专利名称：一种超埋深引水隧道防水方法
技术领域：
本发明涉及一种隧道施工时的防水方法，尤其涉及一种超埋深引水隧道的防水方法。
背景技术：
随着城市地下工程建设的飞速发展，隧道工程也逐渐朝着埋得更深、距离更长、功 能多样化方向发展，一般性的隧道防水技术已经不能满足现有施工进度要求，尤其是如何 有效保证饮用水隧道的防水指标成为设计和施工单位重点考虑问题。目前的隧道防水所受到的局限性比较大，传统防水技术的制约因素包括隧道较 大的埋深深度，引水隧道通水后内外压力的作用，饮用水质量是否能够得到保证等。任何一 个因素都有可能决定引水工程的成败。在平均埋深超过20米的隧道施工中，还没有特别有效的方法来保证防水效果，在 这样的条件下，势必要革新隧道防水的方法，以达到超埋深引水隧道的防水技术要求。
发明内容
本发明目的在于提供一种方法，通过改进原有管片设计、制定合理施工工艺保证 隧道成形质量、控制同步注浆确保隧道稳定性及隧道嵌缝等步骤满足超埋深引水隧道的防 水要求。为了达到上述的目的，本发明提供一种超埋深引水隧道防水方法，包括步骤在施工前，增加管片厚度的步骤；以及加强管片间接触面及端面间连接的步骤； 所述加强管片间接触面及端面间连接的步骤包括，于管片的环面上增加环向螺栓数量并于 管片的环面上增设凹凸榫槽，于管片的端面上增设定位棒以及双道止水带。所述双道止水 带的外侧粘贴雨水膨胀橡胶。在施工中，将楔形管片进行拼装时使用小尺寸的顶块对管片衬砌进行封顶的步 骤；在拼接后的管片上选取合理的注浆点对管片进行同步注浆的步骤。在所述注浆步骤中， 于管片上选取4个注浆点以单液浆对管片进行同步注浆；在所述注浆步骤结束后，对连接 螺栓进行复紧。在拼装管片时控制椭圆度以及错位量，并将管片的环高控制在4mm以内。在 注浆时根据土层情况选择相应的注浆压力及注浆量。在施工后，对手孔以及管片嵌缝进行填充封堵的步骤。所述手孔包括环向大手孔 和纵向小手孔，在进行手孔填充时采用界面剂处理基面，然后采用超早强微膨胀水泥进行 手孔填充，于大手孔内架设镀锌锚筋；所述管片嵌缝包括一般管片的环缝、纵缝以及变形 缝，在进行嵌缝填充时在隧道衬砌拼缝内垫聚乙烯泡沫条，然后嵌填高模量聚氨酯密封胶。通过上述技术方案，本发明的超埋深引水隧道防水方法通过对原有管片设计进行 改进保证了管片接触面及端面间的密实度，并且制定合理施工工艺保证隧道成形质量、控 制同步注浆确保隧道稳定性，在施工后对隧道嵌缝填充等步骤满足超埋深引水隧道的防水 要求。
图1为本发明的超埋深引水隧道防水方法的流程图。图2为本发明的超埋深引水隧道防水方法中管片端面四螺栓的连接示意图；图3为本发明的超埋深引水隧道防水方法中环面的凹凸榫设计的示意图；图4为本发明的超埋深引水隧道防水方法中端面定位棒设计的示意图；图5为本发明的超埋深引水隧道防水方法中管片外道、内弹性橡胶及吸水海绵图 示意图；图6为本发明的超埋深引水隧道防水方法中管片衬砌小封顶块图的示意图；图7为本发明的超埋深引水隧道防水方法中同步注浆点位及注浆量控制的示意 图；以及图8为采用本发明的超埋深引水隧道防水方法后管片渗水、破裂情况的示意图。
具体实施例方式以下结合附图及实施例更详细地说明本发明的技术方案以及技术效果。如图1所示，本发明的超埋深引水隧道防水方法主要包括在施工前改进原有管片 设计；在施工中制定合理施工工艺保证隧道成形质量并控制同步注浆确保隧道稳定性；以 及在施工后进行隧道嵌缝等步骤满足超埋深引水隧道的防水要求。图2至图5显示了本发明的超埋深引水隧道防水方法在施工前对原有管片设计进 行的改进。如图2所示，本发明的超埋深引水隧道防水方法通过增加管片的厚度以抵抗大埋 深带来的外压力，并且通过增加环面螺栓10的数目以增加了端面联接的密实度。在一实施 例中，衬砌结构内径为5840mm，外径为6800mm，厚度为480mm，环宽为1. 5m,隧道最大坡度为 4. 5%，最小平曲线半径为R992. 5m，隧道顶覆土最深处为33. 8m，覆土最浅处为16. 08m，每 块管片的端面从两根螺栓连接改进为四根M36螺栓10连接，因此一环管片(每环管片由6 块小管片60组成，将在以下配合参考图6说明)的螺栓10改进为24根螺栓连接。