《隧道工程》课件第24讲 防排水施工工艺.ppt

第七章 隧道施工工艺及施工技术,围岩预支护(预加固),装渣与运输,初期支护,监控量测与数据分析,防排水施工工艺,辅助坑道,二次衬砌,隧道爆破施工技术,第六节 防排水施工工艺,隧道防水防水混凝土注浆防水防水板,注浆防水：(1)隧道工程施工应根据地质情况、掘进和支护的方式、支护预期的变形量、相邻隧道的相互影响及其构筑物的位移、沉降、水资源保护的要求进行注浆防水方案的选择。,(2)对地质预测、预报有大量涌水的软弱地层地段，宜采用地表或洞内全封闭超前预注浆。(3)在开挖后如有渗漏水或大股涌水时，宜采用支护前围岩注浆。(4)当初期支护表面有超出设计允许的渗漏水时，应用回填注浆或径向进行处理。(5)富水隧道宜采用分区隔离防排水技术，区段长度根据洞内渗漏水量大小确定，富水段可按二次衬砌长度分区，分区采用带注浆管的背贴式止水带，发生渗漏水时可进行注浆。,第七章 隧道施工工艺及施工技术,“分区防水”,每个防水分区内埋设注浆圆盘(嘴)底座和注浆软管：将专用注浆圆盘(嘴)点焊在防水板上，周边用密封膏密封，防止二次衬砌混凝土施工时水泥浆液堵塞注浆嘴；将软管一端接在注浆嘴上，另一端引至二次衬砌内表面集中面板上，逐一编号，待二次衬砌背后某处漏水需注浆时，可按编号注浆堵水。,第七章 隧道施工工艺及施工技术,采用分区防水区段，注浆顺序为先进行拱顶处回填注浆，再进行背贴式止水带上花软管注浆，最后进行分区的注浆嘴注浆。,第七章 隧道施工工艺及施工技术,二、结构防水板施工,(一)基面处理,主要对初期支护表面的渗漏水，表面凸凹不平处及外露突出物进行处理。,施工应满足以下要求(1)处理基面渗漏水，采用回填注浆进行堵水，以保持基面无明显漏水。,第七章 隧道施工工艺及施工技术,(2)对初支表面凸凹不平处进行处理，使防水层铺设基面平顺，表面平整度应满足两凸出体的高度与间距之比，不大于1/6。(3)欠挖超过5cm的部分需作处理。(4)隧道断面变化或突然转弯时，阴角应抹成半径大于5cm的圆弧，阳角应抹成半径大于3cm的圆弧。,第七章 隧道施工工艺及施工技术,钢筋网,注浆管头,锚杆,(5)对初期支护混凝土表面外露的锚杆头，钢筋尖头等硬物割除。,第七章 隧道施工工艺及施工技术,(1)将垫衬横向中线 同隧道中线对齐。,(2)由拱顶向两侧边墙铺设。,(3)采用与防水板同材质的80mm专用塑料垫圈压在垫衬上，使用射钉或胀管螺丝锚固。,(5)垫衬缝搭接宽度不小于5cm。,(4)锚固点应垂直基面并不得超出垫圈平面，锚固点梅花形布置。锚固点间距，拱部为0.50.8m，边墙为0.81m，底部11.5m，凹凸处应适当增加锚固点。,(二)缓冲垫层的铺设,土工布和聚乙烯泡沫塑料。,第七章 隧道施工工艺及施工技术,(三)防水板铺设,防水板加土工布,“无钉铺设”,第七章 隧道施工工艺及施工技术,(3)防水板铺设可采用自制台车进行。需从上向下环向铺设，相邻两幅接缝错开，结构转角处错开不小于规定值。,(1)防水板铺设前，应检查防水板是否有变色、波纹(厚度不均)、斑点、刀痕、撕裂、小孔等缺陷。如存在质量疑虑，要进行张拉、防水和焊缝张拉强度试验，如发现防水板有裂纹、针孔等应立即修补好。,(2)防水板的固定可采用热合器，使防水板融化后与塑料垫圈粘结牢固。