隧道仰拱施工缝渗水及衬砌开裂处理(技术交底)

隧道仰拱施工缝渗水及衬砌开裂处理(技术交底)（精选3篇）

篇1：隧道仰拱施工缝渗水及衬砌开裂处理(技术交底)

关于隧道渗漏水及衬砌开裂的整治方案

一、隧道的渗漏水问题

经过现场的调查，发现渗漏水部位位于仰拱填充施工缝处、水沟边墙施工缝处、衬砌边墙及拱腰部位，根据现场渗漏情况及借鉴其它线经验，决定采用以引为主的方法处理渗漏水问题。

1、仰拱填充施工缝渗漏水处理方案

对于洞口段仰拱填充施工缝有渗漏水部位，沿仰拱填充施工缝走向，先凿宽100mm、深200mm的矩形槽，矩形槽底按2%坡度引至隧道中心水沟，矩形槽底部采用φ80mm的半PVC管扣住，然后用细石砼将PVC管左右空隙填平至仰拱填充表面（剖面图见图1）。

100回填混凝土200100半PVC管40仰拱填充施工缝排水槽 图1.排水沟槽剖面图 单位mm 对于洞内段仰拱填充施工缝有渗漏水现象且水量较大时，先凿宽100mm、深150mm的矩形槽，矩形槽底按2%坡度引至隧道中心水沟，槽内埋设φ50的透水盲管，然后在槽中用10mm-20mm的洁净碎石填筑至盲管两边并埋住盲管，上方用无纺布通长覆盖、水泥胶封闭，再用细石砼与仰拱填充面找平。（剖面图见图2）

图2.排水沟槽剖面图 单位mm 对于洞内渗水量不大的区域，先凿宽100mm、深100mm的槽，矩形槽底按2%坡度引至隧道中心水沟，槽底部采用φ100的半PVC管扣住，然后用细石混凝土将PVC管左右空隙填平至PVC管顶部，上方用无纺布通长覆盖、水泥胶封闭，再用细石砼与仰拱填充面找平。（剖面图见图3）

图3.排水沟槽剖面图 单位mm

2、水沟边墙施工缝渗漏水处理方案

根据现场的调查，发现水沟边墙施工缝渗漏水也是因为仰拱填充施工缝渗漏水引起的，和仰拱填充的施工缝渗漏水系是联通的，所以采取的处理措施和上述的方法相同，沿水沟边墙施工缝处理与仰拱填充施工缝处理的排水管路联通，进行综合治理。（平面图见图4）

隧道排水槽布置平面图中心水沟仰拱填充面施工缝水沟边墙隧道排水槽布置平面图中心水沟排水槽布置平面图水沟边墙

图4.仰拱填充及水沟边墙施工缝渗水引排平面图

二、衬砌开裂后处理方案

经过现场的调查，衬砌的开裂处主要位于环向施工缝处，在个别的综合洞室处也有开裂现象，裂缝较小（均在2mm以内），长度较短（均在1m以内），没有环向、纵向贯通，通过取芯机在裂缝处取的芯样显示，缝的深度在3cm以内，最深处也不到6cm，没有沿衬砌厚度方向贯通，对结构的受立影响微乎其微，经过认真分析后，制定了以下的整改方案。

1、对于裂缝很小（小于2mm以内的），且无渗水现象的隧道表面不作处理。

2、对于裂缝小，且无渗水现象的隧道表面不作处理，但在衬砌背后，采用注水泥浆加固。

3、较大裂缝，除压浆外，将裂缝凿成内大外小的辐射状，用C10水泥砂浆或膨胀水泥塞填。

三、衬砌渗漏水处理方案

遵照“拱部封堵，边墙疏排”的原则，建议采取以下整治措施：

1、疏通隧道双侧水沟及中心沟，检查隧道衬砌边墙底部由外侧引入侧沟内的泄水孔是否畅通，对堵塞的泄水孔进行疏通。

2、对于施工缝和边墙渗水较小的部位，以“机车车辆限界”为界，隧道拱部机车车辆限界范围内渗水做压浆处理，采用防水堵漏材料注浆封堵，压浆拟采用GRM超早强自流平灌注浆材料压浆孔间距1.0m。机车车辆限界范围外隧道边墙通过开槽进行引排，开槽为深10cm，宽10cm的U型槽，并埋设φ80PVC半管引至侧沟，然后用防水堵漏材料进行封闭。

