防止渗漏水综合项目施工关键技术

水工隧洞衬砌结构预防渗漏水施工技术【内容提要】水工舲衬砌结构外土工织物防水；加TMS防水剂硅结构自防水；伸缩缝、施工缝止水带、止水条止水；聆表面使用膨胀水泥堵漏等技术在水工隧洞衬砌施工中取得良好效果关键词水工隧洞预防渗漏水技术

一、前言山西省万家寨引黄工程是一项跨流域引水工程，年引水量12亿输水工程线路全长453Km,其中隧洞长度208Km,在该工程中占相当关键部分隧洞经过地域，地下水位多在洞线以下，地质条件改变多端，不少经过石灰岩地域,岩溶发育，有些地段裂隙、破碎带较多还有不少土洞段，渗漏将造成地基沉陷，造成隧洞变形、裂缝，甚至坍塌；同时渗漏引发水量损失也将造成建成后运行成本增高由铁十三局二处施工引黄南干线3井洞全长4167米，其中土洞段长度为全线之最，达860米土洞围岩为第四系Q2黄土和第三系岫粘土层土层中埋藏有季节性地下水，最大土体含水量达

21.6—

24.3%,饱和度

94.5—100%该洞段衬砌结构预防渗漏水设计和施工在水工上有一定代表性本文结合工程实际总结预防渗漏水施工技术衬砌结构预防渗漏水系统由土工膜、采取土工膜、士工织物预防渗漏士工织物预防渗漏，舲衬砌抗渗，伸缩缝、施工缝处理，表面封堵等项组成土工膜、土工织物复合衬砌防渗系统在世界上已广泛应用，其有效性很好，能大量降低维护费用，降低工程造价其结构形式，关键由土工织物（无纺布）作为保护层，土工膜作为防渗层，复合组成铺设在衬砌结构外侧，作外防水

（一）、对土工膜、土工织物技术要求土工织物（无纺布）关键是用来保护土工膜不受施工和运行期外力刺破，所以应含有一定力学强度及弹性常见士工织物每平方米重量300-500g,抗顶破能力2700—3400N,在2Kpa荷载作用下，其厚度

2.6—

3.3mm,渗透系数为9义101一8X10%m/s,极限延伸率50%—70%土工织物应含有一定耐化学腐蚀能力要注意避免曝晒，以防老化土工膜应易于适应隧洞结构不平表面，能吸收一定平面力，能抗腐蚀抗老化，，能由机械焊接来铺设安装抗拉强度通常在10MPa—12Mpa,极限延伸率300%—600%,渗透系数IX10-1X1013cm/s,厚度在

0.8mm—

3.0mm,幅宽2m—7m,长度在20m以上

二、土工织物、土工膜施工见止水大样图

1、施工准备先将喷舲或模注粒作好一次支护表面处理平整，除掉外露钢筋、石渣等搭好作业平台施工人员熟悉施工方法，明确质量标准

2、仪器调试施工之前，用两块同性质土工膜进行试焊，取得焊接土工膜最好温度和最好焊接速度几种土工膜一般性能材料名称序号项目名称单位乙烯醋酸乙烯共聚低密度聚乙烯高密度聚乙烯物EVA LDPEHDPE1比重g/cm

30.

950.

910.942拉伸强度MPa

15.712153断裂延伸率%6004505004撕裂强度KN/m5355455耐酸碱性耐耐6柔性℃-30-60脆-60脆

3、铺设无纺布、钉设暗钉根据设计或选定暗钉密度，在一次支护表面上铺设固定土工布，暗钉间距70cm—120cHi左右暗钉位置应在土工膜中间，离幅边30cm—40cm,以利于焊接机行走暗钉可用射钉枪或膨胀塑料钉

4、铺设土工膜铺设前用粉笔在无纺布上沿环向画出土工膜位置，以后，沿环向从一侧开始自下而上进行铺设，边铺设边用塑料焊枪将土工膜焊于涂上胶暗钉塑料块上铺设时要调整好两幅土工膜搭接宽度在10cm左右

