CN103291329A - 暗挖隧道防水及气密性的施工方法及结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种暗挖隧道防水及气密性的施工方法及结构。所述暗挖隧道防水及气密性的施工方法包括：开挖隧道并对开挖的所述隧道进行初期支护；待所述初期支护达到设计强度后进行隧道二次衬砌施工；待所述隧道二次衬砌达到设计强度后在所述隧道二次衬砌的表面上焊接若干钢板防水单元，以形成连续的钢板防水层；以及对所述钢板防水单元之间的焊缝进行防水及气密性检测及补焊修复，直至满足要求。本发明能够大大提高暗挖隧道的防水性和气密性，解决暗挖隧道中防水及气密性的难题。

Description

暗挖隧道防水及气密性的施工方法及结构

技术领域

本发明属于地下工程暗挖设计、施工技术领域，尤其涉及一种暗挖隧道防水及气密性的施工方法及结构。

背景技术

目前，国内对于隧道的防水及气密性的研究还处在探索阶段，可参考的资料较少。传统的隧道防水、气密的设计中，对于有防水要求的隧道，采用的方法为在初期支护与隧道二次衬砌之间设置塑料防水板；对于有气密要求的隧道，则在上述基础上进一步提高防水板的透水系数指标及提高隧道二次衬砌结构（混凝土）的密实性。瓦斯隧道中，除二次衬砌结构采用密实性混凝土外，还引入了瓦斯隔离板以提高隧道的气密性。

由于塑料防水板在施工过程中容易损坏，且接头处及施工缝等处防水能力薄弱，因此对于一些极其重要或防水等级要求高的地下工程，如地下地铁站、高铁隧道等，即使其最高防水等级为一级，但仍会存在湿渍甚至渗漏现象发生。通过已有的文献研究得出：现有隧道二次衬砌结构虽然采用密实性混凝土，仍存在气体泄漏的现象，即使是加入瓦斯隔离板的瓦斯隧道，也不能完全隔离瓦斯的逸出，营运仍需采取必要的通风措施以保障安全。

由于钢板内部结构缜密，加之其可靠的强度和韧性，施工时不易受到损坏，辅以适当的防腐措施，耐久性较好，是理想的防水气密性材料，因此现有对于防水和气密性要求较高的隧道在施工时会考虑采用钢板作为隧道二次衬砌模板与混凝土整体浇注，但上述施工方法多见于明挖法或沉管法隧道。对于暗挖隧道，尤其是大断面隧道，将钢板防水层兼作隧道二次衬砌模板则施工难度大，可操作性差。

由上可知，有必要提供一种能够提高暗挖隧道的防水性及气密性的及暗挖隧道结构。

发明内容

本发明的发明目的在于提供了一种暗挖隧道防水及气密性的施工方法及暗挖隧道结构，用以提高现有暗挖隧道的防水性及气密性。

根据本发明的一个方面，提供了一种暗挖隧道防水及气密性的施工方法，包括以下步骤：开挖隧道并对开挖的所述隧道进行初期支护；所述初期支护达到设计强度后进行隧道二次衬砌施工；待所述隧道二次衬砌达到设计强度后在所述隧道二次衬砌的内表面上焊接若干钢板防水单元，以形成连续的钢板防水层；对所述钢板防水单元之间的焊缝进行防水及气密性检测及补焊修复，直至满足要求。

所述方法进一步包括：在所述对所述钢板防水层的焊缝进行防水及气密性检测及补焊修复后，对所述钢板防水层的表面进行防腐处理。

优选地，在所述初期支护达到设计强度后进行隧道二次衬砌施工之前，所述方法还包括：在隧道初期支护的表面施作防水层。

其中，所述隧道二次衬砌施工包括如下步骤：

301：绑扎所述隧道二次衬砌的钢筋骨架；

302：根据所述隧道的内轮廓尺寸和特点沿所述隧道纵向预埋纵向钢板带，以及沿所述隧道横断面预埋横向钢板环，所述纵向钢板带和横向钢板环将隧道的内表面分割成若干框架单元，用于焊接所述钢板防水单元；

303：将所述纵向钢板带和横向钢板环焊接于所述钢筋骨架上；

304：在所述纵向钢板带和横向钢板环的外围架设二次衬砌模板，且所述二次衬砌模板与所述纵向钢板带和横向钢板环的外表面相贴；

305：浇筑隧道二次衬砌混凝土；

306：待隧道二次衬砌混凝土达到设计强度后，拆除二次衬砌模板。

优选地，所述纵向钢板带和横向钢板环通过锚筋焊接于所述钢筋骨架上。

其中，通过磁粉无损探伤法对所述钢板防水单元之间的焊缝进行检测。

对钢板防水层进行防腐处理的方式包括在所述钢板防水层上涂刷防腐剂、热喷金属锌或阴极保护。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种暗挖隧道结构，包括初期支护和隧道二次衬砌，所述隧道二次衬砌包括受力钢筋和分布钢筋组成的钢筋骨架，所述隧道二次衬砌的内表面焊接有钢板防水层，所述钢板防水层包括：纵向钢板带和横向钢板环，均与所述隧道二次衬砌的内表面齐平，并焊接于所述钢筋骨架上；若干钢板防水单元，焊接于所述纵向钢板带和横向钢板环上。

进一步地，所述钢板防水层上涂覆有防腐层，用于避免所述钢板防水层受到腐蚀。

更进一步地，暗挖隧道结构还包括：

防水层，设置于所述初期支护和所述隧道二次衬砌之间，用于阻隔围岩中的水分由所述初期支护向所述隧道二次衬砌渗透。

由上述技术方案可知，本发明中的暗挖隧道防水及气密性的施工方法及利用此方法施工完成后的暗挖隧道，其在隧道初期支护和隧道二次衬砌之间设置防水层，以及在隧道二次衬砌的内表面焊接钢板防水层。由于钢板具有可靠的强度和韧性，施工时不易受到损坏，且钢板内部结构缜密，因此本发明中的暗挖隧道施工方法使暗挖隧道的防水性和气密性大大增加，从而彻底解决暗挖隧道中防水及气密性的难题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，以下描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，还可以根据这些附图所示实施例得到其它的实施例及其附图。

图1示出了暗挖隧道防水及气密性的施工方法流程图；

图2示出了纵向钢板带和横向钢板环在隧道内的预埋示意图；

图3示出了在纵向钢板带和横向钢板环上焊接钢板防水单元的示意图；

图4示出了暗挖隧道的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。

现有暗挖隧道提高防水性及气密性的方法为提高隧道初期支护和隧道二次衬砌之间防水板的透水系数指标及提高隧道二次衬砌混凝土的密实性。而本发明中提高暗挖隧道防水及气密性的方法是在隧道二次衬砌的内表面焊接钢板防水层。由于钢板内部结构缜密，并具有可靠的强度和韧性，施工时不易受到损坏，因此本发明中的暗挖隧道的防水性和气密性大大增加，从而彻底解决暗挖隧道防水与气密性的难题。

图1示出了暗挖隧道防水及气密性的施工方法流程图。如图1所示，包括如下流程：

S101：开挖隧道并对开挖的隧道进行初期支护。

本发明中，利用矿山法进行隧道开挖。隧道开挖过程中，对已开挖完成的隧道洞身进行初期支护。

S102：待所述初期支护达到设计强度后在隧道初期支护的表面施作防水层。

隧道初期支护的表面施作的防水层可为喷膜防水层、塑料防水板或者具有粘附性的防水薄片。

S103：隧道二次衬砌施工。

在防水层施作完成后，进行隧道二次衬砌施工。其中，隧道二次衬砌施工包括如下步骤：

301：绑扎隧道二次衬砌的钢筋骨架。钢筋骨架包括受力钢筋和与受力钢筋垂直的分布钢筋。分布钢筋位于受力钢筋内侧及受力钢筋的所有转折处，并与受力钢筋用细铁丝绑扎或焊接在一起。

302：根据隧道内轮廓尺寸和特点在隧道纵向埋设纵向钢板带、横向埋设横向钢板环。图2示出了纵向钢板带和横向钢板环在隧道内的预埋示意图。如图2所示，纵向钢板带1和横向钢板环2将隧道的表面分割成若干框架单元。其中，框架单位的划分应尽量做到：单元规整、种类少、数量小。

本发明中，纵向钢板带1和横向钢板环2的厚度优选为1cm。

303：将纵向钢板带和横向钢板环焊接于钢筋骨架的分布钢筋上。

为使纵向钢板带1和横向钢板环2方便焊接于分布钢筋上，纵向钢板带1和横向钢板环2在加工时需在其上焊接锚筋。当纵向钢板带1和横向钢板环2定位好之后，将锚筋的另一端焊接于分布钢筋上即可实现纵向钢板带1和横向钢板环2与钢筋骨架的连接。其中，锚筋两端的焊接须牢靠，并使焊接后的纵向钢板带1和横向钢板环2的外表面与隧道净空轮廓线在同一平面。

304：架设二次衬砌模板。

在纵向钢板带1和横向钢板环2的外围安装模板台车，架设二次衬砌模板，二次衬砌模板需与钢板带和钢板环的外表面密贴。

305：浇筑隧道二次衬砌混凝土。

向隧道二次衬砌模板与防水层之间的隧道二次衬砌钢筋骨架中浇筑混凝土。

306：待隧道二次衬砌混凝土达到设计强度后，拆除二次衬砌模板。

S104：焊接钢板防水层。

待隧道二次衬砌混凝土达到设计强度后，在纵向钢板带1和横向钢板环2上焊接由若干钢板防水单元构成的钢板防水层。图3示出了在纵向钢板带和横向钢板环上焊接钢板防水单元的示意图。如图3所示，钢板防水单元3焊接于在纵向钢板带1和横向钢板环2层构成的框架单元上，待每个框架单元上均焊接上钢板防水单元3后，便可形成连续的钢板防水层。其中，钢板防水单元3的大小与纵向钢板带1和横向钢板环2构成的框架单元的面积相对应，其厚度为4～5mm。

S105：钢板防水单元焊缝检测。

钢板防水单元3焊接完毕后及时对钢板防水单元3之间的焊缝采用磁粉无损探伤法进行检测，若发现裂缝及时进行补焊修复，直至钢板防水层满足防水及气密性的要求。

S106：对钢板防水层进行防腐处理。

本发明中，对钢板防水层进行防腐处理包括在钢板防水层上涂刷防腐剂、热喷金属锌或阴极保护等。其中，涂刷的防腐剂可选用聚氨酯、环氧涂料、无机富锌漆、有机富锌漆、四氧化三铅防锈漆或溶剂沥青橡胶中的其中一种。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种暗挖隧道结构。图4示出了暗挖隧道结构的结构示意图。如图4所示，暗挖隧道结构包括初期支护301、隧道二次衬砌302和钢板防水层303。

隧道二次衬砌302为内设钢筋骨架的钢筋混凝土结构。其中，钢筋骨架包括受力钢筋304和与受力钢筋304垂直的分布钢筋305。分布钢筋305位于受力钢筋304内侧及受力钢筋304的所有转折处，并与受力钢筋304用细铁丝绑扎或焊接在一起。

钢板防水层303包括纵向钢板带1、横向钢板环2和若干钢板防水单元3。其中，

纵向钢板带1和横向钢板环2均与隧道二次衬砌302的内表面齐平。且纵向钢板带1和横向钢板环2通过锚筋308焊接于钢筋骨架的分布钢筋305上。本实施例中，定义隧道二次衬砌302与初期支护301接触的表面为隧道二次衬砌302的外表面，与隧道二次衬砌302内表面相对的表面定义为隧道二次衬砌302的内表面。

钢板防水层303焊接于纵向钢板带1和横向钢板环2上。钢板防水层303使暗挖隧道具有良好的防水性及气密性。

进一步地，为使钢板防水层303的耐久性更好，钢板防水层303上涂覆有防腐层306。其中，防腐层306选用的防腐剂可为聚氨酯、环氧涂料、无机富锌漆、有机富锌漆、四氧化三铅防锈漆或溶剂沥青橡胶中的其中一种。或者防腐层306也可为利用热喷金属锌或阴极保护等方式形成。

更进一步地，初期支护301与隧道二次衬砌302之间还设有防水层307，用于阻隔围岩中的水分由所述初期支护301向所述隧道二次衬砌302渗透，从而使暗挖隧道的防水性更加良好。

由以上可知，本发明中的暗挖隧道防水及气密性的施工方法及利用此方法施工完成后的暗挖隧道，其在隧道初期支护和隧道二次衬砌302之间设置喷膜防水层307及提高隧道二次衬砌混凝土的密实性之外，还在隧道二次衬砌302的内表面焊接钢板防水层303。由于钢板具有可靠的强度和韧性，施工时不易受到损坏，且钢板内部结构缜密，因此本发明中的暗挖隧道施工方法使暗挖隧道的防水性和气密性大大增加，从而彻底解决暗挖隧道中防水及气密性的难题。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用于限制本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换以及改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种暗挖隧道防水及气密性的施工方法，包括以下步骤：

开挖隧道并对开挖的所述隧道进行初期支护；

待所述初期支护达到设计强度后进行隧道二次衬砌施工；

待所述隧道二次衬砌达到设计强度后在所述隧道二次衬砌的表面上焊接若干钢板防水单元，以形成连续的钢板防水层；

对所述钢板防水单元之间的焊缝进行防水及气密性检测及补焊修复，直至满足要求。

2.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，还包括：

对所述钢板防水层的焊缝进行防水及气密性检测及补焊修复后，对所述钢板防水层的表面进行防腐处理。

3.根据权利要求1或2所述的施工方法，其特征在于，在所述初期支护达到设计强度后进行隧道二次衬砌施工之前，还包括：

在隧道初期支护的表面施作防水层。

4.根据权利要求1所述的施工方法，其中，所述隧道二次衬砌施工包括如下步骤：

301：绑扎所述隧道二次衬砌的钢筋骨架；

302：根据所述隧道的内轮廓尺寸和特点沿所述隧道纵向预埋纵向钢板带，以及沿所述隧道横断面预埋横向钢板环，所述纵向钢板带和横向钢板环将隧道的内表面分割成若干框架单元，用于焊接所述钢板防水单元；

303：将所述纵向钢板带和横向钢板环焊接于所述钢筋骨架上；

304：在所述纵向钢板带和横向钢板环的外围架设二次衬砌模板，且所述二次衬砌模板与所述纵向钢板带和横向钢板环的外表面相贴；

305：浇筑隧道二次衬砌混凝土；

306：待隧道二次衬砌混凝土达到设计强度后，拆除二次衬砌模板。

5.根据权利要求4所述的施工方法，其中，所述纵向钢板带和横向钢板环通过锚筋焊接于所述钢筋骨架上。

6.根据权利要求1所述的施工方法，其中，通过磁粉无损探伤法对所述钢板防水单元之间的焊缝进行检测。

7.根据权利要求2所述的施工方法，其中，对钢板防水层进行防腐处理的方式包括在所述钢板防水层上涂刷防腐剂、热喷金属锌或阴极保护。

8.一种暗挖隧道结构，包括初期支护和隧道二次衬砌，所述隧道二次衬砌包括受力钢筋和分布钢筋组成的钢筋骨架，其特征在于，所述隧道二次衬砌的内表面焊接有钢板防水层，所述钢板防水层包括：

纵向钢板带和横向钢板环，均与所述隧道二次衬砌的内表面齐平，并焊接于所述钢筋骨架上；

若干钢板防水单元，焊接于所述纵向钢板带和横向钢板环上。

9.根据权利要求8所述的暗挖隧道结构，其特征在于，所述钢板防水层上涂覆有防腐层，用于避免所述钢板防水层受到腐蚀。

10.根据权利要求8所述的暗挖隧道结构，其特征在于，还包括：

防水层，设置于所述初期支护和所述隧道二次衬砌之间，用于阻隔围岩中的水分由所述初期支护向所述隧道二次衬砌渗透。

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