下面是中达咨询给大家带来关于隧道防水施工技术的相关内容，以供参考。
深圳地铁一期防水工程在初始阶段就得到了上级领导的高度重视,对设计和材料两大源头进行了严格控制,并在防水施工过程中层层把关、精心管理,保证了深圳地铁防水工程质量始终处于受控状态,实现已交验工程100%的合格率。
1深圳地铁一期工程防水设计概况
深圳地铁工程地质情况主要是第四纪填土、粘土、砂层、变质砂层和变质花岗岩等,地下水为第四系孔隙水,水资源丰富。为避免将来给地铁运营带来隐患,深圳地铁防水设计确定以“高标准、多设防、求保险”为方针,遵循“以防为主、刚柔结合、多道防线、因地制宜、综合治理”的原则,采取了全包防水、半包防水、复合防水和混凝土自防水等多种形式。其中,区间隧道防水设防等级为二级,遵循“以防为主,刚柔相济,多道防线,因地制宜,综合治理”的原则;采用主体结构钢筋混凝土自防水加支护结构外包柔性防水层的做法,其核心是“以结构自防水为本,附加防水层为标”。项目实施过程中,除严格按照设计要求和正确的操作程序施工外,还对防水工程的施工组织、技术保证等方面采取了有效措施,以确保防水工程质量。
2区间隧道的防水措施
深圳地铁一期工程设计了双拱带隔墙结构、单洞双线结构等隧道断面形式,不同衬砌断面的防水构造基本相同,其底板防水构造层次见图1所示,拱圈和边墙部位除未设保护层外与底板构造相同。在施工时工程采取了以下措施:
1)在初期支护背后注浆。当初期支护无明显渗漏现象后,再进行防水层施工,初支混凝土必须均匀密实。
2)初期支护与二次衬砌之间采用PVC复合防水板全封闭防水。安装防水板之前抹一层2cm厚找平砂浆,以保证初期支护面平整;在渗水严重处抹防水砂浆,确保防水板施工时无水作业。
3)PVC防水板铺设时,严格按照以下措施进行:
a.固定塑料垫圈
测量标出纵向中线,沿中线向两边用射钉枪打入钢钉固定塑料垫圈。塑料垫圈固定点以梅花状排列纵横向间距在拱部为50cm、边墙为100cm、底板为150cm。
b.铺设防水板
剪裁卷材时,考虑预留搭接长度50cm,铺设时由中线向两边铺设,用压焊器将防水板热合在塑料垫圈上,见图2所示。整个防水板铺好并检查确认后,再用塑料热合机焊接搭接处;防水板采用双焊缝焊接,搭接长度不小于15cm,每条焊缝宽为1cm,两条缝间留3cm宽空腹,作为检查焊缝密封性用,见图3所示。
c.防水层质量检查
外观检查:铺设平顺无隆起、无折皱、无漏缝、无破损,焊缝粘接牢固。焊缝质量检查:用5号注射针头与压力表相接,用打气筒进行充气检查,将焊缝加压至0.15MPa时,稳定2min,如果压力保持不变,说明合格。否则在未焊好之处重新补焊,直到不漏气为止。
4)底板防水板铺设好后,在其上铺一层5cm厚的混凝土保护层;保护层凝固后,再进行其它作业。侧墙和拱顶无保护层处,焊接钢筋时必须用隔板遮挡隔离,以免溅出火花烧坏防水板;二次衬砌浇筑混凝土时,振捣棒不得接触防水板,以免其受损伤;加强施工人员的教育管理,避免人为损坏防水板,若有损坏,须及时修复。
5)二衬防水混凝土是整个结构自防水成败的关键,采取了如下措施:
a.严格按照规范要求选用原材料,通过多次实验选定适当配合比和外加剂,使混凝土具有密实度高、收缩率小、无裂缝、易浇筑和抗渗性能好等多种性能,尽量达到自防水效果。
b.防水混凝土在浇筑过程中,模板要安装牢固,尤其是挡头板不能出现跑模现象;要做到模缝严密,避免出现水泥浆泄漏现象。
c.防水混凝土从低处向高处分层连续浇筑,每层30cm;采用插入式捣固器振捣,振捣要密实,尤其要保证施工缝和变形缝处的密实度。
d.防水混凝土终凝后,立即进行养护,并保持湿润,养护期不少于14d。
6)在浇筑二次衬砌时,预埋注浆管,以便对衬砌背后填充注浆。
3施工缝和变形缝的防水处理
3.1施工缝
施工缝分纵向施工缝和环向施工缝,如深圳地铁1号线20标段市民中心站—少年宫站区间、18标段会展中心站—市民中心站区间及西北联络线等处,均设置了6条纵向施工缝:仰拱位置、仰拱与侧墙相接处、侧墙与拱圈相接处各设置了2条;环向施工缝一般每4～5m设1条。施工缝处采用缓凝型水膨胀橡胶止水条防水(见图4所示),具有施工简单、施工缝处混凝土质量易保证的特点,且造价较低。但橡胶止水条也有遇水过早膨胀和预留槽口不平整而造成难以安装的弊病,因此预留槽口的平整度、选择性能优的缓膨胀型橡胶止水条及合理安排止水条粘贴时机,是保证施工缝防水质量的关键。为确保橡胶止水条的安装质量和施工缝处混凝土质量,采取了以下措施:
1)施工缝处挡头板是保证该处混凝土施工质量的关键,预留橡胶条槽口的挡头板应牢固可靠并封堵严密、不漏浆;挡头板用短钢筋焊接固定于结构纵向通长钢筋上,以保证挡头板的平整和混凝土浇筑时不移位;挡头板与钢筋及围护结构之间的间隙,用小木板填塞严密以保证挡头板不漏浆;板墙施工缝尽量保持在一个截面上,其构造见图5所示。
2)挡头板于混凝土浇筑24h后拆除,侧墙施工缝应待相应结构达到75%设计强度后方可拆除。人工将施工缝处混凝土凿毛修整,并铲除钢筋上混凝土残渣,但不得将橡胶条粘贴处的槽口凿毛。
3)选择缓膨胀时间大于24h、纵向膨胀率较低的橡胶止水条,橡胶条使用前先检查核实保质期,并在表面及切断口处涂刷厂方提供的缓胀剂,风干后待用。
4)安排好相应段的结构混凝土浇筑时间,橡胶条安装8h前停止施工缝处混凝土养护,并采取措施防止水进入粘贴橡胶止水条的槽口;橡胶止水条安装时,先用高压风吹干净贴面,用氯丁胶或湿固性环氧树脂均匀地涂刷在槽口基面上;风干后立即粘贴橡胶止水条,并根据粘接情况用水泥钢钉或膨胀螺栓辅助固定橡胶止水条。
5)施工缝处混凝土浇筑时,要加强振捣施工缝处的混凝土,但不得接触橡胶止水条。
6)侧墙纵向施工缝不易清理干净,极易导致橡胶止水条安装质量不良,也是产生渗漏水的薄弱处,因此在浇注混凝土前,先浇注掺入10%～12%UEA的同标号水泥砂浆(3cm厚)。
3.2变形缝
变形缝是由于结构刚度不同、不均匀受力以及考虑到混凝土结构收缩而设置的允许变形的结构缝隙。在深圳地铁1号线18标段会展中心站—市民中心站区间与车站接头处,单洞断面与双拱带隔墙断面相接处设置了变形缝。
变形缝缝宽10mm,采用橡胶止水带防水。变形缝处混凝土的质量和橡胶止水带安装质量是变形缝防水的关键,因此必须确保变形缝处混凝土浇注时不漏浆,止水带安装位置居中且施工过程中不发生移位,其具体操作方法如下:
1)变形缝结构施工前,先排干积水并截断外部流入施工面的地表水。
2)在变形缝内侧主筋上焊接Φ10的方框钢筋,并用铁丝拉紧以固定止水带,剪力杆一端用Φ8钢筋固定在钢筋上。
3)变形缝挡头模板及止水带固定采用图6所示的安装方式,即用挡头板方木夹住止水带,在相应结构的钢筋上焊接临时钢筋固定挡头板,并用斜撑等加固挡头板,再用成型木条固定在模板上以预留变形缝接水槽口。
4)变形缝处浇注混凝土时,先浇注止水带处的混凝土,并用捣固器人工加强振捣;变形缝一侧混凝土养护至规定强度后,只拆除挡头板的支架方木和钢筋,采用相同的方法固定另一侧的止水带,混凝土浇筑时也先浇筑该部位的混凝土,并加强振捣。
5)结构变形缝处的柔性防水层搭接接头处理时,需在变形缝两侧1m范围内加一层聚氨酯防水层。
4区间隧道与车站接口处防水措施
区间暗挖隧道与车站之间相接时,受隧道防水层收口困难和施工条件较差的影响,极易在接口处产生渗水,深圳地铁一期工程部分暗挖隧道与车站主体结构端墙防水采用了图7所示的构造。
1)通过在初期支护背后及地层注浆等技术,提高初期支护与车站接口处的防水能力,并防止地下水渗入。
2)靠车站一侧预留出暗挖隧道,在暗挖隧道初支、变形缝至区间隧道一侧的二衬混凝土完成后,浇筑车站端墙与变形缝之间的二衬混凝土并一次成型。
3)车站端墙与隧道接口处的施工措施按上述施工缝处理方法进行,注意检查橡胶止水带安装质量,并加强施工缝处的凿毛和清洗。
4)变形缝处施工按上述变形缝处理方法进行,注意橡胶止水带的安装质量和变形缝处混凝土的密实度;由于断面变化,需特别注意防水板的搭接(宽度不小于15cm)以及焊接质量,确保全封闭。
5几点体会
1)由于隧道施工环境恶劣,防水板的整体封闭质量很难保证,容易导致防水系统“一点破损、全面失效”现象的出现,且无法找准渗水点进行堵漏处理,因此建议地下工程防水系统中宜增加分段封闭的措施。
2)关于地下工程防排水施工的指导原则,一直在工程界存在较大争议,我们认为在以后相当长的时间内,还是应以“防排结合、多层设防、以防为主、适量排放”为原则来指导地下工程防排水的施工。
