水果湖隧道自防水混凝土結(jié)構(gòu)滲流設(shè)計(jì)

水果湖隧道自防水混凝土結(jié)構(gòu)滲流設(shè)計(jì)

1隧道現(xiàn)狀及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)水果湖隧道位于武漢市洪武路至東湖路一線的市中心，橫跨波羅的海。是武漢市二環(huán)路改造項(xiàng)目的重要節(jié)點(diǎn)。隧道全長1560m,包括290m敞開段、158m通風(fēng)段和1112m暗埋段,其中600m暗埋段位于東湖湖底。隧道采用明挖順作法施工,主體結(jié)構(gòu)形式為單箱雙室箱涵結(jié)構(gòu),隧道凈空尺寸2×9.65m×6.0m,為雙向四車道,設(shè)計(jì)時(shí)速60km/h。主體結(jié)構(gòu)混凝土選用C35防水混凝土,抗?jié)B等級(jí)為S8。項(xiàng)目土建總投資約3.67億元,工程于2009年1月開工建設(shè),2011年5月建成通車。2結(jié)構(gòu)防水設(shè)計(jì)水果湖隧道防水等級(jí)為二級(jí)防水,具體要求為:不允許漏水,結(jié)構(gòu)表面允許少量偶見濕漬,但總濕漬面積應(yīng)不大于總防水面積的6‰,任意100m2防水面積上的濕漬不超過4處,單個(gè)濕漬面積不大于0.2m2。隧道防水設(shè)計(jì)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,并明確了以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)自防水體系為本。隧道工程主體結(jié)構(gòu)外側(cè)采用BAC雙面自粘防水卷材作附加全包防水,防水卷材厚度不小于4mm。結(jié)構(gòu)陰陽轉(zhuǎn)角處做成圓弧或45°折角,轉(zhuǎn)角處須再增設(shè)一層500mm寬的同材質(zhì)附加卷材。隧道頂板防水卷材上部設(shè)計(jì)有70mm厚C20細(xì)石混凝土保護(hù)層,細(xì)石混凝土保護(hù)層內(nèi)配置雙向Φ6@600鋼筋,采用6m×6m分縫,縫寬20mm,縫間填聚苯板,并用建筑密封膠嵌縫。水果湖隧道全長1560m,共劃分為62節(jié)結(jié)構(gòu),每節(jié)結(jié)構(gòu)長度在26～28m之間,兩節(jié)結(jié)構(gòu)之間設(shè)有10mm寬的變形縫。隧道細(xì)部結(jié)構(gòu)防水設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括變形縫和施工縫防水設(shè)計(jì)。隧道頂板變形縫設(shè)計(jì)采用卷材隔離層、附加防水卷材、低模量聚氨酯密封膠、中埋式鋼邊橡膠止水帶和高模量聚氨酯密封膠等多道防線進(jìn)行防水(圖1);側(cè)墻變形縫采用卷材隔離層、附加防水卷材、外貼式橡膠止水帶、中埋式鋼邊橡膠止水帶和高模量聚氨酯密封膠多道防線進(jìn)行防水(圖2);底板變形縫防水設(shè)計(jì)基本同側(cè)墻(圖3)。水果湖隧道僅設(shè)縱向水平施工縫,不設(shè)橫向施工縫。縱向水平施工縫采用止水鋼板防水(圖4),其中鋼板需經(jīng)電鍍鋅處理,電鍍鋅涂層厚度為8～10μm。按規(guī)范要求,水平施工縫界面在后澆混凝土澆筑前,應(yīng)先將表面浮漿和雜物處理干凈,再涂刷水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料,用量為1.2kg/m2。3混凝土結(jié)構(gòu)抗?jié)B性能影響因素分析鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)自防水體系,即以結(jié)構(gòu)自防水為根本,加強(qiáng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗裂、防滲能力,改善鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的工作環(huán)境,進(jìn)一步提高其耐久性;同時(shí)以施工縫、變形縫等接縫防水為重點(diǎn),輔以附加防水層加強(qiáng)防水,是一項(xiàng)系統(tǒng)工程。