鐵路客運專線隧道防排水施工技術(shù)

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、隧道防排水施工概述隧道防排水基本情況我國鐵路隧道，已規(guī)劃設(shè)計、即將開工建設(shè)的鐵路隧道超過5000座，總長超過9000km。而隧道防水問題一直是困擾鐵路建設(shè)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(yù)注漿回填注漿周邊小導管預(yù)注漿徑向注漿二、防排水設(shè)計原則一、防水設(shè)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(yīng)對地表水和地下水作妥善處理。洞內(nèi)排水應(yīng)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(shè)備正常使用和行車安全。一、防水設(shè)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(shè)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(shè)置雙側(cè)排水溝加中心排水溝，襯砌背后設(shè)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、隧道防排排水措施施超前注漿漿堵水防水工程程措施隧道防水水工程措措施包括括圍巖注注漿堵水水、初支支噴混凝凝土防水水、防水水層防水水、兩縫縫防水、、二襯自自防水、、拱頂充充填注漿漿防水等等。一、注注漿堵水水注漿堵水水主要適適用于大大的富水水斷層破破碎帶、、地下水水發(fā)育可可能引起起大量地地下水流流失的隧隧道段落落。富水地段段的照片片突泥涌水水的照片片突泥涌水水的照片片隧道注漿漿堵水措措施1、注漿的目目的注漿就是是在一定定的壓力力下，將將可凝固固的液體體壓入地地層中，，充填凝凝固，從從而達到到改良地地層性能能，降低低地層的的含水量量、空隙隙率和滲滲透系數(shù)數(shù)，提高高地層強強度和整整體性，，起到加加固、堵堵水的目目的。2、注漿的原原理漿液注入入土體的的過程，，一般總總是先滲滲透，當當通道被被阻，漿漿液滲透透困難，，即對周周圍地層層進行壓壓密，當當壓力繼繼續(xù)升高高，在土土體中產(chǎn)產(chǎn)生劈裂裂現(xiàn)象，，漿液順順裂縫進進一步擴擴散。滲滲透、壓壓密和劈劈裂互相相影響、、互相補補充。幾種注漿漿方案的的特點全斷面預(yù)預(yù)注漿1、加固固隧道前前方核心心區(qū)及輪輪廓線外外約3～8m范范圍內(nèi)的的圍巖，，防止地地下水、、泥等從從隧道周周邊和掌子面突入隧道道內(nèi)，并并加固隧隧道圍巖巖；2、每循循環(huán)加固固段長(15～50m）、、掘進時必必須保留留止水巖巖盤的厚厚度，一一般為5～8m。鉆孔和注注漿量大大、作業(yè)業(yè)周期長長；注漿漿時，工工作面其其他作業(yè)業(yè)無法進進行。3、一般般需設(shè)置置專門的的混凝土土止?jié){墻墻，以抵抵抗?jié){液液壓力和和水壓力力；4、通常常采用分幾種注漿漿方案的的特點周邊帷幕幕預(yù)注漿漿1、以加加固隧道道待開挖挖段周邊邊的巖體體，防止止巖體從從隧道上上方坍塌塌為主。。2、每循循環(huán)加固固長度15～50m，注注漿時，，掌子面面其他作作業(yè)停止止。