高速铁路隧道施工-隧道防排水施工.ppt

高速铁路隧道施工,隧道防排水施工,第一节概述高速铁路隧道要求二次衬砌表面无湿渍，不允许渗水，公路隧道防水要求也很高，通常在复合衬砌中设防水板，用防水混凝土灌注二次衬砌，施工缝及变形缝中都设止水带。,在地下水对策中，必须分清两个概念一个是施工中的防排水，一个是结构的防排水。前者是确保施工安全的，后者是隧道运营环境所要求的。施工中的防排水，就是施工中的止水和排水；隧道结构的防排水问题，目前争论最多的问题是是以“堵”为主，还是以“排”为主。一般来说，在环境没有要求的情况下，隧道都采用排水型的，只有对环境影响比较显著，才设计成非排水型（防水型）的隧道。,第二节隧道施工中的止水和防水,涌水的对策大体上分为两大类，即排除涌水的方法（排水方法）和阻止涌水的方法（止水方法）。在选择施工中地下水整理方法时，首先要进行详细的涌水调查，掌握地下水的动态和水量的大小，同时考虑围岩条件、涌水量、埋深、周边环境条件等综合因素确定。,一、止水方法根据经验，在以下条件时，可以考虑采用止水方法。仅仅实施降低地下水位工法不能获得充分的降水效果时；为保护环境不能降低水位时；水底隧道等涌水的供水无限时。止水方法有压注法和冻结法等。,1、压注法1）压注的目的和方法压注法是向地层中压注浆液，造成固结土，降低地层的透水性，同时强化地层的方法。从压注目的和压注机理上看，可分为充填岩层裂隙的岩层压注和固结土质地层为目的的地层压注。压注止水方法，目前要想达到完全止水的目的是不可能的，其目的仅仅是想在周边围岩中形成一个难透水带，在一定范围内提高围岩的止水性能，把透水系数提高到某一基准值。压注方式一般有从地表进行压注；从隧道洞内进行压注；利用超前导坑进行压注。,2）压注材料压注材料的选择通常根据施工目的和地质条件选定。一般来讲，细小裂隙可用化学浆液（水玻璃）；砾石，鹅卵石可用水泥浆液；根据地层中有无充填物及空洞大小选用骨料水泥浆液）。以砂质土为对象的压注在此种土质中，目的是加强缺乏连续性的砂粒。为此，应选用能均匀渗透到砂粒子间的材料，可主要选用溶液型的水玻璃材料。填充裂隙和孔隙以填充岩石内的裂隙和孔隙为目的，通常采用水泥浆液（或水泥水玻璃）。在涌水的情况下，要采用胶凝时间短的材料。,3）压注效果对压注效果应综合评价，其方法有根据注浆压力推定；根据开挖后掌子面状况目视确定；根据土质实验推定。,2、岩质隧道工程实例实例日本青函隧道。青函隧道是一座海底隧道，技术上最大的问题是高压涌水的处理，特别是在断层破碎带等软弱地层中，如果不止住涌水，任其自然，结果会使流路扩大，出现大出水的危险。在通常的山岭隧道中，遇到大量涌水的情况，一般都采用排水工法来降低涌水压力，减少涌水量。但在海面下最大埋深240m，海底部分长度达23km的青函隧道，采用排水工法是不可能的，同时也不能采用自然排水方式，而必须采用强制排水方式。为此，应尽可能减少排水量，降低扬水的费用，并要求尽可能地进行完全的止水。,压注材料水泥水玻璃压注量和压注压力因设定裂隙和孔隙量比较难，因此，计算设计压注量也很困难。所以先设定最终压注压力，根据此压力确定压注量。因围岩条件变化很大，压注压力如果过大，就会破坏围岩，使材料向压注范围以外大量逸出，因此压力要适当。压注压力采用涌水压力23倍为标准。,压注效果的判定压注效果的判断，根据几个钻设的检查孔的涌水量，按以下规定值进行判定（1）硬岩地段每米钻孔的涌水量在0.4L/min以下或涌水地点的涌水量在10L/min以下。（2）破碎带地段每米钻孔的涌水量在0.2L/min以下或涌水地点的涌水量在10L/min以下。不符合此标准的场合，要追加钻孔，再次压注直到获得满意的止水效果为止。施工压注施工是在狭窄的空间内进行的，在掌子面配置了24台凿岩机和压注设备，采用同时进行多孔的钻孔、压注作业，力求提高效率。,青函隧道中，开挖时的地层压注，止水是有限度的，完全的止水是不可能的。因此压注后，还残留一定量的涌水。目前青函隧道洞内的涌水量约为25m3/min。共设3个排水基地，包括备用在内共设置了12台水泵，每台水泵的排水能力为912m3/min。