鐵路車站隧道防排水施工關(guān)鍵技術(shù)研究論文
摘要：大跨大斷面隧道，特別是在淺埋且圍巖地質(zhì)條件較差的情況下，為保證隧道防排水施工的質(zhì)量，保證隧道襯砌表面不滲不漏、排水系統(tǒng)通暢、填充混凝土面干燥無積水，文章以位于貴昆線六盤水至沾益段增建二線工程上的烏蒙山二號(hào)隧道出口四線車站隧道為例，通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工，對(duì)山區(qū)軟巖大跨大斷面四線鐵路車站隧道防排水施工進(jìn)行了研究。
關(guān)鍵詞：軟巖；大斷面；鐵路車站；隧道工程；防排水
1概述
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的繁榮發(fā)展，運(yùn)輸行業(yè)也得到很好的發(fā)展，在這個(gè)過程中大力推動(dòng)運(yùn)輸?shù)耐瑫r(shí)減少環(huán)境污染是工作重點(diǎn)。進(jìn)入21世紀(jì)以來，我國(guó)鐵路得到了更好的發(fā)展，客貨共線鐵路以及城際鐵路的時(shí)速都有所提升，更好地實(shí)現(xiàn)了修建工作。目前隨著西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施，在不同地區(qū)，地形地質(zhì)條件也是重要影響因素，很多車站無法伸入到隧道內(nèi)，導(dǎo)致建成的鐵路只能是單線形式。優(yōu)秀的車站建設(shè)應(yīng)以雙線運(yùn)營(yíng)為主，部分地區(qū)結(jié)合需求設(shè)置成三線車站。鐵路路線網(wǎng)絡(luò)逐漸向山區(qū)輻射，更好地實(shí)現(xiàn)多區(qū)域建設(shè)，擁有高標(biāo)準(zhǔn)的鐵路。鐵路建設(shè)的前期準(zhǔn)備工作需要進(jìn)行充分設(shè)計(jì)，但在實(shí)際操作中，因?yàn)榍�的半徑不同、地形地質(zhì)條件的差異、環(huán)保要求等方面，導(dǎo)致鐵路沿線建設(shè)比較困難，現(xiàn)對(duì)鐵路標(biāo)準(zhǔn)的雙線條件進(jìn)行分析，以便做好四線車站隧道建設(shè)。
2工程概況烏蒙山二號(hào)隧道出口段四線車站隧道，是改建鐵路
貴昆線六盤水至沾益段增建二線的重難點(diǎn)工程。烏蒙山二號(hào)隧道中心里程為DK282＋220，全長(zhǎng)12260m，為全線最長(zhǎng)的隧道，是全線的控制性工程。該隧道位于六沾鐵路貴州省境內(nèi)。隧道出口段扒挪塊車站伸入隧道，DK287＋778～DK288＋350段形成四線車站隧道，長(zhǎng)572m；其中DK287＋778～＋812段為雙線隧道至四線隧道過渡段，長(zhǎng)34m，DK287＋812～DK388＋350段538m為四線隧道段。四線隧道范圍最大開挖寬度達(dá)28.42m，最大開挖面積為354.33m2，經(jīng)過四川省科學(xué)技術(shù)信息研究所查新，此兩項(xiàng)指標(biāo)均為目前軟巖單跨交通隧道的世界之最。由于四線車站隧道跨度大，結(jié)構(gòu)安全性要求高，因此對(duì)防排水也提出更高的要求，同時(shí)也是車站隧道內(nèi)鋪設(shè)、掛設(shè)、埋設(shè)及架空線路的需要，是車站隧道內(nèi)人員通行的需要，也是車站隧道襯砌外觀的需要。要求隧道襯砌表面不滲不漏、排水系統(tǒng)通暢、填充混凝土面干燥無積水。
3四線車站淺埋段防排水施工關(guān)鍵技術(shù)
3.1淺埋段防排水施工難點(diǎn)分析
淺埋段工法技術(shù)特點(diǎn)是邊墻大拱座混凝土先施工完成，然后施工拱部襯砌混凝土。由于拱部初期支護(hù)設(shè)置于大拱座的頂部，將防水板切斷，致使分部襯砌接縫處的防排水施工成為難點(diǎn)。
3.2淺埋段防排水施工關(guān)鍵技術(shù)
