浅谈下穿隧道工程防渗漏施工技术

摘 要：本文结合工程实例，介绍了下穿隧道工程施工中，为防止该地下结构出现渗漏而采取的一系列措施，如支护结构挡水、主体结构自身防水、外包防水层多道工艺控制等，达到了设计要求并满足了功能需要。

关键词：深层搅拌桩；大体积混凝土；快易收口网；冷却管；聚氨脂涂料

1工程概述

某下穿隧道呈东西向，全长 399.5m，分为开口段和闭合箱体两大部分，闭合箱体长100m，东西两侧引道开口段长299.5m，另在隧道东端南北侧设a、b 两条匝道作为进出下穿隧道的通道。

2基坑支护方案的确定及实施

本工程具有施工线路长（400m）、规模大（宽 30m、中间段深8m）、工期紧等特点，因此围护结构的截水是其成败的关键，设计采用φ1.0 m钻孔灌注桩支护受力（悬臂8 m、基坑不对称，开挖可全面展开）、深层搅拌桩止水帷幕和小部分地段加预应力锚杆以及隔栅式重力挡土墙的挡土和止水方案。

3主体施工方案的确定和实施

3．1主体结构概况

该下穿隧道全长399.5m，纵向按沉降缝分成8大段，开口段每段长40～50m，第Ⅳ段闭口段长100 m。为减少不均匀沉降，第Ⅱ～Ⅷ段结构下设计384根φ0.8 m，深 12 m的抗浮钻孔灌注桩；第Ⅱ、Ⅶ、Ⅷ段接近地面处采用换填2 m砂层的天然基础。

闭合段净高5.84～6.14 m，净宽 27 m，车行道路宽16 m，两侧人行道各5 m。主体采用C35、S36 抗渗混凝土，其中闭合段底板厚1.0 m，侧墙0.7 m，顶板0.6～1.2 m，开口段由低往高底板从0.8 m减至0.6 m，侧墙厚度均为0.55m。

3．2 结构施工试验段

以主体结构第Ⅱ段为工程开始段，并进行为期1个月的观测，其情况如下：在第Ⅱ段南侧侧墙（高1.5～4.2 m）浇筑后3天便出现了3条裂缝，第5天拆模后又发现 9条竖向贯穿裂缝，其形状有4条为上大下小，5条为中间大两头小，第10天后有3条宽度＜0.1 m m 的裂缝闭合，剩余6条。

根据以上问题，我们进行了细致的观测记录，及时采取措施将其彻底解决，并总结了不少经验教训。

3．3混凝土原材料及配合比的确定

本隧道主体结构采用抗渗混凝土（按60d强度），抗渗标号s6。为抑制孔隙和减少裂缝，提高混凝土的密实度和抗渗性，在控制混凝土配合比及各项材料的技术参数上采取了以下措施：

（1）配合比选择（见表1）

骨料采用二级配比，控制砂、石的含泥量（按质量＜3．0%），降低水灰比（＜0．5）和水泥用量（＜380kg/m3），水泥根据珠江隧道的成功经验，采用南方水泥厂生产的嘉华牌水泥。

（2）混凝土搅拌

本工程主体结构施工均在夏季进行，为控制混凝土的入模温度低于28ºC，拌制时使用5～6℃的冰水，同时根据设计要求对骨料设置遮阳装置，以降低骨料的温度，并尽量安排在夜间进行浇筑。

（3）掺加外加剂

拌制混凝土时采用双掺技术，即掺加Ⅰ级粉煤灰和高效防水剂建筑宝（JZB―5），以延长混凝土的初期固结时间，减少初期水化热和降低最高温度，改善和易性，降低水灰比。

3．4主体结构分段

主体结构按设计变形缝分成Ⅰ～Ⅷ段，最短段37，最长段50m。已施工的第Ⅱ段出现裂缝的原因是混凝土结构一次浇筑过长，通过分段计算，剩余主体结构施工的分段原则为：主体结构底板按30m左右分段施工，侧墙及顶板按15m左右分段施工，闭合箱体侧墙与顶板段与段间设后浇带。

3．5 混凝土浇筑

（1）底板、侧墙基本采用串筒、斜槽浇筑，地面开口段底板及闭合段顶板由于高差较小，采用地泵浇筑。

（2）振捣

结构混凝土尽量采用机械振捣，先振捣出料口的混凝土，形成自然流淌坡度，然后振捣工人一字排开，从坡脚逐步向上推进振捣，振捣棒的使用严格按规范执行。

（3）表面处理

水平缝处可洒1～3mm 碎石，底板、顶板面接近初凝时，用抹子搓压多遍，每遍 1.5h左右，以避免表面龟裂，搓压后的表面必须是粗面，不允许直接压光。

3．6混凝土养护及拆模

混凝土如早期脱水或养护过程中缺少必要的水分和温度时，将会产生干缩和温差裂缝，其克服的主要途径是保湿，即在养护过程始终保持混凝土表面湿润。

底板（因横、纵坡度较大）采用覆盖麻包带蓄水养护，顶板（平坡）采用砌砖蓄水养护；侧墙采用接花孔塑料管淋水养护；养护时间不少于14天，本工程侧墙采用酚醛覆面木模板，由于其本身具有保温作用，故将拆模时间延长至浇注后7天。

