函谷关隧道防排水.docx

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函谷关隧道防排水

郑西客专函谷关黄土隧道防排水技术

1.工程概述

函谷关隧道位于河南省境内黄土台塬与黄河二级阶地，高程370-590m，相对高差近220m，自然横坡10-35°，隧道穿越第四系上更新统（Q3）砂质黄土集中更新统（Q2）黏质黄土，进口段洞身附近分布粉细砂透镜体；进出口附近地表发育陷穴，出口右侧冲沟发育，冲沟尚在进一步发展之中。

隧道地形起伏较大，植被较差，地表多被垦为旱地或果园。

洞身上乡村道路四通八达，连霍高速公路与该隧道。

2.工程特点

隧道设计线下行车速度350km/h，对隧道安全性、耐久性、防水性等方面均提出了很高的要求。

在结构物的防排水方面，在地质超前预报方面，存在许多新的科研项目需要不断探索研究。

隧道为大断面湿陷性黄土双线隧道。

湿陷性黄土具有竖直节理发育，有一定的自稳时间；遇水后强度大大降低，有湿陷性；变形一旦发生，竖直节理被破坏容易渗漏水，从而加剧了沉降等特性。

且个别地段具有埋深浅，稳定性较差，易变形等特点。

一旦发生渗漏水就会加剧土体的沉降从而对隧道产生破坏。

以上因素的存在构成了函谷关隧道复杂的地质条件，施工难度大。

如果防排水做不好容易造成坍塌、冒顶等质量问题。

在施工中将采取有针对性的技术措施，以确保工程实施中安全、质量目标的实现。

3.主要防排水措施

3.1.为满足设计对防排水的要求，受湿陷性黄土影响，本隧道结构防排水施工要做好整体防排水系统，按照“以防为主，防、截、排、引相结合，因地制宜综合治理”的原则进行，通过系统治理，达到隧道不渗不漏无湿渍的防水目标。

3.2.必须做好超前地质预报查明地下水的分布，及早采取对策做好防排水工作。

定期进行地质素描，如果土体节理发育有变化及时更换施工方法。

3.3.湿陷性黄土透水后强度大大降低，所以施工时整体防排水系统要做好。

3.4.浅埋段地面陷穴施工前先进行处理防止地表水下渗。

并严格按有关工序施工，必要时进一步加强措施。

3.5.施工中密切注意洞内地下水的发育情况，洞内渗漏水要排引归槽处理，排水沟槽采用下铺复合土工膜上设砂浆抹面进行处理。

3.6.施工用水严格管理，防止到处渗漏恶化基底。

3.7.洞顶防排水先做好后方可进洞。

3.8.防水层施工时严格按设计及规范要求进行施作。

4.施工及结构防排水系统的施工方法、工艺

4.1.施工防排水系统

隧道为湿陷性黄土，遇水强度降低。

所以整体防排水系统的施工必须对水处理好，即整体防排水系统要作好。

4.1.1.及时处理浅埋地面陷、冲沟，防止地面水下渗。

陷沟、冲沟主要存于地表，它对隧道埋深较浅地段危害较大，在开挖前应先对地表的陷沟、冲沟汇水地段进行调查，对其做回填掩埋夯实注浆处理。

并在个别浅埋地段地表设置“U”型槽。

范围为两侧边墙外3～4m，“U”型槽宽3m，高2m厚40cm，采用C25钢筋混凝土施工。

以防地表水下渗损坏黄土竖直节理，发生变形，造成塌方。

4.1.2.当季节性地表水和春、冬灌溉地时地表水下渗时，洞内渗漏水要排引归槽，使其渗漏水由归槽引到临时砂浆水沟，再排到集水井内由水泵抽到洞外，不要使仰拱基底的土受扰和破坏。

4.1.3.施工用水要管理好，不能到处漫流，要把施工用水汇排到洞内集水井内，再由水泵抽到洞外，以防恶化基底。

严禁隧道拱脚、墙脚和隧底受水浸泡（若基底受水浸泡必须进行处理），确保施工及结构安全。

4.1.4.洞顶排水系统要先做好再进洞。

洞口开挖前应先作好浆砌天沟等防水设施，确保截水引流。

洞顶设有高压水池时，必须防渗漏、防溢。

4.2.结构防排水

本隧道抗渗等级较高，除衬砌采用防水混凝土外，其他防水设施也很重要。

隧道模筑混凝土衬砌前，先做好各种防排水设施的布置，在隧道初期支护与二次衬砌拱墙之间铺设EVA塑料防水板加土工布防水，复合防水板在洞外按一次衬砌长度制作成型，洞内由防水层吊挂台车铺设，防水层铺设时做好环向及纵向排水盲沟的施作。

