55客专五尖大山隧道防排水施工技术探讨精

1、客运专线五尖大山隧道防排水施工技术探讨摘 要:客运专线质量是百年大计，隧道防排水施工的优劣将直接影响隧道整体质量和运营使用，如何保证隧道在衬砌后不渗、不漏，真正达到一级防水等级为本文主要研究目的。本文结合五尖大山隧道防排水施工实例，阐述隧道防排水的施工要领，介绍防排水施工过程中的一些具体做法和创新技术措施为主要研究方法。通过一年多的防排水施工实践和不断试验改进，取得了防排水施工的技术要领和部分技术创新措施，并运用到实践当中，同时对客运专线隧道防排水施工提出部分改进建议，以期达到对类似工程有所借鉴。隧道防排水施工必须从实际出发、从细节入手、并优化设计方案，方可真正解决隧道防排水施工难题。通过采取

2、“防、排、截、堵结合,因地制宜、综合治理”的原则及材料防水与构造防水相结合、柔性防水材料与接缝密封材料互补并用的多道防水措施，保证客运专线隧道防排水的施工质量。关键词：客运专线隧道 防排水 施工Abstract: The Passenger Dedicated Line(PDL) is a project of vital and lasting importance. The waterproofing and drainage of tunnel have the direct influence on overall quality and operation of the line.

3、The purpose of this paper focus on how to obtain the waterproofing without seeping and leakage after the lining construction and achieve the first grade of waterproofing. With the illustration of examples during the waterproofing and drainage construction in Wujiandashan Tunnel, the paper expatiates

4、 the key construction technology, the detailed craftmanship and the creative technology during the waterproofing and drainage construction. After one year of waterproofing and drainage construction practice and improvement, the technical essentials and some of the technical creations have been achie

5、ved, which has been put into construction practice. Meanwhile, the paper also proposes some suggestions of improvement so as to provide some references for the similar project. The waterproofing and drainage construction should be based on the practices and details, and the scheme should be optimize

6、d accordingly. Then the waterproofing and drainage construction problem can be solved. Base on the principle of waterproofing, drainage, water-catching and blocking in accordance with local conditions with comprehensive treatment, the waterproofing measures, such as a combination of waterproofing ma

7、terial and structural waterproofing, a complementation of flexible waterproofing material and seam concealing material are applied so as to ensure the waterproofing and drainage construction quality in the PDL tunnels.Key words: Tunnel of PDL; waterproofing and drainage; construction隧道在施工期间，开挖时或在喷射砼

8、施工后，容易出现渗漏、涌水现象，以及在隧道开挖时或喷射砼施工后虽未发生渗漏水现象，但在二次衬砌施工后仍有可能出现渗漏现象。隧道在运营期间，地下水常自衬砌及仰拱施工缝、变形缝及混凝土孔隙中渗透进隧道中。造成洞内通信、供电、照明、防闪络等设备处于潮湿环境而发生锈蚀，给行车安全带来隐患。之所以如此，存在多方面的原因，可能因为设计与实际水文地质不符，与桥梁、路基工程相比，隧道工程更具有隐蔽性，在水文地质方面存在不可预见性，在这种情况下，如动态设计与信息化施工做的不是很到位，设计与实际水文地质条件的差异将直接影响到隧道施工质量，当然防排水就是其中一大部分。本文结合五尖大山隧道综合防排水工程实例简要介绍客

9、运专线隧道综合防排水技术。 一、工程概况 五尖大山隧道全长6857m，穿越五仙山森林公园景区，地表水、地下水对景区植被尤为重要。隧址区植被发育，雨水易渗入残坡积岩层中，地下水按赋存形式可分为第四系松散岩类孔隙水和基岩裂隙水。第四系松散岩类孔隙水为含强风化砂岩，厚度较薄，易流失，地表水流量受降水影响很大，隧道进口段左侧有峡山水库，洪水季节，水库蓄水位会高于路肩标高。洞身部分有5条大冲沟内长年流水，水量较大，且隧道浅埋，岩层破碎，隧道地下水较发育。基岩裂隙水主要赋存于风化裂隙和构造裂隙中，地下水主要为基岩裂隙水，局部构造裂隙带、岩体破碎带易形成富水，含水不均一。地下水流向严格受地形控制，主要接收大

