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铁路单线隧道防排水施工关键技术研究

发表时间：2021/6/22 来源：《基层建设》2021年第6期作者：于文涛王奋奇

[导读] 摘要：玉磨铁路景寨隧道地质构造复杂，隧道穿越山间沟谷，地表水发育，局部地段岩体破碎，具有一定渗水性。

        中交一航局第三工程有限公司大连 116001
        摘要：玉磨铁路景寨隧道地质构造复杂，隧道穿越山间沟谷，地表水发育，局部地段岩体破碎，具有一定渗水性。为了保证隧道衬砌表观质量，满足不渗漏、不开裂和混凝土表面无湿渍的质量标准，结合工程现场实际，详细介绍土工布、防水板、止水带、纵环向排水盲管、变形缝及施工缝防排水控制，围岩注浆等施工方法，由于在施工中加强对初期支护防水和衬砌背后回填注浆等工序的施工过程控制，本隧道防排水质量控制效果较好。
        关键词：玉磨铁路；排水盲管；防排水；施工缝；变形缝；回填注浆
        引言：
        目前我国铁路隧道渗漏水问题尤为严重，直接造成二次衬砌腐蚀、轨道及零部件锈蚀、隧道道床冒水等现象，影响运营环境，危害隧道结构耐久性，隧道防排水施工质量控制是一个难题。针对客货铁路防水等级越来越高，质量要求越来越严的特点，在借鉴国内外成熟的防排水技术和应用经验的基础上，提出隧道防排水施工关键技术。即铁路隧道防排水设有排水沟，施工缝、变形缝处设置环向排水盲管，隧道两侧设置纵向排水盲管，土工布、防水板进行全环满铺，拱墙衬砌采用整体液压模板台车衬砌。
        1工程概述
        1.1 工程概况
        景寨隧道为新建玉溪至磨憨铁路站前工程，位于云南省西双版纳傣族自治州境内，隧道全长9509m，全隧最大埋深725m。结合地形、地质条件，本隧采用“1斜井+1横洞”的辅助坑道组织模式。
        1.2 水文、地质情况
        隧道地表水主要为山上自然沟水，由大气降水补给，地下水主要类型有第四系孔隙潜水、基岩裂隙水、岩溶水。岩溶水主要为雨季降雨补给。最大涌水量Q=44100m³/d，隧区裂隙较发育，呈现褶皱及断层，局部碳酸盐岩区、不同岩性接触带、断层破碎带易富水。
        本隧上覆第四系全新统滑坡堆积（Q4del）粉质黏土、粗角砾土，坡洪积层（Q4dl+pl）粉质黏土、坡崩积层（Q4dl+col）碎石土；下伏基岩为侏罗系中统和平乡组（J2h）页岩夹泥岩、砂岩、泥灰岩。
        2防排水施工方案
        隧道衬砌防排水坚持“防、排、堵、截结合，因地制宜、综合治理”的原则，达到防水可靠、排水顺畅、经济合理的目的。防水等级应满足《地下工程防水技术规范》规定的一级防水标准。
        2.1 防水措施
        1.暗挖段初期支护与二次衬砌之间拱墙设置EVA防水板+无纺布防水，铺设防水层之前应对初期支护的渗漏水进行检查，必要时进行注浆封堵或引排处理。
        2.全隧环向施工缝按照每10m设置一环，纵向施工缝按照2道设置，变形缝宽度2cm，详见下表。
        表1 施工缝及变形缝防水构造

        2.2 排水措施
        1.本隧道内设置双侧水沟，一般段水沟宽30cm，为满足洞内排水要求，某些地段洞内内侧沟加宽至60cm。
        2.暗洞段在初期支护背后铺挂土工布防水板，防水板与初期支护之间设φ50盲管，一般段落10m设置一道，施工图中揭示地下水发育段落应加密设置，边墙脚于相邻环向盲管间设φ100纵向盲管。
        3防排水施工关键技术
        3.1 防水板及土工布施工
        防水板施工是影响衬砌质量的关键工序，防水板是隧道防水的最主要措施，其铺设质量直接影响隧道防水的质量。防水板铺设主要包括：初支基面处理，铺设施工准备，土工布铺设，防水板铺挂、焊接质量检验等施工环节。
        1.准备防水层铺设前，应先对初支基面进行处理，保证基面无明显渗水，凹陷深宽比控制在1：10以内，不满足要求时应采用水泥浆抹平处理，凹陷太大处应重新进行喷射混凝土，确保表面平整，无突出棱角。
        2.铺设土工布：首先选用简易移动模架将分幅土工布固定到指定位置，采用专用热熔衬垫及射钉将土工布固定在初支混凝土表面，呈梅花形布置，土工布铺设要满足松紧适度，使其密贴初支表面。
        3.铺设防水板：应采用简易台架将防水板固定到预定位置，从拱顶中线位置向两侧边墙分铺挂设，下部密贴压紧上部，使之能与土工布充分紧贴在初支混凝土表面，防水板的铺设应平顺焊接牢固。
        4.防水板间焊接采用自动双缝热熔焊机，每条焊缝的有效焊缝宽度应大于2.0m，防水板搭接宽度应大于15cm，分段铺设的防水板应预留60cm以上的搭接长度，并对预留部位进行措施保护。