并采取在初期支护和二次衬砌之间注浆处理。

结构防排水设施设置详见图1所示。

4.2.1.系统排水盲管的布设、安装

隧道正洞系统盲沟布设为：

环向盲沟采用Φ50双壁打孔波纹管（外裹无纺布），每10米一环；纵向盲沟采用Φ100

双壁打孔波纹管（外裹无纺布），沿隧道两侧边墙设置。

并每隔5～10m设边墙泄水管将地下水已入洞内侧沟，并要求纵向盲管、环向盲管、泄水管采用变径三通连接牢固，泄水管的出口应离开水沟内壁一定距离，不得紧贴沟壁表面。

4.2.2.环向盲管安装

先在喷射混凝土面上定位划线，线位布设原则上按设计进行。

可根据洞壁实际渗水情况作适当调整，尽可能通过喷射层面的低凹处和有出水点的地方。

沿线用PE板窄条（8×20cm）和水泥钢钉将环向盲管钉于初喷混凝土表面，钢钉间距30～50cm。

集中出水点水源方向钻孔，然后将单根引

引流盲管插入其中，并用速凝砂浆将周围封处沿堵，以便地下水从管中集中流出。

环向肓管安装示意图见图2。

引流肓管安装示意图见图3。

4.2.3.纵向盲管安装:

按设计位置在边墙底部测放盲管设置线，沿线钻孔，打入膨胀螺栓，安设纵向盲管，用卡子卡住盲管，固定在膨胀螺栓上。

防水卷材下端设置泄水孔标高处设置φ100纵向双壁打孔波纹管（外裹土无纺布）盲沟。

纵向盲沟及环向盲沟通过塑料三通接入隧道侧沟。

4.2.4.土工布及EVA塑料防水板的拼装与铺设

本隧道对主要防水材料土工布及防水板要求如下：

土工布：

重量≥400g/m2；厚度≥3mm；拉断力（50mm）≥450N；伸长率≥80%；纵横长度比＜1.5;梯形断裂≥250N；渗透系数≥5×10-2；裂隙率＞80%。

防水板：

厚度为1.5mm;拉伸强度≥12Mpa;断裂延伸率≥200%;断裂强度≥60KN/m;低温弯折性为-20°C无裂纹;不透水性为0.2Mpa,24h不透水;热处理是变化率≤2.5%。

4.2.4.1.施工准备

测量隧道断面，利用作业台车对断面进行修整，首先应凿除喷射混凝土表面“葡萄状”结块，用电焊或氧焊将初期支护将外露的锚杆头和钢筋头等铁件齐根切除，在割除部位用同标号的砂浆抹成圆曲面，以防刺破防水板。

对于开挖面严重凹凸不平的部位须进行修凿和找平。

采用1：

2.5的水泥砂浆抹平明显坑洼，其平整度要达到边墙：

D/L=1/6，拱部：

D/L=1/8。

（L:

喷射混凝土相邻两凸面间的距离；D：

喷射混凝土相邻两凸面间凹进去的深度。

）

在初期支护面上标出拱顶中线和垂直于隧道轴线的断面线。

检查EVA塑料防水板的质量，是否有变色、老化、波纹、刀痕、撕裂、孔洞等缺陷；在防水板边沿划出焊接线和拱顶中线；防水层按实际轮廓线长度截取，对称卷起备用。

纵向铺设长度按二衬边拱混凝土长度外大于20cm安排。

4.2.4.2.土工布铺设

土工布长边沿隧道纵向铺设，长度为混凝土循环灌筑长度外大于20cm安排。

首先在喷射混凝土隧道拱顶标出隧道纵向中线，把土工布用射钉、塑料垫片固定在混凝土基面上，要求土工布的中心线与隧道中心线重合，土工布长边搭接宽度不小于150mm，短边搭接宽度不小于100mm，侧墙土工布的铺设位置在施工缝以下250mm，以便搭接，塑料垫片用射钉固定在无纺布上，每隔100-150cm呈梅花形布设，对于变化断面和转角部位，钉距适当加密。