10、气降水补给，根据对钻孔内地下水进行水质分析，区域内地下水对砼没有结晶类、分解类、结晶分解复合类腐蚀性，综合评定为无腐蚀性。经化验，地表水对砼无侵蚀性，局部地段地下水具溶出性弱侵蚀（深孔水样）。二、施工防排水隧道施工首先是在洞口作好排水系统,主要是防止地表水渗入地下。在洞顶设置天沟（环洞口的截排水沟），使地表水不能流入洞口范围内。 一般隧道设计为中间高于两侧洞口的须坡, 通过水的自流须坡排水，在隧道单侧或两侧设排水沟，排水沟大小依隧道坡度及涌水量确定，排水沟要经常清理以防堵塞。反坡排水依靠自流排水是无法实施的，一般开挖撑子面的积水通过小水泵抽到最近的集水井，在由主水泵由集水井通过水管将水抽出洞外

11、。抽水机随撑子面的开挖而拆迁前移水管接长。抽水机的抽水能力要满足施工需要。另外还要备用一套泥浆泵，以防隧道突然发生涌水危及生产及设备安全。 图1 反坡排水示意图为了预防突发涌水事件，制定出“钎探深、预注浆、管超前、半断面、留核心、短进尺、弱爆破、强支护、紧封闭、勤量测”的施工指导原则。1.打超前探水孔超前探水：开挖前用钻机钻68个10m深的探孔，进行探水和预排水，为了防止涌水对对围岩基底及侧壁的浸泡，采用10台大功率抽水机将洞内积水抽出洞外。2.TSP203超前地质预报：TSP203通过声波进行探水，通过声波的反射波波形的变化，确定前方是否规模较大的溶洞、破碎带、裂隙发育带等。一般每隔1002

12、00m用TSP203探测一次，是预测隧道突发涌水较为有效的方法。3.红外探水：根据TSP203超前预报仪探测结果，趋近不良地质体和地质异常体时，利用便携式红外线探水仪进行含水构造探测。当洞内个别区段渗水量较大时，亦用红外探水仪探测预报，探明隧道周边隐伏的含水体。一般每隔30m80m对掌子面进行一次含水构造探测。4.地质雷达周边探测：SIR10B型地质雷达重点进行隧道周边的地质体探测，查找隧道周边隐伏的岩溶、暗河、地质破碎带及其它不良地质体，防止开挖通过后，隧道顶板、底板及侧壁出现灾害性的突水突泥。每隔520m对掌子面进行一次含水构造探测。5.地质素描：主要对开挖面围岩节理裂隙、产状、断层分布和

13、形态、地下水等情况进行观察和测定后，绘制地质素描图，通过对洞内围岩地质特征变化分析，来推测开挖面前方的水文地质情况。地质素描在每次开挖后进行。6.加固注浆：在初支检查后注浆施工，钢支撑及钢筋等初期支护结构在施工过程中，由于受到喷射角度、喷射距离、分层喷射等因素的影响，在钢支撑及钢筋网的背后局部会存在不密实，甚至有空洞的现象存在，通过敲击和地质雷达监测方可发现，因此，需用小导管回填注浆进行密实堵水，用不小于0.8MPa的工作压力，通过注浆孔压入结构层之外的土层或岩层中，形成一个不透水的屏障。该隧道进、出口有F1和F2断层，为了能够安全通过断层带，防止断层突水及坍塌，开挖前对该段周边围岩一定范围内

14、进行堵水及加固地层进行浅孔预注浆，使在开挖断面周边形成一定厚度的半封闭截水圈，使地下水不致侵入开挖面，以防变形过大造成塌方。.封闭浅孔预注浆每段长10m，开挖3m，预留3m做为下段注浆的止浆岩盘。.钻孔45个，钻孔外插角12°，孔径90cm，插入带花孔的导管既做为注浆管道，又做为洞身超前管棚。钻孔机械采用YZ-150液压钻机，注浆采用2TGZ-60/210双液注浆泵。.提高注浆效果，加快周边围岩固结和封闭效果，注浆液采用水泥水玻璃双液浆。注浆压力为水压力的23倍，确定注浆压力不小于0.5MPa，另外根据采用的注浆压力，结合本隧道软弱岩体的物理性质，确定注浆半径为3m。三、结构防排水施

15、工防排水只是施工过程中为了保证工程正常进展的一个手段，而隧道工程结构防排水作到隧道“不渗、不漏”则是工程所需达到的最终目标，隧道工程没有单纯的防水或排水，一般原则是“以防为主、防排结合”的原则，防排共同采用，根据隧道的涌水量，渗漏情况，其侧重点及采用的方式方法也不尽相同。1. 初期支护时通过“引、截、排”相结合作好的第一道防排水防线。 根据开挖时围岩的实际涌水情况，详细作好记录，并作相应的引、排措施。当涌水较集中时，喷锚前先用开缝磨擦锚杆进行导水；当涌水面积较大时，喷锚前设置树枝状软式透水管排水；当岩体缝隙（裂隙）涌水量较大时，则采取先钻引水孔泻压，再对裂隙注浆，最后用膨胀快硬水泥对引水孔进行

