防排水设施设计

防排水设施设计（共8篇）

防排水设施设计 篇1

1 高速公路防排水系统

当降水积于高速公路表面时, 轮胎和路面之间就会形成一定的水膜, 水膜的厚度在一定程度上影响行车的安全性。当降水渗入到沥青路面内部结构的时候, 沥青会与集料发生剥离的现象, 使得水泥中的粒料松散, 从而导致路面遭受破坏;在车轮对路面的辗压过程中, 路表积水会形成唧浆、沉陷、拥包等, 不仅加大了养护成本, 严重则影响行车安全。

构建科学且完善的高速公路排水系统, 需要一种防排相结合的设计理念, 并通过对水力、水文的计算来确定最后的排水设施, 从而贯穿整个高速公路扩建工程建设当中。中国高速公路扩建工程要以预防为主, 通过对路面结构密水性、附属设施排水功能的改造与扩建来到达道路扩建的目的[1]。

2 高速公路扩建工程沥青路面防排水技术

中国高速公路应当设立相对完善的排水设施, 从而有效排除道路范围内的地下水以及地表水, 并确保路面良好的使用性能、行车的安全性和路基的稳定性。所以, 设立完善的路面排水系统是中国高速公路工程设计的主要成分。中国沥青路面的排水系统主要可用于对路面范围的降水与渗入到道路结构内部的自由水, 从某种程度上来讲这均属于地表排水[2]。

2.1 沥青路面地表排水设施设计

对沥青路面表面进行排水的主要任务有迅速排除降落在路肩、路面范围内的雨水, 避免路面积水影响正常行车。近年来, 有效排除道路表面降水的方式主要可以分为两种, 第一是在路肩外边缘设立拦水带, 也就是将道路表面水集中到过水断面中, 并通过泄水口排放到路堤之外;第二是将路肩与路面的横坡向路基两侧横向、斜向排出。

2.2 沥青路面内部排水设计

为了可以尽快排除进入路面的内部水, 减少对高速公路结构的破坏, 所以应当合理的设置内部排水系统。

2.2.1 外边缘排水

在路面外围内降落的雨水, 一部分会沿着道路表面的空隙渗入到路面结构内部, 另一部分会通过道路表面的排水设施流到路基的外面。

沥青路面的边缘排水功能则是将进入到道路内部结构中的雨水通过结构层中的连通缝隙或者透水层流入到设立于道路边缘的排水管与集水沟中。到目前为止, 道路边缘排水方案大致有以下三种。

在路肩下处设置横向排水管和碎石盲沟透水层, 通过将路面结构内部的自由水引至两边坡处在流进道路边沟。碎石盲沟外部筑浆砌片石作为支挡结构。这种结构设计的优点是可以快速的将路肩与路面表面的降水排除, 从而降低道路表面积水对车辆正常行驶的影响。

在路肩处设立具有透水性能的混凝土结构, 将路面内部的自由水先排至坡边, 然后流入边沟。该设计的优点是可以迅速的将降落在道路表面的雨水排除, 避免路表积水对行车产生影响, 使得行车视觉良好。该设计的施工工艺较为简单, 且路肩结构稳定, 预防冲刷的性能较好。

在路肩下处设立碎石盲沟透水层或者横向排水管, 可以使得道路结构内部渗入的自由水排至到边坡处, 流入边沟, 碎石盲沟外部培土。该设计方法的优点则是可以使得降落在路面与路肩表面的降水迅速排走, 且成本低, 体积小, 可以有效避免路面积水对行车的影响。缺点是培土工程不易施工, 硬化层被破坏后容易软化, 很难达到国家标准的压实度要求。

2.2.2 多孔隙面层排水

在高速公路扩建工程中的沥青路面结构中设置排水层, 目前使用较为频繁的为大孔隙开级式配排水式沥青磨耗层、沥青混合料型的排水式沥青稳定碎石混合料等。设置多孔隙的排水层, 可以最大限度改善沥青路面的使用性能, 同时延长沥青路面的使用寿命, 降低路面的养护与维修成本。

3 改善路面结构, 提升路面密水性

通过改善沥青路面的内部结构来提高路面的密水性需要注意以下几点:第一, 要注意对沥青层面的集料的级配。粗集料4.75~16 mm的含量需要加到65%左右, 可提高道路表面的抗滑性;其中加入SBS可使得混合料孔隙缩小, 从而提升其密水性能。第二, 采用改性沥青来代替热沥青, 可以有效增加沥青的粘附力, 提升抗剥离性。第三, 设立改性沥青作为下封层, 可以提升道路的稳定性, 沥青的下封层应当设置在基层的顶端, 可以起到一定的隔水作用, 从而防止路面层内部自由水渗入到基底层, 下封层通常会采用70号改性沥青。

4 结语

在进行排水设计工作之前, 应当详细的调查现有排水设施的具体情况, 对现有排水设施的排水能力与其再利用的可能性进行评估;与此同时, 还应全面考虑排水方式之间衔接以及排水是否有效;各种排水方式之间的可行性与适应性要进行综合对比与分析。一个较为完善的路面排水系统可以有效的延长沥青路面的使用寿命, 从而保障行车安全。构建公路扩建工程沥青路面防排水设施, 不仅需要进行总体的设计, 还需要检验扩建的排水设施是否满足路面排水要求, 对于新旧拼接处以及旧路面结构处需增设渗沟排水, 从而保证扩建工程沥青路面的排水畅通。除此之外, 在道路通车之后, 还应当保证高速公路扩建工程的排水畅通, 并及时减少下渗水对路面的破坏程度, 有效减少安全隐患。

摘要：通过对高速公路扩建工程沥青路面防排水设施的全面调查与分析, 并针对高速公路扩建工程中的超高路段、一般路段、新旧结合路段和道路结构的防排水, 以及对水利、水文的计算, 描述了合理设置沥青路面防排水设施的设计方法, 从而可以有效排除结构层间水与路表水, 保障公路行车安全。

关键词：高速公路,沥青路面,防排水设施设计,超高路段

参考文献

[1]中华人民共和国交通运输部.公路排水设计规范JTG/T D33—2012[S].2013:227.

[2]李丹.南京地区环氧沥青混凝土钢桥面铺装病害分析及养护措施[J].森林工程, 2012 (5) :86-89.

防排水设施设计 篇2

（王京龙）

摘要：新建大准至朔黄铁路联络线工程柳条山隧道全长2315m，隧道防排水成为隧道关键施工工序之一，隧道防排水应按照“防、排、截、堵结合，因地制宜，综合治理”的原则，采取切实可靠地施工措施达到防水可靠、排水通畅、经济合理的原则，在施工过程中通过提高隧道光面爆破质量、提高初期支护质量以及防水板、止水带施工的注意事项等关键工序要点论述，解决防排水施工过程中的一些难题，对隧道防排水施工具有一定的指导意义。关键词：柳条山隧道防排水 施工 要点

1工程概述

1.1隧道概况

1.2地质岩性柳条山隧道进口位于山西朔州地区平鲁县东平太村对面山坡，黄土覆盖层较厚，左右侧发育有冲沟；出口为黄土缓坡。属中山区，地势起伏较大，沟谷较多，地形较陡峻，植被稀疏，隧道全长2315m，为双线隧道，隧道最大埋深约72m。

工点内地层为第四系上更新统洪、风积黄土；下伏基岩为石炭系中统砂岩夹泥岩及石炭系中统灰岩石。1.3地质构造

场地地表为第四系上更新统砂质黄土，下

伏石炭系砂岩夹泥岩及石炭系中统灰岩。无影响工程的大的地质构造。1.4水文地质特征

隧道地下水埋深大，隧道洞身岩体节理裂隙发育且风化不均，雨季地表水下渗易软化围岩，应加强支护，局部水量较大，雨季施工时应注意排水。隧道复合式衬砌防排水设计

根据隧道特点，提出“防、排、截、堵结合、因地制宜、综合治理”的原则，把防排放到同等重要的位置。防水原则是指工程结构本身或附加防水层等防水措施使工程具有防止岩层中水分渗入的能力。排水是指围护结构将渗透水引向排水沟，再利用机械或自然排出。2.1防水系统

采用复合式衬砌结构，复合式衬砌有内外3层防线：锚喷支护、防水层、二次衬砌混凝土。2.2排水系统

为确保隧道在无渗漏水情况下运营，在防水层和二衬之间采用采用PVC管，隧道环向

盲沟采用φ50mm单壁打孔波纹管，纵向两侧墙角设φ80mm双壁打孔波纹管，并每隔5~8m设变径三通连接边墙进水孔，与墙内两侧水沟相连。柳条山隧道属于寒冷地区，所以在进口和出口各设置500m双侧保温水沟，保温水沟在低洞口端通过洞口局部中心埋深水沟，连通洞外深埋排水暗管，并设防寒出

水口。3防排水系统施工

防排水系统由防水板及其背后的纵向、环向盲沟。侧沟组成。防水板属于隔离围岩渗水设施，而无纺布、纵向、环向盲沟、侧沟共同组成疏排水系统。3.1防水材料的选择⑴ 防水板及无纺布选择

