排水——隧道及地下工程防排水技术.pptx

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1、一一 前言前言二二 隧道及地下工程防排水技术的现状及发展隧道及地下工程防排水技术的现状及发展趋势趋势三、隧道及地下工程施工防排水技术三、隧道及地下工程施工防排水技术四、隧道及地下工程结构防排水技术四、隧道及地下工程结构防排水技术五五 防排水新技术、新设备、新材料和新工艺防排水新技术、新设备、新材料和新工艺六六 几点认识几点认识 汇报提纲汇报提纲第1页/共115页一、前言一、前言 隧道及隧道及地下工程正在地下工程正在迅猛发展迅猛发展公路公路水电水电地铁地铁城市轻轨城市轻轨地下商场地下商场人防工程人防工程地下停车厂地下停车厂贮气洞贮气洞二十一世纪二十一世纪将是地下工程大发展将是地下工程大发展的世纪

2、的世纪铁路铁路第2页/共115页我国铁路建设将实现飞速发展我国铁路建设将实现飞速发展我国铁路建设将实现飞速发展我国铁路建设将实现飞速发展 根据根据中长期铁路网规划中长期铁路网规划，我国将规划建设，我国将规划建设省会城市及大中城市间的快速客运通道，建设客运省会城市及大中城市间的快速客运通道，建设客运专线专线1.21.2万公里以上，规划万公里以上，规划“四纵四横四纵四横”铁路快速客铁路快速客运通道以及三个城际快速客运系统。运通道以及三个城际快速客运系统。“四纵四纵”分别是北京上海客运专线、北京武分别是北京上海客运专线、北京武汉广州深圳客运专线、北京沈阳哈尔滨汉广州深圳客运专线、北京沈阳哈尔滨（大连

3、）客运专线、杭州宁波福州深圳客运（大连）客运专线、杭州宁波福州深圳客运专线。专线。“四横四横”分别是徐州郑州兰州客运专线、分别是徐州郑州兰州客运专线、杭州南昌长沙客运专线、青岛石家庄太原杭州南昌长沙客运专线、青岛石家庄太原客运专线、南京武汉重庆成都客运专线。三客运专线、南京武汉重庆成都客运专线。三个城际快速客运系统分别是环渤海地区、长江三角个城际快速客运系统分别是环渤海地区、长江三角洲地区和珠江三角洲地区城际客运系统。洲地区和珠江三角洲地区城际客运系统。到到20202020年，全国铁路营业里程达到年，全国铁路营业里程达到1010万公里，万公里，主要繁忙干线实现客货分线，复线率和电化率均达主要繁

4、忙干线实现客货分线，复线率和电化率均达到到5050，运输能力满足国民经济和社会发展需要，运输能力满足国民经济和社会发展需要，主要技术装备达到或接近国际先进水平。主要技术装备达到或接近国际先进水平。第3页/共115页 根根据据有有关关资资料料，19971997年年全全路路有有运运营营隧隧道道50005000余余座座，共共计计近近2500km2500km，其其中中严严重重漏漏水水（包包括括拱拱部部滴滴水水、边边墙墙渗渗水水、流流水水，隧隧道道底底部部翻翻浆浆冒冒泥泥、严严寒寒地地区区隧隧道道结结冰冰、冻冻胀胀），影响隧道运营的达影响隧道运营的达15021502座，占全路隧道总数的座，占全路隧道总数

5、的30%30%左右。左右。20022002年年我我国国有有铁铁路路隧隧道道座座，总总长长度度公公里里，为为世世界界第第一一；我我国国公公路路隧隧道道总总数数已已达达座座，总总长长度度公公里里，20032003年年我我国国公公路路隧隧道道21752175座座，总总长长度度10011001公公里里，是是世世界界上上公公路路隧隧道道最最多多的的国国家家。近近年年来来，虽虽然然隧隧道道施施工工的的防防排排水水质质量量不不断断提提高高，竣竣工工时时基基本本能能够够达达到到设设计计要要求求，但但隧隧道道及及地地下下工工程程防防排排水水面面临临的的形形势势仍仍不不容容乐乐观观，尤尤其其是是地地质质条条件件比