3、对于漏水较大处，隧道拱部机车车辆限界范围内渗水做压浆处理。隧道边墙开槽引排，开槽深度为23cm，内宽20cm，外宽15cm，然后采用2cm厚钢丝堵漏剂隔水层、抗渗剂、2cm厚钢丝修补剂进行封堵。在边墙漏水集中位置，采用钻孔泄水减压法整治衬砌背后积水，钻孔直径宜采用φ50，钻孔深度为衬砌厚度。钻孔引出水后，采用φ80mmPVC管从电力电缆槽底穿过引至侧沟内。

4、压浆时查明了解压浆地段的漏水位置和流量。压浆应先封后压，防止浆液自由扩散或流失。然后顺渗水方向开槽，预埋压浆管后用防水堵漏剂进行封堵，最后进行压浆。压浆采用GRM超早强自流平灌注浆料，宜自下而上，由外围向内部，从水少至水多处。

5、堵漏剂和修补剂使用前必须对所开U型槽用水充分润湿，槽内杂物必须清理冲洗干净。堵漏剂和修补剂的搅拌时间不宜过长，一般在几分钟内混合均匀，即拌即用。

四、水沟电缆槽开裂后处理方案

水沟电缆槽开裂部位主要在二次衬砌的施工缝处，局部在仰拱的施工缝处，裂纹宽度较小，沿裂纹方向不贯通，可参照衬砌裂缝的处理方式进行处理，表面用高标号的水泥砂浆封堵。

篇2：隧道仰拱施工缝渗水及衬砌开裂处理(技术交底)

杭州至瑞丽国家高速公路梵净山2号隧道进口端,洞身掘进后,洞内有近50m施作好的初期支护段发生拱顶下沉和周边收敛,并造成了一定程度的侵限。为了保证洞口稳定,先期施作了明洞段衬砌和紧邻明洞段的一模二衬,但是现场仍然出现隧道洞口坡面变形、洞口衬砌裂缝、初期支护变形等病害。

2 工程地质

2.1 区域地质构造

(1)褶皱

测区位于武陵-雪峰山隆起区,隧道位于一复式背斜的核部,背斜轴向为NE向,核部底层为ptbn(震旦系板溪群)的变余砂岩,产状48°/318°∠33°。

(2)断裂构造

F1断裂:呈NNW向展布,表现形式是成条随陡坎及沟谷,推断产状为40°/130°∠85°。

F2断裂:呈NEE向展布,表现形式为碎裂岩(钻孔揭露)在钻孔中可见灰绿色岩石(还原环境)起覆于紫红色岩石之上(氧化环境)的现象,产状为88°/178°∠72°。

次级构造存在与F1与F2之间的强风化岩石中,固多期次构造影响,致使钻探岩芯呈碎块状,在裂面出现擦痕、阶步、镜面等现象。采芯率低;在掌子面上表现为挤压形成的破碎、柔皱、不均匀风化等现象,但该类次级派生构造多,无法查明主构造面的位置及产状。次级构造的存在造成F1与F2之间的岩石块体间呈散体结构,在开挖过程中已发生脱顶、变形及松弛等现象。

在区域老变质岩性,裂隙发育是变质岩的特征之一,这是构造活动过程中及区域变质过程中岩石的刚柔不一产生的裂缝,后期因胶结程度不一致,使岩石在受力或扰动情况下有松动、松弛迹象。