5、焊接使用新型双焊道自动熔焊机，焊接和铺设可平行作业，铺设2—3幅后可进行焊接，从一侧开始自下而上沿环向进行，采取焊接前试验参数，并依据焊接效果随时调整焊机温度和走行速度

6、质量检验充气法，先堵住熔焊时预留空隙一端，充气到压力表显示

0.15-

0.3MPa,等5分钟，若压力表无改变，说明完全粘合；不然，涂检测液，出现气泡部位须修补至检测合格

7、注意事项焊接中需要停机时，应快速抬起手把，使焊头和土工膜分离，预防烤焦施工前应作好充足准备，努力作到一次成形二次衬砌钢筋绑扎和焊接，要采取防护方法预防刺破或烧伤土工膜

三、混凝土衬砌抗渗隧洞预防渗漏，混凝土、钢筋混凝土衬砌及回填灌浆防水是基础，衬砌结构不仅要有足够强度，还要满足抗裂、抗渗要求抗渗标号采取S关键是严格选料、控制工艺和使用防水8o剂

（一）、混凝土用料及防水剂

1、水泥选择指定厂家生产不低于425号一般硅酸盐水泥，并按规范抽检

2、砂符合国家要求标准，质地坚硬，细度模数

2.4—

2.

83、碎石最大粒径小于40mli1分成5—20mm和20—40mm两级，依据试验优选级配,要求超径小于5%,逊径小于10%,含泥量小于1%,吸水率小于

2.5%,针片状颗粒含量小于15%o

4、防水剂TMS新型防水剂

4.1TMS防水机理遇水膨胀析出凝胶，能改善新拌胫（砂浆）和易性，杜绝沉降缝隙降低渗水通道，堵塞毛细孔渗透水份，达成防水堵渗效果防水剂和水泥中铝酸盐矿物在水化过程中可形成钙矶石产物，从而提升了基体自防水能力防水剂含有减水效果在校配合比及用水量相同情况下，坍落度可显著增加，用水量显著降低，促进就（砂浆）内部空隙率低,孔结构取得改善，其水密性显著增加，各龄期强度全部有提升

5.2TMS防水剂性能指标抗压强度和基准样相比7d＞125—140%,28d＞110—120%,90d＞100%；抗渗指标和基准样相比可提升500—800%；和基准样相比，90d收缩＜40%,可赔偿跄收缩率（

0.8—

2.5）X10-4；含水率＜4%细度o.08mm筛筛余＜15%；安定性（煮沸）合格氯离子含量＜

0.5%（国家标准V5%）PH值7—9水泥净浆流动度＞150%於和易性、泌水性及保水性能均能显著改善

5.3TMS防水剂施工方法TMS掺量4—5%（以水泥重量计）；投料时先投入砂石、水泥，再投入TMS防水剂，搅拌时间比不掺延长30秒

5.4注意事项掺TMS跄（砂浆）要按符合设计配合比正确投料在同一项工程上使用配比必需均匀一致，浇捣时一定要按规范操作，注意校本身基体密实谨防在施工中影响工程质量TMS和其它外加剂适用时，应先检验其相容性掺入TMS松（砂浆）工程和常规建工程一样，必需加强养护

（二）、柱施工工艺

1、配比每立方米舲水泥用量不少于320Kg,含砂率以30—40%为宜，灰砂比为12—

12.5o坍落度小于5cm,水灰比小于

0.55掺用防水剂含量应控制在4—5%

2、拌和、运输、振捣用机械拌和，时间不少于2min运输过程中不应分离、漏浆、泌水机械振捣，以校表面不再下沉，不出气泡，开始泛浆为止，止水片、止浆片周围应辅以人工捣固有条件可采取泵送腔

3、模板要求标准化、系列化，钢模板表面应光洁平整，接缝严密，以确保於表面质量，降低输水糙率

4、养护浇注完成应立即撒水养护，保持硅表面常常湿润，时间不少于14d

（三）、回填灌浆为填满衬砌和围岩之间空隙，填补不密实混凝土，水工隧洞要求对衬砌背后（通常指封闭衬砌结构拱部）实施回填灌浆灌入浆液将空隙填满，并渗透扩散到围岩及舲结构缝隙中，形成结石体，使围岩和衬砌结构共同承受内外荷载，同时能形成隔水层起到防水作用是一个简便实用预防水方法

