李漢忠
廣州市地鐵六號(hào)線潯峰崗?fù)\噲?chǎng)隧道工程位于金沙洲A1路延伸至潯峰崗盡端西側(cè)約700 m處、山前路以北的山谷內(nèi)。出入段線由潯峰崗站后接入停車場(chǎng),采用高架橋和隧道的型式;停車場(chǎng)設(shè)在山谷間。
該工程有隧道3座共720.66 m。其中:試車線單線隧道1座,起訖里程SK0+451.6~SK0+810.6,全長(zhǎng)359 m;試車線隧道斜井1座,長(zhǎng)度21.86 m。牽出線單線隧道1座,起訖里程CK0+523.6~CK0+644.0,全長(zhǎng)120.4 m。出入段線雙線隧道1座,起訖里程CK0+440.2~CK0+659.6,全長(zhǎng)219.4 m。
試車線隧道巖層主要為強(qiáng)風(fēng)化泥灰?guī)r、細(xì)砂巖⑦、中風(fēng)化細(xì)砂巖、泥灰?guī)r、炭質(zhì)頁巖⑧和微風(fēng)化細(xì)砂巖、泥灰?guī)r、石英砂巖⑨等,綜合圍巖類別屬Ⅲ~Ⅳ類,且部分基巖裂隙很發(fā)育,巖芯破碎。
牽出線隧道所處巖層主要為強(qiáng)風(fēng)化粉 (細(xì))砂巖⑦、中風(fēng)化粉(細(xì))砂巖⑧和粉(細(xì))砂巖⑨等,綜合圍巖類別屬Ⅲ~Ⅳ類,基巖張性裂隙發(fā)育。
出入段線雙線隧道所處巖層主要為強(qiáng)風(fēng)化泥灰?guī)r、粉(細(xì))砂巖⑦、中風(fēng)化粉(細(xì))砂巖、泥灰?guī)r、炭質(zhì)頁巖⑧和微風(fēng)化細(xì)砂巖、泥灰?guī)r、石英砂巖⑨等,綜合圍巖類別屬Ⅲ~Ⅳ級(jí),CK0+513.00~CK0+432.00范圍基巖張性裂隙很發(fā)育,巖芯較破碎。鑒于粉、細(xì)砂巖、泥灰?guī)r結(jié)構(gòu)強(qiáng)度相對(duì)較低,屬于軟質(zhì)巖。
地下水按賦存方式分為第四系松散土層孔隙水(透水性較弱),塊狀基巖裂隙水(主要分布在強(qiáng)風(fēng)化帶⑦和中風(fēng)化帶⑧裂隙水,屬弱透水性)。
(1)隧道按新奧法原理,全斷面或短臺(tái)階施工,復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)。
(2)隧道結(jié)構(gòu)按地震烈度為7度進(jìn)行抗震驗(yàn)算。
(3)隧道結(jié)構(gòu)防水等級(jí)為二級(jí)。
(4)噴射混凝土襯砌強(qiáng)度不小于C25,抗?jié)B0.6 MPa;隧道結(jié)構(gòu)混凝土應(yīng)采用抗?jié)B等級(jí)不小于S8,襯砌結(jié)構(gòu)“三縫”作防水處理。
圖1 隧道防水橫斷面圖
圖2 拱頂及邊墻變形縫防水構(gòu)造圖(單位:mm)
(1)排水堵水:在洞口仰坡及邊坡頂5 m范圍以外設(shè)置截水溝;在洞門端墻背后設(shè)置排水溝;初支背后進(jìn)行充分注漿,封堵圍巖水。
(2)主要防水體系:初期支護(hù)和二次襯砌之間全斷面設(shè)置1.5 mmPVC復(fù)合防水板+400 g/m2無紡布;明洞襯砌地段在模筑襯砌外設(shè)防水層。結(jié)構(gòu)防水采用無紡布+PVC防水板+C30防水混凝土(抗?jié)B指數(shù)≮0.8 MPa)+鋼板止水帶的防水體系。
(3)縱橫向排水:在隧道兩側(cè)邊墻腳的防水板和初支噴混凝土間設(shè)置兩根PS-50型彈簧軟管(縱向盲溝),其縱坡與水溝縱坡一致。并每隔10 m設(shè)置一道φ50PVC邊墻橫向泄水管;襯砌背后一般地段每10 m環(huán)向設(shè)一道PS-50型軟式彈簧軟管(環(huán)向盲溝);地下水發(fā)育段設(shè)三道PS-50型軟式彈簧環(huán)向盲溝。環(huán)向盲溝與縱向盲溝采用三通連接。
