隧道施工缝、变形缝的防水技术研究
摘要:结合广西隆百高速公路田林隧道群的工程实例,有针对性地对高速公路山岭隧道防水施工中常遇到的几个薄弱环节的防水问题进行探讨。
关键词:高速公路山岭隧道;防水;措施
1工程概况
田林隧道群为越岭隧道，设计为上下行分离式的四车道高速公路隧道，为双向4车道小净距+分离式隧道。由田林1～7#七座隧道组成，均为单向坡隧道，隧道群全长8113.5m。本隧道群最大埋深为79m。是广西隆百高速公路全线重点难点工程之一,隧道穿越的地层隧址区沿线出露地层为三叠系中统板纳组上段（T2b3）兰木组下段（T2l1）地层。第四季主要为残坡积（Qel+dl）含碎石亚粘土、碎石土，分布不连续，厚度1.0m～10.0m等,地质状况极其复杂;本隧道群走向为与主山脉平行的山脊，地下水较丰富,洞内环境潮湿，特别是在临近中间山坳地表低洼易积水地段，开挖断面渗漏水严重。复杂的工程地质及地下水给防水施工带来了不便,在施工中对于防水措施的调整及几个薄弱环节的处理就显得尤为重要。
2施工缝施工处理
施工缝是在施工过程中,由于混凝土一次性连续浇筑不能过长或必须分部施工而设置的施工接缝,这种接缝是结构自防水的薄弱环节,处理的好坏将会直接影响建筑物的防水质量和使用寿命。因此,必须认真做好施工缝的防水处理。
(1)防水材料
由于本隧道群走向为与主山脉平行的山脊，地下水较丰富,洞内环境潮湿，特别是在临近中间山坳地表低洼易积水地段，开挖断面渗漏水严重。在二衬混凝土施工时,若按照原设计采用20mm×30mm遇水膨胀止水条,施工间隙内止水条会受潮膨胀,在下一组二衬混凝土未施作前就已膨胀影响止水效果。所以,根据材料的止水效果变更为在施工缝结构断面中间位置埋设钢板腻子止水带,宽250mm。
(2)施工缝的处理工艺
结构施工前,先排干积水和截断外部流入施工面处的地表水。实践证明,较好的作业环境有利于保证施工缝止水带安装质量和混凝土浇筑施工。
①首先应注意钢板腻子的材质、性能、规格必须符合设计要求,且无裂缝和气泡,搭接长度不小于10cm,搭接必须平整、粘贴牢固。钢板腻子止水带埋入先浇、后浇混凝土内各为1/2带宽,而且保证止水带安装平直，位于待浇衬砌断面中心偏离小于50mm。采用图1中的盒式端头模板固定止水带。
图1盒式端头模板固定止水带
②环向挡头模板及止水带固定如图1所示的安装方式,即用止水带夹定板夹住止水带,止水带用铁丝将拉结固定在定位扁钢条上,斜撑固定加固挡头板,使挡头板位于垂直于线路方向的一平面上,并用小木板封闭挡头与围护结构间的缝隙。
③墙与仰拱间水平纵向施工缝止水带先用铁丝固定在<12钢筋上,仰拱混凝土灌筑至施工缝下时再手入安装,并用钢筋临时固定在模板支架上。
④环向及纵向水平施工缝止水带按需要长度加工,水平与环向施工缝止水带用专用十字接头焊接接长。
⑤对于环向或竖向施工缝端头模板必须牢固可靠,不得跑模,先浇混凝土基面必须充分凿毛、清洗干净、排除杂物。
⑥水平施工缝在混凝土浇筑前先在基面上敷设25～30mm与浇筑混凝土强度等级相同的水泥砂浆,环向或竖向施工缝应控制入模点与基面有一定的距离,经均匀、充分振捣后使基面与新浇筑混凝土有25～30mm水泥砂浆,新老混凝土结合良好。
⑦衬砌混凝土灌筑时,用插入式捣固器从捣固窗口加强振捣止水带两侧混凝土。
3变形缝施工处理
变形缝是由于结构两侧不同刚度、不均匀受力及考虑到混凝土结构胀缩而设置的允许变形的结构缝隙,它的防水处理也是结构自防水中的关键环节之一(图2)。按照设计要求,在模筑内部结构变形缝断面中部埋设PVC250宽橡胶止水带。