影響自防水混凝土結(jié)構(gòu)抗?jié)B效果的主要原因可分為混凝土裂縫和細(xì)部施工缺陷兩類。混凝土裂縫包括溫度裂縫、干縮裂縫、移動(dòng)裂縫、沉降裂縫和荷載裂縫等;細(xì)部施工缺陷主要表現(xiàn)為施工縫處理不當(dāng)、預(yù)埋鐵件和穿墻螺栓安裝不當(dāng)?shù)?。影響混凝土裂縫和細(xì)部施工缺陷的因素很繁雜,為有效控制自防水混凝土的施工質(zhì)量,可將影響自防水混凝土的因素歸納為“人、材、機(jī)、法、環(huán)”五個(gè)方面,進(jìn)行控制?，F(xiàn)將水果湖隧道自防水混凝土的控制措施予以重點(diǎn)介紹。3.1規(guī)范傳統(tǒng)知識(shí)施工工程開工前,施工項(xiàng)目部應(yīng)定期組織技術(shù)人員、施工管理人員進(jìn)行圖紙和規(guī)范的學(xué)習(xí),做到熟悉圖紙和規(guī)范要求,嚴(yán)格按圖紙和規(guī)范施工。自防水混凝土分部工程開工前,應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況,編制專項(xiàng)工程施工方案,方案審批通過后,對作業(yè)班組進(jìn)行詳細(xì)技術(shù)交底,并保證技術(shù)交底的可操作性。施工過程中,嚴(yán)格做好“三檢制”,并嚴(yán)格工序管理,認(rèn)真做好隱蔽工程的檢測和記錄。3.2為材料采取的控制措施3.2.1確定水泥品種前需注意的控制水膠比方案選用低水化熱、低含堿量的水泥品種,包括硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥,水泥強(qiáng)度宜為42.5級(jí),其質(zhì)量必須符合GB175—1999《硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥》的要求,堿含量小于0.60%,C3A含量不宜超過8%,水泥比表面積≤350m2/kg(硅酸鹽水泥),普通硅酸鹽水泥的80μm方孔篩篩余≤10.0%。在確定最終水泥品種之前,應(yīng)在水泥與所使用的摻和材料、外加劑之間進(jìn)行復(fù)配試驗(yàn),以選用匹配性能優(yōu)良的水泥。為了減少初期開裂和溫度收縮裂縫,應(yīng)限制水泥用量,控制水膠比,即水∶(水泥+摻合料)≤0.45,膠凝材料的最小用量≥320kg/m3?？刂苹炷恋奶涠?使其滿足施工要求,且滿足JGJ/T10—95《混凝土泵送施工技術(shù)規(guī)程》。結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度不低于C30,砂、石等各種骨料均應(yīng)符合相應(yīng)技術(shù)規(guī)范;混凝土總的用水量≤180kg/m3。隧道防水混凝土應(yīng)摻加磨細(xì)粉煤灰,粉煤灰原材料必須符合GB/T1596—2005《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》中的Ⅱ級(jí)灰以上標(biāo)準(zhǔn);也可摻加?；郀t礦渣微粉,礦粉原材料必須符合GB/T18046—2008《用于水泥和混凝土中的?；郀t礦渣粉》中規(guī)范的S95級(jí)以上要求。隧道頂板和與頂板一起澆搗的側(cè)墻混凝土中應(yīng)摻加具有補(bǔ)償收縮功能的膨脹劑以減少干縮和溫差收縮。3.2.2混凝土澆筑施工在施工縫處澆筑下道混凝土之前,無論采用何種形式的施工縫,為使接縫嚴(yán)密,應(yīng)將施工縫用水沖洗干凈、保持濕潤,并先在施工接縫起始澆筑部位鋪一層50mm厚、與所澆筑混凝土相同強(qiáng)度等級(jí)的水泥砂漿,隨后方可進(jìn)行混凝土澆筑作業(yè)?，F(xiàn)場施工過程中,施工縫處預(yù)鋪砂漿層可能會(huì)因工期緊、方量小而被忽略,防水混凝土施工時(shí),須確保預(yù)鋪砂漿層的強(qiáng)度與厚度。