,第七章 隧道施工工艺及施工技术,(5)在检查焊接质量和修补质量时，严禁在热的情况下进行，更不能用手撕。(目测及尺量检查、充气检查),(4)铺设时根据基面平整度的不同，应留出足够的富余量，防止浇注混凝土衬砌时因防水板绷得太紧而拉坏防水材料或使衬砌背后形成积水空隙。,第七章 隧道施工工艺及施工技术,(四)防水板搭接,防水板之间的搭接缝通常采用自动爬行热合机双焊缝焊接，细部处理或修补采用手持焊枪。,防水板之间搭接宽度15cm 双焊缝的每条焊缝宽15mm，两条焊缝之间留有不小于1.5cm宽的空腔作充气检查用。,(五)质量检验（自学）,第七章 隧道施工工艺及施工技术,三、防水混凝土施工,(1)防水混凝土施工尽量在围岩和初期支护基本稳定后进行，施工前要做好初期支护的注浆堵水和结构外防水的防水层铺设。,(2)为减少水化热的产生，施工时在混凝土中掺入部分粉煤灰，借以提高混凝土的和易性。粉煤灰采用级标准，掺量不大于25。,(3)混凝土搅拌要达到色泽一致后方可出料，拌和时间不应小于2min。混凝土采用混凝土拌和车运送，在运输过程中要避免出现离析、漏浆，并要求浇注时有良好的和易性，坍落度损失减至最小或者损失不至于影响混凝土的浇注质量与捣实。,第七章 隧道施工工艺及施工技术,(4)防水混凝土的灌注：,二次衬砌拟采用模板台车和组合钢模板，每次立模长度为912m为宜。,模板要架立牢固、严密。,混凝土振捣时，振捣棒应等距离(小于振捣半径)地插入，均匀地捣实全部混凝土。,防水混凝土采用高压输送泵输送入模。,第七章 隧道施工工艺及施工技术,隧道拱顶混凝土灌注采用泵送挤压混凝土施工工艺，拱顶宜设计三个灌注孔，由后向前灌注。,在拱顶最高位置贴近防水板面预埋注浆管。,作为排气孔，排除拱部附近空气，减小泵送压力；,通过灌注过程观察灌浆情况，检查混凝土饱满程度；,作为注浆管，对二次衬砌实施回填注浆，以弥补混凝土因收缩或未灌满造成的拱顶空隙。,混凝土灌注完毕，待终凝后应及时采用喷、洒水养护。,第七章 隧道施工工艺及施工技术,(一)止水带分类,四、变形缝、施工缝施工,按用途分为两类,变形缝用止水带，用B表示,施工缝用止水带，用S表示,按材料分为三类,塑料止水带，用P表示,橡胶止水带，用R表示,钢边止水带，用G表示,按设置位置分为两类,中埋式止水带，用Z表示,背贴式止水带，用T表示,第七章 隧道施工工艺及施工技术,(二)背贴式橡胶止水带,第七章 隧道施工工艺及施工技术,(1)背贴式橡胶止水带设置在衬砌结构施工缝、变形缝的外侧，施工时按设计要求先在需要安装止水带的位置放出安装线。,(2)施工缝处设计有防水板的，如止水带材质与防水板相同，则采用热焊机将止水带固定在防水板上；如设计为橡胶止水带时，则采用粘接法将其与防水板粘接。,第七章 隧道施工工艺及施工技术,(三)中埋式橡胶止水带,第七章 隧道施工工艺及施工技术,(1)沿衬砌环线每隔0.51.0m，在端头模板上钻一12的钢筋孔。(2)将制成的钢筋卡，内侧卡紧止水带一半，另一半止水带平靠在挡头板上，待混凝土凝固后拆除挡头板，将止水带拉直，然后弯钢筋卡紧止水带。(3)止水带及挡头板外侧应加设背托钢筋。,第七章 隧道施工工艺及施工技术,(四)遇水膨胀橡胶止水条的施工,(1)选用的遇水膨胀橡胶止水条应具有缓胀性能，其7d的膨胀率不大于最终膨胀率的60。