大坂山隧道防水技术研究

大坂山隧道防水技术研究

（西）宁章宁山隧道位于青藏高原北部，大坂山中段，已有3608.35万米，是冰土带的一部分。季节冻融深度2.5～4.5m,视含水不同,可产生强或中等程度冻胀。由于冻胀力的作用,隧道出现渗漏水现象,将使隧道衬砌和基础产生变形、胀裂,造成巨大的经济损失和严重的社会影响。因此,可以说防水是大坂山隧道施工成功与否的关键。在结构复杂、地质条件差、施工难度大的情况下,通过采取排、堵、复合式衬砌加不透水隔离防水技术,取得了较好的防水效果。1该项目的特点1.1第四系松散层孔隙水该隧道地处大坂山山脉分水岭地带,为地下水补给源区,地下水的主要类型:(1)是第四系松散层孔隙水,分布与沟谷、坡麓及低洼,含水层岩性坡积、坡洪积、碎石类土,具潜水性质;(2)是基岩裂隙水为区内主要地下水类型,包括层状岩石裂隙水、块状岩石裂隙水及构造裂隙水,地下水位高程随地形而异,涌水量为0.15L/s.m。1.2大坂山气象观测站观测区域属内陆高寒风气候,年内冬季长而严寒,夏季短而多雨。根据中科院兰州分院冻土研究所1992年11月至1993年11月在大坂山建立气象观测站观测,年平均气温-3.1℃,1月平均气温-14.3℃,七月平均气温7℃,极端最高气温19.5℃,极端最低气温-34℃,年降水量841mm,最大冻结深度进口(南坡)3m,出口(北坡)4.5m,最大积雪深度200cm。2防水设计2.1水等级不允许出现湿渍依据其独特的地理位置和工程特点,确定防水等级为Ⅰ级,不允许出现渗漏无湿渍。采取“排、堵、防”三种方法刚柔结构设置多道防线,综合治理的原则进行防水。见图1。2.2防水结构2.2.1泄鞣流至泄成果SH—400排水管共3条,分别设在隧道仰拱底中部和隧道两侧边墙角紧靠开挖面,通铺后用干砌片石防护,SH—400排水管汇集的地下水通过竖向泄水孔流到泄水洞排出。泄水洞断面为1.8m×1.9m,顶面与正洞底面间隔6m,泄水洞由进、出口往里每隔50m设一个横通道(左右各一个),长度5.5m,断面为1.5m×1.2m,坡度为5%,主要承接上方正洞竖向泄水孔排泄的地下水,汇集到泄水洞排出洞外;10cm竖向泄水孔的设置与泄水洞的横通道同步每50m设置一个,用100型钻机或YQ100型潜孔钻钻取,Ⅱ、Ⅲ类围岩下设花管,花管采用10mm硬质塑料管。2.2.2渗流管的设计主要是将来自结构拱部的水分流,顺其外侧流至结构底部两角的SH—400渗透性排水管。同时可减轻压水对排水、防水板的压力。经现场实际测定,承压水经过初期支护至防水层时,水压减了85%～90%,起到了保护防水层的作用。2.2.3pe230s排水板和cpe防水板为第三过载线它不仅起到排、防水的作用,还在初期支护与二次衬砌之间起到隔离和润护的作用,防止二次衬砌混凝土开裂,提高其防水效果。2.2.4结构自防水把二次衬砌外加防剂水混凝土利用其密实性达到结构自防水效果。它不但在结构中承担防水作用,而且还起着承重和围护作用,使结构防水和承重为一体。3排水系统的铺设在隧道开挖后进行初期衬砌的同时,按照设计标高和位置埋设SH—400渗透性排水管,用干砌片石进行防护,确保初期衬砌时不被挤压变形,堵塞影响排水。排水管每隔50m与10cm竖向泄水孔相连,竖向泄水孔的管口接洽处,应抹上水泥砂浆,保证水流通畅。仰拱底部SH—400排水管施工工艺与两侧排水管施工方法相同。4防水层设计4.1超前压浆止水注浆与整地基面首先进行基面干燥处理,保证防水层在无水条件下施工,防止因滴水、积水造成热焊机,电烙铁、焊枪漏电伤人,排、防水板背后积水,也影响施工质量。因此,对节理密集段,断层破碎带的涌水,大量的渗水,要进行超前压浆止水,注浆止水压力要考虑围岩强度,采取逐渐增加的方式进行。其次是平整基面。由于喷射混凝土后或初衬后基面粗糙、凹凸不平,钢筋头,锚杆头等外露,很容易扎破土工布和防、排水板,需对基面进行平整处理,达到如下要求:(1)拱部平整度:D/L≤1∶8;边墙和底板平整度:D/L≤1∶6。其中:D——表示喷混凝土相邻两凸面间凹进去的深度;L——表示喷混凝土相邻凸面间的距离。(2)基面不得有钢筋、凸出的管件等尖端突出物,否则要进行割除。(3)基面转角时阳角应抹成R≥5cm的园角。4.2防水涂层4.2.1土工布的铺设在处理好的基面上,把450g/m2的土工布衬垫贴上,其土工布的粘贴用75塑料垫圈加水泥钉用射钉枪进行锚固,水泥钉长度不得小于60mm,平均拱部3～4点/m2,边墙2～3点/m2,垫圈布设呈梅花状排列,以防止受力后破裂。4.2.22地板在粘贴好的土工布上,沿隧道纵向每间隔3m设一道PE2305排水板,其粘贴方法与土工布操作相同。4.2.3纵向搭接,热焊焊接防水板的铺设为全隧通铺,材料为2厚的防水板,用电烙铁将防水板热焊在75mm塑料势圈上。防水板边与边的搭接宽度为10cm,采用热合机自动双焊缝热溶连接。纵向搭接与环向搭接,除按正常施工外,还应覆盖一层同类材料的防水板用热焊焊接。要求铺设平顺、无皱折,无隆起,焊接热溶牢固,防止热溶烧破防水板。4.2.4fspe保护板仰拱和仰拱与边墙转角0.5m范围内应做保护层,可用25m厚的FSPE保护板或5cm厚豆石混凝土作保护。在保护层未铺前,所有人员不得穿带钉鞋,防止刺破防水层。4.3缝颜色不透明防水层施作完毕后,应组织防水专业人员对全部焊缝处进行自检,如发现有虚焊或焊缝颜色不透明,应视为不合格,及时采取补焊措施。对接缝处要进行充气试验,方法为抽样检查,一般抽取20%的焊缝检查即可,试验中将带有仪表的针头扎入两道焊缝之间,然后加压,压力为0.1MPa,压2min压降不大于20%为合格。5一些体验的经验5.1施工作业要求严宁张公路大坂山隧道因其独特的地理位置和气候条件,造成标准高,施工作业要求严,工序相当复杂。在施工中坚持做到排、防并举,抓住SH—400渗透排水管安装和全封闭防水板铺设两个关键工序,重视初衬、二衬的防水防线和注浆止水措施,收到良好的防水效果。5.2土工布、防水板的铺设防水材料质量是防水成功的重要关键措施。既要结实牢固,又要保证厚度和没有孔洞,如果土工布、防水板强度不够,