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摘 要 本文对松毛岭隧道渗漏水工程概况,隧道渗漏水的类型和成因分析,隧道渗漏水整治的原则、防水材料的选择及整治施工工艺,隧道渗漏水整治的施工组织及施工准备,施工效果做了详细分析,以供类似工程参考。
关键词 松毛岭隧道;渗漏水;整治;探讨
中图分类号 TU 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2011)112-0136-02
1 工程概况
松毛岭隧道位于国道319线福建省长汀县与连城县交界处,洞口起讫桩号为: 305K+273~306K+673,长1 364 m,由福建省交通規划设计院设计,福建省公路一公司施工,1995年10月开工,1996年7月贯通通车。
松毛岭隧道按山岭重丘区一般二级公路标准进行设计,设计时速
40 km/h,最大纵坡1.7%,隧道净宽7.0+2×0.75 m,采用三心曲墙式衬砌,根据围岩类别不同设计有四种形式,厚度30 cm~90 cm,全部采用C25防水混凝土结构。隧道路面为C35水泥混凝土路面,厚20 cm,路面下设15 cm C10素混凝土平整层,纵向全长设缩缝一道,每4.5 m设横向缩缝一道,左右侧均设置排水沟。采用机械通风,固定照明。
隧道岩体主要为黑云母花岗岩,两端洞口为强风化~全风化Ⅱ~Ⅲ类围岩,主体为弱风化~微风化Ⅳ~Ⅴ类围岩,局部穿越破碎带、裂隙带。该地植被良好,岩层裂隙水丰富。经过十多年的运营,隧道出现渗漏水、通风不良、水泥路面破损、路灯损坏、标线老化脱落等病害,特别是渗漏水病害,尤为严重,隧道长年处于潮湿状态,不仅降低了路面抗滑性能,而且加速衬砌的老化,危及其结构安全,缩短附属设施的使用寿命。
2 渗漏水的类型和成因分析
2.1 隧道渗漏水的类型及隧道渗漏水酸碱度检测
1)根据渗漏水位置及分布情况的不同将其分为以下两种类型:
①线形渗漏:这种渗漏表现为沿隧道横截面环向发生,呈“竖直方向”,拱顶至拱腰部渗漏水直接滴落路面,拱腰至拱脚处渗漏则延伸至侧墙,并蔓延,潮湿成片,拱腰处渗漏滴水现象最为明显。该类线形渗漏占据了隧道渗漏点总数的绝大部分,主要分布在隧道两端出、入口,是隧道渗漏整治的主要对象。此外,有部分由衬砌裂缝引起的不规则线形渗漏,但渗漏量较小,数量与规模也较小。个别孔洞未堵出现渗漏也归入线形渗漏,采用排水方式进行封堵;②面形渗漏:面形渗漏主要分布在拱顶或拱腰处,它表现为无明显水流,仅表面湿润或水珠悬挂,渗漏水量不大且在外来水源压力较低时而干燥,但当外来水源压力较大时,渗水区域明显扩大,造成此类渗漏的原因是衬砌混凝土振捣不够密实,但孔隙又不大,或孔隙未直接抵达衬砌外侧所致。有些看似大面积湿润区域为非面形渗漏,而是上部线渗漏蔓延导致。
2)渗漏水酸碱度检测。采用PH试纸检测了多处渗漏水的酸碱度,试纸未变色,水质为中性,对混凝土无腐蚀作用。
2.2 隧道渗漏水成因分析
1)隧道开挖对地下水的影响:①隧道开挖引起围岩应力的释放和重分布,改变围岩的力学特性和水的泾流路线,使周围的水向隧道内汇集和积聚,隧道处于地下水的包围中,给隧道渗漏水创造了条件;②隧道周围地下水渗流场的改变,进一步引起应力场的不断调整,可能引起的局部应力集中、地层不均匀沉降或滑移面活动都将对隧道结构造成破坏,使得衬砌结构出现裂缝等,形成渗漏水通道,使隧道产生渗漏水。