隧道內(nèi)設(shè)雙側(cè)共兩條水溝。洞內(nèi)地下水通過環(huán)向和縱向盲溝及φ50PVC橫向泄水管引入側(cè)溝,并由側(cè)溝引入站場(chǎng)排水系統(tǒng)。隧道環(huán)向、縱向排水盲溝應(yīng)外裹無紡布,防止泥沙堵塞管道。
(4)隧道變形縫處設(shè)置橡膠止水帶,并在拱頂及側(cè)墻設(shè)置接水槽,將少量滲水收集引入側(cè)溝。環(huán)向施工縫(9 m一道)和縱向施工縫設(shè)置梯形帶注漿管膨潤(rùn)土橡膠遇水膨脹止水條。
(5)結(jié)構(gòu)自防水:隧道拱墻襯砌采用C30、S8防水混凝土。
(6)注意事項(xiàng):
a.當(dāng)?shù)叵滤雎遁^多地段,先向地層注漿堵水,再設(shè)置盲溝進(jìn)行引排,并在該處及附近的施工縫設(shè)置橡膠止水帶。
b.防水板基層表面平整、潔凈、無疏松、空鼓、無裂縫,防水板通過熱焊接與固定在基層上的PVC墊片連接。
c.止水帶部位的混凝土澆注密實(shí)并充分振搗。施工縫在續(xù)灌砼前清除面層浮碴、表面鑿毛。在施工縫處混凝土初凝后,用鋼絲刷將表面浮漿刷除,并用水沖洗干凈,在施工縫的另一側(cè)混凝土施工前保持濕潤(rùn),嚴(yán)禁混凝土硬化后鑿毛。
d.二次襯砌時(shí),保護(hù)防水板不被破壞。襯砌完成后對(duì)拱頂部二次襯砌與防水層之間空隙進(jìn)行充填注漿。
e.與隧道正洞交接處及斷面發(fā)生變化處的防水層施作和保護(hù)措施,做到防水層的連續(xù)性、連接可靠性和耐久性,防水層與支護(hù)與二次模注之間密貼,回填密實(shí)。根據(jù)設(shè)計(jì)要求預(yù)埋注漿管對(duì)初支后背和二襯后背進(jìn)行填充注漿。
初支和二次襯砌背后回填注漿施工采用ZJB-30型注漿泵。由于注漿工藝、注漿機(jī)具等基本一致,因此對(duì)注漿技術(shù)從以下幾個(gè)方面予以描述。
5.1.1 注漿孔的布置
注漿管采用普通焊接鋼管,均采用預(yù)埋方式布管。將注漿孔編號(hào)先注奇數(shù)孔后注偶數(shù)孔,這樣可以使各孔注漿達(dá)到互補(bǔ)作用,提高注漿效果。
5.1.2 漿液配置
根據(jù)防排水方案,選擇水泥漿液作為背后回填注漿液。
水泥水灰比為水泥選用425#硅鹽水泥內(nèi)摻水泥用量12%的FS-1防水劑及聚丙稀酰胺(水用量的0.5%~1.0%,拌漿前先溶于水)。
5.1.3 注漿壓力
回填注漿壓力不宜過高,只要能克服管道壓阻力和二襯與初襯支護(hù)防水板之間空隙阻力即可,壓力過高易引起初支或襯砌變動(dòng),采用注漿泵注漿時(shí),在拱頂注漿處的壓力宜控制在0.3~0.4 MPa,不得超過0.5 MPa。
5.1.4 注漿施工注意事項(xiàng)
注漿原材料必須進(jìn)行檢驗(yàn)和試驗(yàn),各種原材料必須符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn);配料必須按重量配合比準(zhǔn)確稱量,偏差在規(guī)定允許范圍內(nèi)。
施工前應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)條件和水文條件,通過試驗(yàn)作出設(shè)計(jì),再進(jìn)行注漿,并在施工過程中修正各種參數(shù),改進(jìn)操作工藝,提高堵水效果。
