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摘要:结合实际,以复合衬砌防水施工技术为研究对象,分析在山岭隧道施工过程中该技术的应用,首先详细解析山岭隧道防水内容,其次在阐述复合式衬砌施工要点和结构层的基础上,详细对该技术的应用要点进行讨论,希望分析后可以给相关人士提供参考。
关键词:山岭隧道;复合衬砌;防水施工;技术应用
在隧道建设施工过程中,质量问题始终是核心和重点,隧道防水工程也是隧道工程重点建设项目之一。由于现场施工情况复杂,施工人员较多,各项管理工作繁琐,因此,有限的人力资源不能及时协调各方问题。但是,如果对工程的关键环节进行把握,可以有效保持隧道建设施工的质量。通过实施相应的对策对隧道施工问题进行集中整治、综合治理,可以有效提高隧道的安全性能,避免质量问题的出现。尽管如此,防排水问题仍是当前隧道建设项目的核心难题之一,早在我国开始实行隧道采挖项目的时候,就已经开始针对防排水问题建立专家小组,集中力量攻克难关。我国隧道的防水设置有三道防线,分别是初期支护、分体式防水层、二次衬砌并对施工缝等作出处理。由于地下水渗透能力强,如果水压较大,可能导致防水效果差,地下水顺延管道渗入隧道内部,给交通安全带来强烈隐患。
一、 山岭隧道防水简述
山岭隧道需要穿越不同地层,面对的地下水系情况复杂多变,即使是一条隧道的不同路段,地下水出露也会完全不同。当前,为了克服这一现状,将隧道划分成不同区域,采用“分区隔离防排水技术”。
隧道防排水系统需要做到防排结合,截堵同一的原则,根据当地实际情况因地制宜,有地下水的即使治理,没有地下水出露的要做好防范准备。隧道的防排水系统主要由防水型和排水型两种模式,其中防水型需要承受水压,排水型则不需要。
二、复合式衬砌防水层施工要点及防水层结构
1.防水层施工要点
1) 混凝土喷射要求: D/L≤1/6,拱顶 D/L≤1/8,如没有达到此标准,则要进行基面处理。
2) 将先浇混凝土表面凿毛,再把表面的松软层和水泥等清洗干净。由于我国隧道主要使用两层复合式的衬砌结构,因此,在隧道开挖后,需要立即施作网喷混凝土搭建初期支护,在初期支护稳定后,铺设防水层,再次浇筑混凝土。由于隧道开挖过程中容易遇到断面,因此,在初期支护断面位置的处理需要考虑到安全性和平整性。
3) 防水材料需要选择符合行业规定标准的,在涂刷防水材料时,需要将其与基层粘结牢固,使表面平整光滑,没有裂纹,涂刷厚度必须满足规定标准,涂刷高度需要保持一致。
4) 复合式衬砌防水需要依赖防水层和二次衬砌混凝土进行搭建,防水层和混凝土必须同时存在。通過复合式衬砌的搭建,可以有效提升防水能力,还有较好的隔离保温效果,增强平滑度,降低混凝土开裂的风险。
2.防水层结构
当前,由于隧道工程的地质条件、途径地区的水文条件以及隧道使用要求,都制约防水层的选择,最终可以发现全封闭分体式防水结构是最佳防水层。首先,既有聚酯短纤维工布充当缓冲防震作用,其次混凝土基面凹凸不平等问题也可得到克服。
隧道复合式衬砌防水层主要选择厚度为1.5mmEVA(乙烯 醋酸乙烯共聚物)防水板,这种板材防水性能强,且成本较低,可以满足隧道施工的需求。
隧道缓冲层主要采用聚酯短纤维制成的土工布,厚度约维持在三毫米以内,每平方米重四百克,断裂伸长率维持在80%到100%之间。这一板材抗压能力强,延展性好,材料简单易于铺设,所以在缓冲层一般会选择这一结构作为主要材料结构。
