東秦嶺隧道防水技術案例

1、東秦嶺隧道防水技術1 概況1.1 東秦嶺隧道工程簡介東秦嶺隧道全長12. 268 km ,是南(京) 西(安) 鐵路的重點控制工程。隧道位于陜西省藍田縣灞塬鄉(xiāng)境內(nèi),設計為級雙線電氣化鐵路隧道,中鐵一局五公司承擔進口段6.134 km 的施工任務。隧道縱向為小人字坡,進口段852 m 為7. 4 與4. 5 的上坡,其余地段為3. 5 與11 的下坡。隧道位于秦嶺中低山區(qū)。山勢北陡南緩,北坡地勢陡峻,谷深流急,山坡植被較茂盛,上游多呈“U”型谷,下游多呈“V”型谷。隧道通過的秦嶺嶺脊高程為1 590 m ,最大埋深約為580 m ,最淺埋深68 m。隧道通過區(qū)以變質(zhì)巖為主,由石英巖,輝綠巖,千枚

2、巖等硬質(zhì)巖組成。隧道穿越7 條斷層,最長的F5 斷層位于隧道進口段, 斷層帶及其影響帶寬1 405m ,斷層破碎帶以碎裂片麻巖、碎裂石英、斷層泥礫為主,斷層帶地下水發(fā)育。隧道右側(cè)30 m 處設一平行導坑,作為輔助導坑。東秦嶺隧道正硐采用新奧法施工,施工支護采用錨噴,輔以鋼架,襯砌為C18 的混凝土。硐口35m 為鋼筋混凝土襯砌。1.2 東秦嶺隧道水文地質(zhì)簡介隧道進口段按照其水文地質(zhì)特點可分為3 段。(1) DK95 + 278 + 725 段,圍巖以片麻巖為主,夾有少量片巖,節(jié)理發(fā)育,巖體風化嚴重,石質(zhì)破碎。其中DK95 + 435 + 725 為F5 斷層,受構造影響嚴重,斷層帶內(nèi)為碎裂片麻

3、巖、碎裂石英巖及斷層泥礫,巖體極為破碎,構造裂隙水發(fā)育。斷層及其影響帶的良好透水性為地表水下滲提供了條件,屬于裂隙水發(fā)育地段。(2) DK95 + 725 DK100 + 225 段,圍巖以石英巖為主,呈中厚層大塊砌體結構,局部夾有薄層石英片巖及云母片巖,巖性脆硬,且通過張家坪背斜核部有張開的節(jié)理密集帶和長大節(jié)理發(fā)育,貫通性好。在石英巖中有輝綠巖脈侵入,在接觸帶附近巖體較破碎。石英巖局部夾有云母片,層間結合較差。該段山體較大,植被繁茂,易于儲存地下水,石英巖具有良好透水性,通過貫通的張節(jié)理由地表下滲。在輝綠巖巖脈侵入處分布有帶狀或脈狀裂隙水,造成該段裂隙水豐富。(3) DK100 + 225

4、DK101 + 412 段,圍巖以黑云母片巖為主,片理、節(jié)理較發(fā)育,巖層中有小褶曲。該段地下水不發(fā)育,屬于貧水區(qū)。2 隧道防水技術簡述2.1 隧道工程防排水的原則地下工程防水技術規(guī)范( GBJ 108 - 87) 規(guī)定:地下工程防水的設計和施工必須做好工程地質(zhì)勘察工作,遵循“防、排、截、堵相結合,因地制宜、綜合整理”的原則。“防”是指襯砌抗?jié)B和襯砌外圍防水,包括襯砌外圍防水層和壓漿?！芭拧笔侵甘挂r砌背后空隙及圍巖不積水,減少襯砌背后的滲水壓力和滲水量?！敖亍笔侵笍牡孛娼刈?減少地面水下滲,從地下采取導坑、瀉水硐、井點降水截水措施,減少地下水流向襯砌周圍?！岸隆笔侵覆捎米{、噴涂、嵌補抹面等方法