2.2 水文地质

洞口处地下水类型以第四系风化网状裂隙水及构造裂隙水为主,水量随大气降水量变化而变化,围岩富水性不均一,透水性较差～中等,隧道开挖时可产生滴水及渗水现象,丰水期易涌水。

3 隧道变形及山体失稳原因分析

梵净山2号隧道进口端出现山体局部位移及隧道洞内支护出现变形是多因素综合影响的结果,综合分析原因如下:

(1)工程地质条件复杂

经所布补勘钻孔揭露情况看,在F1与F2两构造带之间的强风化岩石中有明显挤压痕迹,岩石破碎、裂隙发育;在两构造的影响带内存在次级派生构造。从隧道进口端掌子面内的情况看,岩石有挤压破碎痕迹,有揉皱现象及岩石重组与风化不均匀现象,同样证明了次级构造的存在。次级派生构造的存在造成了带内强风化岩石的挤压破碎与裂隙发育,使岩石块体间呈散体结构。

在F1与F2之间的构造影响带内的强风化岩石存在着次级派生构造及十分发育的裂隙,致使F1与F2之间的强风化岩石呈散体结构,导致整个构造影响带内岩石松弛、松动,在隧道开挖进程中该影响带内的岩石有坍塌与下滑的潜在危险性。

(2)隧道开挖卸载导致抗滑力减小

由于本工程地质情况复杂,下滑模式可能较多,结合现场隧道内变形情况,现选取较可能的一种形式,假设各层岩土体内部为类均质体,按圆弧滑动法进行计算并进行相应的支挡设计。

根据补勘地质资料推荐的岩土参数:挤压破碎强风化岩C=16kPa,φ=33°,下部强(中)风化岩φ=70°,通过搜索最危险滑动面,计算边坡天然状态时稳定系数为1.0左右。根据现有模式的计算结果可知,变形主要集中在山体前部的斜坡位置,前部发生滑动的山体厚度左线为16m左右,右线为17m左右,山体开裂变形的后缘距洞口位置左线为78m左右,右线为97m左右。

通过分析,洞口段隧道围岩开挖对断层破碎带松散体的扰动改变了山体仰坡的受力状态,使山体发生变形,这种变形又进一步加剧了隧道破坏。

(3)隧道区年降水量较大、围岩透水性好

工程区域范围内年平均降雨量1100～1400mm,隧道开挖改变了地表水与地下水的联络通道,大气降水很容易经地表下渗至围岩中去,地下水流通带走了围岩之间的胶结物,使围岩的物理力学性质降低,山体下滑力增加,抗滑力减小,使山体产生下滑。左右洞之间的植被砍伐及表层土开挖,一定程度上对山体稳定不利。

(4)洞口纵向地形较陡

隧道进口端在一山坡的坡脚,山体自然坡角在45°以上,洞口修筑过程中削切坡面,导致临空面变陡,也不利于山体的稳定。

在上述各种因素综合作用下,使隧道施工过程中出现山体局部位移及隧道洞内支护出现变形。

4 山体稳定处理

(1)山体稳定处理措施之一-锚索抗滑桩

山体及隧道变形主要是由于隧道开挖导致整个构造影响带内岩石松弛、松动,并产生滑移的趋势,因此需首先采取措施对原山体进行加固补强,稳定山体。方案考虑在隧道仰坡上设置一排抗滑桩,以抵御山体的变位。

鉴于现场场地狭窄,将抗滑桩布置在坡脚附近,对施工有利,但需采取在桩后填土反压的方式稳定山体,会起部分作用,但考虑设置悬臂对抗滑桩不利,且回填土的压实度有限,在边坡发生蠕变时,作用力无法及时传递至抗滑桩。

依现有滑动及计算模式,从整体受力考虑,抗滑桩布置越靠近山顶,对隧道受力越有利,但同时抗滑桩长度将加大,考虑到抗滑桩的最大深度一般为25～30m,同时需保证桩的嵌固深度,且两洞之间的仰坡及山体表面坡度较陡,施工困难等因素,因此综合确定抗滑桩的具体位置。抗滑桩在横向上与隧道衬砌外缘净距不小于4m。