3、通常常采用分分段前進進式或分分段后退退式注漿漿，條件件允許時時采用全全孔一次次性注漿漿，多圈圈孔時，，先注外外圈孔，，再注內(nèi)內(nèi)圈孔，，最后依依次注中中間圈孔孔。幾種注漿漿方案的的特點周邊小導管預(yù)注漿1、周邊預(yù)注注漿的一一種特殊殊型式，，在注漿漿孔中安安設(shè)小導導管，導導管與支支護鋼架架連接在在一起，，注漿加加固的同同時起到到管棚的的作用。。2、注漿漿孔一般般沿掌子子面周邊邊輪廓線線鉆設(shè)，，外插角角10°°～15°，鉆鉆設(shè)深度度視具體體情況合合理確定定，宜為為3～6m。幾種注漿漿方案的的特點徑向注漿漿1、隧道道開挖后后，洞壁壁滲漏水水較大時時，或支支護后圍圍巖軟弱弱，支護護結(jié)構(gòu)變變形較大大時，通通過徑向向注漿達達到堵水水減排和和加固圍圍巖、限限制變形形的目的的。2、根據(jù)據(jù)加固厚厚度，鉆鉆孔可采采用氣腿腿式風鉆鉆（5m以下））或風動動潛孔鉆鉆機（5～10m），，隧道底底部也可可采用地地質(zhì)鉆機機鉆孔。。徑向注注漿時，，前方工工作面仍仍可平行行作業(yè)。。3、通常常采用全全孔一次次性注漿漿，分序序加密進進行。注漿設(shè)備備單液注漿漿泵化學注漿漿泵砂漿泵攪拌機注漿現(xiàn)場場照片注漿現(xiàn)場場照片二、隧道防排水措措施初期支護防水水二、初支噴混混凝土防水噴混凝土作為為防水層是被被國際隧協(xié)所所提倡的，但但這種觀點在在國內(nèi)尚未被被廣泛接受和和利用。噴射射混凝土層施施作質(zhì)量和防防水效果受圍圍巖開挖、施施作工藝及目目前業(yè)內(nèi)施工工現(xiàn)狀影響很很大，要在初初期支護階段段把防水做好好有一定的難難度，但作為為復合式襯砌砌的最外層支支護及第一道道防水屏障，，其在整個隧隧道防水體系系中起著重要要的作用，但但現(xiàn)行設(shè)計多多數(shù)未從防水水的角度做針針對性的設(shè)計計。二、初支噴混混凝土防水提高噴混凝土土的防水質(zhì)量量，主要有以以下幾點。1對圍圍巖基面進行行處理：包括括對松散危石石清理加固和和對圍巖滲漏漏水的注漿堵堵漏、引排等等。2對噴混混凝土和圍巖巖不完全密貼貼的處理：主主要存在于鋼鋼架密集地段段，對此主要要依托于施工工工藝和現(xiàn)場場施工管理，，必要時可通通過圍巖補注注漿措施解決決。(初期支支護背后注漿漿）3對噴混凝凝土材料本身身的要求：包包括合理調(diào)整整配合比及對對其有效的濕濕潤養(yǎng)護。提提高噴混凝土土本身的抗?jié)B滲性和減少裂裂紋，并在出出現(xiàn)裂紋后及及時進行補噴噴。二、隧道防排水措措施防水層防水三、防水層防防水隧道復合式襯襯砌中的防水水層是隧道防防水技術(shù)的核核心，對確保保隧道防水功功能起著決定定性的作用。。隧道在初期支支護與二次襯襯砌之間拱部部及邊墻部位位均鋪設(shè)EVA塑料防水水板和土工布，但從從已建成的隧隧道來看仍進進行了大量的的滲漏水整治治。由于防水水板是整座隧隧道拱墻通設(shè)設(shè)，理論上講講，不應(yīng)該有有滲水，但大大量出現(xiàn)滲水水，主要是防防水板有破損損或焊接沒有有達到設(shè)計要要求造成的。。分區(qū)防水原理：在復合合式襯砌防水水設(shè)計中，假假定防水板在在施工中破壞壞，為了限制制滲漏水的范范圍，用分艙艙的方法將整整個隧道防水水分為許多小塊區(qū)域，采用背貼式式止水帶與防防水板熱風密密實焊接進行行分區(qū)，同時時將背貼式止止水帶安裝在在施工縫(或或變形縫)的的位置上，既既可以形成二二襯分區(qū)防水水，又可以保保護施工縫處處的防水板，，并使施工縫縫處增加了一一道有效的防防水線。