《精编》地下工程防水措施与技术

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1、地下工程防水 第7章 7 1地下工程中常遇的地下水7 2地下工程防水的重要性7 3地下工程防水等级和设防要求7 4地下工程防水设计7 5地下工程防排水的措施7 6地下工程防水材料7 7混凝土结构细部构造防水 主要内容 7 1地下工程中常遇到的地下水 上层滞水潜水毛细管水层间水 上层滞水 距地表一般较浅 一般不超过1 2米 分布范围有限 补给区与分布区一致 水量极不稳定 通常是雨季出现 旱季消失 定义 特征 埋藏在地表浅处 局部隔水层 透水体 上部且具有自由水面的地下水 潜水 定义 潜水是埋藏在地表以下第一个隔水层以上具有自由水面的地下水 特征 潜水主要由大气降水 地表水和凝结水补给 变化幅度比

2、较大 毛细管水 定义 特征 毛细管水是由于土粒和水接触时受到表面张力的作用 沿着土粒间连通孔隙上升而形成 毛细管水的上升高度与土壤的种类 孔隙的大小 颗粒大小以及土壤湿度有关 层间水 定义 特征 埋藏在两个隔水层之间的地下水称为层间水 承压水上下都有隔水层 具有明显的补给区 承压区和泄水区 1地下工程常见水害 7 2地下工程防水的重要性 地下人行通道成 水帘洞 水管爆裂自来水四处流淌 通道天花板与墙壁瓷砖接缝处不停地往外冒水 通道内形成了 水帘洞 地板上也不断有水冒出 形成了积水 地下室漏水 2隧道水害 隧道漏水 服役 还不到5年的东山口隧道出现严重漏水 南京九华山隧道渗水 隧道山体段通风井变

3、形缝处出现的长约20厘米的水帘 不停地往下滴水 2006年1月19日晚 靠近龙蟠中路出口附近多处开始渗水 造成一股车道约400米长路段不能通行 1 运营中隧道水害 1 隧道衬砌漏水 2 衬砌周围积水 3 潜流冲刷 1 隧道衬砌漏水 隧道衬砌的漏水现象一般表现为渗 滴 淌 涌几种 对隧道产生危害 对电力牵引区段和电力配线 影响养护人员身体健康 使洞内设备锈蚀 混凝土衬砌结构破坏 涌水病害造成衬砌破坏 造成道床基底被软化或掏空 使道床翻浆冒泥或下沉开裂 中断行车 有冻害地段的隧道漏水会造成衬砌挂冰侵限和冻融破坏 主要是指运营隧道中地表水或地下水向隧道周围渗流汇集 常见病害有 2 衬砌周围积水 水压

4、较大时会导致衬砌破裂 使围岩及围岩结构面间软弱夹层软化或泥化 使膨胀性围岩体积膨胀 导致衬砌破坏 在寒冷地区发生冰胀和围岩冻胀 快速导致衬砌破坏 主要是指由于地下水渗流和流动而产生的冲刷和溶蚀作用 其危害有 3 潜流冲刷 衬砌基础下沉 边墙开裂或者仰拱 整体道床下沉开裂 围岩滑移错动导致衬砌变形开裂 对超挖回填不密实或未全部回填者 引起围岩坍塌 导致衬砌破坏 侵蚀性水对衬砌的侵蚀 施工中的隧道水害主要是指隧道围岩的地下水或部分地表水 以渗漏或涌出方式进入隧道内造成的危害 施工中的隧道水害 7 3地下工程防水等级和设防要求 1地下工程的防水等级 地下工程防水技术规范 规定地下工程的防水等级分为四

5、级 2地下工程的防水设防要求 地下工程的设防要求 应根据使用功能 结构形式 环境条件 施工方法及材料性能等因素合理确定 处于侵蚀性介质中的地下工程 应采用耐侵蚀的防水材料 处于冻土层中的混凝土结构 其抗冻融循环不得少于100次 结构刚度较差或受振动作用的工程 应采用柔性防水材料 7 4地下工程防水的设计 1地下工程防水设计原则2地下工程防水设计要求3地下工程防水设计资料4地下工程防水设计内容5地下工程防排水系统 1地下工程防水设计原则 地下工程防水技术规范 GB50108 2001 规定 铁路隧道设计规范 TB10003 2005 公路隧道设计规范 JTGD70 2004 地铁设计规范 GB5

6、0157 2003 地下工程防水的设计和施工应遵循 防 排 截 堵相结合 刚柔相济 因地制宜 综合治理 的原则 大同小异 铁路隧道设计规范 TB10003 2005 规定 隧道防排水应采取 防 排 截 堵结合 因地制宜 综合治理 的原则 采取切实可靠的设计 施工措施 达到防水可靠 排水畅通 经济合理的目的 防 铁路隧道设计规范 TB10003 2005 规定 排 截 堵 要求隧道衬砌结构具有一定的防水能力 能防止地下水渗入 隧道应有排水设施并充分利用 以减少渗水压力和渗水量 隧道顶部如有地表水易于渗漏处所或有坑洼积水 应设置截 排水沟和采取消除积水的措施 在隧道施工 运营过程中有渗漏水时 可以

