CN109296389A - 一种高速公路隧道喷涂式防排水构造及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高速公路隧道喷涂式防排水构造及方法，涉及土木工程技术领域，解决的问题是提供一种简单实用，方便快捷防排水构造，有效解决高速公路隧道围岩面和二衬砼的完全密实贴合，确保高速公路隧道结构安全。其中，一种高速公路隧道喷涂式防排水构造的主要技术方案为：排水层，其为将复合型排水材料配合粘合材料喷射到隧道围岩面上形成的短纤维海绵状泡沫透水层；防水层，其为将复合型防水材料喷射到所述短纤维海绵状泡沫透水层表面冷固后形成的封水膜。

Description

一种高速公路隧道喷涂式防排水构造及方法
技术领域
本发明涉及土木工程技术领域，尤其涉及一种高速公路隧道喷涂式防排水构造及方法。
背景技术
为保证高速公路隧道运营安全，目前我国高速公路隧道除干燥地区外都要进行隧道内的防排水设计，设计原则是依据隧道地处的干湿类别，隧道围岩级别，围岩裂隙透水性等参数结合开挖现状而采用堵、疏、排等技术方法。针对北方半干湿地区，由于冬季气温偏低，虽然大多数隧道内裂隙水发育不严重，但如不认真做好防排水设施，则极易发生漏水和冻胀等病害。
目前大部分高速公路隧道主要采取塑料排水板方法，如图1所示，即在二衬砼浇筑前，直接在开挖的隧道围岩面1或经初喷复喷后的隧道围岩面1上挂设塑料排水板2(或采用分别挂排水土工布，再挂塑料板)，之后安装绑扎二衬砼钢筋，安装模板台车就位，封端锚，然后逐层次从下至上浇筑二衬砼3。
上述施工方法从理论上并无问题，然而在实际工程中的施工控制和最后结果均难以达到设计要求，其一是整个隧道围岩面1并不是光滑平整的，尤其是对超控断面而言，无论是否经过喷射砼整平，都很难达到理想状态；其二，由于塑料排水板2就局部而言，其刚度较大，故不可能达到塑料排水板2与隧道围岩面1的无缝贴合；其三是塑料排水板2即使按设计要求在挂置时较为宽松，但在二衬砼3开始浇筑后，随着浇筑部位的不断升高，塑料排水板2出现绷紧下滞，在隧道围岩面1上的挂点开始脱落，致使顶部及两侧周围的塑料排水板2向下贴向二衬钢筋或贴向模板台车的顶模板，故而造成在浇筑顶部周围二衬砼3时，隧道围岩面1和二衬砼3人为形成空洞夹层4，而且二衬砼3的上层钢筋也不能被砼完全包裹，顶部二衬砼3的厚度也达不到设计要求。
上述问题造成二衬砼不能和隧道围岩形成一体受力，影响隧道安全储备，且排水板与隧道围岩间形成的空洞在冬季积水后易出现冻胀现象，造成二衬砼开裂漏水，高速公路隧道结构破坏。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种高速公路隧道喷涂式防排水构造及方法，主要目的是提供一种简单实用，方便快捷的防排水构造，弥补现有技术排水板挂置方法带来的质量缺陷，有效解决高速公路隧道围岩面和二衬砼无法密实贴合问题，确保高速公路隧道的有效防排水和结构安全。
为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：
一方面，本发明实施例提供了一种高速公路隧道喷涂式防排水构造及方法，包括：
排水层(5)，其为将复合型排水材料配合粘合材料喷射到隧道围岩面(1)上形成的短纤维海绵状泡沫透水层；
防水层(6)，其为将复合型防水材料喷射到所述短纤维海绵状泡沫透水层表面冷固后形成的封水膜。
如前所述的，所述复合型排水材料为复合型短纤维海绵状泡沫排水材料。
如前所述的，所述排水层(5)为将复合型排水材料配合粘合材料喷射到隧道围岩面(1)上形成的3mm-7mm厚的短纤维海绵状泡沫透水层。
如前所述的，所述复合型防水材料为以水泥基渗透结晶为主的复合型防水材料。
如前所述的，所述防水层(6)为将复合型防水材料喷射到所述短纤维海绵状泡沫透水层表面冷固后形成0.5mm-5mm的封水膜。
另一方面，本发明实施例提供了一种喷涂高速公路隧道喷涂式防排水构造的方法，包括以下步骤：
