高速鐵路隧道防排水技術(shù)

1、西成鐵路客運專線TJ-8標隧道防排水施工 西成客專十工區(qū)-陳其達一、一、隧道防排水施工概述隧道防排水施工概述隧道防排水基本情況隧道防排水基本情況 我國鐵路隧道，已規(guī)劃設計、即將開工建設的鐵路隧道超過5 000座，總長超過9 000 km。而隧道防水問題一直是困擾鐵路建設的難題。高速鐵路對隧道防水要求非常嚴格，防水等級為地下工程防水技術(shù)規(guī)范(GB50108-2008)規(guī)定的一級防水標準。即二次襯砌不允許滲水、二次襯砌表面無濕漬。隧道防排水防水排水初期支護砼防水板、土工布止水帶、止水條二次襯砌砼注漿縱、環(huán)向盲溝及附屬邊溝水溝中心水溝洞內(nèi)洞外洞外排水系統(tǒng)帷幕注漿全斷面預注漿回填注漿周邊小導管預注漿徑

2、向注漿二、防排水設計原則二、防排水設計原則一、防水設計原則 1 隧道防排水遵循“防、排、截、堵相結(jié)合，因地制宜，綜合治理，保護環(huán)境”的原則，采取切實可靠的措施，已達到防水可靠、排水通暢、經(jīng)濟合理的目的。 2 隧道防排水應對地表水和地下水作妥善處理。洞內(nèi)排水應滿足道床、人員行走面、線纜溝槽無滯水的要求，洞外排水系統(tǒng)完整，保證隧道結(jié)構(gòu)和設備正常使用和行車安全。一、防水設計原則 3 隧道防水盡可能加強初期支護防水，以襯砌結(jié)構(gòu)自防水為主題，以防水層防水，施工縫、變形縫防水為重點。二、排水設計原則 1 對水資源有嚴格要求的隧道，防排水采取“以堵為主、限量排放”的原則。 2 時速350公里的隧道洞內(nèi)設置雙

3、側(cè)排水溝加中心排水溝，襯砌背后設置環(huán)向、縱向盲溝，將襯砌外地下水引入洞內(nèi)側(cè)溝，經(jīng)側(cè)溝的匯集和沉淀后再由側(cè)溝和中心水溝排出洞外。二、二、隧道防排水措施隧道防排水措施超前注漿堵水超前注漿堵水 防水工程措施 隧道防水工程措施包括圍巖注漿堵水、初支噴混凝土防水、防水層防水、兩縫防水、二襯自防水、拱頂充填注漿防水等。 一 、注漿堵水 注漿堵水主要適用于大的富水斷層破碎帶、地下水發(fā)育可能引起大量地下水流失的隧道段落。富水地段的照片突泥涌水的照片突泥涌水的照片隧道注漿堵水措施 1、注漿的目的 注漿就是在一定的壓力下，將可凝固的液體壓入地層中，充填凝固，從而達到改良地層性能，降低地層的含水量、空隙率和滲透系數(shù)

4、，提高地層強度和整體性，起到加固、堵水的目的。 2、注漿的原理 漿液注入土體的過程，一般總是先滲透，當通道被阻，漿液滲透困難，即對周圍地層進行壓密，當壓力繼續(xù)升高，在土體中產(chǎn)生劈裂現(xiàn)象，漿液順裂縫進一步擴散。滲透、壓密和劈裂互相影響、互相補充。幾種注漿方案的特點 全斷面預注漿 1、加固隧道前方核心區(qū)及輪廓線外約38m范圍內(nèi)的圍巖，防止地下水、泥等從隧道周邊和掌子面突入隧道內(nèi)，并加固隧道圍巖； 2、每循環(huán)加固段長 (1550m）、掘進時必須保留止水巖盤的厚度，一般為58m。鉆孔和注漿量大、作業(yè)周期長；注漿時，工作面其他作業(yè)無法進行。 3、一般需設置專門的混凝土止?jié){墻，以抵抗?jié){液壓力和水壓力； 4

5、、通常采用分段前進式注漿，也有利用鉆桿采用后退式注漿的，還有全孔一次性注漿。注漿順序一般是從外圈到內(nèi)圈依次進行。幾種注漿方案的特點 周邊帷幕預注漿 1、以加固隧道待開挖段周邊的巖體，防止巖體從隧道上方坍塌為主。 2、每循環(huán)加固長度1550m，注漿時，掌子面其他作業(yè)停止。 3、通常采用分段前進式或分段后退式注漿，條件允許時采用全孔一次性注漿，多圈孔時，先注外圈孔，再注內(nèi)圈孔，最后依次注中間圈孔。幾種注漿方案的特點 周邊小導管預注漿 1、周邊預注漿的一種特殊型式，在注漿孔中安設小導管，導管與支護鋼架連接在一起，注漿加固的同時起到管棚的作用。 2、注漿孔一般沿掌子面周邊輪廓線鉆設，外插角1015，鉆