這樣樣，一旦某個個區(qū)域發(fā)生防防水板破壞而而漏水，不會會因“竄流””而影響其他他分區(qū)。同時時在每個分區(qū)區(qū)內(nèi)預(yù)先設(shè)置置注漿管，可可針對漏水的的分區(qū)進行注注漿修補。思考：與其想想辦法進行滲滲漏水的整治治，不如從源源頭抓起，確確保防水板在在施工中不被被破環(huán)或少被被破壞及確保保防水板的焊焊接質(zhì)量，通通過加強現(xiàn)場場施工管理來來實現(xiàn)，相比比隧道建成后后，反復治理理反復漏水要要強的多。防水板防水板采用EVA型（乙乙烯-醋酸乙乙烯共聚物））或ECB型型（乙烯-醋醋酸乙烯與瀝瀝青共聚物）），防水板生生產(chǎn)用原材料料不得使用再再生料。防水板表面形形狀：光面型型和表面有凸凸點的立體型型。防水板和土工布應(yīng)分離設(shè)置。。（建技【2010】13號）作用防水板作用：：防滲滲土工布作用：：緩緩沖隔隔離排排水通道規(guī)格及性能要要求幅寬宜為2~4米。厚度不小于1.5mm、2mm、2.5mm、、3mm。性能良好（耐耐刺穿性、阻阻燃性、耐久久性、耐水性性、耐腐蝕性性、耐菌性））防水板的物理理力學性能序號項目指標EVAECB1斷裂拉伸強度/MPa≥18172扯斷伸長率/%≥6506003撕裂強度/kN/m≥100954不透水性/0.3MPa/24h無滲漏無滲漏5低溫彎折性/℃≤-35（無裂縫）-35（無裂縫）6加熱伸縮量，mm延伸≤22收縮≤667熱空氣老化(80℃×168h)斷裂拉伸強度/MPa≥1614扯斷伸長率/%≥6005508耐堿性[飽和Ca(OH)2溶液×168h]斷裂拉伸強度/MPa≥1716扯斷伸長率/%≥6006009人工候化斷裂拉伸強度保持率/%≥8080扯斷伸長率保持率/%≥707010刺破強度/N1.5mm3003002.0mm400400外觀質(zhì)量防水板宜選用高分子子材料，在規(guī)格確定的的長度內(nèi)不允允許有接頭。。防水板表面面應(yīng)平整、、邊緣整齊齊，無裂紋紋、機械損損傷、折痕痕、孔洞、、氣泡、及及異常粘著著部分等影影響使用的的缺陷。防水板外觀觀顏色應(yīng)為為材料本色色，不得添添加顏料和和填料，特特殊要求除除外。在不影響使使用的條件件下，防水水板表面凹凹痕，深度度不得超過過厚度的5%。防水板的規(guī)規(guī)格尺寸及及允許偏差差項目厚度（mm）寬度（m）長度（m）規(guī)格1.5mm，2.0mm，2.5mm,3.0mm2.0，3.0，4.020以上平均偏差不允許出現(xiàn)負值不允許出現(xiàn)負值不允許出現(xiàn)負值極限偏差（%）-5-1/基面處理鋪設(shè)防水板板之前對基基面（初期期支護表面面）的滲漏漏水、外露露突出物及及表面凹凸凸不平處進進行檢查處處理（施工工時必檢））。1滲漏漏水處采用用排水管引引排或封堵堵。2對于基基面外露的的錨桿頭、、鋼管頭、、鋼筋頭等等突出物予予以切除后后妥善處理理。防水板鋪設(shè)設(shè)前應(yīng)對初初期支護進進行驗收，，用射釘將熱熱塑性墊圈圈和緩沖層層平順地固固定在基面面上，固定定點間距拱拱部0.5~0.8m，邊墻墻0.8~1m，底底部1~1.5m，，梅花型布布置上下左左右成行，，凹凸較大大處增設(shè)。。熱熔墊圈布布置圖防水板鋪設(shè)設(shè)照片無紡布搭接接寬度不小小于5公分分。無紡布一般般僅設(shè)置環(huán)環(huán)向接縫，，長度不足足搭接時，，用下部的的無紡布壓壓緊上部的的無紡布。。