,预留槽安止水条,第七章 隧道施工工艺及施工技术,(3)止水条安装位置、接头连接应符合设计要求。,(4)止水条表面没有开裂、缺胶等缺陷，无受潮提前膨胀现象。,(5)止水条与槽底密贴，没有空隙。,(2)遇水膨胀止水条应牢固地安装在缝表面或预留槽内。先将预留槽清洗干净，然后涂一层胶粘剂，将止水条嵌入槽内，并用钢钉固定。止水条连接应采用搭接，搭接长度大于50，搭接头要用水泥钉钉牢。止水条应沿施工缝回路形成闭合回路，不得有断点。,第七章 隧道施工工艺及施工技术,(五)施工缝,常速铁路隧道施工缝构造形式之一,常速铁路隧道施工缝构造形式之二,施工缝防水应同时采用背贴式止水带与中埋式止水带或遇水膨胀止水条的防水措施。,第七章 隧道施工工艺及施工技术,拱墙环向施工缝防水示意,第七章 隧道施工工艺及施工技术,仰拱环向施工缝防水示意,第七章 隧道施工工艺及施工技术,止水带,第七章 隧道施工工艺及施工技术,(五)变形缝,中埋式止水带与外贴防水层复合使用,变形缝防水应同时采用中埋式止水带及其它两种可靠的防水措施。,第七章 隧道施工工艺及施工技术,中埋式止水带、遇水膨胀止水条与嵌缝材料复合使用,第七章 隧道施工工艺及施工技术,具体操作方法：用特制钢筋箍夹紧橡胶钢片止水带，准确居中，在封口处开宽90mm、深35mm槽，槽体与缝交接处放双组分聚硫橡胶，其余部分填聚苯板。,在嵌双组分聚硫橡胶前，将缝两边基面的表面松动物及浮渣等凿除，清扫干净并用砂浆找平，使其与变形缝两侧粘接牢固。槽体的槽帮涂四油两布双组分聚氨酯，槽体填充EVA防水砂浆。,拱墙变形缝防水示意,围岩预支护(预加固),装渣与运输,初期支护,监控量测与数据分析,防排水施工工艺,辅助坑道,二次衬砌,隧道爆破施工技术,第七章 隧道施工工艺及施工技术,二次衬砌施作时机：,一般情况应在支护变形基本稳定后进行,变形基本稳定的条件：,隧道周边变形速率明显下降并趋于缓和,水平收敛7天平均值小于0.2mm/d、拱顶下沉速度小于0.15mm/d,累计位移达到极限位移80%以上,初期支护表面裂隙不再继续发展,第七节 二次衬砌,常用的衬砌形式有以下三种：即整体式衬砌、复合式衬砌及锚喷衬砌。,第七章 隧道施工工艺及施工技术,二次衬砌的施工方法和模板类型的选择，应充分考虑到与围岩条件，开挖方法、支护方法、混凝土施工能力等相适应。,浅埋隧道及早施作，且加强,初期支护变形过大或不收敛，又难以及时补强时提前施作,第七章 隧道施工工艺及施工技术,第七章 隧道施工工艺及施工技术,一、二次衬砌施工方法,二次衬砌多采用顺作法，即由下到上，先墙后拱顺序连续灌筑。在隧道纵向，则需分段进行，分段长度一般为912m。,二、模板类型,常用的模板有：整体移动式模板台车、穿越式(分体移动)模板台车、拼装式拱架模板。,第七章 隧道施工工艺及施工技术,第七章 隧道施工工艺及施工技术,第七章 隧道施工工艺及施工技术,三、衬砌施工准备工作,在灌筑衬砌混凝土之前，要进行隧道中线和水平测量，检查开挖断面，放线定位，混凝土制备和运输等准备工作。,1.断面检查,根据隧道中线和水平测量，检查开挖断面是否符合设计要求，欠挖部分按规范要求进行修凿。并作好断面检查记录。墙脚地基应挖至设计标高，并在灌筑前清除虚渣，排除积水，找平支承面。,第七章 隧道施工工艺及施工技术,2.