瓦斯隧道煤系地层防排水施工技术.pdf

隧道/地下工程 收稿日期 2007 - 04 - 12 瓦斯隧道煤系地层防排水施工技术 宋瑞英 中铁二十局集团第二工程有限公司 昆明 650200 摘 要 介绍瓦斯隧道防排水施工技术及经验,并对设计和施工中煤系地层地段应考虑透水软管、 止水条、 防水层 及气密性混凝土等问题提出建议。 关键词 瓦斯隧道 煤系地层防排水 施工技术 隧道施工过程中防排水处理效果如何,不仅影 响隧道的衬砌质量,而且对隧道的使用寿命,运营后 期的维修都有很大关系。在目前隧道施工过程中, 防排相结合施工工艺及各类有机材料的使用,隧道 防排水施工已经取得了成功经验。但在煤系地层中 防排水有其特殊性,首先,煤系地层地质较差,裂隙 水较多,其次,煤系地层不仅要防水,而且要防气。 下面结合渝怀铁路白沙沱4号瓦斯隧道工程实例, 对煤系地层防排水施工技术进行介绍。 1 工程概述 渝怀铁路白沙沱4号隧道全长2 118 m,其中煤 系地层段四段,共长1 375 m,占隧道全长64. 9 ,其 中两层煤具瓦斯突出威胁,瓦斯浓度最高超过 10。该隧道位于乌江左岸,低中山剥蚀地貌,自然 坡度大于40,上覆第四系全新统坡残积砂黏土、 碎 石土,下伏基岩为灰岩、 硅质灰岩夹煤层及页岩、 砂 岩页岩;洞身位于岩溶水垂直循环带,施工中遇到了 多处溶洞,其中一处与乌江连通,与隧道斜交,涌水 最严重,隧道涌水量Q雨 2 098 m 3 /d,Q旱 524 m 3 /d。煤系地层地段水具硫酸岩中等侵蚀及溶出 性弱侵蚀,侵蚀水的存在对衬砌的内在质量具有较 大的隐患,侵蚀水通过混凝土的薄弱部位渗透出来, 日久天长,混凝土质量就会被侵蚀变质、 软化,混凝 土衬砌将失去作用,隧道的使用寿命缩短,运营后期 维修费用增加,将导致质量事故出现,因此处理好煤 系地层的防排水就显得尤为重要。 2 防排水处理的原则 在煤系地层地段,防排水遵循既要防水又要防气 原理,按照“ 水路通畅,不渗不漏,密封防气 ” 原则,采用 “ 截、 堵、 排、 防 ” 措施进行施工,形成完整的防排水网 络,保证铺设全环防水板瓦斯隔离层的密封性,确保 隧道不渗不漏,保证隧道施工及运营期间的安全。 3 施工工艺 3. 1 软式透水管施工 1施工前准备工作 ① 透水管的下料。透水管的下料可在洞外或洞 内按照环向和纵向长度下料考虑软管搭接长度及 渗漏水情况 , 下料后长度能保证软管与围岩密贴, 环向软管两端能充分进入两侧纵向盲沟内,纵向盲 沟要为下个循环预留足够的接头; ② 对欠挖部分进行凿除,对喷混凝土凹凸不平 部位找平岩面,对外露的锚杆及钢筋截除并用砂浆 抹平,然后进行软式透水管施工。 2软式透水管施工 ① 在初期支护之后,拱墙环向铺设PS - 3型 50透水软管, 1环/10 m,有水时透水软管加密,根 据渗漏水情况,环向软管可单根或多根并排使用,多 根用无纺布绑扎。 ② 施工时用20 cm5 cm防水板条每隔0. 5 m 左右间距在围岩超挖处用锚钉固定透水软管,确保 透水软管与围岩密贴,透水软管要保持一定的松弛 度,固定透水管的外露锚钉切除后再用砂浆找平。 ③ 在岩面边墙墙角处纵向采用PS - 3型 100 软管,一般衬砌地段采用 100PVC管,并且PVC管 深入PS - 3型 100软式透水管不少于10 m,用 35 cm10 cm防水板条每隔0. 5 m间距在围岩超 挖处用锚钉固定纵向盲沟,确保纵向盲沟与围岩的 密贴性,纵向盲沟坡度3‰ 与线路坡度平行,施工时 注意环向软管与纵向管路的衔接,保证透水性。 ④ 环向软式透水管利用铺设防水板的台车铺 39 铁道建筑技术 RA I LWAY CONSTRUCTI ON TECHNOLO GY 2007 增 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 隧道/地下工程 设,铺设完之后进行防水板作业。 ⑤ 集中涌水处。根据水流大小来选择引管直径和 管子数目,多根管子可用无纺布包裹,边墙水源处用浆 砌片石或混凝土封堵,预留排水口,浆砌片石背后设置 过滤层,铺设全环防水板,根据实际情况设环向汇水软 管,引入纵向盲沟中,将水从隧道出口向进口引排。 图3 防水板铺设工艺流程 ⑥ 溶洞涌水处理。因该溶洞边墙与隧道斜交,溶 洞涌水量为Q雨2 098m 3 /d,Q旱524m 3 /d,对溶洞出 水处进行处理,把原溶洞河道疏通,顺着溶洞走向在隧 底增设一盖板涵作为永久性排水河道,将水在隧底沿 着原溶洞排入乌江;环向挂设透水软管引入纵向盲沟 中,全环铺设防水板,然后再进行衬砌见图 1 。 图1 溶洞地段防排水处理示意 3. 2 施工缝防渗水处理 洞身衬砌时,施工缝是衬砌渗漏水的薄弱环节, 施工中只有做好施工缝的防水工作,才能确保隧道 施工缝处不渗不漏。 隧道施工缝采用BW - 96型遇水膨胀止水条嵌 于混凝土接缝中防水见图 2 。 图2 BW - 96型止水条安装示意 3. 