武广客运专线大瑶山一号隧道防排水施工技术.pdf

1、第29卷第4期 2009年8月 隧道建设 Tunnel Construction V0129 No4 Aug 2009 武广客运专线大瑶山一号隧道防排水施工技术 陈建芹 (中铁隧道集团科研所，河南洛阳471009) 摘要：武广客运专线大瑶山一号隧道地质构造复杂，岩溶、裂隙、溶洞是大瑶山隧道的的重要特点。针对客运专线开挖断面大、防水 等级高、质量要求严的特点，为了保证隧道衬砌内实外美，达到不渗、不漏、不裂和混凝土表面无湿渍的质量标准，结合工程现场实 际，详细介绍围岩注浆、盲管、边墙基础、无纺布、防水板、排水体、止水带、二次衬砌混凝土及注浆等施工方法，由于在施工过程中非 常重视初期支护防水和衬砌后

2、进行注浆回填等，大瑶山一号隧道已基本达到一级防水要求。 关键词：客运专线；大瑶山隧道；防排水；边墙基础；防水板；排水体；止水带；围岩注浆 中图分类号：U 4536；U 4554 文献标志码：B 文章编号：1672741X(2009)04045907 Water-proofing and Drainage Construction Technology in No1 Dayaoshan Tunnel on Wuhan-Guangzhou Passenger-dedicated Railway cHEN Jianqin (Scientific Research Institute under Ch

3、ina Railway Tunnel Group，Luoyang 47 1009，Henan，China) Abstract：No1 Dayaoshan tunnel on WuhanGuangzhou passengerdedicated railway has the particularities of complex geological conditions，including karsts，fissures and karst cavesThe tunnel has such features as large excavation cross section，high water

4、proofing requirement and high quality requirementThe tunnel lining is required to have solid body and good appearance，without seepage，leakage，crack and wet stain on concrete surfaceThe author presents the construction methods of surrounding rock grouting，blind ditch installing，sidewall foundation tr

5、eatment，geotextile placing，waterproof- ing membrane placing，drainage material installing，water stop tie installing，secondary lining casting and backfilling grou ting on basis of the actual conditionsOwing to the great emphasis on the waterproofing of the primary reinforcement and the backfilling gro

6、uting after secondary lining，No1 Dayaoshan tunnel has reached the first class waterproofing requirement Key words：passengerdedicated railway；Dayaoshan tunnel；waterproofing and drainage；sidewall foundation；water proofing membrane；drainage material；water stop tie；surrounding rock grouting O 引言 目前，我国铁路

7、隧道渗漏水问题非常严重，据铁道 部工务部门2002年秋检数据统计，至2002年底，投入 运营的铁路隧道有5 711座，总长2 833 km，其中渗漏 水病害隧道1 620座，共23 400处，约150 km，占隧道 总长的53，隧道的渗漏水会造成衬砌腐蚀、轨道及 零部件锈蚀、隧道道床翻浆等现象，恶化隧道运营环 境，危害隧道结构耐久性，渗漏水不仅在国内是个难 题，在国外也有类似情况发生，相对来说，由于西欧国 家在防水措施选择、防水材料质量要求等方面都有比 较严格的规定，所以渗漏水现象基本没有J。随着我 国国民经济的快速发展，我国需要发展高速铁路来满 足日益增长的客运需求，针对客运专线开挖断面大、

8、防 水等级高、质量要求严的特点，在借鉴国内外成熟的防 排水技术 和使用经验的基础上，提出隧道施工期 间各个阶段的控制要点。客运专线的防水等级必须达 到GB 50108-2001地下工程防水规范 规定的一 级防水等级，即二次衬砌结构不允许渗水，二次衬砌结 构表面无湿渍。在铺设防水板的工艺上，客运专线要 求必须是无钉铺设，传统采用的方法多是系带悬吊 法 ，在大瑶山隧道采用的是射钉和热熔衬垫配套使 用的方法。客运专线设有中心水沟，施工缝、变形缝处 设置环向排水盲管，隧道两侧设置纵向排水盲管，防水 板全环铺设，拱墙衬砌采用整体模板台车衬砌。 1 工程介绍 11工程概况 大瑶山一号隧道全长10 081

