隧道明洞段防水技術探索

柳 輝

中鐵十六局集團路橋工程有限公司

1 引言

隨著中國隧道施工的發展，越來越多的隧道建設在復雜的地質中。由于水文地質條件及施工質量原因，造成許多隧道明洞段處防水質量達不到設計及規范要求。為保證隧道明洞段防水施工質量，需要對施工過程中相關技術要點加以分析并采取有效措施，使其符合國家標準并滿足后期使用要求。

2 工程概況

2.1 工程簡介

本項目為小西庫隧道，左線總長482m，右線總長491.816m，隧道具體布設情況如表1。

表1 隧道設計情況

2.2 沿線自然地理概況

本項目位于北京市密云區。密云區位于北京東北部，是燕山山脈與華北平原的交匯處。它是中國北方通往東北和內蒙古的重要門戶，因此被稱為“京師鎖鑰”。地理坐標西起東經116°39'3"，東至117°30'25"，東西長69km；南起北緯40°13'7"，北至北緯40°47'57"，南北寬約64km。東南至西北依次與平谷區、順義區、懷柔區接壤，北部和東部分別與河北省的灤平縣、承德縣、興隆縣毗鄰。

2.3 沿線水文地質概況

本項目所在區域屬暖溫帶季風型大陸性半濕潤半干旱氣候區，一年四季分明，干濕冷暖變化顯著。本場地屬于潮白河水系。白河流經密云水庫后，在本場地東約500m處向南流過。在密云區南與潮河匯合形成潮白河。項目位于低山丘陵區，最大海拔高度小于300m，山體多呈線狀延伸，地形坡度多在30°～40°，植被好，均存在一定厚度的覆蓋層，局部存在散石，出露的基巖較破碎，陡峭處坡度大于60°。巖石節理發育，山體植被不發育。

2.4 設計情況

（1）明洞段防水結構設計情況見圖1所示。

圖1 明洞段防水斷面示意圖

（2）明洞襯砌：明洞段的鋼筋混凝土必須滿足抗滲要求不小于P8。

（3）防水層：防水層土工布+EVA 防水板+土工布，土工布緩沖層≥400g/m2，EVA防水板厚度≥1.5mm。

（4）隔水層：隔水層采用黏性土，厚度100cm。（5）變形縫：背貼止水帶+中埋止水帶。（6）施工縫（縱向、環向）：中埋止水帶。

3 明洞段結構防水施工方法及施工要點

3.1 結構自防水

混凝土結構是受力的主體也是防水的主體，混凝土澆筑過程是工程質量控制的重點項目之一，由于明洞段襯砌結構厚為70cm，采用泵送混凝土。現澆混凝土襯砌結構的設計和施工，應采取有效的防滲、防裂措施，保證混凝土有良好的密實性和耐久性。

（1）配合比設計。本項目結構采用C35 P8防水混凝土，由于本工程結構體積較大，配合比應采用雙摻技術（使用高效減水劑及防水劑）經多次試驗達到設計及規范要求，并出具試驗報告，并報送監理單位批準后方可實施。拌制混凝土的水、砂石、水泥、外摻料、外加劑等必須滿足《混凝土結構耐久性設計規范》（GB/T 50476—2019）及《地下工程防水技術規范》（GB 50108—2008）等規范要求，進場材料需取樣送檢合格后方可投入使用。

①水泥。為保證混凝土的強度，所用水泥應具有強度高、抗滲性和耐久性好，應選用普通硅酸鹽水泥，使用前應進行強度鑒定試驗。水泥存放時嚴禁受潮結塊。不同規格、不同廠家的水泥不宜混合；②砂。對于泵送混凝土，砂子宜用中砂，砂率宜控制在35%～40%，灰砂比為1:1.5～1:2.5，含泥量不大于1%，進場中砂按照進場時間順序分開堆放，每班開盤前檢測砂子含水率，控制好配合比；③石子。混凝土的強度取決于骨料的強度，也取決于水泥漿與骨料的黏結強度，而且骨料表面越粗糙，界面的黏結強度就越高，骨料最大粒徑不得超過40mm，吸水率不大于1.5%，含泥量不大于0.7%，骨料應干凈無油漬、灰塵等雜物。每班開盤前檢測骨料含水率，控制好配合比；④外加劑。防水劑、緩凝減水劑材質等應符合設計及規范要求，其摻量經過試驗配合比確定；⑤外摻料。防水混凝土可摻加一定量的粉煤灰、磨碎礦渣粉等，其摻量由試驗配合比決定；⑥水。工程中多以飲用水作為拌和用水，而pH 值小于4 的酸性水和含硫酸鹽量超過水量1%的水，含有影響水泥正常凝結與硬化的有害物質的水均不得使用。

（2）混凝土攪拌、運輸。本項目采用商品混凝土，攪拌設備采用強制間歇式攪拌機，混凝土攪拌時，采用混凝土罐車運送至施工現場，混凝土出站時坍落度控制在180mm±20mm，入泵坍落度控制在120±20mm，入泵坍落度總損失值不應大于60mm。

（3）混凝土澆筑。混凝土的澆筑質量直接影響結構受力及防水效果，為保證混凝土施工質量并保證混凝土澆筑時支撐體系的穩定，采取從兩側對稱澆筑的方式，在縱向上則從中部開始向兩端進行，并采用分層澆筑，厚度控制在30cm～40cm。混凝土入模時溫度不應大于30℃，混凝土澆筑時自由落體高度不應超過2m。混凝土振搗采用高頻振搗和插入式振搗配合使用。高頻振搗器每次振搗時間為40s～50s之間，根據模板內混凝土高度來控制高頻振搗器使用，禁止出現空振和過振。插入式振搗器快插慢撥，振搗過程中插點均勻，插點間距控制不宜大于振搗半徑的1.5倍。振搗采用單一的行列形式，以免漏振。單點振搗時間控制在20s～30s之間，直至混凝土表面泛漿，不產生氣泡，混凝土不再下沉為止。振搗過程中，振搗棒避免觸碰鋼筋、模板、止水帶、預留預埋件等。