3.2.1淺埋段防排水設(shè)置概況。淺埋段工法的防排水措施主要分為邊墻防排水和拱部防排水，（1）V級(jí)大拱座曲墻襯砌段，襯砌外兩側(cè)邊墻腳、拱腳（邊墻頂）均各設(shè)一條100縱向盲管；邊墻腳縱向盲溝與側(cè)溝之間設(shè)置50橫向聯(lián)系水管，間距一般10m；拱部襯砌背后設(shè)置50環(huán)向盲管，10m一道，集中出水點(diǎn)應(yīng)予以加密；邊墻背后設(shè)置50豎向盲管，10m一道，將邊墻頂縱向盲管匯水引入邊墻腳縱向盲管，再經(jīng)橫向聯(lián)系水管引入側(cè)溝；（2）大拱座的頂部設(shè)縱向止水帶，由于頂部防水板被拱部初支拱架穿過，所以在防水板穿孔處采用雙組分聚硫密封膏進(jìn)行封堵，拱部防水板必須與大拱座頂部的防水板焊接牢固；（3）隧道洞內(nèi)設(shè)雙側(cè)水溝和中心水溝，中心溝與側(cè)溝每隔10m采用50橫向聯(lián)系水管連接，將水引至中心溝。隧道噴射混凝土與模筑混凝土之間拱墻范圍設(shè)置土工布和防水板，土工布與防水板分離鋪設(shè)，防水板接縫應(yīng)與隧道“三縫”錯(cuò)開；（4）隧道縱向施工縫設(shè)置中埋式止水帶，縱向施工縫V級(jí)大拱座曲墻襯砌段按拉通4道計(jì)列；（5）正洞二次襯砌抗?jié)B等級(jí)不得小于P8；（6）二次襯砌拱頂預(yù)留50注漿孔，注漿孔縱向間距5m。3.2.2邊墻與拱部襯砌接縫處防排水技術(shù)要點(diǎn)。（1）拱部環(huán)向排水管引入縱向排水管：將拱部防水板外側(cè)的水流引入縱向排水管；（2）增設(shè)縱向排水管：將拱部環(huán)向排水管水流和拱部沿防水板流下的水流引入縱向排水管，經(jīng)過縱向坡度引出隧道；（3）邊墻環(huán)向排水管引入邊墻上部縱向排水管：將接縫處部分積水引入邊墻下部后排出；（4）接縫混凝土進(jìn)行鑿毛止水：鑿毛提高接縫處止水能力；（5）接縫設(shè)置縱向中埋式止水帶；（6）雙組分聚硫密封膏嵌縫止水：在接縫外側(cè)設(shè)計(jì)密封膏嵌縫止水，防止水滲出。
3.3淺埋段防排水改進(jìn)意見
雖然采取了很多防排水措施，但是實(shí)際施工中，由于拱部防水板和邊墻防水板無法在接縫處完全焊接（因?yàn)楣安砍踔т摷芘c大拱座預(yù)埋鋼板連接而將防水板隔斷），且大拱座混凝土頂面設(shè)計(jì)為向內(nèi)側(cè)的斜坡，為此處積水提供方便，不利于水流向襯砌背后流走，這些均為接縫處滲水創(chuàng)造了條件，導(dǎo)致個(gè)別點(diǎn)出現(xiàn)滲水。建議同類其他工程設(shè)計(jì)時(shí)，增加以下措施：3.3.1大拱座頂部設(shè)計(jì)成外側(cè)低50cm的錯(cuò)臺(tái)結(jié)構(gòu)，不利于水沿施工縫滲入，而是利于水流入襯砌背后經(jīng)底部橫向排水管排出。3.3.2拱部初支鋼架直接置于大拱座外側(cè)錯(cuò)臺(tái)混凝土上，只進(jìn)行接觸連接，此時(shí)可以將大拱座外側(cè)防水板平鋪后置于拱部鋼架及噴射混凝土的底部，以便于和拱部防水板焊接，并且此接縫處防水板建議鋪設(shè)2層，每層厚度不低于2mm。3.3.3接縫處設(shè)置雙層鋼邊止水帶。
4四線車站深埋段防水施工關(guān)鍵技術(shù)
4.1深埋段防排水施工難點(diǎn)分析
深埋段工法技術(shù)特點(diǎn)是一次整體襯砌施工，防排水鋪設(shè)跨度大，防水板、止水帶超長(zhǎng)，施工難度大。
4.2深埋段防排水施工關(guān)鍵技術(shù)