6、比较较复复杂杂的的隧隧道道，渗渗漏漏水水现现象象比比较较普普遍遍。有的虽经多次整治，效果仍不理想。有的虽经多次整治，效果仍不理想。二、隧道防排水现状及发展趋势第4页/共115页铁路隧道病害情况统计铁路隧道病害情况统计 第5页/共115页19981998年隧道翻浆冒泥情况年隧道翻浆冒泥情况 第6页/共115页隧道冻胀问题也比较严重隧道冻胀问题也比较严重v 牙林线岭顶隧道：1962年冻害使隧道不能继 续使用。v 牙林线翠岭二号隧道：1973年泄水洞结冰堵 塞，造成隧道内结冰。v 七十年代，青藏线西格段关角隧道：道床冬季冻胀上鼓洞内结冰侵限，基底翻浆冒泥，影响行车。v七十年代，南疆线吐库段奎先隧道：

7、冬季发生边墙结冰侵冻胀开裂等现象，严重影响了行车安全。第7页/共115页防排水原则不断完善和创新防排水原则不断完善和创新v 二十年代六、七十年代，人们对防水和堵水不太重二十年代六、七十年代，人们对防水和堵水不太重 视，隧道基本上是以排为主视，隧道基本上是以排为主 。v 二十世纪八十年代，人们开始关注环境，大部分隧道二十世纪八十年代，人们开始关注环境，大部分隧道 仍采用以排为主，但已经认识堵水的重要性，一仍采用以排为主，但已经认识堵水的重要性，一 部分隧道采取堵排结合的方法。部分隧道采取堵排结合的方法。v 二十世纪九十年代后，防排水原则：防、排二十世纪九十年代后，防排水原则：防、排 、截、截、堵

8、相结合、因地制宜、综合治理。堵相结合、因地制宜、综合治理。20012001年国标防排水年国标防排水 规范中又加入了规范中又加入了“钢柔相济钢柔相济”。v 随着地下水资源的日益紧张及环保意识的增强，堵随着地下水资源的日益紧张及环保意识的增强，堵 水将越来越重要，随着我国国民经济的发展，隧道水将越来越重要，随着我国国民经济的发展，隧道 防排水未来的发展方向将是以堵水主、堵排结合。防排水未来的发展方向将是以堵水主、堵排结合。第8页/共115页英国隧道防水等级划分英国隧道防水等级划分第9页/共115页新加坡地铁系统规定新加坡地铁系统规定:隧道结构内表面每小时每平方米的渗水量控制在隧道结构内表面每小时每

9、平方米的渗水量控制在5 5mlml的容许值。任意的容许值。任意1010m m区间不区间不得大于得大于1010ml,ml,如换算成每天允许的渗水量则为如换算成每天允许的渗水量则为:0.12:0.12 L/d.mL/d.m2 2。匈牙利布达佩斯地下铁道设计规定：匈牙利布达佩斯地下铁道设计规定：每天隧道渗漏量小于每天隧道渗漏量小于0.12 0.12 L/mL/m2 2,并且无集中渗漏水并且无集中渗漏水,即满足防水要求。即满足防水要求。德国慕尼黑地下铁道设计规定：德国慕尼黑地下铁道设计规定：渗漏量为渗漏量为0.070.070.2 0.2 L/d.mL/d.m2 2。第10页/共115页地下工程防水技术

10、规范地下工程防水技术规范(GB50108-2001)GB50108-2001)的有关防水等级的规定的有关防水等级的规定第11页/共115页上海地铁一号线上海地铁一号线 车站和区间隧道的渗水量应控制在车站和区间隧道的渗水量应控制在0.10.1L/mL/m2 2.d,.d,严禁渗漏泥砂。严禁渗漏泥砂。每小时每公里区间隧道的渗漏量不大于每小时每公里区间隧道的渗漏量不大于1.11.1L,L,这个标准十分严格。这个标准十分严格。此标准基于此标准基于1979197919821982年上海地铁新村试验隧道的实际渗漏水量观测值确定年上海地铁新村试验隧道的实际渗漏水量观测值确定,1982,1982年年为为0.0