放线定位,根据隧道中线和标高及断面设计尺寸，测量确定衬砌立模位置，并放线定位。,3.拱架模板整备,4.立模,根据放线位置，架设安装拱架模板或模板台车就位。,安装和就位后，应作好各项检查，包括：位置、尺寸、方向、标高、坡度、稳定性等。,第七章 隧道施工工艺及施工技术,5.混凝土制备与运输,运输工具的选择应注意装卸方便，运输快速，保证拌好的混凝土在运输过程中不发生漏浆、离析泌水，坍落度损失和初凝等现象。,第七章 隧道施工工艺及施工技术,四、混凝土的灌筑、养护与拆模,1.保证捣固密实，尤其应处理好施工缝。2.整体模筑时，应注意对称灌筑，两侧同时或交替进行。3.若因故不能连续灌筑，则应按规定进行接茬处理。4.拱脚以及边墙基底以上lm范围内的超挖，宜用同级混凝土同时灌筑。其余部分的超、欠挖应按设计要求及有关规定处理。5.衬砌的分段施工缝应与设计沉降缝、伸缩缝及设备洞位置统一考虑，合理确定位置。,第七章 隧道施工工艺及施工技术,6.封口方法。当衬砌混凝土灌筑到拱部时，需改为沿隧道纵向进行灌筑，边灌筑边铺封口模板，并进行人工捣固，最后堵头，这种封口称为“活封口”。当两段衬砌相接时，纵向活封口受到限制，此时只能在拱顶中央留出一个50cm50cm的缺口，待后进行“死封口”(图)。,第七章 隧道施工工艺及施工技术,7.多数情况下隧道施工过程中，洞内的湿度能够满足混凝土的养护条件。但在干燥无水的地下条件下，则应注意进行洒水养护。8.二次衬砌的拆模时间，应根据混凝土强度增长情况来确定。,第七章 隧道施工工艺及施工技术,五、压浆、仰拱和底板,1.压浆,目的：限制围岩后期变形，改善衬砌受力工作状态。压浆材料：单液水泥浆。压浆时机：在衬砌达到设计强度100%后进行。,注浆导管法：在模板台车拱顶处设锥形堵头或预留注浆孔；或穿过挡头板在拱顶防水层内纵向预置PVC管埋设纵向预留管道。,第七章 隧道施工工艺及施工技术,拱部防水板焊接注浆底座法,出浆孔,固定圆盘,第七章 隧道施工工艺及施工技术,2.仰拱和底板,仰拱和底板可以横向分条、纵向分段灌筑。横向通常可分为左右两部分，交替进行；纵向分段长度应视边墙施工缝、伸缩缝、沉降缝及运输要求来确定。,第七章 隧道施工工艺及施工技术,围岩预支护(预加固),装渣与运输,初期支护,监控量测与数据分析,防排水施工工艺,辅助坑道,二次衬砌,隧道爆破施工技术,第七章 隧道施工工艺及施工技术,一、辅助坑道类型,目的：增加隧道施工的工作面以缩短工期，改善施工通风、排水条件，缩短运输距离。,辅助坑道分为横洞、平行导坑、斜井、竖井四种。,第八节 辅助坑道,第七章 隧道施工工艺及施工技术,第七章 隧道施工工艺及施工技术,二、辅助坑道设置原则,辅助坑道的设置，应根据隧道长度、工期、地形、地质、水文等条件，结合施工和运营期间通风、排水、防灾救援、人员疏散及弃碴的需要，通过技术经济比较确定。,辅助坑道的设置必须具有改善施工条件、缩短工期、为运营服务，并兼顾探明地质情况等的综合作用。,第七章 隧道施工工艺及施工技术,辅助坑道的净空应根据其用途、运输方式、通风、排水主要机具尺寸及安全间隙等要求确定，兼顾运营服务的辅助坑道尚应满足有关使用的要求。,辅助坑道衬砌可采用模筑混凝土衬砌或锚喷衬砌。