2)混凝土施工中产生的渗漏水通混凝土浇筑时水灰比过大,形成开放性毛细泌水管路;混凝土拌合物和易性不佳、混凝土质地不够均匀、水泥浆未能与骨料表面很好粘结、未能很好灌满捣实产生疏松层或留下各种形状的缝隙与孔洞,形成透水缝隙;衬砌混凝土材料中有杂物,腐烂后形成缝隙或孔洞。特别是在两环混凝土接缝部位,由于挡头板未拆除干净,腐烂后形成缝隙而漏水;“三缝”处理不当,产生的漏水缝隙;防水板安装不规范,未处理好防水板的接缝和破损部位,导致渗水,排水管路堵塞等。
3 渗漏水整治的原则及整治施工工艺
3.1 整治原则
根据上述隧道渗漏特点和病害成因分析,渗漏水整治方案采取以下原则进行:①以排为主,防、排、堵结合,刚柔结合综合治理;②线形渗漏的部份,尤其是拱部应成为整治的重点;③整治渗漏方法多样化,采用埋管排放,表面涂抹,刚柔相济等形式。
3.2 整治施工工艺
整治工艺基本按设计文件进行,根据渗漏水的不同类型、特点及工程实际,采用不同的处治方法。对于线形渗漏采取排和堵相结合方法,对大面积渗水及悬挂水珠式,采取面渗处理,在不破坏原有结构情况下,对环向线形渗漏和施工冷缝线形渗漏采取顺畅排放,刚柔结合处理。具体做法如下。
3.2.1 线形渗漏处理
线形渗漏适用于环向线形渗漏、水平向线形渗漏、裂缝线形渗漏和孔洞型渗漏。对于线形渗漏采取堵和排相结合的方法,即凿槽埋管封堵工艺,把渗漏水导引至隧道两侧边沟再排出洞外。按三层封堵法进行施工:①用刚性防水材料封堵;②为避免刚性防水材料因温差大收缩导致裂缝,进而重现渗漏水现象发生,用柔性防水材料进行第二层次封堵;③为减少柔性有机材料与空气接触老化,在柔性防水材料外再封堵一层刚性防水材料。线形渗漏针对渗漏量大环向线形渗漏和施工冷缝线形渗漏,它不去堵,而把水导引至隧道两侧边沟排出隧道外,其施工步骤如下。
1)表面清洗:把裂缝左右约
30 cm的衬砌混凝土表面清洗干净,找到缝隙位置及水源。
2)割缝或钻孔:在渗水缝隙左右各30 mm处用电动割刀割深9 cm的缝,或用冲击钻每隔20 cm外孔,为凿槽做准备。
3)凿槽:人工凿出深度为
9 cm~10 cm的U型槽,槽宽度为8 cm~
9 cm。凿槽除应满足尺寸要求外,还应确保凿到衬砌新鲜混凝土。所凿的槽的两侧应故意造成凹凸不平状,同时借助环氧树脂等粘结剂,以增加防水材料和旧混凝土之间的粘结力,另外要求所凿的槽要延伸至排水沟盖板以下至少30 cm处,以保证水能被顺畅排走,并且不至于由于毛细管作用,排出的水沿抹面砂浆攀升至盖板以上,影响总体美观。
4)埋管与封填:①埋管:将槽内混凝土表面的浮渣清洗干净,之后在槽底部叠瓦式分段埋设φ40 mm~50 mm、长40 cm~50 cm PVC半圆管,直至边墙底部的排水沟,用以导引水流。注意拐弯处PVC半圆管的衔接,低处PVC管叠在高处的外面,衔接长度2 cm,同时,应根据工程实际情况,适当截取PVC半圆管的长度,以适应交叉或圆弧衔接,但不宜超过40 cm,以减少局部施工不当而返工处理的工程量。PVC半圆管的大小与水流大小成正比,以能充分排走渗水为原则;②封填:分三层封填;第一层采用水泥基渗透结晶型刚性防水材料(XYPEX简称赛柏丝)封填20 mm厚。待第一层封填材料干燥后,在槽两侧和第一层封填材料外表面刷涂刷SR专用嵌缝胶,再填入20 mm厚SR嵌缝软膏。第三层再采用水泥基渗透结晶型刚性防水材料再次封填20 mm厚,再用水泥砂浆加掺合剂找平。