3.2.3混凝土澆筑質(zhì)量缺陷承包商為控制施工成本,會(huì)加大模板周轉(zhuǎn)次數(shù),但鼓脹、翹邊或有裂紋的模板會(huì)導(dǎo)致混凝土澆筑時(shí)出現(xiàn)漏漿,或澆筑后出現(xiàn)蜂窩麻洞等質(zhì)量缺陷,而使自防水混凝土的抗?jié)B防水效果變差。施工過程中,應(yīng)加強(qiáng)模板的周轉(zhuǎn)管理,一旦發(fā)現(xiàn)模板出現(xiàn)鼓脹、翹邊、孔洞等現(xiàn)象,一律廢棄不用。3.2.4加焊止水環(huán)的確定固定模板的螺栓或套管不宜穿過結(jié)構(gòu),避免水沿縫隙滲入。當(dāng)必須采用對拉螺栓固定模板時(shí),應(yīng)在預(yù)埋套管螺栓上加焊止水環(huán)。止水環(huán)必須滿焊,直徑和環(huán)數(shù)應(yīng)符合設(shè)計(jì)規(guī)定。如無設(shè)計(jì)規(guī)定,止水環(huán)直徑一般為30～80mm,厚7～20mm,并至少設(shè)1環(huán)。穿墻管止水環(huán)應(yīng)按照地下人防工程或給排水專業(yè)相關(guān)規(guī)范執(zhí)行。3.3混凝土運(yùn)輸車輛受混凝土須集中攪拌生產(chǎn)規(guī)定的限制,城市隧道施工現(xiàn)場所用混凝土均需采用專用運(yùn)輸車輛由攪拌站運(yùn)至施工現(xiàn)場。澆筑隧道主體結(jié)構(gòu)混凝土?xí)r,方量大,且兩車間隔時(shí)間不得超過混凝土初凝的最小時(shí)間,否則會(huì)形成施工冷縫。但是,目前國內(nèi)各大中城市均面臨著交通流量大、易堵車的現(xiàn)狀。因此,在自防水混凝土施工過程中,施工單位應(yīng)提前作好調(diào)查,并與城市公安交通管理部門取得聯(lián)系,選定混凝土供應(yīng)商,確定運(yùn)輸車輛與運(yùn)輸路線,保證及時(shí)供應(yīng)。混凝土運(yùn)輸車輛在運(yùn)輸過程中,應(yīng)注意防止產(chǎn)生離析現(xiàn)象,并控制坍落度損失(坍落度損失應(yīng)控制在10mm以內(nèi)),同時(shí)應(yīng)防止漏漿。此外,在自防水混凝土澆筑之前,還應(yīng)準(zhǔn)備好澆搗設(shè)備,確保正常施工。3.4施工方法的控制措施3.4.1避免漏振、欠振、超振自防水混凝土應(yīng)分層連續(xù)澆筑,采用高頻機(jī)械振搗密實(shí),振搗時(shí)間宜為10～30s,以混凝土泛漿和不冒泡為準(zhǔn),避免漏振、欠振和超振。澆筑時(shí),混凝土的自落度不得超過2m。對于較大的方形套管,管子的底部常因無法振搗而出現(xiàn)空洞、蜂窩現(xiàn)象,在施工中應(yīng)多加注意,其常用施工方法是:對此類套管采取在止水環(huán)兩側(cè)分別開出直徑不小于振搗棒直徑的洞口,便于將振搗捧插入套管下部混凝土中振搗,同時(shí)排出氣體,保證這部分混凝土的密實(shí)性。3.4.2保濕和養(yǎng)護(hù)時(shí)間自防水混凝土的養(yǎng)護(hù)很重要,對自身抗?jié)B性能影響極大,尤其是早期濕潤養(yǎng)護(hù)更為重要。通常情況下,澆筑完畢后4～6h須澆水覆膜養(yǎng)護(hù),3d內(nèi)每天澆水4～6次,3d后每天澆水2～3次,養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于14d。隧道墻體澆筑3d后將側(cè)模撬松,在側(cè)模與混凝土表面縫隙中澆水,以保持墻體濕潤。3.4.3墻體優(yōu)化施工縫的細(xì)部構(gòu)造按照GB50108—2008《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定,隧道墻體水平施工縫應(yīng)留在高出底板不少于300mm的墻體上,施工縫處的細(xì)部構(gòu)造通常設(shè)置鍍鋅止水鋼板、膩?zhàn)佑鏊蛎浿顾畻l、涂刷水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料。墻體水平施工縫后期混凝土澆筑前,應(yīng)將前期已施工的墻體混凝土鑿毛、并清洗干凈,然后按要求涂刷水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料。