9、m，隧道沿西北一东 南走向。地层岩性及地质构造复杂，存在13条断层及 收稿日期：20090608；修回日期：20090723 作者简介：陈建芹(1981一)，女，山东省无棣县人，2005年毕业于石家庄铁道学院土术工程分院铁道工程专业，本科，助理工程师，现从事隧道与地下 工程技术工作。 避篷建议 第29卷 地下岩溶。主要岩溶形态有溶洞、溶蚀裂隙、岩溶管道 (小型管道流)等。地表水流向和岩溶地下水流向基本 一致，隧道横穿上述方向、承接地表水和岩溶水的渗入。 渗入的地段多为溪沟槽，特别发育的沟槽，F4断层可能 将沟槽水和岩溶水及北端大溪表水导人隧道，造成隧道 突水突泥。为保证隧道及行车、行人安全，在

10、工程施工 过程中对普通和特殊地段采用了不同的防排水方案。 12 地质情况 大瑶山一号隧道位于粤北山字型脊柱构造的北端 西侧，主要由复式背斜组成。隧道发育有泗公坑倒转 背斜，其次有狮子山背斜等次级褶皱和13条断层。断 层分布见表1。 表1 大瑶山一号隧道断层一览表 Table 1 Faults in No1 Dayaoshan tunnel 13水文地质 一号隧道地下水类型有碳酸盐岩岩溶水、碎屑岩 基岩裂隙水2大类。碳酸盐岩岩溶水地表分布于 DK1908+260一DK1909+935段，地表岩溶发育中等； 基岩裂隙水主要赋存于风化裂隙及构造裂隙带中，呈 不连续的含水体。水文地质条件评价见表2。

11、表2水文地质条件评价表 Table 2 Evaluation on hydrological conditions 里程 水文地质条件评价 DKl908+264DK1909+630 DK1909+630DK1910+185 DKl91O+185DK1911+555 DK191l+555一DK1911+720 DK191l+720DK19l1+975 DK191l+975DK19l2+1l5 DK1912+115DK1913+040 D3s+D 灰岩，隧道大部分地段穿过水平径流带，有nF6断层穿过隧道，其中：在F1、F4、F5、 F6 4条断层的地表有溶蚀洼地、塌陷或溶蚀漏斗，沿F3、 发育有管

12、道流。该段Fl、f3、F4、 、F16 附近雨季涌水突水的可能性大。灰岩段正常涌水量预测约为7000In d，为中涌水，最大涌水量预 测约为24 000 Ill d，为大涌水 为D 石英砂岩、砂砾岩，构造裂隙和风化裂隙发育，含丰富的基岩裂隙水，隧道涌水量预测 为883m d，为小涌水，F6为导水断层，地表漏斗发育，易将地表水引入隧道产生突水突泥 为 I浅变质粉砂岩、砂质板岩夹板岩，F7为穿过上覆D 的一组断裂，可能导水，该段隧道 深埋，主要发育脉状裂隙水(断层带裂隙水)，断裂带可能涌水；该段隧道涌水量预测为2 107 m d，为中涌水 为F8断裂，据断层性质分析，可能为隔水断裂，施工巾注意涌水

13、涌泥 为 。浅变质粉砂岩、砂质板岩夹板岩， 断层地表附近见地表水出露，其流量为50Is，隧道处 基岩裂水带，隧道涌水量562md，为小涌水 为 断裂，性质不明，故导水性不明。施工中应注意涌水涌泥的预防工作 位于泗公坑倒转背斜的北西翼，为 浅变质石英砂岩、板岩互层，夹浅变质粉砂岩，其中-与 z2+3的接触带地表见流水，其流量为50 Ls，隧道处基裂隙水带，隧道涌水量为1 425m d，为中涌水 第4期 陈建芹： 武广客运专线大瑶山一号隧道防排水施工技术 14平纵断面设计 大瑶山一号隧道全隧平面均位于直线上，隧道内 设置人字坡，坡度分别为30、一1550、一31。其 中DK1918+29325+5