三、防水层关键施工点处理方式
1.喷射混凝土基面的处理
在喷射混凝土过程中,由于基面粗糙不平,可能导致钢筋头等外露的问题,将对防水层的铺设带来严重阻碍。所以,在喷射之前,需要对混凝土基面突出的钢筋等进行处理。如果锚杆端在外部空气重暴露的时间较长,则可以在末端预留5毫米,将割除的位置磨成曲面,保护防水层的安全。下图1是处理意见的具体体现。
在进行平整度检查时,需要注意将平整度控制在侧壁5厘米、拱部7厘米的位置的范围内,在防水层进行施工时,杜绝明水出现,一旦发现有明水,需要及时引流。如果防水层位置正好在隧道的断面位置出,则将隧道转弯时的阴角磨成半径不低于五厘米的弧形即可。
2.缓冲层处理
首先需要确认缓冲层的位置,再从拱顶向两侧下垂进行铺设,铺设完毕后用射钉将缓冲层固定在基层位置,由于缓冲层会出现某个角度的凸起,因此,需要对突起的部位进行再次加固。射钉本身带热熔衬垫,衬垫垫片和防水板之间有四十厘米的间隔,具体位置布置如下图所示:墙 80cm,2~3 个垫片/m2 ,顶部 40cm,3~4 个垫片/m2 的梅花形布置。如图 2所示:
3.防水板的铺设与焊接
铺设防水板,在防水板的连接处用自粘卷材密封装好,使用的自粘卷材宽度为200毫米。从而避免水从缝隙中深入,增强密闭性。根据本条隧道的情况,可以看出,防排水板的固定需要依靠钢钉和机械完成。因此,在施工建设过程中,需要注意:
1) 铺设处(固定)必须保持平整光滑的状态,钢钉或垫片都需要保持平整,增加后期防排水板的安装的安全性和效率。在铺装防排水板的过程中,需要用钢钉和垫塞加强固定。
2) 防排水板在接缝位置采用钢钉固定的方法,用人为方式使防排水板始终处于平整状态,减少因扣接问题导致的排水板翘起等现象。从现场反馈的信息来看,通过增加钢钉和垫塞,可以有效为防排水板的后续加固工作留有空间。
拼缝位置完成后,对拼缝部位进行密封和压实,避免出现自粘卷材和防排水板之间的缝隙或裂痕。
防水板的铺设环节主要采取无钉热熔的方法,首先,需要用“热熔”将防水板粘贴在圆垫片上,然后将垫片和防水板焊接牢固,保证整块防水板没有任何穿孔或缝隙,防水板中线与拱顶中线之间始终处于同一位置上,并沿拱顶向拱脚、边墙进行铺设。具体图示可见下图 3 所示: 3) 在施工作业的过程中,焊接接缝位置是维系整个防水效果的关键性细节所在。如果两幅防排水板的搭接宽度在一百毫米以上,允许出现-10mm的误差。对于热合型双缝,一般采用负压或充气的方法进行接缝严密性测验。如果防水板的材质为塑料,且厚度达三层以上,那么可以选择“T”型接头,而且在焊接的位置必须错开,不允许出现接缝之间的重叠。焊接结束后,需要将搭接位置磨成缓角,再进行进一步拼接,避免错台情况的发生。
4) 还有一方面,防水板在沿隧道纵向铺挂的长度多于本次灌注砼长度,这是由于既需要将防水板与下一循环可使用的防排水板相连接,还需要对防水板的边缘部分进行保护,避免边缘出现磨损等状况。
4.防水层的防护
防水层施工操作完成,需要对防水层进行保护,避免遭受任何人为破坏。由于防水层的拱顶、侧墙等位置没有安装保护层,因此在捆扎钢筋的时候,需要对这几处更重视,焊接水泥的时候,也不允许对防水层造成破坏,需要用石棉制成的水泥网隔绝焊接火花。振捣过程中,需要与防水层保持一定距离,避免因振捣产生共振造成防水层的破裂。
