本帖最后由 万里晴空111 于 2016-4-12 10:51 编辑 第一节 治水原则 水,不仅是影响隧道正常施工的因素之一,也是影响隧道正常运营的重要因素之一。 在施工期间,地下水的作用不仅降低围岩的稳定性(尤其是对软弱破碎围岩影响更为严重),使得开挖十分困难,且增加了支护的难度和费用,甚至需采取超前支护或预注浆堵水和加固围岩。此外,若对地下水处理不当,则可能造成更大的危害。如地下、地上水位下降及水环境的改变,影响农业生产和生活用水;或被迫停工,影响工程进展等。
第一节 治水原则
水,不仅是影响隧道正常施工的因素之一,也是影响隧道正常运营的重要因素之一。
在施工期间,地下水的作用不仅降低围岩的稳定性(尤其是对软弱破碎围岩影响更为严重),使得开挖十分困难,且增加了支护的难度和费用,甚至需采取超前支护或预注浆堵水和加固围岩。此外,若对地下水处理不当,则可能造成更大的危害。如地下、地上水位下降及水环境的改变,影响农业生产和生活用水;或被迫停工,影响工程进展等。
在运营期间,地下水常从混凝土衬砌的施工缝、变形缝(伸缩缝和沉降缝)、裂缝甚至混凝土孔隙等通道,渗漏进隧道中。造成洞内通信、供电、照明等设备处于潮湿环境而发生锈蚀;使路面积水或结冰,造成打滑,危及行车安全;由于结冰膨胀和侵蚀性地下水的作用,不仅使衬砌受到破坏,而且使得以上危害更加严重。总之隧道工程中,地下水的存在是必然的,但它对工程的危害却是可以避免和减少的。
为避免和减少水的危害,我国隧道工作者已总结出“截、堵、排相结合”的综合治水原则,并以模筑混凝土衬砌作为防水(堵水)的基本措施。
截,就是在隧道以外将地表水和地下水疏导截流,使之不能进人隧道工程范围内。
堵,就是以混凝土衬砌为基本的结构防水层,以其它防水材料为辅助防水层,阻隔地下水,使之不能进入隧道内的防水措施,必要时还可以采用注浆堵水措施。堵水措施可以较好地保护地下水环境。
排,就是人为设置排水系统,将地下水排出隧道。
结合治理,就是因地制宜,综合考虑,适当选择治水方案,做到技术可行,费用经济,效果良好,保护环境。这要根据围岩的工程地质条件,地下水的水量大小及埋藏和补给条件,工程结构的设计使用要求,施工技术水平及环境保护要求等情况来选择确定。结合的又一层含义是,设计,施工、维修相结合,但以施工为主,充分结合现场实际,实行点面结合,将大面积渗漏水汇集为局部出水,进行有组织排水。应尽可能在施工中就将水治理好,保护地下及地表水的自然环境,减少对水环境的破坏并尽量恢复其自然环境。下面分别介绍治水的常用方法。
第二节 截水措施
截水措施有:在地表水上游设截水导流沟;在地下水上游设泄水洞;或在洞外井点降水。如京广铁路大瑶山隧道在运营十年后,因水害严重影响行车,后又在地下水设计施工了上游泄水洞,图7-1。
截水导流沟和泄水洞完成后即可自行永久发挥作用,而洞外井总降水,则需用水泵抽水,因此它只能解决浅埋隧道在施工期间的降水问题。当隧道埋深较大时,可在洞内设井点降水,以解决洞内局部区段的降水问题。此外辅助坑道中的平行导坑、横洞,斜井、竖井均可以作为泄水洞。
图7-1 截水措施
第三节 堵水措施
常用的堵水措施有:喷射混凝土堵水,塑料板堵水,混凝土衬砌堵水。当水量大、压力大时,则可采取注浆堵水,注浆既可以堵水也可以起到加固围岩的作用。
应当注意的是,绝对堵死地下水是很困难的,因此要求在设计和施作堵水设施时,就要充分考虑到排水的组织,做到堵排结合,边排边堵。
一、喷射混凝土堵水
当围岩有大面积裂隙渗水,且水量、压力较小时,可结合初期支护采用喷射混凝土堵水。但应注意此时需加大速凝剂用量,进行连续喷射,且在主裂隙处不喷射混凝土,使水流能集中于主裂隙流人盲沟,通过盲沟排出。
二、塑料板堵水
当围岩有大面积裂隙滴水、流水,且水量压力不太大时,可于喷射混凝土等初期支护施作完毕后,二次支护施作前,在岩壁大面积铺设塑料板堵水。
塑料板防水层是近十多年国际上发展起来的一项防水新技术,它具有优良的防水,耐腐蚀性能,在隧道及地下工程中得到了日益广泛的应用。
塑料板铺设固定时不能绷得太紧,要预留一定的松弛度,使得在灌筑二次支护混凝土时,塑料板能向凹处变形、服贴,不产生过度张拉和破坏。
