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1、隧道施工技术,模块8 防排水,8.1 防排水概述,渗漏水是隧道的常见病害之一。隧道渗漏水的长期作用将极大降低隧道内各种设施的使用寿命和功能，使隧道的运营条件恶化，主要表现为： （1）隧道渗漏水的长期作用可能造成隧道侵蚀破坏。 （2）路面积水，行车环境恶化，降低轮胎与路面的附着力，容易引发交通事故。 （3）在寒冷地区，尤其是在严寒地区，反复冻融循环，在衬砌内部造成衬砌混凝土冻胀开裂；在衬砌与围岩之间造成冻胀，引起拱墙变形、破坏；拱墙上悬挂的冰柱、冰溜侵入隧道净空；在路面上形成冰坡、冰锥，使行车溜滑，甚至无法通行。,隧道防排水的必要性,8.1.1,8.1 防排水概述,8.1 防排水概述,隧道防排水
2、的要求,8.1.2,8.1 防排水概述,8.1 防排水概述,8.1 防排水概述,隧道防排水结构的主要类型,8.1.3,8.1 防排水概述,8.1 防排水概述,复合式衬砌防排水结构,8.1 防排水概述,8.1 防排水概述,8.1 防排水概述,单层式衬砌防排水结构,单层式衬砌通常采用不设伸缩缝和施工缝的内外两层喷射混凝土。当前，国际最高水平的锚喷支护可达68 MPa的抗压强度，几乎没有渗水，厚度一次成形，没有施工缝，不需设沉降缝，已经达到很高的防水效果。我国目前仅在低等级公路隧道中使用单层式衬砌防水结构。铁路隧道单层式衬砌防水结构处于试验阶段。另外，对于地下水水位控制要求高、围岩采用注浆堵水且围岩
3、稳定性好的隧道工程，采用单层式衬砌防水结构一般可以降低工程造价。,8.1 防排水概述,8.1 防排水概述,连拱隧道中隔墙排水结构,8.1 防排水概述,8.1 防排水概述,明洞防排水结构,8.1 防排水概述,8.1 防排水概述,目前，从设计角度看，公路隧道的防水、防冻做法已比较完善；而从施工角度看，由于工程条件千变万化，加上各种主观原因或客观原因，使设计思路难以到位。因此，做好隧道的防水、防冻工作，关键是要提高施工质量，加强工序间的质量检查与检测。遇有不良地质条件时，采用适当措施，使排水系统畅通无阻，防水系统不渗不漏。,8.2 防排水材料,高分子防水卷材,8.2.1,高分子防水卷材的种类及性能要
4、求,从20世纪60年代开始，弹性或弹塑性的合成高分子防水卷材在发达国家得到了开发与应用。高分子防水卷材与传统的石油沥青油毡相比，具有使用寿命长、技术性能好、冷施工、质量轻和污染性低等优点，在隧道防水工程中得到广泛应用。,8.2 防排水材料,试验取样方法,8.2 防排水材料,试验方法,8.2 防排水材料,结果评判,对于防水卷材中的外观质量、面积允许偏差、卷材中的允许接头数、卷材平直度、平整度、厚度允许偏差和最小单个值6项要求，如其中有2项不合格，卷材即为不合格卷材。如不合格卷不多于2卷，且卷材的各项物理力学性能均符合要求时，则判定为该批合格。,8.2 防排水材料,土工织物,8.2.2,土工织物也
5、称为土工布，是透水性的土工合成材料，按制造方法分为无纺或非织造土工织物和有纺或机织土工织物。其具有过滤、排水、隔离、加筋、防渗和防护等作用。土工织物对隧道工程来讲比较重要的工程特征有物理特性、力学特性和水力学特性。,8.2 防排水材料,8.2 防排水材料,8.2 防排水材料,防水混凝土,8.2.3,防水混凝土的种类,防水混凝土是以水泥、砂、石子为原料或掺入外加剂、高分子聚合物等，以调整配合比，减少孔隙率，增加各原材料界面间密实性或使混凝土产生补偿收缩作用，从而使水泥砂浆或混凝土具有一定抗裂、防渗能力，使其满足抗渗等级大于0.6 MPa的不透水性混凝土，也就是自身抗渗性能高于0.6 MPa的混凝