目前，防水板共有复合式及分离式防水板两种，均可采用无钉挂设工艺。复合式防水板由于无纺布同防水卷材为一体，挂设工艺较为简单，但是由于无纺布同EVA防水卷材的延展性、柔韧性、抗折能力，伸长率等指标均不尽相同，且受自重影响，幅宽受到限制，从而接头较多，根据设计要求，柳条山隧道采用分离式防水材料，无纺布采用400g/m2，防水板采用EVA无色透明防水板，厚度1.5mm，幅宽4.0m，以减少焊接接头。⑵ 纵向、环向排水盲管及泄水孔

纵向两侧墙角设φ80mm双壁打孔波纹管，隧道环向盲沟采用φ50mm单壁打孔波纹管，每隔5~8m设变径三通连接边墙进水孔，与洞内两侧排水沟相连。⑶ 明洞防排水

明洞衬砌的防排水，衬砌外表面外贴防水板，防水板厚度为1.5mm，并具有较好的耐热性、抗冻性、柔性、防腐和耐水、抗老化性能、防水层铺至墙顶开挖或墙脚泄水孔处。

3.2初期支护表面检查及引水

防水板施工前必须对初期支护表面进行检查，对锚杆头、注浆管、铁线及喷射混凝土形成尖锐的棱角进行处理，并用砂浆抹平，确保防水板的接触面平整。对于初期支护表面出现的局部渗水或小股滴水，首先在渗水周围注浆将水流引排至墙角纵向盲沟处，排入侧沟。波纹管通过射钉固定在初期支护表面。当出水量较大时，采用裂隙注浆手段将水流汇集，在初期支护凿槽埋管引排至侧沟（管的直径因水流大小而定），并用速凝材料对引水管封堵。3.3纵向、环向排水盲沟安设

纵向盲沟安设要保证纵向位置的准确及总体平顺度，环向盲管要紧贴岩壁，安装时用钢卡固定，露出钢钉用砂浆抹平。环向间距8m，水量较大时进行加密布置，纵向排水盲管与环向排水盲管、泄水管用变径三通连为一体，形成完整的排水系统。3.4无纺布挂设施工

土工布通过带热塑性垫圈（暗钉圈）的射钉固定在初支喷射混凝土层上，侧壁2~3个/m2，拱顶部位3~4个/m2,梅花形布置，垫圈必须牢靠、稳定。暗钉圈固定在初期支护

喷射混凝土层上最深处（凹处）对凹处应加密塑性圆垫圈，保证土工布与初期支护面密贴。无纺布环向搭接长度不小于10cm。3.5防水板挂设施工

防水板铺设采用无钉铺设工艺，自上而下铺设，松紧适度，并预留一定的余量，防水

板全部面积均应能抵到初支面，接头处下部防水板要压住上部防水板。采用自动爬焊机进行焊接，双缝焊接，焊缝搭接宽度不小于15cm，每道焊缝宽1.5cm，以保证焊接质量达到防水要求。焊接钢筋时采用钢板（或者石棉板）加以遮挡，以防止电火花飞溅损伤防水板。若发现防水板有破损，必须人工操作热风焊机进行修补。无钉孔法铺设土工布、防水板施工示意见图

3.6焊缝充气检查

焊缝检测采用充气法检查。将焊缝两端用特制铁夹夹紧密封，将检测针头（5号注射针）插入焊缝一端两道焊缝之间的弃槽，5号注射针与压力表相连接，用手动气泵进行打压至0.25MPa为止，观察15min，若压力值下降小于10%为合格，否则必须查找漏点，并及时修补直到不漏气为止。

3.7施工缝、沉降缝防水

施工缝及变形缝是隧道防排水的薄弱环节，隧道内主要存在施工缝及沉降缝，施工缝分为环向及纵向两种。

⑴ 环向施工缝设中埋式橡胶止水带加外

贴式塑料止水带。

⑵ 纵向施工缝设中埋式橡胶止水带。⑶ 变形缝设中埋式式钢边橡胶止水带加

外贴式塑料止水带，采用沥青木丝板填缝，聚硫密封胶嵌缝。洞门及明洞防排水

4.1 洞门及明洞防排水的总体要求 在洞门及明洞回填土施工后，二衬混凝土应不出现渗漏水现象。4.2洞门防排水

⑴ 为防止地表水冲刷边仰坡，流入隧道，应在隧道进出口洞口上部根据地形情况合理设置截水天沟，截排地表水，并与洞外路堑侧沟相连，将水引离洞口，排入路基边沟中。

⑵ 端墙背后设置排水盲沟网，管网采用外

包土工布的中空塑料排水盲管，横竖间距均为3m。排水盲沟在路基面高度处采用φ100PVC管排至路基侧沟。为防止浇筑混凝土时堵塞盲管，盲管与墙体间采用土工布隔离。4.3明洞防排水

明洞衬砌外表面外贴防水板，防水厚度1.5mm，并有较好的耐热性，抗冻性，柔性、防腐和耐水、抗老化性能，防水层铺至墙顶开挖或墙角泄水孔处。防排水施工关键技术

提高隧道光面爆破质量，按照“石变我变”的原则，进行爆破设计动态化管理，严格控制开挖断面，努力实现光爆。对中硬岩通过优化钻爆设计和合理的装药工艺（入小药卷间隔装药、炮泥堵塞、控制周边眼装药量等措施），实现一次光爆；软岩可采用预

留光爆层、控制周边眼间距及装药量、人工风镐修凿等措施，减少超挖或大的凹坑，保证开挖轮廓圆顺，使初期支护同开挖断面最大限度的密贴。同时，通过优化开挖、爆破方法，减少对围岩的扰动、变形，可以最大限度降低对渗水的影响。

⑴ 提高初期支护质量，初期支护防水是隧

道防水系统的系统的第一道防线和基础，同后期的防水板防水比较而言，其属于主动防水的范畴。提高初期支护质量，对隧道整体防排水系统的能力提升有着重要意义。

⑵ 开挖后及时进行初喷混凝土，封闭围岩，开挖后及时进行初喷，起到填平补齐的作用，可以消除凹坑，使开挖断面尽可能圆顺，同钢架完全密贴，消除钢架背后空洞；同时，通过及时初喷混凝土进行支护，可以制止围岩进一步松弛，阻止围岩中张裂缝及细小裂缝进一步发展，不至于形成裂隙水的渗流通道，从而达到堵水的作用。⑶

喷射混凝土必须采用湿喷工艺，分层

喷射，调整合适的喷射角度、距离，提高喷射混凝土自身密实性，必要时，可以在喷射混凝土中增加纤维，以提高喷射混凝土的抗裂能力，喷射混凝土完成后，及时洒水养护，防止开裂，提高防水能力。

⑷ 上下台阶结合处要认真处理，上下台阶

结合处容易造成喷射混凝土回弹料堆积，影响密实度，且易造成喷射混凝土表面“鼓包”。因此，必须在接长钢架时人工凿除该部位的喷射混凝土，重新进行喷射混凝土施工，使整个喷射混凝土轮廓圆顺、密实、不留喷射混凝土薄弱面。

⑸初支背后注浆回填、堵水，喷射混凝土

过程中，由于钢架遮挡或受喷射角度及喷射距离、风压等因素影响，其背后局部容易形成空洞或局部不密实。因此，在初支完成后，对初支背后密实度采用地质雷达进行无损检验，并将此作为一项重要的工序来管理。对检查中发现空洞及不密实的地段及时采取注浆回填的措施予以加强，避免初支背后不密实二形成“水囊”从而降低渗水的风险。⑹衬砌混凝土自防水

① 优化衬砌混凝土施工配合比，提高防水能力；衬砌及仰拱混凝土防水等级为P8，在选配配合比时，粗骨料应级配连续，采用合适的砂率，改善混凝土和易性，增加混凝土密实性，对渗水大的地方应同时采用掺和防水剂、高效抗裂防水膨胀剂等手段，减少混凝土内部的细微孔隙，提高其防水能力，防水混凝土结构的衬砌厚度不应小于30cm。

②优化混凝土灌注工艺，提高混

凝土密实度：混凝土灌注时两侧分层对称浇筑，控制相邻高差。采用插入式振动器和和固定的附着式振动器相结合，保证振固密实。保证连续灌注，消除施工缝，减少防水薄弱环节。拆模后及时喷雾养生，避免拆模过早混凝土表面风干或养护不及时出现的收缩裂纹现象。

③ 衬砌拱顶每间隔5m预埋压浆

管，衬砌施工完毕达到设计强度后进行拱顶压浆。使初支、防水板及内衬密贴，避免因防水板意外损坏渗入水纵向窜流的可能，同时也为保证结构安全，避免结构开裂破损。

6质量缺陷的整治措施

在实际施工过程中，由于施工工艺、施工设备及具体操作不当都有可能引起隧道二次衬砌局部渗漏。针对隧道不同情况的渗漏，应采取不同的补救措施。⑴ 排水通道堵塞隧道的防排水也遵循着

“通则不漏，漏则不通”的规律，所以在处理此类渗漏时，可采取疏通且密封连接管道，并在二次衬砌边墙上增设排水孔的方法，及时引导渗水排入边沟内。

⑵防水层破损，止水带安装不规范如防

水层破损，地下水可渗入防水层与二次衬砌灌注混凝土中，遇到二次衬砌局部振捣不密实或施工缝止水带处理不好的部位，水即渗出，导致二次衬砌混凝土表面或施工缝漏水。一般可采用凿槽嵌管引排的方法处理。具体操作如下：从漏水点以上0.5m处开始，顺施工缝或漏水缝凿一条宽60~80mm、深80~100mm的倒梯形槽，直至排水边沟，冲洗干净后在槽中嵌入镀锌铁皮做的矩形引水管，其底宽比梯形槽宽略小，高度比槽深低35~50mm，铁皮管用钢钉固定在混凝土上，两管接头采用搭接连接（上节在里，下节在外），搭接长度不小于7cm，且一直引至隧道边沟后，且一直引至隧道边沟。

