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浅谈高速铁路隧道防排水系统施工技术
2021-11-04 21:57:39 来源: 作者:曹军 【 】 浏览:25次 评论:0

浅谈高速铁路隧道防排水系统施工技术


曹军CAOJun

中交云南高速公路发展有限公司,昆明650000)


CCCCYunnanExpresswayDevelopmentCo.,Ltd.,Kunming650000,China)
摘要:文章重点就国家“四纵四横”高速铁路网的沪昆客专新吉坪隧道为例阐述了无钉孔防水板挂设、施工缝及沉降缝防止水带安装质量控制和一些简便易行的施工技术的应用以及每板二衬采取135°角弧形弯管连接PVC排水盲管组成独立成环防排水体系,很好的解决了排水不畅,便利了维修和疏通,较好的解决了高速铁路隧道渗漏水,为今后类似高速铁路隧道防排水施工提供借鉴经验。
Abstract:TakingtheShanghai-KunmingpassengerdedicatedXinjipingtunnelof"fourverticallinesandfourhorizontallines"high-speedrailwaynetworkasthecase,thispaperelaboratedthequalitycontrolofnonailholewaterproofboardhangings,constructionjointandsettlementjointwaterstopinstallationandtheapplicationofsomesimpleandeasyconstructiontechnologiesandtheindependentwaterproofinganddrainagesystemwith135°anglecurvedelbowconnectingPVCblinddrainagepipe,whichwellsolvedtheproblemofpoordrainage,wasconvenienttothemaintenanceanddredging,bettersolvedthehigh-speedrailwaytunnelwaterseepage,andprovidedreferenceforthesimilarwaterproofinganddrainageconstructionofhigh-speedrailwaytunnelinthefuture.
关键词:高速铁路隧道;防排水系统;防水板;排水盲管
Keywords:high-speedrailwaytunnel;waterproofinganddrainagesystem;waterproofboard;blinddrainagepipe
中图分类号:U455.4文献标识码:A文章编号:1006-4311(2015)21-0129-04
0引言
铁路被誉为国民经济的大动脉,铁路建设项目中隧道工程所占的比例越来越大,尤其是近10多年来客运专线、高速铁路发展迅速,隧道所在地的工程地质和水纹情况对隧道的施工进度、施工安全、工程质量和运营安全有着直接的关系,其中水是最重要的影响因素。在施工环节,由于防排水施工没有得到足够的重视,常常会产生一些不利影响,比如出现各种裂缝或者砼空隙中渗入隧道等,进而导致洞内的各项设备(通信、轨道、供电、照明等)处于潮湿的环境,如此容易发生锈蚀,引起电气设备故障出现“红光带”从而造成高速列车停车、晚点和行车安全等情况,因此确保铁路隧道工程的防排水施工质量意义重大。本文就国家“四纵四横”高速铁路网之一的沪昆客专长昆(湖南)段新吉坪隧道为例进行高速铁路隧道防排水系统施工技术浅析,为今后类似铁路隧道防排水施工提供一些借鉴经验。
1工程概述
新吉坪隧道位于湖南省湘乡市潭市镇及棋梓镇境内,隧道起讫里程为DK94+045~DK101+724,全长7679m,是全线第三长度的高风险隧道。该隧道地质情况复杂,地质多为板岩及灰岩,根据地表调绘及物探揭示存在全风化、强风化等多条断层破碎带,并存在多处浅埋地段。隧道地表水主要是水塘和隧道洞身地表山涧溪水,一般常年有水,将于除下渗基岩外,多沿坡面排泄,汇入溪沟。雨季区内各主要冲沟呈现出一个暴涨暴落的急变型动态过程,暴雨过后溪沟水较正常水位高出3~5倍。地下水类型较全,根据地下水赋存条件划分为松散岩类空隙潜水、碳酸盐类岩溶水、碎屑岩类基岩裂隙水及断层构造水四大类型。地下水运移和富集以岩性为基础,受地质构造、地形地貌诸因素的影响,可溶岩与非可溶岩接触面,断裂交汇处,裂隙发育地段等地下水相对较富集。隧道施工导致3村285户1230人畜的生活用水、生产用水,影响极大,故隧道开挖施工应加强封堵措施,以避免或减少地表水、井、泉水的渗漏对周围环境的影响。
2隧道防排水施工原则和设计原则
2.1隧道防排水原则采用“防、排、堵、截结合,因地制宜,综合治理”的原则;实现具体情况具体分析,对于隧道穿过断裂破碎带段,由于地下水可能会很大,处理时最好以排为主,对于有可能影响生态环境的情况,应坚持“以堵为主,限量排放”的原则,最大程度地减少对生态环境造成的破坏,并且使经济合理。若地下水对混凝土结构具有侵蚀作用,为保证结构的完整性和安全性,应及时采取有效措施进行防治,防水排水应符合《铁路隧道工程施工技术指南》和环境保护和劳动卫生有关法律、法规的要求。
2.2隧道暗洞采用防水满足一级防水要求,抗渗等级不小于P10;要求敷设防水隔离层在隧道拱墙初期支护与二次衬砌之间。防水隔离层的选择依据实际情况进行具体分析,比如变形缝填充聚苯乙烯硬质泡沫板并加设中埋钢边橡胶止水带,外缘采用外(背)贴式橡胶止水带,内缘采用双组份聚硫密封膏嵌缝;仰拱环向施工缝设置中埋式止水带防水,钢筋砼衬砌地段施工缝选用橡胶止水带;拱墙环向施工缝采用中埋式止水带加外(背)贴式橡胶止水带防水。
2.3隧道明洞采用C35防水钢筋砼衬砌,防水等级满足一级防水要求,抗渗等级不小于P10。明洞结构采用多组合防水措施,衬砌外缘采用1~2cm厚M10水泥基渗透性防水材料砂浆抹面,外贴防水板加土工布,防水层铺至墙脚泄水孔处,防水板外缘设置3cm厚M10砂浆抹面保护层;拱墙外设置Ф110纵向盲沟,每隔4m采用Ф50竖向盲管引入衬砌侧沟,回填土石顶面设置50cm厚粘土隔水层。
3隧道防水系统施工
3.1基面处理是在铺设防水层前对基面(初期支护表面)的渗漏水、外露的突出物及表面凹凸不平处进行检查处理。可采取锤击声检查,必要时辅以其它物探手段,如有空洞或渗漏水应及时处理。保证初期支护基面无明显渗漏水情况,若出现渗漏水情况,应及时采取有效措施进行处理,比如注浆、引排等。
初期支护基面如果存在外露的尖锐突出物,应立即采取有效手段将其切除,并妥善处理好后续工作。①面对钢筋网等凸出部分,施工步骤是切断→用锤柳平→抹砂浆找平。②面对注浆钢管头凸出部分,施工步骤是切断→用锤柳平→用砂浆填平封实。③若锚杆有凸出部位,首先应在螺头顶预留5mm,然后切断,最后用塑料帽遮盖。④通过补喷或凿除使初期支护表面平整圆顺,对不平处用喷砼(或砂浆)对基面进行找平处理,确保初期支护表面平整,无空鼓、裂缝、松酥。
3.2为保证施工前各设备参数正常,符合焊接要求,能满足工程质量要求,在实际的施工前应先做好设备检查和检修调整工作,检查和检修的对象主要是焊接机、射钉枪、电闸箱等。
3.3在清理好的基面上铺设缓冲层土工布垫层。首先在喷射砼隧道拱顶部标出纵向的中心线,然后将裁剪好的土工布垫层中心线与该标志重合,之后进行铺设,铺设顺序是先拱顶部,后两侧,最后用射钉固定垫片将土工布固定在喷射砼面上(详见图1)。

