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中图分类号: U45 文献标识码: A
前言:
长管棚支护技术是我国隧道工程建设过程中的重要施工技术,对于隧道的科学有效支护具有重要的保障作用。为了能够在建设施工过程中尽量减小地质条件、地理因素不利等问题导致的施工不畅,以及更好的处理隧道埋深较浅、偏压大、断面大等问题,长管棚支护技术的应有优势显现极为明显。因此,建设企业应给与长管棚支护技术高度重视,并根据具体施工情况对其进行有效改进,使其更加精准、科学的为隧道施工服务。
一、长管棚支护技术在隧道工程中应用的重要性分析
在隧道工程建设施工过程中,对于岩体破碎、裂隙发育、塌方体、断裂破碎带、砂土质地层以及浅埋偏压围岩等地质情况,为了确保隧道开挖施工作业的顺利进行,必须采取一定的超前支护措施以保障施工作业的顺利进行。长管棚支护作为隧道支护的重要形式,由于直径大,超前量大,可以减少钢管安装次数以及能够避免开挖与支护施工作业之间的干扰,因此在隧道工程施工中得到了广泛的应用,对于避免坍方以及地面下沉,确保隧道施工作业的安全顺利推进发挥了重要的作用。
二、长管棚施工工艺原理以及作用分析
长管棚支护施工的主要目的是为了确保隧道施工开挖的安全顺利进行,在隧道洞口的隧道拱顶前沿沿着隧道轮廓线外钻设水平孔,然后进行注浆对围岩进行固结,对隧道拱顶形成棚架保护环。
长管棚支护施工的技术优点在于能够提高围岩的抗剪强度,而且可以有效的承载局部松驰的地层荷载,并与后期的初期支护和空间结构形成良好的支撑。安装钢管可以起到锚杆的作用,以便于强化整体性形成较强的围岩壳。
通过钢管的预注浆,浆体在管壁钻孔在钢管周围扩散,将围岩利用浆体形成整体骨架,以控制隧道开挖施工造成的地表沉降问题。此外,在长管棚支护施工过程中,通过钻机成孔,还可以充分的发挥超前预报的功能,进而准确的掌握围岩地段的地质情况,便于对超前断的破碎岩体或者是软弱围岩进行控制,以免后期出现塌方问题。
三、超前长管棚支护施工作业准备工作
1、施工现场准备工作
施工现场的准备工作主要是对管棚支护施工区域的场地进行合理的布置,同时完成地面的平整以及夯实施工,然后完成临时便道、配电房、搅拌站、空压机房等临建设施的施工。进而按照施工组织计划将施工材料运抵施工现场,并对原材料质量进行试验检测,确保材料各项技术指标满足要求。
2、施工技术准备工作
对于测量施工作业,首先应该完成导线控制点以及水平基点的布设,以确保轴线放样以及标高测量满足施工要求,同时完成洞口水平点的引设;
其次,应该完成隧道进洞口边、仰坡的开挖以及防护工程的施工,对隧道施工洞口的地质情况以及偏压情况进行初步掌握。
此外,还应该完成隧洞洞顶截水沟的开挖以及隧道洞口两侧的临时排水设施的开挖,并严格按照施工图纸对施工队伍进行细致的技术交底。
四、隧道洞口导向墙的施工
进行导向墙施工的主要目的是作为管棚支护施工的导向以及固定设施,导向墙形式一般为钢筋混凝土导向墙,其具体施工流程如下所示:
首先,应该通过测量放样明确导向墙的具置,在确保基础的标高以及基宽合格后,按照设计要求的轴线方向以及施工技术规范要求架设钢拱架,之后架设底模板,然后沿着钢拱架的拱圈环向布设安装孔口套管,孔口套管的直径应该比管棚钢管要打2-3 厘米左右。
在完成孔口套管安装施工之后,应该对孔口套管的间距"位置以及方向进行定位,在确保无误之后安装套拱模板。然后按照从导向墙基础开始,对称浇筑的作业方式进行混凝土的浇筑,并在套拱的拱顶完成合拢。
五、长管棚钻孔施工
1、钻机的配置及就位
对于长管棚钻机的选择,应该选择扭矩大、钻孔能力以及冲击能力强的钻机,同时也应该确保钻机能够多方位钻孔,并能够控制深孔钻进的精度。对于钻机平台可以采用钢管脚手架进行搭设,平台的长度应该比钻机长度稍长0.5 米左右,要尽可能一次性搭设完成平台。必须确保平台支撑连接的稳定,以免钻机钻孔过程中出现不均匀下沉或者是摆动等问题。钻机就位之后应该使用精密测量设备对钻机位置进行核定,以确保钻机钻进使得倾角与仰角满足施工技术要求。
2、长管棚钻孔施工