1、灌浆材料及配比通常灌注水泥浆，也能够掺入砂或粉煤灰，浆液水灰比有11,

0.81,

0.61,

0.51四个比级，砂或粉煤灰掺量小于灰量250%

2、灌浆划分灌浆区段（不超出50m）,灌浆孔按设计部署，统一编号，标注施工次序，深入围岩10cm采取纯压法，灌浆压力

0.2—

0.6MPa,每lOmin观察统计耗浆量、灌浆压力，采取比重计抽查浆液浓度灌浆孔停止吸浆或达成要求压力后吸浆量很小时,可停止灌浆，待无返浆后拆下灌浆管，封堵孔口，换注另一孔

3、作业方法灌浆由下游向上游推移施灌，由低位向高位分序施灌灌浆按分序加密标准须经过两次以上反复灌浆次序间隔大于48小时灌浆浆液浓度由稀到浓，浆液变换条件按设计要求或现场试验确定

4、机具设备灌浆泵优选多缸活塞式，有足够排浆量，灌浆压力应大于最大设计压力

1.5倍浆液搅拌机应和泵排浆量相适应灌浆泵、管、孔全部应装有压力表，使用压力应在表最大标值1/3—3/4之间，误差小于5%、衬砌伸缩缝、施工缝处理伸缩缝是为预防衬砌干燥收缩、温度改变伸缩和纵向荷载改变等产生裂缝而设置施工缝则作为衬砌聆浇注接缝嵌缝材料为三毡四油衬砌环向缝轴线处设置651—II型橡胶止水带，并在止水带两翼充填复合GB止水材料纵向缝中使用GB止水条止水水工中对伸缩缝、施工缝处理有着严格要求

（一）、伸缩缝、施工缝设置

1、环向土洞每8m设置一条伸缩缝，岩洞每20nl设置一条伸缩缝

2、纵向衬砌先底板后边拱边墙和底板施工缝设置（见止水大样图）

（二）、伸缩缝、施工缝施工

1、止水带施工（见止水大样图）

1.1651—II橡胶止水带横剖面图

1.2651—II橡胶止水带技术指标以下:项目单位指标项目单位指标含胶率%250撕裂强度235N/mm拉伸强度Mpa16脆性温度℃W—45硬度（邵氏）度60±5热空气硬度改变（邵氏）度8拉伸强度改变（降扯断伸长率%2450老化W10%低）定伸永久变形70℃X伸长改变率（降低）%2020%24h压缩永久变形%臭氧老化50pphm20%48h2级3570℃X24h23℃X168h

201.3安装方法按常规施工方法，先用610钢筋弯成一头带弯钩铁夹，将止水带摆平在待浇碎模具中,另一端从挡头板中和止水带一起留出来，并用双层木块夹住止水带，待聆拆模后将另一端止水带连同留出钢筋棍摆平，并固定后，下一段舲才能浇筑，这么止水带不会跑模,止水带接头进行焊接

1.4止水带接头施工在安装止水带施工中，接头方法普遍采取热模加压二次硫化、粘和剂冷粘两种方法

1.

4.1热模加压二次硫化方法其接头时间短，效率高，制品性能一致，适适用于较大空间，无易燃物质施工场所其施工方法选择特制模具，将模具预热到要求硫化温度，把止水带接头放入模具中，加压到要求压力，在要求时间开模，修边形成热模接头

1.

4.2冷粘法采取冷粘技术处理止水带接头，工艺方便，易于控制，粘接强度超出止水带本身强度，其耐水、耐老化、耐腐蚀性能全部很优异适适用于多种防水工程止水带接头施工,尤其在瓦斯等易燃气体工程中其施工方法止水带两头胶梗削平，长度在15-30cm之间将接头磨平，并用汽油或丙酮擦掉表面油污，晾至表面干燥将氯丁系列粘合剂和列克纳或7900按100:5重量比配合，并搅拌均匀在表面干燥两端接头处很薄地涂一层粘合剂，晾至干燥，再涂第二遍胶，晾至仅有触粘性时将两接头按预定位置粘合，加压放置半小时，即可施工浇注混凝土为提升粘合强度，可在上、下面用硫化胶片粘合加固

