盾构法隧道防水技术规程(一)
2007-05-21 来源:中国城市轨道交通网 作者:佚名上海市标准
盾构法隧道防水技术规程
WATERPROOF TECHNICAL RULES FOR
SHIELD-DRIVEN TUNNEL
DBJ08-50-96
主编单位:上海市市政工程管理局
批准部门:上海市建设委员会
施行日期:1996年12月1日
上海市建设委员会
沪建建(96)第0554号
关于批准《盾构法隧道防水技术规程》为上海市标准的通知
各有关单位:
由上海市隧道工程设计院主编、上海市隧道工程股份有限公司、上海市地铁公司参编的《盾构法隧道防水技术规程》,经我委审核,现批准为上海市标准。统一编号为DBJ08-50-96,自1996年12月1日起实施。
该标准由上海市工程建设标准化办公室负责组织实施,上海市隧道工程设计院负责解释。
目 次
1 总则…………………………………………………………………………………………(1)
2 盾构法隧道防水设计………………………………………………………………………(2)
2.1 一般规定………………………………………………………………………………(2)
2.2 防水等级和防水标准…………………………………………………………………(2)
2.3 衬砌自防水设计………………………………………………………………………(4)
2.4 衬砌外防水设计………………………………………………………………………(4)
2.5 衬砌接缝防水设计……………………………………………………………………(5)
2.6 内衬结构防水设计……………………………………………………………………(12)
2.7 阴极保护设计…………………………………………………………………………(13)
3 盾构法隧道防水施工与验收………………………………………………………………(16)
3.1 一般规定………………………………………………………………………………(16)
3.2 衬砌外防水涂料施工与验收…………………………………………………………(17)
3. 3 衬砌接缝防水…………………………………………………………………………(18)
3.4 内衬施工中的防水作业与验收………………………………………………………(24)
3.5 阴极保护安装作业与验收……………………………………………………………(26)
4 盾构法隧道渗漏水调查与治理……………………………………………………………(28)
4.1 一般规定………………………………………………………………………………(28)
4.2 渗漏水调查……………………………………………………………………………(28)
4.3 调查方法和调查仪器工具……………………………………………………………(30)
4. 4 渗漏水治理……………………………………………………………………………(34)
附录A 术 语…………………………………………………………………………………(39)
附录B 本规程用词说明……………………………………………………………………(41)
附加说明……………………………………………………………………………………(42)
总 则 |
1.0.1 为使盾构法隧道防水的设计和施工符合技术先进、经济合理、安全适用、确保质量的要求,特制定本规程。 1.0.2 本规程适用于上海地区的软土地层中新建、改建和大修的盾构法隧道工程的设计、施工和验收,其它地质条件的盾构法隧道工程可作参照使用。 1.0.3 盾构法隧道防水的设计和施工必须做好工程地质及水文地质勘察工作,遵循"以防为主、多道设防、因地制宜、综合治理"的原则。 1.0.4 盾构法隧道防水等级确定为l-4级。应根据隧道使用功能和技术状态,选定相应的防水等级。 1.0.5.1 与工程相关的环境调查报告; 1.0.5.2 盾构法隧道沿线详细的工程地质和水文地质勘察报告; 盾构法隧道沿线详细的工程地质和水文地质勘察报 1.0.5.3 盾构法隧道工程的技术要求资料、隧道总体规划与设计图样,尤其是衬砌结构、给排水、通风、消防以及施工组织设计等设计资料。 1.0.6 盾构法隧道工程防水应考虑在长期运用中便于检修保养。 1.0.7 盾构法隧道防水的设计和施工除应遵守本规程规定外,对本规程未涉及部分还应符合其它现行有关标准的要求。 |