11、2 0.02 L/mL/m2 2.d,1989.d,1989年年5 5月月4 4日为日为0.12 0.12 L/mL/m2 2.d.d。我国客运专线要求隧道不渗不漏，需我国客运专线要求隧道不渗不漏，需达到一级防水标准。尤其是混凝土耐久性达到一级防水标准。尤其是混凝土耐久性为为100100年。年。第12页/共115页防排水技术不断发展防排水技术不断发展 v 第一阶段：盲沟、排水沟排水第一阶段：盲沟、排水沟排水/平导排水平导排水/泄泄水洞排水；水洞排水；v 第二阶段：排水盲沟、排水沟排水第二阶段：排水盲沟、排水沟排水/混凝土混凝土自防水；自防水；v 第三阶段：注浆加固圈第三阶段：注浆加固圈/防水隔

12、离层防水隔离层/混凝土混凝土自防水自防水/排水体系排水排水体系排水/施工缝、变形缝防水处施工缝、变形缝防水处理的综合防排水系统；理的综合防排水系统；第13页/共115页1 1、开挖阶段防排水、开挖阶段防排水-施工防排水施工防排水 主要方法：引排法、注浆法、降水法、冷冻主要方法：引排法、注浆法、降水法、冷冻法、旋喷法等。法、旋喷法等。2 2、主体结构施工阶段防排水、主体结构施工阶段防排水-结构防排水结构防排水 （1 1）初期支护防排水）初期支护防排水 引排引排 局部和补充注浆局部和补充注浆 （2 2）防水隔离层及排水盲管）防水隔离层及排水盲管 （3 3）防水混凝土）防水混凝土 （4 4）施工缝和

13、变形缝处理）施工缝和变形缝处理 防排水的分类防排水的分类第14页/共115页三、隧道及地下工程施工防排水技术三、隧道及地下工程施工防排水技术 主要内容主要内容1 1、钻孔探测、钻孔探测2 2、预警标准、预警标准3 3、注浆堵水、注浆堵水4 4、洞内沟、管排水、洞内沟、管排水5 5、泄水洞排水、泄水洞排水6 6、降水法、降水法7 7、冻结法、冻结法8 8、旋喷法、旋喷法第15页/共115页3.1 3.1 防水的主要方法之一：钻孔探测防水的主要方法之一：钻孔探测(1)(1)钻孔数量一般钻孔数量一般4 48 8个（根据断面大小确定）；个（根据断面大小确定）；(2)(2)钻孔深度一般在钻孔深度一般在3

14、0m30m左右；采用潜孔钻和取芯钻相结合；左右；采用潜孔钻和取芯钻相结合；(3)(3)终孔位置，一般应在隧道开挖轮廓线外终孔位置，一般应在隧道开挖轮廓线外(0.5(0.5 1)D,1)D,且不且不应小于应小于3.0m3.0m。相邻两个钻探循环应搭接。相邻两个钻探循环应搭接10m10m。(4)(4)如遇到涌水、突泥应观察、分析、判断：在确保安全的条如遇到涌水、突泥应观察、分析、判断：在确保安全的条件下，进行水压、水压测试。件下，进行水压、水压测试。(5)(5)风钻钻孔，长度和范围有限，只能作为补充方法，不能作风钻钻孔，长度和范围有限，只能作为补充方法，不能作为主要方法。为主要方法。超前钻探的作用