长管棚应该严格按照设计位置进行施工作业,先施工有孔钢管之后施工无孔钢管,将无孔钢管作为检查管以检查注浆质量!在钻孔施工过程中开始应该保持低压低速,待钻进1米之后可以适当提高钻进压力,按照钻进一节续一节的原则进行施工。在钻孔钻进过程中,应该及时的使用测斜仪对钻孔位置进行测定,并按照钻机的钻进情况判断成孔质量,确保钻进过程中钻机的动力器,扶正器、合金钻头按同心圆持续钻进。
如果在钻进过程中出现夹泥夹沙层,应该适当控制钻进速度以免出现夹钻现象,如果地质条件为易塌孔的地质条件,应该加泥浆护壁之后继续钻进。对于松散的堆积层或者是破碎地质,可以通过增加套管护壁的方式,确保钻机顺利钻进。
3、清孔以及验孔
在钻孔过程中应该采用岩芯钻杆配合钻头来回进行扫孔,进而清除浮渣至孔底,然后采取高压风的方式从孔底位置向孔口清理钻渣,以免堵孔!在完成清孔作业之后,应该使用测量仪对钻孔深度以及倾角进行检查,具体控制指标如表1 所示。
六、棚管安装与注浆施工
长管棚的钢管安装以及注浆施工是长管棚支护施工中的重要环节,在很大程度上对于长管棚的支护质量具有决定性的影响,建设企业一定要给予高度重视,并确保施工的科学、有序进行。
1、长管棚的钢管安装
长管棚棚管的顶进可以采取大孔引导以及棚管机钻进结合施工的工艺方式,首先将锥尖钢管顶入钻孔之内,然后采用丝扣连接的方式逐根进行连接直到孔底。待管棚安装施工结束之后,应该及时的封堵钢管与孔壁之间的空隙,并连接好压浆管。
2、注浆
在长管棚注浆施工作业之前,首先向工作面、拱圈以及孔口管周围的岩面喷射混凝土,以免造成岩面缝隙出现跑浆问题!注浆材料的浆液配比应该根据隧道工程施工区域的地质条件、注浆工艺以及设备成本确定,对于含水量较高的区域可以采用通过水泥- 水玻璃双液浆。在注浆工程施工过程中,应该实时的观察浆液的扩散情况,注浆量以及注浆压力等参数指标,通过严格的控制孔位注顺序、注浆压力、持续时间、注浆量等参数,充分发挥对于长管棚的超前预报支护能力。
3、注浆效果检查
在完成注浆之后,可以通过敲击钢管的方式判断浆液是否填充满钢管,如果响声清脆表明未充分填充,可以采取补充砂浆填充处理,同时在隧道开挖施工过程中,应该及时的观察岩壁面,要确保钢管周围20 厘米范围岩隙基本充填密实。
七、结语
综上所述,长管棚支护技术作为隧道工程建设施工过程中的优质支护工艺,其技术优势极为突出,为了更好的保障长管棚支护技术在隧道工程施工过程中的有效应用,建设企业结合隧道工程施工的具体地质条件、施工情况制定科学的支护方案,以更好的确保长管棚的设计参数精确无误,从而进一步提高长管棚支护技术的应用效果,以顺利有序的推进隧道工程建设,为我国的道路交通事业的发展与进步作出更多的努力。
参考文献:
[1]程建军. 蝴蝶谷隧道浅埋偏压段长大管棚施工技术[J]. 山西建筑,2010,(12).
[2]卢俊霞. 长管棚在云台山隧道浅埋段施工中的运用[J]. 科技风,2010,(15).
[3]冯文龙. 钟公山隧道长管棚施工技术[J]. 江西煤炭科技,2010,(01).
关键词:隧道工程,渗漏水,成因,预防措施,治理措施
Abstract: the leakage of tunnel engineering accident is the most common form of harm, so the prevention and handling leakage accident is tunnel engineering design and construction technology of important parts. Combining with the line at eight immortals guantou especially to the processing of the leakage of tunnel engineering, this paper analyzed the causes of the leakage accidents, and from the survey, design, construction and so on several aspects of the leakage of prevention and treatment measures.