3)深圳地铁地层构造复杂、地下水源丰富,而且地面环境也较为复杂。通过对施工前的系统分析,采取了一系列的防水措施,施工期间没有影响正常的生产和生活,扩宽了城市浅埋暗挖隧道施工技术的应用范围,可为类似城市地下工程的施工提供借鉴经验。
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摘 要： 对地铁区间隧道复合式初砌的防水机理、防水层结构设计、防水材料与缓冲层材料的选用、防水施工工艺、防水层的保护等， 作了系统的介绍。
关键词： 地铁隧道； 复合式衬砌； 防水施工
当前， 多数地铁区间隧道采用了复合式衬砌结构， 防水一般共设三道防线， 第一道是初期支护加背后注浆， 第二道是设置封闭防水板， 第三道是二次衬砌， 并对施工缝、变形缝等作专门处理。大量工程实践表明， 复合式衬砌结构的防水效果基本是可靠的， 但由于防水材料本身和防水施工工艺等方面的问题， 导致第二道防水线时常会出现严重的缺陷。因此， 为提高隧道复合式衬砌防水的可靠性， 选用合适的防水层（缓冲层）材料、适当的防水层结构设计以及严格的防水施工工艺， 是完全有必要的。
1、复合式初砌防水机理及防水层结构设计
1.1 防水机理隧道
复合式初砌是分内外两层先后施作的隧道衬砌结构， 即在隧道开挖后立即施作网喷混凝土作为初期支护， 经监控量测确认围岩及初期支护基本稳定后再铺设防水层， 最后浇筑二次衬砌防水混凝土。
复合式衬砌防水主要依靠全封闭的防水层和二次衬砌混凝土， 两者相辅相成， 缺一不可。二次衬砌防水混凝土在硬化过程中， 内部存在着温度应力和收缩应力， 这些应力的存在会使防水混凝土产生变形； 而初支混凝土表面粗糙、凹凸不平， 必然会对二次衬砌混凝土产生相当大的约束力， 阻止其变形， 于是就产生了拉应力。当拉应力大于二次衬砌混凝土抗拉强度时， 混凝土即被拉裂， 特别是在隧道起拱线应力集中区产生的裂缝最多。如果设法消除或减弱初期支护喷射混凝土对二次衬砌混凝土的约束， 使其自由变形或约束力减小， 所产生的拉应力小于混凝土的抗拉强度， 二次衬砌混凝土就不会产生裂缝。因此封闭的防水层多选用不透水、表面光滑的塑料片材， 它不仅起到防水作用， 而且还能隔离、润滑初支喷射混凝土和二次衬砌混凝土， 减少二次衬砌混凝土的开裂。
1.2 防水层结构设计
地铁隧道要根据工程所处地质、水文条件及不同的使用要求， 采用不同的防水层结构设计。一般大城市地铁隧道多埋置于地面以下， 有水不能自流排出，宜采用全封闭型防水结构。防水层设计主要有两种形式： 一是单层防水板（膜）铺设于初期支护喷射混凝土上， 用于无水地段； 二是双层结构， 先铺设一层较柔软且具有相当强度的片材作缓冲层， 克服初支喷射混凝土基面凹凸不平、易损伤防水板（ 膜） 的弊病， 然后在其上再铺设防水板（膜）， 用于防水要求高的隧道及有水地段。
2、防水材料的选择
目前， 隧道复合式衬砌防水层主要选用 PVC（ 聚氯乙烯）、ECB（ 乙烯- 共聚物沥青）、LDPE（ 低密度聚乙烯）、HDPE（ 高密度聚乙烯） 和 EVA（ 乙烯- 醋酸乙烯共聚物）等防水板（膜）， 应用最多的是 EVA 膜。常用防水材料的主要性能指标见表 1.由表 1 中可看出： EVA、LDPE、HDPE 及 ECB 技术性能皆优于 PVC板； 从价格看 LDPE 膜最低， 其技术性能也较好。因此， 在满足防水要求的前提下， 地铁隧道宜采用LDPE 膜或 EVA 膜作防水层， 厚度 0.8 mm， 这样能做到防水可靠、施工方便及造价适中。
3、缓冲层材料的选择可供选择的缓冲层材料主要有无纺布和聚乙烯泡沫塑料衬垫（以下简称 PE 衬垫）两种。无纺布是用合成纤维材料经热压针刺无纺工艺制成的土木工程用卷材， 厚度 3～5 mm， 幅宽 2 m， 按单位面积质量有300 g/m2、400 g/m2、500 g/m2 及 600 g/m2 几种。PE 衬垫是由化学交联、化学发泡制成的团孔 PE 泡沫塑料材料， 其厚度一般为（4±0.5） mm， 幅宽一般为（1 200±50） mm， 表观密度为（45±5） kg/m3， 拉伸强度≥0.4MPa， 断裂伸长率≥100%.由于 PE 衬垫具有良好的弹性和物理力学性能，易于铺设且价格较低， 所以隧道复合式衬砌结构一般选用其作为缓冲层材料。