4.2.1深埋段防排水設(shè)置概況。（1）深埋段落在襯砌外兩側(cè)邊墻腳各設(shè)一條100縱向盲管，拱墻襯砌背后設(shè)置50環(huán)向盲管，10m一道，集中出水點(diǎn)應(yīng)予以加密，縱向盲溝與側(cè)溝之間每隔10m設(shè)置50橫向聯(lián)系水管，將圍巖匯水經(jīng)橫向聯(lián)系水管引入側(cè)溝；（2）隧道洞內(nèi)設(shè)雙側(cè)水溝和中心水溝，中心溝與側(cè)溝每隔10m采用50橫向聯(lián)系水管連接，將水引至中心溝；（3）隧道噴射混凝土與模筑混凝土之間拱墻范圍設(shè)置土工布和防水板，土工布與防水板分離鋪設(shè)，防水板接縫應(yīng)與隧道“三縫”錯(cuò)開；（4）隧道全環(huán)環(huán)向施工縫設(shè)置中埋式止水帶，拱墻范圍環(huán)向施工縫采用雙組分聚硫密封膏防水，環(huán)向施工縫按間距10m一道計(jì)列；（5）隧道縱向施工縫設(shè)置中埋式止水帶，按拉通2道計(jì)列；（6）正洞二次襯砌抗?jié)B等級(jí)不得小于P8；（7）二次襯砌拱頂預(yù)留50注漿孔，注漿孔縱向間距5m。4.2.2深埋段防排水技術(shù)要點(diǎn)。（1）拱墻防水板自一側(cè)邊墻底部沿支護(hù)面鋪設(shè)至另一側(cè)邊墻底部，中間無接縫；（2）防水板接頭與襯砌施工縫錯(cuò)開至少1m；（3）環(huán)向止水帶中間無接頭；（4）縱向止水帶采用粘接搭接。
5四線車站隧道防排水施工質(zhì)量控制要點(diǎn)
5.1防水板鋪設(shè)質(zhì)量控制
5.1.1防水板的重要性。隧道防排水主要采用防水系統(tǒng)和排水系統(tǒng)共同作用而達(dá)到防排水效果，防水層系統(tǒng)一般由緩沖層和防水層材料組成。本工程的緩沖層材料采用的是土工布（400g/m2），防水層材料采用EVA防水板（≥1.5mm）。防水板在整個(gè)防水系統(tǒng)中主要起到防水的作用，它的鋪設(shè)質(zhì)量將決定整個(gè)系統(tǒng)的防水功能；許多隧道在建成后漏水現(xiàn)象十分嚴(yán)重，這與防水板施工有密切關(guān)系。5.1.2防水板質(zhì)量問題產(chǎn)生的原因。造成防水板破損的原因有多方面，歸納起來大致有以下三種情況：（1）噴射混凝土表面或圍巖表面顯著凸凹不平，防水板鋪設(shè)過松過緊；（2）錨桿突出噴射混凝土表面，防水板直接與之接觸；（3）灌注襯砌混凝土?xí)r的'摩擦力，使防水板過度緊繃，結(jié)合部位被拉開。5.1.3避免防水板施工質(zhì)量問題所采取的技術(shù)措施。第一，初支表面修整。（1）在鋪設(shè)防水板前，將凹凸不平的初支表面通過水泥砂漿“填平補(bǔ)齊”。其表面的大致標(biāo)準(zhǔn)是30～40cm間的凹陷要小于5～6cm，原則上凹部的矢跨比要小于1/6。如設(shè)置格柵或型鋼鋼架，不應(yīng)在2榀鋼架間留有較大的凹槽，而應(yīng)予以噴平；（2）該操作需要進(jìn)行表面施工，突出錨桿頭部施工特點(diǎn)，降低滲水等病害出現(xiàn)，更好地保證施工成果。針對(duì)防水板出現(xiàn)的破損，應(yīng)做好有效處理，首先在防水板鋪設(shè)前，利用可行的方式，切斷聯(lián)系，利用錨桿頭部并用砂漿；其次要加設(shè)蓋帽，使用加工后的帽蓋，重點(diǎn)套在錨桿的頭部。第二，防水板鋪設(shè)。針對(duì)防水板的鋪設(shè)，需要在支護(hù)初期，保持穩(wěn)定性并有效驗(yàn)收。基于防水板的優(yōu)化處理，要從噴射混凝土面的下方開始鋪設(shè)，保持整體的間距，更好地實(shí)現(xiàn)圍巖與混凝土的輪廓聯(lián)系。當(dāng)防水板表面出現(xiàn)凹槽時(shí)，避免鋪設(shè)過緊，影響實(shí)際效果，在混凝土灌注中，整個(gè)過程受到擠壓。需要富余長(zhǎng)度，并與混凝土密貼。第三，保護(hù)防水板免受損傷。防水板施工后，應(yīng)關(guān)注防水板的使用情況，尤其鋼筋與灌注混凝土綁扎中，容易損壞防水板，所以在混凝土噴射的極端凹凸部分，進(jìn)行適當(dāng)處理，實(shí)現(xiàn)錨桿頭部與集中涌水點(diǎn)保護(hù)。安裝防水板時(shí)，要確保防水板擁有可靠循環(huán)，并與基底密切相連。防水板的現(xiàn)場(chǎng)結(jié)合應(yīng)了解防水板充分止水性與接合強(qiáng)度，這是防水板保護(hù)的重要方法。