第6章-地下工程防水講義（71頁(yè)）

1、北京交通大學(xué)地下工程主講：駱建軍本章主要內(nèi)容： 一：地下工程中常遇的地下水 二：地下工程防水的重要性 三：地下工程防水等級(jí)和設(shè)防要求 四：地下工程防水設(shè)計(jì) 五：地下工程防排水的措施 六：地下工程防水材料 七：混凝土結(jié)構(gòu)細(xì)部構(gòu)造防水 一 地下工程種嘗遇地下水1、上層滯水2、潛水3、毛細(xì)管水4、層間水1 上層滯水距地表一般較淺，一般不超過(guò)1-2米,分布范圍有限，補(bǔ)給區(qū)與分布區(qū)一致，水量極不穩(wěn)定，通常是雨季出現(xiàn)，旱季消失。 定義特征埋藏在地表淺處、局部隔水層（透水體）上部且具有自由水面的地下水。2 潛水定義潛水是埋藏在地表以下第一個(gè)隔水層以上具有自由水面的地下水。特征潛水主要由大氣降水、地表水和凝結(jié)

2、水補(bǔ)給，變化幅度比較大。3 毛細(xì)管水定義特征毛細(xì)管水是由于土粒和水接觸時(shí)受到表面張力的作用，沿著土粒間連通孔隙上升而形成。毛細(xì)管水的上升高度與土壤的種類、孔隙的大小，顆粒大小以及土壤濕度有關(guān)。4 層間水定義特征埋藏在兩個(gè)隔水層之間的地下水稱為層間水。承壓水上下都有隔水層，具有明顯的補(bǔ)給區(qū)、承壓區(qū)和泄水區(qū)二 地下工程防水的重要性1、地下工程常見水害2、隧道水害3、運(yùn)營(yíng)中隧道水害1 地下工程常見水害水管爆裂 自來(lái)水四處流淌 聯(lián)絡(luò)橫通道天花板與墻壁瓷磚接縫處不停地往外冒水，通道內(nèi)形成了“水簾洞”。地板上也不斷有水冒出，形成了積水。 1 地下工程常見水害地下室漏水2 隧道水害“服役”還不到5年的東山口

3、隧道出現(xiàn)嚴(yán)重漏水。2 隧道水害南京九華山隧道滲水 隧道山體段通風(fēng)井變形縫處出現(xiàn)的長(zhǎng)約20厘米的水簾，不停地往下滴水。 2014年1月19日晚，靠近龍?bào)粗新烦隹诟浇嗵庨_始滲水，造成一股車道約400米長(zhǎng)路段不能通行。 3 運(yùn)營(yíng)中隧道水害（1）隧道襯砌漏水隧道襯砌的漏水現(xiàn)象一般表現(xiàn)為滲、滴、淌、涌幾種 。對(duì)隧道產(chǎn)生危害：對(duì)電力牽引區(qū)段和電力配線影響?zhàn)B護(hù)人員身體健康使洞內(nèi)設(shè)備銹蝕，混凝土襯砌結(jié)構(gòu)破壞涌水病害造成襯砌破壞，造成道床基底被軟化或掏空，使道床翻漿冒泥或下沉開裂，中斷行車有凍害地段的隧道漏水會(huì)造成襯砌掛冰侵限和凍融破壞3 運(yùn)營(yíng)中隧道水害（2）襯砌周圍積水主要是指運(yùn)營(yíng)隧道中地表水或地下水向隧道

4、周圍滲流匯集。常見病害有：水壓較大時(shí)會(huì)導(dǎo)致襯砌破裂使圍巖及圍巖結(jié)構(gòu)面間軟弱夾層軟化或泥化使膨脹性圍巖體積膨脹，導(dǎo)致襯砌破壞在寒冷地區(qū)發(fā)生冰脹和圍巖凍脹，快速導(dǎo)致襯砌破壞3 運(yùn)營(yíng)中隧道水害（3）潛流沖刷主要是指由于地下水滲流和流動(dòng)而產(chǎn)生的沖刷和溶蝕作用。其危害有：襯砌基礎(chǔ)下沉，邊墻開裂或者仰拱、整體道床下沉開裂圍巖滑移錯(cuò)動(dòng)導(dǎo)致襯砌變形開裂對(duì)超挖回填不密實(shí)或未全部回填者，引起圍巖坍塌，導(dǎo)致襯砌破壞侵蝕性水對(duì)襯砌的侵蝕三 地下工程防水等級(jí)和設(shè)防要求1、地下工程防水等級(jí)2、地下工程設(shè)防要求1 地下工程防水等級(jí)地下工程防水技術(shù)規(guī)范規(guī)定地下工程的防水等級(jí)分為四級(jí)防 水 等 級(jí)標(biāo) 準(zhǔn)適 用 范 圍一 級(jí)不允

