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防水隔离层及二次衬砌施工主讲：王振宇隧道产生渗漏的原因分析（1）隧道开挖对地下水的影响根据水力学和水文地质学原理，地下水的流动，有其固定的流线，从高压水位流向低压水位，但由于隧道的开挖，将引起围岩应力释放和重分布，从而改变围岩的力学特性和泾流路线，使周围水向隧道内汇集和积聚，给衬砌及底部渗漏水留下隐患。隧道开挖影响范围的大小与地层的渗漏系数、水位降深、过水断面大小有关，此外还受隧道周围溶洞、泉眼、水库或湖泊、江河的影响。（2）衬砌混凝土中的泌水管路浇筑混凝土时由于水灰比过大，在混凝土硬化过程中，由于多余的水分（不参与水化作用的游离水分）的蒸发，在混凝土中形成透水的开放性毛细泌水管路。（3）施工中的原因使混凝土中存在空隙①在混凝土拌合时，因拌合物和易性不佳，或因施工作业草率，以致混凝土质地不够均匀；或水泥浆未能与骨料表面很好粘结，如骨料表面被污染，水泥本身的内聚力超过了与集料的附着力，形成透水缝隙；或混凝土拌合物未能很好灌满捣实，从而产生疏松层或留下各种形状的缝隙与孔洞。②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。③灌筑衬砌混凝土的工作缝未加处理或处理不当，产生接合不严的漏水缝隙。④先拱后墙法施工的拱墙连接部位处理不当而产生漏水。⑤变形缝止水带安设不规范或未安设止水带而漏水。⑥衬砌或混凝土砌块衬砌的灰缝不密实而漏水。（4）衬砌混凝土的化学腐蚀衬砌周围的天然水对衬砌混凝土有腐蚀性。常见有溶出性、碳酸性、一般酸性、硫酸盐性和镁盐性的腐蚀等。这些腐蚀可能造成漏水孔隙，严重时将造成混凝土结构的破坏。（5）内应力作用使衬砌产生裂隙如施工方法不当，或拆模过早，或围岩压力过大超过设计荷载等，都能使衬砌内应力超过破坏强度而导致裂缝。如果隧道不设变形缝，当温差超过7~10℃时，混凝土可能因不能承受温度应力而产生裂缝。防水层隧道防水层是由防水板及其垫层组成，它能将地层中的渗水阻隔于二次衬砌之外，避免水与二次衬砌混凝土接触，防止地下水通过二次衬砌的薄弱环节渗入隧道。垫层的作用是保护防水板，使防水板免遭尖锐物的刺伤，同时充当渗水通道。防水板多为合成高分子卷材，种类繁多，隧道工程上常用的防水板有PVC、EVA、HDPE、LDPE等，一般采用双焊缝，无钉铺设的方式。从围岩中渗流的水，在受到防水层阻隔后，不再沿径向渗向隧道，而只能在重力的作用下沿着喷射混凝土与防水层的间隙下渗。当渗水量较小时，很容易下排；当渗水量较大时，则通过铺设的排水盲管排出。3.8防水板施工作业在基面处理、排水盲管设置、水平施工缝止水条安装完成后，进行防水板施工作业，一般包括铺设准备、缓冲层铺设、防水板固定、防水板焊接、质量检查等环节。防水板铺设专用台车示意图（1－衬砌内轮廓检测刚架；2－人梯；3－作业平台；4－防水板扇形支撑；5－门架）432143211、衬砌内轮廓检测刚架；2、人梯；3、作业平台；4、防水板扇形支撑；5、门架。5横断面纵断面说明图11.3.6防水板铺挂作业台车示意图衬砌内轮廓线432143211、衬砌内轮廓检测刚架；2、人梯；3、作业平台；4、防水板扇形支撑；5、门架。5横断面纵断面说明图11.3.6防水板铺挂作业台车示意图衬砌内轮廓线3.8.1铺设准备洞外检查、检验缓冲层材料及防水板质量，防水板宜选用高分子材料，幅宽一般为2～4m，其中客货共线隧道防水板厚度不得小于1.2mm，客运专线防水板厚度不得小于1.5mm，耐刺穿性、柔性、耐久性好且应符合设计要求。对检查合格的防水板，用特种铅笔划焊接线及拱顶分中线，并按每循环设计长度截取，对称卷起备用；洞内在铺设基面标出拱顶中线，画出隧道中线第一环及垂直隧道中线的横断面线。防水板主要物理性能项目拉伸强度（MPa）断裂延伸率（％）热处理时变化率（％）低温弯折性抗渗性指标≥12≥200≤2.5－20℃无裂纹0.2MPa,24h不透水3.8.2缓冲层铺设对于设计为分离式的防水板，先进行缓冲层铺设，缓冲层材料根据设计选用，一般采用射钉固定。