(qiáng)風(fēng)化影響,地質(zhì)非常軟弱,節(jié)理裂隙比較發(fā)育,存在大量破碎巖體,遇水很容易出現(xiàn)軟化,圍巖自穩(wěn)性不佳,易塌方。隧道具有較強(qiáng)的富水性,在該區(qū)域開展隧道工程施工時(shí),經(jīng)常出現(xiàn)裂隙水,隧道二次襯砌出現(xiàn)滲水漏水問題概率較高。

2 止水帶縱向張拉式安裝及其改進(jìn)

當(dāng)前鐵路隧道施工時(shí)通常采用整體仰拱模板,中埋止水帶張拉式安裝以施作縱向施工縫。安裝時(shí)首先對(duì)止水帶施加張拉應(yīng)力,使得止水帶能夠沿縱向延伸以確保順直,完成混凝土澆筑施工后即可保障止水帶依舊保持良好的縱向線性特征。

常規(guī)工程實(shí)踐中安裝中埋式止水帶需額外配置懸吊式止水帶安裝卡具并通過懸吊設(shè)施安裝一半止水帶,但懸吊系統(tǒng)自身不具備良好穩(wěn)定性,可能會(huì)導(dǎo)致定位不夠精準(zhǔn)、后續(xù)澆筑施工時(shí)止水帶變形嚴(yán)重等問題,同時(shí)止水帶通常采用柔軟質(zhì)地材料,懸吊裝置所用卡具不能保障止水帶豎直性[3-5]。所用安裝夾具如圖1所示。黃家溝隧道安裝縱向止水帶實(shí)踐中嘗試對(duì)常規(guī)工藝進(jìn)行改進(jìn)[6]。

圖1 止水帶卡具

2.1 縱向搭接接頭處理

中埋止水帶張拉式安裝時(shí)首先應(yīng)確保接頭能夠具有良好抗拉伸力,可使用磨光機(jī)將接頭磨平不小于30 cm的寬度后涂覆一層強(qiáng)力膠,壓實(shí)處理,而后取鋼筋材料制作U型固定裝置(如圖2所示)以確保固定穩(wěn)定性。

圖2 支桿配合U型夾安裝止水帶圖3 張拉器安裝圖4 T 型定位筋結(jié)構(gòu)(單位:cm)

黃家溝隧道中埋式橡膠止水帶的接頭處理采用熱硫化模具接頭法,即接頭采用與橡膠止水帶匹配的止水帶熱熔焊接機(jī)和生膠片進(jìn)行硫化熱接。粘接前,第一步通過切割刀割掉止水帶突出的部分。第二步采用銼刀把需要粘接的兩塊中埋式橡膠止水帶的粘結(jié)區(qū)域銼出新鮮面,接著采用丙酮對(duì)粘接面仔細(xì)清潔。第三步通過特種黏結(jié)膠止水帶進(jìn)行粘接處理,要求搭接長(zhǎng)度至少為30 cm。第四步通過吹風(fēng)機(jī)將膠液吹干以后,用專用夾具把搭接部位夾緊,確保使粘接部位全面接觸,避免出現(xiàn)空隙,等待30 min以后把夾具卸除。

2.2 縱向托夾安裝

止水帶主要為橡膠材質(zhì),質(zhì)地柔軟,因而使用較長(zhǎng)止水帶時(shí)會(huì)引發(fā)順直效果不佳等問題。為解決這個(gè)問題,可根據(jù)U型夾間距結(jié)合仰拱快速判斷縱向U型夾數(shù)量并安裝支桿,形成上縱拉、下依托的結(jié)構(gòu)體系,方法操作簡(jiǎn)單且張拉力得以降低。

取鋼筋材料制作U型夾,其中鋼筋直徑為?6.5 mm,U型夾高度中間位置處采用點(diǎn)焊方式焊接螺紋鋼支桿,相鄰支桿間距為2 m左右,而后設(shè)置U型夾并在上方布置止水帶,安排工作人員人力拉直止水帶結(jié)構(gòu),同時(shí)在U型夾上布置鋼絲綁扎以避免止水帶上浮。支桿配合U型夾安裝止水帶現(xiàn)場(chǎng)如圖2所示。

2.3 端頭張拉器安裝

結(jié)合縱向張拉止水帶設(shè)置張拉設(shè)備(見圖3方框內(nèi)),過程中應(yīng)嚴(yán)格控制張拉力使止水帶保持正常的延展性,過度張拉可能會(huì)導(dǎo)致混凝土澆筑完成后止水帶反彈收縮等問題。

3 止水帶環(huán)向安裝工藝改進(jìn)

工程實(shí)踐經(jīng)常發(fā)現(xiàn)環(huán)向止水帶存在縱向豎直性較差且深淺不一、安裝錯(cuò)位問題,黃家溝隧道環(huán)向止水帶安裝時(shí)對(duì)工藝進(jìn)行改進(jìn)。

首先準(zhǔn)備施工設(shè)備及材料,將?6.5 mm鋼筋制作為如圖4所示定位筋結(jié)構(gòu),襯砌臺(tái)車駛?cè)胫付ǖ攸c(diǎn)后即可將中埋式止水帶固定在擋頭板中間位置,利用T型定位筋將止水帶精準(zhǔn)定位后通過點(diǎn)焊焊接至二次襯砌鋼筋結(jié)構(gòu)中,即可開展混凝土澆筑,預(yù)留一半止水帶并澆筑至下一循環(huán)襯砌混凝土結(jié)構(gòu)中。施工流程如圖5所示。

