防止渗漏水施工技术.doc

防止渗漏水施工技术 水工隧洞衬砌结构防止渗漏水施工技术 【内容提要】水工砼衬砌结构外土工织物防水；加TMS防水剂的砼结构的自防水；伸缩缝、施工缝止水带、止水条止水；砼表面使用膨胀水泥堵漏等技术在水工隧洞衬砌施工中取得良好效果。 关键词：水工隧洞 防止 渗漏水 技术 一、前 言 山西省万家寨引黄工程是一项跨流域的引水工程，年引水量12亿m3，输水工程线路全长453Km，其中的隧洞长度208Km，在该工程中占相当重要的部分。 隧洞经过地区，地下水位多在洞线以下，地质条件变化多端，不少经过石灰岩地区，岩溶发育，有些地段裂隙、破碎带较多。还有不少土洞段，渗漏将导致地基沉陷，造成隧洞变形、裂缝，甚至坍塌；同时渗漏引起的水量损失也将造成建成后运行成本增高。 由铁十三局二处施工的引黄南干线3#洞全长4167米，其中土洞段长度为全线之最，达860米。土洞围岩为第四系Q3，Q2黄土和第三 21 透系数为9×10-1—8×10-1cm/s，极限延伸率50%--70%。土工织物应具备一定的耐化学腐蚀能力。要注意避免曝晒，以防老化。 土工膜应易于适应隧洞结构的不平表面，能吸收一定的平面力，能抗腐蚀抗老化，，能由机械焊接来铺设安装。抗拉强度一般在10 MPa—12Mpa，极限延伸率300%--600%，渗透系数1×10-11—1×10-13cm/s，厚度在0.8 mm—3.0mm，幅宽2m—7m，长度在20m以上。 （二）、土工织物、土工膜的施工（见止水大样图） 1、施工准备：先将喷砼或模注砼作好的一次支护表面处理平整，除掉外露钢筋、石渣等。搭好作业平台。施工人员熟悉施工方法，明确质量标准。 2、仪器调试：施工之前，用两块同性质的土工膜进行试焊，取得焊接土工膜的最佳温度和最佳焊接速度。 几 种 土 工 膜 的 一 般 性 能 序号 项目名称 单位 材 料 名 称 乙烯醋酸乙烯共聚物（EVA） 低密度聚乙烯（LDPE） 高密度聚乙烯（HDPE） 1 2 3 4 5 6 比重 拉伸强度 断裂延伸率 撕裂强度 耐酸碱性 柔性 g/cm3 MPa % KN/m ℃ 0.95 15.7 600 53 耐 -30 ＞0.91 ＞12 ＞450 ＞55 耐 -60脆 ＞0.94 ＞15 ＞500 ＞45 耐 -60脆 3、铺设无纺布、钉设暗钉：按照设计或选定的暗钉密度，在一次支护表面上铺设固定土工布，暗钉间距70 cm—120cm左右。暗钉位置应在土工膜中间，离幅边30 cm—40cm，以利于焊接机行走。暗钉可用射钉枪或膨胀塑料钉。 4、铺设土工膜：铺设前用粉笔在无纺布上沿环向画出土工膜的位置，之后，沿环向从一侧开始自下而上进行铺设，边铺设边用塑料焊枪将土工膜焊于涂上胶的暗钉（塑料块）上。铺设时要调整好两幅土工膜的搭接宽度在10cm左右。 5、焊接：使用新型双焊道自动熔焊机，焊接和铺设可平行作业，铺设2—3幅后可进行焊接，从一侧开始自下而上沿环向进行，采用焊接前的试验参数，并根据焊接效果随时调节焊机温度和走行速度。 6、质量检查：充气法，先堵住熔焊时预留空隙的一端，充气到压力表显示0.15—0.3MPa，等5分钟，若压力表无变化，说明完全粘合；否则，涂检测液，出现气泡的部位须修补至检测合格。 7、注意事项：焊接中需要停机时，应迅速抬起手把，使焊头与土工膜分离，防止烤焦。施工前应作好充分准备，努力作到一次成形。二次衬砌钢筋绑扎和焊接，要采取防护措施防止刺破或烧伤土工膜。 三、混凝土衬砌的抗渗 隧洞防止渗漏，混凝土、钢筋混凝土衬砌及回填灌浆的防水是基本的，衬砌结构不仅要有足够的强度，还要满足抗裂、抗渗要求。抗渗标号采用S8。核心是严格选料、控制工艺和使用防水剂。 （一）、混凝土用料及防水剂： 1、水泥：选用指定厂家生产的不低于425号的普通硅酸盐水泥，并按规范抽检。 2、砂：符合国家规定标准，质地坚硬，细度模数2.4—2.8。 3、碎石：最大粒径不大于40mm分成5—20mm和20—40mm两级，根据试验优选级配，要求超径小于5%，逊径小于10%，含泥量小于1%，吸水率小于2.5%，针片状颗粒含量小于15%。 4、防水剂：TMS新型防水剂。 4.1 TMS防水机理 遇水膨胀析出凝胶，能改善新拌砼（砂浆）和易性，杜绝沉降缝隙减少渗水通道，堵塞毛细孔渗入的水份，达到防水堵渗的效果。防水剂与水泥中的铝酸盐矿物在水化过程中可形成钙矾石产物，从而提高了基体自防水能力。防水剂具有减水效果。在砼配合比及用水量相同的情况下，坍落度可明显增加，用水量显著减少，促使砼（砂浆）内部空隙率低，孔结构获得改善，其水密性显著增加，各龄期的强度均有提高。 4．2 TMS防水剂的性能指标 抗压强度与基准样相比7d＞125--140%，28d＞110--120%，90d＞100%；抗渗指标与基准样相比可提高500--800%；与基准样相比，90d收缩＜40%，可补偿砼收缩率（0.8--2.5）×10-4；含水率＜4%。细度：0.08mm筛筛余＜15%;安定性(煮沸)合格。氯离子含量＜0.5%(国家标准＜5%）。PH值7--9。水泥净浆流动度＞150%。砼的和易性、泌水性及保水的性能均能显著改善。 4.3 TMS防水剂施工方法 TMS掺量4—5%（以水泥重量计）；投料时先投入砂石、水泥，再投入TMS防水剂，搅拌时间比不掺延长30秒。 4.4 注意事项 掺TMS的砼（砂浆）要按符合设计的配合比正确投料。在同一项工程上使用配比必须均匀一致，浇捣时一定要按规范操作，注意砼自身基体的密实。谨防在施工中影响工程质量。TMS与其它外加剂合用时，应先检验其相容性。掺入TMS的砼（砂浆）工程与常规砼工程一样，必须加强养护。 （二）、砼施工工艺 1、配比：每立方米砼的水泥用量不少于320Kg，含砂率以30—40%为宜，灰砂比为1∶2—1∶2.5。坍落度不大于5cm，水灰比不大于0.55。掺用防水剂含量应控制在4—5%。 2、拌和、运输、振捣：用机械拌和，时间不少于2min。运输过程中不应分离、漏浆、泌水。机械振捣，以砼表面不再下沉，不出气泡，开始泛浆为止，止水片、止浆片周围应辅以人工捣固。有条件的可采用泵送砼。 3、模板：要求标准化、系列化，钢模板表面应光洁平整，接缝严密，以确保砼表面质量，降低输水糙率。 4、养护：浇注完毕应及时撒水养护，保持砼表面经常湿润，时间不少于14d。 （三）、回填灌浆： 为填满衬砌与围岩之间的空隙，填补不密实的混凝土，水工隧洞要求对衬砌背后（一般指封闭衬砌结构的拱部）实施回填灌浆。灌入的浆液将空隙填满，并渗透扩散到围岩及砼结构的缝隙中，形成结石体，使围岩与衬砌结构共同承受内外荷载，同时能形成隔水层起到防水作用。是一种简便实用的防止水措施。 1、灌浆材料及配比：一般灌注水泥浆，也可以掺入砂或粉煤灰，浆液的水灰比有1∶1，0.8∶1，0.6∶1，0.5∶1四个比级，砂或粉煤灰掺量不大于灰量的250%。 2、灌浆：划分灌浆区段（不超过50m），灌浆孔按设计布置，统一编号，标注施工次序，深入围岩10cm。采用纯压法，灌浆压力0.2—0.6MPa，每10min观测记录耗浆量、灌浆压力，采用比重计抽查浆液浓度。灌浆孔停止吸浆或达到规定压力后吸浆量很小时，可停止灌浆，待无返浆后拆下灌浆管，封堵孔口，换注另一孔。 3、作业方式：灌浆由下游向上游推移施灌，由低位向高位分序施灌。灌浆按分序加密原则须经过两次以上反复灌浆。次序间隔大于48小时。灌浆浆液的浓度由稀到浓，浆液变换的条件按设计要求或现场试验确定。 