6、土。,8.2 防排水材料,隧道工程防水混凝土的一般要求,（1）公路隧道模注混凝土衬砌应满足抗渗要求，混凝土的抗渗等级不小于P8。 （2）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式（8-1）计算。 Ns=Rws/Rwy （8-1） 式中，Ns为混凝土的耐侵蚀系数；Rws为在侵蚀性水中养护6个月的混凝土试块抗折强度（MPa）；Rwy为在饮用水中养护6个月的混凝土试块抗折强度（MPa）。 （3）当混凝土结构受冻融作用时，不宜采用火山灰质硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥。,8.2 防排水材料,（4）隧道工程防水混凝土的水泥用量不得少于320kg/m3，水泥强度
7、等级不低于325，水胶比不大于0.50。当掺入活性细粉时，水泥用量不得少于280kg/m3。 （5）防水混凝土结构应满足以下条件。 （6）试件的抗渗等级应比设计要求提高0.2MPa。 （7）当采用防水混凝土时，应对衬砌的各种缝隙采取有效的防水措施，以使衬砌获得整体防水效果。 （8）防水混凝土的实际坍落度与要求坍落度之间的偏差一般不得超过要求值的30%。,混凝土抗渗性试验,8.2 防排水材料,混凝土抗渗性试验,8.2 防排水材料,（1）每组试件为6个，如用人工插捣成形时，分两层装入混凝土拌合物，每层插捣25次，在标准条件下养护。 （2）试件成型后24 h进行拆模，用钢丝刷刷净两端面水泥浆膜，标准
8、养护龄期为28 d。 （3）试件形状有圆柱体和圆台体两种： 圆柱体的直径、高度均为150 mm；圆台体的上底直径为175 mm，下底直径为185 mm，高为150 mm。,混凝土抗渗性试验,8.2 防排水材料,8.2 防排水材料,混凝土的抗渗标号以每组6个试件中4个未发现有渗水现象时的最大水压力表示。抗渗强度等级按式（8-2）计算。 P=10H-1 （8-2） 式中，P为混凝土的抗渗强度等级；为第三个试件顶面开始有渗水时的水压力（MPa）。 混凝土抗渗强度等级分级分为P2、P4、P6、P8、P10、P12，若加压至12 MPa，经8 h 后第三个试件仍不渗水，则停止试验，试件的抗渗强度等级以P
9、12表示。,8.3 防排水施工,防水施工,8.3.1,防水层施工,（1）防水材料的质量、规格、性能等必须符合设计和规范要求。 （2）防水卷材敷设前要对喷射混凝土基面进行认真检查，不得有钢筋凸出的管件等尖锐凸出物：割除尖锐凸出物后，割除部位用砂浆抹平顺。 （3）隧道断面变化处或转弯处的阴角应抹成半径不小于50 mm的圆弧。 （4）防水层施工时，基面不得有明水；如有明水，应采取措施封堵或引排。,8.3 防排水施工,8.3 防排水施工,8.3 防排水施工,明洞防水层施工,（1）防水卷材的质量、规格必须符合有关规范的要求。破损、老化的卷材不得使用。 （2）防水层施工前，明洞混凝土外部用砂浆涂抹平整，不
10、得有钢筋露头，以免对防水卷材造成损伤破坏。 （3）明洞外模拆除后应立即做好防水层和纵向盲沟，保证排水畅通。,8.3 防排水施工,8.3 防排水施工,8.3 防排水施工,8.3 防排水施工,防水层敷设的基面要求,8.3 防排水施工,防水卷材的施工工艺与检查方法,8.3 防排水施工,图8-3无钉热合敷设法示意图,8.3 防排水施工,（1）隧道防水板的安装。,8.3 防排水施工,（2）焊接工艺。目前，防水板接缝的焊接一般采用自动爬焊机。 在双焊缝焊接开始前，应在小块塑料片上试温。 焊接温度应控制在200270 ，并保持适当的速度，速度应控制在0.10.15 m/min。 焊缝应尽可能一次完成，尽量减
