浅谈隧道施工防排水技术的应用

2022-11-27

1 工程概况

工程名称;广州市康王路双孔隧道。工程座落康王路与上下九步行街, 隧道为地下首层汽车通道, 二层为步行街, 隧道与步行街呈正交。工程造价为5 6 1 8.4 6万元。该隧道为下穿式双孔隧道, 全长901m, 总建筑面积约40495平方米, 隧道总长489.268m。隧道结构封闭段采用钢筋混凝土双室箱形结构, 单室净宽9 m, 净高5.5m~6.3 7 5 m。

隧道是一种地下构筑物, 地层中存在各种地下水, 因而隧道在建成后总是处在各种地下水的包围之中。地下水无孔不入, 由于隧道设计、施工或使用过程中的有害扰动而造成的隧道防水、排水体系的任何缺陷, 都可能引起隧道渗漏水甚至流沙、涌水。加上本工程毗邻珠江, 地下水位容易受潮汐涨退的影响、变化, 这就是隧道渗漏水防不胜防、各类隧道都可能发生渗漏水的原因。因而防水与排水技术在处理隧道工程施工过程中的极为重要。

2 隧道防排水基本原则

由于地下水运动是复杂的, 隧道开挖以后, 地下水的运动状态可能会发生改变, 因此无论隧道开挖后是否有水, 是否采取了堵水措施, 均应设置完善的防水体系和排水系统, 以降低隧道的维修和养护成本, 保证行车安全。

为了提高防排水质量, 一般情况下, 隧道施工中对地下水不宜采取完全封堵和排放的方式, 因此隧道结构防排水应遵循“堵排结合、多道防线、因地制宜、综合治理”的防排水原则, 应多道防线层层设防。一般情况下, 注浆加固圈、喷射混凝土、排水系统、防水层、二次衬砌均应考虑防排水作用, 注浆加固圈的作用是封堵过水通道, 降低围岩渗透系数;排水系统的作用是排除衬砌背后积水, 限制水压;防水层和二次衬砌防水混凝土的作用是遮挡渗漏水, 减少混凝土裂缝;阻止地下水向混凝土内部渗透;此外, 喷射混凝土时地下水的处理、施工缝和变形缝防水形式等也应该重点加以考虑。

为了便于清淤和维修, 无论是双线还是单线隧道, 排水系统的设计均应以侧沟排水为主, 以中心水沟排水为辅, 如侧沟和中心水沟、之间以管道相连, 二者沟底标高相差尽量不要太大, 否则当隧道排水量较大、侧沟不能满足排水要求时, 可能造成中心水沟水位升高, 甚至造成道床积水;同时在铺底混凝土中设置横向排水管, 结构中出现了薄弱环节, 在高速车辆动荷的作用下, 局部应力集中, 结构受力不利。

3 施工工序质量控制点

3.1 初期支护的防排水

初期支护的厚度较薄, 采用喷射作业, 厚度一般不大于25cm, 其均匀性和密实度一般较差, 难以抵抗较高的水压力, 其防排水作用有限。因此对局部注浆治理小股流水, 采用了初期支护体系进行防排水;对于注浆治理大面积渗漏水, 则采用了初期支护背后径向防排水;而对于水压比较高的大股流水, 采用了引排方式排水。

3.2 排水系统

排水系统的设置是否合理, 对控制隧道背后水压力和隧道渗漏水量大小起着非常重要的作用, 在本工程中, 排水系统的设置中注意以下几点。

(1) 在隧道施工中, 根据该隧道基层地质为细沙情况、环境条件及隧道使用要求, 明确规定隧道分区段的最大排水量。

(2) 排水系统, 设置的纵横向排水盲管、侧沟上的排水孔、两侧排水沟和中心排水沟 (管) 有足够的排水能力, 其排水量大于隧道的出水量, 防止了地下水在隧道背后长期积聚, 造成局部渗漏和水漫上道床现象的发生。

(3) 设置的排水盲管有良好的过水能力, 有效防止较大颗粒在排水盲管周围及滤布上积聚, 增强了排水盲管的过水能力。

(4) 必须充分认识到, 要搞好隧道施工, 必须首先解决施工排水问题, 否则无法开展施工, 对于基层部分的施工排水, 广泛采用呈纵横分布的“十”字盲沟, 在主结构外侧和基层结构底部, 设置深度约0.8m;宽度为0.6m的排水明沟, 明沟分别填上5cm~8cm;3cm~5cm;2cm~4cm级配石, 形成盲沟, 盲沟的优点是流水畅顺, 集水效果好, 在隧道两侧最低点, 设2~4座面积1m2、深1.2m的集水井, 分别设置抽水机, 进行井点抽水, 这样就可以解决施工排水的难题。