4.2.4.3.防水板铺设

防水板长边沿隧道纵向铺设，铺设长度与土工布同，先在隧道拱顶部的土工布缓冲层上正确标出隧道纵向中心线，再使防水板的中心线与隧道中心线重合，与土工布一样从拱顶开始向两侧下垂铺设，边铺边与圆垫片热熔焊接，铺设时力求与土工布密贴，不必拉得太紧，防水板在与圆垫片进行热合，一般时间达5s即可，防水板长短边采用专用塑料热合机进行焊接，搭接长度不小于10cm，防水板焊缝焊接时，热合机行走速度控制在16～112m/min，但一定要认真检查焊接是否牢固。

附属洞室处铺设防水板时，先按照附属洞室的大小和形状加工防水板，将其焊在洞室内壁的喷锚支护上，并与边墙防水板焊接成一个整体。

防水板的铺设要松紧适度，使之能紧贴在喷射混凝土表面上，不致因过紧被撕裂；过松，无纺布防水板褶皱堆积形成人为蓄水点。

为防止电热加焊器将防水板烧穿，可在其上衬上隔热纸。

防水板一次铺设长度根据混凝土循环灌筑长度确定，并领先衬砌施工2～3个循环。

防水板接缝焊接：

防水板接缝焊接采用爬行热合机双缝焊接，将两幅防水板的边缘搭接，通过热熔加压而有效粘结。

防水板搭接宽度短边不小于150mm，长边不小于100mm，焊缝宽度不小于10cm。

热合器预热后，放在两幅防水板之间，边移动融化防水板边顶托加压，直至接缝粘接牢固。

竖向焊缝与横向焊缝成十字相交时（十字形焊缝），在焊接第二条缝前，先将第一条焊缝外的多余边削去，将台阶修理成斜面并熔平，修整长度＞12mm，以确保焊接质量和焊机顺利通过。

焊缝质量与焊接温度、电压和焊接速度有密切关系，施焊前必须先试焊，确定焊接工艺参数。

焊接时，不可高温快焊或低压慢焊，以免造成假焊或烧焦、烧穿防水板；加压均匀，不可忽轻忽重，使轻压处产生假焊现象；焊缝若有假焊、漏焊、烧焦、烧穿时进行补焊，防水板被损坏处，必须用小块防水板焊接覆盖。

4.2.4.4.防水板质量检查

外观检查：

防水板铺设应均匀连续，焊缝宽度不小于10mm，搭接宽度短边不小于150mm,长边不小于100mm，焊缝应平顺、无褶皱、均匀连续，无假焊、漏焊、焊过、焊穿或夹层等现象。

焊缝质量检查：

防水板搭接部位焊缝为双焊缝，中间留出空隙以便充气检查。

检查方法为：

先堵住空气道的一端，然后用空气检测器从另一端打气加压。

用5号注射针头与打气筒相连，针头处设压力表，将打气筒加压至0.1～0.5Mpa时，停止充气，保持该压力达3min，压力下降幅度在20%以内不漏气，否则说明有未焊好之处，用肥皂水涂在焊接缝上，产生气泡地方重新焊接，可用热风焊枪和电烙铁等补焊，直到不漏气为止。