14、0675段设置半径为35 000 In的圆曲线型竖曲线，其余地段竖曲线半径为30 000 m。大瑶山一号隧道纵断面图见图1。 EH一4低阻异常区 F 图1 大瑶山一号隧道纵断面图 Fig1 Profile of No1 Dayaoshan tunnel 2 防排水方案 隧道防排水主要采用“防、排、堵、截相结合，因地 制宜，综合治理”的原则。对隧址区水环境要求较高 时，可当按“以堵为主、限量排放”的原则进行；可当溶 岩隧道地下水排水通道位于隧道断面内时，依照“以 疏为主、以堵为辅”的原则进行。对地表水和地下水 做到妥善处理，使洞内外形成一个完整的防排水系 统 。 21 防水措施 1)特殊地段(岩

15、溶、断裂破碎带，地下水较大)。 采用以排为主可能会影响生态环境，根据实际情况对 该段采用“以堵为主，限量排放”的原则，达到堵水有 效、防水可靠、经济合理的目的。在裂隙水较发育地 段，采取开挖后径向注浆或补注浆等形式，将大面积淋 水或局部股流封堵，减少水土流失；对地下水发育断层 破碎带、富水灰岩溶隙、溶槽发育地段，除初期支护必 须紧跟掌子面外，初期支护达到设计强度后，现场及时 施作径向注浆。注浆材料采用纯水泥浆液及特种浆 液，注浆主要采用全孔一次性注浆的方式，遇到岩溶发 育成孔困难时采用前进式注浆。在注浆过程中以定压 和定量作为注浆结束控制标准，以定压控制为主，当注 浆压力达到设计终压1015

16、MPa，且持续注浆15 min压力不降低或单孔进浆速度小于5 Lmin时停止 注浆，单孔注浆量控制在2in 以内。注浆结束后，及时 将注浆孔和检查孔封填密实。围岩径向注浆见图2。 2)一般地段。隧道拱墙设无纺布和防水板，二次 衬砌混凝土采用抗侵蚀性防水混凝土。素混凝土段环 向施工缝拱墙设置中埋式排水管及钢板腻子止水带， 钢筋混凝土段环向施工缝拱墙设置中埋波纹排水管及 橡胶止水带，仰拱部位设置中埋式止水带；纵向施工缝 刷涂混凝土界面剂。变形缝拱墙部位防水采用中埋橡 胶止水带、沥青木丝板塞缝、聚硫密封胶(内侧设置排 水暗槽引排渗入水)等措施；沉降缝仰拱部位采用中 埋式橡胶止水带、沥青木丝板塞缝并环

17、向设置双层抗 剪钢筋等措施。变形缝拱墙部位和沉降缝仰拱部位防 水照片见图3、4。 图2 围岩径向注浆 Fig2 Radial grouting of surrounding rock 图3 变形缝拱墙部位防水照片 Fig3 Waterproofing of deformation joint at arch and side wall 隧道建设 第29卷 图4 沉降缝仰拱部位防水照片 Fig4 Waterproofing of settlement joint at tunnel invert 22 排水措施 大瑶山一号隧道排水采用双侧水沟加中心水沟的 方式，衬砌防水板背后环向每4 m设置HD

18、PEb 50 mm 打孔波纹管，纵向盲沟采用 160 mm打孔波纹管。在 DK1909+805DK1911+800段高水压每环由2根 HDPE(50 mm打孔波纹管并排布置组成。因双壁打 孔波纹管的刚度好，不易压扁、变形，所以在隧道两侧 边墙外侧泄水孔标高处分段纵向设置HDPE160142 mm。HDPE(50 mm打孔波纹管与HDPE160142 mlTl 双壁打孔波纹管均直接与隧道侧沟连通，HDPE160 142 mm双壁打孔波纹管中部设置 100 mm硬质PVC 管(最小排水坡度2)，沿纵向每30 m设置一处检查 井，泄水孔连通侧沟。当地下水发育时，加密布置透水 管，隧道施工中遇较大水流