（4）混凝土養護。澆筑的同時按照要求做好混凝土試塊，以便后期進行混凝土抗壓及抗滲試驗。防水混凝土在臺車移除后立即進行養護，養護采用養護臺車灑水養護，要保證混凝土表面濕潤，養護時間不少于14天。

3.2 防水層

明洞防水層采用無紡土工布+EVA 防水板+無紡土工布，無紡土工布≥400g/m2，EVA 防水板厚度≥1.5mm。防水層在明洞襯砌混凝土澆筑養護達到設計強度后開始施工。

（1）無紡土工布。無紡土工布施工前需對明洞襯砌表面進行處理，切除表面鋼筋頭及其他尖銳物體。對混凝土表面存在蜂窩麻面處采用水泥砂漿抹面處理。無紡土工布采用熱熔墊片進行固定，無紡土工布搭接長度不小于10cm。鋪設無紡土工布表面平整無褶皺。

（2）防水板。明洞外防水板采用后鋪法施工。防水板一次切割到鋪設長度，盡量減少防水板接縫。防水板從里到外、從上向下依次鋪設，防水板搭接采用熱熔雙焊縫。防水板施工要點：①防水板的基面應平整牢固、清潔，無鋼筋、鐵釘等尖銳物品；②防水板鋪設時必須豎直，鋪設時不能緊繃，要預留松弛量；③防水板材出現破損時，必須及時修補，應將破損部分剪切清理，用大于破損部位邊緣100mm 的防水板修補封口；④防水板搭接長度不小于10cm；⑤防水板搭接完成后要對焊縫進行氣密性檢查。

3.3 施工縫

縱向、環向施工縫設置中埋橡膠止水帶措施：施工縫中埋止水帶預埋位置必須準確設置在結構物中間。施工縫中埋止水帶線型順直，標高統一。縱向施工縫止水帶采用Φ10 光圓鋼筋焊接成“井”字架固定，固定間距2m一道。環向施工縫中埋止水帶采用端頭箱型擋板夾住。止水帶搭接采用熱接法，熱接前要將凸起部位用刀片削平后再熱熔搭接，禁止采用釘子搭接。

施工縫先澆筑混凝土要加強止水帶兩邊混凝土振搗，澆筑混凝土時禁止移動止水帶，混凝土澆筑高度超過止水帶中線上兩公分。澆筑完成的混凝土要進行鑿毛處理，鑿除表層混凝土浮漿，露出仰拱混凝土粗骨料。澆筑混凝土前要對施工縫處進行徹底清洗，防止存在灰塵及雜物。

施工縫施工要點：（1）縱向施工縫宜設置在仰拱拱腳上300mm 處，根據澆筑長度設置施工縫；（2）施工縫應特別注意在施工縫處受力鋼筋需留夠規定的鋼筋連接長度，并應相互錯開，保證在同一截面上鋼筋的接頭不超過鋼筋面積的50%；（3）施工縫中止水帶位置準確，止水帶須固定穩定，避免澆筑混凝土時止水帶偏移，影響止水效果；（4）環向中埋止水帶采用鋼筋和箱型端頭擋板固定，止水帶一般預留在箱型擋板內，另一半澆筑在混凝土內；（5）施工縫澆筑混凝土標高要超過止水帶中線以上2cm，澆筑完成后應將舊混凝土表面按規范要求鑿毛，鑿出舊混凝土中的骨料；（6）在澆注新混凝土前，用高壓水沖洗干凈，保持接縫基面濕潤；（7）澆筑混凝土時要加強對施工縫旁的混凝土振搗工作，特別是背貼止水帶和中埋止水帶中間的混凝土，必須振搗密實，振搗混凝土時不得碰到止水帶。

3.4 變形縫

本隧道左右線明洞與暗洞交接的位置設置變形縫，變形縫寬度為30mm，縫內填筑聚硫橡膠填縫材料，變形縫位置結構鋼筋均應斷開。

變形縫中埋止水帶與環向施工縫中埋止水帶施工方法一致。變形縫背貼止水帶在安裝前要將安裝基面處理平整，背后禁止出現鼓包、空洞，背貼止水帶居中設置。當變形縫混凝土澆筑養護完成后在塞填灌封材料。

變形縫施工要點：（1）變形縫止水帶位置必須準確，中心氣孔必須放置在變形縫中間；（2）變形縫中埋止水帶必須密封成環，橡膠止水帶接縫采用小型硫化機現場硫化；（3）縫間襯墊材料采用聚氨酯發泡板，施工完成一側混凝土后，要將接觸面清理平整，安裝聚氨酯發泡板時要與接觸面密貼；（4）在澆注變形縫一側的混凝土時，為保護止水帶，擋頭板與結構形狀一樣，夾住止水帶。要保證模板安裝密封性，同時加強止水帶附近混凝土的振搗效果，避免出現蜂窩麻面影響防水的效果；（5）在混凝土澆筑前應檢查止水帶有無破損，澆筑時要注意止水帶保護工作；（6）回填聚硫橡膠時保證縫內干燥、清潔，回填寬度為3cm 回填飽滿密實。

4 結語

綜上所述，為保證隧道防水工程質量，應注重其施工的過程控制。施工人員應注意混凝土澆筑、防水層、施工縫、變形縫的技術要點，嚴格把關，保證明挖隧道防水的施工質量。