【地铁区间隧道初衬全封闭防水施工控制技术】太行山内部有军事隧道
时间：2019-05-16 03:21:15 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要：地铁隧道水的处理是施工中需要解决的关键问题，本文结合某实体工程，详细阐述了初衬喷射混凝土防水和初衬堵漏施工技术，采用该施工方法，成功实现了该隧道的初衬全封闭防水目的，为解决地铁隧道施工的水处理问题积累了新的技术资料。
关键词：地铁区间隧道;初衬全封闭防水;施工
Abstract: the subway tunnel water treatment is needed to solve in the construction of the key problem, based on a solid engineering, and expounds the concrete lining injection early and the waterproof lining plugging construction technology, using the construction methods, the successful implementation of the tunnel lining closed early waterproof purpose, to solve the tunnel construction of metro water treatment problems accumulated the new technology material.
Keywords: subway tunnel; At the beginning of the line fully enclosed waterproof; construction
中图分类号： U455 文献标识码：A文章编号：
1工程概况
某地铁区间隧道穿越的地层为冲-洪积粘土层，残积土质砂岩，为Ⅱ～Ⅲ 类围岩,YDK1+163～YDK1+443.5涌水量300m3/d，YDK0+578.4～YDK1+163段隧道涌水量426 m3/d。基岩裂隙的赋存和运动条件变化较大，含水量、渗透性也变化较大。确保衬期支护的防水效果是施工中需解决的关键问题。
2初衬全封闭防水施工
(1)喷射混凝土防水施工。为做到喷射混凝土不裂不渗，控制其用料级配和水灰比，选择好施工工艺，做养护，减少其收缩变形缝，提高喷射混凝土的密实性。①材料控制。喷射混凝土使用材料主要有水泥、砂、米粒、石、水，对这些材料质量都应严格控制，其中石子最大粒径不大于15mm，其砂石最佳级配见表1。②外加剂的合理选用。为了提高喷射混凝土的早期强度和防水性能，喷射混凝土时，添加一定数量的外加剂。为了提高喷射混凝土的早期强度，须在喷射混凝土中添加一定数量的速凝剂，结合工程所处的环境和以往的实践经验，采用以矾为主要原料生产的782型速凝剂，掺量为水泥用量的3～5%（重量比）。普通喷射混凝土是非匀质材料，内附许多孔隙，水泥在硬化过程中会产生收缩变形，多余水份的蒸发会给混凝土内部留下孔隙，因此在普通喷射混凝土中掺FS-1防水剂，使混凝土有足够的强度，有效地抵抗收缩开裂和减少混凝土内部的细小裂缝，使其具有较强的自防水能力。③对受喷面进行处理。当受喷面有渗水、滴水或涌水时，先进行治水。根据现场情况，治水采用堵（采用注浆堵水）、排（采用埋管引水）结合的方法，从而保证喷射混凝土不带水作业，不改变喷射混凝土的配合比。对岩壁集中出水地带先采用预埋导水管（带丝扣），待初衬达设计强度后，地下水随开挖进行重新分布后进行注浆堵漏处理。在岩石地段要用高压水冲洗受喷面，除掉岩粉，以保证喷射混凝土与围岩粘结，从而提高喷射混凝土与围岩的粘结力及抗渗能力。④施工工艺。采用湿喷法。湿喷法喷射混凝土的拌料拌和均匀，水灰比能准确控制，有利于水泥的水化反应，因而混凝土的匀性好、密实度高，抗压、抗渗强度较高，而且粉尘、回弹较小，施工选用TK-961型喷湿机进行喷射混凝土施工。在施喷过程中，先喷3～5cm厚混凝土后，同时架设钢架和钢筋网，再分层喷至设计厚度，以保证喷混凝土的密实性。以前隧道施工经验表明：渗水多发生在格栅钢架上下部分连接的节点处。施工中采取以下措施：凿除拱脚处的全部回弹料和碴土，凿成仞角状,并在施喷前用高压风水冲洗连接面；环向施工缝应超前格栅钢架前端10cm,并喷射形成斜面，以便清洗施工缝处的污物。严格控制钢架安装位置，上齐扣紧全部节点的螺栓，否则应进行焊接。⑤初支背后注浆。施工过程中，在拱部每米埋设3根注浆管，待初支每施工3～5m后进行一次注浆。
