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明挖法隧道防水
 现今绝大多数地下隧道工程都采用明挖法修造。明挖法是先从地面开挖沟槽。然后回填的施工方法,通常比矿山法隧道或者掘进隧道更为经济实用。对浅埋深的隧道(9.1 m或者12.1 m),明挖法特别适用,但当埋深达18 m时,采用明挖法的情况并不多见。


明挖法隧道用途极为广泛。全世界大多数地铁均采用明挖法修建。在高速公路、铁路和人行地道、地下综合管廊及一些其他工程中,明挖法是首选的施工方法。


施工方法
根据工程实际情况,可采用多种施工方法。决定施工方法的主要因素有挖掘深度、土壤类型、 地下水位、  现场出入通道和地面最终能承受的施工干扰的时间。


修建明挖隧道的施工方法很多,一般可分为3大类。每一类施工方法对应一种完全不同的防水方案。


自下而上的施工方法
自下而上的施工方法是最为常见的施工方法。先从地面向下进行开挖,一旦挖掘到设计深度,则进行隧道底板施工,然后进行侧墙施工和顶板施工。最后对整个隧道进行回填,恢复地表面。


若施工场地有足够的空间,可对开挖的沟槽直接进行回填施工。隧道侧墙通常现场浇注,且可以很方便地在混凝土结构外表面进行防水施工。

然而,施工现场通常都没有足够的空间进行迎水面防水施工。明挖隧道大多修建于城市里,而城市环境中,寸土寸金。因而,开挖得垂直进行,并用企桩和土钉进行支护处理。在这种情况下,防水只能做在隐蔽面。当采用这种施工方法时,墙体只能在防水施工完毕后再浇注。


 隧道顶板可以现场浇注或者使用预制混凝土板。隧道顶板防水与墙面防水以及排水系统结合,最后进行回填作业。


自下而上的施工方法有几点优势:首先,该施工方法承包商很好掌握,因而雇佣熟练的施工人员也不是问题。其次,可在结构外表面进行防水和排水系统施工。在开挖的基坑的底面,设备容易进出,材料的运输、储存和放置都比较方便。


综上所述,自下而上的施工方法可能是修建大型浅埋隧道最为经济的方法。但是与本文要论及的其他方法相比,自下而上的施工方法的缺点是使得施工工地附近交通的封闭时间较长。


近期,美国捷高公司参与了圣路易斯轻轨地下工程扩建项目的防水施工。该项目采用自下而上的明挖法施工。


由于该项目穿过居民区,不允许进行大开挖,不得不将隧道墙体直接浇筑于挡土墙上。在进行隧道墙体浇筑前,采用一种膨润土防水毯,铺贴于挡土墙上。该防水毯还具有保护底板的作用,将其与碎石隔开。同时,采用了自粘丁基橡胶防水卷材对预制拱形混凝土顶板进行防水处理,并与墙体防水层相接。


装配式隧道
对于小型隧道而言,像地下综合管廊或者排污管道、人行地道,可以采用类似自下而上的施工方法,即采用所谓“装配式隧道”,是一种使用波纹钢板或者预制混凝土构件来建造的隧道。这些构件现场吊装,其防水处理通常也是现场进行。


预制装配式隧道防水的主要难点是确保防水卷材在卷材施工期间和主体构件安装时不被破坏。为了确保防水和排水构件能与预制构件底部保持紧密接触,设计人员通常要设置一层混凝土垫层,而不是在开挖基坑底部铺设松散的砾石层。


防水施工人员也必须特别注意预制构件之间的连接部位,以保证隧道干燥。 


2006年,建于康涅狄格大学校园内的地下综合管廊使用了该方法。每一区段3 m见方,2.4 m长,预制构件被吊装至10 cm厚的垫层上,然后进行防水施工。首先,每一区间的连接部位采用Ultraseal BT——一种亲水性聚合物膨润土进行密封。然后,施工人员用一种含有钠基膨润土-聚合物的类似防水毯的产品对隧道的墙体和顶板进行覆盖。
自上而下的施工方法


自上而下的施工方法是指在实际开挖前,先施工隧道墙体和顶板。当隧道建于繁忙的交通大动脉下时,施工对交通的影响是重要的考虑因素,而该施工方法的优势是施工对地表路面的干扰时间少。


在自上而下的施工方法中,首先,施工临时保护墙,临时保护墙可以是钢板桩或者混凝土地下连续墙。一旦保护墙施工完毕,即可开始隧道顶板施工,然后恢复地表面。地表路面在正常使用的同时进行隧道挖掘。


自上而下的明挖法隧道需使用隐蔽面防水。防水卷材铺设于临时保护墙和隧道永久衬砌之间。通常最后完成隧道底板和底板保护层的施工。


通往圣荷西机场的地下交通隧道就是采用该方法建造的。可以说,当时现场施工条件很差。地下水位距地表仅1.8 m,也就是意味着隧道的顶面也在地下水之下。


Expro Service公司的波尔克解释了当时的施工过程。“首先,进行隧道排水施工。其次,进行隧道上部的施工,接着进行打桩作业。然后,在其上进行托梁和钢筋混凝土横梁的浇筑。待这些施工完毕后,即可进行防水施工”。通过先完成上部施工,地表道路可以尽快开放,减小了施工对交通的干扰。


“先喷涂防水涂料,然后在其上铺贴HDPE膜,由于隧道最后要进行回填,故而排水系统采用排水板”,波尔克说道。


然后进行顶板下的挖掘作业。随着工程的进展,安装后张法锚杆,以保证桩基稳定。隧道底部要承受6 m或者更多的静水压力,因而防水系统显得尤为重要。在两层HDPE膜之间,采用无缝、喷涂的防水涂膜,像三明治一样。


墙体采用隐蔽面防水,Expro Service公司的施工人员先安装了排水板,并对固定处和其他穿孔处进行了密封处理。将其固定于上部防水层和底部防水层上,然后在墙体上喷涂一层防水涂料。最后,用喷射混凝土将其封住。10多年过去了,该防水系统的防水性能跟当年刚建成时一样。


防水注意事项
明挖隧道采用何种防水方法要根据开挖基坑两侧的挡土墙系统的类型而定。正如前文所述,明挖隧道最为简单。采用企桩和板桩支护时,防水更为困难。而土钉挡土系统包含许多节点,防水最为复杂。


除了挡土系统外,隧道防水也是必须的。防水不仅降低了隧道腐蚀风险和维护费用,而且延长了隧道寿命,更提高了安全性。在气候较为寒冷时,隧道渗漏可能造成顶板结冰或者路面淌水。


此外,隧道一旦投入使用,再将其关闭则极为不便。这给防水维修带来诸多限制。特别是铁路隧道,要进入渗漏区段并进行维修,可供选择的方案极为有限。


几年前,美国运输部发布白皮书阐明如何做好明挖隧道设计,并将防水设计放在重要的位置。“明挖隧道防水设计需要对整个防水系统周密规划以及项目设计者和主要承包商、施工方密切合作与沟通”,白皮书提到,“设计者通常低估了防水的重要性,导致防水施工往往无法行进。”


白皮书指出通过加强连接处的密封,穿孔处的防水,优化配筋、顶板排水设置等,可以达到良好的防水效果。
发布时间:2012-7-26 16:51:28 | 关闭页面
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