6、設深度視具體情況合理確定，宜為36m。幾種注漿方案的特點 徑向注漿 1、隧道開挖后，洞壁滲漏水較大時，或支護后圍巖軟弱，支護結(jié)構(gòu)變形較大時，通過徑向注漿達到堵水減排和加固圍巖、限制變形的目的。 2、根據(jù)加固厚度，鉆孔可采用氣腿式風鉆（5m以下）或風動潛孔鉆機（510m），隧道底部也可采用地質(zhì)鉆機鉆孔。徑向注漿時，前方工作面仍可平行作業(yè)。 3、通常采用全孔一次性注漿，分序加密進行。注漿設備單液注漿泵單液注漿泵化學注漿泵化學注漿泵 砂漿泵砂漿泵攪拌機攪拌機注漿現(xiàn)場照片注漿現(xiàn)場照片二、二、隧道防排水措施隧道防排水措施初期支護防水初期支護防水 二、初支噴混凝土防水 噴混凝土作為防水層是被國際隧協(xié)所提倡

7、的，但這種觀點在國內(nèi)尚未被廣泛接受和利用。噴射混凝土層施作質(zhì)量和防水效果受圍巖開挖、施作工藝及目前業(yè)內(nèi)施工現(xiàn)狀影響很大，要在初期支護階段把防水做好有一定的難度，但作為復合式襯砌的最外層支護及第一道防水屏障，其在整個隧道防水體系中起著重要的作用，但現(xiàn)行設計多數(shù)未從防水的角度做針對性的設計。 二、初支噴混凝土防水 提高噴混凝土的防水質(zhì)量，主要有以下幾點。 1 對圍巖基面進行處理：包括對松散危石清理加固和對圍巖滲漏水的注漿堵漏、引排等。 2 對噴混凝土和圍巖不完全密貼的處理：主要存在于鋼架密集地段，對此主要依托于施工工藝和現(xiàn)場施工管理，必要時可通過圍巖補注漿措施解決。(初期支護背后注漿） 3 對噴混

8、凝土材料本身的要求：包括合理調(diào)整配合比及對其有效的濕潤養(yǎng)護。提高噴混凝土本身的抗?jié)B性和減少裂紋，并在出現(xiàn)裂紋后及時進行補噴。二、二、隧道防排水措施隧道防排水措施防水層防水防水層防水 三、防水層防水 隧道復合式襯砌中的防水層是隧道防水技術(shù)的核心，對確保隧道防水功能起著決定性的作用。 隧道在初期支護與二次襯砌之間拱部及邊墻部位均鋪設EVA塑料防水板和土工布，但從已建成的隧道來看仍進行了大量的滲漏水整治。由于防水板是整座隧道拱墻通設，理論上講，不應該有滲水，但大量出現(xiàn)滲水，主要是防水板有破損或焊接沒有達到設計要求造成的。 分區(qū)防水 原理：在復合式襯砌防水設計中，假定防水板在施工中破壞，為了限制滲漏水

9、的范圍，用分艙的方法將整個隧道防水分為許多小塊區(qū)域，采用背貼式止水帶與防水板熱風密實焊接進行分區(qū)，同時將背貼式止水帶安裝在施工縫(或變形縫)的位置上，既可以形成二襯分區(qū)防水，又可以保護施工縫處的防水板，并使施工縫處增加了一道有效的防水線。這樣，一旦某個區(qū)域發(fā)生防水板破壞而漏水，不會因“竄流”而影響其他分區(qū)。同時在每個分區(qū)內(nèi)預先設置注漿管，可針對漏水的分區(qū)進行注漿修補。 思考：與其想辦法進行滲漏水的整治，不如從源頭抓起，確保防水板在施工中不被破環(huán)或少被破壞及確保防水板的焊接質(zhì)量，通過加強現(xiàn)場施工管理來實現(xiàn)，相比隧道建成后，反復治理反復漏水要強的多。 防水板 防水板采用EVA型（乙烯-醋酸乙烯共聚

