CN114033487B - 一种测试隧道施工缝防排水构造排水性能的现场测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测试隧道施工缝防排水构造排水性能的现场测试方法，涉及隧道施工领域，包括步骤如下：首先沿着隧道环向施工缝布设凹凸防排水板和防水板，在隧道两侧分别布设排水管，且伸入凹凸防排水板与防水板之间的缝隙，在两侧矮边墙处预留试验口；然后预留试验口中分别伸入注水管，每根注水管上分别安装有若干渗压计，每个渗压计分别处于同侧的凹凸防排水管与防水板之间，用于测量；随后进行拱顶注水管的布设，再然后进行现场测试试验，观察临近实验断面的衬砌泄水孔水流变化情况和渗水情况，测出自由水的分布情况。该测试方法旨在通过现场测试，得到隧道环向施工缝防排水性能相关指标，科学评价该措施实际工程应用可能性，指导现场施工。

Description

一种测试隧道施工缝防排水构造排水性能的现场测试方法

技术领域

本发明涉及隧道施工领域，具体为一种测试隧道施工缝防排水构造排水性能的现场测试方法。

背景技术

山岭隧道的环向施工缝，通过按10～12m间距不等设置一道，是隧道防水薄弱环节，在隧道运营过程中，频繁出现渗漏水现象，不仅影响隧道结构的稳定性，严重时还会影响行车安全。目前，隧道环向施工缝主要采用防水构造措施进行防水，通常以背贴止水带、中埋钢边止水带、膨胀止水条的单一或组合措施进行防水，这些措施在隧道实际工程中，由于施工工艺原因，往往很难达到理想的防水效果，导致隧道在运营过程中，频繁出现施工缝渗漏水现象，影响结构稳定和行车安全。

为了施工的安全，提前了解施工缝的防排水的相关指标，进而通过相关的指标来调整参数，指导施工，为此，在施工的时候提出了一种测试隧道施工缝防排水构造排水性能的现场测试方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种测试隧道施工缝防排水构造排水性能的现场测试方法，该测试方法旨在通过简单、方便的现场测试，得到隧道环向施工缝防排水性能相关指标，科学评价该措施实际工程应用可能性，指导现场施工。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种测试隧道施工缝防排水构造排水性能的现场测试的方法，包括步骤如下：

S1：沿着隧道环向施工缝布设凹凸防排水板和防水板，将凹凸防排水板和防水板的两端均埋入矮边墙内部，并在两侧距矮边墙施工底50cm处，各横向设置一根直径100mm的PVC排水管，排水管一端伸入凹凸防排水板与防水板之间的缝隙，另一端伸出矮边墙，形成排水通道，还有在隧道排水沟附近两侧矮边墙处各施作一个直径为100mm预留试验口，用于穿设注水管；

S2：两个预留试验口中分别伸入一根直径为25mm的PVC预留注水管，且每根注水管上分别安装有若干渗压计，注水管的一端分别从同侧的凹凸防排水管与防水板之间的缝隙穿过，一直布设到拱顶，每个渗压计分别处于凹凸防排水管与防水板之间；

S3：隧道左右两侧引到拱顶的两根注水管在拱顶处断开，出水口间距保持在0.5～0.8m；在距拱顶2～3m范围的注水管上布设呈梅花形的钻孔，增加出水口，安装好注水管之后，进行二次衬砌施工，将凹凸防排水板和防水板与注水管预埋在初砌和衬砌之间，随后进行现场测试试验；

S4：现场测试试验的步骤如下：

S41：首先将试验断面两侧的排水管、预留注水孔堵死，保证注水无法从测试时的试验断面衬砌渗出，将洞外引入隧道内的施工用水集中加热，将其温度升到40～50度左右，然后使用抽水泵、塑料软管将其注入前期预留的注水管内；

S42：试验时，记录总注入水量，每隔5～10分钟测试1次渗压计读数，监测作用在衬砌结构上的水压情况，为保证结构安全，注水压力限制在0.3～0.5MPa范围内；

S43：注水一定时间后，观察临近实验断面的衬砌泄水孔水流变化情况和渗水情况，然后用测试装置测出自由水的分布情况。

优选地，所述S2中，每根注水管上至少设置有7个渗压计，用绑扎带将每个渗压计固定在注水管上，每根注水管设置的渗压计均匀布设，每个渗压计设置在隧道环向设置的凹凸防排水板和防水板之间。