同理可知,开挖工作面时,爆破距离始终应保持在安全距离以上。
5. 施工缝、变形缝界面防水
施工缝、变形缝等是最容易出现渗水漏水现象的部位之一,如果没有及时处理,防水砼也无法发挥正常效果。因此,在隧道建设中,在隧道施工缝和变形缝的位置分别安装中埋氏橡胶止水带、双组份聚硫密封膏和砼界剂进行稳固。
6.界面处理
当砼界剂开始发挥作用,首先需要及时清理施工缝内壁,用高压水枪将施工缝清洗干净,再将表面浮浆冲刷干净,使界面始终处于干净平滑的状态,待状态稳定后,再继续从纵向、环向施工缝内涂抹砼界面剂。
7.中埋式止水带及背贴式止水带施工
设计隧道纵向、环向均采用中埋式橡胶止水带具有较高的强度,拉伸强度维持在15兆帕以上,硬度适中,为 60±5(邵氏 A 度);断裂延伸率不低于380%;这条带本身的构成材质、形状、物理属性等,都与现行《橡胶止水带》(HG/T2288)的规定相符合。
8.嵌缝处理
隧道的拱墻部分通常采用双组分聚密封膏,密封膏具有较好的延展性,可以承担较大拉伸强度,而且不易变形,是一种防水性强的涂料,通过向拱墙的内墙进行嵌缝,可以每环向施工缝嵌一道。
四、 防水层薄弱点检查及注意事项
1.薄弱点的检查
对防水板表面的光滑度和平整度进行检查,观察是否有烤焦、焊穿等情况,检查焊接缝的宽度是否保持在合理范围,焊接缝本身是否已足够均匀,没有出现波形断裂。
检查主要采用随机抽查的方式,在环向焊缝循环抽检一条,纵向焊缝循环抽检2条。在检查过程中,为了进一步模拟水压,可以将五号注射针和压力表连接在一起,再用气筒充气,如果压力表的数值达到0.25兆帕,则停止,在十五分钟后,如果压力值只有不超过百分之十的下降情况,则说明焊缝符合检验标准;如果压力值下降速度过快,则需要用肥皂水检验焊洞的位置,如果有气泡产生,则需要补焊。
2.注意事项
1) 现场工具、物料等需要保持在离已铺设好的地段较远地方,现场工作人员必须保持鞋底平滑,加强对防水层的保护,避免防水层因任何人为因素受到破坏;
2) 隧道的拱顶和侧墙没有保护层,属于隧道安全中防范能力薄弱的环节,正在这些地方进行作业时,需要尽可能远离防水层,在进行焊接作业时,需要采用石棉网等具有阻燃性质的材料对现场进行覆盖,避免火花对防水板的影响。安全起见,工作现场需要配备一定数量的灭火器。
3) 挡头板的支撑物在与防水板接触时,为保护防水板不受人为因素损坏,需要在防水板上加一层橡皮垫层,起减震缓冲的作用。
4) 在进行衬砌的时候,需要对钢筋头部进行防护,避免造成钢筋对防水板的破坏。
5) 在绑扎钢筋的车就位前,需要在钢筋保护层外仔加一层土工布,避免对防水板造成划伤。6) 灌注混凝土时,振捣棒必须与防水层保持一定距离,整个浇筑过程必须有专业的技术人员在场,一旦发生防水板划伤,需要立刻进行修补。
五、结论
总而言之,在山岭隧道复合衬砌防水施工过程中,想要将施工水平提高,那么在工程开展时必须要全面的了解施工地质情况,同时按照工程特点选择针对性的施工方案,唯有如此,才能切实提高施工水平。
参考文献:
[1]《高速公路标准化技术指南》(隧道篇 2012 年 11 月).
[2]《山区高速公路隧道工程施工关键技术》 洪开荣.
[3]《隧道施工技术》 陈小雄(人民交通出版社).
