專利名稱：地下工程經(jīng)絡(luò)防排水結(jié)構(gòu)及施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于地下工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及地下工程防水排水施工方法地下工程如果沒有好的防水隔潮條件，其后果將是·地下工程服務(wù)壽命大大縮短；·地下工程使用工藝性能喪失地下水滲漏，空間潮濕，設(shè)備物資銹蝕、發(fā)霉、腐爛，工作人員感到不適，抵抗力降低，易患疾病等等。
·地層中的氡(Rn)沿地下水滲漏孔道泄冒于地下空間，產(chǎn)生蓄積后，是致使人類患肺癌的罪魁禍?zhǔn)住?br> 地下工程防水問題一直是技術(shù)難題，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，已建地下工程約有70％左右不同程度的滲漏和潮濕問題，新建的許多地下工程，在這方面的失敗教訓(xùn)不在少數(shù)；最頭痛的是一旦出現(xiàn)問題，即使花費(fèi)巨大人力、物力維修整治，也極困難，且極少有奏效的。
國外地下工程防水問題也不少，美國華盛頓地下鐵道車站也存在滲漏問題。近十年來，國外在地下工程滲漏防治上比較重視也獲得較好的成效。
現(xiàn)有技術(shù)復(fù)合式襯砌在防水和結(jié)構(gòu)耐久性方面存在的問題
在大瑤山鐵路隧道中引進(jìn)日本的復(fù)合式襯砌(錨噴一次支護(hù)和模注現(xiàn)澆二次襯砌中夾1.5～2.0mm厚軟聚氯乙烯PVC和1.0～1.5mm厚高低密度聚乙烯PE膜做防水層)，以后在鐵路南嶺、軍都山隧道、北京地鐵、深圳梧桐山公路隧道等其他地下工程中使用，收到一定效果。但離使用要求還有較大距離。其具體步驟和做法如下在地下工程或隧道的開挖臨空面上，采用錨噴網(wǎng)支護(hù)技術(shù)，完成一次支護(hù)(錨噴網(wǎng)中設(shè)鋼筋隔柵或型鋼......)，在一次支護(hù)上鋪設(shè)PVC或PE防水膜，此工藝和方法有以下幾個(gè)問題·作為施工期間中支撐地下工程全部圍巖壓力和荷備的一次支護(hù)，其表面是凹凸不平的，噴混凝土自身因工藝原因，無法具備所要求的抗?jié)B能力；·聚氯乙烯和高、低密度PE防水膜組成的防水層，要經(jīng)過大量的鋪設(shè)，接縫焊接，固定，以及焊縫固定質(zhì)量檢測(cè)等操作工藝，難以保證大量人為手工操作的質(zhì)量；·鋪設(shè)好的防水膜，很難抵御后續(xù)施工中的鋼筋頭的穿刺撞擊；·已鋪設(shè)好的防水膜，在二次摸注混凝土澆注時(shí)壓力作用下易被凹凸不平的一次支護(hù)的擠破而損害；·一次支護(hù)終凝前，因重量關(guān)系與開挖臨空面存在空隙，雖可注漿填塞，但難以全部解決問題，仍存在地下水的蓄積，成為滲漏源。