4、机具设备：灌浆泵优选多缸活塞式，有足够的排浆量，灌浆压力应大于最大设计压力的1.5倍。浆液搅拌机应与泵的排浆量相适应。灌浆泵、管、孔都应装有压力表，使用压力应在表的最大标值的1/3—3/4之间，误差不大于5%。 四、衬砌伸缩缝、施工缝的处理 伸缩缝是为防止衬砌干燥收缩、温度变化的伸缩和纵向荷载变化等产生裂缝而设置的。施工缝则作为衬砌砼浇注的接缝。嵌缝材料为三毡四油。衬砌环向缝轴线处设置651--Ⅱ型橡胶止水带，并在止水带两翼充填复合GB止水材料。纵向缝中使用GB止水条止水。水工中对伸缩缝、施工缝的处理有着严格的要求。 （一）、伸缩缝、施工缝的设置 1、环向：土洞每8m设置一条伸缩缝，岩洞每20m设置一条伸缩缝。 2、纵向：衬砌先底板后边拱。边墙与底板的施工缝设置（见止水大样图）。 （二）、伸缩缝、施工缝的施工 1、止水带的施工：（见止水大样图） 1.1 651—Ⅱ橡胶止水带横剖面图 1.2 651—Ⅱ橡胶止水带技术指标如下： 项 目 单位 指 标 项 目 单 位 指 标 含胶率 ％ ≥50 撕裂强度 N／mm ≥35 拉伸强度 Mpa 16 脆性温度 ℃ ≤－45 硬度（邵氏） 度 60±5 热空气 硬度变化（邵氏） 度 ≤8 扯断伸长率 ％ ≥450 老化 拉伸强度变化 （降低） ％ ≤10 定伸永久变形 ％ ≤20 70℃×24h 伸长变化率 （降低） ％ ≤20 压缩永久 变 形 70℃×24h 23℃×168h ％ ≤35 ≤20 臭氧老化50pphm 20％ 48h 2级 1.3 安装方法： 按常规施工方法，先用φ10钢筋弯成一头带弯钩的铁夹，将止水带摆平在待浇砼的模具中，另一端从挡头板中和止水带一起留出来，并用双层木块夹住止水带，待砼拆模后。将另一端止水带连同留出的钢筋棍摆平，并固定后，下一段砼才能浇筑，这样止水带不会跑模，止水带接头进行焊接。 1.4 止水带接头施工 在安装止水带施工中，接头方法普遍采用热模加压二次硫化、粘和剂冷粘两种方法。 1.4.1 热模加压二次硫化方法 其接头时间短，效率高，制品性能一致，适用于较大空间，无易燃物质的施工场所。其施工方法：选择特制模具，将模具预热到规定的硫化温度，把止水带接头放入模具中，加压到规定的压力，在规定的时间开模，修边形成热模接头。 1.4.2 冷粘法 采用冷粘技术处理止水带接头，工艺方便，易于控制，粘接强度超过止水带本身强度，其耐水、耐老化、耐腐蚀性能都很优异。适用于各种防水工程止水带接头施工，尤其在瓦斯等易燃气体的工程中。其施工方法： 止水带两头胶梗削平，长度在15-30cm之间。将接头磨平，并用汽油或丙酮擦掉表面油污，晾至表面干燥。将氯丁系列粘合剂与列克纳或7900按100:5的重量比配合，并搅拌均匀。在表面干燥的两端接头处很薄地涂一层粘合剂，晾至干燥，再涂第二遍胶，晾至仅有触粘性时将两接头按预定位置粘合，加压放置半小时，即可施工浇注混凝土。为提高粘合强度，可在上、下面用硫化胶片粘合加固。 2、GB止水条的施工 2.1 GB止水条性能指标 测 试 项 目 控 制 指 标 备 注 耐 水 耐化学性 水 ±3％ GB材料在三种溶液中浸五个月后重量变化百分率 饱和氢氧化钠溶液 ±3％ 10％氯化钠溶液 ±3％ 抗拉伸性能 常温 断裂伸长率 ≥800％ 拉伸变形时GB与砼粘接面没有被拉开 －30℃ 断裂伸长率 ≥800％ 比 重 ≥1.15 GB与 砼 粘接 面 浸 水 3个月后粘接面强度与基准值比较 ≥95％ 环 境 保 护 属橡胶类产品 无毒、无污染 冻 融 试 验 试验温度－21℃—＋5℃快速冻融300次，与砼粘接强度与基准值比较，不低于90％ 流 淌 性 能 60℃，75°倾角，48小时 不流淌