外環隧道水下最終接頭混凝土接縫防水設計與
發布時間:2014-08-09
上(shang)海(hai)市(shi)外(wai)環(huan)隧(sui)道(dao)作(zuo)為(wei)亞(ya)洲(zhou)規(gui)模(mo)最(zui)大(da)的(de)沉(chen)管(guan)式(shi)城(cheng)市(shi)公(gong)路(lu)隧(sui)道(dao),區(qu)別(bie)於(yu)國(guo)內(nei)其(qi)他(ta)沉(chen)管(guan)隧(sui)道(dao)最(zui)顯(xian)著(zhu)的(de)特(te)點(dian)之(zhi)一(yi)就(jiu)是(shi)沉(chen)管(guan)的(de)最(zui)終(zhong)接(jie)頭(tou)並(bing)不(bu)在(zai)管(guan)節(jie)與(yu)管(guan)節(jie)或(huo)管(guan)節(jie)與(yu)岸(an)邊(bian)段(duan)之(zhi)間(jian),而(er)是(shi)將(jiang)江(jiang)中(zhong)一(yi)節(jie)沉(chen)管(guan)一(yi)分(fen)為(wei)二(er),人(ren)為(wei)地(di)在(zai)此(ci)管(guan)節(jie)當(dang)中(zhong)設(she)置(zhi)一(yi)道(dao)
鋼筋混凝土後澆帶,並在所有管節沉放結束後,將此後澆帶作為隧道最終接頭,如圖1所(suo)示(shi)。區(qu)別(bie)於(yu)其(qi)它(ta)地(di)下(xia)結(jie)構(gou)的(de)後(hou)澆(jiao)帶(dai)的(de)是(shi),本(ben)隧(sui)道(dao)最(zui)終(zhong)接(jie)頭(tou)是(shi)在(zai)管(guan)節(jie)沉(chen)放(fang)結(jie)束(shu)之(zhi)後(hou)於(yu)江(jiang)中(zhong)水(shui)下(xia)最(zui)後(hou)澆(jiao)築(zhu),因(yin)而(er)這(zhe)條(tiao)後(hou)澆(jiao)帶(dai)兩(liang)側(ce)的(de)施(shi)工(gong)縫(feng)防(fang)水(shui)也(ye)就(jiu)成(cheng)為(wei)隧(sui)道(dao)的(de)防(fang)水(shui)重(zhong)點(dian)之(zhi)一(yi)。
關鍵詞:
一、 前言 上(shang)海(hai)市(shi)外(wai)環(huan)隧(sui)道(dao)作(zuo)為(wei)亞(ya)洲(zhou)規(gui)模(mo)最(zui)大(da)的(de)沉(chen)管(guan)式(shi)城(cheng)市(shi)公(gong)路(lu)隧(sui)道(dao),區(qu)別(bie)於(yu)國(guo)內(nei)其(qi)他(ta)沉(chen)管(guan)隧(sui)道(dao)最(zui)顯(xian)著(zhu)的(de)特(te)點(dian)之(zhi)一(yi)就(jiu)是(shi)沉(chen)管(guan)的(de)最(zui)終(zhong)接(jie)頭(tou)並(bing)不(bu)在(zai)管(guan)節(jie)與(yu)管(guan)節(jie)或(huo)管(guan)節(jie)與(yu)岸(an)邊(bian)段(duan)之(zhi)間(jian),而(er)是(shi)將(jiang)江(jiang)中(zhong)一(yi)節(jie)沉(chen)管(guan)一(yi)分(fen)為(wei)二(er),人(ren)為(wei)地(di)在(zai)此(ci)管(guan)節(jie)當(dang)中(zhong)設(she)置(zhi)一(yi)道(dao)