为了降低用水泵强制排水的费用和提高隧道的耐久性，在经济利益的考虑下，在比较集中涌水地段，实施了后压注，获得了比较满意的效果。,二、排水方法一般施工中的排水方法有利用重力的自然排出的排水钻孔、排水坑道以及利用井点的强制排水方法。1、排水钻孔和排水坑道（1）排水钻孔的设置场所从洞内进行施工时，钻孔的设置场所，在短台阶法中可考虑在上半断面和下半断面。在短尺钻孔的场合，从进入到撤出约需23d，考虑到滞水层的距离，从上半断面施工是经济的。在需要追加钻孔的场合，有必要从掌子面下方的位置施工。长尺钻孔（60m）的场合，使用大型机械，开挖时间随长度的增加而增加，因此，要确保下半断面有一定的空间。此时，为了尽可能地避免作业间干扰，应在断面外开挖。,（2）钻孔长度钻孔长度应根据开挖目的、调查需求等决定。（3）钻孔方向对应滞水层的分布状态，要研究最有效的钻孔方向。在短尺钻孔的场合，最好按距滞水层最短的距离设计，距离比较大的场合，会降低其效果，应尽量靠近隧道。在长尺钻孔的场合也是一样，一般向上2◦5◦，向外2◦的施工较多。,第三节结构的防水与排水,隧道的防水技术，主要有两大类一类是提高混凝土自身的防水功能，即混凝土的自防水；另一类是结构的外防水技术，其中包括背后注浆、防水板等。一、自防水技术衬砌的自防水包括两个方面一个是采用防水混凝土；一个是处理好各种施工缝、变形缝等的防水。,（1）在地下工程中，一般应采用防水混凝土。防水混凝土的关键是提高混凝土的密实度，同时防止混凝土的开裂，特别是贯通开裂。一般防水混凝土的防水性能是按抗渗等级确定的，在一般情况下防水混凝土的抗渗等级不得小于S6。防水混凝土的配合比应通过试验确定。（2）防水混凝土结构，应符合下列规定结构厚度不应小于250mm；裂缝宽度不得大于0.2mm，并不得贯通；迎水面钢筋保护层厚度不应小于50mm。,（3）防水混凝土使用的水泥，应符合下列规定水泥强度等级不应低于32.5MPa；在不受侵蚀性介质和冻融作用时，宜采用普通硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥，使用矿渣硅酸盐水泥必须掺用高效减水剂；在受侵蚀性介质作用时，应按介质的性质选用相应的水泥；在受冻融作用时，应优选普通硅酸盐水泥，不宜采用火山灰硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥；不得使用过期或受潮结块的水泥，并不得将不同品种或强度等级的水泥混合使用。,（4）防水混凝土所用砂、石应符合规定石子最大粒径不宜大于40mm，泵送时其最大粒径应为输送管径的1/4；吸水率不应大于1.5。砂宜采用中砂（4）拌制混凝土所用的水，应符合混凝土拌和用水标准（JGJ63-89）。（5）防水混凝土可根据工程抗裂需要掺入钢纤维或合成纤维。（6）防水混凝土必须采用高频机械振捣密实，振捣时间宜为1030s，以混凝土泛浆和不冒气泡为准，应避免漏振、欠振和超振。,（5）防水混凝土的养护至关重要。在灌注后如混凝土养护不及时，混凝土内水分将迅速蒸发，使水泥水化不完全。而水分蒸发造成毛细管网相互连通，形成渗水通道；同时混凝土收缩增大，出现龟裂，使混凝土抗渗性急剧下降，甚至丧失抗渗能力。如果养护及时，防水混凝土在潮湿的环境条件中硬化，能使混凝土内的游离水蒸发缓慢，水泥水化充分，水泥水化生成物堵塞毛细孔隙，因而形成不连通的毛细孔，提高混凝土的抗渗性能。防水混凝土养护时间不得少于14d。,二、施工缝、变形缝的防水施工缝、变形缝是防水的薄弱环节，因此必须按规范和设计要求认真施做。1、施工缝处采用止水带或止水条防水，设置在结构厚度的1/2处。（1）施工时要对其材质、性能、规格进行检查，应符合设计要求，无裂纹和气泡。（2）先施工结构中预埋的一半止水带，应用钢筋夹固定或通过边孔的钢筋固定在结构钢筋骨架上，避免灌注混凝土过程中止水带移位。（3）拆模时和进行施工缝凿毛处理时，应仔细保护止水带，以防破坏。,2、变形缝变形缝是由于考虑结构不均匀受力和混凝土结构胀缩而设置的允许变形的缝隙，它是防水处理的难点，也是结构防水的关键环节。变形缝宽约2030mm，防水材料可选用橡胶止水带、双组分聚硫橡胶等。,