5、許滲水，結(jié)構(gòu)表面無(wú)濕漬人員長(zhǎng)期停留的場(chǎng)所；因有少量濕漬會(huì)使物品變質(zhì)、失效的貯物場(chǎng)所及嚴(yán)重影響設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)和危及工程安全運(yùn)營(yíng)的部位；極重要的戰(zhàn)備工程二 級(jí)不允許漏水，結(jié)構(gòu)表面可有少量濕漬人員經(jīng)?；顒?dòng)的場(chǎng)所；在有少量濕漬的情況下不會(huì)使物品變質(zhì)、失效的貯物場(chǎng)所及基本不影響設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)和工程安全運(yùn)營(yíng)的部位；重要的戰(zhàn)備工程三 級(jí)有少量漏水點(diǎn)，不得有線流和漏泥砂 人員臨時(shí)活動(dòng)的場(chǎng)所；一般戰(zhàn)備工程四 級(jí)有漏水點(diǎn)，不得有線流和漏泥砂 對(duì)滲漏水無(wú)嚴(yán)格要求的工程2 地下工程設(shè)防要求地下工程的設(shè)防要求，應(yīng)根據(jù)使用功能、結(jié)構(gòu)形式、環(huán)境條件、施工方法及材料性能等因素合理確定。 處于侵蝕性介質(zhì)中的地下工程，應(yīng)采用耐侵蝕的

6、防水材料；處于凍土層中的混凝土結(jié)構(gòu)，其抗凍融循環(huán)不得少于100次；結(jié)構(gòu)剛度較差或受振動(dòng)作用的工程，應(yīng)采用柔性防水材料。四 地下工程防水的設(shè)計(jì)1 地下工程防水設(shè)計(jì)原則2 地下工程防水設(shè)計(jì)要求3 地下工程防水設(shè)計(jì)資料4 地下工程防水設(shè)計(jì)內(nèi)容5 地下工程防排水系統(tǒng)1 地下工程防水設(shè)計(jì)原則地下工程防水技術(shù)規(guī)范（GB50108-2001）規(guī)定：鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范（TB10003-2005）公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D70-2004）地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 50157-2003） 地下工程防水的設(shè)計(jì)和施工應(yīng)遵循“防、排、截、堵相結(jié)合，剛?cè)嵯酀?jì)，因地制宜，綜合治理”的原則。 大同小異1 地下工程防水設(shè)計(jì)原則鐵路隧

7、道設(shè)計(jì)規(guī)范（TB10003-2005）規(guī)定 隧道防排水應(yīng)采取“防、排、截、堵結(jié)合，因地制宜，綜合治理”的原則，采取切實(shí)可靠的設(shè)計(jì)、施工措施，達(dá)到防水可靠、排水暢通、經(jīng)濟(jì)合理的目的。1 地下工程防水設(shè)計(jì)原則鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范（TB10003-2005）規(guī)定“防”：要求隧道襯砌結(jié)構(gòu)具有一定的防水能力，能防止地下水滲入。 “排”隧道應(yīng)有排水設(shè)施并充分利用，以減少滲水壓力和滲水量；“截”隧道頂部如有地表水易于滲漏處所或有坑洼積水，應(yīng)設(shè)置截、排水溝和采取消除積水的措施?！岸隆保涸谒淼朗┕?、運(yùn)營(yíng)過(guò)程中有滲漏水時(shí)，可以采用注漿、噴涂或嵌填材料、防水抹面等方法堵水。1 地下工程防水設(shè)計(jì)原則公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范（JT

8、G D70-2004）規(guī)定 隧道防排水應(yīng)遵循“防、排、截、堵結(jié)合，因地制宜，綜合治理”的原則，保證隧道結(jié)構(gòu)物和營(yíng)運(yùn)設(shè)備的正常使用和行車安全。1 地下工程防水設(shè)計(jì)原則地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 50157-2003）的規(guī)定 地鐵工程的防水設(shè)計(jì)應(yīng)遵循“以防為主，剛?cè)峤Y(jié)合，多道防線，因地制宜，綜合治理”的原則，采取與其相適應(yīng)的防水措施。2 地下工程防水設(shè)計(jì)要求防水設(shè)計(jì)應(yīng)定級(jí)準(zhǔn)確、方案可靠、施工簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)合理。地下工程的防水必須從規(guī)劃設(shè)計(jì)施工統(tǒng)籌考慮。地下工程的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)采用防水混凝土。地下工程的細(xì)部構(gòu)造應(yīng)加強(qiáng)防水措施。地下工程應(yīng)有防倒灌措施，寒冷及嚴(yán)寒地區(qū)的排水溝應(yīng)有防凍措施。 3 地下工程防水設(shè)計(jì)資