10、物）或ECB型（乙烯-醋酸乙烯與瀝青共聚物），防水板生產(chǎn)用原材料不得使用再生料 。 防水板表面形狀：光面型和表面有凸點的立體型。 防水板和土工布應分離設置。（建技【2010】13號）作用防水板作用： 防滲 土工布作用： 緩沖 隔離 排水通道規(guī)格及性能要求 幅寬宜為24米。 厚度不小于1.5mm、2mm、2.5mm、3mm。 性能良好（耐刺穿性、阻燃性、耐久性、耐水性、耐腐蝕性、耐菌性）防水板的物理力學性能 外觀質(zhì)量 防水板宜選用高分子材料，在規(guī)格確定的長度內(nèi)不允許有接頭。 防水板表面應平整、邊緣整齊，無裂紋、機械損傷、折痕、孔洞、氣泡、及異常粘著部分等影響使用的缺陷。 防水板外觀顏色應為材料本

11、色，不得添加顏料和填料，特殊要求除外。 在不影響使用的條件下，防水板表面凹痕，深度不得超過厚度的5%。 防水板的規(guī)格尺寸及允許偏差基面處理 鋪設防水板之前對基面（初期支護表面）的滲漏水、外露突出物及表面凹凸不平處進行檢查處理（施工時必檢）。 1 滲漏水處采用排水管引排或封堵。 2 對于基面外露的錨桿頭、鋼管頭、鋼筋頭等突出物予以切除后妥善處理。 防水板鋪設前應對初期支護進行驗收， 用射釘將熱塑性墊圈和緩沖層平順地固定在基面上，固定點間距拱部0.50.8m，邊墻0.81m，底部11.5m，梅花型布置上下左右成行，凹凸較大處增設。熱熔墊圈布置圖防水板鋪設照片 無紡布搭接寬度不小于5公分。 無紡布一

12、般僅設置環(huán)向接縫，長度不足搭接時，用下部的無紡布壓緊上部的無紡布。防水板施工 防水板鋪設采用無釘鋪設工藝，采用自上向下的順序鋪設，松緊應適度并留有余量（實鋪長度與弧長的比值為10:8）,檢查時要保證防水板全部面積均能抵到圍巖。 防水板的拼接應采用雙焊縫工藝，焊接接縫處必須擦洗干凈。 鋪設時，先拱后墻，下部防水板應壓住上部防水板。 防水板鋪貼平整順直，搭接寬度不小于150mm。防水板搭接縫與施工縫錯開距離50cm。防水板施工 防水板之間的搭接采用雙焊縫、用具有調(diào)溫、調(diào)速熱功能的楔式自動爬行式熱合機熱熔焊接，細部處理或修補采用手持焊槍，單條焊縫的焊接寬度不應小于15mm，焊縫嚴密，不得焊焦焊穿。

13、防水卷材縱向搭接與環(huán)向搭接處，除按正常施工外，再覆蓋一層同類材料的防水卷材，用熱焊焊接。 三層以上塑料防水板的搭接形式必須是T形接頭。 在焊縫搭接的部位焊縫必須錯開，不允許有三層以上的接縫重疊。焊縫搭接處必須用刀刮成緩角后拼接，使其不出現(xiàn)錯臺 防水板保護 1 已鋪設好的防水板地段嚴禁 采用爆破法處理欠挖。 2 擋頭板的支撐物在接觸到防水板處必須假設襯墊。 3鋼筋保護層外側(cè)墊塊墊土工布防止破壞防水板。 4 焊接作業(yè)時用阻燃材料對防水板遮擋，避免焊接火花損傷防水板。（必要時在臺車配置高壓水槍） 5 澆筑混凝土時避免混凝土沖擊防水板，必要時設置防護板。 6 搗鼓時，避免振搗器直接與防水板接觸。 7禁

14、止尖銳物倚靠已鋪設的防水板。防水板質(zhì)量檢查1 目測檢驗： 用手將已固定好的防水板上托或擠壓，檢查其與基面的密貼程度及預留量；防水板有無焊焦、焊穿、假焊和漏焊現(xiàn)象； 用尺量焊縫寬度和固定點的間距是否符合設計要求；檢查焊縫是否均勻連續(xù)，表面平整光滑，有無波形斷面。防水板質(zhì)量檢查2 充氣檢查（密封性檢查）頻率：隨機抽樣法，每襯砌循環(huán)環(huán)向2條縫，縱向1條縫。儀器：檢漏儀標準：將5號注射針與壓力表相接，然后進行充氣，當壓力表達到規(guī)定壓力（0.25MPa）時停止充氣，保持10min以上，若壓力下降10%以內(nèi)，說明焊縫合格。（質(zhì)檢工程師負責實施）防水板焊縫檢測照片盲管鋪設盲管鋪設 在環(huán)向每隔6-10m鋪設5