7结束语

经过严格的质量控制，柳条山隧道从已经完成1052m二次衬砌防渗情况来看，总体效果较好，在多下雨之后，均未出现渗水情况，可为其他类似铁路双线隧道施工借鉴。

参考文献：

⑴新建铁路大准至朔黄铁路联络线施工

图《双线电气化铁路隧道防排水设计图》《双线电气化铁路隧道复合式衬砌设计图》

⑵铁建设[2005]160号，客运专线铁路隧

道工程施工质量暂行标准

⑶经规标准[2005]110，TZ214—2005，客

运专线铁路隧道工程施工技术指南 ⑷殷怀连，张民庆，铁路隧道工程结构防

关子隧道防排水设计 篇3

关键词：黄土隧道,泥岩,洞内防排水

1 工程概况

关子隧道是天定高速公路TD03合同段上下行分离双洞单向双车道特长隧道,位于甘肃省天水市关子镇西北边,天水—定西高速公路的控制工程之一。隧道设计车速为80 km/h,建筑限界净宽为10.25 m,限界高度5 m,隧道紧急停车带建筑限界净宽为13.00 m,净高5.0 m。隧道上行线起讫桩号SK162+180～SK166+810,全长4 630 m,最大埋深184.00 m,隧道下行线起讫桩号XK162+250～XK166+840,全长4 590 m,最大埋深183.72 m,隧道洞内纵坡为-2.18%,属岩石山岭深埋特长隧道。

2 地质条件

关子隧道总体处于商丹—天水—武山古生代构造带,但由于隧道穿越康家河—罗玉沟断裂带,其地质变化较大,对隧道防排水的要求也较高。隧道于SK164+340～SK164+400(长60 m),XK164+380～XK164+440(长60 m)穿越该断层,断层之前为弱风化泥岩和泥质砂岩为主,断层之后为弱风化砾岩。隧道进口SK162+180～SK162+400(长220 m),XK162+250～XK162+440(长190 m)围岩为新近堆积黄土、全～强风化泥岩,新近堆积湿陷性黄土;隧道出口SK166+700～SK166+810(长110 m),XK166+740～XK166+840(长100 m)残坡积角砾土、全～强风化砾岩。

3 隧道水文条件

隧址区属温带大陆性半湿润季风气候,年平均气温8.8 ℃,降水量531 mm。隧道洞顶山体上的地表水和覆盖层中的孔隙潜水在山坡低洼处和小冲沟中汇集,在XK164+040附近以泉水流出,其余地段在大小不等的顺坡冲沟中流出,主要为大气降水补给;覆盖层中有孔隙潜水,砾岩虽节理裂隙不甚发育,但其具弱透水性,存在少量基岩裂隙水,在砾岩节理裂隙中和岩土接触带也有少量裂隙潜水。由孔隙潜水和泉水汇集在SK164+640柳头沟中形成季节性流水,由于该处地形切割严重,构造影响严重,隧道埋深浅,砾岩具弱透水性,洞室内会出现线流现象。

4 防排水设计原则

隧道防排水总体上采取以排为主,防、排、截、堵相结合的综合治理原则,以达到排水通畅、防水可靠、经济合理、不留后患的目的。

5 防排水分类设计

5.1 洞外防排水设计

隧道洞口均设置截水沟、排水沟疏导地表水,洞顶排水沟距边、仰坡开挖线距离不小于2 m。排水构造物开挖基坑后,对基底进行夯实,压实度不小于90%。排水设施每隔10 m或地质变化处设一道沥青麻絮沉降缝。排水设施端头设0.4 m(宽)×1.5 m(高)的抑水墙,底部均铺设一层加筋复合土工膜,其搭接长度不小于50 cm。排水构造物纵坡大于10%时,每隔4 m设一道底宽1 m的防滑坎。施工时根据实际地形合理布置,且应尽量设置在原状土上。施工时做好周围陷穴、冲沟等不良地质的处理,确保排水构造物安全、稳定,使隧道排水与路基排水形成一个完善的排水系统,以确保安全、畅通。对隧道顶部的黄土冲沟、陷穴进行处理,做好洞外排水系统,采用M7.5浆砌片石铺底防止地表水下渗。

5.2 洞内防排水设计

5.2.1 砂砾岩段洞内防排水设计

节理裂隙不甚发育砂砾岩,虽具有弱透水性,但其饱和强度较高,对隧道结构稳定性的危害相对较小,该段洞内采用排水型隧道设计。墙脚衬砌与初支之间设纵向波纹管及袋装砂砾、纵向透水管,横向设置波纹管,通过横向波纹管将水导入仰拱上方中心水沟,然后排出洞外。裂隙水发育段每5 m设置两道扁形塑料滤水管,设置在初支外缘以及初支、二衬之间,其余地段衬砌每20 m设一道环向透水盲沟,环向透水盲沟均与墙脚盲沟连通,Ⅴ级围岩松散浅埋段每隔6 m设一道横向排水管,Ⅳ级围岩段每隔10 m设一道横向排水管将水引入中心水沟。纵向、横向、环向排水管均采用三通管连通,确保水流通畅。明洞防排水采用在墙脚外侧设置砂砾盲沟,盲沟底部设置纵向排水管,沿衬砌外侧全断面设置防水层,并在明洞顶及仰坡外侧设置完善的排水系统,使地表水能顺利排出洞口进入边沟。

5.2.2 黄土、泥岩段洞内防排水设计

由于黄土、泥岩地层结构的特殊性,在黄土覆盖层与下卧泥岩交界面往往存在一层饱水软化层,含水量在20%～30%,土体呈软塑～流塑状,围岩土体承载力较低。黄土、泥岩隧道地下水量大,且含有硫酸盐结晶,对混凝土具有一定程度的腐蚀性,且排水管易被硫酸盐结晶堵塞,引起排水不畅。因此,对该段隧道采用防水型设计,中心水沟外设隧道一次衬砌,隧道一次模筑及仰拱采用抗硫水泥;隧道内设路缘边沟,外侧设环向排水管、墙脚设纵向排水盲管、仰拱内设纵向及横向排水管、仰拱底设横向排水管及中心排水沟,中心水沟检查井加密,其间距为50 m。

5.2.3 施工缝、变形缝设计

隧道明洞衬砌与暗洞衬砌交界处设一道沉降缝,洞口段100 m范围内衬砌每10 m应设一道沉降缝,连续Ⅴ级,Ⅵ级围岩段每50 m设置一道沉降缝,洞内软硬地层明显分界处应设一道2 cm宽的沉降缝。有沉降缝的位置,施工缝应与沉降缝调整在同一位置。施工缝、沉降缝内分别设遇水膨胀橡胶止水条和中埋式30 cm宽遇水膨胀橡胶止水带,外缘用沥青麻絮填塞密实,内缘采用10 cm防水砂浆填塞密实。

5.3围岩变化段处理

1)排水措施。拟定隧道两侧各采用直径116 mm的纵向PVC排水管和中心水沟采用2根直径200 mm的纵向PVC排水管作为主要排水措施,取PVC管的糙率为0.09,隧道两外侧排水管容许流量为3 017.18 m3/d>Q=1 944 m3/d,侧中心水沟纵向排水管的容许流量为5 166.2 m3/d>Q=1 944 m3/d。因此隧道两侧排水沟和中心水沟的排水能力能够满足流量要求。

2)连接处理。断裂带将隧道前后大体分为黄土泥岩段和砂砾岩段,两种围岩条件下,隧道排水系统有较大差别,前者是防水型设计,中心水沟设于仰拱下方,后者是排水型设计,中心水沟设于仰拱填充之中。两种排水设计在前后衔接的时候存在高程和相对位置的突变,以仰拱底为参照计算,砂砾岩段中心水沟底高程高出黄土泥岩段中心水沟底高程1.2 m。隧道纵向纵坡为-2.18%,通过设置-1%纵坡的中心水沟仰拱穿越段来达到两种排水方式的顺畅连接,该段长度为102 m。该穿越段为断层破碎带,围岩较差,排水按黄土泥岩段设计参数向砂砾岩段延伸的方法设置防排水措施以保证隧道仰拱和结构的安全。

6施工注意事项

1)隧道施工时应切实做好隧道顶沟道的整修工作及不良地质处理工作,必须探清隧道周围陷穴、冲沟发育走向及深度,将表层土体清除,再将陷穴及冲沟用黄土夯填密实,最后用1 m厚黏土隔水层封顶,黏土隔水层须嵌入两侧稳定土体不小于1 m。应切实做好排水构造物的衔接,做好衬砌间的接缝处理,以防渗、漏水,使洞内外形成一个完整的排水系统。2)中心水沟采用砂砾填充,其级配形式根据试验数据来确定,避免采用过细材料堵塞中心排水管。3)隧道施工缝施工时,应尽量使先浇筑完成的衬砌混凝土端头平整;后浇衬砌混凝土施工之前应当将前段施工缝处的混凝土凿毛,清除浮杂物等,用水冲洗干净,保持湿润,再铺上20 mm～25 mm厚与衬砌结构混凝土相同材料配制的水泥砂浆;后浇衬砌混凝土施工时应当注意保护已安装的止水条,防止其脱落、移位和松动。4)铺设的防水板为减少接缝,采用幅宽5 m～7 m的防水板。铺设土工布前,应检查初期支护和一次衬砌表面是否平整,如有钢筋或锚杆头外露,应割除并用砂浆抹平,使喷混凝土表面凹凸高差不超过±5 cm。

7结语

关子隧道围岩变化较大,且各种围岩对水的敏感性差别较大,根据围岩的具体特性,对其进行了分段设计,但是断层过渡段围岩较差,其排水仍然是薄弱环节,需要在施工过程中根据施工情况完善以达最佳。

参考文献

[1]吕康成.隧道防排水工程指南[M].北京:人民交通出版社,2005:31-97.