优选地，将同侧的注水管上的每个渗压计的牵出线与注水管一同引出衬砌，将注水管通过若干防水连接板固定在同侧隧道环向设置的衬砌背贴防水板上，再使用热熔机将每块防水连接板热熔到同侧的衬砌背贴防水板上。

优选地，所述S4采用的试验装置为红外热成像仪，通过使用红外热成像仪测试隧道环向施工缝和凹凸防排水板背后自由水的分布情况。

本发明的有益效果是：该测试方法简单有效，检测结果可靠，评价指标可真实反映出凹凸防排水板在现场实际工程中的应用效果；在测试过程中，试验用的注水管从矮边墙引入到拱顶，并未在拱顶直接开洞注水，这种方式不会损坏拱顶衬砌，避免拱顶衬砌因注水试验而产生裂损、混凝土不密实等现象发生，不影响隧道衬砌结构受力；试验采用的水温加热以及红外热成像检测方式检测隧道凹凸防排水板排水性能，方法便于操作，且检测效果可靠，通过该测试方法，能够得到隧道环向施工缝防排水性能相关指标，科学评价该措施实际工程应用可能性，指导现场施工。

附图说明

图1为本发明一种测试隧道施工缝防排水构造排水性能的现场测试方法的试验横断面示意图；

图2为本发明一种测试隧道施工缝防排水构造排水性能的现场测试方法的试验纵断面示意图；

图3为本发明一种测试隧道施工缝防排水构造排水性能的现场测试方法的二衬仰拱与矮边墙试验装置示意图；

图4为本发明一种测试隧道施工缝防排水构造排水性能的现场测试方法的矮边墙预埋试验装置示意图；

图5为本发明一种测试隧道施工缝防排水构造排水性能的现场测试方法的拱顶处试验装置示意图；

图6为本发明一种测试隧道施工缝防排水构造排水性能的现场测试方法的纵切面试验装置示意图；

图7为本发明一种测试隧道施工缝防排水构造排水性能的现场测试方法的渗压计连接示意图；

图8为本发明一种测试隧道施工缝防排水构造排水性能的现场测试方法的注水管固定示意图；

图9为本发明一种测试隧道施工缝防排水构造排水性能的现场测试方法的试验装置的工作流程示意图；

图10为本发明一种测试隧道施工缝防排水构造排水性能的现场测试方法的试验装置大致连接示意图。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

该发明旨在提供一种测试隧道施工缝防排水构造排水性能的现场测试的方法，其方法步骤如下：

第一步，沿着隧道环向施工缝布设凹凸防排水板和防水板，将凹凸防排水板和防水板的两端均埋入矮边墙内部，并在两侧距矮边墙施工底50cm处，各横向设置一根直径100mm的PVC排水管，排水管一端伸入凹凸防排水板与防水板之间的缝隙，另一端伸出矮边墙，形成排水通道，还有在隧道排水沟附近两侧矮边墙处各施作一个直径为100mm预留试验口，用于穿设注水管；

第二步，在两个预留试验口中分别伸入一根直径为25mm的PVC预留注水管，且每根注水管上分别安装有若干渗压计，注水管的一端分别从同侧的凹凸防排水管与防水板之间的缝隙穿过，一直布设到拱顶，每个渗压计分别处于凹凸防排水管与防水板之间；

第三步，隧道左右两侧引到拱顶的两根注水管在拱顶处断开，出水口间距保持在0.5～0.8m；在距拱顶2～3m范围的注水管上布设呈梅花形的钻孔，增加出水口，安装好注水管之后，进行二次衬砌施工，将凹凸防排水板和防水板与注水管预埋在初砌和衬砌之间，随后进行现场测试试验。

通过该测试方法，能够得到隧道环向施工缝防排水性能相关指标，科学评价该措施实际工程应用可能性，指导现场施工。

进一步的，该测试方法的具体实施过程是：

首先测试试验前需要沿着隧道环向安装布设测试用的相关装置和结构，其试验装置介绍如下：

如图1和图2所示，为本专利试验装置布置的大致示意图。该凹凸防排水板沿隧道环向施工缝布置，环向左右两端均埋入衬砌矮边墙内部，且在距矮边墙施工底50cm处，左右两侧各横向设置一根直径100mm的PVC排水管，排水管一端伸入凹凸防排水板与防水板之间，另一端伸出矮边墙，形成排水通道。在隧道排水沟附近两侧矮边墙处各施作一个直径为100mm预留试验口，在预留试验口中伸入一个直径为25mm的PVC预留注水管，该注水管处于凹凸防排水管与防水板之间，一直布设到拱顶，隧道左右两侧相同布设。沿隧道环向均匀布设不少于7个渗压计。考虑到背贴止水带的影响，该注水试验断面偏离施工缝20cm-30cm布设。