5、堵住滲水裂縫、空隙。2.2 隧道工程防排水的基本形式隧道工程防排水技術大體上可分為3 種類型。其一是從襯砌結構和附加防水層著手,拒水于工程之外,稱為防水型;其二是從疏水泄水著手,將地下水有意識地導入工程的排水系統(tǒng),使之不破壞結構本身,即排水型;其三是兩者結合起來,在同一工程中既有防水的一面,又有排水的一面,稱為混合型。防水型的做法按其采取的措施和手段的不同,可分為材料防水和結構防水兩大類。材料防水是靠建筑材料,如卷材防水、涂膜防水、抹面防水等阻斷水的通路,以達到防水的目的或增強抗?jié)B透的能力。構造防水是采用合適的構造形式,如底板設置盲溝排水系統(tǒng)(倒濾層) ,離壁式襯砌等阻斷水的通路,以達到防水的

6、目的。任何一種防水做法都依附于(或立足于) 混凝土結構的自身防水效能,即防水混凝土的質(zhì)量。3 東秦嶺隧道防水技術3.1 初期支護防水東秦嶺隧道進口段5 km 范圍內(nèi)均為富水區(qū),豐富的地下水對隧道開挖后圍巖的自穩(wěn)能力及結構面穩(wěn)定狀態(tài)、襯砌防排水施工工藝有很大的影響。而作為復合式襯砌組成部份的錨噴支護,提高其防水能力對降低二次襯砌混凝土防水難度、彌補模筑襯砌防水不足起著積極的作用。(1) 注漿防水。在、類圍巖地段,通過超前小導管或邁式注漿錨桿以及環(huán)向小導管壓注水泥水玻璃雙液漿,起到封堵裂隙、固結破碎巖石、隔離水源、堵塞出水點的作用,從而減少硐內(nèi)涌水量。F5 斷層及其影響帶DK95 + 435 +

7、735 段開挖后呈簾幕狀涌水,施工中采用長為3. 5 5. 0 m ,間距為0. 30 m ,外插角10°的小導管,通過壓注水泥水玻璃雙液漿,阻止了地表水由圍巖裂隙下滲,取得了良好的防水效果。(2) 噴射混凝土防水。主要優(yōu)點在于混凝土緊貼開挖面,形成了密貼圍巖的防水隔離層,能消除地下水沿開挖輪廓的轉(zhuǎn)移。為增加噴射混凝土的防水能力,在噴射混凝土中加入適量的防水劑。同時對于線狀或滲流出水點在噴射混凝土前用單面防水板包裹< 50 mm 彈塑管將水引至墻腳通過硐內(nèi)排水系統(tǒng)進行引排。3.2 防水板及其施工工藝雖然小導管注漿和噴混凝土能起到一定的防水作用,但僅依靠初期支護的防水措施仍不能滿

8、足隧道防水的要求。作為隧道防水的重要環(huán)節(jié),防水層及防水系統(tǒng)十分關鍵,必須施工好防水隔離層及襯砌背后環(huán)向、縱向排水盲管,以形成綜合排水系統(tǒng)。3.2.1 防水板。防水板采用EVA 復合式防水板和PE 復合式防水板。這2 種防水板在拉伸強度、斷裂伸長率、低溫柔韌性、可粘合性及防透水性幾項指標較好地滿足了隧道防水要求。防水板良好的延展性、可粘合性及低溫柔韌性使其在大模板泵送混凝土的施工中實現(xiàn)隧道防水“貼壁”隔離的效果。3.2.2 防水板施工工藝由于東秦嶺隧道涌水量較大,防水板均采用復合式防水板,防水板由厚1. 0mm 的EVA 或PE 板加300g/ m2 無紡布組成,采用無釘掛設。施工工藝如下:a.

