隧道明洞段防水技術(shù)探索

柳 輝

中鐵十六局集團(tuán)路橋工程有限公司

1 引言

隨著中國(guó)隧道施工的發(fā)展，越來(lái)越多的隧道建設(shè)在復(fù)雜的地質(zhì)中。由于水文地質(zhì)條件及施工質(zhì)量原因，造成許多隧道明洞段處防水質(zhì)量達(dá)不到設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。為保證隧道明洞段防水施工質(zhì)量，需要對(duì)施工過(guò)程中相關(guān)技術(shù)要點(diǎn)加以分析并采取有效措施，使其符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)并滿足后期使用要求。

2 工程概況

2.1 工程簡(jiǎn)介

本項(xiàng)目為小西庫(kù)隧道，左線總長(zhǎng)482m，右線總長(zhǎng)491.816m，隧道具體布設(shè)情況如表1。

表1 隧道設(shè)計(jì)情況

2.2 沿線自然地理概況

本項(xiàng)目位于北京市密云區(qū)。密云區(qū)位于北京東北部，是燕山山脈與華北平原的交匯處。它是中國(guó)北方通往東北和內(nèi)蒙古的重要門(mén)戶，因此被稱為“京師鎖鑰”。地理坐標(biāo)西起東經(jīng)116°39'3"，東至117°30'25"，東西長(zhǎng)69km；南起北緯40°13'7"，北至北緯40°47'57"，南北寬約64km。東南至西北依次與平谷區(qū)、順義區(qū)、懷柔區(qū)接壤，北部和東部分別與河北省的灤平縣、承德縣、興隆縣毗鄰。

2.3 沿線水文地質(zhì)概況

本項(xiàng)目所在區(qū)域?qū)倥瘻貛Ъ撅L(fēng)型大陸性半濕潤(rùn)半干旱氣候區(qū)，一年四季分明，干濕冷暖變化顯著。本場(chǎng)地屬于潮白河水系。白河流經(jīng)密云水庫(kù)后，在本場(chǎng)地東約500m處向南流過(guò)。在密云區(qū)南與潮河匯合形成潮白河。項(xiàng)目位于低山丘陵區(qū)，最大海拔高度小于300m，山體多呈線狀延伸，地形坡度多在30°～40°，植被好，均存在一定厚度的覆蓋層，局部存在散石，出露的基巖較破碎，陡峭處坡度大于60°。巖石節(jié)理發(fā)育，山體植被不發(fā)育。

2.4 設(shè)計(jì)情況

（1）明洞段防水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)情況見(jiàn)圖1所示。

圖1 明洞段防水?dāng)嗝媸疽鈭D

（2）明洞襯砌：明洞段的鋼筋混凝土必須滿足抗?jié)B要求不小于P8。

（3）防水層：防水層土工布+EVA 防水板+土工布，土工布緩沖層≥400g/m2，EVA防水板厚度≥1.5mm。

（4）隔水層：隔水層采用黏性土，厚度100cm。（5）變形縫：背貼止水帶+中埋止水帶。（6）施工縫（縱向、環(huán)向）：中埋止水帶。

3 明洞段結(jié)構(gòu)防水施工方法及施工要點(diǎn)

3.1 結(jié)構(gòu)自防水

混凝土結(jié)構(gòu)是受力的主體也是防水的主體，混凝土澆筑過(guò)程是工程質(zhì)量控制的重點(diǎn)項(xiàng)目之一，由于明洞段襯砌結(jié)構(gòu)厚為70cm，采用泵送混凝土。現(xiàn)澆混凝土襯砌結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和施工，應(yīng)采取有效的防滲、防裂措施，保證混凝土有良好的密實(shí)性和耐久性。

（1）配合比設(shè)計(jì)。本項(xiàng)目結(jié)構(gòu)采用C35 P8防水混凝土，由于本工程結(jié)構(gòu)體積較大，配合比應(yīng)采用雙摻技術(shù)（使用高效減水劑及防水劑）經(jīng)多次試驗(yàn)達(dá)到設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，并出具試驗(yàn)報(bào)告，并報(bào)送監(jiān)理單位批準(zhǔn)后方可實(shí)施。拌制混凝土的水、砂石、水泥、外摻料、外加劑等必須滿足《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB/T 50476—2019）及《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》（GB 50108—2008）等規(guī)范要求，進(jìn)場(chǎng)材料需取樣送檢合格后方可投入使用。