澆筑混凝土前,應(yīng)按設(shè)計(jì)及規(guī)范要求,預(yù)先鋪設(shè)一層50mm厚、與所澆筑混凝土相同強(qiáng)度等級(jí)的水泥砂漿。3.4.4混凝土澆筑的施工質(zhì)量控制對于穿墻管件與固定模板的對拉螺栓,施工規(guī)范規(guī)定要焊接止水環(huán),但對施工中止水環(huán)焊縫的檢查要求不夠嚴(yán)格,以致施工中往往存在局部漏焊和嚴(yán)重夾渣現(xiàn)象,為滲水提供了通道。因此要加強(qiáng)對止水環(huán)焊縫的檢查,在滿焊的條件下應(yīng)逐個(gè)去敲焊縫進(jìn)行檢驗(yàn),不合格的補(bǔ)焊后方可用到工程中。此外,安裝穿墻管件時(shí),應(yīng)采取點(diǎn)焊等措施,將其與主體結(jié)構(gòu)鋼筋固定牢靠,避免混凝土澆筑過程穿墻管件位移或偏斜,增加自防水混凝土結(jié)構(gòu)的滲水通道;固定模板用的對拉螺栓應(yīng)緊固到位,以防澆筑混凝土?xí)r,發(fā)生跑模、爆模等重大質(zhì)量事故。3.4.5混凝土養(yǎng)護(hù)滿14d后自防水混凝土拆模要求比較高,拆模時(shí)間不宜過早,應(yīng)待混凝土養(yǎng)護(hù)滿14d后,方可拆模,拆模時(shí)應(yīng)精心操作,避免用鐵棍撬、大錘猛敲硬撬,以致混凝土缺棱掉角,人為形成裂縫。3.5環(huán)境控制措施3.5.1混凝土入模溫度及覆蓋塑料薄膜混凝土入模溫度應(yīng)盡量控制在12～25℃,并且符合混凝土表面溫度與大氣溫度差值在20℃之內(nèi)的要求。澆筑混凝土?xí)r,應(yīng)采用紅外測溫儀每2h監(jiān)測一次混凝土入模溫度,超過規(guī)范要求時(shí),應(yīng)及時(shí)采取保暖或降溫措施。頂板、底板混凝土澆筑完畢,待其“收水”,立即在其表面覆蓋塑料薄膜。塑料薄膜鋪設(shè)完畢后,還應(yīng)鋪設(shè)草簾、麻袋等保溫層,若混凝土內(nèi)部升溫過快,表面保溫效果不好,臨近溫差控制值時(shí),應(yīng)增加保溫層厚度,混凝土內(nèi)外溫差小于20℃時(shí),可逐步撤掉保溫層。3.5.2無內(nèi)支撐支護(hù)體系傳統(tǒng)明挖隧道基坑支護(hù)方式為多道水平鋼支撐(圖5左),隧道主體結(jié)構(gòu)施工時(shí),由于受豎向每隔3m左右一道的鋼支撐系統(tǒng)(牛腿、鋼圍檁、鋼管撐及系桿等)影響,主體結(jié)構(gòu)側(cè)墻鋼筋須多次截?cái)?多次連接,形成多道水平施工縫,大大增加了自防水混凝土結(jié)構(gòu)滲漏水的隱患。針對主體結(jié)構(gòu)縱向水平施工縫設(shè)置道數(shù)過多的現(xiàn)象,水果湖隧道項(xiàng)目成功引入了高壓旋噴攪拌加勁樁無內(nèi)支撐支護(hù)體系(圖5右),將傳統(tǒng)內(nèi)支撐支護(hù)體系下的3～4道水平施工縫減少為1～2道,有效減少了隧道施工縫處的滲漏水隱患。隧道采取明挖順作法施工時(shí),須采取一定形式的圍護(hù)結(jié)構(gòu)確?；影踩?目前應(yīng)用較為廣泛的深基坑圍護(hù)方式有鉆孔灌注樁、SMW工法樁、地連墻等。受地質(zhì)條件復(fù)雜多變以及施工工藝因素影響,基坑開挖后,其圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)壁大都凹凸不平,且起伏較大,棱角突出,在此基礎(chǔ)上澆筑結(jié)構(gòu)混凝土?xí)蛎黠@突出或凹進(jìn)的變截面約束,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)收縮裂縫。主體結(jié)構(gòu)側(cè)墻施工前,應(yīng)采取噴射細(xì)石混凝土、砌磚、抹防水砂漿等找平方式,確保圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)壁平整,使基面凹凸差值小于5cm,且沒有尖銳棱角出現(xiàn),盡量減少因基面凹凸不平對側(cè)墻混凝土約束不一致