7、采用注浆 喷涂或嵌填材料 防水抹面等方法堵水 公路隧道设计规范 JTGD70 2004 规定 隧道防排水应遵循 防 排 截 堵结合 因地制宜 综合治理 的原则 保证隧道结构物和营运设备的正常使用和行车安全 防 要求隧道衬砌 防水层具有防水能力 排 隧道应有畅通的排水设施 将衬砌背后 路面结构层下的积水排入洞内中心水沟或路侧边沟 截 对易于渗漏到隧道的地表水 应采用设置截 排 水沟措施 对于地下水 应采取导坑 泄水洞 井点降水等措施 堵 针对隧道围岩有渗漏水地段 采用注浆 喷涂 堵水墙等方法 将地下水堵在围岩体内 公路隧道设计规范 JTGD70 2004 规定 地铁设计规范 GB50157 20

8、03 的规定 地铁工程的防水设计应遵循 以防为主 刚柔结合 多道防线 因地制宜 综合治理 的原则 采取与其相适应的防水措施 刚柔结合 多道防线 地铁设计规范 GB50157 2003 的规定 因地制宜 综合治理 刚性防水材料和柔性防水材料结合使用 通过防水材料和构造措施 在各道设防中发挥各自的作用 勘察 设计 施工 管理和维护保养每个环节都要考虑防水要求 因地制宜地选择相适应的防水措施 2地下工程防水设计要求 防水设计应定级准确 方案可靠 施工简便 经济合理 地下工程的防水必须从规划设计施工统筹考虑 地下工程的钢筋混凝土结构应采用防水混凝土 地下工程的细部构造应加强防水措施 地下工程应有防倒灌

9、措施 寒冷及严寒地区的排水沟应有防冻措施 3地下工程防水设计资料 地下水工程地质构造气候地形 地貌 抗震有害物质施工技术水平材料来源 4地下工程防水设计内容 1 防水等级和设防要求 2 防水混凝土的抗渗等级和其他技术指标 质量保证措施 3 柔性防水层设计 4 工程细部构造设计 5 工程的防排水系统 地面挡水 截水系统及工程各种洞口的防倒灌措施 5地下工程防排水系统 按柔性防水层的敷设方式 地下工程的防排水系统可分为三类 全包式防水系统半包式防排水系统控制排水型全包式防排水系统 1全包式防水系统 结构外包全封闭式的柔性防水层或复合式衬砌的内外衬之间夹全封闭式的柔性防水层 2半包式防排水系统 结构

10、边墙和顶板 或隧道边墙和顶拱 设防水层 底板或仰拱不设防水层 结构的边墙 顶板或顶拱为普通混凝土或防水混凝土 结构内部设排水系统 3控制排水型全包式防排水系统 结构外包全封闭式的防水层或复合式衬砌的内外衬之间夹全封闭式的防水层 结构 或二衬 本身为普通混凝土或防水混凝土 复合衬砌初期支护背后设盲管或盲沟排水系统与结构内排水沟相连 在与结构内水沟相连的横向排水管上安装可控制的排水阀门以实现控制排水 隧道防排水应根据 防 排 截 堵结合 因地制宜 综合治理 的原则 采取切实可靠的设计 施工措施 达到防水可靠 排水畅通 经济合理的目的 7 5地下工程防排水措施 一 防水设施 衬砌结构本身采用密实混凝

11、土实现防水功能的一种防水方法 1 衬砌自防水 1 喷浆防水层 2 喷射混凝土防水层 3 砂浆抹面防水层 4 喷涂乳化沥青乳胶防水层 2 外贴防水层 对新建隧道 运营隧道施作外贴防水层 并结合洞内排水设施防治水害 3 内贴防水层 无钉铺设塑料防水层技术 1 在衬砌外面设置排水设施 岩石暗槽 盲沟 围岩排水钻孔 纵向排水沟 横向排水沟 二 排水设施 弹簧软管盲沟化学纤维渗滤布盲沟 弹簧软管盲沟化学纤维渗滤布盲沟 盲沟 引水管 泄水孔 引水暗槽 2 在衬砌内面设置排水设施 引水暗槽 中心式水沟 侧式水沟 排水沟排水 在洞口边仰坡上方设置天沟 以便引流地表水 3 洞顶防排水 4 洞门排水 洞门的端墙