在一次支護(hù)上鋪貼的防水膜完工后，立摸澆注二次襯砌(混凝土或鋼筋混凝土)結(jié)構(gòu)。此施工步驟完成后，即完成了將防水膜(防水層)夾在一次支護(hù)和二次襯砌中間，三者成為一復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)。此步工藝和方法又有以下幾個(gè)問題·由于一次支護(hù)不具有抗?jié)B功能，一旦防水層存在問題，地下水將浸過防水膜滲流并漫布于整個(gè)二次襯砌外側(cè)，隨即從二襯薄弱環(huán)節(jié)，及三縫中滲漏于地下工程內(nèi)......；·由于防水層將一次支護(hù)和二次襯砌分離成兩張皮，受力時(shí)，復(fù)合式襯砌難于共同作用，與設(shè)計(jì)時(shí)要求的受力功能不一致；·防水層處于一次支護(hù)和二次襯砌之間，永久將一次支護(hù)隔置于地下水之中，而一次支護(hù)又無防水功能，其中的鋼筋、鋼筋網(wǎng)，以及鋼筋隔柵、型鋼等將逐步銹蝕......，一次支護(hù)結(jié)構(gòu)將全部消失，這是復(fù)合式襯砌存在的一大隱患。
·復(fù)合式襯砌中的一次支護(hù)耐久性存在問題，在今后抗突發(fā)性荷備情況下，二次襯砌難以承受復(fù)合式襯砌預(yù)計(jì)的荷載。
地下工程引起地下空間周邊一定范圍內(nèi)水的滲流場(chǎng)規(guī)律變化的特點(diǎn)·地層(含巖體和土層)中，未開挖前，水的滲流是有規(guī)律的。
·當(dāng)建設(shè)地下空間，形成空間周邊在臨空周邊一定深度范圍內(nèi)，水的原有滲流規(guī)律完全被擾亂。
·地下水在重力場(chǎng)的作用下，總是由高往低、走最近、阻力最小的通道滲流，因此常常是多數(shù)滲流都選擇最近的地下空間周邊臨空面流出。
給地下工程造成地下水的多處滲漏，惡化地下空間的使用環(huán)境。
針對(duì)以上水的滲流變化特點(diǎn)，本發(fā)明采用以下技術(shù)構(gòu)思·用多種高性能、優(yōu)質(zhì)防排組件、材料；·與地下工程支護(hù)結(jié)構(gòu)巧妙復(fù)合；·形成防、排、截、堵的綜合治理措施；
·做到剛?cè)嵯酀?jì)、多道防線，使得地下空間臨空周邊一定深度內(nèi)已紊亂的滲流場(chǎng)，調(diào)整為通道既有序又暢通的人工滲流場(chǎng)。
·人工滲流場(chǎng)在支護(hù)結(jié)構(gòu)外側(cè)形成不蓄積、從拱部支護(hù)外側(cè)自流至側(cè)墻支護(hù)外側(cè)，再排至墻腳排水溝，最后油泵排出洞外。
·以上整個(gè)過程中，經(jīng)絡(luò)防排水體系不僅保證全部地下水不透過地下結(jié)構(gòu)空間周邊臨空面而滲漏。而且最大限度內(nèi)控制地下水不向地下結(jié)構(gòu)空間內(nèi)蒸發(fā)，起到有效的既防水又隔潮的作用。
地下工程經(jīng)絡(luò)防排水結(jié)構(gòu)主要由拱部結(jié)構(gòu)和側(cè)墻結(jié)構(gòu)兩部分組成。其組合簡圖詳見(

圖1)。
拱部經(jīng)絡(luò)防排水結(jié)構(gòu)即拱部經(jīng)絡(luò)防排水組件的設(shè)置·沿拱形橫向布置微型柔性透水管組3，每組5根并列，管徑由拱部地下水量決定，中-中間距(每組中間根至鄰組中間根)500mm，構(gòu)成拱部的拱狀線型“經(jīng)”。
·緊貼拱部圍巖開挖臨空面11鋪設(shè)雙布-膜復(fù)合土工組件，雙布即從雙層滌綸針刺無紡布，一膜即聚乙烯PE膜，雙布中的上層滌淪針刺無紡布2和下層滌綸針刺無紡布41中夾微型柔性透水管組3，一膜為1.0～1.5mm厚、高、低密度聚乙烯PE膜51。此雙布一模構(gòu)成拱部的拱狀面型“絡(luò)”。雙布一膜復(fù)合土工組件2、41、51可形成獨(dú)立商品，也利于施工操作。