（2）初衬堵漏施工。围岩与初衬共同作用防水，以防为主、应地制宜、综合治理的原则，初期支护喷射砼设计厚度为100mm～300mm，喷砼为C20，抗渗等级S6，在全、强风化的地层中应向初期支护背后松弛的围岩内压注水泥浆，形成1～2m厚的止水环状帷幕，与初期支护喷砼一同形成第一道防水线，使初期支护能最大限度止水。施工顺序为：划分防水区域，设置防水止浆帷幕，见图1；注浆先上部，后下部，由面到点，由浅及深；具体为：拱部钻孔→变墙部位钻孔→拱部注浆→隧道回填部分土石方开挖→仰拱部位注浆孔钻设→仰拱初衬破损部位处理→边墙、仰拱部位注浆→初衬集中出水点处理→仰拱部位防水砂浆抹面处理。具体施工为：对有格栅钢架地段：Ⅱ类围岩地段上下断面为砾岩,全风化的粉砂岩,残积土和粉质粘土，下断面强～中风化岩粉砂岩,多为中等富水区,裂隙呈网状连通，初期支护施工时严格控制砂石质量和配合比。①在施工区域的端头、富水区（渗漏严重地段）两端、及每100～50m根据情况设置防水分区幕墙，防水幕墙沿隧道环向设置：即沿法线方向设置两环钻孔，孔距1.0m, 孔深2.5m。②钻孔及注浆。拱部：拱顶及30度法线方向设置钻孔，孔深120cm，纵向孔距2.0～2.5m；边墙：上下断面分界上下各1.0m处钻设孔位，纵向孔距2.0～3.0m，孔深100cm，两侧交错设置；仰拱部位：拱底上50cm处（及拱墙衔接处）设置孔位，孔深60cm，两侧交错设置；预埋注φ32的钢管作为浆管，钢管尾部40mm范围内设置丝扣，装入孔内后采用锚固锚固，待强度达到后安装控制阀准备注浆，见图2，括号外为钻孔编号钻孔顺序，括内为注浆顺序。③注浆。设备就位后，用1.5～2倍的注浆终压对系统进行吸水试验检查，并接好风、水、电；检查管路系统能否耐压，有无漏水；检查管路连接是否正确；检查设备、机具性能是否正常，进行试运转，时间一般为20min。用水泥浆，为实现连续注浆，配备1～2个贮浆桶。采用活性高的525＃以上普通硅酸盐水泥，水为饮用水，水温不低于6℃，PH值在5～8之间。浆液水灰比为：1.25:1～0.8:1.0。先压注无水孔，后压注有水孔。根据降水漏斗的原理，从拱顶顺序向下压注，如遇串浆或跑浆，则间隔一孔或几孔压注，相邻孔内流浆后及时堵塞继续压注浆液，确保达到预定压力。注浆压力由注浆泵的油压控制调节，控制在2.0～2.5Mpa。为防止压浆速度过大，造成升压过快返浆、漏浆，进行间歇性反复注浆。为防止串浆，钻孔、注浆按上、下、左右孔错开顺序进行。注浆终孔后及时关闭止浆阀。注浆停止2天后，根据隧道的渗漏情况分区域重点注浆。④基面处理。对内轨顶面线上50cm以下边墙部位及仰拱采用防水砂浆进行抹面处理，其余部位的有突及凹陷部分补喷混凝土，外露锚杆及锚管头割除清理，并用防水砂浆抹面。待仰拱回填土石开挖后，将破损部位清除干净，及时采用防水砂浆回填。防水砂浆配合比：水泥:砂=1:2.5，水灰比：0.6～0.65。对无格栅钢架地段：Ⅳ、Ⅴ围岩，以地下裂隙水为主，局部地段节理发育，夹杂砂、碎石，透水性强，堵漏顺序：先拱部，后边墙，后隧底。①集中出水点的堵漏。水量小且出水范围集中的部位采用堵漏剂堵漏，水量大且或出水范围三乱的部位采用深孔注浆堵漏。②堵漏剂堵漏。将出水部位松弱混凝土层凿除后，采用布片或棉纱填塞减小水压后，按堵漏剂说明操作堵水。③深孔注浆堵漏。集中出水点注浆孔的布设于出水点四周1.0m范围内，孔深2.0m，孔布见图3。采用活性高525＃以上普通硅酸盐水泥，水泥浆浓度：1.25:1～0.8:1.0。水玻璃：出厂浓度42～45Be’，模数2.4～2.8水玻璃原浆，然后稀释成35Be’使用。水泥浆与水玻璃体积比：1:1～1:0.6。缓凝剂：采用Na2HPO4，掺量2.5～2.0%，若出水较大，先期可不加缓凝剂。水：饮用水，水温不低于6℃，PH值在5～8之间。注浆压力：终压力2～3Mpa，注浆持续5～6min ;单孔注浆扩散半径：R=0.8～1.8m，有效扩散半径：R=60～80cm。单孔注浆量：以终孔压力控制。注浆过程中，可根据水量适当调整缓凝剂掺量及水玻璃浓度，以调整胶结时间。水玻璃设计浓度的配置：稀释时用下式计算加水量：V水=(d原-d配)/(d配-1)V原，式中, V水为应加入水的体积 , d原为原来水玻璃比重， d配为要配成水玻璃比重，V原为原来水玻璃体积（L)。④隧底仰拱清理。隧底回填碴土清除后，将仰拱冲洗干净，将出水点周围的松弱喷砼凿除，找出围岩裂隙，钻孔埋管φ32钢管（尾部带丝扣），先透水然后再补喷砼或浇注防水砼使仰拱再次全部封闭。待砼强度达到60%以上后，拆除钢管末端的软管，采用环氧水泥砂浆封堵钢管，对于出水点散乱的面渗或面流，设钻注浆，按深孔注浆堵漏技术进行堵漏。
图1止水环状帷幕 图2注浆位置及编号 图3深孔注浆堵漏孔布设
3结语
初期支护施工过程中应确保材质、配比、厚度及搅拌的均一性，才能保证喷射混凝土的确抗渗性能；初期支护施工过程中应加强对施工缝的处理、钢架连接、钢架的保护层、岩面的清理等关键部位的控制，才能提高初期支护的整体防水性；初期支护施工过程中应向初期支护背后松弛的围岩内压注水泥浆固结成整体，利用岩层形成止水环状帷幕，以与初期支护喷砼一同形成第一道防水线最大限度止水；施工中应根据地下水重新分布的，严格控制注浆顺序，注浆堵水应多次反复，将水流化大为小，化线流为面渗；从而达到堵排结合的防水效果，最终实现初衬全封闭防水目的。
参考文献:
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作者简介：张世华 (1959.5--)，男，汉族，博士，高级会计师。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