①水泥。為保證混凝土的強(qiáng)度，所用水泥應(yīng)具有強(qiáng)度高、抗?jié)B性和耐久性好，應(yīng)選用普通硅酸鹽水泥，使用前應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)度鑒定試驗(yàn)。水泥存放時(shí)嚴(yán)禁受潮結(jié)塊。不同規(guī)格、不同廠家的水泥不宜混合；②砂。對(duì)于泵送混凝土，砂子宜用中砂，砂率宜控制在35%～40%，灰砂比為1:1.5～1:2.5，含泥量不大于1%，進(jìn)場(chǎng)中砂按照進(jìn)場(chǎng)時(shí)間順序分開(kāi)堆放，每班開(kāi)盤(pán)前檢測(cè)砂子含水率，控制好配合比；③石子?；炷恋膹?qiáng)度取決于骨料的強(qiáng)度，也取決于水泥漿與骨料的黏結(jié)強(qiáng)度，而且骨料表面越粗糙，界面的黏結(jié)強(qiáng)度就越高，骨料最大粒徑不得超過(guò)40mm，吸水率不大于1.5%，含泥量不大于0.7%，骨料應(yīng)干凈無(wú)油漬、灰塵等雜物。每班開(kāi)盤(pán)前檢測(cè)骨料含水率，控制好配合比；④外加劑。防水劑、緩凝減水劑材質(zhì)等應(yīng)符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，其摻量經(jīng)過(guò)試驗(yàn)配合比確定；⑤外摻料。防水混凝土可摻加一定量的粉煤灰、磨碎礦渣粉等，其摻量由試驗(yàn)配合比決定；⑥水。工程中多以飲用水作為拌和用水，而pH 值小于4 的酸性水和含硫酸鹽量超過(guò)水量1%的水，含有影響水泥正常凝結(jié)與硬化的有害物質(zhì)的水均不得使用。

（2）混凝土攪拌、運(yùn)輸。本項(xiàng)目采用商品混凝土，攪拌設(shè)備采用強(qiáng)制間歇式攪拌機(jī)，混凝土攪拌時(shí)，采用混凝土罐車(chē)運(yùn)送至施工現(xiàn)場(chǎng)，混凝土出站時(shí)坍落度控制在180mm±20mm，入泵坍落度控制在120±20mm，入泵坍落度總損失值不應(yīng)大于60mm。

（3）混凝土澆筑。混凝土的澆筑質(zhì)量直接影響結(jié)構(gòu)受力及防水效果，為保證混凝土施工質(zhì)量并保證混凝土澆筑時(shí)支撐體系的穩(wěn)定，采取從兩側(cè)對(duì)稱澆筑的方式，在縱向上則從中部開(kāi)始向兩端進(jìn)行，并采用分層澆筑，厚度控制在30cm～40cm。混凝土入模時(shí)溫度不應(yīng)大于30℃，混凝土澆筑時(shí)自由落體高度不應(yīng)超過(guò)2m?；炷琳駬v采用高頻振搗和插入式振搗配合使用。高頻振搗器每次振搗時(shí)間為40s～50s之間，根據(jù)模板內(nèi)混凝土高度來(lái)控制高頻振搗器使用，禁止出現(xiàn)空振和過(guò)振。插入式振搗器快插慢撥，振搗過(guò)程中插點(diǎn)均勻，插點(diǎn)間距控制不宜大于振搗半徑的1.5倍。振搗采用單一的行列形式，以免漏振。單點(diǎn)振搗時(shí)間控制在20s～30s之間，直至混凝土表面泛漿，不產(chǎn)生氣泡，混凝土不再下沉為止。振搗過(guò)程中，振搗棒避免觸碰鋼筋、模板、止水帶、預(yù)留預(yù)埋件等。

（4）混凝土養(yǎng)護(hù)。澆筑的同時(shí)按照要求做好混凝土試塊，以便后期進(jìn)行混凝土抗壓及抗?jié)B試驗(yàn)。防水混凝土在臺(tái)車(chē)移除后立即進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)采用養(yǎng)護(hù)臺(tái)車(chē)灑水養(yǎng)護(hù)，要保證混凝土表面濕潤(rùn)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于14天。

3.2 防水層

明洞防水層采用無(wú)紡?fù)凉げ?EVA 防水板+無(wú)紡?fù)凉げ?，無(wú)紡?fù)凉げ肌?00g/m2，EVA 防水板厚度≥1.5mm。防水層在明洞襯砌混凝土澆筑養(yǎng)護(hù)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后開(kāi)始施工。

（1）無(wú)紡?fù)凉げ?。無(wú)紡?fù)凉げ际┕で靶鑼?duì)明洞襯砌表面進(jìn)行處理，切除表面鋼筋頭及其他尖銳物體。對(duì)混凝土表面存在蜂窩麻面處采用水泥砂漿抹面處理。無(wú)紡?fù)凉げ疾捎脽崛蹓|片進(jìn)行固定，無(wú)紡?fù)凉げ即罱娱L(zhǎng)度不小于10cm。鋪設(shè)無(wú)紡?fù)凉げ急砻嫫秸麩o(wú)褶皺。

（2）防水板。明洞外防水板采用后鋪法施工。防水板一次切割到鋪設(shè)長(zhǎng)度，盡量減少防水板接縫。防水板從里到外、從上向下依次鋪設(shè)，防水板搭接采用熱熔雙焊縫。防水板施工要點(diǎn)：①防水板的基面應(yīng)平整牢固、清潔，無(wú)鋼筋、鐵釘?shù)燃怃J物品；②防水板鋪設(shè)時(shí)必須豎直，鋪設(shè)時(shí)不能緊繃，要預(yù)留松弛量；③防水板材出現(xiàn)破損時(shí)，必須及時(shí)修補(bǔ)，應(yīng)將破損部分剪切清理，用大于破損部位邊緣100mm 的防水板修補(bǔ)封口；④防水板搭接長(zhǎng)度不小于10cm；⑤防水板搭接完成后要對(duì)焊縫進(jìn)行氣密性檢查。