[4]《公路隧道施工技术规范》(人民交通出版社).
(作者单位:苏交科(广州)工程勘察设计有限公司深圳分公司)
关键词:山岭隧道;复合衬砌;防水施工;技术应用
在隧道建设施工过程中,质量问题始终是核心和重点,隧道防水工程也是隧道工程重点建设项目之一。由于现场施工情况复杂,施工人员较多,各项管理工作繁琐,因此,有限的人力资源不能及时协调各方问题。但是,如果对工程的关键环节进行把握,可以有效保持隧道建设施工的质量。通过实施相应的对策对隧道施工问题进行集中整治、综合治理,可以有效提高隧道的安全性能,避免质量问题的出现。尽管如此,防排水问题仍是当前隧道建设项目的核心难题之一,早在我国开始实行隧道采挖项目的时候,就已经开始针对防排水问题建立专家小组,集中力量攻克难关。我国隧道的防水设置有三道防线,分别是初期支护、分体式防水层、二次衬砌并对施工缝等作出处理。由于地下水渗透能力强,如果水压较大,可能导致防水效果差,地下水顺延管道渗入隧道内部,给交通安全带来强烈隐患。
一、 山岭隧道防水简述
山岭隧道需要穿越不同地层,面对的地下水系情况复杂多变,即使是一条隧道的不同路段,地下水出露也会完全不同。当前,为了克服这一现状,将隧道划分成不同区域,采用“分区隔离防排水技术”。
隧道防排水系统需要做到防排结合,截堵同一的原则,根据当地实际情况因地制宜,有地下水的即使治理,没有地下水出露的要做好防范准备。隧道的防排水系统主要由防水型和排水型两种模式,其中防水型需要承受水压,排水型则不需要。
二、复合式衬砌防水层施工要点及防水层结构
1.防水层施工要点
1) 混凝土喷射要求: D/L≤1/6,拱顶 D/L≤1/8,如没有达到此标准,则要进行基面处理。
2) 将先浇混凝土表面凿毛,再把表面的松软层和水泥等清洗干净。由于我国隧道主要使用两层复合式的衬砌结构,因此,在隧道开挖后,需要立即施作网喷混凝土搭建初期支护,在初期支护稳定后,铺设防水层,再次浇筑混凝土。由于隧道开挖过程中容易遇到断面,因此,在初期支护断面位置的处理需要考虑到安全性和平整性。
3) 防水材料需要选择符合行业规定标准的,在涂刷防水材料时,需要将其与基层粘结牢固,使表面平整光滑,没有裂纹,涂刷厚度必须满足规定标准,涂刷高度需要保持一致。
4) 复合式衬砌防水需要依赖防水层和二次衬砌混凝土进行搭建,防水层和混凝土必须同时存在。通過复合式衬砌的搭建,可以有效提升防水能力,还有较好的隔离保温效果,增强平滑度,降低混凝土开裂的风险。
2.防水层结构
当前,由于隧道工程的地质条件、途径地区的水文条件以及隧道使用要求,都制约防水层的选择,最终可以发现全封闭分体式防水结构是最佳防水层。首先,既有聚酯短纤维工布充当缓冲防震作用,其次混凝土基面凹凸不平等问题也可得到克服。
隧道复合式衬砌防水层主要选择厚度为1.5mmEVA(乙烯 醋酸乙烯共聚物)防水板,这种板材防水性能强,且成本较低,可以满足隧道施工的需求。
隧道缓冲层主要采用聚酯短纤维制成的土工布,厚度约维持在三毫米以内,每平方米重四百克,断裂伸长率维持在80%到100%之间。这一板材抗压能力强,延展性好,材料简单易于铺设,所以在缓冲层一般会选择这一结构作为主要材料结构。
三、防水层关键施工点处理方式
1.喷射混凝土基面的处理