側(cè)墻經(jīng)絡(luò)防排水結(jié)構(gòu)，即側(cè)墻經(jīng)絡(luò)防排水組件的設(shè)置·沿側(cè)墻圍巖開挖臨空面12豎直方向布置柔性透水管12，根據(jù)自拱部排出的水量采用Φ50～150管徑，管間距500mm，構(gòu)成側(cè)墻的直線狀線型“經(jīng)”。
·緊貼柔性透水管12鋪設(shè)一布一膜土工組件，一布即為單層滌淪針刺無紡布42，一模為1.0-1.5厚、高、低密度聚乙烯PE膜52，構(gòu)成側(cè)墻的平板狀面型“絡(luò)”。一布一膜組件也同樣可形成獨(dú)立商品。方便施工。拱和側(cè)墻經(jīng)絡(luò)防排水結(jié)構(gòu)中線型經(jīng)的連接·拱部拱狀線型“經(jīng)”透水管3與側(cè)墻的直線狀線型“經(jīng)”透水管12在拱腳與墻頂?shù)钠鸸熬€處會(huì)合。
·通過在沿水平縱向起拱線方向布置的、起匯集、緩沖調(diào)濟(jì)作用的柔性透水管13(直徑由地下水量大小確定，但透水管13的直徑必須＞透水管12)側(cè)墻透水管用透水三通管14插入方式完成拱部和側(cè)墻線型“經(jīng)”的連接。見(圖2)。側(cè)墻豎直線型“經(jīng)”與側(cè)墻腳排水溝的連接·縱向間距500mm的柔性透水管12，直接插入側(cè)墻腳排水溝內(nèi)，以卡環(huán)固定于排水溝鋼筋混凝土頂板上。
·透水管12穿過排水溝頂板后應(yīng)伸出50mm的長度余量。排水溝頂板應(yīng)預(yù)制有可卸蓋板，間距2000，以便定期維護(hù)清理溝內(nèi)雜物、泥沙。拱和側(cè)墻經(jīng)絡(luò)防排水結(jié)構(gòu)拱狀與平板狀面型絡(luò)的固定與連接·拱部的無紡布2、無紡布41以及側(cè)墻的無紡布42，與圍巖開挖臨空面11、臨空面12這樣固定當(dāng)圍巖為土層或軟弱地層時(shí)，無紡布2、無紡布41和無紡布42用鑿孔下塑料脹管，設(shè)置與PE膜同材質(zhì)的PE圓形墊襯片，用平頭螺絲緊固，使無紡布牢靠固定在臨空面11、臨空面12上，再應(yīng)用電熱傳導(dǎo)方式，以特制壓焊頭，將PE膜51、PE膜52熱合固定于PE圓形墊襯片上，在PE膜51和PE膜52上實(shí)現(xiàn)無釘孔連接。
當(dāng)圍巖為巖石時(shí)，則直接采用帶有專用貼結(jié)膠膜將無紡布及PE墊襯片與巖石圍巖拱和墻的臨空面11、12粘結(jié)。再將PE膜51、PE膜52熱合固定于PE墊襯片上。
·拱狀與平板狀面型絡(luò)的連接主要是拱部的無紡布41、PE膜51與側(cè)墻的42、52相同材料本身熱合連接。
·拱部和側(cè)墻的PE膜的連接位置選擇在起拱線上500mm處或下500mm處，錯(cuò)開線型經(jīng)透水管3和經(jīng)透水管12匯合處，設(shè)備采用國產(chǎn)自爬行熱合機(jī)熔為一雙焊縫，中間的空腔用于充氣檢查。本發(fā)明有益效果1.拱部經(jīng)絡(luò)防排水功能顯著PE膜有法向防水，無紡布有平面排水功能，雙布和PE膜構(gòu)成面狀絡(luò)，將拱部的地下水匯集到五根拱狀線經(jīng)微型柔性管3內(nèi)，并自流到起拱線水平縱向布置的柔性透水管13內(nèi)。