水泥钉长度≥5cm,平均拱顶3~4个/m2,边墙2~3个/m2。
3.4防水板材的铺设与固定缓冲层土工布垫层铺设应超前二次衬砌施工1~2个衬砌段长度,并且为了防止意外的发生,应设置临时挡板,同时要求其与开挖掌子面保持安全距离。
①防水板施工需要使用防水板铺设作业台车,这种台车是由型钢焊制而成,其轨道和模板台车一致,要求轨道标高和轨道的中线误差<±10mm。为了便于相关人员检查初期支护的实际情况,应在台车前段设置与二次衬砌内轮廓一致的钢架和扶梯。台车上配备不同高度的作业平台,台车上配备辐射状的防水板支撑系统,能达到隧道周边任意部位,并配备提升(成卷)防水板的卷扬机和铺放防水板的设施。
②防水板的铺设,第一步是在隧道拱顶部的土工布上标出隧道纵向的中心线,然后使防水卷材的横向中心线与该标志重合,焊接热融衬垫片与拱顶部的防水卷材,铺设顺序和土工布垫层一致,先拱顶后两侧,边铺边与热融衬垫焊接。根据现场实际情况精确放样后下料,弹出标准线进行试铺后确定防水板一环的尺寸,尽量减少接头。铺设时按照测量基准线铺设防水板,严格依照相关规范标准进行施工,不能太松也不能太紧。在基面上固定缓冲层时,采用专门的工具,即塑料垫和钢钉,焊接固定塑料防水板时应用暗钉圈,最终形成无钉孔铺设的防水层(详见图2)。