澳大利亚建筑防排水设计一瞥 篇4

1 屋面防排水设计

1.1 别墅屋面

在墨尔本和澳大利亚其他城市, 独栋别墅和联体别墅较普遍, 一般为一层或两层建筑, 墙体和屋面主体结构为木材, 个别别墅也用少量槽钢加固主体结构。

澳大利亚别墅的屋面防水材料主要采用黏土瓦、水泥瓦和金属瓦三类瓦材。年代久远一些的别墅屋面材料采用烧制的黏土瓦, 最近这些年兴建的别墅建筑多采用水泥瓦和金属瓦。所见别墅屋面都采用坡屋面设计, 屋面防水防排结合、以排为主, 排水坡度约30%~60%。与我国的坡屋面设计相比, 澳大利亚坡屋面的构造层次十分简单, 直接在椽子上挂瓦而成, 屋面防水完全依靠屋面瓦。

在澳大利亚, 别墅建筑 (图1) 和其他建筑物一样, 均设计为有组织排水。别墅均安装了成品檐沟, 成品檐沟多为塑料材质, 屋面雨水排入檐沟, 沿水落管排入地下排水管道。地下排水管道与城市排水管网相连, 雨后住宅院内地面上基本没有积水。与我国不同, 他们不主张向地面或路面排水, 以免影响道路通行。

1.2 商业屋面

对于面积较大的商业屋面, 为了增大排水坡度, 设计了排水天沟, 排水天沟内的雨水通过水落管进入地下排水管道 (图2、图3) 。

通过谷歌地球软件, 可以清晰地看到全世界大多数发达国家的屋面设计, 鸟瞰澳大利亚的高层建筑, 其排水坡度清晰可见, 远远大于我国2%的排水坡度。

1.3 悉尼歌剧院屋面

悉尼歌剧院是世界著名建筑, 1959年3月开工建设, 1973年10月竣工, 历时14年余。在澳大利亚旅行期间, 笔者有幸目睹了悉尼歌剧院平台防水翻修工程。

在维修工地旁, 树立着一个维修公告牌 (图4) , 上面载明:本项目是针对平台防水层的一个维修工程, 主要内容是在整个平台区域更换防水层。原防水层安装于上个世纪60年代, 其使用寿命已到, 必须予以更换, 以防止建筑物内发生渗漏, 确保餐馆、酒吧、商店等所有场所的正常运转。该项目内容包括拆掉花岗岩铺路板和更换防水层, 计划于2013年底完成。维修期间, 歌剧院及附属服务设施仍将全面运行。

从公告可以看出, 歌剧院平台防水已经安全使用了50年, 本次维修只是为了预防渗漏, 足以看出悉尼歌剧院的防水效果。

笔者到达悉尼歌剧院参观的时候, 恰逢周末, 工地停工休息, 加之施工区域禁止入内, 只能在施工区外观察防水维修方案。平台基层上设置了稍微凹下的弧形天沟, 每条天沟内间隔1~2 m设置一个水落口, 平台基层向天沟方向找坡 (肉眼观察坡度明显) , 以保证卷材防水层表面的积水能迅速排走。

防水层完工后, 在防水层上放置混凝土墩, 混凝土墩上表面安装厚约1 cm的橡胶板, 然后在橡胶板上铺设花岗岩板材, 花岗岩板材宽约80 cm。铺设时, 花岗岩板之间留1 cm左右的间隙, 花岗岩板实际上架空铺设在防水层上方 (图5) 。

通向平台的台阶也铺设了花岗岩板。台阶防水层上每间隔一定距离放置1 cm左右厚的橡胶垫片, 花岗岩板放置在垫片上。这种设计仍然是架空设计, 使花岗岩板不妨碍防水层表面排水 (图6) 。

平台和台阶的防水设计具有如下几个优点:1) 花岗岩板之间的缝隙可排放其表面的雨水, 保证供人们活动的花岗岩板材表面无积水;2) 花岗岩遮挡了阳光对防水层的照射, 提高了防水层的耐用年限;3) 防水层表面不积水, 降低了渗漏风险和水对防水层的浸蚀, 延长了防水层的使用寿命。

悉尼歌剧院典型的贝壳表面, 不仅是装饰层, 也是防水层。外表看似贝壳的材料是小块釉面砖。釉面砖粘结牢固、勾缝严密, 釉面砖变成了无机防水层。图7中较宽的纵向线条和相对较宽的横向线条是伸缩缝, 嵌入了黑色柔性密封胶, 确保釉面砖层不产生设计之外的开裂。这种刚柔结合的防水层和大坡度排水设计, 使该建筑不太容易渗漏。

2 墙体防排水设计

在澳大利亚的别墅建筑中, 墙体的主体材料是方木, 采用框架设计, 框架中间安装泡沫混凝土板、聚苯乙烯板或岩棉做保温隔热材料, 这些易吸水的墙体材料对外墙防水提出了较高的要求。

别墅的外墙均设计在屋檐之下 (图8) , 屋面瓦防护外墙不受垂直降落的雨水侵蚀。对于斜淋在外墙上的雨水, 澳大利亚人采用了三类防水材料做防水:1) 木质披水板;2) 空心砖;3) 防水砂浆。三类防水材料独立防水, 不重复使用。防水砂浆主要用在二层别墅的外墙, 泡沫混凝土板安装完毕, 在其表面抹压防水砂浆, 然后粉刷外墙涂料, 这种防水设计采用得很少。

2.1 木质披水防水

年代久远一点的别墅建筑都采用木质披水板防水, 因效果好至今仍被大量采用。主体结构完成后, 在主体结构外钉挂木质披水, 木质披水约10 cm宽, 自下而上施工, 形成顺水搭接。施工完毕, 木质披水表面涂刷油漆, 既美观了建筑外表又减少了披水吸水 (图9) 。

2.2 空心砖防水

最近几年投建的新建筑中, 外墙出现了烧制的空心砖墙体。其实, 这类建筑的主体结构仍然是木质结构, 空心砖只发挥三种功能:装饰、防水和保温。

在木质主体结构完成以后, 围绕木质主体结构外围钉挂一道防潮层, 防潮层厚度如同塑料薄膜, 其表面为铝箔颜色。需要搭接的部位, 防潮层采用顺水搭接, 搭接缝没有粘结。防潮层施工完毕, 在防潮层外侧砌空心砖, 空心砖与防潮层之间有10~20 mm的间隙。砖的强度和密实性很高, 很多砖块出现琉璃状;砌砖的砂浆强度也很高, 用尖硬的金属物件刮划, 不会出现疏松脱落;砖缝施工精细, 未发现有灰浆不饱满和勾缝砂浆开裂之处。砖墙体是第一道防水层, 可抵挡绝大部分的雨水, 墙体淋水后会吸水而变湿, 易导致墙体木质结构变潮, 防潮层即可抵挡这部分潮气。如果有较多的雨水透过了砖墙, 因砖墙体和防潮层之间有10~20 mm的间隙, 雨水会沿砖墙内表面向下流动。在墙根部位, 每间隔2~3 m, 砖墙底层的竖缝不填灰浆, 这样进入墙体中的水就可以排出 (图10) 。

3 底板排水设计

所看到的澳大利亚的别墅没有地下室, 但木质结构建筑的底板必须考虑防水防潮。澳大利亚不少城市依山势而建, 别墅也就依地势而建, 从年代久远一点的建筑看, 建房前, 没有做土地平整, 别墅直接建在斜坡上。

澳大利亚人在斜坡上砌筑砖墩或浇筑混凝土墩, 几十个墩子高低不一, 但上表面在同一平面上。在墩子上安装横梁、立柱等别墅主体结构, 木质别墅完全被架空, 墩子间可以流水通风, 因此别墅底板不会受水浸泡 (图11) 。

上述架空设计在最近几年也有改变, 在平整的土地上, 澳大利亚人不设计墩基础, 而改用混凝土底板。他们先埋设上下水管道 (下水管道用于排放厨房、厕浴间用水) , 然后在平整的土地上空铺一层黑色塑料薄膜, 防止地下潮气向室内渗透, 在塑料薄膜之上浇筑混凝土, 混凝土厚度约500mm, 形成高于周围地势的台基, 再在这个台基上建造木质别墅 (图12) 。