如图3及图4所示，本发明的超埋深引水隧道防水方法通过在管片环面之间增加 凹凸榫槽20使拼装完成后环面接触更加密实，并且通过在管片端面增加定位棒30设置使 拼装定位更为精确。具体来说，如图5所示，本发明的超埋深引水隧道防水方法通过将现有技术中的单道止水带 防水改进为内外双道EPDM弹性橡胶止水带40。较佳地，在弹性橡胶基础上可直接粘贴遇水 膨胀橡胶50以进一步加强隧道的防水效果。如图6及图7显示了本发明的超埋深引水隧道防水方法在施工中制定合理施工工 艺以保证隧道成形质量并控制同步注浆以确保隧道稳定性。如图6所示，本发明的超埋深引水隧道防水方法中每环管片衬砌每环由六块小管 片60组成，标为Bl、B2、B3、LI、L2、F共六个型号并采取错缝拼装方式拼接。F块作为封顶 块，大小约为标准块的三分之一，在保证相邻两环通缝不超过3条的要求下，相对于中号封 顶块来说，选择小封顶块使得F块的位置选择有更大的余地，对整条隧道轴线保持平滑起 到了重要作用，同时使防水效果得到了保证。
4
以下进一步具体描述本发明的超埋深引水隧道防水方法对施工工艺的控制。在拼 装之前，管片的选型直接决定拼装工艺的制定。在拼装过程中，需要严格遵守的工艺为拼 装前需要有专人对管片进行检查，检查内容包括管片型号、放置循序、放置方向、管片外观 情况、止水条粘贴情况等。推进至千斤顶伸出1700mm时，测量盾尾4点间隙，人工进行key 位置的选择。key选择要求相邻环通缝数不允许超过3条。拼装时在盾构前方必须有人指挥，防止举重臂伸出过长，引起管片外弧面碎裂，同 时观察管片是否内外翻。在拼装第一块时，必须精确定位，严格控制旋转角度以及内外翻。 每拼装一块管片必须拧紧环向、纵向螺栓，并且每根螺栓上放置防水垫圈，对于纵向螺栓， 管片两端漏出的螺栓长度必须一致，螺母必须全部拧到位。拼装LI、L2两块邻接块时必须 注意开口，尤其L2拼装时，必须测量两块邻接块之间的开口位置，调节L2块位置直至开口 处于840mm以上(此尺寸必须确保)。假如拼装L2过程中发现，通过对L2的调节难以将开 孔控制到规定范围内，则L2最大限度定位后，在封顶块拼装前重新对L1进行定位，直至开 口合适。以下进一步具体描述本发明的超埋深引水隧道防水方法对稳定性控制。表征隧道 稳定性的指标较多，和防水质量相关的有隧道上浮、隧道椭圆度、环高差等。而在实践中，隧 道稳定性和同步注浆息息相关。本工程采用单液浆，通过注浆泵对盾尾空隙进行填充注浆， 将盾构推进、管片拼装、同步注浆有机地结合起来，达到动态施工平衡，从而提高隧道整体 的施工质量。如图7所示，1冲程约合0. 012m3。通过实践，从第28环推进开始，同步注浆四个 点同时进行压注，一环总的压浆量不变，为6-7m3 ；A1、A4上部两根管路各压注2m3 ；A2、A3下 部两根管路各压注lm3。推进过程中遵循压浆的同步性，原则上根据压浆的冲程数来决定盾 构掘进快慢，必要时停止推进进行补压浆。一环推进结束后，每隔一小时压一次，不得间隔 时间太长或无人压浆。在正常的推进过程中，同步注浆以控制注浆压力为主，注浆压力达到 7. Obar以上时停止注浆，注浆量约在6 7m3左右。在推进过程中，举重臂后移到极限时，要求对前3环内的所有管片螺栓进行复紧。在以上拼装和注浆工艺控制下，管片拼装后其椭圆度控制在4%。D(D = 6800mm)范 围内；其环高差控制在4mm以内，双道弹性橡胶止水带错位能保证在6mm之内，止水带的防 水作用不受影响。以下进一步说明本发明的超埋深引水隧道防水方法在施工后进行隧道嵌缝等步 骤。当隧道推进结束后，管片上的手孔及环缝纵缝需要处理，本工程采用封堵手孔和嵌缝的 方式。其中管片手孔封堵包括环向大手孔(铸铁手孔)和纵向小手孔，均采用界面剂处理 基面，然后采用硫铝酸盐超早强(微膨胀)水泥进行手孔填充，大手孔内另需架设08镀锌
锚筋，每孔一根，加工成X^A形状，热浸锌处理，涂层厚度70 ^ m。界面处理剂采用丙稀酸