进一步的，如图3和图4为隧道仰拱与矮边墙处试验设置情况，实际工程中，仰拱、填充、衬砌矮边墙提前施作，故试验装置也需提前布设。由试验描述记载以及附图可知，注水管与渗压计牵出线均是通过预留试验口穿过隧道衬砌，该预留试验口是通过预埋直径100mm的PVC管实现，且该直径100mm的PVC管一端引出至隧道排水沟处，另一端还需引入到防水板与凹凸防排水板之间，这样设置不仅可以防止仰拱边墙浇筑时混凝土进入管内，还可以为该施工缝防排水工程措施增加一个排水口，还可以用于注水试验时排水。由图可以看出，直径25mm和直径100mm的PVC管均是通过相应弯头进行转弯，另外，直径25mm的PVC管可以通过直接头进行接长。

图5为试验时拱顶注水管布设示意，隧道左右两侧引到拱顶的注水管在拱顶处断开，出水口间距保持在0.5～0.8m；在拱顶2～3m范围内在注水管上钻孔(该孔在注水管上呈梅花形布置)，增加出水口，该项措施可以保证注水管水量较大时拱顶处水压不会因此而升高，避免破坏防水板，还能够达到真实模拟地下水突破防水板的效果。

进一步的，图6和图7为渗压计与注水管相对位置示意图，其中图5为沿隧道纵向水平切面示意图；为方便渗压计固定，试验中直接使用绑扎带将渗压计固定在注水管上，牵出线与注水管一同引出衬砌；注水管沿隧道环向直接固定在防水板上，采用10cm×20cm大小的防水板，使用热熔机热熔到衬砌背贴防水板上，如图8所示。

进一步的，本测试方法意在测试施工缝防水构造中凹凸防排水板的排水性能，待上述试验装置布设完成，衬砌浇筑完毕后，需等到衬砌养护龄期1个月后才能开始注水试验，以避免因衬砌部分段落承受水压过高而导致开裂、渗水等有损混凝土现象发生。

注水试验具体实施方案，如图9所示为试验装置的工作流程图以及如图10所示为试验装置大致连接示意图：

首先将洞外引入隧道内的施工用水集中加热，将其温度升到40～50度左右，然后使用抽水泵、塑料软管将其注入前期预留的注水管内。测试前，采用现有的可靠方法将试验断面两侧的排水管、预留注水孔堵死，保证注水无法从该断面渗出；试验时，记录总注入水量，每隔5～10分钟测试1次渗压计读数，监测作用在衬砌结构上的水压情况，为保证结构安全，注水压力限制在0.3～0.5MPa范围内。注水一定时间后，观察临近实验断面的衬砌泄水孔水流变化情况，是否有渗水增加现象，同时使用红外热成像仪测试隧道环向施工缝和凹凸防排水板背后自由水的分布情况。

其试验的评价指标：

1、注水试验时，注水压力达到一定量值后，无法再上升；

2、临近实验断面泄水孔渗水量变大；

3、渗压计水压监测值很小或不变；

4、施工缝内和凹凸防排水板后的自由水热成像图向施工缝两侧扩散。

利用上述4个指标评价可防排水板的排水性能，满足其中任何一个或几个均可认为该测试的断面防排水结构排水性能良好。

试验测试的试验数据表如下：

表1：试验断面注水试验现象记录表

表2：试验断面注水试验现象记录表

以下两表为设有渗压计断面在注水试验过程中数值变化记录表，需要解释的是，数据测试值与渗压计安装初始值相减换算后的水压力应为非负数，但我们这里需要的是注水前与注水后的数据测试值相减，此时由于前期渗压计的数值已存在变化，故相减所算得的压力值正负皆有可能。