(1)喷涂排水层(5)：将复合型排水材料配合粘合材料喷射到隧道围岩面(1)上形成3mm-7mm厚的短纤维海绵状泡沫透水层，其中，所述复合型排水材料为复合型短纤维海绵状泡沫排水材料，所述复合型排水材料包含高强度镍铬合金高碳钢微颗粒、聚丙烯纤维、发泡剂、强化剂和第一固化剂，所述粘合材料包含聚丙烯酸酯、环氧树脂和双马来酰亚胺。
(2)喷涂防水层(6)：将复合型防水材料喷射到所述短纤维海绵状泡沫透水层表面，冷固后形成0.5mm-5mm的封水膜，其中，所述复合型防水材料包含水泥基渗透结晶、第二固化剂、增塑剂、填充剂、抗氧化剂。
如前所述的，所述发泡剂包含醇醚硫酸脂盐、甲基异丁基甲醇和脂肪醇聚氧乙烯醚，所述醇醚硫酸脂盐、所述甲基异丁基甲醇、所述脂肪醇聚氧乙烯醚的体积比为0.68-0.76：0.28-0.34：1；
所述强化剂为直链烷烃磺酸盐；
所述第一固化剂为脂肪胺，所述第一固化剂的固化温度为50-80℃。
所述第二固化剂为聚乙烯醇。
如前所述的，所述聚丙烯酸酯、所述环氧树脂、所述双马来酰亚胺的体积比为0.47-0.56：0.65-0.87：1。
如前所述的，步骤(2)喷涂防水层(6)包括水泥基渗透结晶的喷涂步骤：
水的比例按1.50-2.15：1与水泥基渗透结晶进行充分拌和后，使水泥基渗透结晶形成高度分散的可使用的溶液体系，再加入第二固化剂，使水泥基渗透结晶粘在所述短纤维海绵状泡沫透水层。
如前所述的，所述增塑剂包含邻苯二甲酸二辛酯，邻苯二甲酸二酯，葵二酸二辛酯，所述邻苯二甲酸二辛酯，所述邻苯二甲酸二酯，所述葵二酸二辛酯的体积比为：0.73-0.85:0.64-0.72:1。
本发明的有益效果在于，通过设置排水层，其为将复合型排水材料配合粘合材料喷射到隧道围岩面上形成的短纤维海绵状泡沫透水层；充分利用泡沫材料的毛细力、虹吸力和表面张力，在保证高速公路隧道支护应力连续的同时，形成独立的毛细透排水系统。该排水系统材料具备一次性排水、发泡、粘合、填充的效果。在节省工期进度的同时，增加了围岩面和二衬砼的贴合强度，增强高速公路隧道在面对围岩压力和突发性地质活动灾害的稳定性和安全性。通过设置防水层，其为将防水材料喷射到所述排水层表面冷固后形成的封水膜。形成一个简单实用、方便快捷、完善的排水、防水系统，不仅使高速公路隧道围岩面和二衬砼的完全密实贴合形成共同变形受力体，而且确保了防排水功能和高速公路隧道的结构安全，提高了高速公路隧道的质量和安全储备。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种现有技术的高速公路隧道防排水构造结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种高速公路隧道喷涂式防排水构造结构示意图；
图3是本发明实施例提供的一种高速公路隧道喷涂式防排水构造的排水层结构示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在本发明实施例中提到的复合型排水材料、粘合材料和复合型防水材料的各种组分及各种组分之间的体积比，仅限于对于实现所述高速公路隧道喷涂式防排水构造的最优的复合型排水材料、粘合材料和复合型防水材料的各种组分及各种组分之间的体积比，而不是指示或暗示所述高速公路隧道喷涂式防排水构造及方法必须使用特定推荐的复合型排水材料、粘合材料和复合型防水材料的各种组分和组分之间的体积比，因此不能理解为对本发明的限制。
如图2所示，本发明的一个实施例提供的一种高速公路隧道喷涂式防排水构造，其包括：排水层5和防水层6。
所述排水层5，其为将复合型排水材料配合粘合材料喷射到隧道围岩面1上形成的短纤维海绵状泡沫透水层；具体的，所述排水材料为复合型短纤维海绵状泡沫排水材料，所述排水层5为将复合型排水材料配合粘合材料喷射到隧道围岩面上形成的3mm-7mm厚的短纤维海绵状泡沫透水层。
防水层6，其为将复合型防水材料喷射到所述短纤维海绵状泡沫透水层表面冷固后形成的封水膜；具体的，所述复合型防水材料为以水泥基渗透结晶为主的复合型防水材料；所述防水层6为将复合型防水材料喷射到所述排水层5表面冷固后形成0.5mm-5mm厚的封水膜。
进一步的，通过排水层的具体结构来进一步说明本发明技术方案的排水效果。