5)刷浆:待水泥砂浆结硬:达到一定强度,把修复区域的水泥砂浆湿润,再涂抹XYPEX浓缩剂,以提高防水性能。
6)养护:一周时间内,不定时喷洒雾化水进行养护。
3.2.2 面形渗漏处理
面形渗漏为无集中水源,表现为大面积湿润或水珠悬挂,其处理方法如下。
1)表面处理:在渗漏区域表面凿毛20 mm~30 mm,确保凿到衬砌新鲜混凝土。凿除的表面要求有一定的粗糙度,以增加堵漏材料与旧混凝土的粘结力。
2)清洗壁面至无浮尘杂质。
3)采用水泥基渗透结晶型刚性防水材料(XYPEX简称赛柏丝)封填20 mm厚。
4)刷赛柏丝浓缩剂,以提高防水性能。
5)养护:一周内不定时喷洒雾化水进行养护。
3.2.3 剛柔结合排放封堵
在施工缝、裂缝及渗漏水量较大的环向线形为达到长期防水,应采用刚柔结合的方法治理。
1)人工凿出深度为8 cm×9 cm的U型槽,凿槽除应满足尺寸要求外,还应确保凿到衬砌新鲜混凝土,并清洗表面至干净。
2)埋设盲管:在槽底部埋设直径30 mm~50 mm弹簧盲管直至边墙底部的排水沟,用以导引水流。弹簧盲管的大小与水流大小成正比,以能充分排走渗水为原则。
3)然后用XYPEX堵漏剂封堵。
4)待第一层封填材料干燥后,涂SR专用嵌缝胶,后用SR柔性材料再封堵。
5)用双快水泥加中粗砂及掺合剂封堵填平。
6)涂抹浓缩剂增强混凝土强度。
7)养护:一周时间内,不定时喷洒雾化水进行养护。
4 隧道渗漏水的施工组织及施工设备
4.1 施工组织
渗漏水整治工程机械化程度不高,主要工作依靠人工完成,因此,必须合理组织人员进行各工序作业。本工程按如下方式组织人员:项目经理1人;质量检查与内业整理1人由有丰富经验的质检人员担任;割槽、凿槽和清除表面安排4人,应找准水源;埋管封堵4人,分别负责称量取料、拌和堵漏材料、清洗埋管、封堵工作等;刷浆、养护1人;交通安全管理1人。施工单位在保证安全的前提下,应根据工程进度,适当调整,合理安排各工种工人的数量,同时在施工中强调质量检查,及时发现堵漏不足之处,及时采取措施,确保工程进度与工程质量。
4.2 施工设备
堵漏施工所需配置的设备比较简单,主要为:操作平台,脚手架:用于拱部渗漏水处理;电动割机:主要用于割缝;水压泵、雾化器:用于衬砌表面和槽的清洗,以及养护等;计量用具:托盘天平与量杯,用于精确控制配合比;照明灯具及用于指挥交通的警示灯;储浆桶、镘刀、凿子、铁锤等堵漏施工专业工具;防毒口罩、橡胶手套、安全帽等劳保品,保护工人身心健康;必要的交通工具,如:工具车、三轮
车等。
5 施工效果
松毛岭隧道渗漏水经2010年7月至2010年10月的渗漏水整治后,隧道排水效果良好,隧道衬砌墙面由过去潮湿阴暗变成干燥明亮,改善了墙面反光性能,增加隧道内光线明亮度,路面由过去潮湿状态变成干燥状态,改善了路面抗滑性能。
6 结论
松毛岭隧道经过十多年的运营,隧道出现严重渗漏水,长年处于潮湿状态,不仅降低了路面抗滑性能,而且加速衬砌的老化,危及其结构安全,缩短附属设施的使用寿命。该隧道渗漏水治理方法在松毛岭隧道的成功运用,说明该隧道渗漏水治理方法是一种可行的治理手段,符合地下工程防水技术的要求,同样适用于其它早期施工有渗漏水现象的隧道。
参考文献
[1]GB50108-2001地下工程防水技术规范[S].
[2]JTJ026-90公路隧道设计规范[S].
