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隧道防水板施工工艺介绍

发表时间:2018-03-09
1 前言
距离某新建隧道左侧50m的老隧道长2224.5 m,于1960年建成后,运营期间病害不断,难于整治,拱部及边墙渗漏水严重,底部仰拱破碎翻泥冒浆,加之严寒季节渗透水形成的冰柱、冰块等给铁路运营安全带来了非常大的危害。增建二线设计的某隧道为单线电气化铁路隧道,位于严寒地区,长1726M,富含水黄土质围岩,地下水非常发育,并具很强侵蚀性,如其防水不力,拱部及边墙的渗漏水会在冬季结成冰挂、冰溜,造成侵限、撞击受电弓等病害,影响行车安全,围岩土体内丰富的侵蚀性地下水,对衬砌和隧道内设备的侵蚀及冻胀影响后果严重,也将严重影响隧道使用寿命,另外,隧道内潮湿的环境也不利于电气绝缘,因此新松树湾隧道防水显得至关重要。经验表明,隧道止水效果的关键控制因素是防排水系统施工质量,而铺设防水板作为富含水隧道防排水设计的首要措施,它的施工质量是隧道有效止水的根本保证。
2 工程概况
某隧道地质以强崩解性和一定膨胀性的杂色砂粘土为主,地下水较发育,以裂隙水为主,日涌水量为16-18m3/d,地下水具有侵蚀性,衬砌形式为模筑衬砌和复合衬砌。洞内两侧设普通高式水沟,拱部及边墙设EVA防水板,内衬土工无纺布,拱墙及边墙设φ50mm软式透水管肓沟,间距6m,并在墙脚处沿纵向设φ100mm软式透水管肓沟连通。
3 方案比选
防水板施工方案比选                           
序号 方案 分析 选定
1 射钉法 射钉直接穿过防水板,形成较多渗水薄弱点,防水效果差,目前已较少采用。 ×
2 悬吊法 采用暗绳系结工艺,简便易操作,防水板无损伤,防水效果好。需解决背后挂钉刺破板材及其在富水土质隧道施工中遇到的种种难题 。
3 丝托法 工艺复杂,不易操作,效率低。防水板无损伤,可保证防水效果。 ×
通过对常用的无钉孔铺设防水板施工技术比选和论证,该隧防水板施工选用的是悬吊法工艺。 主要工作流程为:铺设台车就位 →初期支护面检查与修饰→投设挂钉→防水板悬挂→防水板爬焊→充气检验与衬前检查→修补缺陷→合格放行进入下步工序。
4 关键技术
4.1材料选择
该隧防水板采用的是EVA复合防水板,是防水板与隧道用无纺土工布、吊带经压辊加热组合而成的复合防水卷材,减少了现场防水板与土工布拼焊的工序,更好地保证了焊接质量,其足够的抗撕裂能力、抗顶破能力,提高了承受铺设作业及各种物理冲击荷载的能力。复合防水板采用厂制大幅宽(2米宽)式,以减少现场焊缝数,提高防水效果,背后设有吊带。
4.2 基本工艺
悬挂时,预先在初期支护岩壁上设φ8钢筋挂环,利用防水板简易台车由顶部向两边墙侧始挂,吊带与挂环死扣系结,幅间拼搭10CM,每幅两侧边缘10CM无衬布,直接于初期支撑面上采用可控温专业爬焊机焊接,个别损伤点采用熨焊机熔焊塑料板补丁。
4.3 松驰系数的选定
防水板的抗拉强度和伸长率是有限的,加之初期支护表面平整度的影响、砼灌注过程中对防水板冲击荷载造成防水板皱褶、拉伸以及透水软管的布设、人工焊接和吊带绑扎的误差等,要求防水板必须有一定的松驰储备量以保证防水板不被挤破,松驰系数根据以上因素综合考虑,不同的部位松驰系数不同。顶部由于受到砼灌注过程中的冲击荷载、防水板自身及其携带的其他荷载和作为松驰量不够时等集中开累部位,松驰系数应比其他部位大。施工证明一般部位取10—15%,顶部取15—20%较适宜。
4.4吊带密度
采用的悬吊法无钉孔铺设防水板施工,防水板铺挂用吊带系挂,防水板上的所有重量均由吊带来承受,它包括防水板自身的重量,防水板顶部积水及土工布浸水的重量和砼灌注时所产生的物理冲击和荷载等,所有以上荷载均由吊带来承受是无法完成的,吊带本身及与吊带连接的土工布易断裂,需增加吊带密度,实际操作时,直接将加强防水板条吊带 焊接在土工布后,以增加其承受力。吊带采用尼龙绳,它具有强度高、耐腐蚀、不易腐烂等特点。根据不同部位的承受力不同其密度不同,密度的增加主要在拱部。
4.5初期支护表面整修
在铺挂防水板前,要对初期支护面严格检查并采取整平去刺措施,凿凸补凹,对外露钢筋及锚杆部分要烧焊抹浆找平,既达到防水板与初期支护面密贴的效果,又防止扎破防水板。
4.6防水板挂设施工
防水板的挂设利用防水板简易台车,台车采用工字钢及钢管焊接而成,顶部分上下两层,铺5cm厚木板作操作平台,底部纵梁利用工字钢,下设4个走行轮,用人工或机械牵引。
施工时,首先将裁剪焊接好的一块防水板卷成两卷摊铺在台车顶部平台,让防水板悬吊于台车两侧,从两侧由下向上铺,是拱部。防水板的挂设采用U形钉,U形钉的布设位置根据防水板后吊带的密度和位置按松弛系数来选定。为防止U形钉被拉出,可打设部分φ8mm钢筋弯钩连接加强吊带来悬挂防水板,钢筋处可直接钉设土工布块覆盖,以避免防水板扎破。吊带绑扎应紧密,吊带绑扎处应尽可能地使土工布与U形钉密贴,以保证吊带共同均匀受力。
4.7焊接质量
(1)焊接质量是防水板防水效果好坏的关键指标,防水板接头焊接是防水板的薄弱环节,其焊接质量决定防水板防水程度。防水板应采用双焊带焊接(如图),用配套的爬焊机进行搭接缝的热融焊,环向搭接10cm,焊两道中间留有加压空气道以备检测之用,焊缝检测,用空压机打压,充气检查压力不得小于0.1mPa,若不合格,找出部位补焊。
 