在喷射混凝土过程中,由于基面粗糙不平,可能导致钢筋头等外露的问题,将对防水层的铺设带来严重阻碍。所以,在喷射之前,需要对混凝土基面突出的钢筋等进行处理。如果锚杆端在外部空气重暴露的时间较长,则可以在末端预留5毫米,将割除的位置磨成曲面,保护防水层的安全。下图1是处理意见的具体体现。
在进行平整度检查时,需要注意将平整度控制在侧壁5厘米、拱部7厘米的位置的范围内,在防水层进行施工时,杜绝明水出现,一旦发现有明水,需要及时引流。如果防水层位置正好在隧道的断面位置出,则将隧道转弯时的阴角磨成半径不低于五厘米的弧形即可。
2.缓冲层处理
首先需要确认缓冲层的位置,再从拱顶向两侧下垂进行铺设,铺设完毕后用射钉将缓冲层固定在基层位置,由于缓冲层会出现某个角度的凸起,因此,需要对突起的部位进行再次加固。射钉本身带热熔衬垫,衬垫垫片和防水板之间有四十厘米的间隔,具体位置布置如下图所示:墙 80cm,2~3 个垫片/m2 ,顶部 40cm,3~4 个垫片/m2 的梅花形布置。如图 2所示:
3.防水板的铺设与焊接
铺设防水板,在防水板的连接处用自粘卷材密封装好,使用的自粘卷材宽度为200毫米。从而避免水从缝隙中深入,增强密闭性。根据本条隧道的情况,可以看出,防排水板的固定需要依靠钢钉和机械完成。因此,在施工建设过程中,需要注意:
1) 铺设处(固定)必须保持平整光滑的状态,钢钉或垫片都需要保持平整,增加后期防排水板的安装的安全性和效率。在铺装防排水板的过程中,需要用钢钉和垫塞加强固定。
2) 防排水板在接缝位置采用钢钉固定的方法,用人为方式使防排水板始终处于平整状态,减少因扣接问题导致的排水板翘起等现象。从现场反馈的信息来看,通过增加钢钉和垫塞,可以有效为防排水板的后续加固工作留有空间。
拼缝位置完成后,对拼缝部位进行密封和压实,避免出现自粘卷材和防排水板之间的缝隙或裂痕。
防水板的铺设环节主要采取无钉热熔的方法,首先,需要用“热熔”将防水板粘贴在圆垫片上,然后将垫片和防水板焊接牢固,保证整块防水板没有任何穿孔或缝隙,防水板中线与拱顶中线之间始终处于同一位置上,并沿拱顶向拱脚、边墙进行铺设。具体图示可见下图 3 所示: 3) 在施工作业的过程中,焊接接缝位置是维系整个防水效果的关键性细节所在。如果两幅防排水板的搭接宽度在一百毫米以上,允许出现-10mm的误差。对于热合型双缝,一般采用负压或充气的方法进行接缝严密性测验。如果防水板的材质为塑料,且厚度达三层以上,那么可以选择“T”型接头,而且在焊接的位置必须错开,不允许出现接缝之间的重叠。焊接结束后,需要将搭接位置磨成缓角,再进行进一步拼接,避免错台情况的发生。
4) 还有一方面,防水板在沿隧道纵向铺挂的长度多于本次灌注砼长度,这是由于既需要将防水板与下一循环可使用的防排水板相连接,还需要对防水板的边缘部分进行保护,避免边缘出现磨损等状况。
4.防水层的防护
防水层施工操作完成,需要对防水层进行保护,避免遭受任何人为破坏。由于防水层的拱顶、侧墙等位置没有安装保护层,因此在捆扎钢筋的时候,需要对这几处更重视,焊接水泥的时候,也不允许对防水层造成破坏,需要用石棉制成的水泥网隔绝焊接火花。振捣过程中,需要与防水层保持一定距离,避免因振捣产生共振造成防水层的破裂。
同理可知,开挖工作面时,爆破距离始终应保持在安全距离以上。