11、少间断和停机次数，避免不必要的修补。,8.3 防排水施工, 当防水板的纵向焊缝与横向焊缝叠合时，需先将焊好的焊缝边缘部位剪平约 10 cm，再进行另一条焊缝的焊接。然后用热风枪将两条焊缝的重叠部位焊接密实。 用塑料热合机焊接材质较薄的防水膜时，还可以采用反弯法进行施工，即首先将两层膜对接，然后热合焊接，当双焊缝经检查合格后，将其弯向一侧点焊在卷材上，可避免180剥离。,8.3 防排水施工,8.3 防排水施工,8.3 防排水施工,8.3 防排水施工,（2）施工检查。 有钉冷黏法施工质量的检查方法主要是直观检查。具体方法有以下几种： 用手托起塑料板，看其是否与喷射混凝土密贴。在拱顶1 m2范围内，
12、塑料板不得下凹或呈水平状。 看塑料板是否有被划破、扯破、扎破等破损现象。 看接缝处是否胶合紧密，有无漏涂胶现象。接缝处的搭接宽度必须大于5 cm。 检查射钉补块是否严密，胶结强度能否满足施工要求。,8.3 防排水施工,排水系统施工,8.3.2,排水系统施工的基本要求,（1）设置在软弱围岩区段的盲沟、有管渗沟，周侧应做砂砾石反滤层，相邻层粒径比不宜小于1/4，层厚不宜小于15 cm，粒径小于0.25 mm的集料含量应小于5%。 （2）墙背泄水孔必须伸入盲沟内，泄水孔进口处超挖部分应用同级混凝土或不透水材料回填密实。 （3）排水管接头应密闭牢固，不得出现松动。 （4）严寒地区保温水沟的施作应有防潮
13、措施，防止保温层受潮，影响保温层的保温性能。,8.3 防排水施工,山岭隧道常用的排水系统,目前，在设计中隧道排水的常见做法是：隧道开挖后，每隔一定距离沿洞周环向敷设弹簧排水管，其直径为510 cm，应具有一定的柔性；又由于弹簧具有一定的刚度，无论管子怎样变形，管径基本保持不变。弹簧排水管外面用玻璃纤维布包裹，具有滤水防堵功能。弹簧排水管下端与纵向排水盲管相连。纵向排水盲管有软管和硬管之分。软管与上述的弹簧排管构造相同，管径通常为10 cm左右。硬管即建筑工程中常用的PVC排水管。为了使该管具有排水功能，又具有透水作用，使用时常在PVC管的上半部钻上小孔。为了充分利用纵向排水盲管，纵向盲管敷设时
14、还带有一定的泄水坡度。纵向盲管每隔1020m 留有出水口，通过横向盲管与双边排水管或中央排水管相连，地下水经排水管集中排出。,8.3 防排水施工,施工方法和施工质量检查,8.3 防排水施工,8.3 防排水施工,8.3 防排水施工,8.3 防排水施工,8.3 防排水施工,横向排水盲管位于衬砌基础和路面的下部，其布设方向与隧道轴线垂直，是连接纵向排水盲管与中央排水管的水力通道。横向盲管的材质通常为硬质塑料管。施工中先在纵向排水盲管上预留接头，然后在路面施工前接长至中央排水管。对横向排水盲管的检查主要是接头应牢靠、密实，盲管与中央排水管间水路畅通，严防接头处断裂，若由纵向排水盲管排出的水在路面下漫流
15、，将会造成路面翻浆冒水，影响行车安全。此外，在横向排水盲管上部应设有一定的缓冲层，以免路面荷载直接对横向排水盲管施压，造成横向排水盲管破裂或变形，影响其正常的排水能力。,8.3 防排水施工,8.3 防排水施工,8.3 防排水施工,止水带施工,8.3.3,8.3 防排水施工,除按公路隧道施工技术规范（TG F602009）要求处理接缝外，还应根据围岩地下水出露的具体情况，采取专门的防水、防渗技术措施。一般应分别采用L形、企口型、铁皮或钢板型施工缝和橡胶或塑料止水带、沥青麻筋、防水砂浆等组成止水变形缝；用防水砂浆、膨胀水泥配制防水混凝土进行封顶封口。,8.3 防排水施工,止水带的类型,8.3 防排水施工,8.3 防排水施工,止水带的检查内容,
