浅谈防水施工技术在铁路隧道中的应用

浅谈防水施工技术在铁路隧道中的应用

唐学金

摘　要: 本文首先对隧道渗漏水的主要形式进行了介绍，并针对这些渗漏水的原因进行了分析；然后就其这些问题对渗漏水的治理提出了具体的预防措施。

关键词:防水施工技术 应用

由于隧道渗漏水,增加隧道内空气湿度,造成轨、通讯、照明等设施损坏,据铁路公务部门统计,漏水隧道钢轨的使用寿命约为正常状态下的1/2。由于道床及路面积水,尤其是隧底翻浆冒泥,直接危及隧道的使用功能,造成不应有的交通事故；隧道漏水加快了衬砌混凝土的碳化速度,特别是有腐蚀性的地下水,能破坏混凝土结构,减少隧道的使用寿命。

1、隧道渗漏水的主要形式及原因分析

1.1 隧道渗漏水的主要形式

隧道病害的主要类型有衬砌裂损,渗漏水和钢筋外露,边墙鼓胀开裂,拱顶掉块,基底软化,翻浆冒泥等。其中渗漏水病害的表现形式主要有拱顶渗水、滴水,拱脚处渗水、淌水,伸缩缝部位渗水、淌水,侧墙渗水、淌水,局部涌水、涌泥,道床积水等,在冬天则表现为顶部形成冰挂,侧墙形成冰柱,道床形成冰堆、冰坡等。

1.2隧道渗漏水的原因分析

1.2.1 使用的防水材料质量不高

这十几年中,随着我国国民经济的高速发展,大量建设工程不断上马,造成了对防水材料的旺盛需求,刺激了各种防水材料厂的快速发展。有些厂家既无人才,又无技术和设备,造成假冒伪劣产品盛行,自然会影响防水工程质量。具体到隧道工程中,防水板本身存在较多缺陷,拉伸强度、延伸率、抗刺破能力不足,焊接性不好,耐侵蚀性能力不足,厚度不够,防水涂料的强度、延伸率不足,与基层粘结强度不够,长期耐水性不良,防水外加剂对混凝土强度、和易性、凝固时间、固化收缩性能的不良影响等都是造成隧道渗漏水的重要因素。

1.2.2 设计及施工不尽合理

1) 混凝土和易性差或施工工序质量控制不严,导致混凝土质地不均匀,捣固不密实或出现漏振,形成疏松层和蜂窝,或留下各种形状的透水缝隙。2) 裂隙水较发育或有泉眼处没有进行引排水。3) 施工缝处止水带埋设不规范,挡头板粗糙。4) 先拱后墙法施工的拱脚浮碴清理不干净,马口回填不密实,造成渗漏水,这种现象也较普遍。5) 塌方造成衬砌混凝土拉裂,膨胀围岩作用引起衬砌开裂；塌方处理措施不到位,衬砌背后回填不密实,由于应力过大引起开裂；先拱后墙法施工的马口开挖顺序不当,长度过大,拱脚下沉引起拱部开裂；因地质不均匀下沉造成衬砌开裂。以上裂缝都会造成较严重的渗漏水,治理也较困难。6) 岩石隧道光面

爆破效果不好。衬砌结构同围岩结合不紧密,不仅恶化了衬砌的受力条件,造成围岩的进一步松动,而且还会在衬砌背后造成存水空间,为地下水的侵入打开方便之门。7) 喷射混凝土表面粗糙,对施工和服务期的防水板极易造成压痕和擦伤,影响防水层的完好,从而造成渗漏。8) 隧道中心水沟因泥砂或冰冻堵死无法排水,必然使隧道产生渗漏。

2 渗漏水治理措施

2.1 隧道渗漏水治理宗旨

隧道渗漏水治理宗旨为以“排”为主,采取“防排、堵、截”相结合的方法,因地制宜,进行综合治理。

2.2 排水处理

隧道在开挖过程中,首先要对山表渗水及地下涌水引起高度重视。开挖过程中,发现渗水,应寻找水源,如是地表水,应进行及时引排,在隧道山体表面,不应留有坑槽,以防积水；如是地下水,应找到出水点,进行有力的封堵；如水压过大,则宜将其引排至永久排水系统中。开挖后,如边墙、拱部渗漏水,应在喷射混凝土之前将透水软管或塑料盲沟之类排水管道预埋于岩面上的出水点,采用钢钉固定牢固,喷射于初期支护的混凝土中,将排水管道引入拱脚,可临时开挖排水沟,将水引出洞外,待永久排水系统完工后,再将水引入永久排水沟内。如隧底涌水,可在仰拱开挖成型后,在仰拱下部再开挖纵、横向盲沟,沟内铺碎石并用土工布包裹,盲沟应引出洞外。隧道初期支护完成后,在铺设防水板之前,要对初支表面的钢筋头、锚杆头等尖锐物进行齐根切除,然后检查喷射混凝土表面的平整度,矢弦比大于1∶6 的必须予以补喷找平,之后对仍有外露的尖锐物进行砂浆抹平,以防刺破防水板。按设计要求铺设纵、横向排水管及环向排水盲沟,要控制布设间距和数量及长度,环向盲沟的布设间距可做相对控制,即对附近有出水点的,可做适当调整。

