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0008 北京城市铁路双连拱隧道防排水综合施工技术北京城市铁路双连拱隧道防排水综合施工技术是针对复杂地质条件下，确保隧道工程防水与排水性能的一项关键技术。该技术主要应用于城市地下铁路建设中，特别是在双连拱隧道结构中，通过科学设计和施工手段，有效解决地下水渗漏、结构受力不均等问题。
双连拱隧道具有独特的结构形式，由两个相邻的单洞组成，中间设置中隔墙以增强整体稳定性。在防排水方面，采用了“以防为主、刚柔结合、综合治理”的原则。具体措施包括：（1）初期支护阶段，采用高性能防水材料（如防水板、止水带）进行全断面封闭，形成第一道防水屏障；（2）二次衬砌阶段，通过优化混凝土配比和施工工艺，提高衬砌结构自防水能力；（3）在隧道底部设置完善的排水系统，包括环向排水盲管、纵向排水沟以及集中排水设施，确保地下水能快速排出，避免积水对结构造成损害。
此外，为应对特殊地质条件（如富水砂层或软弱围岩），还引入了超前注浆加固、帷幕注浆等辅助施工技术，进一步降低地下水渗透风险。实践表明，该技术显著提高了隧道的防水效果，延长了工程使用寿命，同时减少了后期维护成本，为城市轨道交通建设提供了可靠的技术保障。
由于止水条钉设过紧容易折断,过松则不能保证与混凝土密贴,容易造成灌注混凝土钻入止水条下部而失去止水效果,因此在施工中采用了衬砌堵头板背面钉设适当厚度及宽度的木条,混凝土灌注后拆模时将木条一起取出,即形成一道凹槽,并配合加密了射钉的钉设间距,从而保证了施工缝的防水效果。
亚东市国家税务局城区分局综合业务楼框架剪力墙结构主体混泥土工程施工方案二次衬砌防水混凝土的施工
本工程二次衬砌混凝土为微膨胀补偿收缩防水混凝土,标号C30P8 ,采用HEO 单一型外加剂,掺量为10 %。
在施工中我们针对混凝土的防水要求,不仅加强管理,严格施工工艺,选好商品混凝土供应商,对混凝土施工进行全过程控制,而且特别注意了以下几点:
(1) 严格控制水灰比
水灰比是对抗渗性起决定作用的因素,增大水灰比,混凝土的密实度降低,相对渗透系数就显著增大,因此须严格控制水灰比。本工程所采用的水灰比不大于0. 6 。
(2) 防水混凝土的运输
本工程由于地处二环主路,按照北京市规定必须采用商品混凝土,因此我们优先选择了就近的搅拌站,并安排专人负责统一调度安排,以缩短运输距离和等待时间,避免出现混凝土离析;还根据不同气候、不同时间计算出运输过程中坍落度的损失,提前予以考虑,从而保证了混凝土浇注时有良好的和易性。
本工程结构防水混凝土震捣采用插入式震捣棒,震捣时,震捣棒等距离地插入、均匀地捣实全部混凝土,插入点间距小于震捣半径的1. 5 倍,前后两次震捣棒的作用范围应相互重叠,避免漏捣和过捣。震捣时不得触及钢筋和模板,尤其是严禁触及防水板。
根据防水混凝土的特性,本工程规定混凝土的裂缝宽度不得大于0. 2 mm ,而得当的养护措施能最大限度减少混凝土的开裂,因此在防水混凝土灌注完毕及终凝后及时采用喷、洒水养护,待拆模后,对结构表面及时进行洒水养护,保持混凝土表面湿润,养护期确保不少于14 天。