4 厕浴间防排水设计

因没有看到厕浴间的防水施工, 不了解澳大利亚人在建造别墅等民用建筑时是否使用了防水材料, 但从已投入使用的建筑看, 厕浴间防水解决得很好。厕浴间内的墙体和地面铺设地面砖, 勾缝严密, 使面砖层具备防水功能。厕浴间内安装整体浴室, 洗浴用水全部通过排水管道进入城市排水管网, 溅到地面上的少量的水因面砖层具备防水功能而不会造成渗漏。在男性公共卫生间, 小便池是长方形整体不锈钢槽, 冲洗小便池的水淋不到墙体上, 不锈钢槽与下水管道连接排水, 从而保证不渗漏 (图13) 。

3结束语

高速公路路面防排水设计探讨 篇5

关键词：高速公路,路面,防排水设计,中央隔带

引言

高速公路路面防排水一般包含以下两个方面的内容: (1) 要考虑如何减少地下水、农田排灌水对路基稳定性及强度的影响, 一般称之为第一类排水; (2) 要考虑如何将路表水迅速排出路基之外, 最大限度地减少雨水对路基、路面质量的影响, 减少因路表水排水不畅或路表水下渗, 减轻对路基、路面结构层的使用性能的损害, 这类称为第二类排水。

在公路一般的填方路基和挖方路基中, 路界地表排水主要包括:中央分隔带排水、路面表面排水和路基路堑边坡坡面排水, 以及有可能进入路界范围的毗邻地表水的排除。

1 边沟、排水沟设置

边沟、排水沟设置在高速公路排水设计中占有很大的比重, 一般都得到重视, 但在设计过程中往往会忽视一些施工中存在的问题:

(1) 施工单位大多未能按有关设计要求将原地表土、淤土等弃土运送至取土场内, 而是开挖后弃放于排水沟两侧形成土坎, 实际上造成两侧阻水无法将路基水排入。设计中可以考虑把开挖水沟的土利用于绿化工程的种植土, 避免到施工后期开展绿化工程时无土可利用, 而路基施工期间排水沟开挖土胡乱堆放的局面。

(2) 还有一点就是设计中没有充分考虑利用高速公路施工中超宽填土土方等, 沿线设置的涵洞有排涵、灌涵和灌排两用涵, 对于接顺需排入涵洞的排水沟给实际施工及征地带来困难。

(3) 对于挖方段边沟:考虑到中央分隔带横向排水管排水要求, 边沟底标高不低于路肩标高0.8m, 同时要求边沟纵坡不小于0.3%。施工期一般要求各施工单位必须首先在挖方段边坡顶沿5m外开挖截水沟以防止路基外侧水进入路基, 我们要求具体的做法是路堑边坡开挖施工之前就完成截水沟修建, 为拦截更多的地表水, 充分利用坡顶已征地范围内多挖1~2条土沟, 可把单一的截水沟变为2~3条截水沟, 这样也可带来更多的好处, 如:即使按原设计的坡度开挖, 边坡不稳定发生滑动、变形后, 破坏较近的截水沟时, 较远的截水沟还可以起到拦截地表水的作用, 同时也是一种安全储备。

2 矩形边沟设置

2.1 放样

矩形边沟工程分段施工, 分段放样, 根据路中线放出两边线, 线位设好以后请监理检测, 符合要求后再进行下道工序。

2.2 施工方法

(1) 沟槽开挖

利用人工配合挖掘机械开挖, 自卸汽车运输, 开挖至距设计尺寸10~15cm时, 改以人工挖掘。人工修整至设计尺寸, 不能扰动沟底及坡面原土层, 不允许超挖。开挖清理完毕后, 然后请监理检验。

(2) 模板支立

模板采用工厂加工的大块组合钢模板, 钢模板在安装之前必须先刷脱模剂。为便于使用及安装, 根据不同的高度现场拼装。模板安装完后, 进行检查、校正, 使其误差在满足设计及规范要求之后进行加固, 模板的加固采用钢管脚手架加固, 以保证模板稳固, 防止整体变形。模板的接口处使用胶垫, 防止漏浆。模板支玩后, 然后请监理检验。验收合格方可进行下一道工序。

(3) 混凝土的浇筑

拌和混凝土所用水泥及砂石材料在使用前做监理工程师指定的试验, 在试验合格后, 方可使用。施工配合比必须严格按照试验室提供的配合比进行施工, 不得肆意更改配合比进行施工。混凝土拌和物要做到拌和均匀, 颜色一致, 没有离析和泌水现象。混凝土拌和物的坍落度每班组至少做两次.混凝土的振捣采用插入式振动棒进行, 振动棒的移动间距不得超过振动器作用半径得1.5倍, 与侧模保持50~100mm的距离, 每一处振动完毕后边振动边徐徐提出振动棒, 避免振动棒触及模板。对每一振动部位, 必须振动到该部位混凝土密实为止。标志是混凝土停止下沉, 不再冒出气泡, 边面呈现平坦、泛浆。每一块预制板做3组试件, 两组送试验室进行养护, 一组与预制板进行同期养护, 对比测定预制板得28d强度。

3 超高路段的排水设置

在进行超高路段的排水设置时, 可以将超高段外侧的路面水通过内侧排水通道直接排入边沟。一般情况下, 在超高路段的中央分隔带设置预制混凝土缝隙式排水槽, 在该路段每80m左右的段长设置1个集水井, 并通过横向HDPE双壁波纹管, 将路面积水引入到排水沟内。然而, 这种缝隙式排水槽上口较窄, 难以进行淤泥清理, 这样常会给后期清理工作带来很多不便。因此, 在进行超高路段的路面排水设计时进行了改进, 把超高路段的中央分隔带的设置的预制混凝土缝隙式排水槽改成了矩形盖板排水槽的方法, 可将路面积水通过一系列的排水系统排入到路基两侧边沟中。

水南路采用的是预制混凝土缝隙式集水槽, 安装在超高内侧, 安装工作是在面层完成后进行开挖, 用粗砂铺底调平, 集水槽侧壁灌砂浆与路面粘结。

施工中存在问题:

(1) 由于集水槽侧壁与路面结合处, 砂浆与路面强度不一, 局部集水槽的下沉, 砂浆干裂脱落, 施工过程中车辆碾压的破坏等因素, 使得该结合部位成为雨水的渗入口。合理的做法是集水槽基槽铺设防水土工布, 再安装集水槽, 在与路面结合处M10砂浆塞缝粘结, 沥青灌缝封闭, 防止雨水渗入。

(2) 填方段超高路段排水槽设置横向排水管的出口须用急流槽导水, 排入路基边沟中。路基要设置的急流槽与横向排水管出水口等的急流槽相距不远时, 这两者的急流槽可合而为一, 这样可以节约造价。挖方段超高路段排水槽设置横向排水管的出口可加深挖方段的边沟深度或在出口处设一集水井。

4 路面结构设计及防护

路面水的渗入会导致沥青材料潮湿损害, 增加水泥处理的基层被腐蚀的可能性, 底基层中集积的水也会导致刚性减少50%或更多。由于密级配的基层不能排水, 随着路面使用的时间推移积水增多, 对结构的支撑能力也会减少。密级配基层的渗透率低, 到达路边缘的排水路径长, 排水非常慢。当道路边缘被淤堵时, 就失去排水功能, 如果密级配材料细料含量较多, 那么实际渗透率和相应的排水能力就会比预计值底, 排水条件变得很差。

目前一些新型材料, 如一些新型三维复合排水网, 孔隙率大, 有排水和隔离毛细水的上升的作用, 可以有效排水, 并具有一定的抗拉强度, 能给填筑路肩土的压实质量带来有效的保证。

4.1 基坑开挖、基础混凝土浇筑

开挖坡脚和骨架基坑时, 坡脚基底必须开挖到原地面或级配碎石褥垫层顶面, 基坑边缘要进行适当修整, 目测直线顺直, 曲线平缓顺适。基础混凝土进行浇筑, 混凝土在拌和站进行拌合, 混凝土罐车运送至施工现场人工配合浇筑, 采用振动棒振捣密实。

4.2 铺砌拱形骨架

4.2.1 预制块铺砌

拱形骨架护坡基坑开挖完成后, 挂线进行铺砌混凝土预制块, 按设计要求预制块下铺设5cm厚M7.5号砂浆进行铺砌。砌筑时, 先用水润湿石料, 清洗附粘泥, 剔除水锈, 再分层按护坡坡度砌筑。先在底面铺一层砂浆, 然后放置石块适当挤紧, 石块长短相间交错排列, 砂浆应插捣密实, 砌缝宽度不大于3cm, 预制块相互结合。骨架外露部分采用M10号砂浆勾缝, 砌体表面平整顺适。

4.2.2 现浇混凝土拱架

边沟混凝土采取现浇时施工时, 按设计断面施工放样, 采用门架挂线立模, 三马车 (1) 运送混凝土至现场, 人工浇筑、抹平。要求槽底纵坡一致, 排水顺畅, 表面平整, 缝宽均匀。边槽与桥梁、涵洞、蒸发池等连接处出水顺畅。

拱形骨架护坡基坑开挖完成后, 挂线进行模板支立, 拱顶采用定型钢模, 肋骨采用竹胶板背肋方木用钢钎及方木进行固定。混凝土在拌和站进行拌合, 混凝土罐车运送至施工现场配合人工进行现浇, 混凝土浇筑后要求进行二次整平、压光收面, 确保骨架平直、圆顺、密实。

5 安全保证措施

施工前将专职安全员落实到位, 并进行安全教育。实施交通管制的封闭路段按2人/km配备安全员, 负责交通设施的正常巡视。巡查人员必须穿着反光标志服, 严禁跨越安全工作区工作, 确保封闭路段交通畅通。

采取措施固定运输车辆, 并在车辆后挡板处张贴醒目的施工标志, 礼貌停车, 谨慎驾驶。通过控制区时必须沿顺方向限速行驶, 出入控制区时需有专职安全员指挥, 在确保安全的情况下通行。

6 结语

影响高等级公路质量使用的诸多因素中, 水是一个重要的因素, 排水系统的设计、施工质量不尽理想都会导致路面出现种种病害, 给日后的正常使用、养护带来严重影响。以上谈的只是公路路基路面排水系统的几个方面, 完整的路基路面排水系统还包括排水基层的使用, 地下排水系统等, 本文经过分析, 提出自己的一些看法, 以期能给路面排水在设计和施工中的一些借鉴与参考。通过合理设计、认真施工、精心养护, 做好防排水工作, 能够有效地抑制或减少路面水损害发生。

参考文献

[1]孙明颉.高速公路沥青路面的防排水设计[J].黑龙江交通科技, 2011 (08) :12~23.