19、时，查明水流通道，在通道 中根据实际情况埋设大小合适的过水软管，且加密布 置该范围内的透水盲管。为便于排水，隧道设置 600mm的中心水沟。 3防排水施工 31盲管施工 隧道初期支护后，在初喷混凝土面不可避免的会 产生地下水渗出，因此，在初支基面与防水层间环向按 照间距4 m设HDPEb 50 mm打孑L波纹管，盲管用无纺 布包裹后用射钉钉到基面上。集中出水点沿水源方 向，将单根引水波纹管插入其中，并用速凝砂浆将周围 封堵，以使地下水从管中集中引出，HDPE160142 mm 纵向双壁打孔波纹管每6 ITI用三通管与 50 mE打孑L 波纹管连接，用PVC管排水至水沟。环向 50 mm打 孔波

20、纹管与纵向双壁打孔波纹管均直接与隧道侧沟连 通。在一般地段每环采用单根盲管组成，在高水压地 段每环由2根波纹管并排布置组成。盲管两端头采用 无纺布等渗水材料包裹，防止喷混凝土料或杂物进入 堵塞管道。盲管安装示意图见图5。 接侧沟 接侧沟 图5 盲管安装示意图 Fig5 Sketch of blind ditch construction 32边墙基础施工 为了保证纵向排水盲管在统一标高及保证流水通 畅，在施工过程中施作边墙基础来解决这一问题。 边墙基础一般超前衬砌40 m施作，采用立设小模 板浇注，施工前清洗基底，在边基基础内预埋接茬钢 筋，以加强与衬砌混凝土的连接。 边墙基础施作前，首先将环

21、向盲管用铁丝固定在 边墙上，并用无纺布将盲管端头封堵，以免在浇注混凝 土时灌入，在边墙基础拆模后，铺设无纺布和防水板， 并安装纵向排水管及包裹排水体，最后将环向排水管 和纵向排水管通过三通管接入水沟。施作边墙基础过 程及施作完照片见图6、7。 图6 边墙基础现场施作照片 Fig6 Constructing sidewall foundation 图7 施作完的边墙基础照片 Fig7Completed sidewall foundation 第4期 陈建芹： 武广客运专线大瑶1II一号隧道防排水施工技术 33无纺布、防水板施工 防水板施工是影响衬砌质量的关键工序，防水板 是隧道防水的主要屏障，其

22、铺设质量直接影响隧道防 水的效果。客运专线在防水卷材上有严格的要求，防 水板技术指标：厚度15 mm、幅宽4 m；断裂拉伸 强度常温16 MPa、60C时6 MPa；扯断伸长率常温 550、一20时350；抗渗性表现为水压03 MPa时30 min不渗漏。从后期出现的渗水情况看，多 为防水板破损所致，因此在施作防水板之前，必须保证 铺设基面平整，无尖锐物体，对凹凸不平的位置及时处 理。平整度满足DL16(D为两凸起面凹进深度， ，J为两凸起问的距离)，基面处理完后开始铺设无纺 布，铺设无纺布作用是：1)防止初支基面的高低不平 或毛刺穿破塑料防水板；2)将初期支护的地下水排 走。无纺布和防水板全

23、环施作，在施作过程中采用射 钉和热熔衬垫配套使用的方法，铺设无纺布和防水板 时采用专用多功能台架，将单幅无纺布固定到预定位 置，然后用专用热熔衬垫及射钉将无纺布固定在喷混 凝土基面上，专用热熔衬垫及射钉按梅花形布置(拱 部间距：0507Ill；边墙间距：08010113)，铺设无 纺布时松紧适度，使之能紧贴喷射混凝土表面，不致因 过紧被撕裂，过松褶皱堆积成人为蓄水点，无纺布搭接 不得小于15 cm；铺设完无纺布再铺设防水板，防水板 在铺设前在洞外进行划线，即在防水板上划出隧道拱 顶中线和搭接边线15 cm，两边对卷后运到工地，从拱 顶对称铺设。防水板固定好后，将手动电热熔接器加 热，将防水板焊