注漿過程中,應(yīng)嚴(yán)格控制注漿壓力,防止出現(xiàn)結(jié)構(gòu)變形,串漿,危及地下構(gòu)筑物的安全。
PVC防水板施作根據(jù)量測(cè)數(shù)據(jù)在初期支護(hù)變形基本穩(wěn)定和二次襯砌灌注混凝土前進(jìn)行。
5.2.1 施工工藝流程圖(見圖3)
圖3 施工流程圖
5.2.2 施工操作
5.2.2.1 材料的檢驗(yàn)和試驗(yàn)
采購的防水卷材進(jìn)場(chǎng)后,要隨機(jī)取樣委托有資質(zhì)的鑒定單位進(jìn)行原材料的檢驗(yàn)和試驗(yàn),對(duì)防水卷材的密度、厚度、拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率等主要物理性能進(jìn)行檢查,看其能否滿足設(shè)計(jì)要求。
5.2.2.2 防水板的大塊焊接
由于出廠的防水卷材受到幅寬的限制,所以在使用時(shí)首先根據(jù)襯砌混凝土施工循環(huán)段長(zhǎng)度來確定焊接大塊防水板的尺寸,具體步驟如下:
(1)找一塊用混凝土硬化過的平整場(chǎng)地,清掃干凈,把防水板按幅平鋪在場(chǎng)地上,網(wǎng)紋面向上,光面向下接觸地面,每幅搭接不小于10 cm。
(2)對(duì)平鋪好的防水板進(jìn)行檢驗(yàn),無質(zhì)量缺陷后準(zhǔn)備焊接。
(3)將搭接頭待焊接處的水及雜物擦洗干凈,采用雙焊縫焊機(jī)進(jìn)行焊接。
(4)焊接質(zhì)量檢查、雙縫焊接后,應(yīng)進(jìn)行充氣試驗(yàn),一般要求在0.1 MPa的氣壓下保持2 min不漏氣,否則進(jìn)行修補(bǔ)。
(5)鋪設(shè)基面檢查:利用工作平臺(tái)將初期支護(hù)裸露鋼筋頭等鐵件割除,使鋪設(shè)面大致平順,以防其刺破防水板。要求基面不平整度,其矢高與弦長(zhǎng)比不應(yīng)大于1∶6。
5.2.2.3 防水板鋪設(shè)
將防水板吊運(yùn)到作業(yè)平臺(tái)上,然后從上到下對(duì)稱地將防水板焊接到固定墊圈上。采用電熱壓焊器,粘合要牢固,且不得有假焊、漏焊、焊焦、焊穿等現(xiàn)象。
5.2.2.4 鋪設(shè)質(zhì)量檢查
防水板施工完成后,應(yīng)對(duì)施工質(zhì)量進(jìn)行檢查,若檢查出質(zhì)量問題立即進(jìn)行補(bǔ)焊,使之達(dá)到驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。
5.2.3 操作要點(diǎn)
(1)固定點(diǎn)的布置:在滿足固定間距的前提下,應(yīng)盡量固定在噴混凝土面較凹處,使得防水板盡量密貼混凝土噴射面。
(2)固定點(diǎn)間的防水板長(zhǎng)度應(yīng)視初期支護(hù)面的平整情況留一定的富余量,本著寧松勿緊的原則,以防止二次襯砌時(shí)被擠破。
(3)鋪設(shè)拱部防水層時(shí)將大幅防水板的中部對(duì)準(zhǔn)隧道中心線,以防兩側(cè)長(zhǎng)短不一。
(4)每一循環(huán)的防水板鋪設(shè)長(zhǎng)度比相應(yīng)襯砌段多出1.0~1.5 m,目的是便于循環(huán)間的搭接,并使防水板接縫與襯砌工作錯(cuò)開1.0~1.5 m,以確保防水效果。
5.2.4 施工注意事項(xiàng)