[2]靳振波.高速公路沥青路面的水损坏及防排水设计[J].黑龙江交通科技, 2006 (03) :23~43.

[3]易登攀.高等级公路沥青混凝土路面防排水设计[J].公路与汽运, 2006 (05) :45.

[4]黄开宇.高速公路路面防排水设计探讨[J].中外公路, 2003 (04) :34~54.

防排水设施设计 篇6

沐景园项目位于天津市武清区,东临运河西路、北临强国道、西面及南面紧邻东排渠,项目建设单位为天津恒信远大实业有限公司、设计单位为北京华特建筑设计顾问有限责任公司、监理单位为北京京盛建设工程监理有限公司、施工单位为中冶天工集团有限公司。项目共由5栋高层商住宅、7栋中高层住宅、2栋多层住宅、15栋低层住宅、地下车库及配套商业等组成(图1),总占地面积约为71 301 m2,总建筑面积约为143 928 m2,地上建筑面积约为99 628 m2,地下建筑面积约为44 300 m2。其中,地下车库顶板施工面积约为40 000 m2,顶板绿化面积约为13 000 m2。该工程地下车库采用框架结构,结构安全等级为2级,抗震设防烈度为7度,耐火等级为1级,防水等级为Ⅰ级,设计使用年限为50 a。

2 地下车库种植顶板防水设计

该项目地下车库种植顶板系统由1.5 mm厚非固化橡胶沥青防水涂料、2.7 mm厚耐根穿刺TPO自粘复合防水卷材、30 mm高HDPE排水板、200 g/m2聚酯土工布、塑料支撑网等组成。地下车库种植顶板的防水构造示意见图2。

其中,耐根穿刺TPO自粘复合防水卷材是由1.2mm厚TPO防水片材与1.5 mm厚橡胶改性沥青自粘防水层复合制成,具有“一层卷材、两道设防”的特点。该卷材通过在橡胶改性沥青自粘防水层中加入化学阻根剂,与TPO防水片材形成物理阻根与化学阻根相结合的阻根体系,具有较强的耐老化和抗穿刺能力。

3 主要施工工艺

本工程地下车库种植顶板的主要施工工艺为:基面处理→涂刷基层处理剂→涂刷非固化橡胶沥青防水涂料→铺设加强层→弹线定位→铺设耐根穿刺TPO自粘复合防水卷材→搭接边热风焊接→细部处理→铺设HDPE排水板→铺设塑料支撑网→铺设聚酯土工布等。部分施工照片见图3。

1)基面处理

防水施工前应先清理基层表面的尘土、泥砂等杂物,用抛丸机对基面抛丸处理,并用笤帚清扫干净。要求基面坚实、平整、清洁、干燥;阴阳角处做成圆弧或45°坡角。

2)涂刷基层处理剂

在基面上均匀涂刷专用基层处理剂,要求无空白、麻点;涂刷步骤遵循先立面后平面、先远后近的原则。基层处理剂干燥后方可进行下道工序的施工。

3)涂刷非固化橡胶沥青防水涂料

将融化后的非固化橡胶沥青防水涂料涂刷在现浇混凝土顶板上,用量为2.6 kg/m2,确保涂料厚度达到1.5 mm。

4)铺设耐根穿刺TPO自粘复合防水卷材

根据找坡方向确定卷材的铺设方向(铺设方向与找坡方向一致),按照卷材长边搭接宽度80 mm进行弹线标记,并作为卷材铺设的控制依据。

根据弹线进行比毡(确保卷材在整个顶板面上铺设顺直),比毡完成后沿卷材纵向对折,用裁纸刀将耐根穿刺TPO自粘复合防水卷材的隔离膜轻轻划开(注意不要划伤卷材),卷材展开的同时用长柄压辊由卷材中间向两边搭接滚压,排尽卷材下方的空气,使卷材与基层粘结牢固。相邻两幅卷材的短边应错开至少500 mm。

卷材长边采用卯榫式搭接:搭接宽度为80 mm,TPO自粘卷材搭接边可直接进行热风焊接。卷材短边采用对接施工:下附160 mm宽交叉层压膜自粘卷材,上附120 mm宽均质TPO盖条进行热风焊接。卷材长边、短边搭接示意见图4。

TPO自粘复合防水卷材搭接的焊接顺序为先长边后短边。长、短边采用自动热风焊接机焊接、采用手动热风焊枪辅助焊接,有效焊接宽度≥30 mm;其他节点部位采用手动热风焊枪焊接,有效焊接宽度≥10 mm,不得出现跳焊、漏焊、焊接不牢、焊焦等现象。热风焊接机温度设定在500~550℃,速度设定在3~3.5 m/min(以焊接时搭接边有熔浆产生为宜)。

5)细部处理

地下车库种植顶板卷材防水层与侧墙卷材防水层的搭接处理见图5。考虑到种植顶板平面TPO自粘复合防水卷材与侧墙立面TPO自粘复合防水卷材是在不同时期进行施工的,为了让防水层彼此连接成密闭的整体,可对搭接部位适当进行加热处理。

卷材T形焊接缝的处理见图6,采用手动焊接,焊接前先用刮刀将棱角刮成斜面。短边对接缝上方附的均质TPO盖条应超出T形缝至少30 mm。

后浇带加强层由2.0 mm厚非固化橡胶沥青防水涂料和交叉层压膜自粘卷材共同组成,宽度为“后浇带宽度+600 mm(两边各300 mm)”。转角、阴阳角部位则采用500 mm宽交叉层压膜自粘卷材作加强处理,防水层铺设完成后再用均质TPO卷材进行热风焊接(图7)。

防水层收口处理方式见图8。卷材收口高度高出种植土平面500 mm,采用专用压条+膨胀螺钉固定,并用密封胶密封。膨胀螺钉固定数量每m不低于5个。

4 焊接注意事项

1)每日进行热风焊接前均应裁剪2条200 mm宽的均质TPO卷材进行试焊,并进行剥离试验,以确定当日的最佳焊接条件。

2)焊接部位的清洁程度直接影响焊接质量,因此热风焊接时应保持焊接部位清洁,一旦焊接面受到污染应及时用清洁剂擦拭干净再继续进行热风焊接。

3)每日早中晚的施工环境有温差,因此焊接人员应随时检查焊接质量。当环境温度较低时可适当增加焊接温度或降低焊接速度;当环境温度较高时,可适当降低焊接温度或增加焊接速度。

4)自动热风焊接机焊接时应随时检查焊接质量,对存在焊接缺陷的部位应采用记号笔进行标记,然后采用手动热风焊枪进行处理。

5 结语

由非固化橡胶沥青防水涂料、耐根穿刺TPO自粘复合防水卷材、排水板、聚酯土工布、塑料支撑网等组成的地下车库种植顶板防水系统在沐景园项目应用后,取得了较好的防水效果。实践证明,这种地下车库种植顶板防水系统具有造价低、防渗漏效果好、施工工艺简单等特点,能够有效解决地下车库防渗漏及排水等问题。

参考文献

[1]陈林,李兆峰.阳新城种植顶板防水施工技术[J].中国建筑防水,2013(3):24-27.

[2]弭明新,徐阜新.地下车库种植顶板的防排水技术探讨[J].中国建筑防水,2016(11):19-21.