3.3 施工縫

縱向、環(huán)向施工縫設(shè)置中埋橡膠止水帶措施：施工縫中埋止水帶預(yù)埋位置必須準(zhǔn)確設(shè)置在結(jié)構(gòu)物中間。施工縫中埋止水帶線型順直，標(biāo)高統(tǒng)一。縱向施工縫止水帶采用Φ10 光圓鋼筋焊接成“井”字架固定，固定間距2m一道。環(huán)向施工縫中埋止水帶采用端頭箱型擋板夾住。止水帶搭接采用熱接法，熱接前要將凸起部位用刀片削平后再熱熔搭接，禁止采用釘子搭接。

施工縫先澆筑混凝土要加強(qiáng)止水帶兩邊混凝土振搗，澆筑混凝土?xí)r禁止移動(dòng)止水帶，混凝土澆筑高度超過(guò)止水帶中線上兩公分。澆筑完成的混凝土要進(jìn)行鑿毛處理，鑿除表層混凝土浮漿，露出仰拱混凝土粗骨料。澆筑混凝土前要對(duì)施工縫處進(jìn)行徹底清洗，防止存在灰塵及雜物。

施工縫施工要點(diǎn)：（1）縱向施工縫宜設(shè)置在仰拱拱腳上300mm 處，根據(jù)澆筑長(zhǎng)度設(shè)置施工縫；（2）施工縫應(yīng)特別注意在施工縫處受力鋼筋需留夠規(guī)定的鋼筋連接長(zhǎng)度，并應(yīng)相互錯(cuò)開(kāi)，保證在同一截面上鋼筋的接頭不超過(guò)鋼筋面積的50%；（3）施工縫中止水帶位置準(zhǔn)確，止水帶須固定穩(wěn)定，避免澆筑混凝土?xí)r止水帶偏移，影響止水效果；（4）環(huán)向中埋止水帶采用鋼筋和箱型端頭擋板固定，止水帶一般預(yù)留在箱型擋板內(nèi)，另一半澆筑在混凝土內(nèi)；（5）施工縫澆筑混凝土標(biāo)高要超過(guò)止水帶中線以上2cm，澆筑完成后應(yīng)將舊混凝土表面按規(guī)范要求鑿毛，鑿出舊混凝土中的骨料；（6）在澆注新混凝土前，用高壓水沖洗干凈，保持接縫基面濕潤(rùn)；（7）澆筑混凝土?xí)r要加強(qiáng)對(duì)施工縫旁的混凝土振搗工作，特別是背貼止水帶和中埋止水帶中間的混凝土，必須振搗密實(shí)，振搗混凝土?xí)r不得碰到止水帶。

3.4 變形縫

本隧道左右線明洞與暗洞交接的位置設(shè)置變形縫，變形縫寬度為30mm，縫內(nèi)填筑聚硫橡膠填縫材料，變形縫位置結(jié)構(gòu)鋼筋均應(yīng)斷開(kāi)。

變形縫中埋止水帶與環(huán)向施工縫中埋止水帶施工方法一致。變形縫背貼止水帶在安裝前要將安裝基面處理平整，背后禁止出現(xiàn)鼓包、空洞，背貼止水帶居中設(shè)置。當(dāng)變形縫混凝土澆筑養(yǎng)護(hù)完成后在塞填灌封材料。

變形縫施工要點(diǎn)：（1）變形縫止水帶位置必須準(zhǔn)確，中心氣孔必須放置在變形縫中間；（2）變形縫中埋止水帶必須密封成環(huán)，橡膠止水帶接縫采用小型硫化機(jī)現(xiàn)場(chǎng)硫化；（3）縫間襯墊材料采用聚氨酯發(fā)泡板，施工完成一側(cè)混凝土后，要將接觸面清理平整，安裝聚氨酯發(fā)泡板時(shí)要與接觸面密貼；（4）在澆注變形縫一側(cè)的混凝土?xí)r，為保護(hù)止水帶，擋頭板與結(jié)構(gòu)形狀一樣，夾住止水帶。要保證模板安裝密封性，同時(shí)加強(qiáng)止水帶附近混凝土的振搗效果，避免出現(xiàn)蜂窩麻面影響防水的效果；（5）在混凝土澆筑前應(yīng)檢查止水帶有無(wú)破損，澆筑時(shí)要注意止水帶保護(hù)工作；（6）回填聚硫橡膠時(shí)保證縫內(nèi)干燥、清潔，回填寬度為3cm 回填飽滿密實(shí)。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，為保證隧道防水工程質(zhì)量，應(yīng)注重其施工的過(guò)程控制。施工人員應(yīng)注意混凝土澆筑、防水層、施工縫、變形縫的技術(shù)要點(diǎn)，嚴(yán)格把關(guān)，保證明挖隧道防水的施工質(zhì)量。