公路隧道防排水技术研究.pdf
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1、2 0 1 3 年 l 2 月第 l 2 期 城 市道桥 与防洪 防洪排水 7 7 公路隧道防排水技术研究 陈剑锋 ( 上海 市政 交通 设计 研究 院有 限公 司 , 上 海市 2 0 0 0 3 0) 摘 要: 隧道渗漏水是隧道中常见的一种病害 , 长期的渗漏水不但影响行车安全, 还对隧道的结构造成损害, 影响其使用寿命。 介 绍 了隧 道防排 水的 注意事项 及应满 足 的要 求 , 并 着重 研究 了隧道 防排水 的三道 防水圈层 , 包括 围岩注浆 、 防水 板施 工 、 混 凝 土衬 砌防排水和施工缝防排水等。 给出了各施工工序的注意事项及应符合的要求, 使隧道防排水工程质量具有可
2、靠的保证, 对工程实 际具有一 定的指导 意义 。 关键词: 隧道渗漏水; 防排水; 围岩注浆; 防水板; 施工缝 中 图分类 号 : U 4 5 3 6 文献标 识码 : A 文章编 号 : 1 0 0 9 7 7 1 6 ( 2 0 1 3 ) 1 2 0 o 7 7 一 o 4 0 引言 随着 目前 国家 高速公 路 网逐 步 的建 成通 车 , 在 已建成的高速公路 隧道 中 ,隧道 的施工缝 处及 二衬接缝处 , 时有渗漏水现象发生 , 隧道渗漏 水会 引发各种危 害 , 主要有 以下几个 方面 : ( 1 ) 造 成路 面湿滑 , 威胁行车安全 ; ( 2 ) 引发各种冻害 , 恶
3、化运 营环境 ; ( 3 ) 损伤隧道结构, 影响长期稳定。 如何在 施 工中做好隧道防排水工作显得越来越重要。 三级公 路 、 四级公 路隧道应 满足 : 拱 部 、 边墙 不滴水 , 路面不积水 , 设备箱洞不渗水 ; 有冻害地 段 的隧道衬砌背后不积水 , 排水沟不冻结 。 1 3 隧道的防水圈层 一 般 隧道 的防排水体 系具有 圈层构造 ,简要 的概括可分为 以下三道防排水防线 : ( 1 ) 围岩注浆堵水形成的第一道防线 ; ( 2 ) 专用 防水层形成 的第二道防线 ; ( 3 ) 隧道衬砌混凝土形成的第三道防线。 1 隧道防排水原则及隧道的防水圈层 2 围岩注浆堵水 1 1 防
4、排水的原则 ( 1 ) 隧道防排水应按照“ 防、 堵、 截 、 排结合, 因 地制 宜 , 综 合治理 ” 的原 则 , 采取切 实可靠 的施工 措施 , 达到防水 可靠 、 排水畅通 、 经济合理 的 目的。 ( 2 ) 对地表水和地下水应 作妥善处理 , 使洞 内 外形成一个完整的 防排水系统 ,以保障隧道结构 和设备的正常使用和行车安全 。 ( 3 ) 隧道防水应重视初期支护 防水 , 以衬砌结 构 自防水为主体 , 以防水层 防水 、 施工缝 、 变形缝 防水为重点 , 以满足结构设计和使用要求。 ( 4 ) 当地下水对混凝土结构具有侵蚀性 时 , 应 采取相应的措施 , 保证混凝土结
5、构的安全和耐久陛。 1 2 应满足的要求 规范规定高速公路、 一级公路 、 二级公路隧道 防排水应满足以下要求 : ( 1 ) 拱部 、 边墙 、 路面 、 设备箱洞不渗水。 ( 2 ) 有冻 害地段 的隧道衬砌背后不积水 , 排水 沟不冻结 。 ( 3 ) 车行横通道 、 人行横通道等服务通道拱 部 不滴水 , 边墙不淌水。 收稿 日期 : 2 0 1 3 0 8 0 9 作者简介 : 陈剑锋 ( 1 9 7 7 一 ) , 男 , 江西广丰人 , 工程师 , 从事结 构设计 工作 。 围岩 注浆堵水 即在隧道 围岩 的富水 区段 向 地层灌注浆液 , 封堵地层 中的渗水裂隙 , 减少 围岩