土工布，又称土工织物，它是由合成纤维通过针刺或编织而成的透水性土工合成材料。成品为布状，一般宽度为4-6米，长度为50-100米。土工布分为有纺土工布和无纺土工布。土工布具有优秀的过滤、排水、隔离、加筋、防渗、防护作用，具有重量轻、抗拉强度高、渗透性好、耐高温、抗冷冻、耐老化、耐腐蚀土工布热塑性圆垫圈围岩初期支护金属垫圈射钉(膨胀螺栓）围岩热塑性圆垫圈暗钉圈固定缓冲层示意图隧道防水板垫层布设（1）铺设的步骤为：①先在隧道拱部位标出纵向中线。②使缓冲层垫衬基本与洞室轴线直交，留足基面凹凸部位的富有量，由两边墙向拱部铺设。③用带热塑性圆垫圈的射钉将缓冲层平整顺直地固定在基层上，固定点间距：一般拱部0.5~0.8m，边墙0.8~1.0m，底部1~1.5m，呈梅花形排列，并左右上下成行固定。④缓冲层接缝搭接宽度不得小于50mm，一般仅设环向接缝，当长度不够时，设轴向接缝应确保上部（靠近拱部的一张）应由下部（靠近底部的一张）缓冲层压紧，并使缓冲层与喷混凝土表面密贴。（2）缓冲层铺设质量检查指标：①缓冲层材料的各项技术参数满足设计要求。②铺设范围及铺挂方式及搭接宽度符合设计要求。③固定点设置的数量合理，间距满足规定。④铺设面平顺，无隆起，无皱折。3.8.3防水板铺设（1）技术要求①防水板铺设应超前二次衬砌施工1～2衬砌施工段长度，并设临时挡板防止机械损伤和电火花灼伤防水板，同时与开挖掌子面应保持一定的安全距离。②对于初期支护为钢纤维混凝土的，防水板铺设前应补喷一层水泥沙浆保护层，以保护防水板。③铺设前进行精确放样，弹出标准线进行试铺后确定防水板一环的尺寸，尽量减少接头。④防水板采用环向铺设，从拱部向两侧边墙展铺，下部防水板应压住上部防水板，松紧应适度并留有余量（一般实铺长度与弧长的比值为10：8），保证防水板全部面积均能抵到围岩。防水层搭接焊示意图真空检查缝隙粘接结合部位⑤分段铺设的卷材的边缘部位预留至少60cm的搭接余量并且对预留部分边缘部位进行有效的保护。⑥附属洞室处铺设防水板时，先按照附属洞室的大小和形状加工防水板，并与边墙防水板焊接成一个整体。⑦三层以上的塑料防水板的搭接形式必须是T形接头。⑧两幅防水板的搭接宽度不应小于150mm。排水盲管排水盲管又称排水盲沟，主要以合成纤维、塑料以及合成橡胶等为原料，经不同的工艺方法制成各种类型、多功能的土工产品。其材质憎水、阻力小，具有极高的表面渗水能力和内部通水能力；并具有极好的抗压能力及适应形变的能力；具有极佳的化学惰性，在岩土工程使用中能保持长久的寿命；重量轻，易裁剪，施工安装方便。应用领域主要作用是集排土中渗水，用以减小地下水压力，排除多余水分，保护土体和建筑物不会因产生渗透变形而破坏。广泛应用于土木、交通、水利、工民建矿工、环境保护等建设项目的地下集排水工程。（2）防水板固定①对于设计为分离式的防水板，可用热风焊枪或热合器，使其防水板融化与塑料垫圈粘结牢固。②对于设计为复合式的防水板，则按设计要求（一般拱部0.5~0.8m，边墙0.8~1.0m，底部1~1.5m）在铺设基面打设膨胀锚栓，采用悬吊法牢固固定，膨胀锚栓帽宜采用圆弧形，锚栓顶面离喷射混凝土面距离不大于3mm。③在凹凸较大的基面上，在断面变化处增加固定点，保证其与混凝土表面密贴。（3）防水板铺设、固定质量检查①铺设范围及铺挂方式应符合设计要求；②搭接形式和宽度满足规定要求；③悬吊固定点设置的数量合理，间距满足规定；④分段铺设的预留接头长度满足规定要求；⑤防水板的与基层固定牢固，用手将已固定好的塑料板上托或挤压，检查其与喷射砼面的密贴程度及预留量，防水板没有绷紧和破损现象。（4）防水板焊接①焊接时，接缝处必须擦洗干净，且焊缝接头应平整，不得有气泡折皱及空隙。②防水板之间的搭接缝应采用双焊缝、调温、调速热楔式功能的自动爬行式热合机热熔焊接，细部处理或修补采用手持焊枪。③开始焊接前，应用小块塑料片上试焊，以掌握焊接温度和焊接速度。④单条焊缝的有效焊接宽度不应小于15mm。