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黄土隧道防排水施工质量控制浅析

作者:未知

  摘要:本文详细介绍了黄土隧道施工过程中,防水与排水工程的质量控制要点,以期对黄土隧道施工有实际指导意义。众所周知,隧道在施工中,往往处于被地下水包围的状态,受到水压的影响,威胁了隧道内部施工结构的稳定,特别是以黄土为主体材料的隧道因黄土遇水软化、膨胀等特点,极易造成施工过程对结构的破坏和运营中结构渗水,因此,做好黄土隧道的防排水施工质量控制是隧道建设能否成功的关键。笔者根据参加施工监理的延志吴高速公路东山特长隧道的工程的施工实践经验,探讨了黄土隧道防排水施工质量控制的措施,以期对黄土隧道施工具有实际指导意义。
  【关键词】黄土隧道;防水;排水;质量控制
  1.工程概况
  延安安塞经志丹至吴起高速公路(延志吴高速公路)是陕西省“2637”高速公路规划网中7条东西横向线之一的延水关至吴起高速公路(延吴线)的关键组成部分。隧道安排两个标段相对掘进,交界桩号为K48+840,其中进口段为LJ-9标,采用三台阶开挖法,出口段为LJ-10标,多数采用两台阶法开挖。地质勘探表明,隧址区地下水类型为第四系黄土孔隙水和碎屑岩裂隙水。从开挖情况看,LJ-9标为顺坡,土质为老黄土和三趾马红土,无地下水,但土体含水量较大,土体呈硬塑性,土质均匀,结构紧密,层间夹多层古土壤及相伴的钙质结核,为块状整体结构,成洞性能较好。LJ-10标为反坡,土质均为三趾马红土,含较多钙质结核,局部夹粉砂薄层,富含地下水,土体含水量大,局部呈饱和状态。在初期支护砼面上、预留洞室处有渗水、滴水现象,特别是下导坑拱脚、仰拱开挖面有大量的积水。开挖过程中利用中心排水沟间隔集水,每次抽排完后,井内水位上升很快。这表明该座隧道防排水施工质量控制的严峻性。
  2.黄土隧道出现渗漏水的原因
  2.1自然环境导致渗漏水
  东山隧道地层为中更新统离石黄土(老黄土)和第三系粘性土(三趾马红土),由于垂直节理发育,因而裂隙也较发育,天然孔隙比为0.557~0.868,孔隙发育,透水性较强。
  2.2人为因素导致渗漏水
  2.2.1对隧道出水以及排水问题分析不足。隧道设计中,对隧道位于地下水位线以下的信息重视不够,结构优化措施不足,导致集聚地下水情况发生,破坏围岩软化结构。加之地质勘探不准确,忽略对水文地质条件的仔细分析,在两种围岩交界处土体含水量的不同可能造成的病害未做描述,结果开挖后出现涌泥、用水,处理花费大量时间。另外,不能够充分意识到隧道防排水设施的重要性。在设计中对隧道拱、墙部位的防水、排水考虑较多,采取的措施较为严密,但对地下水的上浮压力考虑欠缺,未采取井点降水、减压等措施,造成仰拱隆起,衬砌结构沉降,二衬拉裂。
  2.2.2衬砌类型、隧道结构与防排水的要求不符。设计黄土公路隧道设计时,起拱线以上采取同心圆,起拱线以下采取直墙,仰拱里面钢拱架未成环,没有采用闭合环稳定结构,初期支护受力后极易开裂。
  2.2.3施工未严格执行施工工艺要则。其一,防排水材料选择不当;其二,施工操作相关人员缺乏责任,检验程序流于表面;其三,施工技术不够先进,无法与机具相配套。
  3.隧道防排水施工工艺
  3.1洞外排水施工。
  主要包括两部分,一是隧址区地表处理,二是洞口排水系统施工。隧道覆盖层地表积水应先处理。地表的凹坑、钻探孔等应以不透水材料或粘土堵塞,并分层夯实。黄土地区地表往往存在一些不规则的落水洞,洞深、洞内水流向不明确,也难以探明,并且易形成水囊,不提前处理可能造成围岩含水量突然增大,导致塌方、涌泥等病害。洞顶附近有井、泉、冲沟、水塘等也应妥善处理。
  3.2衬砌排水施工。
