下穿隧道U型槽結(jié)構(gòu)防水設(shè)計(jì)與施工技術(shù)

馬玉輝

（中鐵二十四局集團(tuán) 安徽工程有限公司，安徽 合肥230000）

為了緩解交通壓力，近年來城市道路改造工程中常把道路平面交叉口改為立體交叉口，其中下沉式隧道具有占用空間小、不影響城市美觀等特點(diǎn)而得到廣泛采用[1－3]。但在地下水位較高的區(qū)域，下穿隧道的地下水滲漏成為亟待解決的技術(shù)問題。地下水滲漏問題涉及施工過程中的基坑支護(hù)降水、排水與防水措施，也包括后期運(yùn)營過程中的隧道滲漏處治問題。如果對(duì)隧道防水的影響因素認(rèn)識(shí)不充分、施工技術(shù)應(yīng)用不當(dāng)，可能對(duì)下穿隧道的施工與運(yùn)營帶來安全隱患[4－6]。

以合肥某下穿隧道為例，探討下穿隧道U型槽結(jié)構(gòu)防水設(shè)計(jì)與施工技術(shù)，為解決類似地下水滲漏問題提供參考。

1 工程概況

合肥某下穿隧道工程包含3段U型槽和2段隧道，全長1680.0 m，其中U型槽段總長750.0 m，隧道段總長930.0 m?；娱_挖深度為6.5～12.5 m。行車道U型槽部分凈寬約36.50 m，底板兩端厚度1.70 m、中間厚度1.30 m，U型槽側(cè)墻高度5.50～8.20 m。U型槽底部設(shè)置直徑1000 mm的鉆孔灌注樁，作為抗拔樁使用。

工程所在區(qū)域地形起伏較大，地面高程在6.00～14.30 m之間。其中K1+140～K2+000段為人工湖。人工湖蓄水深0.5～4.0 m，水位受季節(jié)影響較大。工程沿線無活動(dòng)斷裂穿過，也無影響區(qū)域穩(wěn)定的地質(zhì)構(gòu)造存在。下穿隧道剖面設(shè)計(jì)如圖1所示。

圖1 下穿隧道剖面設(shè)計(jì)（局部）

施工區(qū)域地表有人工湖、水塘及河流。地下水埋深0.00～7.60 m，水位標(biāo)高等于湖水水面標(biāo)高。地下水類型主要為上層滯水，分布范圍有限，以湖水補(bǔ)給和大氣降水補(bǔ)給為主。上層滯水受季節(jié)影響較大，通過蒸發(fā)排泄，在干旱季節(jié)消失。項(xiàng)目所在地的河流與人工湖（池塘）常年有水，其水位隨季節(jié)發(fā)生變化，如圖2所示。

圖2 工程周邊的水體

因此，下穿隧道施工與運(yùn)營過程中，需考慮地下水影響問題。在設(shè)計(jì)與施工階段，需嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)程對(duì)地下水進(jìn)行處理，確保工程質(zhì)量達(dá)到相關(guān)要求。

2 防水設(shè)計(jì)方案

下穿隧道設(shè)計(jì)階段的防排水措施至關(guān)重要，若設(shè)計(jì)不當(dāng)，會(huì)對(duì)后續(xù)隧道滲漏水治理埋下隱患，造成難以彌補(bǔ)的損失[7-8]。

2.1 防水基本要求

U型槽采用C35防水混凝土，防水等級(jí)二級(jí)，抗?jié)B等級(jí)大于P10。結(jié)構(gòu)迎水面裂縫不得大于0.15 mm，背水面裂縫不得大于0.30 mm，且不得有貫穿裂縫。

U型槽底板不宜設(shè)置縱向施工縫，橫向施工縫設(shè)置間距不大于12.0 m。墻體有預(yù)留孔洞時(shí)，施工縫距孔洞邊緣應(yīng)大于300.0 mm。沿隧道、U型槽縱向每隔50.0～70.0 m設(shè)1道變形縫，變形縫寬度為30.0 mm。

混凝土摻入適量的優(yōu)質(zhì)粉煤灰，應(yīng)采用減水率高、坍落度損失小、能明顯改善混凝土工作性能、提高混凝土自防水性能、降低混凝土體積收縮及提高混凝土耐久性，且經(jīng)過權(quán)威機(jī)構(gòu)評(píng)審、檢測(cè)合格的聚羧酸系高性能減水劑；不得采用膨脹劑。

U型槽底板外防水采用4 mm厚APF優(yōu)質(zhì)自粘防水卷材，50 mm厚細(xì)石混凝土作保護(hù)層，設(shè)計(jì)構(gòu)造如圖3所示。

圖3 下穿隧道U型槽防水設(shè)計(jì)構(gòu)造

2.2 施工縫處理措施

由于下穿隧道是分段、分節(jié)澆筑，不同時(shí)間澆筑的混凝土之間的整體性較差，故需要設(shè)置施工縫。施工縫的存在導(dǎo)致其成為滲水病害源頭之一。

在施工縫中設(shè)置2道聚氨酯止水帶，其遇水膨脹，以便對(duì)施工縫達(dá)到壓密處理，其擠出斷面寬為20.0 mm、高為10.0 mm，并在施工縫左右85.0 mm寬度范圍增設(shè)1道防水卷材加強(qiáng)帶，相關(guān)設(shè)計(jì)如圖4、圖5所示。

圖4 縱向施工縫防水處理措施

圖5 環(huán)向施工縫防水處理措施

2.3 變形縫處理措施

對(duì)于較長的道路隧道，為了降低不均勻沉降對(duì)結(jié)構(gòu)的不良影響，需要在一定間隔處設(shè)置變形縫，以便降低混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)的附加應(yīng)力。統(tǒng)計(jì)表明，隧道變形縫滲漏占總滲漏點(diǎn)數(shù)量的80%左右，顯然變形縫是隧道防水的重點(diǎn)。

變形縫處設(shè)置輔助外防水層和加強(qiáng)層，并在中部設(shè)置帶注漿管的中心帶氣孔型橡膠止水帶。側(cè)墻及底板外側(cè)加設(shè)1道背貼式橡膠止水帶，側(cè)墻和底板內(nèi)側(cè)設(shè)1道聚硫密封膠，側(cè)墻（邊墻）內(nèi)側(cè)設(shè)置不銹鋼接水槽，接水槽在邊墻底腳處要與邊溝連通。相關(guān)處理措施如圖6～圖8所示。

圖6 側(cè)墻變形縫防水設(shè)計(jì)

圖7 底板變形縫防水處理措施

圖8 防水卷材收口

3 防水施工技術(shù)措施

3.1 防水混凝土施工措施

混凝土結(jié)構(gòu)是隧道防水體系的最后一道防線，抗?jié)B等級(jí)較高的混凝土結(jié)構(gòu)對(duì)施工工藝要求較高。

為減少混凝土的收縮開裂，混凝土澆灌應(yīng)采用跳槽法施工；由于對(duì)拉螺桿造成防水困難，側(cè)墻應(yīng)少用或不用對(duì)拉螺桿；木模的準(zhǔn)確性相對(duì)較差，故防水混凝土應(yīng)盡可能采用鋼模；為了避免造成鋪漿及振搗困難，混凝土一次澆注高度宜小于2 m；防水混凝土在完成養(yǎng)護(hù)并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，應(yīng)及時(shí)施作防水層，不宜在大氣環(huán)境中長期暴露。

圖9為隧道底板抗拔樁竣工照片，后續(xù)再在該基礎(chǔ)上施工底板與側(cè)墻，如圖10所示。

圖9 隧道底部抗拔樁竣工照片

圖10 隧道U型槽鋼筋綁扎

3.2 止水帶施工工藝及注意事項(xiàng)

安設(shè)止水膠前應(yīng)保證施工縫處無明水。止水帶的安裝位置必須準(zhǔn)確，止水帶必須搭接100.0 mm。在施工止水帶前，應(yīng)先將混凝土表面的浮渣清理干凈，要求基面不得有浮漿、油污、空洞、碎石團(tuán)和凸起等，并清除界面積水，在施工下一段混凝土前須再涂刷混凝土界面處理劑。澆注混凝土?xí)r，施工縫處不得使用強(qiáng)振，且振搗棒不得觸碰止水帶，否則將破壞止水帶的密封性。圖11為側(cè)墻止水帶的設(shè)置。

圖11 側(cè)墻止水帶的設(shè)置

3.3 變形縫施工工藝與措施

止水帶中心氣孔必須放置在變形縫中間，止水帶必須準(zhǔn)確安放在既定位置處，防止錯(cuò)位與跑動(dòng)。變形縫止水帶接縫采用小型硫化機(jī)現(xiàn)場(chǎng)硫化，最終必須密封成環(huán)。邊墻內(nèi)側(cè)需留30.0 mm×80.0 mm的凹槽，為后續(xù)安裝不銹鋼接水槽預(yù)留空間。在澆筑混凝土之前，應(yīng)檢查止水帶有無破損，如破損應(yīng)進(jìn)行修補(bǔ)或更換，確保隱蔽工程施工前符合要求。變形縫左右800 mm寬度范圍增設(shè)1道加強(qiáng)帶，加強(qiáng)帶同頂板防水層。為了便于振搗混凝土?xí)r產(chǎn)生的氣體順利排除，底板止水帶采用盆式安裝方法，振搗時(shí)嚴(yán)禁振搗棒接觸止水帶。

3.4 外包防水處理措施

外包防水設(shè)計(jì)為雙組份聚氨酯防水涂料，厚度2.5 mm。防水層的基層要求表面平整，不起砂，含水率低于9%，陰陽角應(yīng)抹成圓弧或鈍角。

聚氨酯防水涂料甲、乙組份按1∶2質(zhì)量比配合，用電動(dòng)攪拌器強(qiáng)制攪拌3～5 min，至充分拌合均勻即可使用，配好的混合料應(yīng)2 h內(nèi)用完，不可時(shí)間過長[9-10]。聚氨酯細(xì)部做法如圖12所示。

圖12 聚氨酯外包防水細(xì)部做法

本項(xiàng)目嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)程進(jìn)行防水設(shè)計(jì)與施工，目前工程已通車使用多年（見圖13），路況良好。經(jīng)歷多個(gè)水文年尚未發(fā)現(xiàn)U型槽側(cè)墻與路面存在滲水、濕跡現(xiàn)象，下穿道路各項(xiàng)指標(biāo)滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。說明上述所提防水設(shè)計(jì)與施工技術(shù)是科學(xué)合理的，可為類似水體周邊下穿道路U型槽道路工程的施工提供參考。

圖13 下穿道路U型槽竣工實(shí)景

4 結(jié)語

合肥某下穿隧道U型槽結(jié)構(gòu)防水工程包含總長750.0 m，其周邊地表存在人工湖、水塘及河流，防水要求較高。如果對(duì)隧道防水的影響因素認(rèn)識(shí)不充分、施工技術(shù)應(yīng)用不當(dāng)，可能對(duì)下穿隧道的施工與運(yùn)營帶來安全隱患。為此，項(xiàng)目從防水設(shè)計(jì)及施工措施方面入手，開展了施工縫處理方法、變形縫處理方法、止水膠施工工藝、變形縫施工工藝與外包防水處理措施等研究，嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)程進(jìn)行防水設(shè)計(jì)與施工。項(xiàng)目已竣工多年，尚未發(fā)現(xiàn)U型槽側(cè)墻與路面存在滲水、濕跡現(xiàn)象，下穿道路各項(xiàng)指標(biāo)滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，說明所提防水設(shè)計(jì)與施工技術(shù)是科學(xué)合理的，可為類似水體周邊下穿道路U型槽道路工程的施工提供參考。