由于混凝土的凝固收缩特性,在二次衬砌混凝土与防水板之间一般会存在5～10 mm 的缝隙,再加上泵送混凝土、模板台车灌注的衬砌施工特点,在拱顶处无法震捣密实,这样缝隙肯定会进一步加大,还可能在局部地段出现一定的空洞,容易造成地下水到处流窜侵蚀结构和腐蚀钢筋,因此,在二次衬砌结束后进行背后回填注浆是必不可少的一道工序。
本隧道在施作二次衬砌防水混凝土时,沿隧道纵向每间距10 m 即预埋一组注浆管,每组两根,注浆管垂直于结构表面设置,一根指向侧洞拱顶,另一根指向中洞拱顶。
根据结构渗漏水情况,本工程采取了先全面注浆后重点注浆的施工方案。在全面注浆阶段,采用掺加XPM 外加剂的普通水泥浆液,施工水灰比为1∶1.5 ,XPM 外加剂掺量按水泥用量的10 %控制,该浆液具有流速快、流动性好、抗渗指标高的特点,最大优点是浆液凝固后基本无收缩。注浆顺序为由低处向高处、由无水段向有水段、跳跃间隔式注浆。在重点注浆阶段,针对仍然存在渗水的地段进行再次注浆,并在个别较严重的出水点周围增补注浆管和采用掺加XPM 外加剂的超细水泥浆液进行注浆。
二次衬砌混凝土钢筋的冷挤压连接
钢筋连接采用钢套筒冷挤压的技术,仅是在房建施工中个别采用,这是因为该工艺对钢筋加工安装尺寸要求较高,钢套筒长180 mm ,钢筋对接时若过长则需现场截断,若过短则不能保证连接强度,甚至无法对接;另外钢筋挤压连接设备重达80 多斤,移动不便,所以从未在隧道工程中得以使用。在本隧道尚处于中洞开挖期间,由于开挖分部较多,钢格栅连接部位很多,造成电焊时间过长,导致洞内空气污浊、环境恶劣,而且违背了浅埋暗挖法“快封闭”的施工原则,因此,为了保护职工的身体健康和形成隧道快速支护能力,我单位就尝试使用了钢筋冷挤压连接工艺。众所周知,钢格栅需要尽量紧贴围岩轮廓,而由于开挖断面的不确定性,造成钢筋基本上无法实现顺利对接,该项新技术当时未获成功。但是,我们也意识到在衬砌施工中,由于二次衬砌钢筋加工安装尺寸比较精确,完全可以采用这种办法来避免电焊火工操作,从而有效的保护防水板不会损坏,因此及时进行了摸索总结,并最终在衬砌中获得成功。现将两种方法的优劣予以比较。
(1) 钢筋冷挤压连接与电焊连接相比较的优势
①钢筋采用冷挤压连接,从根本上避免了电焊火工操作方式,不会出现防水板、排水盲管等塑料、橡胶制品被电焊火花烧坏的现象,是对隧道防排水系统的极大保护。
②钢筋冷挤压连接速度较快,熟练情况下可保证平均1. 5 min 完成一个接头,而以本隧道二次衬砌结构主筋( <28 钢筋) 为例,单面搭接满焊的长度为280 mm ,基本上一个接头需耗时5 min ,明显可以看出冷挤压连接可以大幅度提高工效。
③在钢筋被冷挤压前,均可用红漆先做上标记,如果标记在挤压后仍然显露在外面,即说明挤压长度不足,而且钢筋挤压压力可以在气压表上予以清楚显示,还可以通过挤压痕迹的深度进行尺量判断。而电焊连接质量基本依赖于作业人员的操作水平和工作责任心,这说明钢筋冷挤压在质量可靠度和便于检查验收方面均远胜一筹。
④钢筋冷挤压连接采用液压设备,不会产生任何空气污染,极大的保护了职工的身体健康,对于提高职工劳动积极性极为有利。
⑤在经济效益方面,一个钢筋套筒为12 元,而焊接一个<28 钢筋接头,所用电焊条和钢筋搭接的材料费约为9 元,虽然冷挤压连接费用稍高,但如果考虑到它有效保护了防水层,节省了通风费用,提高了工效,再加上保护了职工的身体健康,钢筋挤压的总体费用肯定远低于电焊连接费用。
(2) 钢筋冷挤压连接工艺的操作困难及对策