检查数量采取随机抽样的原则，每10条焊缝抽试一条，为保证质量，每天每台热合机焊接应制取一个试样，注明取样位置、焊接操作者及日期，供试验检查之用。

对搭接焊接及吊挂点焊缝进行检查，如有不符合质量要求者，应及时进行补焊处理，以满足质量要求。

钢筋绑扎时要对防水层进行防护，所有靠防水板一侧钢筋弯钩及绑扎铁丝接口应设在背离防水板一侧。

焊接钢筋时必须在此周围设防火板进行摭挡，以免电火花烧坏防水层。

混凝土振捣时不能触碰到防水板。

防水板焊缝示意图见图4，防水板铺设施工工艺流程见图5。

4.2.5.施工缝、变形缝防水处理

本隧道对施工缝处理所用中式橡胶止水带防水材料要求为：

硬度（邵氏A度）为60±5；拉伸强度≥150Mpa；断裂延伸率≥380%；压缩永久变形（70°C×24h）≤35%；脆性温度≤-45°C。

4.2.5.1.施工缝防水处理

隧道施工缝有环向施工缝（竖缝）和纵向施工缝（水平缝）两种。

其处理措施为：

先将缝内杂物清理干净，然后在纵缝及环向施工缝中加设中埋式橡胶止水带，并在环向施工缝内侧采用双组分聚硫密封膏嵌缝，最后在施工缝表面均涂抹砼界面剂。

环向按10m一道设，纵向按2道计。

中埋式橡胶止水带施工缝处处理方法，沿结构厚度的中心线将止水带的两翼分别埋入结构中，圆环中心对准施工缝中心。

橡胶止水带布置见图6。

根据衬砌厚度及衬砌形式自制拼装式钢模或木模接挡头板，每块钢模宽度为衬砌厚度的一半，同时将钢模根据安装顺序编号，全断面液压钢模衬砌台车就位后，按照钢模挡头板编号安装钢模挡头板，同时将橡胶止水带沿隧道环向夹在挡头板中间，两块挡头板用U形卡固定。

预留一半橡胶止水带浇筑在下一循环混凝土衬砌中。

4.2.5.2.变形缝防水处理

变形缝是由于不同刚度结构受不同的力，容许产生一定的不均匀沉降而设置的结构缝隙，是结构外防水的关键环节，本标段变形缝采用中埋式橡胶止水带止水，缝隙间充填聚硫密封胶，在变形缝结构内侧预留槽，槽内采用背贴式止水带。

变形缝止水带布置详见图7所示

止水带安装与定位：

先在预留槽内安设背贴式止水带并进行固定，然后将中埋式止水带准确居中安设，粘贴或焊接定位，用模板固定，先安装一端浇筑混凝土，另一端用箱形木板保护，待混凝土达到一定强度后拆除模板及箱形保护。

图7变形缝止水带布置图

变形缝处的混凝土灌注与振捣:

对竖直向的止水带两边的混凝土要加强振捣，保证混凝土两边的混凝土密实，同时将止水带与混凝土表面的气泡排出，要保证止水带与混凝土牢固结合，止水带处的混凝土不应有粗骨料集中或漏振现象。

对水平向的止水带待止水带下充满混凝土并充分振捣密实后，放平止水带并压出少量的混凝土浆，然后再浇灌止水带上部混凝土，振捣上部混凝土时要防止止水带变形。

变形缝外侧密封胶施工时，为了避免三向受力，影响防水质量，在密封胶与嵌缝材料间采用牛皮纸隔离层，密封胶与变形缝两侧壁必须粘贴牢固，密封严实，无渗漏水现象，嵌缝质量应密实，表面不容许出现开裂、脱离、滑移、下垂和空鼓、塌陷等缺陷，嵌填密封胶之前，应清除槽内浮碴、尘土、积水，粘结密封胶的混凝土基面必须平整、干燥、干净、无任何污染。

变形缝中使用的橡胶止水带和嵌缝材料必须有出厂质量证明，并经进场检验和复验合格后方可使用，变形缝的构造形式和材料必须符合设计要求。

4.2.6.注浆处理措施

本隧道在衬砌拱顶每隔3m预留注浆空，在衬砌达到设计强度后，进行衬砌拱墙部背后防水板与二次衬砌间充填注浆。

具体施工方法:

在施工二次衬砌混凝土时,要把注浆所用小钢管预埋好，要用麻布堵塞好，以防混凝土堵塞注浆口;待衬砌完成一段距离后,且强度达到注浆要求后开始压力注浆;注浆压力控制在0.5Mpa左右,在注浆压力不变,且浆液注不进去时,即可认为注满。

5.结束语

客运专线隧道断面大、设计标准高、对结构防排水要求比普通隧道高，本隧道岩层为湿陷性黄土，所以对施工和结构防排水施工要求更是严格。

保证结构防排水功能，主要从防水板的质量控制、施工缝和变形缝的止水效果质量等几方面来保证。

保证施工防排水主要是从临时排水沟、截水沟施工质量及杜绝滥排滥放来控制。

本文从施工角度对以上施工方法工艺进行了简单阐述。

对客运专线隧道防排水施工具有一定指导意义。