硫酸盐侵蚀环境下隧道防水施工及质量保证

罗 永 君

(中铁二十二局集团有限公司，北京 100035)

硫酸盐侵蚀环境下隧道防水施工及质量保证

罗 永 君

(中铁二十二局集团有限公司，北京 100035)

根据沪昆客运专线某隧道地下水对混凝土具有硫酸盐侵蚀的特点，按照“分区设防、区别对待”的原则，以技术标准、管理标准、作业标准为基础，介绍了基面处理、防水板铺设、二衬混凝土施工以及局部渗漏处理的方法，以达到隧道不渗、不漏的目的。

硫酸盐侵蚀，防水板铺设，二衬混凝土

1 概述

沪昆客运专线某隧道位于湖南省境内，全长2 850 m。隧道地下水具有硫酸盐侵蚀，作用环境等级H2，设计按照“分区设防、区别对待”的原则，采取相应的防腐措施，防水板采用凸形防水板，施工缝采用中埋式止水带，二衬混凝土施工满足100年耐久混凝土的要求，根据结构特点、施工环境和作用环境等进行配比设计。

2 硫酸盐侵蚀环境特性及防治措施

2.1 硫酸盐侵蚀对混凝土的影响

硫酸盐侵蚀是混凝土老化病害的主要问题之一，对于混凝土的硫酸盐腐蚀主要是,围岩中存在硫酸盐及其组合与地下水作用，当溶解度较大时，与混凝土中水泥水化物反应，生成膨胀性盐类，膨胀性盐类遇水体积膨胀使混凝土疏松，从而导致结构功能丧失，导致结构寿命达不到预期目标。

2.2 防硫酸盐腐蚀措施

根据硫酸盐侵蚀对混凝土的影响因素分析来看，在隧道中要想达到防治硫酸盐侵蚀目的，主要通过两个途径解决：1)采用全包防水和中埋式止水带进行防水，防止隧道围岩内裂隙水进入二衬混凝土；2)采用中抗硫酸盐水泥进行混凝土配比设计，在混凝土中掺加一定量粉煤灰和抗裂高效防水剂达到混凝土耐久性和防渗的目的。

3 施工方法及质量保证措施

隧道防腐蚀首先要从隧道防水开始，同时保证混凝土与支护的耐久性。隧道结构防排水施工一般包含初期支护效果检查及处理、防水板铺设、施工缝及变形缝处理、混凝土衬砌等工艺。

3.1 初期支护效果检查及处理

当初期支护喷射混凝土表层出现明显集中渗漏水情况时应采取注浆止水措施，一般情况注浆材料采用超细水泥—水玻璃双液浆，浆液浓度应根据围岩情况加以调整，当围岩裂隙较小，同时地下水水压较大时可采用水溶性聚氨酯浆液，浆液的凝胶时间根据现场情况通过调整催化剂用量来调节。

对初期支护混凝土表面外露的锚杆头，钢筋头等硬物进行割除，然后用砂浆抹平；对喷射混凝土表面凹凸不平部分进行补喷，防止防水板被刺破以及保证二衬混凝土结构尺寸的要求。

3.2 防水板选型及铺设

1)防水板选型。

本隧道大部分围岩等级设计为Ⅳ级，具有弱膨胀性，泥岩为主，砂岩次之，具有水平节理，围岩遇水软化现象十分明显。若采用复合型防水板和透水盲管，裂隙水夹带泥砂容易阻塞盲管，造成排水不畅。设计采用全断面铺设分离式排水防水系统，由聚酯无纺布和凸形排水防水板共同组成，凸形排水防水板表面带凸形圆粒，形成排水空间，无纺布过滤泥砂后，裂隙水顺防水板凸形圆粒形成的排水空间排出，进入排水沟。

2)防水板铺设及注意事项。

排水防水板铺设采用专用铺挂作业台车，先铺设无纺布再悬挂防水板。无纺布采用射钉固定，采用金属或塑料垫圈保护无纺布，防止撕扯破烂。防水板铺设要超前二次衬砌施工一段距离，防水板从拱部向边墙进行铺设，防水板采用双缝焊接工艺，铺挂采用垫片焊接固定以保证防水板的施工质量。防水板要搭接良好，没有气泡褶皱及空隙。铺设表面应保证圆顺，显著凹凸的初期支护表面应分层喷射找平，钢筋等凸出部分，先切断后用锤铆平，抹砂浆；锚杆有凸出部分时，螺头留5 mm切断，戴塑料帽后抹砂浆，以保证防水层与喷层能基本密贴。铺设好的防水板必须进行防护，防止机械损伤和电火花灼伤防水板。