Keywords: tunnel project, leakage, cause, prevention measures and management measures
中图分类号:U455 文献标识码:A文章编号:
1、八仙仑隧道工程简介
八仙仑隧道地处福州市区东面,闽江北岸,鼓山风景区,为双线客运专线隧道,总长6713m,设计车速200km/h,并预留提速250 km/h条件,建筑限界满足双层集装箱列车要求。采用新奥法(NATM)施工,全断面开挖(光面爆破开挖方式),分进、出口双向掘进。为国内第一批已投入运营的客运专线无碴轨道铁路隧道。
2、渗漏水事故的成因
隧道工程所处山体内外的环境水是隧道渗漏水的根本原因,另岩节理发育,加之爆破对围岩的二次扰动,导致地表水、裂隙水浸入是渗漏水事故的直接成因。
实际工程中,全断面混凝土衬砌隧道,在混凝土浇筑结束后,由于山体内地下水的渗流通道被封堵,形成较高的外水压力,使衬砌混凝土在施工缝、变形缝的薄弱位置产生渗漏。这是因为,在混凝土浇筑时没有采取有效的排水措施(如设置排水廊道、打排水孔等)进行外水导排减压,在混凝土衬砌完成后,因各种原因回填和固结灌浆不可能立即进行时,当衬砌混凝土水化热完成后,衬砌与岩体之间实际存在一个较大的空隙。当围岩外水压力梯度尚不足以形成新的渗流通道时,外压力实际上是渗漏水在围岩和衬砌中产生的体积力,此时的外水压力迅速升高,并直接作于衬砌混凝土上,导致混凝土薄弱面渗水。
3、漏水事故的预防措施
由于隧道工程属于隐蔽工程,不同区段的地质和水文地质条件也不尽相同,所以地质条件的复杂决定了隧道产生渗水质量事故的原因也是多方面的。为了更好地对渗水质量事故进行预防,须从勘测、设计、施工、监理等多方面入手。
3.1 勘测方面
由于隧道工程所处区域的地形地貌条件、工程地质条件、水文地质条件、构造应力条件、气候等因素均对隧道工程的应力条件和结构设计产生决定性影响,因此对隧址区进行详细的勘测是十分必要的。现阶段,在施工过程中一般采用超前地质预报的手段,针对施工出露的地质情况如围岩岩性变化、岩爆区、破碎带、软弱夹层、溶洞、孔洞、地下水库、暗河等各种具体情况及超前预报结果进行二次设计,这样相当大程度的影响了工期,且增加了围岩暴露期间未及时确定方案的危险性。因此现阶段隧道工程详勘主要依据与施工同步进行勘测或采用地质雷达进行超前地质预报。
3.2 设计方面
对于富水区围岩中施工的隧道,设计应充分意识到水对工程的影响。尤其是当施工难度增加时,现实的施工条件无法达到设计的操作要求时,对该类富水隧道的设计应考虑以下几个方面的问题:
(1)施工缝的位置可尽量设在底板水平面上,以免设置吊脚模板,这样可使模板的支撑体系尽量减少,以避免底板混凝土表面产生气泡及相应的混凝土空蚀和空化问题,即使该部位的剪力或弯矩较大亦可通过增加配筋或界面尺寸的办法来解决,而不应限制在该部位设缝;
(2)如因结构需要,施工缝需设在边墙上,可考虑在分缝位置上设置沿洞轴线方向的止水措施(如可使用固定的橡胶止水条);
(3)对隧道的衬砌设计应考虑设固结灌浆,充分利用围岩与衬砌体共同受力、减少配筋;
(4)如出现渗漏, 可采用适当品牌的环氧材料结合水泥注浆进行防渗补强,以达到后处理的目的,确保工程使用效果;
(5)根据富水围岩的特点,在设计时可从结构上考虑如何控制混凝土的收缩产生的渗漏。不仅确保工程质量,同时大大减少后处理的费用。依据隧址区勘测资料和现场施工实际地质条件,设计者应充分依据新奥法原理进行隧道设计,确保隧道施工完成后围岩稳定、排水通畅、衬砌美观。
3.3 施工方面
隧道工程施工是预防渗漏水病害的重要一环,施工方面处理不力导致渗漏水病害主要分为以下几个方面:
(1)衬砌施工时忽视质量,混凝土级配差,浇注捣固不密实,造成混凝土蜂窝、麻面、空洞;
(2)混凝土水灰比过大,衬砌后隧道表面看上去还算光洁完整,实际上内部不密实,形成了泌水管路;
(3)对施工缝、伸缩缝、沉降缝未加处理或处理不当产生渗漏水缝隙;
(4)由于地基不均匀沉陷、衬砌混凝土干缩和温度收缩产生的内应力所造成的裂缝而导致渗漏水;
(5)施工过程中所用防水材料存在较大的质量问题。
3.4 监理方面
按照规范化施工要求,监理在勘测、设计、施工等方面均发挥极其重要的作用,其工作的成果可保证隧道工程勘测结果尽最大可能符合实际条件,隧道工程设计时充分按新奥法原理依据勘测结果优化设计方案,施工方则切实执行设计方案,最终实现隧道工程的经济、安全、可靠。
4、漏水事故的治理措施
就目前隧道渗漏水的处理方式来看,一般是采取以防为主,截、堵、排相结合的处理原则。地下水只有顺利引出,结构防水效果才会好,否则地下水越积越多,形成压力水,水就会顺着衬砌层薄弱环节渗出,形成病害。