(2)山体稳定处理措施之二-隧道围岩注浆加固

在洞内拱部、侧墙、仰拱等部位对围岩进行注浆加固。

隧道洞口外注浆加固围岩。在隧道洞口开挖轮廓线外一定范围内打设一层大管棚,三层小导管,对隧道围岩进行固结加固,使洞外注浆段与洞内注浆段间搭接长度不小于2m。

(3)山体稳定处理措施之三-洞外填土反压

在洞外填土进行反压,即作为抗滑桩施工的平台,同时起反压作用,平衡山体的下滑力。

5 隧道洞内换拱处理方案

根据现场监测结果,隧道左洞初支最大变形为41.4cm,右洞初支最大变形为36.3cm;施工现场部分初支已变形失稳,钢架总体向洞外方向倾斜,有塌方的危险,为确保安全,在初支内环增加了钢拱架支撑,故实测左洞最大侵限70.4cm,右洞最大侵限66.0cm。

在施工部分抗滑桩及洞口反压回填,并确认山体处于稳定状态之后,再实施隧道洞内换拱方案。

隧道变形侵限段换拱只宜分段进行,从洞内向洞外方向每10m为一个区段进行换拱,换拱时一次拆除原初期支护纵向长度不宜超过2榀钢架,且前后相邻段各一定长度范围用钢拱架临时支撑加强。

整个换拱过程中,洞口山体位移监测及洞内监控量测同步进行,以对山体稳定性及洞内稳定性进行同步跟踪评价。

6 结语

隧道开挖诱发山体失稳,山体失稳产生强大的推力,进一步加剧隧道结构的破坏。如果单纯地进行隧道洞内结构加强处理,难以保证隧道结构长期安全与稳定,所以需要先对山体进行稳定性处理,在确保山体稳定之后,再进行洞内换拱处理,才是解决该病害的正确途径。

参考文献

[1]陆范恒,姜谊.桂梧高速公路马江段界塘隧道换拱技术措施[J].企业科技与发展,2009(18).

篇3：隧道仰拱施工缝渗水及衬砌开裂处理(技术交底)

1 施工缝渗漏机理分析

1.1 常用的施工缝防水方法

隧道衬砌施工缝包括环向施工缝和纵向施工缝,主要是由于衬砌施工过程中混凝土不能一次性连续浇筑过长或必须分步施工而设置的施工接缝,这种接缝是结构自防水的薄弱环节,其处理好坏将会直接影响隧道的防水质量和使用寿命。

目前,隧道衬砌施工缝防水常用的设施有止水带和膨胀橡胶条等,具体防水措施如图1所示。止水带的放置方式一般分为埋入式和外贴式两种,预埋在衬砌混凝土中可以阻止渗水透过衬砌进入隧道;膨胀橡胶条遇水膨胀,可以填塞混凝土之间的缝隙,阻止渗水[1]。

1.2 施工缝渗漏机理

隧道衬砌施工缝的工作环境十分复杂,在隧道营运过程中,施工缝受到围岩应力、水压力和隧道变形等因素的影响,因此造成隧道施工缝渗漏的原因也非常复杂。

概括起来说,隧道发生渗漏的主要条件有两个:一是有压地下水的渗流;二是衬砌中水流通路的存在。两个条件同时具备时,隧道就会发生渗漏病害[2]。

1)有压地下水

隧道常处于地下水的包围中,而地下水受重力作用在围岩中渗流,对隧道衬砌和防水层产生一定的水压力。施工过程中,对地下水如果没有采取有效的治理措施,地下水就会对隧道衬砌和防水层形成水压力。如果防水层由于某种原因破损,地下水将在压力作用下,在防水层和二次衬砌之间窜流,给隧道二次衬砌形成一定的水压力作用。施工缝本身就是施工质量的薄弱环节,在水压力作用下,渗入的地下水不断将防水缺陷扩大,最后形成水流通路而发生渗漏。