防排水设施设计 篇7

关键词：高速公路,水损坏,防排水设计

从我国已建成的高等级公路的使用情况来看, 我国部分省份的高等级公路初期损害相当严重, 质量令人担忧。主要原因之一就是水损坏引起的路面破坏状态相当严重。降雨期间通过路面孔隙、裂隙、接缝、中央分隔带渗入的水或高下水位路段的地下水滞留在路面结构, 给公路路面的使用带来非常不利的影响。虽然我国规范对排水系统设计比较重视, 但从已建和在建的几条高等级公路的排水系统来看, 很多地区高等级公路的排水系统都不够完善[1,2]。

1调研分析

1.1 调研对象选择

选取有代表性的湖南省不同区域的几条高等级公路进行调研, 按照不同竣工时间、不同降雨程度、不同地理位置选择了4条高速公路作为调研对象。这4条高速公路分别是:临 (湘) —长 (沙) 高速公路, 耒 (阳) —宜 (章) 高速公路, 常 (德) —张 (家界) 高速公路, 邵 (阳) —怀 (化) 高速公路。

1.2 调研内容

调研内容主要涉及该条高速公路的设计资料, 包括防排水设施设计及路面结构设计资料, 工程地质资料和变更资料, 然后在现场沿线调研路面破损路段以及水损害程度, 对损害处以及沿线的防排水设施布置和运行状况进行拍照收集资料, 以供评价使用。

2防排水设计评价

2.1 临 (湘) —长 (沙) 高速公路防排水设计评价

原路面防排水设计对于填方大于2 m的直线路段和超高路段的内侧采用路表集中排水方法, 对于填方路基在硬路肩边缘设置预制水泥混凝土排水沟进行汇集路表水, 然后由急流槽 (水簸箕) 向路基边坡排除。该方案采用天然砂砾排水层排除渗入路面面层结构的排水, 采用级配碎石排水层排除基层和土基的水。从设计方面考虑了进入路面结构的水, 但天然砂砾的稳定问题是值得怀疑的, 并且采取天然砂砾层通到边坡, 容易使排水效果减弱。在施工方面, 对于天然砂砾的压实存在问题, 特别是安置波形护栏时容易对其损坏, 且原设计没有考虑挖方路段的结构排水。挖方路段同样存在如何排除渗入路面结构的排水问题, 故也必须考虑如何排水问题。

2.2 耒 (阳) —宜 (章) 高速公路防排水设计评价

1) 耒宜高速公路路面结构设计中未设置透水性基层, 水泥稳定碎石基层 (底基层) 虽是水稳定性好的半刚性基层, 但其不具备透水性基层的功能, 难以迅速将渗入基层的水排出路基外, 同时, 因水泥混凝土的收缩及行车超载作用产生裂缝而不能完全封水, 在重载作用下渗入面层的水还是会通过基层 (底基层) 上的裂缝渗入路基, 引起路基的强度下降、变形增加, 从而造成路面损坏。2) 中央隔离防撞墙宽度为2 m, 设置在路面顶面标高以下10 cm, 虽然采用了水泥稳定碎石及35号混凝土封水, 但由于防撞墙是预制件, 雨水仍能通过结合面下渗到基层和路基中, 引发路基、路面破坏。3) 耒宜高速公路路面排水设计在路面端部设置了结构形式不一的碎石排水层, 排水层外包土工布, 切方地段设置了PVC排水管, 路面结构层间自由水沿横向渗入路肩排水层直接排放到边沟或路基坡面外。在处理路基沉陷、板底脱空、唧水、唧泥等病害而进行的深层、浅层化学灌浆地段, 路肩排水层几乎全被水泥浆充填阻塞而无法排水, 同时排水出口处易生长杂草或被其他杂物堵塞。遇雨雪天气, 地表水下渗后无法横向排出, 集中积滞在路面结构层间并迅速渗入路基土体浸泡路基, 造成路基、路面的破坏。4) 排水系统设计存在弊端。原设计路堤土路肩为植草, 并在波形护栏外侧设有绿篱, 植被影响排水;超高路段中央分隔带排水沟设置长度不够, 横向排水管设置距离偏大, 造成超高路段排水困难;建设期施工中边沟沟底坡度不顺, 有的沟底坡度反置形成“倒沟”, 不利于排水。

2.3 常 (德) —张 (家界) 高速公路防排水设计评价

常张高速公路在挖方路段和低填路段原设计是设置了15 cm的碎石排水垫层, 但经过变更取消了排水垫层。在热市—慈利路段的非超高路面排水采用的是漫流式路面排水, 这样在高路堤边坡处会冲刷路基边坡。慈利—张家界段, 在24.5 m路段的中央分隔带, 没有在中央分隔带下设置渗沟。虽然采用封层处理, 但是在挖方地段或者在汇水较严重地段, 会使中央分隔带的渗水滞留。

2.4 邵 (阳) —怀 (化) 高速公路防排水设计评价

邵 (阳) —怀 (化) 高速公路部分路段中央分隔带地下水位高处未设置纵向排水盲沟, 这不利于路基和路面排水[2]。

3湖南省高速公路防排水设计的不足

3.1 路面接缝的处理

在调研的耒宜高速公路绝大部分采用的是水泥混凝土结构, 其接缝处容易发生唧浆, 不均匀沉降等病害, 除了超载原因使路面破坏以外, 填缝失效导致水快速渗入到路面结构内部也是加快路面损害的原因之一, 因此, 路面材料的选用和维护也是一个非常重要的方面。

3.2 中央分隔带

中央分隔带形式单一。中央分隔带形式的设计可以进行优化。中央分隔带填土与基层之间的接触一般是阶梯形状, 入渗到中央分隔带的水在驱动力不足的情况下是不会进行渗流的, 或者渗流速度相当小, 容易使中央分隔带滞水时间增长, 通过防水土工布的施工薄弱处入渗地基或者路面结构层内部, 这样会降低路基强度和增大路面水损害的可能性。因此, 可以将接触中央分隔带填土的基层边缘断面制作成带有一定坡度斜面, 会有利于中央分隔带的渗水排出。可以根据基层厚度以及路面结构设计情况确定基层边缘坡度大小。

3.3 排水层的设计

从调研的所有高速公路来看, 在排水系统的设计上, 都没有采用排水基层的排水系统, 仅仅是部分采用了边缘排水系统。从湖南省的气候条件来讲, 湖南省是个多雨湿润并且降雨持续时间长, 降雨次数多的省份, 入渗到路面结构内部的水滞留在路面中很难从结构层中间横向排出来, 竖向的渗透率更小, 结果致使水长时间停留在路面结构内部, 在超载或者重载汽车的长期行驶下加速路面损坏。排水层设计主要是加速路面渗水的快速竖向渗流, 通过大孔隙的排水基层很快就能将渗水排出路面结构层外, 这对多雨地区路面水损害的防治是有很大效果的。江浙、广东地区大部分的路段都采取了排水基层的设计, 就是基于此考虑。另外, 排水层的设置能有效地减小动水压力的消散, 减小水损害的产生。

3.4 排水管道的清理与保护

在调研中发现, 很多排水管管口都是杂草丛生, 碎石泥土封堵管口, 超高路段的集水井中垃圾堵死排水管道。当在长时间降雨情况下, 路面结构内部排水, 路表排水, 中央分隔带排水的效率很难发挥到设计水平, 这给路面和中央分隔带的长期滞水带来了隐患。

4结语

根据现场调研成果结合理论方面分析, 可以得出以下几点有关路面结构设计和防排水的结论并提出了相关防排水设计和施工建议:1) 完善中央分隔带的排水系统, 防止雨水从中央分隔带大量渗入路面结构层的路基中。2) 应设置路面内部排水系统 (包括排水基层与路肩盲沟或渗沟) 。3) 应加深切方地段的边沟深度, 防止边沟水渗入路面结构层中。4) 切方地段应设置盲沟或渗沟。5) 在路线设计时, 尽量避免平坡和小纵坡, 也有利于提高公路的排水性能。6) 高度重视排水设施如排水管道的维护。7) 采用优化的中央分隔带形式设计。8) 加强沥青路面各结构层渗水系数的检测值要求, 并建议严格要求。

参考文献

[1]李彦伟, 赵永祯.高等级公路路面防排水系统综合设计探讨[J].公路交通技术, 2009 (4) :23-25.

防排水设施设计 篇8

海底隧道所处的深海环境水压高、水源充足、无天然出口, 因此其防排水及结构体系设计应特别重视。首先, 隧道不能自然排水, 必须遵循“以堵为主, 防排结合”的原则, 并据此采取相应的技术措施;其次, 隧道结构体系必须考虑外水压力的作用, 外水压往往较大, 水荷载所引起的隧道结构施工与运营安全问题突出。表1所示为国内外部分海底隧道的防排水结构体系。

国内外的隧道工程对地下水的处理方式主要分为全封堵式和排导式两种。全封堵式可不设置衬砌背后的地下水排导系统, 而排导式在衬砌背后设置盲管、透水填层等地下水排导系统。对于海底隧道而言, 完全避免渗水难以办到, 防排水的主要目的是降低渗水、使隧道渗水量调节在可控范围内, 目前的措施只能做到“以堵为主, 限量排放”, 通过防水与排水相结合的方式, 尽可能地将隧道断面内的涌水或渗水封堵于隧道主体结构外, 排出积水、降低隧道衬砌外水压力并减少涌水量, 保证海底隧道的建设和安全运营。

1 海底隧道防排水系统设计研究与应用现状

海底隧道防排水系统设防要求普遍较高, 除喷射自防水混凝土、二次衬砌抗渗混凝土、各类聚合物防水板、注浆止水圈、伸缩缝和变形缝相关防水密封措施外, 还需按构造要求设置盲管、渗井、集水坑和水泵等排水措施。海底隧道防排水系统既可排出积水, 又可降低隧道衬砌外水压并减少涌水量, 保证海底隧道的建设与安全运营。

以日本的青函隧道[1]为例, 其采用新奥法施工。隧道整体采用全断面帷幕注浆, 材料为水玻璃和超细高炉矿渣水泥, 注浆终止压力为6~8 MPa。在自防水混凝土与二衬混凝土间设置防水板, 拱部混凝土与侧壁混凝土连结处设置止水条。另外, 排水系统是青函海底隧道重要设施之一, 在易渗漏部位的衬砌后部设置集水盲管, 并在隧道中央每隔4~5 m处设一处集水坑, 用于收集渗水。