15、主要为：防止隧道坍塌、涌水、突泥。超前钻探的作用主要为：防止隧道坍塌、涌水、突泥。(1)(1)判断掌子面及隧道周边围岩的稳定；判断掌子面及隧道周边围岩的稳定；(2)(2)判断隧道涌水突泥的规模、危害；判断隧道涌水突泥的规模、危害；(3)(3)在一定程度上，可以起到泄压作用；在一定程度上，可以起到泄压作用；(3)(3)制订对策和防范措施，调整施工预案。制订对策和防范措施，调整施工预案。岩溶隧道施工掌子面坍塌及爆喷型涌水、突泥问题，容易引岩溶隧道施工掌子面坍塌及爆喷型涌水、突泥问题，容易引发重大地质灾害，应引起高度重视。发重大地质灾害，应引起高度重视。第16页/共115页3.2 3.2 预警标准预

16、警标准(建议值）建议值）预警级别涌水连量（预警级别涌水连量（m m3 3/s)/s)水压水压(MPa)(MPa)(特大）特大）5 5 2 2 （重大）（重大）1-5 1-5 1-2 1-2 （中等）（中等）.1-1 .1-1 .5-1 .5-1 （少量）（少量）0.01-0.1 0.01-0.1 .5-.5-0.2 0.2（微量）（微量）0.01 0.01 0.2 0.2 注意：以上条件具备其中之一者，即可判定为相应级别，注意：以上条件具备其中之一者，即可判定为相应级别，不必两者都具备。此外洞内水深和水的流速也是重要的不必两者都具备。此外洞内水深和水的流速也是重要的条件。条件。如果洞内水深大于

17、如果洞内水深大于0.5m0.5m，或水的流速大于，或水的流速大于0.5m/s0.5m/s，也应该按特大预警级别对待。也应该按特大预警级别对待。第17页/共115页3.3 3.3 注浆堵水注浆堵水(1)注浆目的：加固地层和堵水，提高地层承载能力和稳定性，在地下贮气库中，提高地层气密性。(2)注浆机理渗透注浆：充填空隙或裂隙，排出孔中的自由水和气体，不改变土的结构；劈裂灌浆：通过压力，克服地层的初始应力和岩体的抗拉强度，使地层出现新的裂隙，浆液充填裂隙。挤密灌浆：注浆点周围形成浆泡，压密土体。电动化学灌浆：渗透系数很小的地层中，通过电渗透，使水由阳极（注浆管周围）流向阴极（滤水管），浆液充填空隙。

18、是电渗排水和灌浆法的结合。第18页/共115页 (3)(3)种注浆方法种注浆方法方法方法1 1：大范围大范围超前预注浆：注浆有效加固超前预注浆：注浆有效加固范围为：开挖轮廓线外范围为：开挖轮廓线外(），包括开挖），包括开挖工作面；工作面；方法方法2 2：小范围小范围超前预注浆：注浆有效加固超前预注浆：注浆有效加固范围为：开挖轮廓线外范围为：开挖轮廓线外(0.5(0.51 1），一般不小），一般不小于于3m3m，包括开挖工作面；，包括开挖工作面；方法方法3 3：开挖后周边径向注浆：注浆加固范开挖后周边径向注浆：注浆加固范围为隧道开挖轮廓线围为隧道开挖轮廓线5m5m；方法方法4 4：局部注浆和补充

19、注浆，主要针对掌局部注浆和补充注浆，主要针对掌子面及初期支护结构表面的局部出水点或渗漏子面及初期支护结构表面的局部出水点或渗漏水点进行局部钻孔封堵，一般为水点进行局部钻孔封堵，一般为1 13m3m。第19页/共115页(4)(4)注浆材料选择原则：注浆材料选择原则：(a)浆液的初始黏度要低，流动性好，可注性强。(b)凝胶时间调整比较方便。(c)稳定性好；(d)胶结体早强、高强、耐久性好；(e)无毒、无污染；(f)材料来源广，配置方便，注浆工艺简单。第20页/共115页（5 5）6 6种注浆材料及浆液配比表种注浆材料及浆液配比表 浆液名称浆液名称 原材料原材料 浆液配比浆液配比 普通水泥单液浆普