如图3所示，所述排水层5包括毛细缝隙51。所述排水层5通过采用复合型短纤维海绵状泡沫排水材料，充分利用泡沫材料的毛细力、虹吸力和表面张力，在保证高速公路隧道支护应力连续的同时，形成独立的毛细透排水系统。所述隧道围岩面1裂隙水通过排水层5形成的毛细缝隙51流动，并集中排出。该排水系统材料具备一次性排水、发泡、粘合、填充的效果。在节省工期进度的同时，增加了围岩面和二衬砼的贴合强度，增强隧道在面对围岩压力和突发性地质活动灾害的稳定性和安全性。
本发明实施例通过设置排水层，其为将复合型排水材料配合粘合材料喷射到隧道围岩面上形成的短纤维海绵状泡沫透水层；充分利用泡沫材料的毛细力、虹吸力和表面张力，在保证高速公路隧道支护应力连续的同时，形成独立的毛细透排水系统。该排水系统材料具备一次性排水、发泡、粘合、填充的效果。在节省工期进度的同时，增加了围岩面和二衬砼的贴合强度，增强高速公路隧道在面对围岩压力和突发性地质活动灾害的稳定性和安全性。通过设置防水层，其为将防水材料喷射到所述排水层表面冷固后形成的封水膜。形成一个简单实用、方便快捷、完善的排水、防水系统，不仅使高速公路隧道围岩面和二衬砼的完全密实贴合形成共同变形受力体，而且确保了防排水功能和高速公路隧道的结构安全，提高了高速公路隧道的质量和安全储备。
另一方面，本发明实施例提供了一种喷涂高速公路隧道喷涂式防排水构造的方法，包括以下步骤：
(1)喷涂排水层(5)：将复合型排水材料配合粘合材料喷射到隧道围岩面(1)上形成3mm-7mm厚的短纤维海绵状泡沫透水层，其中，所述复合型排水材料为复合型短纤维海绵状泡沫排水材料，所述复合型排水材料包含高强度镍铬合金高碳钢微颗粒、聚丙烯纤维、发泡剂、强化剂和第一固化剂，所述粘合材料包含聚丙烯酸酯、环氧树脂和双马来酰亚胺。具体的，所述发泡剂包含醇醚硫酸脂盐、甲基异丁基甲醇和脂肪醇聚氧乙烯醚；在本发明中，所述醇醚硫酸脂盐、所述甲基异丁基甲醇、所述脂肪醇聚氧乙烯醚的体积比为0.68-0.76：0.28-0.34：1。所述强化剂为直链烷烃磺酸盐；所述第一固化剂为脂肪胺，为了使所述排水层固化的速度更快，所述第一固化剂的固化温度为50-80℃。在本发明中，所述聚丙烯酸酯、所述环氧树脂、所述双马来酰亚胺的体积比为0.47-0.56：0.65-0.87：1。复合型排水材料使用高强度镍铬合金高碳钢微颗粒，聚丙烯纤维，添加聚丙烯酸酯、环氧树脂、双马来酰亚胺作为粘合，进一步提高粘结剂强度、工作稳定性，再混合醇醚硫酸脂盐、甲基异丁基甲醇、脂肪醇聚氧乙烯醚进行发泡，加入直链烷烃磺酸盐使得液膜强度增强，稳定性得到进一步提高，并采用脂肪胺进行固化，最后通过高压装置喷涂在隧道围岩面上。
(2)喷涂防水层(6)：将复合型防水材料喷射到所述短纤维海绵状泡沫透水层表面，冷固后形成0.5mm-5mm的封水膜，其中，所述复合型防水材料包含水泥基渗透结晶、第二固化剂、增塑剂、填充剂、抗氧化剂。具体的，所述增塑剂包含邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二酯和葵二酸二辛酯；在本发明中，所述邻苯二甲酸二辛酯，所述邻苯二甲酸二酯，所述葵二酸二辛酯的体积比为：0.73-0.85:0.64-0.72:1。
在本发明中，所述粘合材料、发泡剂、增塑剂的各个组分之间的体积比均为参考值，现场施工时需要设计单位、施工单位根据隧道实际情况，进行试验调整确定。
进一步的，步骤(2)喷涂防水层(6)包括水泥基渗透结晶的喷涂步骤：
水的比例按1.50-2.15：1与水泥基渗透结晶进行充分拌和后，使水泥基渗透结晶形成高度分散的可使用的溶液体系，再加入第二固化剂，使水泥基渗透结晶粘在所述短纤维海绵状泡沫透水层，所述第二固化剂为聚乙烯醇。具体的，水的比例按1.50-2.15：1与水泥基渗透结晶进行充分拌和后，使水泥基渗透结晶形成高度分散的可使用的溶液体系，最大程度地发挥水泥基渗透结晶的潜在活性，再加入第二固化剂聚乙烯醇，通过强大的粘结性，柔韧性，增强复合型防水材料的初粘性。