2.側(cè)墻經(jīng)絡(luò)防排水功能顯著墻頂與拱腳處的水平透水管13，匯集和緩沖拱部流入的地下水，并將地下水導(dǎo)入緊貼側(cè)墻圍巖開挖臨空面12布置的豎向柔性透水管12，同時(shí)側(cè)墻中的一布(滌綸針刺無紡布42)一膜(聚氯乙烯PE膜52)復(fù)合土工組件無紡布42、無紡布52，也起到收集側(cè)墻地下水，并流入豎向柔性透水管12內(nèi)，再自流至墻腳處排水溝15內(nèi)，由泵排出地下工程之外。
拱墻兩部分的經(jīng)絡(luò)防排水體系的結(jié)構(gòu)構(gòu)造、施工工藝和方法保證防水層設(shè)置在地下工程支護(hù)結(jié)構(gòu)外側(cè)，既做在支護(hù)結(jié)構(gòu)的迎水面，保證地下水不產(chǎn)生蓄積，并能暢通的由拱墻經(jīng)絡(luò)體系排走，保護(hù)地下工程支護(hù)結(jié)構(gòu)不受到地下水的侵蝕。
3.水泥基滲透型防水水泥漿、防水沙漿、聚氨酯/聚尿彈性層在經(jīng)絡(luò)防排水體系中的作用顯著水泥基滲透型防水水泥漿能堵塞好噴混凝土中的全部毛細(xì)孔和裂縫，將無抗?jié)B性能的噴混凝土改造成為一道可靠的剛性防水屏障，堵截地下水不能穿過噴混凝土層，迫使地下水至經(jīng)絡(luò)防排水組件和柔性透水管排走。
4.防水砂漿作用有三個(gè)·克服噴混凝土表面至凹凸不平的缺陷，如，能減少地鐵列車運(yùn)行之氣流阻力；·便利噴涂聚氨酯彈性層11，增加美觀，節(jié)約噴層厚度，降低造價(jià)；·增加一道剛性防水層；5.噴涂1.0～1.5厚聚氨酯聚尿彈性層的作用與受噴面有極好的粘結(jié)力，10-30秒即可成膜，背水面也具極好的防水隔潮功能，又耐磨耐老化以及優(yōu)良的延伸率，可在受震動(dòng)特殊情況下，彌補(bǔ)剛性防水層產(chǎn)生裂縫后，防止?jié)B漏和隔潮，且具涂裝作用，真正起到剛?cè)嵯酀?jì)，多道防線的防水隔潮作用。
3.布設(shè)鋼筋網(wǎng)及安設(shè)鋼筋格柵；4.噴射混凝土；5.涂抹水泥基滲透性防水漿(視防水要求而定，防水要求不高時(shí)，可以省略)；6.抹10-20厚防水沙漿并壓光(有涂裝和減少氣流阻力要求時(shí))；7.噴涂1.0-1.5厚聚氨脂/聚尿彈性層(有高的防水隔潮涂裝要求時(shí))。
對(duì)軟弱地層中的地下工程及土層中地下工程，其拱部實(shí)施工藝流程如圖3下部流程所示。
以下結(jié)合附圖4說明地下工程側(cè)墻經(jīng)絡(luò)防排水結(jié)構(gòu)實(shí)施流程(高邊墻巖體地下工程)1.地下工程側(cè)墻圍巖的加固與支護(hù)；(對(duì)高邊墻，除一般錨桿錨固外，還要設(shè)置大型預(yù)應(yīng)力長錨索)2.布設(shè)側(cè)墻防排水組件；3.安裝大型予應(yīng)力錨索及布設(shè)側(cè)墻鋼筋網(wǎng)；4.噴射混凝土；5.涂抹水泥基滲透性防水漿，抹10-20mm厚防水砂漿，壓光(有涂裝和減少空氣阻力要求時(shí))；6.噴1.0-1.5mm厚聚氨脂/聚尿彈性層(根據(jù)涂裝和隔潮要求而定)；對(duì)軟弱地層及土層地下工程其側(cè)墻經(jīng)絡(luò)防排水實(shí)施工藝流程如圖4下部流程所示。