盾构法隧道防水设计 | ||||||||||||||||||||||||||||||
2.1 一般规定 2.1.1 盾构法隧道的防水设计,应定级确当、技术先进、措施可靠、选材适当、经济合理。 盾构法隧道防水设计应根据隧道的使用功能与要求、结构构造特点、衬砌内外水压、施工条件等进行综合防水设计。
2.1.2 盾构法隧道防水设计的内容应包括: 2.1.2.1 确定合适的防水等级、防水标准、防水技术指标; 2.1.2.2 衬砌自防水; 2.1.2.3 衬砌外防水涂层; 2.1.2.4 衬砌接缝防水; 2.1.2.5 盾构法隧道与竖井接头防水; 其中,衬砌接缝防水应是重点。
2.1.3 钢筋混凝土衬砌、金属衬砌、复合式衬砌中金属的防腐蚀也应与防水措施相结合。
2.1.4 盾构法隧道防水设计中,应积极采用经过试验和鉴定并经实践检验行之有效的新材料、新工艺、新技术。
2.2 防水等级和防水标准 2.2.1 盾构法隧道应按使用要求、用途、工程性质以及水文地质条件等,并根据国标《地下工程防水技术规范》,确定其防水等级,各级应符合表2.2.1规定。
地下工程防水等级 2.2.1.1 渗漏的程度应包括渗漏的形式和渗漏量。除了应规定整条隧道的每昼夜、每单位内表面平均允许渗漏量外,还应规定局部长度内(如20-100延米内)允许的最大渗漏量。 2.2.1.2 设计中应注明允许渗漏量的外界条件。
按工程防水等级选用的防水措施表 表2.2.2
注 ①:表中厶为必选项目,O为可选项目; ②:*表示可要局部区段或局部位置采用,**主要对金属管片而言
2.2.3 根据表2.2.2选定的防水措施,虽然可有多少的不同、强弱的差异,但都必须综合治理;
2.3 衬砌自防水设计 2.3.1 盾构法隧道防水主要要求是在一定的水压作用下,除了管片必须具有防水抗渗能力外,更应满足管片环纵缝在预定张开量下的防水能力。
2.3.2 高精度、高抗渗性混凝土管片应满足: 2.3.2.1 混凝土试块强度和抗渗等级均必须大于等于设计值。抗渗等级应等于隧道埋深水压力的3倍,但等级不得低于0.8MPa。其主要要求与措施应是: 2.3.2.1(1) 保证强度; 2.3.2.1(2) 生产时不允许产生裂缝; 2.3.2.1(3) 限制水泥用量,控制水灰比、坍落度,控制砂石含泥量,添加高效减水剂和活性填桃磨细粉煤灰、高炉矿碴粉或硅粉)等外掺剂; 2.3.2.1(4) 管片采用蒸气养护或浸水养护等;混凝土衬砌的自防水应在衬砌制作中解决; 2.3.2.2 钢筋混凝土管片单块检漏,应按设计抗渗压力,恒压时间≥2h,渗水最大深度不得超过管片厚度的1/5。
2.3.3 对于水质条件差或容易造成衬砌开裂的地层中用的管片,应对管片混凝土的渗透系数作进一步规定:混凝土渗透系数测定仪所测渗透系数K≤10-12~10-14m/s。
2.4 衬砌外防水设计 2.4.1 对有特殊要求(如地层腐蚀介质量大)地段的管片,应涂抹外防水涂层。
2.4.2.外防水涂层应符合以下规定: 2.4.2.1 涂层应能在盾尾密封用钢丝刷与钢板挤压磨损条件不损伤、抗渗水; 2.4.2.2 在管片弧面的混凝土裂缝宽度达到0.3mm,仍能抗0.8Mpa水压,长期不渗漏; 2.4.2.3 涂层的耐化学腐蚀性、耐候性、抗微生物侵蚀良好,且无毒或低毒; 2.4. 2.4 涂层具有防杂散电流的功能,其体积电阻率,表面电阻率高; 2.4.2.5 施工简单,冬季能操作; 2.4.2.6 成本较低,经济合理。