9、 防水板鋪設與拱墻混凝土灌注平行作業(yè),超前模板臺車20 50 m ,防水板懸掛時間不宜過長,如較長時間懸掛可能會因無紡布吸水自重加大下墜。b.鑿除凸出物,割除錨桿頭,防止防水板被尖角或毛刺割破,影響防水效果。c. 基層處理后沿環(huán)向打設的膨脹螺釘間距為0. 80 m ,梅花形布置,環(huán)向必須位于同一法線上(本隧道采用防水板每幅寬為2. 0 m)。d.利用防水板無紡布上的系帶及膨脹螺釘將防水板固定于基巖上。固定防水板時將防水板由拱頂向兩側(cè)逐漸展開,同墻腳防水板相粘合,形成封閉環(huán)。防水板掛設時系帶應盡可能的短,保證防水板同巖面密貼。防水板掛設時應留有富余量,以免防水板在混凝土灌注過程中被繃緊而受到破壞

10、。e. 防水板接頭進行粘接前,先將兩側(cè)接頭10 cm 打毛并清洗干凈晾干,沿接頭涂刷樹脂粘合劑。涂膠后晾置20 min 待膠呈干膜狀時,將兩幅防水板由上至下進行粘合。粘合時用手將防水板接頭邊壓合邊粘合,使粘合處無空氣間隙存在,保證粘合緊密,再用木板將粘合處逐段碾壓一遍,粘合處不能有皺折,必須平整。在混凝土灌注過程中應隨時觀察防水板,防止防水板損壞。3.3 排水系統(tǒng)環(huán)向盲管、兩側(cè)縱向盲管、墻腳泄水孔都采用正交三通連接,使襯砌背后滲水由縱、橫盲管通過泄水孔排入隧道側(cè)溝中。其中兩側(cè)< 100 mm 縱向盲管沿隧道通長布置。環(huán)向盲管在貧水地段每隔8. 012. 0 m 設置一環(huán),富水地段每隔3.

11、 0 5. 0m 設置一環(huán)。通過膨脹螺釘栓和鍍鋅鐵線將盲管固定在噴射混凝土層上,以保證其順直、位置準確。隧道排水系統(tǒng)結構見圖1。圖1 結構防排水示意圖3.4 特殊涌水地段防水措施東秦嶺隧道由于穿過溝岔較多,且地表植被繁茂,造成隧道富水距離較長,涌水量大。對于強富水特殊地段必須采取加強防水措施,才能保證隧道防水效果。a. 對大的股狀及簾幕狀涌水地段,采用雙層防水板;先用單面(不含無紡布) 防水板將水隔離并引至墻腳,由泄水孔排出(單面防水板用膨脹螺釘加橡膠墊片固定) ,再掛設復合式防水板。b. 對于大面積滴水及沿輪廓滲流的地段,掛設復合式防水板,并在兩幅防水板的粘合處用60cm 寬的單面防水板進行

12、反粘,以增強粘合強度。3.5 二襯混凝土防水二襯混凝土是隧道施工的最后一道工序,其質(zhì)量的好壞將直接影響隧道工程最終防水效果。原設計為普通混凝土, 但是為了提高隧道結構自身防水能力,同時考慮泵送混凝土的要求,施工時拱墻混凝土采用不低于P8 級的防水。防水混凝土的抗?jié)B性能主要依靠調(diào)整混凝土的配合比,改變混凝土內(nèi)部孔隙特征,堵塞滲水通路,從而達到防水抗?jié)B的效果。根據(jù)防水混凝土的砂率、水灰比、水泥用量及粗骨料級配要求,結合抗?jié)B等級確定拱墻混凝土配合比為(每立方用量) :水泥砂子碎石水= 345850998207 (kg) 。粗骨料級配采用連續(xù)級配。拱墻混凝土經(jīng)過現(xiàn)場取樣測定,其抗?jié)B性能達到了P8級。3.6 施工縫處理施工縫是整個襯砌防水的薄弱環(huán)節(jié),在施工中應根據(jù)施工縫的特點采取不同的措施精