6、 流 向隧道 的渗水 。围岩注浆 堵水 即可在 隧道开挖 前从地表钻孔实施 ,也可在隧道开挖后通 过径 向 或超前 向围岩钻孔注浆来完成f 1 。 2 1 注 浆 施工 ( 1 ) 注浆孔 的布置 岩层裂 隙状态 、设 备能力 、浆 液有效扩散半 径、 注浆孔密度和偏斜率等条件 , 采用计算和作图 相结合的方法, 反复比较确定。 注浆孔宜长短结合并呈伞形辐射状 ,其倾斜 角度随注浆段长度而异 , 在孔 的终端断面 , 注浆孔 距 开挖轮廓距离一般 为隧道 开挖高度 的 0 51 0 倍 。一般在水流方 向及岩层倾斜上方 , 钻孔可距隧 道远些 , 孔适 当密些 , 其它方 向应距隧道 远些 ,
7、 孔 距大些 ( 在注浆顺序上也应是首先压注水流方 向 和岩层倾斜上方 的钻孔 ) 。 ( 2 ) 钻孔 钻孔位置要准确 , 施钻时钻机要尽量贴近岩面, 以减小钻杆的震动; 要用清水钻进, 开孔要轻减压 , 慢速, 大水量, 以保证钻孔质量; 换钻杆时要注意检 查钻杆是否弯曲, 有无损伤, 中心水孑 L 是否畅通等。 ( 3 ) 注浆 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 7 8 防洪排水 城 市道桥 与防洪 2 0 1 3 年 1 2 月第 l 2 期 根据选定的参数配制浆液 ,水泥浆配好后需 用 1 m m筛过滤一遍 。注浆管须先检查 , 确认 畅通 后再接入注浆
8、系统 。注浆系统与孔 口混合器接好 后 , 开阀门, 启动注浆泵按 照先稀后稠 、 ( 注浆量1 先 大后小 、 先注水 泥单液浆再注双液浆 的程序注浆 。 当注浆压力达到设计值时 , 维持 23 rai n , 进浆量 达到设计数量则停止注浆 , 关闭球 阀, 随即卸下注 浆混合器及注浆系统, 并用清水清洗干净。 注浆过程 中, 岩 或支护结构发生较大变形 、 危及地表安全时 , 应立刻减小注浆压 力 , 并更换 可 注性好的材料 , 改变注浆参数 。如果发生堵塞排水 系统 、 串浆等情况 , 可以采用 的方法有 : 降低注浆 压力或采用 间歇注浆 , 直到停止注浆 ; 采用快凝注 浆材料
9、, 缩短浆液胶凝 时间 ; 对 串浆 、 跑 浆部位进 行封堵 。 2 2 注浆结束标准及效果检验 单孑 L 注浆结束标准以符合以下规定 : ( 1 )分段注浆各孔段均达到设计 终压并稳定 1 0 ra i n , 且进浆速度小 于初始速度 的 2 5 , 或注浆 量不小于设计注浆量的 8 0 。 ( 2 ) 全孔一次性注浆压力达到设计终压 。 ( 3 ) 满 足设计要求 。 注浆效果检验 : 注浆结束后 ,宜采取钻孔取芯法对注浆效果 进行检查 , 并测定钻孔 出水量 , 检查孔 的数量应不 少于注浆孔 总数的 5 且不少于 3 个 。当检查孔 出 水量不大于 1 0 L rai n时 , 注