5. 施工缝、变形缝界面防水
施工缝、变形缝等是最容易出现渗水漏水现象的部位之一,如果没有及时处理,防水砼也无法发挥正常效果。因此,在隧道建设中,在隧道施工缝和变形缝的位置分别安装中埋氏橡胶止水带、双组份聚硫密封膏和砼界剂进行稳固。
6.界面处理
当砼界剂开始发挥作用,首先需要及时清理施工缝内壁,用高压水枪将施工缝清洗干净,再将表面浮浆冲刷干净,使界面始终处于干净平滑的状态,待状态稳定后,再继续从纵向、环向施工缝内涂抹砼界面剂。
7.中埋式止水带及背贴式止水带施工
设计隧道纵向、环向均采用中埋式橡胶止水带具有较高的强度,拉伸强度维持在15兆帕以上,硬度适中,为 60±5(邵氏 A 度);断裂延伸率不低于380%;这条带本身的构成材质、形状、物理属性等,都与现行《橡胶止水带》(HG/T2288)的规定相符合。
8.嵌缝处理
隧道的拱墻部分通常采用双组分聚密封膏,密封膏具有较好的延展性,可以承担较大拉伸强度,而且不易变形,是一种防水性强的涂料,通过向拱墙的内墙进行嵌缝,可以每环向施工缝嵌一道。
四、 防水层薄弱点检查及注意事项
1.薄弱点的检查
对防水板表面的光滑度和平整度进行检查,观察是否有烤焦、焊穿等情况,检查焊接缝的宽度是否保持在合理范围,焊接缝本身是否已足够均匀,没有出现波形断裂。
检查主要采用随机抽查的方式,在环向焊缝循环抽检一条,纵向焊缝循环抽检2条。在检查过程中,为了进一步模拟水压,可以将五号注射针和压力表连接在一起,再用气筒充气,如果压力表的数值达到0.25兆帕,则停止,在十五分钟后,如果压力值只有不超过百分之十的下降情况,则说明焊缝符合检验标准;如果压力值下降速度过快,则需要用肥皂水检验焊洞的位置,如果有气泡产生,则需要补焊。
2.注意事项
1) 现场工具、物料等需要保持在离已铺设好的地段较远地方,现场工作人员必须保持鞋底平滑,加强对防水层的保护,避免防水层因任何人为因素受到破坏;
2) 隧道的拱顶和侧墙没有保护层,属于隧道安全中防范能力薄弱的环节,正在这些地方进行作业时,需要尽可能远离防水层,在进行焊接作业时,需要采用石棉网等具有阻燃性质的材料对现场进行覆盖,避免火花对防水板的影响。安全起见,工作现场需要配备一定数量的灭火器。
3) 挡头板的支撑物在与防水板接触时,为保护防水板不受人为因素损坏,需要在防水板上加一层橡皮垫层,起减震缓冲的作用。
4) 在进行衬砌的时候,需要对钢筋头部进行防护,避免造成钢筋对防水板的破坏。
5) 在绑扎钢筋的车就位前,需要在钢筋保护层外仔加一层土工布,避免对防水板造成划伤。6) 灌注混凝土时,振捣棒必须与防水层保持一定距离,整个浇筑过程必须有专业的技术人员在场,一旦发生防水板划伤,需要立刻进行修补。
五、结论
总而言之,在山岭隧道复合衬砌防水施工过程中,想要将施工水平提高,那么在工程开展时必须要全面的了解施工地质情况,同时按照工程特点选择针对性的施工方案,唯有如此,才能切实提高施工水平。
参考文献:
[1]《高速公路标准化技术指南》(隧道篇 2012 年 11 月).
[2]《山区高速公路隧道工程施工关键技术》 洪开荣.
[3]《隧道施工技术》 陈小雄(人民交通出版社).
[4]《公路隧道施工技术规范》(人民交通出版社).
(作者单位:苏交科(广州)工程勘察设计有限公司深圳分公司)