3.3 防水层

目前隧道及地下工程常用的防水层为卷材防水层和防水涂料, 防水涂料存在施工工艺复杂、水量大时成膜困难、连续性和均匀性差以及对环境存在一定的污染等缺点, 在隧道工程中不宜大规模使用, 目前隧道常用的防水层为防水板。本工程的防水板在设计和施工时注意以下两点。

(1) 防水板要有合理的幅宽和足够的厚度, 幅宽太大, 铺设困难;厚度太薄, 施工过程中很容易破坏。因此, 工程中采用的防水板幅宽为2 m~4 m, 厚度为1.1 m m, 力学指标能满足要求。

(2) 由于防水板和无纺布的力学指标相差较大, 尤其是弹性模量相差较大。故在工程中, 将防水板和无纺布形成复合结构, 采用铺设的办法。

3.4 防水混凝土

(1) 考虑水压力的不均匀和长期作用。对于水压力较大地段, 采用了防水混凝土的抗渗标号大于隧道产生的最大水压力。对于水压力相差较大的地段, 使用了设计强度和抗渗标号不同的混凝土, 以满足结构抗水压和抗渗要求。对于高压、富水隧道, 个别区段水压力很高, 因此, 我们对二次衬砌结构应进行专门设计, 并采用了钢筋混凝土作为二次衬砌结构。

(2) 本工程中, 大体积混凝土施工比较多, 故在防水混凝土应掺加性能优良的粉煤灰和外加剂, 有效的减少水泥和水的用量, 提高混凝土的和易性, 降低水化热, 防止混凝土开裂。其次, 未来防止混凝土产生渗透现象, 采用了抗渗要求高的混凝土和河砂, 并加入防水剂、抗裂剂, 从而提高混凝土的流动性和抗渗能力。此外, 考虑到工程中混凝土长距离运输要素影响, 选用了合适的配合比、外加剂和运输方式, 有效的防止了混凝土坍落度损失过大现象的发生, 保证混凝土的流动性。

(3) 隧道防水混凝土是非常重要的, 一般来说, 采用的是“自防水为主, 外防水为”的策略。大体积防水混凝土的施工技术包括, 混凝土材料的选择、配合比设计, 搅拌工艺、模板工艺、浇筑工艺振捣工艺, 养护工艺及特殊部位 (如施工缝、沉降缝) 处理技术等8个方面的技术, 集中起来要达到的目的为混凝土早期裂纹的控制和混凝土无渗漏渗水现象。

考虑到施工时广州的昼夜温差变化较大, 全部使用加冰混凝土, 搅拌站加冰搅拌, 冰水温度控制在50℃左右, 有效地防止了混凝土开裂。

(4) 认真做好技术交底, 专人负责旁站指导和监督主隧道和混凝土道路止水带的安装, 确保止水带的安装质量, 满足设计和使用要求, 同时采购有生产许可证的止水带产品时, 使用前送检, 确认合格后才能投入使用。这也是我们在施工时采取的关键的质量保障措施之一。

3.5 设置隔离带

隧道高压富水区往往集中在某些区段, 如在高压、富水区段两端不设置隔离带, 地下水往往会在衬砌背后纵向串流, 水压力直接传递, 使一般区段也发生渗漏。因此对于本工程中的高压富水区, 结合实际情况, 合理设置了隔离带, 使地下水在地层中渗流, 水压力发生衰减, 从而减小高压富水区隧道渗漏水对相邻区段的影响。

4 结语

康王路隧道在施工过程中, 由于我们很好地解决了施工排水问题, 并且从施工工艺与材料应用方面, 采取了有效的技术和安全质量保障措施, 在2002年, 圆满地完成了建设任务。并且在当年通过了验收, 获得中国市政行业质量最高奖“金杯奖”。经过7年的使用, 该工程目前的使用状况良好, 也可以从侧面证明解决施工排水与结构防水在隧道施工中的重要性和关键性。

摘要：结合多年的实际工作经验, 对广州市康王路地下隧道防排水工程的基本原则、施工工序质量控制点等方面提出一些建议。实践证明, 该工程较好的解决了施工中的排水难题。

关键词：隧道施工中的防水排水,注浆加固圈,防水层,隔离带