隧道二襯中埋式止水帶安裝工藝的改進及新型加勁止水帶的應用

丁少明

(中鐵十八局集團隧道工程有限公司,重慶 400700)

中埋式止水帶安裝是當前隧道二襯施工常見工序,但工程實踐中止水帶的定位精準性難以保障,同時澆筑混凝土時可能會引發止水帶結構變形、降低施工縫防水效果并最終引發滲水漏水等問題[1-2]。結合鄭萬高鐵黃家溝隧道工程實踐,介紹中埋式止水帶的安裝工藝及其改進措施,以期促進工程施工技術水平的進步。

1 工程概況

鄭萬高鐵黃家溝隧道地處湖北襄陽市南漳縣與?？悼h交界位置,長度共計7 827 m,隧道周圍地層分布主要包含砂質頁巖以及碳質頁巖,地質非常復雜,隧道巖層因中～強風化影響,地質非常軟弱,節理裂隙比較發育,存在大量破碎巖體,遇水很容易出現軟化,圍巖自穩性不佳,易塌方。隧道具有較強的富水性,在該區域開展隧道工程施工時,經常出現裂隙水,隧道二次襯砌出現滲水漏水問題概率較高。

2 止水帶縱向張拉式安裝及其改進

當前鐵路隧道施工時通常采用整體仰拱模板,中埋止水帶張拉式安裝以施作縱向施工縫。安裝時首先對止水帶施加張拉應力,使得止水帶能夠沿縱向延伸以確保順直,完成混凝土澆筑施工后即可保障止水帶依舊保持良好的縱向線性特征。

常規工程實踐中安裝中埋式止水帶需額外配置懸吊式止水帶安裝卡具并通過懸吊設施安裝一半止水帶,但懸吊系統自身不具備良好穩定性,可能會導致定位不夠精準、后續澆筑施工時止水帶變形嚴重等問題,同時止水帶通常采用柔軟質地材料,懸吊裝置所用卡具不能保障止水帶豎直性[3-5]。所用安裝夾具如圖1所示。黃家溝隧道安裝縱向止水帶實踐中嘗試對常規工藝進行改進[6]。

圖1 止水帶卡具

2.1 縱向搭接接頭處理

中埋止水帶張拉式安裝時首先應確保接頭能夠具有良好抗拉伸力,可使用磨光機將接頭磨平不小于30 cm的寬度后涂覆一層強力膠,壓實處理,而后取鋼筋材料制作U型固定裝置(如圖2所示)以確保固定穩定性。

圖2 支桿配合U型夾安裝止水帶圖3 張拉器安裝圖4 T 型定位筋結構(單位:cm)

黃家溝隧道中埋式橡膠止水帶的接頭處理采用熱硫化模具接頭法,即接頭采用與橡膠止水帶匹配的止水帶熱熔焊接機和生膠片進行硫化熱接。粘接前,第一步通過切割刀割掉止水帶突出的部分。第二步采用銼刀把需要粘接的兩塊中埋式橡膠止水帶的粘結區域銼出新鮮面,接著采用丙酮對粘接面仔細清潔。第三步通過特種黏結膠止水帶進行粘接處理,要求搭接長度至少為30 cm。第四步通過吹風機將膠液吹干以后,用專用夾具把搭接部位夾緊,確保使粘接部位全面接觸,避免出現空隙,等待30 min以后把夾具卸除。

2.2 縱向托夾安裝

止水帶主要為橡膠材質,質地柔軟,因而使用較長止水帶時會引發順直效果不佳等問題。為解決這個問題,可根據U型夾間距結合仰拱快速判斷縱向U型夾數量并安裝支桿,形成上縱拉、下依托的結構體系,方法操作簡單且張拉力得以降低。

取鋼筋材料制作U型夾,其中鋼筋直徑為?6.5 mm,U型夾高度中間位置處采用點焊方式焊接螺紋鋼支桿,相鄰支桿間距為2 m左右,而后設置U型夾并在上方布置止水帶,安排工作人員人力拉直止水帶結構,同時在U型夾上布置鋼絲綁扎以避免止水帶上浮。支桿配合U型夾安裝止水帶現場如圖2所示。

2.3 端頭張拉器安裝

結合縱向張拉止水帶設置張拉設備(見圖3方框內),過程中應嚴格控制張拉力使止水帶保持正常的延展性,過度張拉可能會導致混凝土澆筑完成后止水帶反彈收縮等問題。

3 止水帶環向安裝工藝改進

工程實踐經常發現環向止水帶存在縱向豎直性較差且深淺不一、安裝錯位問題,黃家溝隧道環向止水帶安裝時對工藝進行改進。

首先準備施工設備及材料,將?6.5 mm鋼筋制作為如圖4所示定位筋結構,襯砌臺車駛入指定地點后即可將中埋式止水帶固定在擋頭板中間位置,利用T型定位筋將止水帶精準定位后通過點焊焊接至二次襯砌鋼筋結構中,即可開展混凝土澆筑,預留一半止水帶并澆筑至下一循環襯砌混凝土結構中。施工流程如圖5所示。