防水板施工工防水板鋪設(shè)設(shè)采用無釘釘鋪設(shè)工藝藝，采用自自上向下的的順序鋪設(shè)設(shè)，松緊應(yīng)應(yīng)適度并留留有余量（（實鋪長度度與弧長的的比值為10:8））,檢查時時要保證防防水板全部部面積均能能抵到圍巖巖。防水板的拼拼接應(yīng)采用用雙焊縫工工藝，焊接接接縫處必必須擦洗干干凈。鋪設(shè)時，先先拱后墻，，下部防水水板應(yīng)壓住住上部防水水板。防水板鋪貼貼平整順直直，搭接寬寬度不小于于150mm。防水水板搭接縫縫與施工縫縫錯開距離離50cm。防水板施工工防水板之間間的搭接采采用雙焊縫縫、用具有調(diào)溫、調(diào)速速熱功能的的楔式自動動爬行式熱熱合機熱熔熔焊接，細細部處理或或修補采用用手持焊槍槍，單條焊焊縫的焊接接寬度不應(yīng)應(yīng)小于15mm，焊焊縫嚴密，，不得焊焦焦焊穿。防水卷材縱縱向搭接與與環(huán)向搭接接處，除按按正常施工工外，再覆覆蓋一層同同類材料的的防水卷材材，用熱焊焊焊接。三層以上塑塑料防水板板的搭接形形式必須是是T形接頭頭。在焊縫搭接接的部位焊焊縫必須錯錯開，不允允許有三層層以上的接接縫重疊。。焊縫搭接接處必須用用刀刮成緩緩角后拼接接，使其不不出現(xiàn)錯臺臺防水板保護護1已鋪設(shè)設(shè)好的防水水板地段嚴嚴禁采采用爆破破法處理欠欠挖。2擋頭板板的支撐物物在接觸到到防水板處處必須假設(shè)設(shè)襯墊。3鋼筋保護護層外側(cè)墊墊塊墊土工工布防止破破壞防水板板。4焊接作作業(yè)時用阻阻燃材料對對防水板遮遮擋，避免免焊接火花花損傷防水水板。（必必要時在臺臺車配置高高壓水槍））5澆筑混混凝土時避避免混凝土土沖擊防水水板，必要要時設(shè)置防防護板。6搗鼓時時，避免振振搗器直接接與防水板板接觸。7禁止尖銳銳物倚靠已已鋪設(shè)的防防水板。防水板質(zhì)量量檢查1目測檢驗：：用手將已固固定好的防防水板上托托或擠壓，，檢查其與與基面的密密貼程度及及預(yù)留量；；防水板有無無焊焦、焊焊穿、假焊焊和漏焊現(xiàn)現(xiàn)象；用尺量焊縫寬度和固定點的的間距是否符合設(shè)計要求；檢查查焊縫是否否均勻連續(xù)續(xù)，表面平平整光滑，，有無波形形斷面。防水板質(zhì)量量檢查2充氣檢檢查（密封性檢檢查）頻率：隨機機抽樣法，，每襯砌循循環(huán)環(huán)向2條縫，縱縱向1條縫縫。儀器：檢漏漏儀標準：將5號注射射針與壓力力表相接，，然后進行行充氣，當當壓力表達達到規(guī)定壓壓力（0.25MPa）時停止充充氣，保持持10min以上，，若壓力下降10%以內(nèi)內(nèi)，說明焊縫縫合格。（質(zhì)檢工程程師負責實實施）防水板焊縫縫檢測照片片盲管鋪設(shè)盲管鋪設(shè)在環(huán)向每隔隔6-10m鋪設(shè)φ50盲管,滲水嚴重處處加密鋪設(shè)設(shè),沿隧道縱向向方向墻腳腳處每12-20m鋪設(shè)φ80盲管,接到水溝內(nèi)內(nèi)用以引排排水.環(huán)向、縱向盲管鋪鋪設(shè)示意圖圖縱向盲管安安裝易出現(xiàn)現(xiàn)的問題二、隧道防水措措施施工縫、變變形縫防水施工縫、變變形縫防水施工縫、變變形縫是隧隧道防水的的薄弱環(huán)節(jié)節(jié)，也是隧隧道中最易易發(fā)生滲漏漏的地方。。隧道襯砌砌施工縫處處理不好，，不僅造成成襯砌混凝凝土裂縫及及洞內(nèi)漏水水，嚴重影影響隧道正正常使用和和行車安全全。施工縫環(huán)向施工縫縫：拱墻采用背貼式橡膠止止水帶+中中埋式橡膠膠止水帶進行防水處處理。背貼式止水水帶中埋式止水水帶橡膠止水帶帶的物理力力學性能序號項