表3：渗压计读数

表4：渗压计读数

通过两个统计表可知，注水时与注水前、不同注水压力条件下的渗压计数值变化均不大，水压力最大1.18Kpa，表明注水时防排水板背后水流是不断流动的，排导性能强，水流畅通，不会因排导不畅积聚水流从而导致水压升高。

进一步的，该方法的注水试验装置与试验方法简单有效，检测结果可靠，评价指标可真实反映出凹凸防排水板在现场实际工程中的应用效果。该试验装置布置方式中，注水管从矮边墙引入到拱顶，并未在拱顶直接开洞注水，这种方式不会损坏拱顶衬砌，避免拱顶衬砌因注水试验而产生裂损、混凝土不密实等现象发生，不影响隧道衬砌结构受力。采用水温加热热成像检测方式检测隧道凹凸防排水板排水性能，方法便于操作，且检测效果可靠；通过现场性能试验验证，增加凹凸防排水板可有效解决施工缝处渗漏水问题，新型构造防排水性能良好，虽取消了中埋止水带，当地下水突破任何部位防水板时，该构造可及时将衬砌背后水流排出衬砌外，可以保证施工缝不再渗漏水，减小衬砌背后水压力，防止隧道病害发生。并且该方法在施工缝防排水构造取消了中埋止水带，可有效增加施工缝处浇筑混凝土的密实度，提高了衬砌浇筑质量、混凝土的抗渗性和防水性能。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (4)

1.一种测试隧道施工缝防排水构造排水性能的现场测试的方法，其特征在于，包括步骤如下：

S1：沿着隧道环向施工缝布设凹凸防排水板和防水板，将凹凸防排水板和防水板的两端均埋入矮边墙内部，并在两侧距矮边墙施工底50cm处，各横向设置一根直径100mm的PVC排水管，排水管一端伸入凹凸防排水板与防水板之间的缝隙，另一端伸出矮边墙，形成排水通道，还有在隧道排水沟附近两侧矮边墙处各施作一个直径为100mm预留试验口，用于穿设注水管；

S2：两个预留试验口中分别伸入一根直径为25mm的PVC预留注水管，且每根注水管上分别安装有若干渗压计，注水管的一端分别从同侧的凹凸防排水管与防水板之间的缝隙穿过，一直布设到拱顶，每个渗压计分别处于凹凸防排水管与防水板之间；

S3：隧道左右两侧引到拱顶的两根注水管在拱顶处断开，出水口间距保持在0.5~0.8m；在距拱顶2~3m范围的注水管上布设呈梅花形的钻孔，增加出水口，安装好注水管之后，进行二次衬砌施工，将凹凸防排水板和防水板与注水管预埋在初砌和衬砌之间，随后进行现场测试试验；

S4：现场测试试验的步骤如下：

S41：首先将试验断面两侧的排水管、预留注水孔堵死，保证注水无法从测试时的试验断面衬砌渗出，将洞外引入隧道内的施工用水集中加热，将其温度升到40~50度，然后使用抽水泵、塑料软管将其注入前期预留的注水管内；

S42：试验时，记录总注入水量，每隔5~10分钟测试1次渗压计读数，监测作用在衬砌结构上的水压情况，为保证结构安全，注水压力限制在0.3~0.5MPa范围内；

S43：注水一定时间后，观察临近实验断面的衬砌泄水孔水流变化情况和渗水情况，然后用测试装置测出自由水的分布情况。

2.根据权利要求1所述的一种测试隧道施工缝防排水构造排水性能的现场测试方法，其特征在于，所述S2中，每根注水管上至少设置有7个渗压计，用绑扎带将每个渗压计固定在注水管上，每根注水管设置的渗压计均匀布设，每个渗压计设置在隧道环向设置的凹凸防排水板和防水板之间。

3.根据权利要求2所述的一种测试隧道施工缝防排水构造排水性能的现场测试方法，其特征在于，将同侧的注水管上的每个渗压计的牵出线与注水管一同引出衬砌，将注水管通过若干防水连接板固定在同侧隧道环向设置的衬砌背贴防水板上，再使用热熔机将每块防水连接板热熔到同侧的衬砌背贴防水板上。

4.根据权利要求1所述的一种测试隧道施工缝防排水构造排水性能的现场测试方法，其特征在于，所述S4采用的试验装置为红外热成像仪，通过使用红外热成像仪测试隧道环向施工缝和凹凸防排水板背后自由水的分布情况。