图1 土工布铺设示意图图2 防水板铺设示意图

        图3 防水板焊接示意图
        3.2排水盲管施作
        本隧道排水采用每板衬砌独立排水，见下图。

        图4 排水体施作过程示意图     图5 纵环向盲管布置示意图
        1.环向排水盲管：隧道衬砌防水板背后设置环向HDPE50双壁打孔波纹管，纵向间距按10m每道设计，在地下水发育地段应适当加密。环向排水盲管严禁出现反坡或弯折现象。
        2.纵向排水盲管：在隧道两侧边墙墙角外侧设置纵向HDPE100双壁打孔波纹管，按照2%的坡度从泄水孔引出，纵向排水盲管必须平顺，并且需要提前对波纹管高度进行测量放线，用土工布包裹波纹管。
        3.3施工缝及变形缝防水施工
        施工缝及变形缝的防水，在考虑了混凝土间界面缝隙的防水后，应及时解决混凝土界面的密封止水，以满足施工防水材料的可靠性和耐久性。在施工过程中，存在局部混凝土发生伸缩、沉降与变形现象，相应止水材料也要适应这些变化特性，才能达到一定的止水效果。
        1.隧道衬砌纵向施工缝：设置中埋式钢边橡胶止水带和遇水膨胀橡胶止水条。
        2.隧道衬砌环向施工缝：仰拱及二衬拱墙设置中埋设橡胶止水带和背贴式橡胶止水带。
        3.隧道施工变形缝：仰拱及二衬拱墙设置中埋式钢边橡胶止水带和背贴式橡胶止水带。

        图6 环向施工缝防水构造图
        3.3.1 止水带施工
        1.中埋式橡胶止水带施工
        （1）二衬台车定位、立模。（2）安装钢筋定位卡至中埋式止水带上，定位卡环向间距50cm。（3）固定中埋式止水带的安装应保持平顺。（4）固定堵头模板。（5）浇筑二衬混凝土。

        图7 中埋设橡胶止水带夹具的安装与固定
        2.中埋式钢边橡胶止水带施工
        （1）制作钢边止水带定位卡，定位卡具采用φ6圆钢制作。（2）测量放样安装标高，钢边止水带宽30cm，15cm浸入仰拱混凝土，外露15cm。（3）定位卡固定钢边止水带。（4）仰拱档头模固定。（5）混凝土浇筑至相应位置标高后，采用人工进行分层布料，混凝土振捣应密实，收面应平顺。
        3.背贴式橡胶止水带施工
        （1）中埋式止水带埋设位置应准确，按衬砌厚度的一半确定，应与施工缝或变形缝的中心线重合。（2）止水带径向位置，允许偏差为正负5cm，纵向允许偏离中心正负3cm。（3）止水带应固定牢靠、平顺，不得有扭结现象。（4））止水带焊接牢固，使其接缝平整，不得有裂口、脱落现象。止水带搭接长度不小于10cm，焊接缝宽不小于5cm。
        3.3.2 止水条施工
        在仰拱与二衬接茬的纵向施工缝处设置遇水膨胀止水条，遇水膨胀止水条采用预留槽嵌入法施工：（1）在仰拱混凝土达到终凝前，根据止水条的尺寸在混凝土基面中间打磨出一条平直、光滑槽口。（2）拆除仰拱混凝土模板后，对施工缝进行凿毛，用钢丝刷清除界面上的虚渣，涂抹水泥浆3～5mm，表面干燥后用相应的粘结剂固定止水条，方可进行下一环混凝土浇筑。
        3.4注浆防水
        为确保防排水效果，应立即根据渗水情况采用衬砌背后注浆，在二次衬砌混凝土强度达到设计强度的75％时，对于二次衬砌结构不密实、有裂纹的情况，利用预留的注浆孔对拱顶进行回填注浆。由于注浆材料品种繁多，现场渗漏水情况不尽相同，应根据开挖揭示地质情况等各方面因素综合选择注浆材料。
        4结束语
        隧道防排水施工是隧道质量控制最重要的一个环节，它直接关系到隧道运营环境、结构耐久性、运营安全等，为确保隧道衬砌防排水的质量标准，在施工过程中加强防排水施工控制，对初支有渗漏水位置应及时注浆，对基面及防水卷材认真验收合格后方可浇注混凝土，防止初支渗漏水造成钢筋锈蚀、混凝土开裂。施工缝、变形缝是容易造成隧道渗漏水的关键部位，在施工中加强防排水施工关键技术管理，在防排水细节上对工艺纪律严格把关，可满足一级防水的施工要求。