③固定防水板时采用专门的防水板融热器,具体操作是使其对准热融衬垫所在位置热合五秒钟。要求两者粘结剥离强度≥防水板的抗拉强度。
④防水板材的焊接采用双缝热熔自动爬焊机焊接,焊接时依据板材的具体情况合理的选择焊接机的速度和焊接温度。焊缝宽度不小于15mm,搭接长度≥150mm,要求设置空气道在焊接完后的卷材表面,有利于焊接质量的检测(详见图3)。

⑤检查方法。具体的检查方法是将5号注射针与压力表相接,然后用打气筒进行充气,若在0.25MPa压力作用下15分钟压力表读数下降在10%以内,说明焊缝合格,反之,说明存在异常问题,需要采取有效措施进行修正。
3.5施工缝处理
施工中经常遇到的问题就是如何处理“三缝”,若“三缝”处理不当,可能会造成结构渗漏水,“三缝”的处理主要有砼界面处理、节点防水材料安装。砼界面处理:加强施工缝处砼振捣,确保浇筑砼界面的密实性,要注意下道工序砼浇注时,将砼基面的松动碴石、浮浆凿除;同时为了增加新旧砼界面层砼的粘接力,清除基面碴屑后应对其表面铺刷一层20~25mm的1:1水泥浆;矮边墙顶面采用人工凿毛,用水冲净,再用掺有界面剂的水泥素浆进行拉毛处理后浇筑砼,并在纵向施工缝处设置Ф12接茬钢筋。节点防水材料安装:加强施工缝中埋式遇水膨胀橡胶、止水带、变形缝中埋式钢边止水带的固定,确保止水带骑缝居中埋设,沉降缝除规范安装止水带外,应加强聚氨酯嵌缝膏、金属盒等密封防水。
3.6砼界面剂涂刷纵向施工缝留设在高出顶面不小于30cm的墙体上,人工将矮边墙顶面凿毛,清除浮粒和杂物,并用清水冲洗干净,保持润湿。将水泥、界面剂按一定的比例放入容器内搅拌均匀,使其成粘稠流动状态。用涂料滚子、毛刷或短笤帚蘸取配置好的界面剂,均匀涂刷于基层材料表面并及时浇筑砼。
3.7止水带安装
①钢模板固定法。
内侧和外侧L形弧形模板组成了仰拱及二衬端头钢模,按照顺序对钢模板进行编号,通过内、外侧L形钢模板将中埋式止水带夹紧固定(详见图4、5)。对于靠近喷射砼侧的缝隙采用木板或其他材料嵌缝固定,要求固定两方表面密贴,如此可有效避免漏浆。同时应在内、外侧弧形板上每隔25cm开一小孔,将纵向钢筋从孔洞穿过,确保纵向钢筋的连接。


对于不同围岩级别衬砌厚度不同,需要配备不同尺寸的端头钢模板,保证中埋式止水带能够安装到设计位置。
止水带安装时,要求伸入模内和外露部分宽度相等,操作规范等。
②钢筋卡固定法。
止水带安装时,沿设计衬砌轴线,每间隔≦0.5m钻直径设置一个?准12mm的钢筋孔,然后把制成的钢筋卡由待灌砼侧向另侧穿入内侧,此时止水带一半均匀平靠在挡头模板上,另一半用钢筋卡紧固定,待砼凝固后拆除挡头模板,并固定未固定的一半止水带(详见图6)。

③安装止水带时最好避免接头,必要的情况下必须进行接头时,用粘结法进行连接。接头时对接头部位有着严格的要求,对连接方式也有着明确的规定,必须严格依照相关的规范标准进行操作,使止水带的安装符合相关设计要求,搭接长度≥10cm,焊缝宽度≥50mm(详见图7)。

