新奥法隧道施工中的衬砌与水害治理

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隧道的水害是隧道工程中较普遍的病害之一。

据不完全统计,全国已运营隧道有30%以上存在渗漏水病害,而目前在建隧道衬砌渗漏水害的比例也相当大。

衬砌渗漏水是隧道水病害的病根,危害极大。

所以,在隧道的衬砌施工阶段和运营阶段的防控对加强水害防治工作意义很大。

1新奥法隧道施工与衬砌1.1新奥法及其基本要点传统的矿山法施工,为地下隧道暗挖施工技术莫定了基础。

在上世纪60年代,由于喷射混凝土和锚杆技术的出现,创造了新奥地利施工法(N e w Aus t r i a Tunne l -l i ng M e t hod),简称新奥法(NATM )。

新奥法的基本思想是充分利用围岩的自承能力和开挖面的空间约束作用,采用锚杆和喷射混凝土为主要支护手段,及时对围岩进行加固,约束围岩的松弛和变形,并通过对围岩和支护的量测加监控来指导地下工程的设计与施工。

1.2新奥法隧道施工与衬砌衬砌与新奥法密切相关,衬砌是以新奥法为依据进行设计和施工的,新奥法施工又需要衬砌作为维持围岩稳定最理想的支护手段。

目前,复合式衬砌技术己在国内外隧道与地下工程得到广泛应用。

衬砌分层施作,二次衬砌一般在初期变形基本稳定之后施作,初期支护与二次衬砌的承载能力是相互依赖和影响的,对两层衬砌的强度要综合考虑。

初期支护的主要作用在于保护施工过程围岩的稳定和安全,而二次衬砌主要作用是承担后期变形所产生的压力,保证使用期间安全。

两层衬砌之间要密贴。

衬砌可调整围岩应力,使之分布趋向均匀,故其横断面设计以近似圆形为宜,轮廓光滑圆顺,防止应力集中。

二次衬砌不宜太厚,当围岩压力较大时,应采用钢筋混凝土衬砌。

复合式衬砌设计有4种方法,即工程类比法(常用)、特性曲线法、理论计算法和数值分析法。

由于复合式衬砌设计过程实质上就是开挖、支护衬砌、施工监测的全过程,因此工程类比法在衬砌设计中占重要地位,这就要求衬砌设计时只有深入到施工现场,才能作出符合实际的衬砌设计。

复合式衬砌施工包括:喷射混凝土、架设网构钢架和挂钢筋网,铺设防水层以及模筑混凝土二次衬砌、监控量测等。

2衬砌水害防治措施2.1衬砌水害种类及原因衬砌水害主要为衬砌渗漏,其水量的大小及渗漏状况主要有渗润、滴水、流水、漏水、喷水、淋瀑等现象。

发生衬砌水害
除水文地质等环境因素影响外,主要原因:
一是衬砌施工时忽视质量,砼级配差,浇注
捣固不实,造成砼蜂窝、麻面、空洞;二是
砼水灰比过大,衬砌后隧道表面看上去还
算光洁完整,实际上内部不密实,形成了泌
水管路;三是对施工缝、伸缩缝、沉降缝未
加处理或处理不当产生漏水缝隙;四是由
于地基不均匀沉陷、衬砌砼干缩和温度收
缩产生的内应力所造成的裂缝而导致漏
水。

所以消灭水害隐患的根本还是隧道衬
砌的渗漏预防与整治。

2.2衬砌水害防治措施
随着隧道及地下工程技术的飞速发
展,防水技术日趋完善。

但大量隧道渗漏
病害的存在更说明“截、堵、排”防治原
则中衬砌背后防排水设施的施作质量是防
排水效果的关键所在。

2.2.1截断地表水(地下水)流入坑道的
通道
施作洞顶天沟,防止冲刷洞口仰坡;
整治洞顶的池、糖、沟、槽,防止积水、
渗水;
泄水洞拦截地下水,这对于中小隧道
设泄水洞投资是比较大的。

2.2.2洞内衬砌背后防排水设施的设置
通过止水条、防水板、透水软管等专
用防排水设施的设置,将洞壁四周渗、漏、
流、喷出来的地下水汇积引导,从隧道侧
沟排出洞外,是防治水害的主要措施。

2.2.2.1铺设“盲沟网”
在喷锚支护或初期衬砌表面,根据出
水点、缝的分布和出水量大小,设置环向、
纵向相连,互通的盲沟网,并由上至下,在
边墙下部穿过衬砌引入侧沟、排出洞外。