施工機(jī)具的保護(hù)需要遵從安全性、施工性能，襯砌作業(yè)時(shí)要特別注意不使防水板破損，做好局部處理。第四，防止防水板在模板安裝和混凝土灌注時(shí)的損壞。防水板進(jìn)行襯砌模板移動(dòng)時(shí)，要安裝必要的操作設(shè)備，通過可靠的維護(hù)，降低防水板破損的幾率。（1）堵頭版施工中造成的防水板損壞。這個(gè)過程中，堵頭板的質(zhì)量是整體操作的重要環(huán)節(jié)，其由木板加工而成，如果與防水板接觸可能會(huì)造成板面損害，所以要在防水板之間加設(shè)緩沖墊進(jìn)行緩沖；（2）灌注中的防水板破損發(fā)生后，混凝土泵的應(yīng)用能夠降低灌注孔附近的混凝土涌出，防止其在直接接觸后出現(xiàn)問題。采用搗固器時(shí)也要注意防水板的可能破損的情況；（3）防止懸吊夾具固定地點(diǎn)出現(xiàn)漏水。襯砌采用鋼筋加強(qiáng)時(shí)，在防水板的內(nèi)側(cè)配置鋼筋要固定好。一般來說，貫穿防水板的鋼筋要采用夾具。
5.2排水管路施工質(zhì)量控制
本隧道為排水型隧道，因此襯砌背后的排水系統(tǒng)應(yīng)使水流通暢地排出。襯砌背后的圍巖滲漏水通過排水盲管導(dǎo)入側(cè)溝，再通過橫向聯(lián)系水管導(dǎo)入中心水溝，集中排出隧道。5.2.1環(huán)向排水盲管的質(zhì)量控制。在土工布與防水板之間，每隔10m設(shè)置一道Ф50打孔波紋管，此管是將襯砌背后的圍巖滲漏水導(dǎo)入縱向排水盲管，因此此管路對(duì)排水起到重要作用，在施工時(shí)應(yīng)特別注意。環(huán)向排水盲管應(yīng)按設(shè)計(jì)間距布設(shè)，布設(shè)時(shí)應(yīng)盡量平順、無彎曲，并要預(yù)留一定的松弛量，防止在澆筑混凝土?xí)r斷裂。5.2.2縱向排水盲管的質(zhì)量控制。在隧道的兩側(cè)邊墻底腳處，沿隧道縱向方向設(shè)置了一道Ф100打孔波紋管，此管是將環(huán)向排水盲管導(dǎo)入的水流進(jìn)行歸管，然后再引至側(cè)溝。此管與環(huán)向排水盲管采用三通相連，因此要保證三通與波紋管之間連接牢固；此管在布設(shè)時(shí)，應(yīng)用無紡布進(jìn)行包裹，以防混凝土或其他雜物進(jìn)入管路，對(duì)管路造成堵塞。5.2.3橫向聯(lián)系水管的質(zhì)量控制。本隧道橫向聯(lián)系水管為Ф50不打孔波紋管，分為兩根：一根是側(cè)溝和縱向聯(lián)系水管聯(lián)通；另一根是側(cè)溝和中心水溝聯(lián)通。與側(cè)溝相連的聯(lián)系水管，采用三通連接，此聯(lián)系水管標(biāo)高是控制關(guān)鍵，側(cè)溝端管口要低于縱向排水管端，這樣才能將縱向排水管中水流引入側(cè)溝。在澆筑側(cè)溝混凝土前，應(yīng)用無紡布將管口堵好，以防混凝土流入管內(nèi)，對(duì)管路造成堵塞，失去通水作用。與中心水溝相連的聯(lián)系水管，也要按設(shè)計(jì)要求控制好標(biāo)高，應(yīng)使側(cè)溝水流能順利流入中心水溝。在澆筑側(cè)溝混凝土前，應(yīng)用無紡布將管口堵好，以防混凝土流入管內(nèi)，對(duì)管路造成堵塞，失去通水作用。
6結(jié)語(yǔ)
通過對(duì)烏蒙山二號(hào)隧道出口四線大跨段防排水的成功施工，從而解決了大跨度大斷面鐵路隧道在防排水施工中存在的質(zhì)量通病，在實(shí)際過程中取得了很好的效果，所得成果可為今后類似工程提供參考。
參考文獻(xiàn)
[1]關(guān)寶樹．隧道工程設(shè)計(jì)要點(diǎn)集[M]．北京：人民交通出版社，2003.
[2]程傳濤．大坪隧道結(jié)構(gòu)防排水施工技術(shù)[J]．科技傳播，2013，（7）.
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