依据上述多方面的综合分析,从预防角度出发应在上述多方面逐项落实到位,从根本上防止隧道衬砌渗水质量事故的发生。但由于勘测能力、设计施工水平、环境变迁等种种可预见或不可预见因素的影响,在隧道工程中易发生隧道衬砌渗漏水质量事故,因此针对隧道衬砌渗漏水质量事故须分析具体原因后,采用不同的治理措施。归纳有以下几种治理方案:
因勘测结果不准确或条件突变使围岩失稳,导致隧道衬砌变形开裂而渗水的,应先采用锚索、注浆固结、管棚、长大锚杆等加固措施对变形区段围岩进行加固处理,之后沿隧道衬砌变形裂缝带凿沟槽安放透水管与排水沟连通,沟槽表面用高标号抗渗砂浆抹平。
因排水系统设计不完善或堵塞、二次衬砌抗渗标号偏低引起的隧道衬砌渗水质量事故,视渗水情况如为点状,则在该处钻孔后插入排水管引入排水沟排水;如为线状或面状,则在该区段凿沟槽安放透水管与排水沟连通,沟槽表面用高标号抗渗砂浆抹平。
因年久橡胶止水带老化引起的隧道衬砌渗水质量事故,可凿沟槽更新橡胶止水带,沟槽表面用高标号抗渗砂浆抹平。
因凿洞破坏引起的隧道衬砌渗水质量事故,可将破坏区域修凿到新鲜而且整齐,同时凿沟槽安放橡胶止水带,之后采用立模浇筑高标号抗渗混凝土补齐。
因排水沟淤积或水冻结堵塞引起的隧道衬砌渗水质量事故,加强巡查养护,及时疏通保证排水通畅。
5 、结束语
以上所述即针对隧道衬砌渗水质量事故讲行的原因分析和治理措施,在工程施工中,为确保隧道工程施工质量,只有在设计、监理、施工等三方面的共同努力下方能保证隧道工程围岩稳定、排水通畅、衬砌美观,在运营过程中不致于发生渗水质量事故。隧道渗漏水应根据具体情况具体分析处理,特别是施工单位,应在以后的作业中高度重视混凝土衬砌质量,做好防水工作,真正做到治标治本。
参考文献
[1] 易萍丽.现代隧道设计与施工[M]. 北京:中国铁路出版社,1997
[2] 刘胜利,彭立敏.小关大跨度连拱隧道的设计与施工.上海国际隧道工程研讨会论文集,2003
关键词:水文地质;隧道工程;勘察
中图分类号:P641文献标识码: A
引言
工程勘察是为满足工程设计、工程施工以及维护需要而开设的以研究水文、地形以及地质状况为主的勘探测试工作。其中,水文地质是勘察工作中一项非常重要的内容。是否能够在进行勘探测试过程中准确了解地下水及地下水的变化情况,是否能够掌握水文地质的发展规律,对于工程规划和工程设计施工工作起着直接决定作用。若水文地质勘察工作做不好,那么不仅会影响工程的正常施工,还会直接影响工程的使用功能。本文就水文地质在隧道工程勘察中的技术进行分析与讨论,以促进隧道工程的质量。
一、水文地质评价内容和勘测参数
(一)水文地质评价内容
工程地质勘察中水文地质评估内容在以往的工程勘察报告中,由于缺少结合工程的设计和工程施工需要评价地下水对岩土工程的作用和危害在很多地区已发生多起因地下水造成工程出现质量问题,发生安全事故的几率较大,总结以往的经验和教训,在今后在隧道工程勘察中,对水文地质问题的评价主要考虑以下内容:
1.掌握隧道工程地下水运动基本情况。具体是指对隧道工程地下水长期的运动情况及其发展变化进行准确探查,然后在此基础上预测隧道工程地下水对人类工程活动产生的影响,尤其是建筑物稳定以及岩土性质的影响。
2.根据掌握隧道工程勘测数据制定科学合理的评价和防治方法。比如分析和总结地基基层压缩层内的松散砂土数据后,依照这些数据预测其可能对工程产生的影响以及影响程度,如是否会出现流砂,程度如何等;又如分析深埋于地下水位之下钢筋腐蚀情况(水的腐蚀),预测腐蚀速度对工程质量的影响。
3.根据隧道工程的施工进程要求,随时提供隧道工程水文地质的数据。
4.特殊情况应区别对待。比如对一些比较大型的,影响力较大的工程,若工程规划和设计过程中发现地下水会对工程产生非常大的影响,那么这种情况下就必须要进行一次专业且全面的水文地质勘察工作。而对于一些因为缺乏水文地质资料而无法判断水文地质具体情况的地区,若需要进行大型工程建设时,必须要首先设置地质勘察专门的观测孔,并在确保得出有效水文地质数据后才能够进行工程建设规划和设计。
(二)勘测参数
1.测量规定
只要观测过程中发现有含水地层,那么必须要测量地下水位;在泥浆钻进背景下,需要把测水管放入含水层大约20cm左右的深度后再测量地下水位;若含水层有不止一层,那么若条件允许且有必要的情况下,可以首先进行止水处理,然后在进行地下水位测量;地下水流向和流速可以分别通过测量不同孔隙水位和采用批示剂方式进行测量。常规的注水和渗水试验不需要深入地下水层去测量,只需要在已经钻好的孔隙或者一些过度基坑中进行即可。而试坑方法则可以根据不同的岩土类型采用不同的方式,通常情况下粘性土和非粘性土(如砂土)可分别采用双环法和单环法进行;进行抽水试验室必须要进行降深处理,且一共需要进行三次。且为了确保水位的准确性,在测试不同水位高度时从始至终均需要使用同一个仪器测量,观测孔和抽水孔的读数要分别精确到毫米和厘米;为了确保压水试验能够顺利进行,压水试验应该严格按照岩层性质进行分级试验。在进行孔隙水压力测量时应该严格按照水文地质的具体概况进行测试点布置和选择合适的测定方法,且所有的测定仪器和工具在安装时必须要按照相关标准规定要求进行安装。对于测试点得出的数据应该及时进行分析和总结,确保第一时间掌握水文地质异常情况,从而能够更快的采取处理措施。