4 施工控制

4．1 裂缝控制

裂缝的成因主要有以下两种：

（1）由外荷载的直接应力，即按常规计算的主要应力引起的裂缝；

（2）由变形变化引起的裂缝，结构由于温度、收缩和膨胀、不均匀沉降等因素引起的裂缝。

对工程实践中结构物裂缝原因的统计分析表明，属于由变形变化引起的约占 80％，由荷载引起的约占20%。

本工程开口段第Ⅱ段南侧墙40m长，采用一次浇筑，浇筑后第2天在墙顶发现横缝3 道，第4天拆模时除对应出现竖向贯穿裂缝外，还不断有竖向贯穿裂缝出现，最后共出现9条，均呈上宽下窄状，终止到底板与侧墙分缝处。

经技术人员与有关专家、设计人共同研究和细致分析后，将这些裂缝确定为第（2）类变形变化裂缝，且主要由温度和收缩造成，其原因如下：

①纵向配筋率不足，配筋为Ф12@200；

②混凝土结构浇筑长度过大；

③混凝土配合比、温度、塌落度等指标得不到良好控制；

④拆模过早和养护不及时，造成表面温度较低及风干现象，使温差裂缝不断增多；

⑤底板与侧墙混凝土浇筑时间间隔过长（28d），使侧墙受底板约束应力影响。

根据以上问题，我们采取了下列的施工措施：

（1）对大体积混凝土控制配合比，减少水泥用量，控制入模温度，保证混凝土内外温差＜25℃

（2）将侧墙的纵向配筋改为Ф12@200；

（3）新旧混凝土浇筑时间相隔5～7d；

（4）控制侧墙施工缝在15m左右，并跳段施工；

（5）闭合箱体侧墙与顶板设0.8～1.0m宽的后浇带，在两侧混凝土结构完成45天后再浇筑，因侧墙与底板浇筑时间间隔较长，为防止底板对侧墙的约束，在0.7m厚的侧墙内设Ф20蛇型冷却管，以减小温差应力；

（6）按60d强度设配合比，混凝土加冰，良好级配；

（7）侧墙拆模控制在7天后，保持淋水14天。

在采取以上措施后，往后施工的主体结构其底板、侧墙、顶板均再未出现贯穿裂缝，仅在部分开口段侧墙出现＜0.1的微裂纹。而采用冷却管的闭合段侧墙全部未见微纹产生，真正做到“滴水不漏”。

4．2温度监测

（1）混凝土入模的温度控制

采用冰水拌制混凝土，控制冰水温度为5℃～7℃，对骨料加遮阳棚，喷洒冰水降温，混凝土温度采用红外线测温仪进行测温。

（2）混凝土养护过程的温度控制

混凝土的温升几乎是由水泥水化热产生，为了准确掌握大体积混凝土温度升降的变化规律，给混凝土养护和散热提供科学依据，我们采用数字电子测温计和水银测温计来测量混凝土内外表面的温度和大气温度。在每段结构的底板、侧墙、顶板均用6分水管埋设测温孔3～5个，对冷却管侧墙主要测量进出水的温度。

5 防水工艺的确定及实施

5．1施工缝、后浇带处的快易收口网

施工缝采用300×2镀锌止水钢板，端头板改用先进的施工新材料―快易收口网，使用后可使混凝土浇筑过程中产生的泌水迅速排清，并大大减少水泥砂浆的产生，对混凝土的表面抗裂有极大的帮助。

5．2闭合段的冷却管和后浇带（略）

5．3外防水施工工艺（示意图略）

（1）底板防水层

该层构造为：①C10混凝土垫层；②水泥砂浆找平层20厚；③涂刷成膜厚2.5的柔性防水涂料；④1：2.5水泥砂浆保护层20厚；⑤抗渗混凝土底板。

（2）侧墙防水层

该层构造为：① 1：2.5水泥砂浆找平层20厚；②涂刷成膜厚2.5的柔性防水涂料；③用20厚聚苯乙烯泡沫板作隔离层，外砌120厚砖墙保护层；④侧墙与支护桩之间回填低透水性材料。

（3）顶板防水隔热层

该层构造为：①抗渗混凝土顶板；②1：2.5水泥砂浆找平层20厚；③涂刷成膜厚50的柔性防水涂料；④用50厚聚苯乙烯泡沫板作隔离层；⑤面铺1.5厚氯化聚乙烯橡胶共混卷材；⑥200钢筋混凝土路面结构层。

5．4桩头防水处理

在桩头四周嵌入20×20双组份聚氨脂密封膏，在顶部均匀涂刷两遍EAA环氧浆，并嵌上环氧化合物水泥砂浆20 厚并压至密实。

6 总结

根据对本工程施工前后出现问题的分析和解决，对基坑支护及止水帷幕采用双层搅拌桩达到良好止水效果，大范围采用φ1000钻孔桩的基坑能保持稳定安全，开挖能顺利进行。

对大体积地下结构防渗抗漏控制的综合措施，可归纳以下几个方面：

6．1裂缝信息

通过第Ⅱ段南侧墙裂缝产生原因的分析，决定采取一系列施工措施，包括改变混凝土中的水泥用量，控制入模温度，增加侧墙纵向钢筋量，控制侧墙施工段长度在 左右，闭合段侧墙、顶板采用后浇带等，从而保证了往后施工的底板、侧墙、顶板均未再出现裂缝，彻底解决了这一施工难题。

6．2温度监控信息

重视混凝土内外温差的检测及对其表面温度的保护，也是解决施工裂缝难题的一个重要途径。对坡度较大而无法蓄水的底板采用麻包带覆盖保温养护形式，对侧墙这一较难控制温差的结构则采用增加周转材料，7天后拆模，并利用木模板保温的养护形式，在混凝土侧墙加冷却水管防裂，以上措施均取得了较好的效果。