圖5 T型定位筋精準(zhǔn)定位止水帶

(1)質(zhì)量控制要點(diǎn):①止水帶接頭搭接長(zhǎng)度不小于30 cm以上,以確保防水板能夠有效阻攔滲水漏水并引流至規(guī)定區(qū)域。②相鄰止水帶定位筋之間距離設(shè)置為500 mm左右,同時(shí)應(yīng)確保止水帶周圍保持整潔以確保定位精準(zhǔn)性。③應(yīng)確保每環(huán)均能進(jìn)行5處以上不同位置質(zhì)量檢測(cè)。止水帶偏離襯砌中心線的幅度應(yīng)控制在3 cm以內(nèi),同時(shí)縱向偏位偏差應(yīng)控制在5 cm以內(nèi)。

(2)采用T型定位筋固定止水帶后封堵?lián)躅^模并直接澆筑混凝土,有效避免了止水帶變形等問題,確保止水帶安裝效果,施工過程中操作方便、效率極快,且對(duì)材料要求較低,成本較低。

4 新型加勁型中埋止水帶的應(yīng)用

上述措施有效解決了傳統(tǒng)安裝方式中止水帶定位精準(zhǔn)度不足的問題,但新型加勁型中埋止水帶的應(yīng)用取得了更好的效果。

4.1 加勁型止水帶結(jié)構(gòu)

黃家溝隧道所用加勁型中埋止水帶的結(jié)構(gòu)如圖6所示,現(xiàn)場(chǎng)實(shí)物如圖7所示。加勁型止水帶在生產(chǎn)車間實(shí)現(xiàn)止水帶和鋼板的連接,出廠即可獲得復(fù)合結(jié)構(gòu),不需在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行二次加工,施工效率進(jìn)一步提升,且通過工廠標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)預(yù)制構(gòu)件,有效避免了人工操作導(dǎo)致的誤差,確保了安裝精度。

圖6 加勁型中埋止水帶結(jié)構(gòu)(單位:mm)

圖7 加勁型中埋止水帶

(1)工廠預(yù)制加勁型中埋止水帶時(shí)依據(jù)《高水分防水材料止水帶》(GB18173.2-2014)嚴(yán)格把控各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)水平。

(2)內(nèi)置鋼板材質(zhì)選用Q235普通碳素鋼,預(yù)制鋼板尺寸應(yīng)契合止水帶結(jié)構(gòu)及工程需求,案例工程中所用鋼板尺寸為280 mm×100 mm×2 mm,相鄰鋼板之間保持60 cm左右間距。

4.2 止水帶安裝步驟

第一步,把加勁型中埋式止水帶安裝在隧道初期支護(hù)和內(nèi)模板之間位置,見圖8。第二步,在施工縫的下方(止水帶的左側(cè)底部)安裝好下部定位卡具;在施工縫的上方(止水帶的左側(cè)頂部)安裝好上部定位卡具;接著在加勁型中埋式止水帶的右側(cè)中部安裝好中部定位卡具。第三步,在內(nèi)模板和初期支護(hù)之間進(jìn)行混凝土澆筑。

圖8 加勁型中埋式止水帶安裝結(jié)構(gòu)

將多個(gè)定位卡具設(shè)置在加勁型中埋式止水帶的左右兩側(cè),可以有效實(shí)現(xiàn)對(duì)止水帶的精準(zhǔn)定位支撐,防止在安裝和混凝土澆筑過程中出現(xiàn)偏移情況,不僅方便、快捷,而且確保了隧道的襯砌和防水質(zhì)量。

4.3 應(yīng)用效果

試驗(yàn)段施工現(xiàn)場(chǎng)及拆模后施工效果分別如圖9和圖10所示。

圖9 安裝效果圖10 拆模效果

案例工程針對(duì)止水帶設(shè)置效果開展鉆孔檢查,鉆孔位置情況如圖11所示。

圖11 加勁型橡膠止水帶鉆孔檢查

檢測(cè)過程中工作人員結(jié)合內(nèi)窺鏡檢查止水帶彎折、斷裂、完整情況,檢查結(jié)果顯示止水帶安裝完成后未出現(xiàn)錯(cuò)位或彎折等問題,且最終安裝效果相較《鐵路隧道防水材料》(TBT 3360.2-2014)設(shè)計(jì)規(guī)范要求誤差最大值為20 mm、誤差平均值在10 mm以內(nèi),滿足規(guī)范要求。

4.4 效益評(píng)價(jià)

(1)綜合成本低:傳統(tǒng)止水帶安裝時(shí)需要5名以上工作人員同時(shí)參與方可,新型加勁型中埋式止水帶安裝僅需3名工作人員。普通中埋鋼板止水帶型號(hào)50 mm×8 mm×25 m單價(jià)120～130元/m,新型加勁型中埋式止水帶同型號(hào)單價(jià)150～160元/m。雖然新型加勁型中埋式止水帶價(jià)格略高,但是極大地降低了人工成本。

(2)質(zhì)量好:二次襯砌施工完成且拆模后檢查止水帶外觀情況,顯示止水帶安裝完成后未出現(xiàn)常規(guī)安裝方式下常見的下垂或扭曲等問題。為確定檢驗(yàn)結(jié)果精確性,進(jìn)一步通過檢查槌敲擊止水帶周圍混凝土結(jié)構(gòu),抽檢多處結(jié)構(gòu)均未發(fā)現(xiàn)空洞問題。

(3)效率高:新型中埋式止水帶安裝簡(jiǎn)便,不需現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)加工,有效提高工作效率。

5 結(jié)束語

鄭萬高鐵黃家溝隧道工程安裝中埋式止水帶過程中對(duì)縱向及環(huán)向施工工藝均進(jìn)行了改進(jìn),并嘗試使用新型加勁止水帶。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)施工檢驗(yàn),所采用措施安裝平滑度及準(zhǔn)確性均有顯著提升,安裝完成后止水帶外觀優(yōu)良且未發(fā)生扭曲變形,應(yīng)用效果良好。