圖5 T型定位筋精準定位止水帶

(1)質量控制要點:①止水帶接頭搭接長度不小于30 cm以上,以確保防水板能夠有效阻攔滲水漏水并引流至規定區域。②相鄰止水帶定位筋之間距離設置為500 mm左右,同時應確保止水帶周圍保持整潔以確保定位精準性。③應確保每環均能進行5處以上不同位置質量檢測。止水帶偏離襯砌中心線的幅度應控制在3 cm以內,同時縱向偏位偏差應控制在5 cm以內。

(2)采用T型定位筋固定止水帶后封堵擋頭模并直接澆筑混凝土,有效避免了止水帶變形等問題,確保止水帶安裝效果,施工過程中操作方便、效率極快,且對材料要求較低,成本較低。

4 新型加勁型中埋止水帶的應用

上述措施有效解決了傳統安裝方式中止水帶定位精準度不足的問題,但新型加勁型中埋止水帶的應用取得了更好的效果。

4.1 加勁型止水帶結構

黃家溝隧道所用加勁型中埋止水帶的結構如圖6所示,現場實物如圖7所示。加勁型止水帶在生產車間實現止水帶和鋼板的連接,出廠即可獲得復合結構,不需在施工現場進行二次加工,施工效率進一步提升,且通過工廠標準化生產預制構件,有效避免了人工操作導致的誤差,確保了安裝精度。

圖6 加勁型中埋止水帶結構(單位:mm)

圖7 加勁型中埋止水帶

(1)工廠預制加勁型中埋止水帶時依據《高水分防水材料止水帶》(GB18173.2-2014)嚴格把控各項參數指標水平。

(2)內置鋼板材質選用Q235普通碳素鋼,預制鋼板尺寸應契合止水帶結構及工程需求,案例工程中所用鋼板尺寸為280 mm×100 mm×2 mm,相鄰鋼板之間保持60 cm左右間距。

4.2 止水帶安裝步驟

第一步,把加勁型中埋式止水帶安裝在隧道初期支護和內模板之間位置,見圖8。第二步,在施工縫的下方(止水帶的左側底部)安裝好下部定位卡具;在施工縫的上方(止水帶的左側頂部)安裝好上部定位卡具;接著在加勁型中埋式止水帶的右側中部安裝好中部定位卡具。第三步,在內模板和初期支護之間進行混凝土澆筑。

圖8 加勁型中埋式止水帶安裝結構

將多個定位卡具設置在加勁型中埋式止水帶的左右兩側,可以有效實現對止水帶的精準定位支撐,防止在安裝和混凝土澆筑過程中出現偏移情況,不僅方便、快捷,而且確保了隧道的襯砌和防水質量。

4.3 應用效果

試驗段施工現場及拆模后施工效果分別如圖9和圖10所示。

圖9 安裝效果圖10 拆模效果

案例工程針對止水帶設置效果開展鉆孔檢查,鉆孔位置情況如圖11所示。

圖11 加勁型橡膠止水帶鉆孔檢查

檢測過程中工作人員結合內窺鏡檢查止水帶彎折、斷裂、完整情況,檢查結果顯示止水帶安裝完成后未出現錯位或彎折等問題,且最終安裝效果相較《鐵路隧道防水材料》(TBT 3360.2-2014)設計規范要求誤差最大值為20 mm、誤差平均值在10 mm以內,滿足規范要求。

4.4 效益評價

(1)綜合成本低:傳統止水帶安裝時需要5名以上工作人員同時參與方可,新型加勁型中埋式止水帶安裝僅需3名工作人員。普通中埋鋼板止水帶型號50 mm×8 mm×25 m單價120～130元/m,新型加勁型中埋式止水帶同型號單價150～160元/m。雖然新型加勁型中埋式止水帶價格略高,但是極大地降低了人工成本。

(2)質量好:二次襯砌施工完成且拆模后檢查止水帶外觀情況,顯示止水帶安裝完成后未出現常規安裝方式下常見的下垂或扭曲等問題。為確定檢驗結果精確性,進一步通過檢查槌敲擊止水帶周圍混凝土結構,抽檢多處結構均未發現空洞問題。

(3)效率高:新型中埋式止水帶安裝簡便,不需現場臨時加工,有效提高工作效率。

5 結束語

鄭萬高鐵黃家溝隧道工程安裝中埋式止水帶過程中對縱向及環向施工工藝均進行了改進,并嘗試使用新型加勁止水帶。經現場施工檢驗,所采用措施安裝平滑度及準確性均有顯著提升,安裝完成后止水帶外觀優良且未發生扭曲變形,應用效果良好。