2)水流通路

隧道衬砌施工缝的水流通路,主要是由于施工方法和防水措施的不足而形成的防水缺陷所造成的。这些缺陷,主要是指衬砌施工缝新旧混凝土粘接能力差、止水带和止水橡胶条等高分子材料与混凝土的粘接能力差以及施工缝处防水设施的破损。这些缺陷在压力水作用下,很容易形成水流通路,导致隧道发生渗漏水病害。下面对止水带和膨胀橡胶条的失效原因进行分析。

(1)止水带

采用止水带进行防水而发生渗漏的原因主要两类,一是止水带本身破坏,二是止水带安装不合格致使地下水绕过止水带。质量合格的止水带的变形能力和抗刺破能力一般较强,本身破坏造成渗漏的几率较小,而有压地下水绕过止水带形成渗漏是目前隧道渗漏的主要原因。止水带材料多为橡胶等高分子材料或金属材料,与混凝土的粘接能力非常差,而且止水带附近浇筑混凝土施工时很难进行振捣,故在交接面处容易产生缝隙而形成水流通路。即便是隧道建成初期防水效果较好的止水带,随着隧道运营时间的增长,止水带也有可能受隧道变形和有压地下水的长期作用,在止水带和混凝土的交接面处逐渐形成水流通路。

(2)膨胀橡胶条

膨胀橡胶条防水失效主要与其本身的遇水膨胀性质有关,主要原因有两点:

a.遇水膨胀橡胶条施工的关键之一就是在混凝土浇筑和养护期间须保证遇水膨胀橡胶条不发生膨胀或只发生限制性膨胀。已有工程资料表明,在混凝土施工中,如果没有做好膨胀橡胶遇水膨胀的早期控制,遇水膨胀橡胶因吸水而膨胀(如:混凝土还未达到标号之前,膨胀橡胶就已达到150%～400%的膨胀倍率),将会使混凝土内缝隙过大,对橡胶条的约束作用减小,就会导致在混凝土与橡胶止水条之间形成水流通路。

b.橡胶条在遇水膨胀和失水干缩的反复作用下,内部吸水膨胀材料反复流失,影响使用寿命和膨胀效果,逐渐形成水流通路。

此外,地下水低温下结冰后体积发生膨胀,冻胀力使混凝土缺陷增大,是寒冷地区隧道衬砌施工缝防水失效的另一个重要原因。

2 施工缝化学灌浆防水技术

2.1 施工缝采用化学灌浆技术进行防水的机理

施工缝采用化学灌浆技术进行防水的机理就是封闭施工缝处水流渗漏通道。化学灌浆材料在压力作用下,渗入结构缺陷,填塞结构空隙,对渗水通道进行封闭。施工采用化学灌浆防水的优点为:

1)施工缝处的渗水通道一般为微裂隙,普通的悬浮溶液颗粒粒径大,较难渗入裂隙,而化学浆液为纯溶液,能够渗入到极小的裂隙内;

2)普通悬浮溶液一般以水为溶剂,凝固后体积会有一定的收缩,从而形成渗漏隐患,而化学灌浆材料几乎无收缩,有些材料可以遇水膨胀,封堵效果较好;

3)化学灌浆材料的胶凝时间可以较好地控制。

2.2 施工缝化学灌浆防水施工工艺

这里介绍的施工缝化学灌浆防水工艺,是在衬砌施工时预埋注浆管(如图2所示),当二次衬砌达到一定强度后,再通过注浆管对施工缝进行注浆。主要施工步骤如下:

1)根据工程情况,选择合适的注浆材料和注浆管类型;

2)根据隧道断面尺寸、形状以及隧道施工情况,设计合理的注浆管路系统;

3)在二次衬砌达到一定强度后,拆除挡头板的当天,按照注浆设计要求布设注浆管,采用金属卡件将注浆管路固定在混凝土衬砌端头,并预留注浆接头至混凝土衬砌的外部;