2.3渗漏水处理

1)衬砌两侧墙部渗水时,沿出水点开凿一道引水小槽,引至永久性排水系统。小槽断面5cm ×5cm 即可(如渗水较大,可适当开凿深一点)。将小槽四周修整顺畅,平顺。取半根50mmPVC 反扣于小槽内,要尽量与内壁靠拢,用堵水剂或环氧树脂砂浆等高防渗性的材料将小槽填实并抹平。如仍未能解决问题,则要用嵌缝密封胶将整个小槽全部密封。2) 靠近拱部渗漏水的处理较为复杂,多采用注浆。注浆时,按1m～2m间距布设注浆孔,孔深应严格不大于各段钢筋混凝土衬砌厚度,不能打透初期支护,孔径为42mm ,埋设注浆管。3)由于不可避免的混凝土浇筑不连续性,容易导致施工缝、沉降缝发生渗漏,处理方法比较单一且效果较好。将渗水施工缝或沉降缝沿渗水点开凿1cm 的小缝,充分清除石屑、粉尘和松动物,在小缝底部压入底衬泡沫条,起到导流的作用;然后将单组反应型聚氨酯嵌缝胶或双组分聚氨酯嵌缝胶等嵌缝材料用灌缝枪压入缝内至密实即可。

3、其他注意事项

3.1防止混凝土衬砌收缩裂缝的措施

　1)施工中严格根据规范要求控制好原材料的质量,不合格的原材料绝不能进场。2)严格控制混凝土的配合比。配合比的选定要通过试验室反复试验确定,其抗渗强度比设计要提高0.2MPa。具体控制有以下几点:a. 控制水泥用量。防衬砌开裂的主要措施之一就是在满足混凝土强度、抗渗性的条件下,尽量减少水泥用量,既降低了成本,更重要的是降低了水化热。基于此,在满足强度的条件下,实际施工中应将水泥用量控制在280kg/m3～300kg/m3之间。b. 降低水灰比。尽量减少混凝土的泌水干缩应当是混凝土防渗抗裂的目标,因此,减少水的用量是保证混凝土抗渗性的另一个主要措施,也是提高混凝土耐久性的重要因素之一。在实际施工中,针对泵送混凝土坍落度和和易性的要求将水灰比控制在0.5%。c.坍落度控制。坍落度的大小也是影响混凝土裂纹的一个重要方面,在实际施工中,为了便于泵送,将入模坍落度控制在11cm 左右；考虑到重庆地区气温高,拌合站距离洞口的不同,现场考虑坍落度损失,对坍落度根据实际气温等情况适当调高,但不超过14cm。

3.2提高混凝土自防水性能的措施

1)开挖时不欠挖。保证混凝土衬砌厚度是提高抗渗性能的根本措施之一。因此,在开挖时,确保隧道设计轮廓不欠挖。为防止出现欠挖,自制了一个开挖轮廓检查架(该架还可以进行防水层施作、拱顶墙部欠挖处理等功能)。衬砌前利用该架的轮廓就可以检查出整个隧道轮廓欠挖部位及程度,然后立即进行处理,从而确保衬砌厚度。2) 拌合过程控制。混凝土拌和时,严格按照配合比进行机械拌和,试验员要旁站,搅拌时间必须在2min以上,保证混凝土拌和后的和易性和均匀性。3) 混凝土运输控制。要防止混凝土在运输途中出现离析,在泵送前,必须进行二次拌和。如果混凝土的坍落度有损失不能满足施工要求时,不得随意加水,而是应加入原水灰比的水泥浆进行拌和。4)衬砌背后注砂浆。隧道衬砌完成以后,在隧道衬砌与围岩之间存在的空隙或空洞区域内压注水泥砂浆。注浆分两种情况: a.根据设计规定,在Ⅳ级、Ⅴ级围岩段衬砌背后全部注浆；b.凡利用雷达检测后存在空隙、空洞的区段,全部注水泥砂浆。保证衬砌与围岩的密贴,既可以使衬砌的受力避免应力集中,也可以避免衬砌外沿存在集中水使衬砌承受水压的可能,这样可进一步减小隧道渗漏水的可能性。总之,铁路隧道衬砌在施工过程中确保达到不渗不漏的质量目标,需要从技术和管理两方面着手来共同解决,缺一不可。