2.常用测量方法
工程勘察中水文地质探测需要测试的项目主要有水位、导水和渗水情况、释水和给水系数、单位的吸水率以及毛细水上升的高度等。通常情况下,在得出这几个项目的数据后就能够较为准确的掌握该工程的水文地质状况。这些测试项目的测量方法均各不相同,其中,水位测试通常采用的是探井观测和钻孔观测两种;毛细水位上升幅度则主要是采用试坑观测的方式;导水和渗水系数的测试方法则主要有注水、渗透以及抽水试验几种;单位吸水率则一般是采用压水和注水两种试验方式测量;释水和给水系数主要以长期观测和抽水试验为主。这些方法均各有针对性,且只要能够按照规范测量步骤进行测量,那么一般情况下测量结果数据都比较精确。
二、重视水文地质勘察,加强新技术运用
在隧道工程中,水害普遍存在工程中,除与隧道工程地质条件复杂及设计、施工等有关外,很大程度上与隧道工程前期地质勘察深度不够有关。目前,部分勘察单位对隧道工程水文地质勘察力度不够,仅作简单调查和钻孔抽水试验,有的隧道工程在勘察的时候甚至连抽水试验都不做,或隧道工程勘察的试验数据失真,隧道工程设计只能凭区域资料和经验定性分析,无法满足隧道工程设计要求。
为了减少隧道工程中存在的=的水害,特别是长大深埋隧道工程,除了要有合理的隧道工程设计、科学隧道工程施工外,应重视隧道工程地质勘察工作,特别是隧道工程水文地质勘察,同时加强科研攻关和理论研究,广泛采用国内外最新科研的隧道工程水文地质勘测成果,为隧道工程设计提供准确的防排水设计参数。
三、水文地质勘察技术方法
在隧道工程工程施工中,隧道工程水文地质勘察应重点查明隧址含水层、井泉分布、隔水层等水文地质条件,判明地下水类型、径流、排泄、补给条件,地隧道工程下水对工程中混凝土和钢结构的腐蚀性和洞身各段涌水量大小,特别对隧道工程中高水位富水隧道,涌水量是隧道工程设计、隧道工程施工非常重要的参数,直接关系到隧道工程建设成木和隧道工程的使用安全。
在隧道工程工程勘测证,常用勘察方法主要为水文地质测绘(包括地表水的调查、地层调查、水井调查、地貌调查、地质构造调查以及泉的调查、水质调查)、水文地质测试、水文地质钻探、水文地质物探等。
在隧道工程勘测中,隧址区水体探测常用的方法有地质雷达技术、红外线技术、水文地质法。隧道工程水文地质法从隧道工程地下水径流、补给排泄通道方而,确定褶皱、裂隙密集带、岩溶发育通道、断层破碎带等地质易发生涌水。地质雷达是探测隧道工程地下水的有效工具,地质雷达预报具有一定的准确度。红外线勘测技术是一种辅助探水地质雷达技术,新型探测手段有激发极化法和瞬变电磁法,瞬变电磁法是远距离探水有效手段,激发极化法是探测富水区有效的工具;比较实用的隧道工程探测手段有综合探测法、EH4电磁成像法等。隧道工程岩体裂隙空间及渗透张量测试,隧道工程洞内和隧道工程地表水涌水量动态测试,富水隧道工程地段涌水预测、预报,水化学测试分析等隧道工程水文地质测试新技术在秦岭隧道工程等勘察中得到成功运用。
结束语
综上所述,水文地质条件测量在隧道工程勘察中占有非常重要的地位,在隧道工程勘察和隧道工程施工建设中起到了极为重要的作用。新形势下随着我国隧道工程勘察技术的不断进步与创新,提高对隧道工程水文地质条件测量的重视度,为了在隧道工程建设前期切实做好水文地质勘察工作,就必须加大隧道工程相关技术人员的水文地质勘察力度,充分发挥水文地质在隧道工程勘测过程中的积极作用,提高隧道工程勘察的质量与效率。
参考文献:
[1]王燕.工程地质勘察中的水文地质危害分析及对策研究[J].科技致富向导,2012,09:255+277.
[2]张志亮.综合地质勘察方法在黄土梁峁区隧道工程中的应用[J].铁道勘察,2010,02:67-69.
Abstract: Tunnel is an important form of current building construction. In the process of tunnel construction, we must give full consideration to the waterproof and drainage system design, thus laying a foundation for the safety and stability of the tunnel.