[3]JTGH12-2003公路隧道养护技术规范[S].
[4]JTJ042-94公路隧道施工技术规范[S].
关键词 松毛岭隧道;渗漏水;整治;探讨
中图分类号 TU 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2011)112-0136-02
1 工程概况
松毛岭隧道位于国道319线福建省长汀县与连城县交界处,洞口起讫桩号为: 305K+273~306K+673,长1 364 m,由福建省交通規划设计院设计,福建省公路一公司施工,1995年10月开工,1996年7月贯通通车。
松毛岭隧道按山岭重丘区一般二级公路标准进行设计,设计时速
40 km/h,最大纵坡1.7%,隧道净宽7.0+2×0.75 m,采用三心曲墙式衬砌,根据围岩类别不同设计有四种形式,厚度30 cm~90 cm,全部采用C25防水混凝土结构。隧道路面为C35水泥混凝土路面,厚20 cm,路面下设15 cm C10素混凝土平整层,纵向全长设缩缝一道,每4.5 m设横向缩缝一道,左右侧均设置排水沟。采用机械通风,固定照明。
隧道岩体主要为黑云母花岗岩,两端洞口为强风化~全风化Ⅱ~Ⅲ类围岩,主体为弱风化~微风化Ⅳ~Ⅴ类围岩,局部穿越破碎带、裂隙带。该地植被良好,岩层裂隙水丰富。经过十多年的运营,隧道出现渗漏水、通风不良、水泥路面破损、路灯损坏、标线老化脱落等病害,特别是渗漏水病害,尤为严重,隧道长年处于潮湿状态,不仅降低了路面抗滑性能,而且加速衬砌的老化,危及其结构安全,缩短附属设施的使用寿命。
2 渗漏水的类型和成因分析
2.1 隧道渗漏水的类型及隧道渗漏水酸碱度检测
1)根据渗漏水位置及分布情况的不同将其分为以下两种类型:
①线形渗漏:这种渗漏表现为沿隧道横截面环向发生,呈“竖直方向”,拱顶至拱腰部渗漏水直接滴落路面,拱腰至拱脚处渗漏则延伸至侧墙,并蔓延,潮湿成片,拱腰处渗漏滴水现象最为明显。该类线形渗漏占据了隧道渗漏点总数的绝大部分,主要分布在隧道两端出、入口,是隧道渗漏整治的主要对象。此外,有部分由衬砌裂缝引起的不规则线形渗漏,但渗漏量较小,数量与规模也较小。个别孔洞未堵出现渗漏也归入线形渗漏,采用排水方式进行封堵;②面形渗漏:面形渗漏主要分布在拱顶或拱腰处,它表现为无明显水流,仅表面湿润或水珠悬挂,渗漏水量不大且在外来水源压力较低时而干燥,但当外来水源压力较大时,渗水区域明显扩大,造成此类渗漏的原因是衬砌混凝土振捣不够密实,但孔隙又不大,或孔隙未直接抵达衬砌外侧所致。有些看似大面积湿润区域为非面形渗漏,而是上部线渗漏蔓延导致。
2)渗漏水酸碱度检测。采用PH试纸检测了多处渗漏水的酸碱度,试纸未变色,水质为中性,对混凝土无腐蚀作用。
2.2 隧道渗漏水成因分析
1)隧道开挖对地下水的影响:①隧道开挖引起围岩应力的释放和重分布,改变围岩的力学特性和水的泾流路线,使周围的水向隧道内汇集和积聚,隧道处于地下水的包围中,给隧道渗漏水创造了条件;②隧道周围地下水渗流场的改变,进一步引起应力场的不断调整,可能引起的局部应力集中、地层不均匀沉降或滑移面活动都将对隧道结构造成破坏,使得衬砌结构出现裂缝等,形成渗漏水通道,使隧道产生渗漏水。