3.3 止水带安装

衬砌的施工缝和沉降缝采用的止水带所用材料应严格符合图纸要求，设置止水带后，若仍有渗漏水时，应进行注浆堵漏处理。施工中应符合下列要求：水带在安装时以及在混凝土浇捣作业过程中，应注意止水带的保护，不得被钢筋、石子和钉子刺破，如发现有被刺破、割裂现象，必须及时修补；在固定止水带和浇筑混凝土过程中，应防止止水带偏移；要加强混凝土振捣，排除止水带底部气泡和空隙，使止水带和混凝土紧密结合：止水带的接头根据其材质和止水部位可采用不同的接头方法。对于橡胶止水带，其接头形式应采用搭接或复合接，冷粘或焊接的缝宽不小于50 mm。

3.4 混凝土衬砌

本隧道二衬混凝土按照100年耐久性设计，抗渗等级P8。为保证混凝土抗腐蚀性能，采用中抗硫酸盐水泥代替普通水泥，加入抗裂防水剂进行抗渗和防腐设计，防水剂掺量按照胶凝材料总量的6%进行控制。

1)配合比的选定。

根据《铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定》(铁建设[2005]157号)，硫酸盐侵蚀H2作用环境下，电通量C<1 200，耐腐蚀系数不小于0.8，设计强度等级C35。

混凝土配置所需原材料水泥采用祁连山中抗硫酸盐水泥，一级粉煤灰，高效减水剂为山东华伟NOF-AS高效缓凝减水剂，防水剂采用江西萍乡HE抗裂防水剂，粗细骨料当地料场生产。经试验，各种材料均满足100年耐久性混凝土配置要求，无碱活性反应，总碱含量满足要求。经过多次试配，外加剂与其他原材料具有很好的相容性，无不良反应，充分考虑56 d电通量及28 d强度要求，反复进行技术经济比选，最终选定的理论配合比为：

水泥∶粉煤灰∶砂∶石小∶石大∶防水剂∶减水剂=1∶0.27∶2.29∶0.74∶2.98∶0.095∶0.014。

水胶比0.36。

抗腐蚀系数0.89。

二衬混凝土施工后，根据同条件试件检测以及钻心取样试验进行验证，电通量和强度均满足设计以及配合比要求。

2)混凝土施工控制。

本隧道设置2个大型拌合站供应混凝土，拌合站均按“自动计量、自动控制”的原则设置。运输车运输混凝土，泵送入模，二衬模板采用12 m液压衬砌台车。

二砌混凝土施工在隧道初期支护基本达到稳定，初支渗水已做好疏排处理，排水板牢固密封的情况下进行。施工的顺序是仰拱超前，墙、拱整体浇筑，一次浇灌成形。端模模板一定要安装紧密、牢靠，防止在混凝土灌注时发生跑模、漏浆等现象，确保拆模后端面平整，为下一次衬砌提供良好作业面。

4 局部渗漏处理

本隧道二次衬砌完成后，经过全面检查发现，有2处局部渗水点，经过分析渗水原因和渗水程度，本着疏堵结合，以疏为主的方式进行整治。

4.1 渗水较小地段处理

对于渗水量较小1处，对渗水部位进行注浆堵水处理，注浆采用郑州BW-25/50注浆机，1∶(1.0～2.5)水泥浆液，并渗入3%水玻璃进行注浆，水玻璃为水泥用量的3%。

4.2 渗水较大地段处理

对于渗水量较大1处，由于渗水部位位于电缆槽上方1 m位置，采取割槽埋管的处理措施，找准渗水点，槽口从渗水部位最上方开始，垂直将槽割至排水沟，槽宽60 mm，其次埋入φ50排水管，通过排水管将水引排至排水沟内，最后用水泥砂浆对槽口进行封堵找平。

5 结语

隧道地下水硫酸盐侵蚀对二衬混凝土的破坏是非常严重的，由于沪昆客运专线主体结构按照100年耐久性进行设计，因此，确保二衬混凝土免受侵蚀，保持耐久性及防腐性是十分重要的。施工过程中要严格按照设计标准和工艺要求进行防水和二衬混凝土施工。1)尽最大可能防止隧道地下水进入混凝土，堵住腐蚀源头；2)严格按照配比设计进行二衬混凝土施工，加强工艺水平，加强混凝土抗裂、防腐性能。

On tunnel waterproof construction and quality guarantee under sulphate attack environment

LUO Yong-jun

(ChinaRailway22ndBureauGroupCo.,Ltd,Beijing100035,China)

According to the tunnel underwater’s sulphate attack on concrete along Shanghai-Kunming Passenger Special Line, the paper introduces the cardinal plane treatment, the pavement of waterproof plate, the second lining concrete construction and treatment of partial leakage based on the technical standard, the management standard, and the construction standard according to the principle of division control and differential treatment, so as to avoid the leakage and penetration in tunnels.

sulphate attack, pavement of waterproof plate, second lining concrete

1009-6825(2014)03-0183-02

2013-11-05

罗永君(1973- )，男，工程师

U455

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