三、模筑混凝土衬砌堵水
模筑混凝土本身就具有一定的抗渗阻水性能,但普通混凝土的抗渗性较差,尤其是在施工质量不高的情况下,如振捣不密实,施工缝,沉降缝,伸缩缝处理不好,配比不当等,则更易形成水的渗漏、漫流。当地下水有侵蚀性时,对混凝土的腐蚀就更为严重。
如果能保证混凝土衬砌的抗渗防水性能,则不需要另外增加其它防水堵水措施。因此,充分利用混凝土衬砌的防水性能,是经济合算的和最基本的防水措施。
工程中,改善和利用混凝土衬砌的抗渗防水性能,可以从两个方面来考虑。
其一,是防水混凝土的抗渗标号及抗压强度应满足设计要求。其配合比选择应注意以下几点:(1)水灰比不得大于0.6;(2)水泥用量不得少于280kg/m3;(3)砂率应适当提高,并不得低于35%。
其二,是防水混凝土衬砌施工必须采用机械振捣。施工缝、沉降缝及伸缩缝则可以采用中埋式塑料或橡胶止水带,或采用背贴塑料止水带止水。
四、注浆堵水
在第四节中,已介绍过用超前小导管注浆和围幕顶注浆来加固地层。注浆在加固围岩的同时,实际上也起到了堵水作用。由此看来,一种方法或措施,其效用有时是多方面的。所以在隧道施工工序安排和方法(措施)选择时,一定要充分考虑到它们彼此之间的相互关系和相互影响。
此外,在内层衬砌后,若因混凝土质量欠佳而产生渗漏,也可以对其进行结构注浆堵水。
第四节 排水措施
隧道防排水措施以结构防排水措施为主。结构防排水设施应结合混凝土衬砌来施作。常用的结构排水设施有:盲沟--泄水孔--排水沟。其排水过程是:水从围岩裂隙进入衬砌背后的盲沟,盲沟下接泄水孔(泄水孔穿过衬砌边墙下部),水从泄水孔泄出后,进入隧道内的纵向排水沟,并经纵向排水沟排出洞外。
一、盲沟
盲沟的作用是在衬砌与围岩之间提供过水通道,并使之汇人泄水孔。它主要用于引导较为集中的局部渗流水。
(一)盲沟的构造形式
我国较为传统的盲沟有灌砂木盒、灌砂竹简。因其加工、安装均较麻烦,且接头处易被混凝土阻塞,所以现在逐步被新型柔性盲沟所替代。
柔性盲沟通常由工厂加工制造。它具有现场安装方便,布置灵活,连接容易、接头不易被混凝土阻塞,过水效果良好,成本也不太高等优点。其构造形式有以下几种:
1、弹簧软管盲沟。这种盲沟一般是采用10号铁丝缠成直径5cm~8cm的圆柱形弹簧或采用硬质又具有弹性的塑料丝缠成半圆形弹簧,或带孔塑料管,以此作为过水通道的骨架,安装时外覆塑料薄膜和铁窗纱,从渗流水处开始沿环向铺设并接人泄水孔。
2、化学纤维渗滤布盲沟。这种盲沟是以结构疏松的化学纤维布作为水的渗流通道,其单面有塑料敷膜,安装时使敷膜朝向混凝土一面,可以阻止水泥浆渗入滤布。这种渗滤布式盲沟重量轻,便于安装和连续加垫焊接,宽度和厚度也可以根据渗排水量的大小进行调整。是一种较理想的渗水盲沟。
(二)盲沟施作注意事项
1、安装时,应将盲沟与岩壁尽量密贴固定;
2、喷射混凝土时要注意掌握喷射角度和距离,不要把盲沟冲击损伤或冲掉,并尽可能将其压牢或覆盖;
3、对于未及覆盖或喷后安设的盲沟,在模筑衬砌混凝土时,应注意不得使水泥砂浆进入盲沟内,以免阻塞渗水通道;
4、注意一定要将盲沟接人泄水孔。若采用模筑后钻孔泄水,则应详细准确记录盲沟位置。
由上可知,防排水措施,应充分考虑实际的渗漏水情形来选择,不求一次解决,可以分次逐步解决。喷混凝土时要尽量将渗漏范围压缩为局部出水,然后再结合模筑混凝土衬砌施作有组织排水设施,实现彻底治水。
二、泄水孔
泄水孔是设于衬砌边墙下部的出水孔道,它将盲沟流来的水直接泄人隧道内的纵向排水沟。泄水孔的施作,有两种方法
1、在立边墙模板时,就安设泄水管,并特别注意使其里端与盲沟接通,外端穿过模板。泄水管可用钢管,竹管,塑料管、蜡封纸管等。这种方法主要用于水量较大时。
2、当水量较小时,则可以待模筑边墙混凝土拆模后,再根据记录的盲沟位置钻泄水孔。泄水孔的位置应按设计要求设置。
三、排水沟
排水沟承接泄水孔泄出的水,并将其排出隧道。
隧道纵向排水沟,有单侧、双侧、中心式三种形式。它是根据线路坡度、路面形式、水量大小等因素确定的。
排水沟的施作,通常是与仰拱混凝土或底板混凝土同时模筑,以保证水沟的整体性,防止水向下渗流影响地基。