16、封堵处理。经过这样的处理，使围岩的大部分地下水通过排水设施排出洞外，喷砼后砼面的渗水现象很少，真正起到了防水的作用。喷锚完成后，使开挖岩石面与喷射砼之间形成排水用的汇水孔，使围岩涌水、渗漏水通过设置的汇水孔等排水装置流向墙脚纵向软式透水管，再由引水管排到隧道中心排水沟内。 喷射砼采用湿喷工艺，分层分段进行施工，分段长度一般不超过6m，分层厚度如表1所示。喷射前应埋设喷射厚度标志，保证喷射混凝土的厚度。喷射时，应先喷裂缝、孔洞处，后喷一般的补强面。喷射砼一般用在终凝2h后开始浇水养护，每昼夜至少3次，养护时间不应少于14天。通过以上方式保证喷射混凝土的密实性和均匀性，从而保证喷射砼的排水效果。喷

17、射方向掺速凝剂不掺速凝剂喷射方向掺速凝剂不掺速凝剂向上50603040向下100150100150水平701005070 表1 一次喷射混凝土厚度（mm）            对初期支护的质量和渗漏水情况进行检查和采取有效措施进行处理后，表面应做到平整、无空鼓、裂缝、无酥松、无渗漏水，对锚杆头、钢筋头等进行切除，并用砂浆抹平，清扫基层上的所有杂物。对于初期支护表面出现的局部渗水或小股滴水，首先在渗水周围注浆将水流汇聚至一处集中排水点，尔后通过树枝状PVC导水管将水流引排到隧道侧沟，导

18、水管通过射钉钉在初期支护上，形成一个紧贴初期支护的通道从而起到排水的功用。经过这样的处理，使围岩的大部分地下水通过排水设施排出洞外，喷砼后砼面的渗水现象很少，真正起到了防水的作用。 2. 通过衬砌柔性防水和背面排水工程的设置，形成防排水第二道防线。 排水盲管安装 盲管位于隧道防水板外侧，土工布内侧紧贴初喷或初支，其主要作用是汇集初喷、初支之后侵入隧道轮廓的渗水；在仰拱回填部分施工排水沟时，每隔 5m 需暗埋泄水孔，使盲管集水流入隧道永久排水系统,盲管采用直径160纵向和50广透式渗水盲管较好，泄水孔一般采用直径50PVC 管。环向盲管是为减小地下水由围岩到环向盲管的阻力，纵向间距8m一道，安装

19、要贴尽量紧贴岩壁，环向盲管安装时用钢卡固定，露出钢钉用砂浆抹平，对于水量大的地段，环向盲管间距不受设计所限，进行了加密布设。纵向盲管铺设，设计要求纵向盲管的架设采用在初期支护上打孔，支立铆钉固定架设，但是这种方法的缺点是对纵向盲管的支立不稳固，很难达到隧道的设计纵度，平顺度也很难控制，外漏的铆钉头也容易损坏防水板，在初期支护上打孔后，破坏了初期支护完整性，造成漏水，影响隧道的防排水效果。施工过程中我们不断探索，采用在安装纵向双壁打孔波纹管的下面施做混凝土矮边墙的方法架设纵向盲管，矮边墙顶面纵向坡度和隧道纵坡保持一致，为了确保二次衬砌防水板的密闭性，在施工矮边墙之前预埋了幅宽1m的防水板，后与拱

20、墙二次衬砌防水板焊接在一起，达到了高质量的防水效果。见下图所示：图2纵向盲管施工图施工按照应清除矮边墙上的所有杂物和虚碴，纵向盲管打孔侧必须朝上，未打孔侧朝下，以达到防排水的要求。纵向盲管设计15m为一段,全洞通长双侧布置，两端均作成135°的弯头，便于以后清理维护。泄水孔设置在纵向盲管中间位置，纵向排水盲管与环向排水盲管、泄水管用变径三通连为一体，形成完整的排水系统。纵向盲管安装到设计位置后，施做无砂混凝土（排水体）反虑层，坡度按1：1.5控制，碎石粒径为1030mm。最后将矮边墙上预埋的防水板与拱墙衬砌的防水板焊接。 隧道柔性防水板的安装 就是在喷射砼与土工布防水板之间环向设置土