国内厦门翔安海底隧道[2,3,4]多数地段设置排水衬砌, 对地下水采用多重防水的策略。一是保证隧道主体结构的自防水性能, 混凝土抗渗等级初期支护为P8、二次衬砌为P12, 两者之间采用2 mm厚PVC防水板, 同时加强施工缝等节点部位防水;二是采用分区防水技术, 将防水板与二次衬砌纵向分段隔离, 从而降低纵向水力联系, 防止窜水;三是及时注浆堵水, 采用超前注浆、回填注浆和补充注浆等多重注浆方式封闭地下水的通道;四是完善排水系统, 隧道底部设置1 500 m3的集水坑, 渗水经集水坑抽排到洞外。现场施工效果表明, 二次衬砌未开裂、无湿迹, 防排水设计和施工效果很好, 隧道已通车运营一段时间, 未发现明显渗漏现象。

但是, 目前海底隧道设计也存在防排水的原则和方法不统一、排水量过大、水压力作用机理不明的问题, 而强突水断层破碎带条件下的隧道结构体系及防排水技术, 已成为隧道建设环节中至关重要的技术。

2 海底隧道衬砌外水压力的研究现状

各国对于隧道衬砌外水压力的规定不尽相同。前苏联[5]在1970年将衬砌外水压力作为设计的永久荷载, 日本土木学会[6]在1984年明确了水压力为各类隧道结构承受的重要荷载。我国的规范[7,8,9]规定:隧道防排水应采取“防、排、截、堵结合, 因地制宜, 综合治理”的原则;铁路、公路及地铁隧道设计对地下水采取疏导为主, 设计荷载并不考虑水压力。当隧道位于地下水位以下时, 设计荷载应考虑地下水对隧道结构的作用, 衬砌外水压力通过渗流分析确定, 对于一般地段和简单工程可采用静水压力乘以折减系数的方法解决[10]。

设计规范的进步与工程技术进步密不可分, 早期的隧道施工主要采取“以排为主”的处理原则, 在设计中很少考虑水压力, 这种设计原则使后期隧道受到严重病害。后来, 各国逐渐对衬砌外水压力予以重视, 要求在设计中考虑水压力。对于衬砌外水压力取值, 目前仅有几种估算方法[11,12,13,14,15,16,17]:①折减系数法, 折减系数β根据项目具体情况在0.15~0.9间, 此法主要被澳大利亚、美国和日本等国采用;②全水头法, β值取1, 美国、德国和法国多采用;③可能最大水头值, 巴西、加拿大等国常将隧洞所承受的静水头计算到地表面, 据此计算设计水压力。这三种方法以折减系数法应用较广。另外, 各科研单位通过实际工程计算和取值, 总结了一些经验之法, 如解析法、数值计算法。

目前对于围岩、注浆圈、衬砌和排水系统组成的渗流场, 如何确定衬砌外水压力还有待研究。笔者认为, 在衬砌结构的设计过程中可引入荷载-结构模型, 结合衬砌结构的耐久性对衬砌外水压力作用围岩的整体稳定性进行系统研究, 将是一个切实可行的办法。

3 海底隧道合理的地下水排放量及确定方法

对于海底隧道而言, 合理设置防排水系统极为关键, 但具体采用全封堵式、全排式还是限排式, 则应根据项目的地质情况、设计埋深、水下深度、隧道设计断面形式等进行确定, 若采用限排式方案需进一步确定排放标准。

3.1 海底隧道衬砌类型及排水方案

对于新奥法海底隧道的地下水处理, 常用的有全封闭、限量排放和全排放3种方式。全封闭法在衬砌初支和二次衬砌之间设置防水板及排水管, 围岩水直接流入排水沟。通过注浆的方式加固破碎围岩, 并保持排水系统保障畅通。这种方式一次性投资较小, 但增加了运营费用。限量排放法在衬砌初支和二次衬砌之间设置防水板, 施工要求高, 破碎围岩需要注浆加固。由于二次衬砌受水压力高, 会出现一定的渗漏现象。这种方式的一次性投资大, 但长期运营节省了费用。对于围岩较好的地段, 可以采用全排放衬砌;这种方式大大节省了成本, 但对工程地质提出了较高的要求。

全封闭和限量排放都不能完全适应复杂的工程状况, 制定方案时应根据工程所处的水文地质条件和结构耐久性要求、后期运营维修等情况进行有针对性的设计。

3.2 国内外海底隧道结构允许排水量

对于海底隧道而言, 完全避免渗水是不可能的、也是不必要的, 因此主要的工作是降低渗水, 达到可接受的水平。但是允许排水量取多大值合适, 却难以界定, 青函隧道海底段[1]排放量为0.273 6 m3/ (m·d) , 而挪威海底隧道达到0.432 m3/ (m·d) 。海底隧道渗水量取多大合适, 尚需根据各国规范和工程具体情况进行研究。

在设计厦门翔安海底隧道时, 其防排水标准的确定基于数值计算分析, 分别对软弱围岩注浆后渗水量、初期支护渗水量、运营期间软弱围岩段盲管渗水量及水底基岩裂隙地段渗水量等计算后, 再结合进行排水经济性分析。

需要指出的是, 考虑到海底隧道地质情况的复杂性及施工的不确定性, 通过数值分析得出的全隧道排水量仅是个参考值、其数值偏小, 在施工过程中还需要在不同施工阶段进行实测, 综合考虑结构的安全性、可靠性和运营期间的经济可承受性。

4 隧道长效防水新材料研究与应用现状

随着新奥法隧道设计和施工技术的逐步推广和应用, 在隧道初期支护与二次衬砌之间设置防水材料收到了良好的防水效果。原西德在20世纪70年代的隧道修建中, 采用装配式衬砌的合成树脂垫片、结构接头处止水以及树脂和沥青防水膜组成的复合防水技术。90年代后, 国外在隧道防排水技术上采用了渗透灌浆来阻隔渗漏和加固土层;后来, 又出现了喷射灌浆、冷冻截水等一系列新方法。

目前用于隧道的防水材料主要有水泥、砂、石、防水剂为主料配制的刚性防水材料和各类防水板、防水涂料等柔性防水材料, 但在使用上均存在一定的不足:

1) 柔性防水板材本身难以与基面紧密贴合, 安装铺设时的冲击刺破和接头处理不良缺陷都易导致渗漏水发生。

2) 对防水面平整度要求较高, 如遇壁面有较大空洞和凹凸, 防水板与二次衬砌之间难以紧密贴合, 二次衬砌挤压会使防水板受拉伸, 使防水板断裂破坏。

3) 防水板的接缝处是薄弱环节, 防水处理不好易导致整个防水体系失效。

4) 柔性防水板难以封闭基面围岩和初衬表面裂隙, 渗漏水在防水板后的空间内扩散, 对二次衬砌造成影响。

5) 在地震等强外力作用下, 围岩产生塑性变形、应力重新分布时, 围岩及初期支护产生变形, 基面凸起处的防水板易产生穿刺性损伤进而造成防水系统失效。

6) 防水板主要采用人工焊接工艺铺设, 效率低、且会对防水板造成一定的损伤, 存在质量隐患。

由于隧道建设中防渗漏要求越来越高, 各国积极开发新型防水材料来解决这一问题, 其中喷膜式高分子防水材料受到广泛认可。英国在喷膜式隧道防水材料的研究中取得了较好的成果, 其采用甲基丙烯酸甲酯类材料 (MMA) 作为防水层, 防水性好、强度形成快、对环境友好, 且可用于不规则的基面及微湿的混凝土界面。该防水体系已在英国国内获得了较广泛应用 (图1) , 如Croydon Cable隧道、Thames隧道、Butetown Lint隧道, 以及新加坡采用英国喷膜防水技术修建的Marina Bay Crossing隧道。英国典型喷膜式防水体系构造, 见图2。

新奥法于20世纪70年代传入我国, 至此隧道防水设计开始使用复合式衬砌的形式, 并在两层之间设置防水层。此种方法在进行试验后, 防水效果明显, 使我国隧道防水技术有了新进展。80年代后, 逐渐在施工缝内采用止水带, 隧道的渗漏水有了局部的改观。20世纪90年代以后, 随着国外一些隧道防排水技术、防水材料及施工工艺不断被引入中国, 国内的防排水技术也在工程实践中得到了一定的发展, 隧道渗漏水的状况有了改观。目前, 西南交大研究的丙烯酸盐喷膜防水涂料已有工程应用, 相比于传统防水板具有一定的优势, 但仍需进一步改善。

结合国内外研究及使用现状, 喷膜式防水材料较传统的塑料板材、卷材具有更优异的施工及使用性能, 耐久性更好。然而现有的喷膜防水材料, 无论是高聚物、反应性树脂还是有机盐类, 仍然是以覆盖粘接、填充为主, 涂膜与初衬混凝土易于形成“两张皮”的结构, 未能给混凝土结构实质性的补强增效及协同受力的功效, 隧道防排水结构的长期耐久性仍有待提高。因此, 有必要对高分子材料渗透注浆技术及反应性树脂喷膜防水技术, 以及组合式喷膜防水材料及应用技术进行更为深入的研究。

5 结语