9、料地下水工程地質(zhì)構(gòu)造氣候地形、地貌抗震有害物質(zhì)施工技術(shù)水平材料來(lái)源4 地下工程防水設(shè)計(jì)內(nèi)容（1）防水等級(jí)和設(shè)防要求；（2）防水混凝土的抗?jié)B等級(jí)和其他技術(shù)指標(biāo)、質(zhì)量保證措施；（3）柔性防水層設(shè)計(jì)；（4）工程細(xì)部構(gòu)造設(shè)計(jì)；（5）工程的防排水系統(tǒng)，地面擋水、截水系統(tǒng)及工程各種洞口的防倒灌措施。5 地下工程防排水系統(tǒng)按柔性防水層的敷設(shè)方式，地下工程的防排水系統(tǒng)可分為三類：（1）全包式防水系統(tǒng) （2）半包式防排水系統(tǒng) （3） 控制排水型全包式防排水系統(tǒng) 5 地下工程防排水系統(tǒng)（1）全包式防水系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)外包全封閉式的柔性防水層或復(fù)合式襯砌的內(nèi)外襯之間夾全封閉式的柔性防水層。（2）半包式防水系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)邊墻和

10、頂板（或隧道邊墻和頂拱）設(shè)防水層，底板或仰拱不設(shè)防水層，結(jié)構(gòu)的邊墻、頂板或頂拱為普通混凝土或防水混凝土，結(jié)構(gòu)內(nèi)部設(shè)排水系統(tǒng)。5 地下工程防排水系統(tǒng)（3）控制排水型全包式防排水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)外包全封閉式的防水層或復(fù)合式襯砌的內(nèi)外襯之間夾全封閉式的防水層，結(jié)構(gòu)（或二襯）本身為普通混凝土或防水混凝土。復(fù)合襯砌初期支護(hù)背后設(shè)盲管或盲溝排水系統(tǒng)與結(jié)構(gòu)內(nèi)排水溝相連，在與結(jié)構(gòu)內(nèi)水溝相連的橫向排水管上安裝可控制的排水閥門以實(shí)現(xiàn)控制排水。 五 地下工程防排水措施 隧道防排水應(yīng)根據(jù)“防、排、截、堵結(jié)合，因地制宜，綜合治理”的原則，采取切實(shí)可靠的設(shè)計(jì)、施工措施，達(dá)到防水可靠、排水暢通、經(jīng)濟(jì)合理的目的。 1 防水設(shè)施襯砌結(jié)

11、構(gòu)本身采用密實(shí)混凝土實(shí)現(xiàn)防水功能的一種防水方法。（1）襯砌自防水1）噴漿防水層2）噴射混凝土防水層3）砂漿抹面防水層 4）噴涂乳化瀝青乳膠防水層 （2）外貼防水層對(duì)新建隧道、運(yùn)營(yíng)隧道施作外貼防水層，并結(jié)合洞內(nèi)排水設(shè)施防治水害。（3）內(nèi)貼防水層1 防水設(shè)施無(wú)釘鋪設(shè)塑料防水層技術(shù)2 排水設(shè)施（1）在襯砌外面設(shè)置排水設(shè)施1）巖石暗槽 2）盲溝 3）圍巖排水鉆孔 4）縱向排水溝 5）橫向排水溝 彈簧軟管盲溝 化學(xué)纖維滲濾布盲溝 彈簧軟管盲溝 化學(xué)纖維滲濾布盲溝盲溝2 排水設(shè)施（2）在襯砌內(nèi)面設(shè)置排水設(shè)施1）引水管 2）泄水孔 3）引水暗槽引水暗槽 2 排水設(shè)施中心式水溝側(cè)式水溝2 排水設(shè)施在洞口邊仰坡