12、翼墙和边仰坡上均应设有相应的排水设施 以便引流地表水 1 地表截水地表截水就是在地表截断流向隧道围岩的水2 地下截水当隧道衬砌周围地下水有明显集中的来水通路 可采取地下截水设施截断水源 泄水洞钻孔截水拦截暗河防渗帷幕截水 三 截水设施 堵漏材料品种繁多 常用的有 1 无机高效防水粉 2 水泥类堵漏材料 四 衬砌漏水的封堵 压注法 压注法就是用压力把某些能固化的浆液注入隧道围岩及衬砌混凝土的裂缝或孔隙 以改善其物理力学性能 达到防渗 堵漏和加固的目的 渝怀线圆梁山隧道注浆技术 7 6地下工程防水材料 常用的地下工程防水材料防水混凝土卷材防水层涂料防水层塑料防水板防水层膨润土 纳米 板 毯 防水层

13、 1防水混凝土 指以调整配合比或掺用外加剂办法增加混凝土自身抗渗性能的一种混凝土 隧道衬砌常用的防水混凝土有以下两类 普通防水混凝土外加剂防水混凝土 防水混凝土的抗渗等级 混凝土的抗渗标号是以每组6个试件中4个未发现有渗水现象时的最大水压力表示 抗渗标号按下式计算 S 10H 1式中 S 混凝土抗渗标号 H 第三个试块顶面开始有渗水时的水压力 MPa 当衬砌处于侵蚀性地下水环境中 混凝土的耐侵蚀系数不应小于0 8 混凝土的耐侵蚀系数按下式计算 Ns Rws Rwy式中 Ns 混凝土的耐侵蚀系数 Rws 在侵蚀性水中养护6个月的混凝土试块抗折强度 Rwy 在饮用水中养护6个月的混凝土试块抗折强度

14、 防水混凝土的耐侵蚀系数 2卷材防水层 卷材防水应选用高聚物改性沥青类或合成高分子类防水卷材适用情况 受侵蚀性介质作用或受振动作用的地下工程 铺设位置 卷材防水层应铺设在混凝土结构主体的迎水面上 2卷材防水层 铺设厚度 卷材防水层为一或二层 高聚物改性沥青防水卷材 单层 厚度不应小于4mm 双层 不应小于6mm 合成高分子防水卷材 单层 厚度不应小于1 5mm 双层 不应小于2 4mm 防水卷材的物理 力学性能应符合国家和行业标准 表10 6 10 7 3涂料防水层 涂料防水层包括无机防水涂料和有机防水涂料 无机防水涂料可选用水泥基防水涂料 水泥基渗透结晶型涂料 有机防水涂料可选用反应型 水乳

15、型 聚合物水泥防水涂料 3涂料防水层 适用情况 无机防水涂料宜用于 结构主体的背水面 有机防水涂料宜用于 结构主体的迎水面 铺设厚度 水泥基防水涂料的厚度宜为1 5 2 0mm 水泥基渗透结晶型防水涂料的厚度不应小于0 8mm 有机防水涂料根据材料的性能 厚度宜为1 2 2 0mm 4塑料防水板防水层 塑料防水板可选用乙烯 醋酸乙烯共聚物 乙烯 沥青共聚物 聚氯乙烯 高密度聚乙烯 低密度聚乙烯类或其他性能相近的材料 基本要求 幅宽宜为2 4m 厚度宜为1 2mm 耐刺穿性 耐久性 耐水性 耐腐蚀性 耐菌性好 物理力学性能应符合有关的规定 表10 10 4塑料防水板防水层 铺设要求 应在初期支护

16、基本稳定并经验收合格后进行铺设 铺设防水板的基面应平整 无尖锐物 铺设防水板前应先铺缓冲层 铺设防水板时 边铺边将其与暗钉圈焊接牢固 5膨润土 纳米 板 毯 防水层 膨润土 bentonite 矿物学名称叫蒙脱石 montmorillonite 是天然的纳米材料 膨润土板 毯 的特性密实性自保水性永久性环保性 5膨润土 纳米 板 毯 防水层 使用膨润土防水的基本条件只有在密闭的空间 有压力 才能防水与水接触后发挥防水性能膨润土和结构的结合铺设要求耐穿刺 直接穿孔铺设 直接搭接即可 施工简便 效率高 不易发生渗漏 7 7地下工程混凝土结构细部构造防水 变形缝防水 一般规定 1 变形缝应满足密封防水 适应变形 施工方便 检修容易等要求 2 用于伸缩的变形缝宜不设或少设 3 变形缝处混凝土结构的厚度不应小于300mm 变形缝防水设计 1 用于沉降的变形缝其最大允许沉降差值不应大于30mm 当计算沉降差值大于30mm时 应在设计时采取措施 2 用于沉降的变形缝的宽度宜为20 30mm 用于伸缩的变形缝的宽度宜小于此值 3 变形缝使用的钢边橡胶止水带的物理力学性能应符合表10 11的规定 变形缝