鋼筋混凝土後澆帶,並在所有管節沉放結束後,將此後澆帶作為隧道最終接頭,如圖1所(suo)示(shi)。區(qu)別(bie)於(yu)其(qi)它(ta)地(di)下(xia)結(jie)構(gou)的(de)後(hou)澆(jiao)帶(dai)的(de)是(shi),本(ben)隧(sui)道(dao)最(zui)終(zhong)接(jie)頭(tou)是(shi)在(zai)管(guan)節(jie)沉(chen)放(fang)結(jie)束(shu)之(zhi)後(hou)於(yu)江(jiang)中(zhong)水(shui)下(xia)最(zui)後(hou)澆(jiao)築(zhu),因(yin)而(er)這(zhe)條(tiao)後(hou)澆(jiao)帶(dai)兩(liang)側(ce)的(de)施(shi)工(gong)縫(feng)防(fang)水(shui)也(ye)就(jiu)成(cheng)為(wei)隧(sui)道(dao)的(de)防(fang)水(shui)重(zhong)點(dian)之(zhi)一(yi)。 二、 一般後澆帶施工縫防水設計 後澆帶作為協調結構變形的一種手段,長期以來在一些大規模的
鋼筋混凝土結(jie)構(gou)中(zhong)被(bei)時(shi)常(chang)采(cai)用(yong),但(dan)由(you)於(yu)一(yi)道(dao)後(hou)澆(jiao)帶(dai)必(bi)然(ran)產(chan)生(sheng)兩(liang)條(tiao)施(shi)工(gong)縫(feng),對(dui)於(yu)地(di)下(xia)結(jie)構(gou)而(er)言(yan),就(jiu)必(bi)須(xu)在(zai)施(shi)工(gong)縫(feng)處(chu)采(cai)取(qu)相(xiang)應(ying)的(de)防(fang)水(shui)措(cuo)施(shi)。現(xian)在(zai)隨(sui)著(zhe)我(wo)國(guo)土(tu)建(jian)技(ji)術(shu)的(de)不(bu)斷(duan)發(fa)展(zhan),對(dui)於(yu)後(hou)澆(jiao)帶(dai)施(shi)工(gong)縫(feng)的(de)防(fang)水(shui)設(she)計(ji)與(yu)施(shi)工(gong)已(yi)經(jing)積(ji)累(lei)了(le)大(da)量(liang)的(de)成(cheng)功(gong)經(jing)驗(yan)。如(ru)圖(tu)2所示,為幾種目前常用的後澆帶施工縫的防水措施。這些防水措施歸納起來就是采用中埋式止水帶(條)或外貼式止水帶,及在施工縫界麵上塗刷
防水塗料或界麵劑等。 二、 最終接頭施工縫防水設計方案比選 youyuwaihuansuidaozuizhongjietoushigongdeteshuxing,zhongmaishihuowaitieshizhishuidaishibukenengshiyongde。yinci,zuizhongjietoushigongfengshejizhinengzaishigongfengdejiemianshangxiangbanfa。cankaoguowaitongleixingsuidaohunningtujiefengfangshuijiguoneidixiajiegouteshujiefengfangshuideshejijingyan,juedingcaiyongmuqianzaiguojishangjiaoweixianjindekequanduanmianchujiangde
注漿管,最初的設計方案如圖3所示。在圖3位置a所示的是目前
鋼筋混凝土接縫防水設計采用較多的一種,它處於結構斷麵的中間,在
注漿過程中,漿液可以注至斷麵的大部分,且不容易擊穿混凝土,造成跑漏漿。圖3位置b所示的
注漿管埋設位置是純粹的防水措施,由於
注漿管離結構內側距離較近,
注漿管在綁紮鋼筋和澆築混凝土的過程中易於保護,且
注漿導管較短,從而使
注漿總路程較短,
注漿質量容易掌控,因此從防水角度而言,這個設置位置從純防水角度來講效果應是較為理想的。圖3位置c所示,
注漿管的埋設位置是較為接近現代防水理念的,由於位置靠近結構外側,在