2)混凝土施工中产生的渗漏水通混凝土浇筑时水灰比过大,形成开放性毛细泌水管路;混凝土拌合物和易性不佳、混凝土质地不够均匀、水泥浆未能与骨料表面很好粘结、未能很好灌满捣实产生疏松层或留下各种形状的缝隙与孔洞,形成透水缝隙;衬砌混凝土材料中有杂物,腐烂后形成缝隙或孔洞。特别是在两环混凝土接缝部位,由于挡头板未拆除干净,腐烂后形成缝隙而漏水;“三缝”处理不当,产生的漏水缝隙;防水板安装不规范,未处理好防水板的接缝和破损部位,导致渗水,排水管路堵塞等。
3 渗漏水整治的原则及整治施工工艺
3.1 整治原则
根据上述隧道渗漏特点和病害成因分析,渗漏水整治方案采取以下原则进行:①以排为主,防、排、堵结合,刚柔结合综合治理;②线形渗漏的部份,尤其是拱部应成为整治的重点;③整治渗漏方法多样化,采用埋管排放,表面涂抹,刚柔相济等形式。
3.2 整治施工工艺
整治工艺基本按设计文件进行,根据渗漏水的不同类型、特点及工程实际,采用不同的处治方法。对于线形渗漏采取排和堵相结合方法,对大面积渗水及悬挂水珠式,采取面渗处理,在不破坏原有结构情况下,对环向线形渗漏和施工冷缝线形渗漏采取顺畅排放,刚柔结合处理。具体做法如下。
3.2.1 线形渗漏处理
线形渗漏适用于环向线形渗漏、水平向线形渗漏、裂缝线形渗漏和孔洞型渗漏。对于线形渗漏采取堵和排相结合的方法,即凿槽埋管封堵工艺,把渗漏水导引至隧道两侧边沟再排出洞外。按三层封堵法进行施工:①用刚性防水材料封堵;②为避免刚性防水材料因温差大收缩导致裂缝,进而重现渗漏水现象发生,用柔性防水材料进行第二层次封堵;③为减少柔性有机材料与空气接触老化,在柔性防水材料外再封堵一层刚性防水材料。线形渗漏针对渗漏量大环向线形渗漏和施工冷缝线形渗漏,它不去堵,而把水导引至隧道两侧边沟排出隧道外,其施工步骤如下。
1)表面清洗:把裂缝左右约
30 cm的衬砌混凝土表面清洗干净,找到缝隙位置及水源。
2)割缝或钻孔:在渗水缝隙左右各30 mm处用电动割刀割深9 cm的缝,或用冲击钻每隔20 cm外孔,为凿槽做准备。
3)凿槽:人工凿出深度为
9 cm~10 cm的U型槽,槽宽度为8 cm~
9 cm。凿槽除应满足尺寸要求外,还应确保凿到衬砌新鲜混凝土。所凿的槽的两侧应故意造成凹凸不平状,同时借助环氧树脂等粘结剂,以增加防水材料和旧混凝土之间的粘结力,另外要求所凿的槽要延伸至排水沟盖板以下至少30 cm处,以保证水能被顺畅排走,并且不至于由于毛细管作用,排出的水沿抹面砂浆攀升至盖板以上,影响总体美观。
4)埋管与封填:①埋管:将槽内混凝土表面的浮渣清洗干净,之后在槽底部叠瓦式分段埋设φ40 mm~50 mm、长40 cm~50 cm PVC半圆管,直至边墙底部的排水沟,用以导引水流。注意拐弯处PVC半圆管的衔接,低处PVC管叠在高处的外面,衔接长度2 cm,同时,应根据工程实际情况,适当截取PVC半圆管的长度,以适应交叉或圆弧衔接,但不宜超过40 cm,以减少局部施工不当而返工处理的工程量。PVC半圆管的大小与水流大小成正比,以能充分排走渗水为原则;②封填:分三层封填;第一层采用水泥基渗透结晶型刚性防水材料(XYPEX简称赛柏丝)封填20 mm厚。待第一层封填材料干燥后,在槽两侧和第一层封填材料外表面刷涂刷SR专用嵌缝胶,再填入20 mm厚SR嵌缝软膏。第三层再采用水泥基渗透结晶型刚性防水材料再次封填20 mm厚,再用水泥砂浆加掺合剂找平。
5)刷浆:待水泥砂浆结硬:达到一定强度,把修复区域的水泥砂浆湿润,再涂抹XYPEX浓缩剂,以提高防水性能。
