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地铁区间暗挖隧道渗漏原因及其治理论文
摘 要:
结合广州地铁的施工情况, 对地铁区间隧道渗漏的原因进行详细分析, 并总结其治理措施, 对今后地铁区间隧道的防水体系设计及施工提出一些建议。
关键词:
地铁区间隧道; 渗漏原因; 治理措施
1 地铁区间隧道防水设计体系及原则
1.1 设计原则
地铁区间隧道的防水设计原则一般为“防、排、截、堵相结合, 因地制宜, 综合治理”, 即以防为主, 以排为辅, 刚柔结合, 设置多道防线。
1.2 防水标准
地铁区间隧道的防水等级为二级, 结构不允许出现渗漏现象, 表面允许有少量浸渍, 但总浸渍面积应在总防水面积的 6‰以下, 且任意 100m2 防水面积中浸渍部位不应多于 4 处, 单个浸渍的最大面积小于 0.2m2。
1.3 防水结构设计
地铁区间隧道采用超前小导管预注浆, 以减少地下水的渗透; 初支结构采用抗渗(S6)混凝土, 形成第一道封闭的防水线; 铺设全封闭的防水层并预埋注浆管; 二次衬砌采用抗渗(S8) 混凝土并在达到强度后进行衬砌背后回填注浆; 沉降缝采用中埋式橡胶止水带; 环向施工缝采用遇水膨胀橡胶条, 纵向施工缝采用钢板腻子止水带, 并外贴止水带。
2 地铁区间隧道渗漏的统计分析
地铁区间隧道渗漏形式主要有点渗、面渗和缝渗等 3 种, 渗漏程度可分为潮湿、慢渗、快渗、急流和高压流等 5 种, 据统计潮湿约占渗漏点总数的 85%以上, 其余 4 种形式所占的比例分别小于 10%、5%、1%和 0.5%。至于渗漏部位, 主要为环向或纵向施工缝渗漏, 占总数的 90%以上, 变形缝渗漏约占 5%,其余为结构裂缝及其它渗漏。
3 地铁区间隧道渗漏的原因分析
3.1 结构外防水层破损
地铁区间隧道外防水设计主要为土工布缓冲层(400g m2)+PVC 防水板 ( 厚 1.5mm)+背贴式分区止水带( 宽30mm), 采用全封闭形式, 主要目的是在迎水面形成一个隔水屏障, 将水封堵在结构之外, 但在实际施工过程中会由于下列原因而造成破损: ①初期支护基面处理不到位, 混凝土面凹凸不平、有突出物、清理不干净; ②钢筋绑扎时未采取有效的保护措施, 使防水板整体性存在缺损; ③防水板铺设时与初支基面不密贴, 浇筑混凝土时受力破损; ④防水板搭接处焊接质量有缺陷。
3.2 裂缝的存在
地铁区间裂缝分为规范裂缝和非规范裂缝, 前者指设计施工中的变形缝、施工缝等有形裂缝, 后者则指因某种原因造成的对结构有害的受力裂缝或工艺裂缝, 裂缝的存在是形成渗漏的主要原因。
⑴ 施工缝渗漏
a. 环向施工缝
安装遇水膨胀橡胶条时未预留凹槽, 混凝土表面不平整, 使胶条膨胀后不能紧贴混凝土, 形成渗漏通道; 橡胶条表面涂覆的延缓膨胀保护层性能不稳定, 致使其不能发挥作用; 橡胶条在浇筑混凝土前已完成膨胀, 致使混凝土结构收缩时失去其膨胀能力而形成缝隙; 施工缝凿毛清理不符合要求。
b. 纵向施工缝
钢板腻子止水带上封条过早被撕掉或受到污染而无法撕掉, 使腻子失去作用, 无法与混凝土紧贴而形成渗漏缝隙; 止水带安装不顺直, 边墙仰拱分布不均匀; 拱施工结束到拱墙施工期间, 未对止水带进行保护, 造成破损而无法修补, 使其与混凝土间形成了渗漏通道; 施工缝凿毛清理不符合要求。
⑵ 变形缝渗漏
a. 中埋式止水带不易固定, 浇筑混凝土前固定较好, 但浇筑中经常产生位移;
b. 止水带埋设位置偏移, 变形管孔离开缝的位置, 当结构混凝土收缩时, 因其变形能力差, 被撕裂而失去防水功能。
⑶ 工艺裂缝渗漏
a. 在夏季施工的混凝土工程因日夜温差大而形成收缩裂缝;
b. 使用商品混凝土时, 为保证混凝土的可泵性, 在入模前掺水而增大水灰比, 故导致干缩裂缝;
c. 混凝土振捣不当、局部浇筑速度过快、浇筑间歇等因素也容易导致混凝土结构开裂。
4 地铁区间隧道渗漏的治理
现场施工实践证明, 在进行裂缝和渗漏的治理前, 首先应对结构背后进行回填注浆, 使浆液在二次衬砌背后扩散、凝结和固化, 达到闭塞渗漏通道和加固结构的目的, 其次在注浆的基础上进行结构裂缝及变形缝和施工缝渗漏的治理, 其效果十分显著。
4.1 二次衬砌混凝土背后回填注浆
⑴ 孔位布置: 通常布置在隧道的拱顶位置, 单、双线隧道每组浇筑长度分别为 7.4m 和 7.2m, 预埋注浆孔分别为 2 个和 4 个, 渗漏地段则加密, 布孔时尽量避开施工缝位置。
⑵ 注浆浆液: 分为普通水泥和超细水泥两种,先注入普通水泥浆充满初期支护与二衬之间的空隙并堵塞渗漏通道, 待水泥浆凝固后再注入超细水泥浆, 充分填满水泥浆收缩后的空隙, 达到注浆堵水的目的。