15、0盲管,滲水嚴重處加密鋪設,沿隧道縱向方向墻腳處每12-20m鋪設80盲管, 接到水溝內(nèi)用以引排水.環(huán)向、縱向盲管鋪設示意圖縱向盲管安裝易出現(xiàn)的問題二、二、隧道防水措施隧道防水措施施工縫、變形縫施工縫、變形縫防水防水 施工縫、變形縫防水 施工縫、變形縫是隧道防水的薄弱環(huán)節(jié)，也是隧道中最易發(fā)生滲漏的地方。隧道襯砌施工縫處理不好，不僅造成襯砌混凝土裂縫及洞內(nèi)漏水，嚴重影響隧道正常使用和行車安全。 施工縫 環(huán)向施工縫：拱墻采用采用背背貼式橡膠止水帶貼式橡膠止水帶+中埋式橡膠止中埋式橡膠止水帶水帶進行防水處理。背貼式止水帶中埋式止水帶 橡膠止水帶的物理力學性能施工縫環(huán)向施工縫：拱墻采用采用背背貼式貼式

16、橡膠止水帶橡膠止水帶+中埋式橡膠止水帶中埋式橡膠止水帶進行防水處理。 中埋式止水帶 位置：位于隧道厚度的一半，徑向允許偏差5cm，縱向允許偏差3cm. 長度：長度根據(jù)施工要求事先向廠家定制，一環(huán)內(nèi)盡量避免接頭。施工要求：位置準確、固定牢靠。固定止水帶時不能在止水帶上穿孔，不得損害止水帶本體部分。止水帶定位準確，以免單側(cè)過短，影響之水效果。 4 止水帶定位時，應使其在界面部位保持平展，不得使止水帶翻滾、扭結(jié)。出現(xiàn)應立即調(diào)整。（現(xiàn)場時有發(fā)生） 5 安裝順序：拱頂 邊墻 安裝方法 仰拱環(huán)向施工縫與拱墻類似。 縱向施工縫縱向施工縫：采用中埋式鋼邊橡膠止水帶+遇水膨脹止水條進行防水處理。 鋼邊止水帶止水

17、條縱向施工縫縱向施工縫：采用中埋式鋼邊橡膠止水帶+遇水膨脹止水條進行防水處理?？v向止水帶安裝遇水膨脹止水條施工采取預留槽嵌入法擋頭板（水溝）制作時預留安裝止水條的淺槽。止水條嵌入槽內(nèi)，并用配套的膠黏劑固定后再澆筑混凝土。遇水膨脹止水條接頭處應重疊搭接后再粘結(jié)固定，搭接長度不小于50mm.止水條定位后至混凝土澆筑前，避免被水浸泡，防止其提前膨脹。鋼邊止水帶連接（外方總監(jiān)推薦） 變形縫防水 變形縫防水與施工縫防水設置類似，在縫內(nèi)增加聚苯板和嵌縫材料二襯混凝土自防水二襯混凝土自防水 二襯自防水 隧道二襯混凝土既是承載結(jié)構(gòu)，也是隧道防水的最后一道防線，因此要求襯砌既要有足夠的強度，還要具有一定的抗?jié)B性

18、。二襯混凝土為防水混凝土，抗?jié)B等級不低于P10，地下水發(fā)育，有侵蝕地下水或高瓦斯隧道地段，抗?jié)B等級不低于P12 。 二襯自防水的關(guān)鍵是混凝土本體的施工質(zhì)量，包括了混凝土的制作、運輸、澆筑、養(yǎng)護，任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都將直接影響到其使用功能，故如何確保其施工質(zhì)量是最為關(guān)鍵的。 二襯自防水 隧道二襯混凝土既是承載結(jié)構(gòu)，也是隧道防水的最后一道防線，因此要求襯砌既要有足夠的強度，還要具有一定的抗?jié)B性。二襯混凝土為防水混凝土，抗?jié)B等級不低于P10，地下水發(fā)育，有侵蝕地下水或高瓦斯隧道地段，抗?jié)B等級不低于P12 。 二襯混凝土裂縫寬度不得大于0.2mm，并不得貫通。 出于侵蝕介質(zhì)中的防水混凝土，其耐侵蝕系數(shù)不應小于0.9。充填注漿防水充填注漿防水(拱頂壓漿拱頂壓漿) 二襯混凝土施工中，脫空現(xiàn)象時有發(fā)生，利用充填注漿不僅可以充填脫空部分，而且可以填塞由于混凝土不密實或開裂形成的縫隙，封堵地下水來源而起到防水作用。 拱頂回填注漿時，在拱頂預留倒梯形注漿管，縱向間距5m。 PVC倒梯形注漿管 注漿時機:二襯混凝土達到設計強度 注漿材料：M20水泥砂漿(可塑性要好、收縮性要小、具有良好的粘結(jié)性、抗?jié)B性、耐久性和化學穩(wěn)定性） 注漿