注漿結(jie)束(shu)後(hou)漿(jiang)液(ye)封(feng)堵(du)後(hou),結(jie)構(gou)受(shou)保(bao)護(hu)的(de)範(fan)圍(wei)最(zui)大(da),這(zhe)種(zhong)防(fang)水(shui)措(cuo)施(shi)既(ji)考(kao)慮(lv)到(dao)單(dan)純(chun)的(de)結(jie)構(gou)防(fang)水(shui),又(you)提(ti)高(gao)了(le)結(jie)構(gou)的(de)整(zheng)體(ti)耐(nai)久(jiu)性(xing),而(er)這(zhe)一(yi)點(dian)是(shi)上(shang)述(shu)兩(liang)種(zhong)(特別是b位置)所suo容rong易yi忽hu視shi的de。但dan是shi由you於yu管guan節jie已yi沉chen入ru江jiang中zhong,最zui終zhong接jie頭tou外wai側ce雖sui有you鋼gang模mo板ban作zuo為wei保bao護hu,但dan在zai混hun凝ning土tu澆jiao築zhu結jie束shu之zhi後hou,其qi外wai部bu環huan境jing已yi無wu法fa掌zhang握wo,所suo以yi一yi旦dan在zai
注漿壓力的作用下,漿液擊穿混凝土,向管節外側跑漏漿,將會給實際施工帶來不小的麻煩。
考慮到管節
混凝土結構的耐久性和接縫防水的要求,綜合上述3種方案的各自特點以及結構構造特點,最終選擇如圖4所示的設計方案,即在靠近管節外側設置
注漿管,附加的在
注漿管外側再設置一道遇水膨脹止水條,此道止水條既能起到接縫的初期防水作用,又能阻止在
注漿過程中漿液不會在
注漿壓力作用下朝管節外側跑漏漿,從而完善了圖3中位置c的
防水方案。 三、 最終接頭施工縫
防水材料比選 在本接縫防水設計過程中,之所以采用可全斷麵出漿的
注漿管,是由於其特殊結構所決定的。如圖5所示,?為鋼絲加強線圈,它可以防止
注漿管在混凝土澆築過程中遭受擠壓凹陷,致使
注漿通路中斷。?為非織物濾膜,這層非織物濾膜是
注漿管的關鍵,它利用了水泥顆粒與
注漿漿液的顆粒粒徑差,可以阻止水泥顆粒的侵入,又可以使
注漿漿液輕易地滲出,起到半透膜的作用,較好地解決了
注漿管在施工過程中被堵塞的問題。? 為wei外wai層ceng合he成cheng保bao護hu膜mo,它ta主zhu要yao起qi到dao保bao護hu內nei層ceng非fei織zhi物wu濾lv膜mo的de作zuo用yong,可ke以yi避bi免mian混hun凝ning土tu中zhong粗cu骨gu料liao對dui內nei層ceng非fei織zhi物wu濾lv膜mo的de破po壞huai。同tong時shi這zhe層ceng保bao護hu膜mo中zhong非fei織zhi物wu濾lv膜mo物wu質zhi,在zai
注漿壓力的作用下象閥門一樣使
注漿漿液沿整條
注漿管均勻滲出,以填充混凝土中的縫隙。如上所述,可全斷麵出漿的
注漿管由其特殊的構造形式使其具有其他傳統
注漿管所不具備的優點,隻有這種
注漿管才能適合外環隧道這種特殊的大型永久性的地下結構的防水及耐久性要求。 與
注漿管相匹配的
注漿漿(jiang)液(ye)的(de)選(xuan)擇(ze)也(ye)是(shi)此(ci)接(jie)縫(feng)防(fang)水(shui)的(de)關(guan)鍵(jian)。本(ben)隧(sui)道(dao)混(hun)凝(ning)土(tu)最(zui)終(zhong)接(jie)頭(tou)處(chu)作(zuo)為(wei)沉(chen)管(guan)管(guan)節(jie)的(de)一(yi)部(bu)分(fen),我(wo)們(men)希(xi)望(wang)這(zhe)部(bu)分(fen)後(hou)澆(jiao)混(hun)凝(ning)土(tu)與(yu)兩(liang)側(ce)管(guan)節(jie)連(lian)接(jie)緊(jin)密(mi),最(zui)好(hao)溶(rong)為(wei)一(yi)體(ti),因(yin)此(ci)在(zai)此(ci)處(chu)以(yi)既(ji)能(neng)滿(man)足(zu)防(fang)水(shui)要(yao)求(qiu),又(you)能(neng)加(jia)強(qiang)結(jie)構(gou)強(qiang)度(du)的(de)漿(jiang)液(ye)為(wei)最(zui)理(li)想(xiang)的(de)選(xuan)擇(ze)。 