⑶ 浆液配置: 水灰比控制在 1∶1～1∶1.5, 内掺水泥用量 12%的 FS- 1 防水剂和具有微膨胀性的聚丙稀酰胺(掺量为用水量的 0.5%～1.0%, 拌浆前先溶于水并充分搅拌)。制浆时, 将已融合的聚丙稀酰胺缓慢掺入按设计水灰比拌制好的水泥浆中, 在自动拌浆桶内充分搅拌。
⑷ 注浆压力: 注浆压力控制在 0.3～04MPa, 以克服管道阻力和二衬与初期支护防水板之间的空气阻力, 以防压力过大而造成结构变形。
⑸ 注浆顺序: 按标高由低至高、由无水段向有水段依次压注, 并采用隔孔注浆方式, 使各孔浆液达到互补作用, 提高注浆效果, 避免浆液被渗漏水稀释。
4.2 施工缝渗漏的处理
通过二次衬砌背后回填注浆后, 施工缝有望被水泥浆堵死而不再渗漏, 但个别施工缝仍有渗漏, 其处理采用注浆堵漏法, 先注入水泥浆或超细水泥浆,如仍有慢渗则视情况注入化学浆液如环氧树脂等。
4.3 变形缝渗漏的处理
⑴ 剔槽: 沿变形缝剔槽, 清除原槽体内的填充材料, 清除深度 13cm, 并在槽体内两边各扩宽 12.5cm,深 3cm, 要求槽体平整。
⑵ 压浆: 先压注水泥砂浆, 再压注化学浆(水溶性聚氨脂浆液), 经两次注浆做到变形缝干燥无水。
⑶ 清槽: 将槽体内的残浆清理干净, 经检查符合要求后才进行下道工序的施工。
⑷ 安装: 在槽体内安设 f 5 软式透水盲管, 外抹1 层 2cm 厚的刚性防水材料 R1 型料, 表面用 107 胶贴 1 层牛皮纸。槽体内涂 1 层 3cm 厚的双组聚硫橡胶。结构边墙和地板可用灌注法做聚硫橡胶, 拱部采用涂抹施工, 每次涂抹 4～6mm。在槽体内安放 1 块聚苯板(10×70)后封槽, 采用 R1 型料。
4.4 裂缝的修补
根据裂缝的位置及展开宽度, 在确保提高二衬混凝土整体性和强度的前提下, 对裂缝进行灌浆修补。
⑴ 裂缝处理
a. 表面处理法: 对于区间边墙上或整体道床上的细微( 缝宽<0.2mm) 裂缝, 用钢丝刷、棉纱等清除表面的灰尘、白灰、浮渣及松散层等, 然后用毛刷蘸工业酒精沿裂缝 20～30mm 处擦洗干净并保持干燥。
b. 凿槽法: 对于区间边墙上或整体道床上的较宽( 缝宽>0.2mm) 的裂缝, 应沿裂缝用钢钎手工凿成V 型槽, 其大小根据裂缝宽度和深度现场确定。凿槽时先将原状缝明确标出, 然后以原状缝为中线凿槽,向两侧加宽, 凿完后用钢刷及棉纱将混凝土碎屑、粉尘洗净。
⑵ 注浆
为了满足使用要求, 当裂缝较浅细(缝宽<0.2mm)且数量较多时, :="" 0.2mm="">1.0mm 时, 可用微膨胀水泥浆液灌注, 灌注前应在裂缝表面涂刷一层水泥界面剂。
5 总结与建议
5.1 施工体会
对于地铁区间隧道的渗漏处理, 要从工程设计入手, 施工方面足够重视, 重点做好混凝土结构自防水, 最大限度地控制开裂和减少混凝土渗漏。由于其特殊的地下工程性, 材料应优选粘结力和综合力学性能好的补强材料, 修补缺陷部位的混凝土, 达到止水目的, 满足结构和使用功能。
采用以上治理方案, 本地铁区间隧道渗漏得到了很好的治理效果, 通过对渗漏治理方案的总结, 不但明确了渗漏的原因, 还为今后地铁工程施工提供经验和参考。
5.2 一点建议
渗漏是地下工程的常见病和多发病, 长期渗漏会影响正常使用, 缩短结构物的使用寿命, 且水土流失和地下水位变化会造成地表建筑的不均匀沉降,渗漏的危害性对城市地铁来说尤为突出, 可造成灾难性的事故。
地铁工程防水不是某种材料或某种方法就能解决的, 应根据实际情况制定有针对性的防水体系, 如考虑全封闭防水的同时, 预留防水层背后纵横向引水盲管, 综合考虑“防、堵、排、引”措施。
渗漏的治理要标本兼治, 补强与堵漏相结合, 堵漏材料选用渗透性好、物理力学性能高、粘结力强、耐久性好的材料。对于裂缝和渗漏的治理方法很多,并不局限于某一范围内, 有待同行们进一步深入研究和共同探讨, 找出更合理有效的处理方法。
参 考 文 献
[1] 王建宇, 严金秀. 隧道和地下工程( 第一版) [M]. 成都:西南交通大学出版社, 2000
[2] 沈春林, 詹福民. 防水工程实例( 第一版) [M]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2000
[3] GB 50299- 1999 地下铁道工程施工及验收规范[S]
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