铝合金模板施工方案①钢筋冷挤压设备重量约为80 斤,在洞内移动使用不便,后来我们利用防水板施工台架增设了一个钢管轨道,使其悬吊在上面,并可以前后滑动,即较好的解决了这个问题。
②虽然仅在二次衬砌结构钢筋连接方面使用,但由于钢筋加工和安装工艺落后,经常会发生钢筋或长或短而导致无法连接的现象,后来通过钢筋加工安装质量的加强管理和职工操作水平的提高,还选购采用了手持式钢筋切割机,从而使这个困难得以克服。
由于本隧道需穿越护城河及盖板河,大部分地段地面又无降水条件,造成地下水位较高,虽然经初期支护背后注浆处理,但仍有较多部位出现渗水,使防水板焊接时达不到规定温度要求,导致粘结时效性差,易出现假焊现象。因此,我单位主动投入,在渗水地段增加了涂抹防水砂浆工序,使防水板焊接时岩面处于干燥状态,从而保证了防水板的防水效果。
在衬砌结构钢筋的洞内运输和安装过程中,由于隧道狭窄,施工人员经常无意中使钢筋头击穿或刮烂防水板,还不易发现,从而影响防水板的整体防水效果。后来我们在市场上定购了一批易安易卸的小橡胶帽,安装在已加工好的钢筋两头再将钢筋运至洞内,在钢筋安装前,还在防水板上纵向固定若干根5 cm ×5 cm 的木条,使钢筋安装距防水板有一定距离,从而得以妥善保护防水板不被破坏。
(1) 由于地下隧道施工环境恶劣,防水板的整体封闭质量很难保证,难免会由于防水板的破损而出现漏水点,而且在注浆堵水处理过程中,经常出现这边堵水、那边漏水的现象,顾此失彼,无法找准出水点进行集中治水。笔者认为,如果在地下工程的防水系统中增加分段封闭的措施,虽然会增加一部分投资,但不会出现防水系统“一点破损、全面失效”的后果,另外对以后的注浆堵漏也便于集中处理。
地下连续墙钢筋加工技术交底(2) 在本工程防水专题研讨过程中,曾有些人提出可以取消排水系统,仅依靠防水系统完全实现堵水目的。但是根据长期一线施工实践,由于目前从隧道施工工艺、防水材料可靠性、作业人员的实际操作水平来说,均还处于较低水平,笔者认为在以后相当长的时间内,还是要以“防排结合,多层设防、以防为主,适量排放”为原则来指导地下工程防排水系统的施工。
(3) 双连拱隧道在中洞天梁位置为V 型结构型式,使该处形成人为积水区,是治水的极大隐患。虽然在施工过程中给予了高度重视,采用中洞拱顶初期支护背后回填注浆的方法,使该位置注浆后实际高于侧洞拱顶,目前效果尚好,但注浆量极为惊人,投入太大,而且由于加大了注浆压力和注浆量,在中洞初期支护破除过程中发现,大量浆液实际窜入中洞边墙部位,造成极大浪费,还增加了破除施工难度,而且天梁位置为结构最复杂、施工最困难、受力最薄弱位置,对于隧道各方面施工均不利。笔者建议能否考虑取消这种双连拱结构型式(除车站超宽断面以外) ,这样虽然增加了一定的开挖方量,但可以一劳永逸,从而彻底消除这个施工隐患。
(4) 本隧道初始设计时,认为排水盲管所排出的水量较少,考虑使其漫流到道床,自然风干,因此本工程采用的是在道床中央设置中心排水沟,主要排放消防用水或其它废水,但实际上目前在少量盲管出水后,造成道床上水碱、水迹明显,个别部位还存在积水现象,极大影响了隧道整体外观效果。我单位为顺利通过竣工验收,又重新组织人力、物力在已灌注完成的道床上凿槽埋入盲管,而如果在前期施工中即预留足够长的盲管,待道床混凝土灌注时予以埋设,并引入中心排水沟,则将事半功倍。