(1)鋪設(shè)高分子防水卷材,是一項(xiàng)很細(xì)致而又關(guān)鍵的工序,專人負(fù)責(zé),成立經(jīng)過嚴(yán)格培訓(xùn)的專業(yè)工班,且施工前必須進(jìn)行詳細(xì)技術(shù)交底,施工中嚴(yán)格按照操作規(guī)程操作,不允許違章作業(yè)。
(2)初期支護(hù)表面處理平整,以防將防水板擠破,如果表面凹凸太大,或圍巖異常破碎,造成較大超挖而使支護(hù)壁面嚴(yán)重不平時(shí),則采用模噴(灌)混凝土找平。
(3)各類附屬洞室,邊墻腳及仰拱的爆破開挖,及欠挖處理要在鋪設(shè)防水板前完成,以免爆破操作損傷防水板。
(4)在進(jìn)行二次襯砌的鋼筋綁扎和焊接時(shí),注意保護(hù)防水板,在焊接點(diǎn)與防水板之間,臨時(shí)附設(shè)一60 cm×60 cm石棉板墊在焊筋背后,隔離且保護(hù)防水板,以防燒壞防水板;施工縫、拐角處、斷面變換處預(yù)留的防水板搭接頭,以白鐵板特制的保護(hù)筒封閉起來,待下一步施作防水板時(shí)展開與其焊接。
(5)防水板鋪設(shè)好后,應(yīng)盡快對(duì)稱灌筑二次襯砌將其保護(hù)起來,以避免爆破沖擊波,板外的積水壓力等損傷防水扳,影響防水效果。
(6)要特別注意車站與區(qū)間隧道,隧道與橫通道接口處的防水板鋪設(shè),要認(rèn)真檢驗(yàn)后方可灌注襯砌混凝土。
5.2.5 施作防水板主要質(zhì)量保證措施
(1)嚴(yán)格執(zhí)行防水板接縫與二襯混凝土施工縫錯(cuò)開的規(guī)定,即預(yù)留的防水板搭接頭和相錯(cuò)量、搭接量,保證有足夠的長(zhǎng)度。
(2)做好防水板搭接頭的保護(hù),搭接施作時(shí)的搭接面的清洗和(待風(fēng)干后的)焊接工作,并執(zhí)行崗位(工序)質(zhì)檢,合格簽認(rèn)后,方可進(jìn)行下步混凝土灌筑工作。
(3)防水板接縫采取蓋瓦式,即上板在外,下板在里。
(4)做好防水板接縫的前期抗拉、(承)水壓試驗(yàn)。
(5)接縫施作人員必須(考核合格后)持證上崗。
(6)接縫擬采取先膠(接)后焊,提高結(jié)合質(zhì)量。
(7)防水板鋪設(shè)前,檢查其質(zhì)量,如發(fā)現(xiàn)有裂縫、有破損,立即進(jìn)行修復(fù)或更換。
(8)防水板鋪設(shè)的吊掛,嚴(yán)禁釘子直接穿透防水板。
(9)二襯混凝土灌注中嚴(yán)格對(duì)已鋪防水板的保護(hù)等工作,杜絕防水板后存有氣囊、水囊、皺摺和拉裂。
初支與二襯設(shè)防水板與無妨布進(jìn)行二襯防水結(jié)構(gòu),其施工見5.2節(jié)“防水板無釘孔施工”。
鋪設(shè)好的防水層應(yīng)特別注意加以保護(hù),注意鋼筋運(yùn)輸、綁扎、焊接可能對(duì)防水板產(chǎn)生的損傷。對(duì)局部鋼筋接頭進(jìn)行焊接時(shí),要用石棉板隔擋進(jìn)行保護(hù)。發(fā)現(xiàn)防水層有損壞時(shí)應(yīng)及時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)。
(1)防水板鋪設(shè)完成后,不得穿帶釘子的鞋在防水板上走動(dòng),并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工人員加強(qiáng)防水層保護(hù)意識(shí)教育,嚴(yán)禁損壞防水層。
(2)鋼筋綁扎要小心謹(jǐn)慎,以免劃破防水層,局部出現(xiàn)防水板損壞時(shí),應(yīng)立即通知防水板專業(yè)班組進(jìn)行修補(bǔ)。