目mu前qian國guo內nei用yong於yu接jie縫feng防fang水shui的de化hua學xue漿jiang液ye主zhu要yao以yi聚ju氨an酯zhi類lei為wei主zhu,聚ju氨an酯zhi漿jiang液ye又you可ke分fen為wei油you溶rong性xing和he水shui溶rong性xing兩liang類lei,它ta們men都dou具ju有you良liang好hao的de防fang水shui抗kang滲shen作zuo用yong。水shui溶rong性xing聚ju氨an酯zhi漿jiang液ye更geng適shi合he用yong於yu
滲漏量較小、且小環境內水量充足的
滲漏縫隙;油溶性漿液由於其固化發泡的時間可現場調配,故它受小環境
滲漏量的影響較小,可以封堵
滲漏水(shui)量(liang)較(jiao)大(da)的(de)縫(feng)隙(xi)。兩(liang)種(zhong)類(lei)型(xing)的(de)聚(ju)氨(an)酯(zhi)漿(jiang)液(ye)在(zai)固(gu)化(hua)發(fa)泡(pao)之(zhi)後(hou)均(jun)具(ju)有(you)一(yi)定(ding)的(de)柔(rou)性(xing),可(ke)以(yi)在(zai)一(yi)定(ding)範(fan)圍(wei)內(nei)適(shi)應(ying)結(jie)構(gou)的(de)變(bian)形(xing),當(dang)然(ran)它(ta)們(men)對(dui)結(jie)構(gou)強(qiang)度(du)毫(hao)無(wu)幫(bang)助(zhu)。所(suo)以(yi)聚(ju)氨(an)酯(zhi)類(lei)漿(jiang)液(ye)多(duo)用(yong)於(yu)結(jie)構(gou)變(bian)形(xing)縫(feng)或(huo)結(jie)構(gou)變(bian)形(xing)尚(shang)未(wei)穩(wen)定(ding)的(de)
滲漏處。因而聚氨酯類漿液並不適合於本隧道最終接頭接縫。 環氧漿液是一種具有對
混凝土結構補強作用的材料,但目前國內的環氧漿液大多為憎水性,在潮濕環境下使用並不理想。而由比利時的de neef公司進口的親水性環氧漿液正好填補了這一空白,其物理技術性能指標詳見表1。表2所示為憎水性環氧漿液的物理技術指標,兩表比較後可知,憎水性環氧的強度與親水 表1:親水性環氧樹脂漿液技術性能指標: 物理性能 重量混合比(A/B) 100/30 適用時間(100g,25℃) 80min 粘度: A組份(25℃) 125+25CPS B組份(25℃) 25+5CPS 固含量 100% 對混凝土的粘接強度 (7天後,25℃) 幹混凝土: >6Mpa 濕混凝土: >3.5MPa 抗壓強度(7天後,20℃) >80MPa 表2:環氧糠酮漿液技術性能指標: 項目 性能 粘度(Pa・s) 固化時間(h) 抗壓強度(MPa) 抗拉強度(MPa) 與混凝土粘接強度(MPa)幹粘 與混凝土粘接強度(MPa)濕粘 (10~20)×10-3 24~48 50~80 8~16 1.9~2.8 1.0~2.0 性(xing)環(huan)氧(yang)的(de)強(qiang)度(du)相(xiang)當(dang),但(dan)是(shi)親(qin)水(shui)性(xing)環(huan)氧(yang)與(yu)混(hun)凝(ning)土(tu)的(de)粘(zhan)接(jie)強(qiang)度(du)明(ming)顯(xian)高(gao)於(yu)憎(zeng)水(shui)性(xing)環(huan)氧(yang)。最(zui)終(zhong)混(hun)凝(ning)土(tu)接(jie)頭(tou)接(jie)縫(feng)的(de)環(huan)境(jing)較(jiao)為(wei)潮(chao)濕(shi),綜(zong)合(he)防(fang)水(shui)及(ji)結(jie)構(gou)強(qiang)度(du)的(de)要(yao)求(qiu),親(qin)水(shui)性(xing)環(huan)氧(yang)漿(jiang)液(ye)成(cheng)為(wei)隧(sui)道(dao)的(de)首(shou)選(xuan)。 四、 最終接頭施工縫