关键词: 隧道工程;防排水;施工;技术要点;质量控制
Key words: tunnel engineering;waterproof and drainage;construction;technical key points;quality control
中图分类号:TU74 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2014)06-0102-02
0 引言
在隧道施工的过程中,隧道的防排水施工具有一定的难度,在施工的过程中,我们要对易出现问题的地方采取相关的措施进行控制,减少渗水问题对隧道造成的危害,提高隧道使用的安全性。
1 防排水工程
在隧道施工的过程中,隧道的防水系统施工质量对整个隧道的施工质量有着重要的影响,隧道防水系统在施工的过程中有着比较严格的要求,我们应该在设计上、施工上、材料的选择上进行严格的控制,保证隧道防水系统的施工质量。一般而言,隧道的防水系统主要指的是防地下水,其主要是基岩裂隙水和松散岩孔隙水;然而在夏季由于雨水比较多,若路面上的雨水不能及时的排出,积水时间长时就会造成雨水的下渗,大量的下渗雨水也会形成地下水,因此,雨水也是隧道防水系统的一个重要的方面。因此在隧道工程施工设计的过程中,不仅要对防水系统进行充分的考虑,对排水系统也要进行充分的考虑,减少积水对隧道质量的影响,降低对隧道的损害程度。下面就隧道的排水措施和防水措施进行阐述。
1.1 防水措施 在隧道施工的过程中,首先要采取相关的措施对隧道进行防水设计,正常采用的防水措施是在隧道表面喷射混凝土,在施工的过程中设立防水板,起到防水的作用,在隧道前期施工的过程中使用复合防水板提高二次衬砌的防水效果,在隧道的工作缝、变形缝、沉降缝等缝隙部分需要使用橡胶止水带进行密封,防止在缝隙处发生淋水现象。
1.2 排水措施 隧道的排水系统的设置对隧道的整体质量有着重要的影响,排水系统主要是排,怎样比较顺畅的排水是主要的,这比防水系统有时更重要。做好排水系统首先要在隧道施工的过程设置排水管,将所有的积水从排水管排出,减少积水的产生,这样积水就不会出现下渗,减少隧道周围积水的产生,减轻隧道的防水压力。
2 公路隧道常见的防排水施工缺陷
2.1 防水层铺挂不当 防水层铺挂不当是引起隧道渗漏的主要原因,铺挂过紧、焊接不牢或过焊等都是导致防水层渗漏的主要因素。防水层铺挂的基面通常为喷射混凝土,如果喷射混凝土施工时施工工艺或施工质量控制不严,喷射不平整都会引起防水铺挂不良等质量问题。在防水层铺挂时,需要预留一定的松弛度,这样在二次衬砌混凝土浇筑时,才不会挤破防水层。
2.2 防水层保护不当 在正常的施工过程中,隧道工程都有着恶劣的施工环境,复杂的施工程序,在施工的过程中涉及到很多的专业,在施工的过程中会出现交叉作业,容易造成防水层的破坏。例如,在施工过程中要对隧道进行爆破,在爆破的过程中很容易造成防水层的破坏,在施工过程中使用的大型机械也容易造成防水层的破坏,这都会对隧道的质量产生影响。
2.3 施工缝止水条安装不当 在隧道施工的过程中不能按照相关的标准要求对缝止水条进行安装,在隧道施工过程中对出现的缝隙需要进行安装止水材料进行处理,一般施工过程采用的止水材料有中埋式止水带、止水条以及背贴式止水带。在安装的过程中若止水带的质量较差、表面不平整、填充不充分、止水材料安装不牢靠、在宽度突起处不能产生膨胀、施工过程中造成止水条的脱落等都会造成隧道接缝处出现漏水现象,若及时进行处理,可减少隧道在使用过程中出现问题;若施工中未发现,施工结束后隧道就会发生漏水现象,影响隧道的施工质量。
2.4 混凝土施工不当 在衬砌混凝土施工时,施工不当会引起隧道渗漏现象,造成这种现象的主要原因是,混凝土的配合比或外加剂使用不当,使混凝土的性能不达标,出现蜂窝、麻面等现象;浇筑混凝土后养护不当,导致混凝土产生温度裂缝或收缩裂缝;隧道下部的衬砌基础没有和上部的衬砌结构施工缝对齐,在承载以后由于受力变形而产生裂缝。
3 隧道工程防排水施工技术要点
3.1 进洞前的防排水处理
在隧道施工过程前首先要对隧道的地质情况进行考察,根据数据分析结果对隧道周围的岩石分布情况及水源情况进行分析,根据分析结果做好隧道的排水措施。在施工过程中出现的水量不大时进行简单的表面排水处理即可,若在隧道施工的过程中出现比较集中的涌水现象就需要采取相应的处理,集中涌水就需要使用开缝摩擦锚杆进行导水;若在施工的过程中出现大面积的涌水,就需要使用树枝状软式透水管将大量的涌水排除隧道。在隧道初期施工的过程中,在进行支护时必然会使用引水导管进行排水,可以利用混凝土堵截的作用,构成永久性的排水系统,这样隧道周围的地下水就能通过引水导管排到隧道外,提高隧道的防水能力,减少隧道表面出现渗水现象,降低地下水对隧道的影响。