21、工布和无色透明 EVA防水板，纵向设置使水能从环向管排到衬砌墙脚处，在墙脚处有纵向160透水盲管将水引到隧道侧沟内。先铺设土工布，通过带热塑性圆垫圈（暗钉圈）的射钉固定在初支喷射砼层上，侧壁每平方米2-3个，拱顶部位每平方米3-4个，梅花型布置，垫圈必须牢靠、稳定。暗钉圈固定在初期支护喷射砼层上最深处（凹处），对凹处应加密塑性圆垫圈，保证土工布与初期支护面密贴。图3 土工布施工图防水板铺设采用无钉铺设工艺，采用从上而下的顺序铺设，松紧适度并预留一定的余量。检查时则要求必须保证防水板全部面积均能抵到初支面。环向铺设时，先拱后墙，下部防水板要压住上部防水板。接缝采用双缝焊机，热风双向焊接技术，焊缝

22、搭接宽度不小于15cm，每道焊缝宽1.5cm，以保证焊接质量达到防水要求。焊缝检测采用充气法检查。将焊缝两端用特制铁夹夹紧密封，将检测针头(5号注射针)插入焊缝一端两道焊缝之间的气槽，5号注射针与压力表相连接，用手动气泵进行打压至0.25MPa为止，观察15min，若压力值下降值小于10%为合格；否则必须查找漏点，并及时修补：用肥皂水涂在焊缝上，对有气泡的地方重新补焊，直到不漏气为止。图4 防水板施工图3. 通过施工缝处理及浇筑抗渗混凝土构筑防水第三道防线.止水带安装在隧道衬砌环向沉降缝和施工缝采用中埋式遇水膨胀止水带防水。拱墙止水带整环设置，其接头可采用热接焊接方法。尽量让拱墙二衬和仰拱施工

23、缝在同一位置，保证止水带闭合成环，起到整体防水的效果。仰拱止水带采用中埋式橡胶止水带，仰拱堵头模板分上下两层，将止水带夹在上下挡头板上后，通过特制的钢筋和横、纵向钢管固定牢固。止水带定位时，必须在界面部位保持平展，不得使橡胶止水带翻滚、扭结，当发现有扭结不平展现象及时调整。接茬钢筋与混凝土界面剂拱墙二衬与仰拱接茬处是防水的薄弱环节，由于拱墙二衬和仰拱分两次施工，存在隐形分界面，此处由于拱墙二衬和仰拱受围岩压力、砼收缩徐变、外界环境等不同，施工缝处存在位移，从而形成剪切力，当这个力达到能够克服纵向施工缝的粘结力后，形成剪切破坏，将直接影响纵向施工缝的防水效果。针对这种情况需在纵向施工缝设置接茬钢

24、筋和混凝土界面剂来来保证纵向施工缝的防水效果。接茬钢筋采用16螺纹钢，钢筋两端做成180°的弯钩，接茬钢筋在仰拱砼施工时预埋，埋入和露出长度均为钢筋总长度的1/2。混凝土界面剂解决了由于混凝土接茬表面吸水特性或光滑引起界面不易粘接，可以大大增强新旧混凝土之间以及混凝土的粘结力，可以取代传统混凝土表面凿毛工序，改善加气混凝土表面抹灰工艺，从而提高工程质量，加快施工进度。首先用钢丝刷清除基层表面，去除油污、粉灰和疏松物，将普通硅酸盐水泥（42.5）与中砂（体积比）混合加入界面剂液中，搅拌均匀，用刷子或扫帚均匀涂在纵向施工缝上，厚度以覆盖基层为准（不小于2mm），待涂层初步干燥（不沾手、不

25、影响抹灰）即可进行下一工序作业。 图5 接茬钢筋施工 认真做好拱墙二衬施工是隧道防排水整体质量的关键环节 防水衬砌时在拌制的混凝土中添加防渗防裂的膨胀剂，增加混凝土的抗渗能力。衬砌模板使用全液压自行式模板台车，运输采用混凝土输送车，配备了两台混凝土输送泵，浇注从两侧同时慢速浇注，泵送混凝土整体一次浇注完成。混凝土设计为C35抗渗混凝土，二衬施工中要严格配合比设计，严格控制各种材料质量，特别是碎石的含泥量，严格控制拌和时间和坍落度（坚持测定现场坍落度制度），控制混凝土入模温度和养护温度，从源头上控制混凝土达到抗渗混凝土的设计要求。混凝土浇注前，必须严格检查钢筋保护层，做好电气化预埋槽道固设、钢筋保护层垫块设置，严格凿毛和清理，清洗仰拱墙顶混凝土接茬面，调整和修整已成拱墙接头止水带严格处于规定