 
(2)防水板环向搭接焊时,应根据隧道纵向线路坡度进行搭接,下坡处防水板压上坡处防水板,以保证防水板后渗漏水往下坡流时不直接冲击焊缝,从而更好地保证防水效果。
(3)防水板铺装原则上只允许环向焊接缝,不允许纵向焊接缝,但由于每卷防水板长度影响会出现纵向焊接缝,为节约材料,保证焊接质量,处理纵向焊接缝时,先将搭接处防水板后土工布刮除干净再焊接,搭接焊取下部压上部方法,并在防水板背面接缝处加焊一道10cm宽的防水板以增强防水效果。
(4)防水板焊接时搭接焊部位一定要清理干净,不要有灰尘、油污等影响焊接效果。
(5)由于初期支护表面平整度影响焊接效果时,可采用在防水板与初期支护之间垫放三合板方法。防水板焊接时一定要展平,不要出现焊接褶皱。
(6)在施工过程中对防水板造成的孔洞,采用小块EVA防水板用熔焊器溶接。
4.8主要技术参数
(1)松弛系数:边墙1.1~1.15,拱顶1.15~1.20。
(2)吊带密度:边墙0.6m,拱顶0.4m。
(3)双焊带宽2.0cm,焊带间充气孔宽4.0cm,检查充气压力不小于0.1mPa。
(4)初期支护面平整度<3.0cm,无粗尖锐砼浮碴及钢筋等尖锐露头。
(5)搭接焊缝方向顺序:下部搭上部,下坡搭上坡,以利于顺茬排水。
5 防水板对二次衬砌的要求及其措施
(1)砼灌注一般采用整体钢模台车,通过砼输送泵进行泵送。泵送过程中应尽量减少泵送砼对防水板的直接冲击,造成吊带扯断和松驰量不够。
(2)砼灌注前一定要对防水板的质量进行检查,合格后方可进行砼的灌注,灌注中严禁振动棒碰撞防水板。
(3)由于围岩含水量大,初期支护渗漏水严重,要注意防水板后渗透水的是否排出,避免出现水囊容易造成衬砌厚度不够,甚至将防水板焊缝挤开,造成衬砌渗水。容易出现的水囊部位为拱部及轨面以下两侧衬砌施工接缝部,及时排出其积囊水还可防止吊带承载力不够造成防水板塌落问题。
(4)二次衬砌若设有钢筋,焊接时要在焊接点和防水板间加设挡板,避免烧坏防水板。
(5)防水板铺设后,衬砌应紧跟,防止防水板暴露时间过长造成吊带强度降低,增加防水板防护工作量,同时便于对初期支护的观测。
(6)二衬施工缝应与防水板焊缝错开至少1米,避免两处重叠增加防水难度。
(7)避车洞轮廓线与防水板接触处防水难度大,焊缝多,施工时应加强焊缝质量的检查,并应在避车洞轮廓线与防水板接触处加设二道透水软管以利及时排水。
(8)初期支护及其背后的测试仪器导线的接出,通过排水软管由水沟底接出,禁止在防水板上打孔洞。
6结束语
(1) 富含水黄土质围岩新松树湾隧道成功应用了悬吊法无钉孔铺设防水板施工技术, 在施工中精心作业,严密监控,工序控制合理有序,质量监测体系完善,过程控制严格认真,通过科技攻关,解决了许多技术难题, 取得了较好的防水效果,该隧道已竣工一年,经受了雨季的考验,高排水量达28m3/日,没有一处渗漏水。该技术工艺值得在类似工程中推广。
(2)通过该技术工艺在新松树湾隧道施工中的应用,认识到在地下工程防排水施工中只要方案措施得当,加强对工序环节的检测、检查力度,重视工艺方法的改进,注意常规工艺的精益求精,就会取得良好的效果。

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