2、GB止水条施工

2.1GB止水条性能指标测试项目控制指标备注水±3%GB材料在三种溶液中耐水饱和氢氧化钠溶液±3%浸五个月后重量改变耐化学性百分率10%氯化钠溶液±3%常温断裂伸长率》800%拉伸变形时GB和彼粘抗拉伸性能接面没有被拉开-30℃断裂伸长率与800%比重

21.15GB和腔粘3个月后粘接面强度和基准三95%接面浸水值比较环境保护属橡胶类产品无毒、无污染试验温度一2UC一■[~5寸快速冻融300次，和舲粘冻融试验接强度和基准值比较，不低于90%流淌性能60℃,75°倾角，48小时不流淌

2.2施工方法（见止水大样图）GB止水条截面尺寸有4X6cm、2X3cm施工时，保持槽内清洁，将槽内均匀涂一层401胶，o待胶不粘手后，即可向槽内嵌填GB材料，嵌填时从一头向另一头，并将空气挤出嵌好GB材料压实（或锤击）以利GB材料和舲粘合在环向伸缩缝中，GB材料嵌填压实后，剩下缝隙充填闭孔板或二毡三油；在施工缝中，只须压GB止水条

五、社表面封堵水工隧洞校衬砌施工完成后，因多种原因，造成硅局部不密实，或干缩形成渗水通道，表现为於表面泅水现象利用石膏矶土膨胀水泥配制水泥砂浆、杜，对於表面进行封堵处理其有效性在土洞工程实例中得以证实

1、石膏矶土膨胀水泥技术指标项目技术指标比表面积比表面积不得小于4500cm2/g凝结时间初凝不得早于20分钟，终凝不得迟于4小时体积安定性以试体长度改变作判别，应符合膨胀率要求物抗压强度抗拉强度度类别及期1天3天28天1天3天28天标铲、理强度kg/400200300400161820cm2500300400500202224性600400500600242628质水泥净浆试体在水中养护时，1天膨胀率三

0.15；水中养护28天膨胀率

40.3,lo试件表面不得出现裂纹膨胀率%水泥净浆试体在水中养护3天后再放入箱中养护联合养护时，1天膨胀率

20.15,28天膨胀率NO.1水泥净浆试体在水中养护1天后，在10个大气压不透水性力下应完全不透水

2、石膏矶土膨胀舲堵漏机理膨胀聆在凝固时，体积增大，对周围柱产生压力，破坏毛细管，从而增加於密实性,使填补腔和原腔结合紧密，并提升其抗渗性

3、施工方法先将水临时引出或降低水位对于泅水裂缝，须沿其长度剔成宽30—50mm、深50—100mm喇叭形缝隙；对于洞穴须将之凿成锥形或梯形；深度不应小于100mm并须将缝隙及洞穴清除、冲洗洁净浇灌石膏矶土膨胀杜或砂浆前，旧腔表面必需用水润湿，并刷石膏矶土膨胀水泥净浆一道水泥用量及水灰比，水泥用量在配置砂浆时，水泥:砂W12；在配置於时，水泥用量N400kg/m水灰比

0.5砂浆或硅浇注后，必需用湿草帘加以覆盖待终凝后充足浇水养护砂浆养护1天、碎养护3天即可使用

六、认识和体会在水工隧洞施工中，使用加TMS防水剂於自防水，粒衬砌结构外土工织物防水，施工缝、伸缩缝使用止水带、止水条止水，校表面用膨胀水泥堵漏等技术单独和综和利用全部取得了良好止水效果，可用于全部地下防水工程；快速经济，施工简单、方便，成本低廉但必需严格管理，按规范和设计施工方能取得实效参考文件《混凝土手册》吉林科技出版社《复合高效硅防水剂产品说明书》特密斯集团《山西省万家寨引黄入晋工程就施工技术要求》天津设计院主编《建筑材料》同济大学出版土工织物防水层隧道回填灌浆区-1次模注硅40cm厂w橡胶止水带全断面铺设（KJ\\\二次钢筋碎结构40cm隧洞止水大样示意图。