盲沟的形式以前常用于砌片石水槽。

随着光爆技术的成热和超挖的有效控制而
废弃,取而代之的是槽形齿边木盒;现在开
发了弹簧透水软管、弹簧半圆软管、化学
纤维滤布软管。

这些钢筋或塑料弹簧外包
无纺布或塑料布的专用软管,易于在起伏
不平的岩壁上沿裂隙布置,并设有接头、
弯头、三通等构件盲沟软管的设置。

2.2.2.2铺设塑料防水板
近年来,为提高隧道衬砌质量的整体
水平,在有水隧道设计中,无论是整体式衬
砌还是复合式衬砌大都设有防水板。

即在
临时支护或初期衬砌与模筑混凝土之间设
置聚乙烯防水板。

防水板的规范化施工对
混凝上衬砌整体质量及水害防治起着决定
性的作用。

2.2.2.3衬砌三缝(工作缝、伸缩缝、沉
降缝)的防水
在一般地质和气候条件下,中小隧道
通常不设沉降缝和伸缩缝,而工作缝(施工缝),尤其是两环混凝土相接的工作缝较多。

工作缝环向开裂后出现渗漏是隧道最常见的质量通病。

3渗漏水整治方法综述3.1排水疏导凿槽疏导—又称“引水归槽法”或“内嵌法”。

在漏水处打泄水孔,沿衬砌内表面凿一道梯形槽口嵌半圆形硬塑管(Φ60～75mm),用经防锈处理的铁夹及膨胀螺栓固定硬塑管,然后用水泥砂浆或水玻璃砂浆封闭槽口,将水引入水沟内排走。

凿岩嵌堵—适用范围:用于拱部及其它渗漏较轻的缝隙。

作业流程:凿槽－嵌缝(速凝水泥浆、橡胶水泥浆)－抹面。

排水暗槽—适用范围:用于边墙渗漏水较大的竖向缝隙。

作业流程:凿槽－打眼－埋暗槽-封槽－抹面。

3.2注浆堵漏对注浆材料的要求是:可注性好;胶凝时间易于调节,固化最好是突变的;固结体强度高,抗渗性好,附着力强;材料价格适中采购方便;操作工艺简单、无毒。

常用的有:水泥水玻璃浆液(双液浆)、水溶性聚胺醋、丙烯酸盐、丙凝、丙凝水泥等(在丙凝或丙烯酸盐浆液中掺水泥,能够增加凝胶体强度,降低注浆量和缩短浆液凝胶时间)。

推荐选用水溶性聚胺醋作为注浆材料。

3.3填塞堵漏剂常用堵漏材料有:“B R 系列封治水产品”、“G 型防水堵漏剂”、“BW-91型膨胀止水条”、“堵漏灵”、“901速效堵漏剂”、“防水宝”、水玻璃水泥等。

水玻璃水泥凝结时间最短,但30m i n 强度低,收缩性较大。

防水宝、堵漏灵、901速效堵漏剂凝结时间较长,早期强度低,快速堵漏剂(FLSA)15m i n 抗压强度可达15.6M Pa ,28d 可达70M Pa 以上。

PLSA 线膨胀4h 可达0.17%,在水化数小时以至数十分钟就能表现出来。

且因其抗渗性能好、粘结强度高、堵水耐久性可靠、无毒无味无害、与水拌合成堵漏胶泥后即可用而显得更为常用。

参考文献[1]J T G D 70-2004,公路隧道设计规范[S].北京:人民交通出版社,2004.[2]GB 50208-2002,地下防水工程质量验收规范[S ].北京:中国建筑工业出版社,2002.[3]罗琼,李治国,等.圆梁山隧道衬砌裂缝及渗漏水治理技术[J ].现代隧道技术,2004(5)新奥法隧道施工中的衬砌与水害治理
徐煜亮
(浙江省乐清市水利局清江流域管理站浙江乐清325608)
摘要:通过叙述和分析隧道施工中的新奥法与衬砌以及隧道渗漏水现象,指出衬砌渗漏是水害治理的关键因素。

阐述了“盲沟网”、防水板铺设及暗槽引水、堵漏止水等施工工艺,提出了解决隧道渗漏水的有效办法。

关键词:新奥法隧道防排水措施衬砌中图分类号:文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2008)05(b)-0058-01
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