隧道二衬混凝土渗漏水和裂缝的防治及表面通病的整修...doc

隧道二衬混凝土渗漏水 和裂缝的防治及表面质量通病的整修 冯天旺 隧道二衬衬砌完成后，由于周边围岩的应力不断变化，又因降水、冰冻和施工过程中的质量及原材料等各种原因，促成了隧道渗漏水及裂缝等病害的发生。下面就隧道二衬混凝土的水害和裂缝及表面的整修浅谈一点我的认识。 一、隧道水害的防治 （一）隧道渗漏水的危害 修建隧道，破坏了山体原有的水系统平衡，隧道成为所穿山体附近地下水聚集的通道,当隧道周边围岩与含水层相通，而二衬的排水系统或因施工质量不完善时，就必然要发生隧道水害。隧道水害不但会腐蚀混凝土，降低隧道的使用寿命，而且还会影响行车安全。在高寒地区，还会引起拱部挂冰、边墙结冰、洞内网线设备挂冰、围岩冻胀、隧底冰锥、水沟冰塞、线路冻起等。长期冰冻，还会导致二衬冻胀开裂、混凝土疏松剥落，降低衬砌结构的安全可靠性。因此，对高寒地区隧道渗漏水的防治更为重要。对此，铁道部也有明确要求：所有施工企业必须对隧道实行终身负责制,凡是隧道发生水害，不管验交多少年，都由施工单位承担堵漏的责任。我们施工的武广高铁金沙洲和浏阳河隧道已通车多年，现堵水队伍仍旧撤不回来。 现在不论是在建的铁路隧道还是公路隧道，水害已成为隧道各种病害的防治之首。 （二）隧道水害的类型 1、从渗漏水的位置上分：边墙渗漏、沉降缝渗漏、仰拱施工缝渗漏、拱顶渗漏等。 2、从渗漏水量大小上分： 渗水：从边墙或拱顶有大面积湿渍或点状水珠，并沿二衬表面往下流动。 漏水（或股水）：从拱顶或边墙滴水成线。 冒水：从边墙或仰拱部位冒出股状水或汩汩成流。 （三）水害的成因 1、防水板安装的质量问题 （1）Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级围岩光爆效果差，初支又没喷平，导致初支面凹凸不平，尖锐突出物没处理，造成防水板被二衬混凝土拉裂，或被尖锐物戳破，防水板失效。 （2）防水板褶皱。褶皱侵入二衬混凝土，造成厚度不够，此处成为围岩应力集中点，混凝土被破坏时，防水板同时被撕裂失效。 （3）防水板搭接小于设计的宽度。 （4）防水板焊缝不合格。爬焊机电流或温度掌握不好，防水板焊缝融接不均,有些没粘牢，有些却已焊透。还有的因两幅防水板搭接不齐，导致焊缝倾斜,双焊缝变成单焊缝。 （5）防水板用钉子固定，或被尖锐物扎破后，补焊质量又不好，形成虚焊或漏焊。 （6）防水板搭接顺序不对。 （7）避车（人）洞处防水板处理不好。 （8）防水板质量有问题（EVA1.2～1.5mm） 2、橡胶止水带和止水条的安装质量问题 （1）橡胶止水带搭接长度不满足设计要求。在富水地段违规 搭接。 （2）安装位置不对。中埋式橡胶止水带应安在衬砌厚度的二分之一处，同理，仰拱的中埋式止水带也应安在仰拱部位的中部，成仰弧状布置。止水条埋设部位也与此相同。 （3）预埋的深度不对。中埋式橡胶止水带应预埋其宽度的二分之一。 3、施工缝或沉降缝施工质量问题 （1）按设计要求，施工缝与沉降缝因作用不同，设置也有不同。隧道沉降缝是二衬、仰拱、水沟、电缆槽在一个截面上，要求全部断开，而施工缝的施工断面却是不固定的，所有构筑物可以不在一个断面上。在设计上也有区别，环向施工缝一般设计中埋式橡胶止水带；沉降缝设计是钢边橡胶止水带或背贴式橡胶止水带，同时补以沥青木丝塞缝等措施,如果两者混淆，很容易导致渗漏水。 （2）二衬与二衬之间、二衬与矮边墙之间、矮边墙与底板之间、底板与水沟（电缆槽）之间或者仰拱与仰拱之间的所有施工缝处，混凝土没凿毛或凿毛程度不够，浮碴没清洗干净，形成隔离层而导致渗漏水。 4、纵、横向透水盲管安装质量有缺陷 （1）纵向与横向盲管连接、纵向盲管与泄水管连接没用三通，或虽用三通但插入深度不足，或虽插入深度足够，但接头处没用无纺布包裹密实，导致水泥浆液进入堵管。 （2）纵向盲管安装的坡度与隧道坡道不一致，导致流水滞留盲管内，其中随流水夹带的碎屑沉淀而堵管。 （3）环向盲管或泄水管布设不合理，在富水地段应加密布设，增加泄水孔，否则，时间一长同样会造成砂石碎屑沉淀堵管。 （4）环、纵向盲管布设时定位钉间距过大，灌注时受到混凝土挤压偏移变形，接头被拔出或脱落，排水作用失效。 5、二衬施工时混凝土捣固不密实，有空洞，造成强度低于设计，不足以抵抗围岩应力而形成裂缝或因隧道围岩应力变化，导致二衬应力变形裂缝，使二衬内部的防水板连带破损。 6、高寒地区隧道排水系统因冰冻受损，排水系统失效。由于二衬混凝土的横断面是变截面的，由边墙向拱顶的厚度逐渐减少，拱顶处的混凝土最薄，因此是最容易冰伤的部位。同时若因拱顶灌注时留有空洞，厚度低于设计或因洞口端的保温层及保暖设施不到位，在冬季防水板后面的排水盲管就会发生冰冻。到了春季回暖时节，拱顶必然先化冻，而拱脚处的二衬较厚，因此解冻时间较晚。由于两部位化冻时间不同步，使隧道的排水系统瘫痪，形成上部积水、下部堵塞，在拱部防水板的薄弱处必然会发生渗漏现象。 （四）、水害的预防 1、隧道二衬混凝土水害的防治原则是“以防为主、以治为辅”。我们的工作重点要放在施工阶段，从源头上把好各个关口, 从防水效果和经济效益上都可以收到事半功倍的效果。 2、把好防水板施工的“五关”。 （1）培训关。防水板施工前，技术部门要编写防水系统专项施工方案，专门对防水施工的所有人员进行技术培训并考试，然后到现场试做、试焊，逐一过关，合格后方可上岗。 （2）初支面平整关。铺防水板前，要对该段的初支面突出的尖锐物和凹凸不平处进行处理，钢筋头、锚杆头要切割，凹凸不平面要进行补喷或凿除。初支面如有渗漏水，要采用埋管引水、注浆堵水等措施，确保初支面基本无明显漏水。 （3）铺设关 ——铺防水板的顺序。先在隧道拱部打一中线，再顺此线向两侧铺挂，防水板应与地面垂直。 ——隧道边墙与避车（人）洞或与其他坑道相交会处会出现阴阳角，要事先放大样，按洞室尺寸剪裁后再与边墙防水板焊在一起。 ——防水板的铺压方向。防水板从上往下铺时，应该下压上；防水板从纵向方向铺时，如隧道是顺坡，则应后压前；如反坡时，则应前压后。 ——防水板铺设时松紧度要留有余量，即不能太紧,又不能太松。实铺长度与初支基面弧长的比值一般是10:8。如初支面凹凸不平时，则应铺的稍松些，反之应铺的稍紧些。 （4）焊接关 ——防水板搭接长度要满足设计要求的15cm，分段铺设的防水板边缘部位应预留60cm的搭接余量。 ——焊缝要垂直。焊缝宽度要满足15mm。 ——爬焊机的电流和速度要掌控好，其电流大小要经试验确定，电流大，焊机要快走；电流小，焊机要慢走。既不能融接过头把防水板焊透，也不能夹生，粘接不牢。 ——防水板如有漏洞、破损或烤焦、焊穿处，必须用手持焊枪补焊。 （5）验收关。验收时首先要进行焊缝试验,将5号注射针头与压力表相连，用打气筒气密芯向焊缝打气加压。当压力表达到0.5mpa时停止充气，保持15min，压力下降到10%以内时，说明焊缝合格；如压力下降过快，说明有漏气,用肥皂水涂在焊缝上，冒气泡的地方应重新补焊。充气检查应采取随机抽样，环向焊缝每轮二衬抽试2条，纵向焊缝抽1条。也可以抽取完整的纵向或环向缝进行检测，但检测长度不超过40m为宜。 其次是检查防水板的平整度、松紧度、搭接宽度、焊缝质量及破损处的人工修补质量等。 防水板施工工艺流程图 铺设准备 缓冲层铺设 手持焊枪 电热压焊机 防水板铺设 爬行式热合机 防水板焊接 焊缝补强 不合格 质量检查 合格 合格 移动作业平台 下一循环 （7）铺设防水板时应注意的几个问题 ——防水板的焊缝与二衬施工缝（沉降缝）应错开1～2m。 ——多块防水板焊接时，搭接部位的焊缝必须错开，不得有三层以上的接缝重叠（见下图）。 ——对二衬和仰拱的钢筋焊接时，必须下垫防火毯或防火板保护，防止焊渣损伤防水板。 ——灌注二衬混凝土时，应避免砼直接冲击防水板，要用挡板保护。 ——已铺好的防水板地段，严禁用爆破法检底或处理超欠挖，及爆破避车（人）洞室等。避车（人）洞应在铺防水板前开挖好。 ——二衬台车模型挡头板支撑到防水板上时，必须加保护衬垫。 ——无纺布为防水板的缓冲层，要与防水板分开铺设，其松紧度要与防水板一致。 3、橡胶止水带的施作 （1）中埋式橡胶止水带或钢边橡胶止水带必须用钢筋卡具，固定在止水带宽度的二分之一处，即预埋15cm，偏差不得超过3cm。 （2）二衬中埋（钢边）止水带必须在混凝土衬砌厚度的中心埋设，偏差不得大于5cm，并用卡具固定。 （3）止水带定位后，应当圆弧平顺，界面平展，严禁止水带翻转、打结、左右打弯。 （4）止水带的每环长度应当测量定制，尽量避免接头。如需接头，搭接长度必须≥15cm，接头重叠处要拉毛吹净，用热硫化连接的方法，粘接缝宽不得小于50mm。同时，接头应尽量避开容易积水的部位，宜设在起拱线以下。 （5）浇注止水带附近的混凝土时，应严格控制振捣的冲击力，避免力量过大刺破止水带或使之位移。如拆模后发现止水带偏离，则应凿除砼纠偏。 （6）对仰拱中埋止水带的保护。许多仰拱渗漏水就是因为止水带被挖掘机钩断。应改变施工工艺流程，在仰拱砼到龄期后不拆模，待下一轮仰拱挖好并清底结束后再拆模，靠模板保护止水带。 4、橡胶止水条的施作 （1）纵向施工缝，应在砼初凝前、终凝后的时间段，根据止水条的规格，用同截面的钢管或圆钢在砼基面的中间压出一条平直光滑的槽。待模板拆除后，凿毛施工缝，冲净浮碴，涂上2～5mm的水泥素浆，待其表面干燥后，嵌入止水条，用与之配套的胶粘剂或水泥钉固定，再浇注下一环砼。 （2）环向施工缝。在二衬端头模板中间用木条或圆钢固定，在砼拆模后形成环向凹槽,槽的深度为止水条的一半，宽度与止水条等宽。止水条施工前先对断面凿毛吹净，然后将止水条粘贴在槽中，立上端头模板，浇注下一环砼。 （3）施工要求 ——止水条安装应尽量在灌注前3～5小时，防止其吸水膨胀。 ——止水条安装时应顺槽拉紧嵌入，确保止水条与槽框密贴，不得有缝隙。 ——止水条如需接头，则应搭接≥50mm，再粘接固定，粘接时应将止水条接触面拉毛冲净，再用热融焊接或胶粘。 5、透水盲管的安装 （1）透水盲管的纵、横向之间和纵向与泄水管之间的水管均用三通连接。除了盲管插入三通要≥5cm外，三通与盲管接头处还要用无纺布或透明胶带严密包裹，防止水泥浆进入堵管。 （2）纵、环向盲管要用钉子在初支面上固定，钉子1m一道，用配套带子套住盲管与钉子固定在一起，防止因固定不牢，灌注砼时被挤压移位，盲管从三通中被拉出或盲管被拉断。 （3）纵向盲管要与隧道的坡面走向一致，否则会出现积水沉渣堵塞盲管。 （4）在富水地段，环向盲管和泄水孔应加密布置，纵向盲管最好设成“V”字型,在“V”型底部与泄水孔直接相通，不但有利于及时排水，更有利于排渣。 （五）水害的治理。水害治理的方法有很多种，比较常用的有以下几种。 1、隧道渗漏水的治理原则：以排为主，防、堵、排、截并用，综合治理。 2、水害治理的方法 （1）埋管引流。主要是针对局部或边墙大面积渗水或小股状水的状况。因为排水系统失效，造成防水板与初支面之间积水严重，二衬内水位上升，压力增大，积水会通过防水板的薄弱处慢慢渗出砼表面，形成点状或面状的水渍、水珠状态。有时还会通过环向施工缝冒出股水，对此，主要是通过埋管引流的方法解决。 第一步，先查清渗漏点。先将二衬表面擦干，立即撒一把干水泥，若表面有湿点，即为渗水孔、缝，从而确定施工部位。 第二步，在