20、通水泥单液浆 32.5R32.5R硅酸盐水泥硅酸盐水泥 W:C=0.6:1W:C=0.6:10.8:1 0.8:1 超细水泥单液浆超细水泥单液浆 D9015m D9015m 超细水泥超细水泥 W:MC=0.8:1W:MC=0.8:11:1 1:1 硫铝酸盐水泥浆硫铝酸盐水泥浆（、）、）D9010m D9010m W:C=0.8:1W:C=0.8:11:1 1:1 无机双液浆无机双液浆 D90 D900m0m:=0.=0.:1:11:11:1普通水泥普通水泥-水玻璃水玻璃浆浆32.5R32.5R硅酸盐水泥硅酸盐水泥35Be35Be以上水玻璃以上水玻璃W:C=0.6:10.8:1W:C=0.6:1

21、0.8:1 C:S=1:0.3C:S=1:0.31:11:1超细水泥超细水泥-水玻璃水玻璃浆浆超细水泥超细水泥水玻璃水玻璃 W:MC=0.6:1W:MC=0.6:10.8:10.8:1MC:S=1:0.3MC:S=1:0.31:11:1第21页/共115页 （6）超前注浆主要参数 (a)(a)每循环注浆长度每循环注浆长度 20 2030m 30m (b)(b)扩散半径扩散半径 R=0.5R=0.52.0m 2.0m （e)e)终孔间距及排距终孔间距及排距 (1.5(1.5.7)R.7)R (c)(c)注浆速度注浆速度 5 550l/min 50l/min (d)(d)注浆终压注浆终压 水压力（

22、）水压力（）a a (e)(e)单段注浆量：根据地层情况确定单段注浆量：根据地层情况确定 (f)(f)总注浆浆量：根据加固体体积、地层空隙率及总注浆浆量：根据加固体体积、地层空隙率及地层地质条件定。地层地质条件定。（7 7）种注浆工艺种注浆工艺(a)(a)全孔一次全孔一次(安设孔口管或注浆花管，一次钻孔，一次注浆）安设孔口管或注浆花管，一次钻孔，一次注浆）;(b)(b)前进式注浆前进式注浆(安设孔口管，钻一段安设孔口管，钻一段,注一段注一段)；(c)(c)后退式注浆（安设袖阀管或管，采用止浆塞进行注浆）后退式注浆（安设袖阀管或管，采用止浆塞进行注浆）;(c)(c)跟踪注浆（安设袖阀管，采用双向

23、止浆塞或孔内混合器注浆）跟踪注浆（安设袖阀管，采用双向止浆塞或孔内混合器注浆）;第22页/共115页（8 8）常用的钻孔、注浆设备）常用的钻孔、注浆设备(1)(1)大型液压钻机大型液压钻机 例如：例如：MEDIANMEDIAN钻机为法国钻机为法国TECTEC公司设计制造的最新一代公司设计制造的最新一代多功能岩土工程钻机，适用于钻进灌浆孔、锚固孔、管棚多功能岩土工程钻机，适用于钻进灌浆孔、锚固孔、管棚孔及多种工艺成孔。孔及多种工艺成孔。MEDIANMEDIAN钻机配备的钻机配备的TPI700TPI700型回转动力型回转动力头，动力头的回转钻速的范围从头，动力头的回转钻速的范围从50rpm50rp

24、m600rpm600rpm，分成四，分成四档变速。最大钻孔孔径档变速。最大钻孔孔径250mm250mm，最大成孔深度达到，最大成孔深度达到150m150m。合采用潜孔锤进行钻孔施工，通常的成孔速到可以达到合采用潜孔锤进行钻孔施工，通常的成孔速到可以达到101015m/h15m/h。(2)MK-5SMK-5S钻机钻机：回转扭矩：回转扭矩：1850 N.M1850 N.M，给进能力：给进能力：105KN105KN起拔能力：起拔能力：73KN73KN，钻孔最大深度，钻孔最大深度350 m,350 m,终孔直径终孔直径94mm 94mm。(3)ZJB/BP-110/30(3)ZJB/BP-110/30