,特长隧道辅助坑道的设置，应在隧道方案研究阶段结合工期进行系统的研究，通过满足工期目标的多种辅助坑道组合方案的经济技术比较，择优选择。,第七章 隧道施工工艺及施工技术,三、横洞,横洞是在隧道侧面修筑的与之相交的坑道。,1.概念,2.适用条件,当隧道傍山沿河、侧向覆盖层较薄时，就可以考虑设置横洞。,第七章 隧道施工工艺及施工技术,横洞,第七章 隧道施工工艺及施工技术,选择横洞与隧道的交角一般不小于60，地形限制时不宜小于40，交角太小则锐角段围岩较易坍塌，斜交时最好朝向主攻方向。横洞与隧道的联接形式有双联式或单联式，相交处用半径不小于12m的曲线联接。,3.与正洞的联接,第七章 隧道施工工艺及施工技术,横洞断面一般采用拱形，按轨道的布置分为单道断面和双道断面。,横洞设置位置除应符合逃生需求外，还考虑该施工工作面承担隧道掘进长度的要求。,4.横断面,5.设置位置,第七章 隧道施工工艺及施工技术,四、平行导坑,是与隧道平行修筑的坑道。,第七章 隧道施工工艺及施工技术,(一)平行导坑在隧道施工中的作用,进行地质勘察，充分掌握前方地质状况；,增加正洞工作面，加快施工速度；,将洞内作业分区段进行，减少相互干扰；,构成洞内测量导线网，提高测量精度。,第七章 隧道施工工艺及施工技术,(二)平行导坑设计及施工要点,1.平行导坑的布置,一般设于地下水流向隧道的一侧。,与正洞之间的最小净距离，应视地质条件、施工方法、导坑跨度等因素确定。,底面标高应低于隧道底面标高0.20.6m，以有利于正洞的排水和运输。,纵坡原则上与隧道纵坡一致，或出洞3的下坡。,第七章 隧道施工工艺及施工技术,2.横通道,每隔120180m设一个横通道，以便于运输，为方便运输调车作业，每隔34个横通道设置一个反向横通道。,横通道与隧道中线的平面交角一般以4045为宜。,第七章 隧道施工工艺及施工技术,3.衬砌,平行导坑一般应超前正洞导坑横通道间距的13倍。,4.超前量,5.平行导坑与正洞的各项作业应分区分段进行，以减少干扰。分区分段长度应结合横通道及运输组织来选择。,第七章 隧道施工工艺及施工技术,五、斜井,当隧道洞身一侧有较开阔的山谷且覆盖不太厚时，可考虑设置斜井。,1.概念,第七章 隧道施工工艺及施工技术,斜井,第七章 隧道施工工艺及施工技术,第七章 隧道施工工艺及施工技术,当隧道埋深不大，地质条件较好，隧道侧面有沟谷等低洼地形时，可采用斜井作为辅助坑道。,斜井长度一般不超过200m。,斜井井口位置不应设在洪水淹没处。,斜井与隧道中线的夹角不宜小于40，并在与隧道连接处宜用1525m的水平道相连。,2.设计施工要点,第七章 隧道施工工艺及施工技术,斜井仰角的大小，主要考虑斜井长度及施工方便。,有轨运输斜井纵坡设置，萁斗提升不得大于35，矿车提升不得大于25，且井身不宜设变坡；,无轨运输，考虑汽车爬坡能力，按不大于12设计，并在井身设置错车道及平坡段。纵坡大于或等于6时，坡段长度不得大于800m；纵坡大于或等于8时，坡段长度不得大于350m；纵坡长度大于或等于10时，坡段长度不得大于250m。,第七章 隧道施工工艺及施工技术,斜井与隧道正洞的平面联接形式有单联式、斜交双联式和正交双联式三种。,提升机械一般用卷扬机牵引斗车，坡度很小时亦可采用皮带输送或无轨运输，斜井内的轨道数视出碴量而定。