4)浇注下一环二次衬砌;

5)在施工缝两侧的混凝土达到设计强度后,对注浆管进行注浆,注浆参数应根据具体工程情况进行设计。

2.3 施工缝化学灌浆防水施工注意事项

1)选择合适的注浆材料。

2)采用合适的注浆压力。一般采用1.2～1.6 MPa的注浆压力。注浆压力过小,浆液扩散可能达不到设计范围,不能充分填充空隙;注浆压力过大,可能对衬砌产生破坏。

3)注浆管必须有条理地布设,不能有过分弯折;施工中应尽量保护注浆管,以免堵塞注浆管。

4)注浆时,应按照一定注浆顺序进行注浆。

3 工程实例

3.1 工程概况

某长大输水隧洞工程总长约85.2 km,采用矿山法施工段长度近27 km,其中通过六河段的工程为控制性区段。六河段地表为浑江一级支流,常年流水,该段洞室埋深浅(60～70 m),地质条件复杂。整个六河施工段大部分处于三条断层破碎带及其影响带,其主要的断层物质为:断层泥、断层角砾岩、碎砾岩、压碎岩、构造透镜体及溶蚀大理岩砂。溶蚀大理岩砂的颗粒呈粉细砂状,土体致密。由于地下水压较大,衬砌施工缝采用常规防水方法后,出现较大的渗漏,故采用化学灌浆防水技术予以处理。

3.2 施工缝化学灌浆防水采用的灌浆材料及灌浆参数

本工程起初在灌浆材料上选定进口丙烯酸盐化学灌浆材料和国产水溶性聚氨酯化学灌浆材料两种材料,从理论和工程经验上都较难比较这两种材料的优劣,故对两种材料都进行了灌浆,以观察比较防水效果。灌浆施工时,对两条施工缝分别采用两种材料进行灌浆,灌浆参数见表1。

3.3 注浆效果分析

3.3.1 渗漏水量的变化对比

1)A缝在注浆前从预埋注浆管路的6个管口向外流出的水量为600～800 m3/d,注浆后环向施工缝处的渗漏水量基本为0,环向缝的堵水率为100%。

2)B缝在注浆前从预埋注浆管路的6个管口向外流出的水量为800～1 000 m3/d,注浆后环向施工缝处的渗漏水量基本为0,环向缝的堵水率为100%,见一组图片(图3)。

3.3.2 经济指标对比

1)预埋式接缝防水管路的市场售价为进口产品110元/延米和国产产品35元/延米,注浆材料的价格为7.5～30元/延米。使用预埋注浆方式防水效果明显好于只使用橡胶止水带的防水效果;

2)橡胶止水带的市场售价为109元/延米,使用这种方式防水效果较差,基本上不能完全止水;

3)橡胶止水带与预埋式接缝防水管路系统结合使用,则增加费用117.5～140元/延米(进口产品)或41.5～75元/延米(国产产品)。这种方法止水效果明显,但成本有所提高。

4 结论

从具体工程的灌浆防水效果和对比分析发现,施工缝化学灌浆防水技术可以用于封堵二次衬砌结构施工缝渗漏水,效果明显。虽然成本有所增高,但是其防水效果优良可靠,减少了后期治水费用,提高了工程耐久性和可靠度,防止了水资源的流失,经济效益和社会效益显著。施工缝化学灌浆防水技术适宜在各类隧道及地下工程防水混凝土衬砌裂缝和施工缝的处理中推广应用。

摘要：对隧道衬砌施工缝的渗漏机理进行了分析,结合工程说明采用化学灌浆技术对隧道衬砌施工缝进行防水是较为安全有效的方法。

关键词：隧道衬砌,施工缝,渗漏,化学灌浆

参考文献

[1]关宝树.隧道工程施工要点集.北京:人民交通出版社,2004,156-159

[2]周立霞,王昱之,王起才.隧道衬砌施工缝、变形缝防水技术现状.兰州铁道学报,2003,22(4):101-103