目變形縫施工縫1硬度（邵爾A）度60±560±52拉伸強度（MPa）

≥15123扯斷伸長率（％）

≥4504504壓縮永久變形（％）70℃×24h≤303023℃×168h≤20205撕裂強度（kN/m）

≥30256脆性溫度（℃）≤－45－457熱空氣老化70℃×168h硬度變化（邵爾A）度

≤

＋6＋6拉伸強度（MPa）

≥

1210扯斷伸長率（%）

≥

4004008耐堿水氫氧化鈣飽和溶液23℃×168h硬度變化（邵爾A）度

≤

＋6＋6拉伸強度（MPa）

≥

1210扯斷伸長率（%）

≥

4004009臭氧老化50pphm：20%,，40℃，48h無龜裂無龜裂10*橡膠與金屬粘合R型破壞施工縫環(huán)向施工縫縫：拱墻采用背貼式橡膠止止水帶+中中埋式橡膠膠止水帶進行防水處處理。中埋式止水水帶位置：位于于隧道厚度度的一半，，徑向允許許偏差±5cm，縱縱向允許偏偏差±3cm.長度：長度度根據(jù)施工工要求事先先向廠家定定制，一環(huán)環(huán)內(nèi)盡量避避免接頭。。施工要求：：位置準確、、固定牢靠靠。固定止水帶帶時不能在在止水帶上上穿孔，不不得損害止止水帶本體體部分。止水帶定位位準確，以以免單側(cè)過過短，影響響之水效果果。4止水帶帶定位時，，應(yīng)使其在在界面部位位保持平展展，不得使使止水帶翻翻滾、扭結(jié)結(jié)。出現(xiàn)應(yīng)應(yīng)立即調(diào)整整。（現(xiàn)場場時有發(fā)生生）5安裝順順序：拱頂頂邊邊墻墻安裝方法仰拱環(huán)向施施工縫與拱拱墻類似。?？v向施工縫縫：采用中埋埋式鋼邊橡橡膠止水帶帶+遇水膨膨脹止水條條進行防水水處理。鋼邊止水帶帶止水條縱向施工縫縫：采用中埋埋式鋼邊橡橡膠止水帶帶+遇水膨膨脹止水條條進行防水水處理。縱向止水帶帶安裝遇水膨脹止止水條施工工采取預(yù)留留槽嵌入法法擋頭板（水水溝）制作作時預(yù)留安安裝止水條條的淺槽。。止水條嵌入入槽內(nèi)，并并用配套的的膠黏劑固固定后再澆澆筑混凝土土。遇水膨脹止止水條接頭頭處應(yīng)重疊疊搭接后再再粘結(jié)固定定，搭接長長度不小于于50mm.止水條定位位后至混凝凝土澆筑前前，避免被被水浸泡，，防止其提提前膨脹。。鋼邊止水帶帶連接（外外方總監(jiān)推推薦）變形縫防水水變形縫防水水與施工縫縫防水設(shè)置置類似，在在縫內(nèi)增加加聚苯板和和嵌縫材料料二襯混凝土土自防水二襯自防水水隧道二襯混混凝土既是是承載結(jié)構(gòu)構(gòu)，也是隧隧道防水的的最后一道道防線，因因此要求襯襯砌既要有有足夠的強強度，還要要具有一定定的抗?jié)B性性。二襯混混凝土為防防水混凝土土，抗?jié)B等等級不低于于P10，，地下水發(fā)發(fā)育，有侵侵蝕地下水水或高瓦斯斯隧道地段段，抗?jié)B等等級不低于于P12。。