3.2 开挖过程中涌水环节的防排水处理
在隧道施工的过程中,若出现大面积的涌水现象,首先需要对产生涌水的原因进行分析,根据岩石结构特点查找产生涌水的原因,对出现涌水的位置要及时的进行排放,根据涌水量的大小采取相应的措施进行处理,通常的情况下采用防、排、截、堵四种方法进行处理,最终达到将涌水排除隧道外,减少涌水对隧道质量的影响。在隧道施工前就需要对隧道施工周围的地质情况进行勘探和记录,预测在施工过程中出现涌水的位置和涌水的多少,提高涌水的处理措施。
3.3 二次衬砌中的防排水处理
在安装背面排水管时,进行二次衬砌,对初期支护喷锚混凝土表面锚杆与钢筋网断头的凹凸不平的位置进行修凿和喷补,确保混凝土表面的平顺,使其达到铺挂柔性防水的要求。
3.4 止水带和止水条
止水材料对隧道缝隙处的止水有很好的效果,在施工的过程中要认真对止水条和止水带的安装情况进行检查和记录,避免由于施工不当产生漏水现象。
5 隧道工程施工中排水质量控制
5.1 洞内衬砌防排水施工
5.1.1 初支岩面处理
初支岩面处理需做到以下几点:①在隧道支护过程中喷射的混凝土面要平顺,喷射过程中不能出现大面积的凹坑和鼓包,对出现的凹坑和鼓包要进行补平和铲除处理。②在隧道表面出现的细骨料、钢筋头、锚杆头等尖锐的部位要进行及时的清除,并用砂浆补平。
5.1.2 盲沟施工
盲沟施工包括环向盲沟施工和纵向盲沟施工,具体施工方法如下:
①环向盲沟按照设计每20m布置一环,局部渗水处可根据渗水量合理增加盲沟数量;②环向盲沟每段间采用对接连接,应用铁丝连接牢固,并用钢钉固定,与初支面密贴;③纵向盲沟沿隧道边墙两侧纵向布置,纵向坡度与隧道纵坡一致,紧贴初支面;纵向盲沟连接采用嵌入式,并用铁丝连接牢固,盲沟安装顺直,无明显波浪形;④环向盲沟与纵向盲沟连接采用搭接,并用铁丝绑扎牢固;⑤纵向盲沟根据设计每3m预留PVC三通,用于连接横向泄水管。
5.2 洞内排水
①在施工过程中隧道内排水沟要满足施工废水和隧道渗水的需要,对于不能满足排水需要的排水沟需要用管槽进行代替,在排水沟使用的过程中要及时对排水沟内的杂物进行清理,保证排水的畅通。②洞内反坡排水方式指根据坡度、设备情况和水量布置管路的分布和泵站的布置,将施工废水和隧道渗水一次或分段接力排出洞外。集水坑的容积应按实际排水量确定,其位置确定应考虑施工干扰。配备抽水机的能力应超过排水量的20%,并应有备用台数。
6 结束语
在隧道工程施工过程中,我们要对关键的施工技术要点进行控制,提高隧道的施工质量,为隧道的安全性奠定基础。
参考文献:
[1]潘淡浓.浅谈隧道施工技术及其地面沉降控制[J].中国水运,2008.
关键词:客运专线隧道止水带热硫化焊接技术
中图分类号:TG4文献标识码: A
1.引言
宝兰客专隧道施工缝、变形缝均设置可靠的复合防水措施,环向施工缝采用中埋式橡胶止水带+外贴止水带,纵向施工缝采用中埋式橡胶止水带+中埋式橡胶止水条,传统施工中,中埋式橡胶止水带搭接施工工艺主要采用专用冷接胶水对止水带接头进行搭接或对接处理,该传统施工方法主要有施工方便、操作简单等特点,但其施工质量和防水效果很难满足高速铁路防水等级要求。结合宝兰客专建设实际,采用热硫化焊机对止水带接头进行焊接,并由以前的对接焊接改为搭接焊接,经过前期多次工艺试验,对焊接接头处理、加热温度、加热时间、外力加压等工艺参数进行不断改进和创新,总结形成了一套成熟的中埋式橡胶止水带热硫化焊接工艺。
2.工艺原理
采用热硫化焊接机对止水带搭接接头进行加热加压,使位于两个止水带接头之间的生胶片熔化,生胶片与止水带接头处的硫化胶材料相似,亲和作用大,生胶片里的硫化剂扩散至接头界面后,与硫化胶剩余的双键发生交联反应,形成共硫化体系,使接头处连为一体,再通过足够的挤压力,实现两条止水带之间的紧密粘接,从而达到止水带热硫化焊接防水的要求。
热硫化焊接机是由模具和控制箱两部分组成,模具内设有与控制箱相连接的电热元件,模具的界面形状与被加热的止水带外形相适应,模具的中间部位设有测温设施,加压硫化过程中,千斤顶加压程序、硫化温度、硫化时间等均需经过工艺试验确定。
3.施工工艺流程
止水带热硫化焊接施工工艺流程如下图:
止水带端头切割整齐并打磨平整,上下对正
切割10cm宽、35cm长生胶片填充上下止水带接缝位置
用手将接缝处生胶片压实密贴
接通电源,对焊机进行预热
将止水带平铺在焊机底板上,位置对正,用千斤顶压紧
接通热硫化焊机,加热温度至130℃,持续10分钟后断开电源
冷却后取出止水带,对止水带焊接质量进行检查,合格后进行止水带安装