2.4.3 设计中应结合外防水涂层的下列性能,提出技术要求:粘结力、抗渗性、抗冲击、耐腐蚀性、体积电阻率、耐磨性、施工温度、涂料厚度与成(涂)膜时间。 宜采用环氧煤焦油、环氧一聚氨酯、改性沥青、环氧与氯磺化聚乙烯复合涂料等外防水涂层。同时,也可辅以无机水性高渗透密封剂加强抗掺、抗腐蚀性。
2.4.4 衬砌外防水涂层,除应涂抹于衬砌背面外,还应涂抹在环、纵面橡胶密封条外侧的混凝土上。
2.5 衬砌接缝防水设计 2.5.1 接缝防水应采用弹性密封的原理,以预制成型密封条为主要防水措施。
2.5.2 衬砌环缝应在出现最大计算变形量时,仍保质在规定压力等于隧道实际承受的最大水压下不渗漏。 变形量应按(2.5.2)公式计算:
式中: D——隧道外径 (m); B——管片环宽(m);
2.5.3 弹性密封垫选型的关键是材质与配合比必须恰当,构造形式必须合理。应考虑满足生产制作工程使用和盾构施工工艺的要求。 2.5.3.1 接缝弹性密封垫应沿环、纵面兜绕成框型,也可设计成门型或L型。构槽形式、截面形式、截面尺寸应与弹性密封垫形式和尺寸相匹配。应按防水要求设单密封垫沟槽,甚至参道密封垫沟槽。 弹性密封垫沟槽深度与密封垫的高度按(2.5.3.1-1)、(2.5.3.1-2) 公式并参照图2.5.3.1计算。
式中:a——为弹性密封垫最大压缩率,即压至0mm时的压缩率,为设计所率,为设计设定所设定; a""""""""""""""""——为弹性密封垫最小压缩率,为设计所设定; B——为设计中的接缝允许张开量的1/2; A——为要求的密封垫沟槽深; T——为要求的弹性密封垫高;
图2.5.3.1 密封垫沟槽、密封垫形状截面图
2.5.3.2 弹性密封垫沟槽截面积与密封垫的关系如下: 为能使密封垫完全压密(环缝张开量为0mm),密封垫沟槽截面积应大于等于密封垫的截面积,其关系应按(2.5.3.2)式表示: A=1~1.15Ao (2.5.3.2) 式中: A——密封垫沟槽截面积; Ao——弹性密封垫截面积;
2.5.3.3 弹性密封垫应有足够的宽度。其大小视埋深和管片环纵面的凹凸榫而定; 2.5.3.4 弹性密封垫的材料应从下列几类中选取; 2.5.3.4(1) 氯丁橡胶类(包括掺部分天然橡胶或三元乙丙胶); 2.5.3.4(2) 掺有遇水膨胀树脂的膨胀橡胶类,其基料也是氯丁橡胶等。弹性密封垫还可由上述两类材料复合制成; 2.5.3.4(3) 丁基橡胶腻子和氯丁橡胶或海绵橡胶复合类。 2.5.3.5 弹性密封垫材质应对下列性能提出技术指标: 硬度、伸长率、扯断强度、恒定压缩永久变形、老化系数、防霉等级,对于水膨胀橡胶还应增加吸水膨胀率等; 2.5.3.6 弹性密封垫应符合下列规定: 2.5.3.6(1) 密封垫选型在盾构千斤顶顶力作用下必须仍保持其弹性变形的能力; 2.5.3.6(2) 密封垫在长期压应力的作用下,应限制其塑性变形量(永久压缩变形≤25%); 2.5.3.6(3)密封垫在长期水压作用下,当环缝纵缝达到预定的张开量(3~lOmm)时仍能满足止水要求。 2.5.3.6(4) 压应力与压缩变形的关系应是环缝张开0mm,对密封材料的压缩力小于千斤顶最大顶力; 2.5.3.6(5) 弹性密封垫材料的技术性能指标应符合表2.5.3.6规定。
氯丁橡胶、水膨胀橡胶性能指标 表2.5.3.6
2.5.3.7 弹性密封垫应设计成框形,但如果密封垫厚度小于6mm,应制作成卷带状。 对于管片环拼装,封顶管片拼装采用纵向插入方式时,弹性密封垫表面宜衬人限制其拉长的尼龙线或帆布。