图2变形缝构造示意(单位:mm)
3变形缝施工技术措施
(1)止水带的定位和固定
止水带采用铁丝将止水带拉展固定在结构钢筋上,利用盒式端头模板支持作用将止水带定位,固定在变形缝断面设计位置上(图3),并确保止水带中部与变形缝重合。为避免止水带在混凝土浇筑时跑位,应加强对盒式端头模板支持系统,并具有一定的刚度。
图3止水带定位示意
(2)变形缝处的混凝土灌筑与振捣
①竖直向止水带两边混凝土要加强振捣,保证缝边混凝土自身密实,同时将止水带与混凝土表面的气泡排出。
②水平向止水带待止水带下充满混凝土并充分振捣后,剪断固定止水带的铁丝,放平止水带并压出少量混凝土浆,然后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。
312变形缝接水槽的施工方法
为保护变形缝不受损坏并且干燥、美观,采取变形缝处设接水槽的方法。接水槽的安装中仍然要重视防水措施和安装的平整度。变形缝构造见图4。
图4变形缝构造示意
安装不锈钢槽的施工方法及要求:
(1)在变形缝两面侧10cm处采用切割机开槽面,槽深宽3cm×5cm,要求槽口两侧平整;
(2)清洗槽面,要求无浮尘、颗粒,平整度<2cm;(3)涂氯丁胶与两侧槽面粘接橡胶条,橡胶条宽510cm;
(4)对槽口两侧立面涂上EAA环氧1号浆,要求均匀不露白;
(5)嵌入不锈钢接水槽;
(6)上好铁压条,压条钻孔孔距25cm,膨胀螺丝<018cm,压条厚215～310mm,宽215cm,安装不锈钢接水槽,最后上好铁压条,并固定紧固;
(7)涂上EAA环氧2号浆,再压条,上后批,上砂浆保护层,与混凝土基面找平。
4加宽段紧急停车带与隧道群接口处防水施工
加宽段紧急停车带与隧道普通段接口处为防水的关键环节,为改善和提高接口防水能力,采取以下防水技术措施。
(1)通过采取初期支护背后及地层注浆等技术,提高初期支护与加宽段紧急停车带接口处的防水能力,改善防水环境和防止地下水窜漏。
(2)加宽段紧急停车带防水层与隧道普通段防水层焊接连通。若隧道防水层部分后施做则应在接口处设收口铁条,并用钢钉固定在初期支护上以保证接口的密封(图5)。
图5接口防水处理示意(单位:mm)
(3)在二衬防水板上增设外置式中空止水带并在其上设止水条等措施,防止地下水沿二衬窜漏。外置式中空止水带有以下优点:①其中间有平顶方型空泡可支持变形缝中的接缝填料;②形成坚韧类似橡胶的高弹性密封口;③能承受持续和明显的循环位移;④抗老化、耐物理性损坏和极端气候的性能卓越;⑤易于安装、可粘接、钉接或直接浇入接缝面;⑥在干湿交替环境下耐久性好。
(4)及时按设计要求进行二衬背后注浆。
5小结
(1)在防水材料的使用上应根据现场实际情况选择适合工程使用的便于施工且工程性能良好的防水材料;
(2)二衬背后的压浆能有效地填充衬砌背后的空洞,保证混凝土的密实度,提高混凝土的防水能力;
(3)施工缝、变形缝以及加宽段紧急停车带与隧道普通段接口处防水施工应引起足够的重视,并将工作落到实处、细处,千方百计地做好防水工作。
(4)二衬砼施工尽量由纵坡低端逆向施工，结合泵送砼的良好流动性自然充填密实。
参考文献
[1]于书翰、杜谟远主编，周熹主审。《隧道施工》，北京，人民交通出版社，1999
[2]吕康成主编。《隧道防排水工程指南》，北京，人民交通出版社，