  衬砌排水设施应提前布设,主要包括排水半管、纵横向排水管等。排水半管应设在喷射混凝土表面产生裂缝漏水位置,避免初期支护裂缝渗漏水问题发生。纵向排水管采用HDPEФ160打孔双壁波纹管,眼孔直径6~8mm。全隧道两侧埋设,纵向坡度与隧道纵坡相同。纵向排水管安装要精细量测画线,线型应顺直,严禁忽高忽低,保证排水畅通,不积水。
  3.3衬砌防水施工。
  衬砌防水主要是通过工程措施防止水进入二次衬砌内,保持隧道内基本干燥。
  3.3.1明洞段防水施工:按施工顺序,一是在施工完明洞衬砌后,清理表面的钢筋头、鼓包等尖锐物,不平整部位用高标号砂浆抹平,施作土工布及防水板,或三油两毡防水层,或其它类型的符合最新技术要求的防水层;二是在洞顶回填最大粒径小于2cm的带有一定级配的透水性材料并夯实,其上回填50cm厚粘土隔水层,回填时严禁损坏防水层;三是施作洞顶截水沟,严格做好沟底防渗处理,并与路基边沟形成顺畅的排水系统。
  3.3.2暗洞段防水施工:包括土工布、防水板等分项的施工。(1)防水层施工前准备,隧道防水层施工应检测初支厚度、初支背后空洞、净空断面、初支厚度、强度等符合施工要求。(2)铺设防水板,首先为了防止水泥浆进入土工布,先铺土工布后铺防水板。其次为了减少防水板的搭接,两侧边墙采用10m×2m规格,墙拱采用23.5m×3m规格厂家定制,環向上只有2个接头,且接头在检修道顶处,即便有渗水对墙拱基本不影响。(3)防水板施工质量控制,第一步将防水板表面平顺,无皱褶、无气泡、无破损等现象。第二步,防水板搭接用热焊器进行焊接,接缝为双焊缝,焊接温度应控制在200~270℃为宜,并保持适当的速度,即控制在0.1~0.15m/min范围内。太快焊缝不牢固,太慢焊缝易焊穿、烤焦。
  3.4完善排水系统
  在施作路面排水基层前,应先清理中心水沟、仰拱填充面、完善排水管保温措施。
  3.4.1处理控制渗水。清理中心排水沟后,应排查渗水点,包括二衬边墙、电缆沟槽内、检查井以及路面排水边沟等位置,对渗水点实施横向开槽方案。
  3.4.2仰拱填充高程控制。为保证排水基层厚度,仰拱填充面高程按0,-50mm控制。凡是高于设计高程的,将高出部分凿掉,凡是低于设计高程50mm的,将填充面凿毛采用C25混凝土补平。
  3.4.3排水管保温措施。隧道进出口200m范围内及洞外排水管均应包裹保温材料,保证隧道内汇集水顺利排出。隧道外排水管的埋置深度按1.5m设置。包裹泡沫石棉时,按每50cm的间距进行绑扎固定,两接茬处搭接长度不小于20cm。
  3.5路面基层排水
  由于初期支护和二次衬砌是分开施工的,环向止水带不可能伸入初期支护和仰拱中,两者之间有一道水平施工缝,当环向施工缝出现渗水时,渗水沿止水带到水平施工缝,从路面下的排水基层或仰拱面排至中心水沟,这样水泥处置碎石基层可排出水。
  3.5.1洞内排水边沟,连接应平顺,边沟砌缝须以C10水泥砂浆填缝;
  3.5.2洞内排水边沟每50m设置一道沉砂池,在隧道洞口处,洞内排水边沟与路基边沟衔接处设置沉砂池。
  3.5.3进出口高洞口端设置横向截水沟,两侧与路基边沟相接,以免隧道外路面水进入隧道。
  3.5.4尽量避免在冬季进行路面等清洗,以保证洞内排水边沟干燥无水。
  4.结束语
  黄土有水隧道施工中最关键的部分就是防排水,而防排水最重要的工序在于安装排水管路和柔性防水层。施工中要抓好各个工序的细节,确保整个隧道的防排水质量,从而形成完整的排水系统。同时对可能出现的因水引起的各种问题提前防范,尽量采用主动的控制措施,这样才能保证运营后的隧道不渗、不漏。
  【参考文献】
  [1]康军.黄土公路隧道设计与施工技术研究[D].长安大学,2006.
  [2]王选斌.陕北地区黄土隧道防排水施工质量控制要点[J].科技创业家,2014(07):43-44.
论文来源:《人民交通》 2019年7期
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