2.5.4 设置防渗漏的螺孔密封圈应符合如下规定: 2.5.4.1 螺孔密封圈应设置在肋腔螺孔口(通常制成锥形倒角),特殊需要时,也可设置在环纵面螺孔口; 2.5.4.2 螺孔密封圈与衬砌螺孔密封圃沟槽匹配,它在螺帽与垫圈的作用下挤入螺孔内起到压密或膨胀止水。在充分止水条件特殊需要时,也可设置在环纵面螺孔口下,螺孔密封圃应减小断面,节约用量; 2.5.4.3 螺孔密封圈的外形,应利于压入密封圈沟槽,使密封圈与螺栓、螺孔混凝土都压密止水。螺孔密封圈材料应是氯丁橡胶、水膨胀橡胶,也可采用橡塑制品或塑料制品,其技术要求与本规程2.5.3的相同。
2.5.5 嵌缝防水措施的设置应视工程使用要求而定。 2.5.5.1 嵌缝防水主要以填塞密实防水,也有靠弹性挤密或膨胀致密防水。 2.5.5.2 嵌缝槽宜符合下列的要求;嵌缝槽的槽底宜设斜楔口(见图2.5.5.2.(3)),嵌缝材料采用定形类的,则两槽边是平行的,嵌缝材料用未定形类的,可以是槽口小形的(见图2.5.5.2.(3)),嵌缝材料采用定形类的,则两槽边是平行的,嵌缝材料采用定形类的,则两槽边是平行的,嵌缝材料用未定形类的,可以是槽口小形的(见图2.5.5.2.(4),深度比>2.5 (槽深度为20~55mm,单面槽宽宜为3~10mm):
图2.5.5.2 嵌缝沟槽形式
2.5.5.3 嵌缝材料有两大类:一是未定形类,多为密封胶,应有较好的不透水性,粘结性(尤其要能在潮湿混疑土基面粘结好),耐久性、延伸性、抗下坠性。宜采用合成纤维水泥、环氧煤焦油(潮湿面粘结)、氯丁密封胶、聚硫密封胶、聚氨酯密封胶类。二是预制成型类,宜采用膨胀橡胶,特殊外形橡胶及其控制膨胀材料,扩张芯材等。应有与嵌缝槽混凝土面紧密接合的合适构造外形、膨胀性、耐久性; 2.5.5.4 嵌缝作业的范围(全隧道或者井圈附近)与部位(衬砌接缝整环或衬砌接缝顶部、底部)应视工程的特点与要求而定;
2.5.6 重要盾构法隧道宜设置在管片拼装结束后可以增设灌注密封剂的一道防水线。 2.5.6.1 预留沟槽宜设在弹性密封垫沟与嵌缝槽之间,沟槽应设计成2~3mm深,宽20~30mm 2.5.6.2 预留灌浆孔也可以用来灌注堵水止水材料,作为堵漏措施; 2.5.7 用来缓和局部集中应力的承压传力衬垫板应符合下列要求: 2.5.7.1 用以克服纵缝面内沿、外沿衬砌应力集中的传力衬垫板,其外形为弧形。环面纠偏的传力衬砌板,其外形为弧形。 2.5.7.2 传力衬垫板材料宜在丁腈软木橡胶板、石棉橡胶板、沥青油毡、乳胶水泥板等中选用。 2.5.7.3 用传力衬垫板作为楔形段或纠偏环面衬砌,使其在千斤顶压缩后成一平整的楔形环面,但一次最大楔形量不得超过 4mm其大小,可视隧道直径大小而定),纠偏时弹性密封垫高度应随衬垫板高度相应升高。纠偏环面衬垫板的硬度应明显大于纵向传力衬垫板。
2.5.8 变形缝的构造及其材料同样应满足防水要求。 2.5.8.1 变形缝中应设置垫板,变形缝前环与变形缝后环面间的弹性密封垫必须随垫板相应加厚。 2.5.8.2 变形缝用的密封材料应比普通接缝用的能适应更大的变形量。尤其是弹性密封垫,可采用加高厚度或增加膨胀橡胶的比例来满足设计要求。
2.5.9 衬砌接缝构造设计,可按图2.5.9-1、图2.5.9-2所示的构造选定。
2.6 内衬结构防水设计 2.6.1 外层装配式衬砌已趋于基本稳定时,应在隧道内部整环浇捣钢筋混凝土或素混凝土内衬或仅在外层装配式衬砌的下半部浇捣内衬以成为复合式(或称双层)衬砌。
2.6.2 复合式(双层)衬砌的防水等级,应较其第-层衬砌的防水等级提高1~2级。内衬混凝土应是满足抗渗大 0-8Ma的防水混凝土。
2.6.3 为使盾构法隧道完全不漏水,除采用复合式(双层)砌(即内衬作为防水层)外,为防为防止二次衬砌发生裂缝与施工缝渗漏,在两层衬砌中间应设防水层,即夹层防水层。应采用橡胶沥青。合成橡胶、塑料类防水材料。