脂乳液界面处理剂，且应符合一定指标手孔填充前先用钢丝刷将铸铁基面清理干净，清除 手孔内的泥浆、铸铁边的松动水泥块等杂物。然后在手孔铸铁基面(包括螺栓、垫圈、螺母) 涂刷三度界面剂，丙烯酸脂乳液用量为1. 2kg/m2，混合料为3kg/m2 ；在混凝土基面涂刷一度 界面剂，丙烯酸脂乳液用量为0. 4kg/m2，混合料为lkg/m2。硫铝酸盐超早强(微膨胀)水泥充填过程中应保持其密实性，充填完毕后其表面 应保证与管片内弧面有同等平整度。封堵用的水泥应按需搅拌，填充前已硬化的水泥块不得填入手孔，以确保填充料的密实性。隧道两腰以下手孔填充完毕应立即进行抹面，初凝后 进行第二次抹面，确保平整度。另外，管片嵌缝包括一般管片的环(纵)缝和变形缝，均采用同一种嵌缝方式。即 在隧道衬砌拼缝内垫聚乙烯泡沫条，然后嵌填高模量聚氨酯密封胶。 以下配合图8说明本发明的超埋深引水隧道防水方法的应用效果。超大埋深长距 离引水隧道在国内比较少见，其防水问题需要加以综合考虑。无论是在设计上，还是在施 工工艺和稳定性及后期辅助工序管理上，都有较高的要求。本发明将需要考虑的因素综合 起来，制订了满足高标准防水要求的管片设计、同步注浆工艺、拼装工艺和稳定性控制等规 范。如图8所示，渗水和碎裂等外观质量的统计表明管片无明显渗漏、滴漏现象，仅有 小面积湿迹。经检查，隧道整体漏水率在百分之一到二之间，获得了一致好评，管片防水效 果的详细统计如图管片渗水、破裂情况。
权利要求
一种超埋深引水隧道防水方法，其特征在于，包括步骤A.在施工前，增加管片厚度的步骤；以及加强管片间接触面及端面间连接的步骤；B.在施工中，将楔形管片进行拼装时使用小尺寸的顶块对管片衬砌进行封顶的步骤；在拼接后的管片上选取合理的注浆点对管片进行同步注浆的步骤。
2.如权利要求1所述的超埋深引水隧道防水方法，其特征在于，所述加强管片间接触 面及端面间连接的步骤包括于管片的环面上增加环向螺栓数量并于管片的环面上增设凹 凸榫槽，于管片的端面上增设定位棒以及双道止水带。
3.如权利要求2所述的超埋深引水隧道防水方法，其特征在于，在所述注浆步骤中，于 管片上选取4个注浆点以单液浆对管片进行同步注浆；在所述注浆步骤结束后，对连接螺 栓进行复紧。
4.如权利要求3所述的超埋深引水隧道防水方法，其特征在于，还包括在施工后，对手 孔以及管片嵌缝进行填充封堵的步骤。
5.如权利要求4所述的超埋深引水隧道防水方法，其特征在于，所述双道止水带的外 侧粘贴雨水膨胀橡胶。
6.如权利要求5所述的超埋深引水隧道防水方法，其特征在于，在拼装管片时控制椭 圆度以及错位量，并将管片的环高控制在4mm以内。
7.如权利要求6所述的超埋深引水隧道防水方法，其特征在于，在注浆时根据土层情 况选择相应的注浆压力及注浆量。
8.如权利要求7所述的超埋深引水隧道防水方法，其特征在于，所述手孔包括环向大 手孔和纵向小手孔，在进行手孔填充时采用界面剂处理基面，然后采用超早强微膨胀水泥 进行手孔填充，于大手孔内架设镀锌锚筋；所述管片嵌缝包括一般管片的环缝、纵缝以及变 形缝，在进行嵌缝填充时在隧道衬砌拼缝内垫聚乙烯泡沫条，然后嵌填高模量聚氨酯密封 胶。
全文摘要
本发明提供一种超埋深引水隧道防水方法，在施工前，增加管片厚度的步骤；以及加强管片间接触面及端面间连接的步骤；所述加强管片间接触面及端面间连接的步骤包括，于管片的环面上增加环向螺栓数量并于管片的环面上增设凹凸榫槽，于管片的端面上增设定位棒以及双道止水带。在施工中，将楔形管片进行拼装时使用小尺寸的顶块对管片衬砌进行封顶的步骤；在拼接后的管片上选取合理的注浆点对管片进行同步注浆的步骤。在施工后，对手孔以及管片嵌缝进行填充封堵的步骤。通过上述技术方案，通过改进原有管片设计、制定合理施工工艺保证隧道成形质量、控制同步注浆确保隧道稳定性及隧道嵌缝等步骤满足超埋深引水隧道的防水要求。
文档编号E21D11/38GK101871352SQ20101020121
公开日2010年10月27日 申请日期2010年6月13日 优先权日2010年6月13日
发明者吴惠明, 宋兴宝, 张轶, 徐征杰, 梁敬东, 梁真, 范杰, 顾赟 申请人:上海隧道工程股份有限公司;上海青草沙投资建设发展有限公司