12、上方設(shè)置天溝，以便引流地表水。（3）洞頂防排水（4）洞門排水洞門的端墻、翼墻和邊仰坡上均應(yīng)設(shè)有相應(yīng)的排水設(shè)施，以便引流地表水。3 截水設(shè)施（1）地表截水 地表截水就是在地表截?cái)嗔飨蛩淼绹鷰r的水 （2）地下截水 當(dāng)隧道襯砌周圍地下水有明顯集中的來(lái)水通路，可采取地下截水設(shè)施截?cái)嗨?1）泄水洞 2）鉆孔截水 3）攔截暗河4）防滲帷幕截水 4 襯砌漏水封堵堵漏材料品種繁多，常用的有：（1）無(wú)機(jī)高效防水粉 （2）水泥類堵漏材料 壓注法 壓注法就是用壓力把某些能固化的漿液注入隧道圍巖及襯砌混凝土的裂縫或孔隙，以改善其物理力學(xué)性能，達(dá)到防滲、堵漏和加固的目的。4 襯砌漏水封堵渝懷線圓梁山隧道注漿技術(shù)六 地

13、下工程防水材料常用的地下工程防水材料1 防水混凝土2 卷材防水層 3 涂料防水層 4 塑料防水板防水層 5 膨潤(rùn)土（納米）板（毯）防水層 1 防水混凝土 指以調(diào)整配合比或摻用外加劑辦法增加混凝土自身抗?jié)B性能的一種混凝土。 隧道襯砌常用的防水混凝土有以下兩類： （1）普通防水混凝土 （2）外加劑防水混凝土1 防水混凝土防水混凝土的抗?jié)B等級(jí)混凝土的抗?jié)B標(biāo)號(hào)是以每組6個(gè)試件中4個(gè)未發(fā)現(xiàn)有滲水現(xiàn)象時(shí)的最大水壓力表示?？?jié)B標(biāo)號(hào)按下式計(jì)算： S = 10H - 1式中：S 混凝土抗?jié)B標(biāo)號(hào)； H 第三個(gè)試塊頂面開始有滲水時(shí)的水壓力，MPa。工程埋置深度（m）設(shè)計(jì)抗?jié)B等級(jí)（標(biāo)號(hào)）10S61020S82030S

14、103040S121 防水混凝土當(dāng)襯砌處于侵蝕性地下水環(huán)境中，混凝土的耐侵蝕系數(shù)不應(yīng)小于0.8?；炷恋哪颓治g系數(shù)按下式計(jì)算：Ns=Rws/Rwy 式中： Ns混凝土的耐侵蝕系數(shù)；Rws在侵蝕性水中養(yǎng)護(hù)6個(gè)月的混凝土試塊抗折強(qiáng)度；Rwy在飲用水中養(yǎng)護(hù)6個(gè)月的混凝土試塊抗折強(qiáng)度。防水混凝土的耐侵蝕系數(shù)2 卷層防水層 卷材防水應(yīng)選用高聚物改性瀝青類或合成高分子類防水卷材 適用情況： 受侵蝕性介質(zhì)作用或受振動(dòng)作用的地下工程。鋪設(shè)位置：卷材防水層應(yīng)鋪設(shè)在混凝土結(jié)構(gòu)主體的迎水面上；2 卷層防水層鋪設(shè)厚度：卷材防水層為一或二層。 高聚物改性瀝青防水卷材:單層:厚度不應(yīng)小于4mm，雙層:不應(yīng)小于6mm； 合

15、成高分子防水卷材:單層:厚度不應(yīng)小于1.5mm，雙層:不應(yīng)小于2.4mm。 3 涂料防水層涂料防水層包括無(wú)機(jī)防水涂料和有機(jī)防水涂料。無(wú)機(jī)防水涂料可選用水泥基防水涂料、水泥基滲透結(jié)晶型涂料。有機(jī)防水涂料可選用反應(yīng)型、水乳型、聚合物水泥防水涂料。 3 涂料防水層適用情況：無(wú)機(jī)防水涂料宜用于:結(jié)構(gòu)主體的背水面；有機(jī)防水涂料宜用于:結(jié)構(gòu)主體的迎水面。鋪設(shè)厚度：水泥基防水涂料的厚度宜為1.52.0mm；水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料的厚度不應(yīng)小于0.8mm；有機(jī)防水涂料根據(jù)材料的性能，厚度宜為1.22.0mm。 4 塑料防水板防水層 塑料防水板可選用乙烯 - 醋酸乙烯共聚物、乙烯 - 瀝青共聚物、聚氯乙烯、高

16、密度聚乙烯、低密度聚乙烯類或其他性能相近的材料?；疽螅悍鶎捯藶?4m；厚度宜為12mm；耐刺穿性、耐久性、耐水性、耐腐蝕性、耐菌性好；物理力學(xué)性能應(yīng)符合有關(guān)的規(guī)定（表10-10）。 4 塑料防水板防水層鋪設(shè)要求：應(yīng)在初期支護(hù)基本穩(wěn)定并經(jīng)驗(yàn)收合格后進(jìn)行鋪設(shè)。 鋪設(shè)防水板的基面應(yīng)平整、無(wú)尖銳物。 鋪設(shè)防水板前應(yīng)先鋪緩沖層。 鋪設(shè)防水板時(shí)，邊鋪邊將其與暗釘圈焊接牢固。 5 膨潤(rùn)土（納米）防水層膨潤(rùn)土（bentonite） 礦物學(xué)名稱叫蒙脫石（montmorillonite），是天然的納米材料。膨潤(rùn)土板（毯）的特性密實(shí)性 自保水性 永久性 環(huán)保性 5 膨潤(rùn)土（納米）防水層使用膨潤(rùn)土防水的基本條件

17、只有在密閉的空間（有壓力）才能防水與水接觸后發(fā)揮防水性能 膨潤(rùn)土和結(jié)構(gòu)的結(jié)合 鋪設(shè)要求耐穿刺，直接穿孔鋪設(shè)；直接搭接即可；施工簡(jiǎn)便，效率高，不易發(fā)生滲漏。七 地下工程混凝土結(jié)構(gòu)細(xì)部構(gòu)造防水變形縫防水一般規(guī)定 （1）變形縫應(yīng)滿足密封防水、適應(yīng)變形、施工方便、檢修容易等要求； （2） 用于伸縮的變形縫宜不設(shè)或少設(shè)； （3）變形縫處混凝土結(jié)構(gòu)的厚度不應(yīng)小于300mm。 變形縫防水設(shè)計(jì)（1）用于沉降的變形縫其最大允許沉降差值不應(yīng)大于30mm。當(dāng)計(jì)算沉降差值大于30mm時(shí)，應(yīng)在設(shè)計(jì)時(shí)采取措施；（2）用于沉降的變形縫的寬度宜為2030mm，用于伸縮的變形縫的寬度宜小于此值；（3）變形縫使用的鋼邊橡膠止水帶

18、的物理力學(xué)性能應(yīng)符合表10-11的規(guī)定。 變形縫防水設(shè)計(jì)復(fù)合構(gòu)造形式中埋式止水帶與背貼防水層復(fù)合使用 1-混凝土結(jié)構(gòu)；2-中埋式止水帶；3-填縫材料；4-外貼防水層變形縫防水設(shè)計(jì)復(fù)合構(gòu)造形式 中埋式止水帶與可卸式止水帶復(fù)合使用 1-混凝土結(jié)構(gòu)；2-填縫材料；3-中埋式止水帶；4-預(yù)埋鋼板；5-緊固件壓板；6-預(yù)埋螺栓；7-螺母；8-墊圈；9-緊固件壓塊；10-型止水帶；11-緊固件圓鋼變形縫防水設(shè)計(jì)復(fù)合構(gòu)造形式中埋式止水帶與遇水膨脹橡膠條、嵌縫材料復(fù)合使用 1-混凝土結(jié)構(gòu)；2-中埋式止水帶；3-嵌縫材料；4-背襯材料；5-遇水膨脹橡膠條；6-填縫材料變形縫防水設(shè)計(jì)中埋式金屬止水帶1-混凝土結(jié)構(gòu)；2-金屬止水帶；3-填縫材料 對(duì)環(huán)境溫度高于50處的變形縫，可采用2mm厚的紫銅片或3mm厚不銹鋼等金屬止水帶，其中間呈圓弧形。施工縫防水施工縫施工規(guī)定：1、水平施工縫、垂直施工縫澆筑混凝土前應(yīng)將其表面清理干凈，涂刷界面處理劑并及時(shí)澆筑混凝土；2、施工縫采用遇水膨脹橡膠止水條止水時(shí)，應(yīng)將止水條牢固地安裝在縫表面預(yù)留凹槽內(nèi)；3、施工縫采用中埋式止水帶止水時(shí)，應(yīng)確保止水帶位置準(zhǔn)確、固定牢靠。 施工縫防水構(gòu)造防水基本構(gòu)造（一） 1先澆混凝土2遇水膨脹止水條 3后澆混凝土 施工縫防水構(gòu)造防水基本構(gòu)造（二）1先澆混凝土