图1止水带热硫化焊接施工工艺流程图
4.操作要点
4.1施工准备
4.1.1热硫化焊机准备
首先对热硫化焊机进行线路连接。热硫化焊机采用220V交流电源,电源线与温控箱电源接头连接,加热电源线自温控箱出线接头与焊接模具上下两个模具电源接头连接。电源线路连接好后将温度控制箱的温度感应元件插入焊接模具温度感应孔中并拧紧。再将模具打开上下两面均匀涂刷机油,防止机具在高温条件下与止水带粘结。焊接开始前,提前30分钟对热硫化焊机进行通电预热,预热温度达到130℃。
图2止水带热硫化焊机
4.1.2止水带打磨、准备生胶片
利用手持式角磨机将中埋式橡胶止水带两个接头上菱角及污渍全部打磨,使止水带粘合面平整且无污渍,纵向打磨长度为10~15cm。另外切割一块尺寸为35cm*10cm的生胶片作为连接介质。
4.2止水带及生胶片安装
将一个中埋式橡胶止水带接头放置于加热磨具底座上,打磨面向上,再将已准备好的生胶片放置于止水带打磨面上,并保证生胶片与止水带端头靠齐且放置平整,再将另一个止水带端头打磨面向下放置于生胶片上。止水带及生胶片安装完成后将加热磨具拼装并采用千斤顶加压。
图3热硫化焊机安装
4.4止水带接头加热
在热硫化焊机温度控制箱温度调节器上将热硫化焊机加热温度调为145℃,并检查热硫化焊机电源线及温度感应元件电线连接情况检查无误后接通电源开始对止水带进行加热,通过温度控制箱上温度显示器观察热硫化焊机温度,直至温度上升至145℃后,千斤顶继续加压,持续加热10min后断开电源,待加热磨具冷却后取出止水带。
4.5拆除热硫化焊机,对止水带焊接质量进行检查
热硫化焊机冷却后取出中埋式橡胶止水带,对止水带焊接质量进行检查,保证止水带接头焊接严密且无断裂、穿孔等现象。
4.6安全及质量控制要点
4.6.1安全控制要点
⑴止水带打磨操作人员应戴防护手套,止水带应放置在稳定的木板或平整地面上打磨,防止割伤。
⑵焊接时为避免烫伤,人体不得直接接触热硫化焊机熨板。
⑶引接220V电压的电路时应符合安全用电相关规定。
4.6.2质量控制要点
⑴止水带连接前需对连接位置的两端止水带进行打磨处理,其表面清洁,宽度不小于10cm。
⑵焊接前,止水带摆放时止水带肋纹应与底板对应凹槽对齐。
⑶焊接时需控制好焊接温度,防止温度过高造成止水带起泡。
⑷焊接后止水带应平放,不得弯折扭曲或拉伸,冷却前不的承受外力。
⑸止水带搭接位置切割整齐,搭接平顺。
⑹生胶片熔化后应采用千斤顶进行加压,保证粘接牢固。
5.热硫化焊接工艺与传统止水带搭接工艺效果对比分析
通过施工时间过程中进行总结对比,热硫化焊接工艺与其他传统止水带接头搭接工艺效益分析对比见表1:
表1热硫化焊接与传统止水带接头处理方法效益分析对比表
序号 对比项目 热硫化焊接 冷接胶水粘贴 备注
1 作业人员投入数量 1人 1人
2 机具、材料投入数量 一台热硫化焊机、手持式打磨机、生胶片少许 冷接胶水、手持式打磨机
3 人员素质要求 需要经过专业培训,对热硫化焊机有一定的认识,并且积累一定经验才能掌握止水带热硫化焊接工艺 一般作业人员即可,只需要具有操作熟练的能力
4 工序时间(每个接头) 1小时 20分钟
5 止水带接头焊接质量 止水带接头焊接严密牢固,能保证搭接位置不渗漏水,符合设计规范要求 接头粘合后在施工过程中易发生开裂现象,不能有效防水
6 效益分析 符合隧道工程验收质量标准,隧道运营后能有效防止施工缝及变形缝处渗漏水,经济社会效益显著。 易发生渗漏水,造成二次衬砌返工或影响运营安全,造成严重经济损失
通过对热硫化焊接工艺与传统止水带接头粘结工艺进行对比分析可以得出以下结论:
⑴相对于传统冷接胶水粘贴方式对止水带接头处理方式,热硫化焊焊接技术不需要增加作业人员投入,且该技术操作简单易于掌握,不需要增加额外的技术投入,仅对作业人员进行一次性专业技术培训;
⑵热硫化焊焊接技术与传统焊接技术相比,只需要一次性投入一台热硫化焊机,不需要增加其他的材料机具投入;
⑶热硫化焊焊接施工每个接头焊接时间较长,需要在仰拱边墙施做前进行该项工作,在施工过程中合理调整工序衔接,对施工进度不会产生影响。
⑷中埋式橡胶止水带采用热硫化焊接后,其焊接质量符合设计规范要求,能达到较好的防水效果,能有效保障隧道施工质量,有效控制隧道渗漏水。
6.结束语
止水带热硫化焊接技术的特点是操作方便,温度自动控制,焊接接头平顺、牢固,确保了止水带焊接质量,防水性能好,与传统止水带搭接工艺相比,在增加极少成本投入后真正实现了设计意图和规范要求,有效保障隧道施工实体质量,极大提高了隧道工程施工技术标准化管理水平,通过在宝兰全线推广应用,取得了显著的技术及经济效益。
参考文献: