CN104032713A - 一种压力引水隧洞复合衬砌混凝土防渗结构及其施工工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种压力引水隧洞复合衬砌混凝土防渗结构，包括原始衬砌混凝土层、防渗层以及二次衬砌混凝土层，防渗层夹在原始衬砌混凝土层和二次衬砌混凝土层之间，原始衬砌混凝土均匀开有槽沟，且原始衬砌混凝土层与防渗层之间每隔一定距离布置止浆环。本发明的有益效果为：具有预应力混凝土补强加固效果及复合防渗结构，保证了衬砌混凝土结构的安全，对已建压力引水隧洞的修补加固及防渗具有较好实用价值。

Description

一种压力引水隧洞复合衬砌混凝土防渗结构及其施工工艺
技术领域
本发明涉及隧道施工领域，具体而言，涉及一种压力引水隧洞复合衬砌混凝土防渗结构及其施工工艺。
背景技术
近年来，我国建设了一大批的西部水电工程和跨流域调水工程，水利水电工程建设水平得到了很大提高，很多技术都处于世界领先水平，其中隧道高水头、大长度、大直径方向发展，我国已建的压力引水隧洞最大直径为9.6m，再加上高内水压力给压力引水隧洞混凝土衬砌结构设计带来巨大挑战。
压力引水隧洞在设计和施工阶段对围岩情况估计过高，运行后发现混凝土衬砌一般受结构尺寸的限制，抵抗内水压力的能力有限，从而导致洞内混凝土衬砌开裂、渗漏严重，因此不得不停止运行进行修补加固处理，尽管这些工作可利用机组检修期或负荷不大的季节进行，但由于修补时间短，只能修补一部分，可见，对已建压力隧洞的修补加固方案提前进行深入研究，以确定最佳的修补加固方案是十分重要的。
发明内容
本发明的目的是提供一种压力引水隧洞复合衬砌混凝土防渗结构及其施工工艺，以克服目前现有技术存在的上述不足。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现：
本发明实施例提供了一种压力引水隧洞复合衬砌混凝土防渗结构，包括原始衬砌混凝土层、防渗层以及二次衬砌混凝土层，防渗层夹在原始衬砌混凝土层和二次衬砌混凝土层之间，且将原始衬砌混凝土层和二次衬砌混凝土层隔开，原始衬砌混凝土均匀开有槽沟，且原始衬砌混凝土层与防渗层之间布置止浆环，共同构成封闭空间，利用注浆压力对二次衬砌混凝土施加预应力。
进一步的，槽沟的横剖面为三角形。
进一步的，止浆环通过射钉与原始衬砌混凝土层固定。
进一步的，止浆环与原始衬砌混凝土层之间涂抹一层聚合物水泥浆。
进一步的，防渗层为钢板或PVC板。
本发明实施例还提供了一种压力引水隧洞复合衬砌混凝土防渗结构的施工工艺，该工艺包括以下步骤：
(1)对原始衬砌混凝土层裂缝或渗漏部位进行封堵处理；
(2)在原始衬砌混凝土层上开设纵/横向槽沟；
(3)在原始衬砌混凝土层表面铺设止浆环；
(4)铺设防渗层；
(5)最后，在防渗层内侧浇筑二次衬砌混凝土层。
进一步的，该施工工艺还包括以下步骤：
当二次衬砌混凝土达到设计强度后，施加预应力。
进一步的，上述施加预应力包括以下步骤：
①通过槽沟注入水，通过不同水压检查槽沟是否通畅，若通畅则进入下一步骤，若不通畅，则逐渐升高水压使其通畅后进入下一步骤；
②通过通畅后的槽沟注入膨胀型水泥浆，直至隧洞的排气孔出现水泥浆后，关闭排浆管，并逐步增加注浆压力达到设计值，并维持一段时间压力不降为止。
本发明的有益效果为：本发明具有预应力混凝土补强加固效果及复合防渗结构，保证了衬砌混凝土结构的安全，对已建设压力引水隧洞的安全生产具有较好的实用价值。
附图说明
下面根据附图对本发明作进一步详细说明。
图1是本发明实施例所述的一种压力引水隧洞复合衬砌混凝土防渗结构的横向剖视图；
图2是图1中A-A截面图；
图3是本发明实施例所述的一种压力引水隧洞复合衬砌混凝土防渗结构中沟槽的放大图；
图4是本发明实施例所述的一种压力引水隧洞复合衬砌混凝土防渗结构中止浆环的截面图；
图5是本发明实施例所述的一种压力引水隧洞复合衬砌混凝土防渗结构的施工工艺的流程图。
图中：
1、原始衬砌混凝土层；2、防渗层；3、二次衬砌混凝土层；4、槽沟；5、止浆环；6、射钉；7、聚合物水泥浆。
具体实施方式
实施例1，如图1-4所示，本发明实施例提供了一种压力引水隧洞复合衬砌混凝土防渗结构，包括原始衬砌混凝土层1、防渗层2以及二次衬砌混凝土层3，防渗层夹在原始衬砌混凝土层和二次衬砌混凝土层之间，且将原始衬砌混凝土层和二次衬砌混凝土层隔开，原始衬砌混凝土均匀开有槽沟4，且原始衬砌混凝土层与防渗层之间布置止浆环5。
该压力引水隧洞复合衬砌混凝土防渗结构设计合理，原始衬砌混凝土层、防渗层以及二次衬砌混凝土层形成复合承载防渗结构，另外在槽沟用于灌浆，且不占用过水断面空间，槽沟是用混凝土切割机在混凝土层上切割后控出来的，轮廓不一定规矩，便于水泥浆流动即可。另外本发明具有预应力混凝土补强加固效果及复合防渗结构，保证了复合衬砌混凝土防渗结构的安全运行，对大直径、高水头压力引水隧洞具有较好实用价值。
进一步的，槽沟的横剖面为三角形。槽沟是用混凝土切割机在混凝土层上切割后控出来的，轮廓不一定规矩，便于水泥浆流动即可。
进一步的，止浆环通过射钉6与原始衬砌混凝土层固定。本发明对防渗钢板与原始衬砌混凝土层的连接作进一步的限定，通过射钉进行固定，保证了结构的安全，另外射钉在实施时应进行防渗处理后再进行安装，连接可靠，且便于安装和实施，操作方便，实用性强。
进一步的，止浆环与原始衬砌混凝土层之间涂抹一层聚合物水泥浆7。为了进一步的防止渗浆。
优选的，防渗层为钢板或PVC板。防渗层用射钉固定在衬砌混凝土层上，板与板之间的对接部位正好落在止浆环上面焊接。如果衬砌混凝土表面平整光滑，可以将普通聚氯乙烯板(厚2mm)直接铺设，或在其上复合一层合成纤维毡后铺设，有较好的弹性，可以像“桥”一样搭在裂缝上承受水压力。如果原衬砌混凝土损坏严重，可选用薄钢板(厚1mm)作为防水层，由于钢板有较大的强度，它比PVC防水层可以跨越较宽、较密集的裂缝，并且它还能吸收部分内水压力。
实施例2，如图5所示，本发明实施例还提供了一种压力引水隧洞复合衬砌混凝土防渗结构的施工工艺，该工艺包括以下步骤：
(1)对原始衬砌混凝土层裂缝或渗漏部位进行封堵处理；
一般裂缝分静止裂缝和活动裂缝，前者裂缝宽度保持稳定，后者则随荷载或混凝土的湿热变化时开时合，用来修补的材料必须具有足够的柔韧性。修补处理的目的主要是为注浆压力提供一个封闭的空间，同时起防渗作用。
(2)在原始衬砌混凝土层上开设纵/横向槽沟；
槽沟是用混凝土切割机在混凝土层上切割后控出来的，轮廓不一定规矩，便于水泥浆流动即可。优选的，槽沟的形状为三角形，纵、横向槽沟互相交叉布置，间距均在500mm左右，以稳定地控制水或水泥浆泵入过程，确保完全充满整个封闭空隙。
(3)在原始衬砌混凝土层表层部铺设止浆环；
为了将一个浇筑段分为若干个注浆区域，特设止浆环，材料和防渗层材料相同，其宽度为80～100mm。两道止浆环之间间距与防渗层材料的宽度相同，用射钉与衬砌混凝土固定。当然，为了止水，其下面应涂抹一薄层聚合物水泥浆。
(4)铺设防渗层；
防渗层用射钉固定在衬砌混凝土层上，板与板之间的对接部位正好落在止浆环上面焊接。若衬砌混凝土表面平整光滑，可以将普通PVC板(厚2mm)直接铺设，或在其上复合一层合成纤维毡后铺设，有较好的弹性，可以像“桥”一样搭在裂缝上承受水压力；若衬砌混凝土损坏严重，可选用薄钢板(厚1mm)作为防水层，由于钢板有较大的强度，它比PVC板防水层可以跨越较宽、较密集的裂缝，并且它还能吸收部分内水压力。
(5)最后，在防渗层内侧浇筑二次衬砌混凝土层。
当原衬砌混凝土表面存在大量的裂缝，单独处理困难或太昂贵时，选用迭合层或新浇筑一薄层高性能纤维混凝土是合适的。大多数裂缝是由于荷载、温度和湿气的变化引起的，此时新浇筑内衬混凝土薄层与原衬砌混凝土是隔离的，这样裂缝就不会反射到新内衬混凝土层上。高性能混凝土是从高强混凝土发展而来，目前可以采用减小水灰比和掺加外加剂的办法，拌合与浇筑采用普通拌合机和振捣器即能生产出C80以上的混凝土，这种混凝土可以应用于压力隧洞修补加固内衬上。但是，这种混凝土的最大缺点是延性太低，其补救办法是加入钢纤维或其他纤维。
进一步的，该施工工艺还包括以下步骤：当浇筑二次衬砌混凝土层后，施加预应力。进一步的，施加预应力包括以下步骤：待衬砌混凝土达到设计强度后，即可开始施加预应力。首先，用注入水压力检查注浆区域是否通畅，逐步升高压力以使塑性变形和徐变变形尽早发生；然后注入膨胀型水泥浆，直至排气孔出现稠浆为止，升高注浆压力达到设计值，维持5分钟以上，压力不变即可关闭注浆管和排气管。
由于衬砌混凝土层很薄，注水或浆压力不能过大，以防压屈失稳。关于临界压力的大小，有待计算分析后确定。
本发明具有预应力混凝土补强加固效果及复合防渗结构，保证了复合预应力混凝土衬砌防渗结构的安全运行，对大直径高水头压力引水隧洞具有较好实用价值。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种压力引水隧洞复合衬砌混凝土防渗结构，其特征在于：包括原始衬砌混凝土层(1)、防渗层(2)以及二次衬砌混凝土层(3)，防渗层夹在原始衬砌混凝土层和二次衬砌混凝土层之间，且将原始衬砌混凝土层和二次衬砌混凝土层隔开，原始衬砌混凝土均匀开有槽沟(4)，且原始衬砌混凝土层与防渗层之间布置止浆环(5)。
2.根据权利要求1所述的压力引水隧洞复合衬砌混凝土防渗结构，其特征在于：槽沟的横剖面为三角形。
3.根据权利要求1所述的压力引水隧洞复合衬砌混凝土防渗结构，其特征在于：止浆环通过射钉(6)与原始衬砌混凝土层固定。
4.根据权利要求3所述的压力引水隧洞复合衬砌混凝土防渗结构，其特征在于：止浆环与原始衬砌混凝土层之间涂抹一层聚合物水泥浆(7)。
5.根据权利要求1所述的压力引水隧洞复合衬砌混凝土防渗结构，其特征在于：防渗层为钢板或PVC板。
6.一种压力引水隧洞复合衬砌混凝土防渗结构的施工工艺，其特征在于，该工艺包括以下步骤：
601：对原始衬砌混凝土层裂缝或渗漏部位进行封堵处理；
602：在原始衬砌混凝土层上开设纵/横向槽沟；
603：在原始衬砌混凝土层表层铺设止浆环；
604：铺设防渗层；
605：最后，在防渗层内侧浇筑二次衬砌混凝土层。
7.根据权利要求6所述的压力引水隧洞复合衬砌混凝土防渗结构的施工工艺，其特征在于，该施工工艺还包括以下步骤：
当二次衬砌混凝土达到设计强度后，施加预应力。
8.根据权利要求7所述的压力引水隧洞复合衬砌混凝土防渗结构的施工工艺，其特征在于，施加预应力包括以下步骤：
801：通过槽沟注入水，通过不同水压检查槽沟是否通畅，若通畅则进入下一步骤，若不通畅，则逐渐升高水压使其通畅后进入下一步骤；
802：通过通畅后的槽沟注入膨胀型水泥浆，直至隧洞的排气孔出现水泥浆后，关闭排浆管，并逐步增加注浆压力达到设计值，并维持一段时间压力不变为止。
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