6)养护:一周时间内,不定时喷洒雾化水进行养护。
3.2.2 面形渗漏处理
面形渗漏为无集中水源,表现为大面积湿润或水珠悬挂,其处理方法如下。
1)表面处理:在渗漏区域表面凿毛20 mm~30 mm,确保凿到衬砌新鲜混凝土。凿除的表面要求有一定的粗糙度,以增加堵漏材料与旧混凝土的粘结力。
2)清洗壁面至无浮尘杂质。
3)采用水泥基渗透结晶型刚性防水材料(XYPEX简称赛柏丝)封填20 mm厚。
4)刷赛柏丝浓缩剂,以提高防水性能。
5)养护:一周内不定时喷洒雾化水进行养护。
3.2.3 剛柔结合排放封堵
在施工缝、裂缝及渗漏水量较大的环向线形为达到长期防水,应采用刚柔结合的方法治理。
1)人工凿出深度为8 cm×9 cm的U型槽,凿槽除应满足尺寸要求外,还应确保凿到衬砌新鲜混凝土,并清洗表面至干净。
2)埋设盲管:在槽底部埋设直径30 mm~50 mm弹簧盲管直至边墙底部的排水沟,用以导引水流。弹簧盲管的大小与水流大小成正比,以能充分排走渗水为原则。
3)然后用XYPEX堵漏剂封堵。
4)待第一层封填材料干燥后,涂SR专用嵌缝胶,后用SR柔性材料再封堵。
5)用双快水泥加中粗砂及掺合剂封堵填平。
6)涂抹浓缩剂增强混凝土强度。
7)养护:一周时间内,不定时喷洒雾化水进行养护。
4 隧道渗漏水的施工组织及施工设备
4.1 施工组织
渗漏水整治工程机械化程度不高,主要工作依靠人工完成,因此,必须合理组织人员进行各工序作业。本工程按如下方式组织人员:项目经理1人;质量检查与内业整理1人由有丰富经验的质检人员担任;割槽、凿槽和清除表面安排4人,应找准水源;埋管封堵4人,分别负责称量取料、拌和堵漏材料、清洗埋管、封堵工作等;刷浆、养护1人;交通安全管理1人。施工单位在保证安全的前提下,应根据工程进度,适当调整,合理安排各工种工人的数量,同时在施工中强调质量检查,及时发现堵漏不足之处,及时采取措施,确保工程进度与工程质量。
4.2 施工设备
堵漏施工所需配置的设备比较简单,主要为:操作平台,脚手架:用于拱部渗漏水处理;电动割机:主要用于割缝;水压泵、雾化器:用于衬砌表面和槽的清洗,以及养护等;计量用具:托盘天平与量杯,用于精确控制配合比;照明灯具及用于指挥交通的警示灯;储浆桶、镘刀、凿子、铁锤等堵漏施工专业工具;防毒口罩、橡胶手套、安全帽等劳保品,保护工人身心健康;必要的交通工具,如:工具车、三轮
车等。
5 施工效果
松毛岭隧道渗漏水经2010年7月至2010年10月的渗漏水整治后,隧道排水效果良好,隧道衬砌墙面由过去潮湿阴暗变成干燥明亮,改善了墙面反光性能,增加隧道内光线明亮度,路面由过去潮湿状态变成干燥状态,改善了路面抗滑性能。
6 结论
松毛岭隧道经过十多年的运营,隧道出现严重渗漏水,长年处于潮湿状态,不仅降低了路面抗滑性能,而且加速衬砌的老化,危及其结构安全,缩短附属设施的使用寿命。该隧道渗漏水治理方法在松毛岭隧道的成功运用,说明该隧道渗漏水治理方法是一种可行的治理手段,符合地下工程防水技术的要求,同样适用于其它早期施工有渗漏水现象的隧道。
参考文献
[1]GB50108-2001地下工程防水技术规范[S].
[2]JTJ026-90公路隧道设计规范[S].
[3]JTGH12-2003公路隧道养护技术规范[S].
[4]JTJ042-94公路隧道施工技术规范[S].