,斜交双联式,第七章 隧道施工工艺及施工技术,井口段应修筑衬砌，其它部分视地质条件及是否作为永久通风道等条件决定是否修筑永久衬砌。,施工期间应作好井口防排水工程，严防洪水淹没。,井底车场需加支撑，或修筑衬砌。,坑道大小在单线行车道时，一般底宽为2.6m；三轨双线行车道时，底宽为3.4m；双线行车道时，底宽为4.1m(以上均包括单侧设宽70cm的人行道)，高度通常2.6m。,第七章 隧道施工工艺及施工技术,六、竖井,竖井是在隧道上方开挖的与隧道相连的竖向坑道。,覆盖层较薄的长隧道、或在中间适当位置覆盖层不厚、具备提升设备、施工中又需增加工作面，则可用竖井增加工作面的方案。竖井的位置可设在隧道一侧，与隧道的距离一般情况下为1525m之间，或设置在正上方。断面形式一般为矩形或圆形。,第七章 隧道施工工艺及施工技术,竖井设置在隧道一侧时，施工安全、干扰少，但通风效果差。,第七章 隧道施工工艺及施工技术,竖井设在隧道正上方时，通风效果好，不需另设水平通道，但施工干扰大，施工中不太安全。,第七章 隧道施工工艺及施工技术,竖井断面尺寸根据提升能力、机具设备、通风排水等铺设的管道、安全梯等设备的布置以及安全间隙等因素确定，多采用圆形断面，直径约为46m。,竖井构造包括井口圈、井筒、壁座、井筒与隧道间的联接段、井下集水坑等部分。,第七章 隧道施工工艺及施工技术,七、高速铁路长或特长隧道辅助坑道工程实例,(一)太行山隧道辅助坑道设计,第七章 隧道施工工艺及施工技术,第七章 隧道施工工艺及施工技术,(二)函谷关隧道辅助坑道设计,第七章 隧道施工工艺及施工技术,(三)浏阳河隧道辅助坑道设计,第七章 隧道施工工艺及施工技术,(四)大瑶山隧道群辅助坑道设计,第七章 隧道施工工艺及施工技术,八、对长或特长隧道辅助坑道设置的几点认识,(1)隧道在进行方案设计和定线时，应结合工期综合考虑辅助坑道的设置条件；重点辅助坑道应设置在工程地质条件良好、地质资料明确的地段。,(2)辅助坑道方案设计时，结合预留二线、防灾等，在硬岩地段应优先选用平行导坑；在软岩地段考虑设置平行导坑初期支护工作量大、后期拆除重建困难等因素，宜一次建成；横洞的施工能力很强，也应优先考虑。,第七章 隧道施工工艺及施工技术,(3)有轨运输斜井长度可控制在700m左右，无轨运输斜井长度可控制在2000m以内。受施工通风制约，目前无轨运输斜井的独头施工长度可按5000m考虑(含辅助坑道长度)。,(4)当无轨运输斜井长度超过2000m时，应与竖井进行经济、技术比较综合确定。,第七章 隧道施工工艺及施工技术,(5)竖井在隧道辅助坑道比选中应通过比较选用，竖井深度宜控制在600m以内为宜。,(6)随着辅助坑道施工设备机械化程度的提高，出碴能力明显加强，不再控制施工进度。,第七章 隧道施工工艺及施工技术,第七章 隧道施工工艺及施工技术,第七章 隧道施工工艺及施工技术,2 充气检查 检查采取随机抽样的原则，环向焊缝每衬砌循环抽试 1 条，纵向焊缝每衬砌循环抽试 2条。检查时可将 5 号注射针与压力表相接，用打气筒进行充气，当压力表达到 0.25MPa 时停止充气，保持 15min，压力下降在 10%以内，说明焊缝合格；如压力下降过快，用肥皂水涂在焊缝上，有气泡的地方重新补焊，直到不漏气为止。,返回,第七章 隧道施工工艺及施工技术,