防水施工 最終接頭施工縫
防水施工首先就是安裝固定
注漿管和遇水膨脹止水條。
注漿管及遇水膨脹止水條的具體固定方法如圖6、7所示,在固定過程中要使止水材料與混凝土基麵保持密貼,謹防有空鼓現象。由於這一工作是在混凝土基麵已經鑿毛、衝洗幹淨並且完成結構鋼筋綁紮之後進行的,所以其工作還是有一定的難度的。
在整道隧道最終接頭混凝土澆築完畢並達到設計強度要求之後,即進行
注漿施工。本次
注漿施工采用“高壓快漿”的形式。所謂“高壓快漿”就是漿液由
注漿管注入,從出漿管出漿後即將出漿管綁紮封閉,然後繼續與
注漿管加壓
注漿,漿液在壓力的作用下,憑借其低粘度的特性,迅速滲入混凝土縫隙,壓力加至10MPa後,便保持衡壓2分鍾,此時觀察進漿量,如果漿液不再注入或注入少量,即可認為此段
注漿達到要求,結束
注漿。漿液在滲入混凝土後會固化,由表1可知,漿液的含固量為100%,也就是說漿液在固化後幾乎不會有收縮,並且不會受潮濕環境的影響,依然能夠與混凝土基麵粘接。 五、 最終接頭接縫防水設計與施工小結 采用全斷麵出漿
注漿管及親水性環氧漿液與遇水膨脹止水條組合使用,用於沉管隧道主體結構的關鍵接縫的防水設計在國內尚屬首次。外環隧道已於2003年6月通車,從目前運行情況來看,水下最終接頭混凝土接縫防水效果良好。 在
注漿管
注漿過程中,底板、頂板及側牆平直段每延米
注漿管的
注漿量基本一致,這說明最終接頭混凝土澆搗得還是十分密實的,
注漿weifashengpaoloujiangdeyichangqingkuang,jinzaidibanzhiceqiangdezhuanjiaochujiangyeyongliangshaoduo,fenxirenweizhuanjiaohunningtujiaozhunandudayupingzhiduan,tongshizhuanjiaohunningtuhouduyedayupingzhiduan,suoyi
注漿量偏多並不屬於異常情況。 親(qin)水(shui)性(xing)環(huan)氧(yang)漿(jiang)液(ye)為(wei)雙(shuang)組(zu)分(fen),在(zai)現(xian)場(chang)配(pei)置(zhi),配(pei)置(zhi)的(de)比(bi)例(li)及(ji)一(yi)次(ci)配(pei)置(zhi)量(liang)應(ying)根(gen)據(ju)設(she)計(ji)要(yao)求(qiu)及(ji)施(shi)工(gong)速(su)度(du)設(she)定(ding)。配(pei)置(zhi)比(bi)例(li)不(bu)當(dang)會(hui)導(dao)致(zhi)漿(jiang)液(ye)固(gu)化(hua)後(hou)的(de)強(qiang)度(du)不(bu)夠(gou)等(deng)質(zhi)量(liang)問(wen)題(ti);一次配置量過多,施工速度跟不上,漿液會提前固化造成浪費。 在
注漿初期,由於施工經驗不足,在加壓過程中曾發生PVC導管爆裂和PVC導管與
注漿金屬管(連接
注漿泵)脫落等情況,通過對
注漿金屬導管加長,加強PVC導管與金屬導管的綁紮等措施解決了這一問題,這一情況值得在今後的
注漿施工中注意。 通過外環隧道最終接頭混凝土接縫防水的設計與施工的實踐,我們充分認識到全斷麵出漿的
注漿管及親水性環氧是一種性能優良的
防水材料。在結構中預埋
注漿guanbingyuyushuipengzhangzhishuitiaozuheshiyong,duiyujiejuewufayumaizhongmaishizhishuidaidegangxingshigongfengfangshuiwenti,zuoleyicichenggongdechangshi,duijinhoudedixiajiegougongchengdefangshuiyoucankaojiazhi。