權(quán)利要求
1.地下工程經(jīng)絡(luò)防排水結(jié)構(gòu)包括拱部經(jīng)絡(luò)防排水結(jié)構(gòu)及側(cè)墻經(jīng)絡(luò)防排水結(jié)構(gòu)，其特征在于(1)在拱部沿拱形橫向布置微型柔性透水管組；(2)緊貼拱部圍巖開挖臨空面鋪設(shè)雙布一膜復(fù)合土工組件，且上述透水管組夾于雙布結(jié)構(gòu)中；(3)沿側(cè)墻圍巖開挖臨空面豎直方向布置柔性透水管并緊貼透水管鋪設(shè)一布一膜土工組件。
2.如權(quán)利要求1所述地下工程經(jīng)絡(luò)防水結(jié)構(gòu)，其特征在于所述拱部柔性透水管組為每組5根并列且每組中間根與臨組中間根中一中間距為500mm。
3.如權(quán)利要求1所述地下工程經(jīng)絡(luò)防水結(jié)構(gòu)，其特征在于所述拱部的雙布一膜復(fù)合土工組件，雙布為上下兩層滌綸針刺無紡布，一膜為高低密度聚乙烯PE膜。
4.如權(quán)利要求1所述地下工程經(jīng)絡(luò)防水結(jié)構(gòu)，其特征在于側(cè)墻柔性透水管管間間距為500mm。
5.如權(quán)利要求1所述地下工程經(jīng)絡(luò)防水結(jié)構(gòu)，其特征在于側(cè)墻的一布一膜土工組件一布為單層滌綸針刺無紡布，一膜為高低密度聚依稀PE膜。
6.地下工程經(jīng)絡(luò)防排水施工方法，其特征在于拱部結(jié)構(gòu)按以下流程實(shí)施(1)圍巖的加固與支護(hù)；(2)布設(shè)拱部防排水組件；(3)布設(shè)鋼筋網(wǎng)及安設(shè)鋼筋格柵；(4)噴射混凝土；(5)涂抹水泥基滲透性防水漿；(6)涂抹防水沙漿并壓光(有涂裝和減少氣流阻力要求時(shí))(7)噴涂聚氨脂/聚尿彈性層(根據(jù)涂裝和隔潮要求而定)側(cè)墻結(jié)構(gòu)按以下實(shí)施流程(1)圍巖的加固與支護(hù)；(2)布設(shè)防排水組件；(3)安裝大型予應(yīng)力錨索及布設(shè)側(cè)墻鋼筋網(wǎng)；(4)噴射混凝土，(5)涂抹水泥滲透性防水漿并壓光(有涂裝和減少空氣阻力要求時(shí))(6)噴聚氨脂/聚尿彈性層(根據(jù)涂裝和隔潮要求而定)
全文摘要
本發(fā)明地下工程經(jīng)絡(luò)防排水結(jié)構(gòu)及施工方法,針對(duì)目前地下工程普遍存在的滲漏和潮濕問題,提出合理的防排水結(jié)構(gòu)及施工方法。在拱部及側(cè)墻采用柔性透水管及雙布或單布一膜復(fù)合土工組件,并配合涂抹水泥基滲透型防水水泥漿等,形成防水、排水、截水、堵水的綜合治理,使得地下空間臨空周邊一定深度內(nèi)已紊亂的滲流場(chǎng)調(diào)整為通道有序且暢通的人工滲流場(chǎng)。本發(fā)明結(jié)構(gòu)組件、材料易于制造,施工方法相對(duì)簡單,適合目前各類地下工程使用。
文檔編號(hào)E21D11/38GK1376851SQ0211772
公開日2002年10月30日 申請(qǐng)日期2002年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月14日
發(fā)明者何益壽 申請(qǐng)人:何益壽