24、接在固定无纺布的专用热熔衬垫上。 铺设防水板保证下部防水板应压住上部防水板，是为 了使防水板外侧上部的渗漏水能自然流下，不至于积 聚在防水板的接缝处留下隐患。两幅防水板间的搭接 宽度不小于15 cm，单条焊缝的有效焊接宽度不小于 15 cm，焊接后两条缝问留一条空气道。无纺布铺设 见图8，防水板铺设见图9，防水板焊接见图10。 为防止后期渗水，防水板铺设完后还要做充气检 查，检查采取随机抽样的原则，环向焊缝每衬砌循环抽 试2条，纵向焊缝每衬砌循环抽试l条。 一 -一 女 。0 图8 无纺布铺设示意图 Fig8 Sketch of geotextile placing 一 _- d I 围岩 d

25、 I d l 初期支护 一 、 热熔垫圈 射钉 。 l 垒昼垫圈 d d f t 无纺布 一 防水板加无 一 4 图9 防水板铺设示意图 Fig9 Sketch of waterproofing membrane placing 大于15 cm 厂 _ l 恒甚 防水板】 空 15mm 图10 防水板焊接示意图 Fig10 Sketch of waterproofing membrane jointing 防水板的搭接缝焊接质量检查应按充气法检查， 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025 MPa时停止充气，保持15 min，压力下 降在10以内，说明焊缝合格；如压力下

26、降过快，说明 焊缝不严。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。 34排水体施作 边墙上防水板铺设好以后，将纵向盲管用无纺布 包裹好，将其固定在设计位置上，为了增强透水性，再 填上无砂混凝土，用防水板包裹后与拱墙上防水板焊 接，边墙上环向盲管和纵向盲管的接口从施作排水体 防水板穿出，做好防水板与泄水孔的密闭性连接。防 水板局部小面积破损用专用胶熔化后将防水板剪成圆 补丁补到边墙防水板破损处，以防有渗漏水流出。排 水体施作过程及施作好的排水体见图1 1、12。 图11 排水体施作过程 Fig1 1 Construction process of drainage materi

27、al 隧道建设 第29卷 图12施作好的排水体照片 Fig12 Completed drainage material 35止水带施作 在客运专线隧道施工中，以施工缝、变形缝防水为 重点，根据围岩情况，在素混凝土地段采用钢板止水 带，在钢筋混凝土地段采用橡胶止水带。在浇注拱墙 衬砌和仰拱施工混凝土前都要在模板端头施作止水 带。橡胶止水带安装时，沿衬砌轴线每隔0510 in 钻一 12 mm的钢筋孔。将制成的钢筋卡穿过挡头模 板，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；止水带连接采用粘结，粘结前先 对接头表面进行清刷与打毛

28、，接头处选在衬砌结构 应力较小的部位，搭接长度不小于10 cm，焊接缝宽 不小于50 mm；在浇捣靠近止水带附近的混凝土时， 严格控制浇捣的冲击力，避免力量过大而刺破橡胶 止水带，同时还必须充分振捣，保证混凝土与止水带 的紧密结合，施工中如发现有破裂现象及时修补。 钢板止水带采用预先制作的固定模型固定好止水 带，衬砌混凝土拆模后及时将模型拆除，安设时再重 新安装。素混凝土段、钢筋混凝土段止水带安装见 图13、14。 图13 素混凝土段止水带安装示意图 Fig13 Water stop tie installation in plain concrete section 图14 钢筋混凝土段止水

29、带安装示意图 Fig14 Water stop tie installation in reinforced concrete section 36二次衬砌混凝土施工 正洞拱墙衬砌根据量测情况在围岩和初期支护变 形基本稳定后施作，与普通铁路隧道不同的是客运专 线拱墙衬砌采用12 m模板台车衬砌，采用整体模板浇 注混凝土，这样不仅混凝土表面平整美观，而且减少了 施工缝，有利于防水。在客运专线中，混凝土的抗渗等 级比普通铁路隧道要求更高，为保证衬砌混凝土的防 水能力，衬砌混凝土的抗渗等级为P8。衬砌混凝土主 要为C30、C35钢筋混凝土，为减少裂纹在混凝土中掺 加钢纤维或微纤维。无论是拱墙衬砌还是