本发明实施例通过设置排水层，其为将复合型排水材料配合粘合材料喷射到隧道围岩面上形成的短纤维海绵状泡沫透水层；充分利用泡沫材料的毛细力、虹吸力和表面张力，在保证高速公路隧道支护应力连续的同时，形成独立的毛细透排水系统。该排水系统材料具备一次性排水、发泡、粘合、填充的效果。在节省工期进度的同时，增加了围岩面和二衬砼的贴合强度，增强高速公路隧道在面对围岩压力和突发性地质活动灾害的稳定性和安全性。通过设置防水层，其为将防水材料喷射到所述排水层表面冷固后形成的封水膜。形成一个简单实用、方便快捷、完善的排水、防水系统，不仅使高速公路隧道围岩面和二衬砼的完全密实贴合形成共同变形受力体，而且确保了防排水功能和高速公路隧道的结构安全，提高了高速公路隧道的质量和安全储备。
以上所述实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种高速公路隧道喷涂式防排水构造，其特征在于，包括：
排水层(5)，其为将复合型排水材料配合粘合材料喷射到隧道围岩面(1)上形成的短纤维海绵状泡沫透水层；
防水层(6)，其为将复合型防水材料喷射到所述短纤维海绵状泡沫透水层表面冷固后形成的封水膜。
2.根据权利要求1所述的高速公路隧道喷涂式防排水构造，其特征在于，
所述复合型排水材料为复合型短纤维海绵状泡沫排水材料。
3.根据权利要求1所述的高速公路隧道喷涂式防排水构造，其特征在于，
所述排水层(5)为将复合型排水材料配合粘合材料喷射到隧道围岩面(1)上形成的3mm-7mm厚的短纤维海绵状泡沫透水层。
4.根据权利要求1所述的高速公路隧道喷涂式防排水构造，其特征在于，
所述复合型防水材料为以水泥基渗透结晶为主的复合型防水材料。
5.根据权利要求1所述的高速公路隧道喷涂式防排水构造，其特征在于，
所述防水层(6)为将复合型防水材料喷射到所述短纤维海绵状泡沫透水层表面冷固后形成0.5mm-5mm的封水膜。
6.一种喷涂高速公路隧道喷涂式防排水构造的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)喷涂排水层(5)：将复合型排水材料配合粘合材料喷射到隧道围岩面(1)上形成3mm-7mm厚的短纤维海绵状泡沫透水层，其中，所述复合型排水材料为复合型海绵状泡沫排水材料，所述复合型排水材料包含高强度镍铬合金高碳钢微颗粒、聚丙烯纤维、发泡剂、强化剂和第一固化剂，所述粘合材料包含聚丙烯酸酯、环氧树脂和双马来酰亚胺。
(2)喷涂防水层(6)：将复合型防水材料喷射到所述短纤维海绵状泡沫透水层表面，冷固后形成0.5mm-5mm的封水膜，其中，所述复合型防水材料包含水泥基渗透结晶，第二固化剂、增塑剂、填充剂、抗氧化剂。
7.根据权利要求6所述的喷涂高速公路隧道喷涂式防排水构造的方法，其特征在于，
所述发泡剂包含醇醚硫酸脂盐、甲基异丁基甲醇和脂肪醇聚氧乙烯醚，所述醇醚硫酸脂盐、所述甲基异丁基甲醇、所述脂肪醇聚氧乙烯醚的体积比为0.68-0.76：0.28-0.34：1；
所述强化剂为直链烷烃磺酸盐；
所述第一固化剂为脂肪胺，所述第一固化剂的固化温度为50-80℃；
所述第二固化剂为聚乙烯醇。
8.根据权利要求6所述的喷涂高速公路隧道喷涂式防排水构造的方法，其特征在于，
所述聚丙烯酸酯、所述环氧树脂、所述双马来酰亚胺的体积比为0.47-0.56：0.65-0.87：1。
9.根据权利要求6所述的喷涂高速公路隧道喷涂式防排水构造的方法，其特征在于，
步骤(2)喷涂防水层(6)还包括水泥基渗透结晶的喷涂步骤：
水的比例按1.50-2.15：1与水泥基渗透结晶充分进行拌和后，使水泥基渗透结晶形成高度分散的可使用的溶液体系，再加入第二固化剂，使水泥基渗透结晶粘在所述海绵状泡沫透水层。
10.根据权利要求6所述的喷涂高速公路隧道喷涂式防排水构造的方法，其特征在于，
所述增塑剂包含邻苯二甲酸二辛酯，邻苯二甲酸二酯，葵二酸二辛酯，所述邻苯二甲酸二辛酯，所述邻苯二甲酸二酯，所述葵二酸二辛酯的体积比为：0.73-0.85:0.64-0.72:1。
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