10、浆效果满足要求 , 否则 应进行补充注浆和重新检查 。珠江钻孑 L 及检查孔 应封 填 密 实 。 2 3 围岩注浆堵水的优缺点 围岩注浆堵水 的好处在于l 1 l : ( 1 ) 围岩注浆堵水充填围岩裂隙, 封堵渗水通 道 , 在隧道周围形成 隔水保护圈 , 防止地下水外泄 并减轻隧道结构外水压力 。在渗流水量较大或达 到一定标准的区段,采用各种注浆方法可使围岩 中的裂隙被充填 , 渗流通路堵塞 , 最终使地下水在 围岩之外寻求通路并建立新的平衡 ,使地下水水 位得 以恢复并长期得以保持 。围岩注浆在隧道外 形成一个环形保护 圈层 ,大大增强 围岩 的抗渗能 力 , 减少地下水 向隧道 区域
11、汇集 、 渗 出 , 可 以显著 地减轻隧道外水压力 。 ( 2 ) 注浆是较喷锚更为积极主动 的加固围岩措 施 。经过围岩注浆 , 岩层中的裂隙被浆液充填 , 浆 液 固化后变成了岩块之 间的胶结材料 ,从 而使围 岩的力学性质得到改善 , 抵御地压的能力增加 , 减 小了作用在衬砌结构上的永 久荷载 。在某种程度 上 , 注浆加固围岩较喷锚加 固围岩更为积极主动。 不足之处 : 注浆特别是采用化学注浆 , 可能对 环境造成污染。即便是采用对人体危 害甚小 的水 泥类和水玻璃浆 液 , 如不能妥善处理注浆废水 , 也 可能对环境产生 污染 。例如洞 内水不经处理直接 排放 , 就可能污染 田
12、地 、 水源 , 给人民生产 、 生活带 来损失。因此要严格控制注浆浆液的使用 , 及时妥 善处理注浆废水 , 保护施工场地周边 的环境 。 3 防水板 防水 防水板是 隧道防排水 系统 中的重要一 环 , 设 置在隧道初期支护与二次衬砌 之间 ,通过 防水板 将隧道拱部及边墙 的涌水汇集 到墙脚 的纵 向排水 管 中, 再通过横 向引水管及 中心排水沟排出洞外 , 是处理大面积渗漏水 的最佳途 径。防水层施 工时 一 定要认 真 、 细致 、 严格 , 并 由隧道专 业技术 人员 跟班作业 。施工 中须建立专业 的检查制度 和施 _丁 技术标 准 , 严格按要求操作 , 以保证质量 , 达
13、到预 期 的防水效果l4 】 。隧道铺挂 防水板见图 1 。 图 1 隧 遁 铺 挂 防 水 板 3 1 铺设前的准备工作 铺设前的准备工作包括 以下几点 : ( 1 ) 涌水或裂隙水较大地段 , 需在初期支护前 堵漏或设置排水槽将 涌水 引入边墙脚 的纵 向排水 管中 ; ( 2 ) 检查隧道净空 。 欠挖部 位及时处理 , 对于 欠挖量 大且岩石坚 固的部位 , 应采取爆破处理 , 欠 挖量小且 岩石软弱 的部位 , 宜采用风镐清除 , 处理 后采用喷射混凝土补平 ; ( 3 ) 基面的锐利棱角 、 大粒石子及 突出的岩石 均应作整平处理 , 裸露的锚杆 和钢筋头应割除 , 不 得残 留钢
14、刺 ,过量超挖及塌方部 位应采用编挂钢 筋 网或设置背板补喷混凝土 回填补齐 ,使 洞壁尽 可能平整 ; ( 4 ) 洞 内一切预埋件均不得超过 防水层 , 不得 已时须作特殊防水处理 ; ( 5 ) 喷射混凝 土厚度及平 整度必 须满足设 计 及规范要求 , 喷层应稳 固 、 平整 , 以保证两 锚 固钉 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 3 年 1 2 月第 l 2 期 城 市道桥 与 防洪 防洪排水 7 9 间的防水层能紧贴洞壁 。 3 2 防水板铺设顺序 初期支护表 面检查 处理一 材质检验 裁剪 吊带检 查一 地 面焊 接一 铺挂一 再 焊
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