30、仰拱(填 充)施工，混凝土采用自动计量搅拌站生产，无轨混凝 土罐车运输，泵送入模。每环在拱顶预留压浆管兼排 气管，保证拱顶混凝土与围岩密贴。采取附着式振捣 器振捣混凝土，辅以插入式振捣器辅助振捣。特殊地 段，如预留洞室段采用木模板配合衬砌台车衬砌。在 混凝土浇注过程中，用插入式振动棒振捣时振动棒应 距离防水板(止水带)1020 cm的距离，避免把防水 板(止水带)戳破，在浇注混凝土时，一旦发现防水板 或止水带有破损，立即修补，以防造成后期渗水。 二次衬砌在初期支护变形稳定前施工的，拆模时 的混凝土强度应达到设计强度的100；在初期支护 变形稳定后施工的拆模时混凝土强度应达到80 MPa，衬砌混

31、凝土的拆模时间由试验室经试验确定。 拆除模板后，在止水带背后安装用无纺布包裹的西50 mm打孔波纹管，及时将施工缝渗漏水通过盲管排走。 混凝土在浇筑完毕后的12 h以内对混凝土保持湿润 养护。 37 注浆 在客运专线中非常重视初期支护的防水，根据渗 漏水情况，初期支护后进行全面压浆处理，确保初期支 护背后的密实并达到一定的止水效果。另外在地下水 较发育地段，注浆后达到每延米隧道排水量小于2 m d，少量排放。可以在初期支护内埋设环向 50mm打 孑L波纹管直接连通侧沟，达到限量排放的目的。 衬砌后根据雷达检测情况和出水情况，选择合理 的注浆参数和注浆材料，对衬砌背后进行回填及压浆 第4期 陈建

32、芹： 武广客运专线大瑶II一号隧道防排水施T技术 堵水，以达到设计标准。 客运专线铁路隧道二次衬砌施工后不允许有渗漏 水现象，但对于二次衬砌结构不密实、有贯通裂缝的情 况，为保证防水效果应立即根据渗水情况采用衬砌内 注浆，在二次衬砌混凝土强度达到设计强度的70 时，利用预留的注浆孔对拱顶进行回填注浆。由于注 浆材料品种繁多，现场渗漏水情况不尽相同，因此，应 根据工程地质条件和水文地质情况等各方面因素合理 选择注浆材料。经常用到的注浆材料有水泥浆、水泥 一水玻璃浆液、聚氨酯浆、ACMS浆，在注浆过程中 注浆压力始终控制在05 MPa以内，以防因压力大造 成结构强度不能承受。隧道衬砌注浆止水见图1

33、5。 图15 衬砌注浆止水 Fig1 5 Grouting after secondmT lining 4 结语 客运专线隧道防排水是隧道工程中一项重要的内 容，它直接关系到隧道运营环境、结构耐久性、运营安 全等，为了保证隧道衬砌内实外美，达到不渗、不漏、不 裂和混凝土表面无湿渍的质量标准，在施工过程中非 常重视初期支护的防水，对初支完有渗漏水的位置及 时注浆，对基面及防水卷材认真验收合格后方可浇注 混凝土，在绑扎完钢筋后为防止初支渗漏水造成钢筋 锈蚀、混凝土开裂，在绑扎钢筋时特别注意了每隔10 1TI加设6 cm厚的垫块。施工缝、变形缝是容易造成渗 水的关键部位，在施工中对这些细节都做了很好

34、的处 理，在防水细节上，认真把关，已基本达到一级防水 要求。 参考文献 2 3 4 5 6j 7j 8 9 10 王克金铁路客运专线隧道防排水原则的探讨J内蒙 古科技与经济，2006(12)：127129 闩启方，杨永保防排水施工技术在郑两客运专线隧道中 的应用J给水排水，2008(5)：9598 燕成贵，武勤民武广客运专线五尖大L LI隧道防排水施工 技术J铁道标准没计，2007(s2)：5155 牛之印浅谈铁路客运专线隧道防排水施工技术J铁 道建筑技术，2008(S1)：4447 李治国客运专线隧道防排水儿个问题的探讨c-J 铁隧道集团二零零六年客运专线专题技术交流大会论文 集洛阳：rfJ

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