(3)如需進(jìn)行鋼筋焊接時(shí),必須在此周圍用石棉板遮擋隔離,以免濺出火花燒壞防水層,焊接作業(yè)完成后,石棉板待鋼筋冷卻后再進(jìn)行撤除。
(4)混凝土振搗時(shí),振搗棒不得直接接觸防水層,以免破壞防水層。振搗棒引起的對(duì)防水層的破壞不易發(fā)現(xiàn),也無法修補(bǔ),故二次襯砌模注混凝土施工時(shí)應(yīng)特別注意,嚴(yán)禁緊貼防水板搗固。
5.4.1 施工縫防水施工
施工縫采用鋼板止水帶進(jìn)行防水密封處理,特殊地段可采用雙道鋼板止水帶進(jìn)行加強(qiáng)防水處理。主體結(jié)構(gòu)分層分段施工,混凝土接縫多而長(zhǎng),襯墻混凝土是結(jié)構(gòu)防水的最后一道屏障,經(jīng)驗(yàn)證明施工縫是結(jié)構(gòu)防水的薄弱環(huán)節(jié)。
(1)暗挖隧道縱向施工縫設(shè)在仰拱回填面位置,環(huán)向施工縫每9 m左右設(shè)一道。
(2)一期混凝土澆注時(shí),在施工縫處預(yù)埋鍍鋅鋼板止水帶,采用φ6.5鋼筋進(jìn)行固定,二期混凝土澆注前必須對(duì)一期混凝土表面認(rèn)真處理,清除雜物,止水帶兩側(cè)混凝土認(rèn)真鑿毛,混凝土初凝前對(duì)施工縫進(jìn)行拉毛,杜絕等到二期混凝土澆注時(shí)再鑿毛。
(3)混凝土振搗過程中必須嚴(yán)格按工藝操作,快插慢拔,布點(diǎn)均勻,防止漏振,搗棒端頭距施工縫應(yīng)在30 cm~50 cm,振搗使新舊混凝土結(jié)合緊密,提高混凝土的密實(shí)度,振搗時(shí)避免振動(dòng)棒觸及止水帶。
(4)止水條延伸使用時(shí),接頭處采用重疊的方法進(jìn)行搭接連接,安裝路徑沿施工縫形成閉合環(huán)路,其間不設(shè)斷點(diǎn)。
(5)縱向施工縫澆灌混凝土前,應(yīng)將其表面浮漿和雜物清除干凈,先鋪凈漿,再脯50 mm厚的1:1水泥砂漿,并及時(shí)澆灌混凝土。
(6)環(huán)向施工縫澆灌混凝土前,應(yīng)將其表面浮漿和雜物清除干凈,并涂刷水泥凈漿,并及時(shí)澆灌混凝土。
5.4.2 變形縫防水施工
(1)止水帶寬度和材質(zhì)的物理性能符合設(shè)計(jì)要求,且無裂紋和氣泡,接頭斜面熱接,不得迭接,接縫平整牢固,無裂口和脫膠現(xiàn)象。
(2)變形縫處的端頭模板上釘襯墊板,襯墊板與中埋式止水帶中心線和變形縫中心線重合,止水帶用端頭模板夾牢固定,襯墊板垂直設(shè)置,并支撐牢固,不得跑模。
止水帶卡在堵頭板中央,止水帶上下采用帶凹口的木模,木模凹口為半圓弧形,直徑比止水帶中央氣孔大5 mm,并每隔2 m間距緊靠止水帶予埋30 cm長(zhǎng)的Φ12鋼筋,通過該鋼筋?yuàn)A進(jìn)行定位止水帶,通過止水帶上的小孔并用鐵絲將止水帶與鋼筋綁連,以保持止水帶豎直,并保證止水帶在混凝土澆筑過程中不發(fā)生卷折。
(3)變形縫處混凝土振搗:
豎直向止水帶兩邊混凝土加強(qiáng)振搗,保證縫邊混凝土自身密實(shí)。同時(shí)將止水帶與混凝土表面的氣泡排出。
水平向止水帶下充滿混凝土并充分振搗后,剪斷固定止水帶的鐵絲,放平止水帶并壓出少量混凝土漿,然后澆灌止水帶上部混凝土,振搗上部混凝土?xí)r要防止止水帶變形,止水帶安好采取措施予以保護(hù),防止電焊燒傷等。
二次襯砌正線隧道應(yīng)采用液壓模板臺(tái)車,泵送混凝土澆注工藝。為了提高防水混凝土的防水抗裂性能,采取如下措施:
(1)采用高性能補(bǔ)償收縮防水混凝土,對(duì)各種組細(xì)骨料、拌和水及外加劑進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量與計(jì)量控制。使用生產(chǎn)質(zhì)量比較穩(wěn)定的轉(zhuǎn)窯水泥,含堿量(Na20)不超過0.6%,不使用受潮和過期水泥。采用潔凈飲用水拌制混凝土。砂石除符合現(xiàn)行的《普通混凝土用砂質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及驗(yàn)收方法》和《普通混凝土用碎石或卵石質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及驗(yàn)收方法》的規(guī)定外,石子最大粒徑不大于40 mm,含泥量符合規(guī)范要求,且所含泥不得呈塊狀或包褒在石子外面,吸水率不大于1.5%。
(2)精心進(jìn)行配合比設(shè)計(jì),通過試驗(yàn)反復(fù)比選,確定用于不同澆注方法不同施工環(huán)境的最佳配比。防水混凝土的配合比,應(yīng)符合下列規(guī)定:
a.水泥用量一般不少于320 kg/m3,摻有活性摻和料時(shí)不少于280 kg/m3;
b.水灰比不得大于0.5。
(3)采用摻加高效減水劑UEA及粉煤灰“雙摻”技術(shù),減少水泥用量,降低水化熱,減少收縮裂縫的產(chǎn)生。
(4)對(duì)商品混凝土的計(jì)量、拌和、運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)進(jìn)行全過程監(jiān)控,每罐混凝土現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試合格后方能使用,嚴(yán)禁在現(xiàn)場(chǎng)加水,按規(guī)定留足抗壓抗?jié)B試件。
(5)結(jié)構(gòu)施工縫留置在結(jié)構(gòu)受剪力或彎矩最小處。
(6)采取措施使防水混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部設(shè)置的各種鋼筋或綁扎鐵絲不得接觸模板。固定模板不設(shè)穿過混凝土結(jié)構(gòu)件的對(duì)拉螺栓。
(7)對(duì)穿過防水混凝土結(jié)構(gòu)的預(yù)埋管件采取切實(shí)有效的處理措施,分兩種形式,一種是直埋固定式,另一種是套管式,實(shí)際施工根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行選用。
(8)防水混凝土應(yīng)采取保溫保濕養(yǎng)護(hù)。混凝土中心溫度與表面溫度的差值不應(yīng)大于25℃,混凝土的表面溫度與大氣溫度的差值不應(yīng)大于25℃。養(yǎng)護(hù)時(shí)間不應(yīng)少于14 d。
(9)防水混凝土拆模時(shí),混凝土結(jié)構(gòu)表面溫度與周圍氣溫差不得超過15℃。
隧道防排水遵循“以堵為主,防、排、截、堵相結(jié)合,因地制宜,綜合治理”的原則,施工中采取精細(xì)管理,規(guī)范施工的要求,使隧道達(dá)到排水暢通、防水可靠、經(jīng)濟(jì)合理、不留后患的目的,形成一個(gè)完整的暢通的防排水系統(tǒng),有效地解決了隧道漏水滲水的難題,取得了較好的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益(見圖4、圖5)。
圖4 防水板施工完成后實(shí)景
圖5 隧道二襯施工完成后實(shí)景