高压富水明挖隧道复合式防水施工工法.pdf

高压富水明挖隧道复合式防水 施工工法 1.前言 1.0.1 随着社会的发展以及技术的进步，复杂的地质环境不能够 阻止人类修建各类交通设施的脚步。如何能够合理、科学的在富水泥 岩的环境下修建地下工程就成了当前比较重要的课题。近年来，随着 国家对生态环境的高度重视，采用明挖浅埋隧道穿越湖底隧道的案例 开始增多，这样的设计方案不仅可以减少了城市道路陆地占用率，降 低了工程用地成本，还使得道路与湖区一体化，形成独具魅力的城市 风景线。明挖湖底隧道由于其结构所处环境的特殊性，往往隧道结构 的顶部及两端侧墙部位承受荷载较大，且因为结构穿越湖底，必然长 期经受较大的水压力考验。隧道结构的防水设计方案和施工质量控制 尤为关键，防水工程的成败对城市湖底隧道的安全可靠的运营起到决 定性作用。 1.0.2 这些修建在复杂地址条件下的隧道，就有修建在富水泥岩 环境中的隧道，这样的隧道环境中必然存在较高的水压，因此，对隧 道整体结构的防水质量要求是很高的。而泥岩是一种碎屑岩类的沉积 岩，其中还有大量的粘土矿物。它与页岩的构造相似，是一种工程特 性极差的岩类。它所含有的大量的粘土矿物致使这种岩类的强度绝大 部分很低，是一种易于膨胀和崩解软弱岩石，其变形大和崩解耐久性 差的特点，表明它属于典型的软弱围岩。泥岩遇水软化膨胀和显著的 流变性是其最主要的工程地质特性。采用明挖法施工会产生大量的挖 方，如果这些泥岩不加以合理益用将会造成很大经济损失。 1.0.3 为了保证行车安全及结构的耐久性，结合依托项目的实 际特点，山东省路桥集团有限公司、山东鲁桥建设有限公司、山东 交通学院联合提出“高压富水明挖隧道复合式防水施工工法”，该施 工方法在湖底明挖隧道回填材料的选取上采用“粘土+泥岩+粘土” 的回填工艺，待回填材料沉降稳定后，在隧道周边建立一个渗透系 数小的防渗域，从而形成阻止地下水进入隧道结构内部的第一道人 工防线防线，为下一步防水体系的施工提供良好的作业环境。对于 局部的变形缝防水施工则采用外贴止水带、中埋式钢边止水带，同 时在变形缝内嵌入丁腈软木橡胶垫板，在嵌入密封膏的方法进行变 形缝的防水施工，从而形成隧道外包综合防水体系。项目研究成功 在滕州市墨子湖隧道及引道工程、峨眉至夹江联网畅通工程乐夹大 道项目、李沧区金水路打通环湾立交工程得到应用，提升了构造物 防水效果，提高了施工效率，加快了施工进度，将开挖的泥岩“变 废为宝”充分利用，在确保施工质量的同时，节约了成本，减少了 资源浪费，取得了良好的经济社会效益。 2.工法特点 2.0.1 外贴式橡胶止水带具有高弹性和压缩变形性的特点，在各 种载荷下产生弹性变形，从而起到有效紧固密封防止建筑结构的漏水、 渗水及减震缓冲作用。 2.0.2 中埋式钢边止水带中间的橡胶体在结构变形时被压缩、拉 伸、变形而起到密封止水作用；中埋式钢边止水带与混凝土有着良好 的黏附性，不易脱落和松动，使止水带能承受较大的拉力和扭力；止 水效果较好且费用较为经济。 2.0.3 丁腈软木橡胶垫板具有较高的压缩及回弹性能，能起到较 好的密封效果；同时在变形缝中加入密封膏，以增强耐久性，从而形 成防渗体，采用的材料均为无毒、无害产品，不会污染环境。 2.0.4 粘土的渗透系数较小，即便是一些渗透系数较大的粘土也 只是微透水的状态，而现场的泥岩经室内试验测定属于中等耐久性泥 岩，采用 “粘土+泥岩+粘土”的外包回填层可以形成一个渗透系数较 小的防渗域，很好的阻止地下水进入隧道内部结构；另外，可以有效 的解决回填材料的问题，可以就近利用、大量消耗场地周边积存的泥 岩、粘土，施工便捷，可大大降低施工成本，减少废弃物占地，减低 对周围环境的影响，同时还具有较大的经济效益、社会效益，对环保 节能做出贡献。 2.0.5 上述的几种方式的结合，可起到有效的防水效果，且施工 较为方便，费用经济合理，社会效益明显。 3.适用范围 本工法适用于公路工程中明挖湖底、河底等隧道混凝土结构物综 合外包防水施工。 4.工艺原理 4.0.1 在变形缝结构迎水面设置一道宽度 35cm 的外贴式橡胶止 水带（有齿槽的一面中部带孔）接头采用现场热硫化对接(图4.0.1-1) 接头的设置应避免水体直接冲击；在变形缝结构断面中部设置中埋式 橡胶止水带，形成一道密封的防线，止水带成环，接头采用厂家定制 或现场热硫化对接；在整个变形缝结构内嵌丁腈软