3 施工间歇缝防水 混凝土施工中,由于停电等客观原因造成混凝 土中断,若混凝土间歇时间超过混凝土初凝时间 一般不超过2 h ,则应做混凝土间歇缝处理,利用 台车窗口把混凝土表面摊平,若间歇缝在边墙时,上 插连接石做好连接工作;若间歇缝在拱部时,上插钢 筋连接,必要时上插钢筋网片或钢筋笼做好混凝土 连接工作,间歇缝处镶嵌止水条施工。 3. 4 防水板铺设施工工艺流程见图 3 3. 5 气密性混凝土施工 按照设计要求,煤系地层地段衬砌采用气密性 混凝土施工,增加衬砌混凝土的抗渗性能,气密性混 凝土渗透系数K≤110 - 11 cm /s,根据实验员对现 场原材料的取样、 送样,经过局指实验室反复实验, 并经现场对混凝土强度抽样检查,掺用硅灰和专用 辅料的配合比完全满足设计强度及抗渗要求,配合 比采用水泥 ∶ 机制砂 ∶ 碎石 ∶ 水 ∶ 硅灰 ∶ 混凝土专用辅 料1∶2. 89∶3. 55∶0. 64∶0. 06∶0. 26,水灰比为0. 64, 气密性混凝土施工工艺与一般混凝土相同。 4 施工注意事项 4. 1 施工缝钉设止水条施工注意事项 1在环向固定封头板上,钉梯形木条,预留环向 凹槽凹槽具体尺寸为下宽4 cm,上宽5 cm,高2 cm。 2矮边墙及环向铺设止水条部位的施工缝的 界面要保持干净、 平整,镶嵌前须清除界面上的浮 碴、 尘土及杂物。 3止水条用高强钉固定,间距20 cm为宜,这 样止水条既不会断裂,也能保证止水条与混凝土界 面紧密接触。 4止水条接头用平行重叠方法进行连接,粘 贴好后再用高强钉加强固定。 5止水条定位后,避免被施工水及其他水浸泡。 49 铁道建筑技术 RA I LWAY CONSTRUCTI ON TECHNOLO GY 2007 增 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 隧道/地下工程 6浇筑混凝土振捣时,避免震动棒触及止水条。 7止水条存放、 运输时,避免受潮或挤压变形。 4. 2 施工间歇缝安设止水条需注意事项 1安设止水条前,现将混凝土面上做一凹槽, 清理干净后,将止水条嵌入其中,用高强钉固定,以 保证止水效果。 2缝隙面混凝土应进行人工凿毛并清理干 净,以保证缝面接合紧。 3灌筑混凝土前,先采用防水砂浆匀铺于接 缝间。 4必须保证所使用的防水材料质量合格,杜 绝使用有质量问题的材料。 4. 3 防水板搭接处焊接应注意事项 1焊接开始前,热楔头在小块上提前做试验。 2焊接时,热楔头在两块塑料板且与下块塑 料板成30角,以焊接缝边缘能见到挤出的塑料溶 液为佳。 3焊缝若有漏焊、 假焊,应予补焊,若有烤焦 处以及外露的固定点,必须用塑料片焊接覆盖。 4抽出热楔头,需将残留在其上的塑料溶液 刷掉。 5停止焊接作业时,应及时断电。 5 结语 影响隧道衬砌渗漏水的因素虽然是多方面的, 但设计是前提,材料选择是基础,施工质量是关键。 只有设计结合施工具体情况,施工中采用新技术、 新 材料,严格按照工前技术交底、 工中检查纠正、 工后 讲评总结的施工方法,使质量控制措施得到有效的 贯彻和落实,隧道渗漏水的难题就一定能得到解决。 参考文献 1 侯全欣,付彦生,郑艳,等.彭水隧道综合防排水施工.铁 道建筑技术, 2002 增 上接第92页 图2 装药结构 5爆破起爆网络为复式网络,以保证起爆的 可靠性和准确性,连接时要注意,导爆管不能打结和 拉细,各炮眼雷管连接次数应相同,引爆雷管应用黑 胶布包扎在一簇导爆管自由端10 cm以上处,网络 连接好后,要由爆破工程师负责检查。 6起爆网络的联结 起爆网络的联结采用火雷管 导爆管 非电 毫秒雷管的起爆网络。各炮孔采用非电毫秒雷管微 差起爆技术,不但控制单段雷管的起爆药量,又能有 效地控制每段雷管间的起爆时间,使爆破震动波不 叠加。这样既能保证岩石达到理想爆破效果,又能 消除爆破震动的有害效应。为了保证后起爆的网络 不被先起爆的炸断,拟采用孔内微差的起爆网络。 起爆网络见图3。 图3 起爆网络 7起爆顺序 炮孔起爆顺序均为掏槽眼 ～ 辅助眼 ～ 底板眼 ～ 周边眼。辅助眼由里向外逐层起爆。 3. 3 震动量测 对爆破地震传播规律进行观测,获得有效实测 波形27条,用计算机对观测数据进行回归分析和方 差分析,得出爆破地震传播规律 V KQ 1/3 /R a 23.144 Q 1/3 /R 1.402 23.144ρ 1.402 相关系数高达0. 911,数据规律性好,表明爆破 技术参数符合要求,爆破施工达到了预期的良好效 果。不但降低了噪声,减少了对围岩的扰动,又保证 了隧道的顺利施工。 参考文献 1 姜文升,陈铁峰,李彦芳.单线隧道全断面光面爆破.铁 道建筑技术, 2002增 59 铁道建筑技术 RA I LWAY CONSTRUCTI ON TECHNOLO GY 2007 增 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.