2.6.4 对未满流污水隧道的防腐蚀防水,可选用制成带键型的PVC板, 它应设置在内衬混凝土或内衬砂浆内侧,靠齿键与内衬混凝土咬合。接缝应采用PVC焊接带热风焊,又通过电火花检漏仪检测漏焊或破损。 2.6.5 对要求排水畅通、水中杂质可滤除,使用寿命长的疏水型、盾构隧道,宜采用PVC、PE等齿形、丸楞形薄板与土织物配合制成复合排水板(又称:排水组合)。 2.6.5.1 复合排水板宜敷贴在第-层衬砌内表面,也可只敷贴在衬砌内表面接缝位置,分别起到全部内面或局部内面的排水。 2.6.5.2 复合排水板宜与起水平疏排水功用的排水管、排水沟配合使用。排水管应采用PVC、PE、PP、ABS等塑料管或尼龙、上工织物与螺旋状钢丝构成的软式透水管。 2.6.5.3 设计的重点应包括:复合排水板的相互搭接;复合排水板在衬砌上的设置与固定;复合排水板端边的密封以及引至排水沟或排水管的方式。
2.6.6 复合式衬砌的混凝土内衬,沿隧道结构纵向,应每隔10M左右需设置收缩缝,此内衬伸缩必须设置防水带。收缩缝防水应按下列方式设计: 2.6.6.1 嵌缝式。于内衬收缩缝内侧设嵌缝槽,选用弹性密封胶嵌填。 2.6.6.2 贴附式 :将宽度60~800mm的橡胶止水带(片)固定于衬砌结构上再浇内衬混凝土 (收缩缝中设防水垫片)。 2.6.6.3 埋入式。将特制橡胶或塑料止水带设在内衬混凝土中间,以适应内衬收缩缝收缩时的防水。
2.7 阴极保护设计 2.7.1 设计应按下列原则 2.7.1.1 盾构法隧道钢管片、金属与混凝土复合管片,以及垂直顶升的钢管片节,都 应进行防腐蚀。 2.7.1.2 应采用通直流电流,使被保护金属成为电化学电池中的阴极,减轻或避免金属表面腐蚀的阴极保护法。 2.7.1.3 在外加电流和牺牲阳极两种方法中,考虑到隧道所处的环境、应用的特点,应优先采用施工方便,不需要长年管理的牺牲阳极方法。
2.7.2 设计应按照下列顺序: 2.7.2.1牺牲阳极材料应选用符合国际《铝-铟系合金牺牲阳极》《锌-铝-镉合金牺牲阳极 》 规定的有关材料,或电化学性能于上述标准规定、并通过鉴定的材料;电阻率小于100Ω·cm的海水和淡海水介质中,应采用铝合金牺牲阳极或适宜的铝合金牺牲阳极。电阻于大200Ω·cm的谈海水介质或士壤,应采用镁合合金阳极或适宜的铝合金壤中,应采用镁介金阳极或适宜的铝牺牲合金牺牲阳极。 2.7.2.2 牺牲阳极规格应根据所处介质而定,在淡水或土壤中宜选用细长条状、薄片阳极。在海水中应选用棒状阳极。规格大小要根据保护年限的长短确定。 2.7.2.3 牺牲阳极发生电流量应按(2.7.2.3)公式计算:
E--阳极驱动电位(V) R--阳极接水电阻(Ω)。 2.7.2.4 牺牲阳极使用寿命核算 单块阳极使用寿命应按(2.7.2.4)公式计算
式中:t——阳极使用寿命(Y); G——每块阳极重量(kg); Q——阳极实际电容量(Ah/kg); 1/K——阳极利用系数; Im——每块阳极平均发生电流(A)。 2.7.2.5 算出被保护金属构件的表面齋(m2)。 2.7.2.6 查出并确定所处环境金属构件的保护电流密度Ii(mA/m2),并计算保护电流。 2.7.2.7 被保护各种金属构件所需牺牲阳极数量的计算。 2.7.2.8 牺牲阳极的布置与安装应符合下列要求: 阳极采用均匀、对称布置,阳极安装位置应考虑到电流屏蔽作用。按阳极布置图安装阳极,焊接应牢固,确保电极联结良好。
2.7.3 涂料的使用应符合如下要求: 2.7.3.1 应采用阴极保护和涂料联合防腐蚀的方法。阴极伤护采用的涂料,应能提高所用牺牲阳极的耐电压性能,应采用环氧、环氧沥青系以及氯化橡胶系,其它技术性能指标同通常金属防腐蚀涂料。 2.7.3.2 阳极焊接前,阳极背面涂两道防锈漆,以防阳极脱落。阳极工作面严禁涂漆或沾有油污等污染。
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