④止水带安装施工控制要点。
1)要求科学选择水带埋设位置。
2)固定止水带时,不得损坏止水带本体部分,应采取措施防止止水带偏移,并应使其平展、牢固,如发现有翻折、扭曲不展、松动现象应及时调整加固,以免单侧缩短,影响止水效果。
3)采取有效手段检查止水带安装的纵向位置是否符合相关设计要求,要求止水带纵向偏离中心≦±3cm,环向位置偏差±5cm。
4)检查止水带与衬砌端头模板是否正交,禁止降低止水带的有效长度。
隧道洞内采用双侧水沟及中心排水沟排水,隧道衬砌防水板背后设置环向?准50mm透水管盲沟,环向排水盲沟间距按4m并直接引隧道侧沟,为便于维护排水管道,在隧道两侧边墙墙脚外侧两道环向盲沟之间分段设置纵向?准100mm透水管盲沟,纵向盲沟两端直接与隧道侧沟连通。每段纵向盲沟中部设置一处?准50mm泄水孔连接到隧道侧沟。
4隧道排水系统施工
4.1环向排水盲管安设先在喷射砼面上定位划线,线位布设原则上按设计进行,但依据情况的不同可做必要的调整。沿线两侧钻定位孔,定位孔间距30~50cm,将膨胀螺栓打入定位孔,用铁丝将环向盲管定位于膨胀螺栓上。集中出水点处沿水源方向钻孔,然后将单根引水盲管插入其中,并用速凝砂浆将周围封堵,以便地下水从管中集中流出。
4.2纵向排水盲管安设
4.2.1纵向排水盲管布设于隧道两侧边墙脚侧沟底上方,位置在防水板外侧,设计为?准100mm的双壁打孔波纹管,并用土工布包裹。盲管安设的坡度同隧道纵坡或不小于3‰。纵向分段长度据衬砌台车长度确定,一般为8~12m,两端采用135°角弧形弯管连接至PVC排水管,圆顺过渡至衬砌表面,水沟电缆槽施工时接入侧沟。
4.2.2纵向排水盲管的固定方法有钢筋卡固定法、铁丝悬吊固定法、砼托墙法等,从现场施作情况看,采用砼托墙法效果较好(详见图8)。具体做法是在纵向盲管下部施做宽10cm与二衬同标号的砼托墙。纵向盲管用土工布包裹一圈,先将防水板底边采用压条铆钉在初支喷射砼上,再安装纵向盲管,纵向盲管采用铁丝和膨胀螺栓、或者采用钢筋卡固定在初支表面上,防止浇筑砼时左右摆动。浇筑C15无砂砼后,把防水板反卷上来后与上部的防水板搭接牢固(增加了一条水平搭接缝)。要求采用双焊缝搭接,搭接长度不小于15cm。

4.2.3施工控制要点
①排水盲管的管材、直径、开孔率应符合设计要求。
②托墙顶标高按纵向盲管底设计标高控制,安装前必须测量划线,防止排水盲管安设过高或低于侧沟底。控制标高=侧沟底标高+0.25m+横向管口与盲管水平距离×0.02。托墙采用立模浇筑,禁止托墙侵占二衬空间。托墙砼采用人工插捣,确保砼密实。
③保证排水盲管应与弯管接头之间粘接牢固,除基础粘接措施外,必要的情况下也可以采取用胶带缠绕固定等其他的固定措施,最大限度的避免出现异常情况。
④排水管路系统的连接应牢固、畅通,且各项参数都符合国家相关的设计要求,通向中心排水管(沟)的横向排水管应设置2%的泄水坡。
⑤灌注无砂砼时数量适中,特别注意无砂砼不能散落在排水盲管外侧而侵占二衬空间。
⑥防水板底边采取半包排水盲管的方式,且采取有效措施把防水板底边固定在初支喷射砼上。
4.3边墙泄水管安设
①开始进行边墙泄水管安设前,应先确保模板台车就位,要求在模板台车上对应于泄水管的位置开有与泄水管直径相同的孔,泄水管一端连接在环向盲沟和纵向排水管上固定牢固,另一端安装在模板台车的预留孔上。
②当隧道内有单个漏水点埋设硬塑料管引排至边墙泄水孔处。
③若在开挖过程中发现底部有集中水,应埋设盲沟引排至隧道中心排水沟。
④在施工期间与运营期间,定期对洞内盲沟进行仔细的清洗,严格确保管道的畅通。
4.4洞口排水
①洞门顶部设截水天沟,以形成完善的防排水系统。天沟设于边、仰坡顶以外5~10m,其坡度的设置可依据实际情况具体分析,但最好不要<3‰,否则很容易形成淤积。
②对洞口盲沟系统应定期检查其通畅性,当有阻塞时应及时疏通。
5结束语
高速铁路隧道防排水系统是一项施工工序繁杂、技术要求严格、具有极强隐蔽性的工程,施工质量合格与否直接影响到隧道实体质量、施工安全和施工进度,尤其是对竣工运营影安全响更是深远。文章重点就沪昆客专新吉坪隧道施工过程始终坚持高标准、讲科学、不懈怠的要求,以“四化”支撑为手段,强化施工技术管理水平的提升,强化隧道施工过程控制,切实执行标准化管理,对隧道初期支护基面处理、施工缝处理和一系列简便、易行、好操作的防排水施工工艺应用于施工过程中,保证了隧道防排水施工质量,达到设计预期防排水效果,构建了和谐、绿色、合格高铁工程。
参考文献:
[1]高速铁路隧道工程施工技术指南[S].中国铁道出版社,铁建设[2010]241号:110-127.
[2]铁路隧道防排水施工技术指南[S].铁道部经济规划研究院,TZ331-2009:83-101.
[3]铁路隧道工程施工技术指南[S].中国铁道出版社,TZ204-2008:92-112.
[4]铁路隧道防排水技术规范[S].中华人民共和国铁道部,TB10119-2000:7-25.


Tags:高速 铁路 隧道 排水 系统 施工技术 责任编辑:巴山一民
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