二襯自防水水的關(guān)鍵是是混凝土本本體的施工工質(zhì)量，包包括了混凝凝土的制作作、運輸、澆筑、養(yǎng)護護，任何一個個環(huán)節(jié)出現(xiàn)現(xiàn)問題都將將直接影響響到其使用用功能，故故如何確保保其施工質(zhì)質(zhì)量是最為為關(guān)鍵的。。二襯自防水水隧道二襯混混凝土既是是承載結(jié)構(gòu)構(gòu)，也是隧隧道防水的的最后一道道防線，因因此要求襯襯砌既要有有足夠的強強度，還要要具有一定定的抗?jié)B性性。二襯混混凝土為防防水混凝土土，抗?jié)B等等級不低于于P10，，地下水發(fā)發(fā)育，有侵侵蝕地下水水或高瓦斯斯隧道地段段，抗?jié)B等等級不低于于P12。。二襯混凝土土裂縫寬度度不得大于于0.2mm，并不不得貫通。。出于侵蝕介介質(zhì)中的防防水混凝土土，其耐侵侵蝕系數(shù)不不應(yīng)小于0.9。充填注漿防防水(拱頂壓漿漿)二襯混凝土土施工中，，脫空現(xiàn)象象時有發(fā)生生，利用充充填注漿不不僅可以充充填脫空部部分，而且且可以填塞塞由于混凝凝土不密實實或開裂形形成的縫隙隙，封堵地地下水來源源而起到防防水作用。。拱頂回填注注漿時，在在拱頂預(yù)留留倒梯形注注漿管，縱縱向間距5m。PVC倒梯梯形注漿管管注漿時機:二襯混凝凝土達到設(shè)設(shè)計強度注漿材料：：M20水水泥砂漿(可塑性要要好、收縮縮性要小、、具有良好好的粘結(jié)性性、抗?jié)B性性、耐久性性和化學穩(wěn)穩(wěn)定性）注漿壓力：：0.3~0.5MPa封孔：膨脹脹砂漿，微微膨脹混凝凝土，并在在襯砌表面面作碳纖維維布封閉。。隧道排水措措施隧道排水包包括：洞內(nèi)內(nèi)排水系統(tǒng)統(tǒng)工程(排排水型隧道道)、洞外外排水系統(tǒng)統(tǒng)工程以及及洞內(nèi)外排排水系統(tǒng)的的有機結(jié)合合。在排水型隧隧道中，必必須做好襯襯砌背后的的排水系統(tǒng)統(tǒng)，使水能能通暢排出出。洞內(nèi)排排水系統(tǒng)主主要包括環(huán)環(huán)向排水盲盲管、縱向向排水盲管管、側(cè)溝、、橫向引水水管、中心心排水溝。。地下水通通過襯砌背背后環(huán)、縱縱向盲管匯匯集至兩側(cè)側(cè)側(cè)溝，若若水量大，，則再通過過橫向引水水管引入中中心排水溝溝。設(shè)計中中環(huán)、縱向向盲管各自自獨立，環(huán)環(huán)向盲管10m左左右設(shè)一道道，單獨引引入側(cè)溝，，縱向盲管管每隔一段段距離斷開開，單獨引引入側(cè)溝，，這樣在運運營期間若若某一段盲盲管堵塞不不會影響到到其他段落落的排水。。普速速鐵鐵路路設(shè)設(shè)計計中中環(huán)環(huán)、、縱縱向向盲盲管管通通過過三三通通接接頭頭連連接接，，