cm防水板搭接焊缝示意图国内常用焊接机防水板焊接试验⑤在焊缝搭接的部位焊缝必须错开，不允许有三层以上的接缝重叠。焊缝搭接处必须用刀刮成缓角后拼接，使其不出现错台。⑥防水板纵向搭接与环向搭接处，除按正常施工外，应再覆盖一层同类材料的防水板材，用热焊焊接。⑦焊缝应无漏焊、假焊烤焦、焊穿、外露的固定点等现象，若有应予补焊，且用塑料片覆盖焊接。（5）防水板焊缝施工质量检查①目测及尺量检查：检查防水板有无烤焦、焊穿、假焊和漏焊，焊缝宽度是否符合设计，焊缝是否均匀连续，表面平整光滑，有无波形断面。②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1条，纵向焊缝每衬砌循环抽试2条。具体检查要求为：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0.25MPa时停止充气，保持15min，压力下降在10%以内，说明焊缝合格；如压力下降过快，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。（6）防水板施工作业控制要点①防水板应存放在室内，库房应整洁、干燥、无火源、自然通风要好，并应远离高温热源及油脂等污物，防水板搬运时严禁在地面拖拉。②防水板铺设前，应全部检查防水板是否有变色、波纹(厚薄不均)、斑点、刀痕、撕裂、小孔等缺陷，如果存在质量疑虑，要进行张拉试验、防水试验和焊缝抗拉强度试验，如发现防水板有裂纹、针孔等应立即修补好。③膨胀螺栓安装孔位要严格控制方向和排列距离，避免安装时搭接困难，并且要尽量垂直岩壁。④防水板接缝应与衬砌施工缝错开0.5～1m。⑤对于避车洞处防水板的铺设，如成形不好，须用浆砌片石或模筑混凝土使其外观平顺后，方可铺设防水板，对于热合器不易焊接的部位用热风枪手工焊接。⑥工作台面板及人员上下的梯子要稳固可靠，不得有裸露的尖钉及锋利器角物。⑦操作时工作人员严禁吸烟，热焊机操作手必须经过培训，并且人员相对固定。（7）防水层的保护防水层施工完成后，必须严加保护，否则极易损坏，导致防水质量下降乃至完全失效，故必须予以重视。①任何材料、工具、在铺设时应尽量远离已铺好的地段堆放，不得穿带钉子的鞋在防水层上走动，对现场施工人员加强防水层保护意识教育，严禁损坏。②在没设保护层处（如拱顶、侧墙）进行其他作业时不得破坏防水层，钢筋焊接作业时，防水板要用阻燃材料进行覆盖，避免焊火花损伤防水板。③挡头板的支撑物在接触到塑料防水板处必须加设橡皮垫层。④采用钢筋混凝土衬砌时，要对钢筋头部进行防护，避免损伤防水板。⑤绑扎钢筋和安装模板及衬砌台车就位时，在钢筋保护层垫块外包土工布防止碰撞和刮破塑料板。⑥在灌注二次衬砌混凝土时，振捣棒引起的对防水层的破坏不易发现，故二次衬砌模注混凝土施工时应特别注意，不得破坏防水层，浇筑时应有专人观察，发现损伤应立即修补。⑦在灌注二次衬砌混凝土时，应在混凝土输送泵出口处设置防护板，防止混凝土直接冲击防水板。⑧二次衬砌模注混凝土捣固时，避免让捣固器与防水板接触；插入式振动棒需变换其在混凝土中的位置时，应竖向缓慢拔出，不得在混凝土浇筑仓内平拖。⑨二次衬砌中埋设的管料与防水板间距不小于5cm，以防止破损塑料防水板。概述1二次衬砌施工方法2施工缝及空隙的处理3减少及预防二次衬砌开裂4二次现浇混凝土衬砌施工在公路隧道及地下工程中常用的支护衬砌形式主要有：整式衬砌、复合式衬砌及锚喷支护。整体式衬砌即为永久性的隧道模筑混凝土衬砌（常用于传统的矿山法施工）；复合式衬砌是由初期支护和二次支护所组成，初期支护是帮助围岩达成施工期间的初步稳定，二次支护则是提供安全储备或承受后期围岩压力。锚喷衬砌的设计基本上同复合式衬砌中的初期支护的设计，只是应增加一定的安全储备量。一.概述常用的支护衬砌形式1整体式衬砌（传统矿山法）2复合式衬砌（新奥法）3锚喷衬砌按照现代支护理论和新奥法施工原则，作为安全储备的二次支护是在围岩或围岩加初期支护稳定后及时施作的，此时隧道已成型，因此二次支护多采用顺作法，即