25、（单液泵）（单液泵）：最高压力最高压力30MPa30MPa，最大流量，最大流量110 l/min110 l/min。(4)KBY50/70(4)KBY50/70（双液泵）：（双液泵）：最高压力最高压力7MPa7MPa，最大流量，最大流量70 l/min70 l/min。(5)(5)砂浆泵：砂浆泵：最高压力最高压力3.5MPa3.5MPa，最大流量，最大流量100 l/min100 l/min。第23页/共115页第24页/共115页（9）注浆效果检验）注浆效果检验（1 1）钻孔取芯：测试取芯率和试件强度；）钻孔取芯：测试取芯率和试件强度；（2 2）出水量测定：钻孔不塌孔、不涌泥沙，出）出水量测

26、定：钻孔不塌孔、不涌泥沙，出水量小于水量小于0.2l/min.m0.2l/min.m。（3 3）压水试验：试验压力应不小于）压水试验：试验压力应不小于1MPa,1MPa,地层地层单位吸水量小于单位吸水量小于2 24Lu4Lu（。（。（4 4）物探法：依靠物探手段，探测注浆前后地）物探法：依靠物探手段，探测注浆前后地层完整性和物性指标的变化。层完整性和物性指标的变化。(a)(a)电法（高密度电法等）电法（高密度电法等）（b)b)电磁法电磁法(地质雷达等地质雷达等)(c)(c)地震波及声波法地震波及声波法(负视速度法、负视速度法、TSP203TSP203（202202）等）等）（c)c)红外线法等

27、。红外线法等。第25页/共115页3.4 3.4 洞内沟、管排水洞内沟、管排水1、顺坡施工的隧道，洞内两侧应设置排水沟，排水沟的断面应视水量大小确定，应有足够的过水能力，排水沟坡度应与隧道纵坡一致，一般情况下，应不小于1。排水沟应经常清理、保持畅通。2、采用反坡施工，并可能出现涌、突水的隧道，可根据坡度、水量布置集水坑、管路和泵站，将水一次或分段接力排出的能力洞外，配备抽水机和管路的能力应大于最大排水量20%以上，并应配置双回路电源，防止抽水能力不足或停电淹没洞室。第26页/共115页3.5 3.5 泄水洞排水泄水洞排水 （1）在充分研究和论证大量排水对地质和环境的影响及大气降雨对隧道涌水量的

28、影响基础之上，对于隧道某些地段的地下水可采用泄水洞排水方案，以降低隧道内的涌水量和水压力。（2）泄水洞断面应根据排水的水量和水压大小确定。纵坡一般不小于3。（3）排水一般情况下应排清水，堵混水，排大水，堵小水。第27页/共115页3.6 3.6 降水法降水法常用的降水方法包括洞内轻型井点降水及地常用的降水方法包括洞内轻型井点降水及地表管井降水等。表管井降水等。(1)(1)洞内轻型井点降水洞内轻型井点降水 洞内轻型井点降水是将一系列井点管埋设于洞内轻型井点降水是将一系列井点管埋设于洞内开挖底面以下的地层中，并将这些井点都连洞内开挖底面以下的地层中，并将这些井点都连接到抽水总管，用真空泵（射流泵）

29、和水泵将地接到抽水总管，用真空泵（射流泵）和水泵将地下水抽出，以降低地下水位，使开挖面处保持干下水抽出，以降低地下水位，使开挖面处保持干燥或少水状态，改善施工条件，加快施工速度燥或少水状态，改善施工条件，加快施工速度,地地下水位一般降低到隧道开挖轮廓线下水位一般降低到隧道开挖轮廓线0.50.51.0m1.0m以下。以下。洞内轻型井点降水主要适用于渗透系数为洞内轻型井点降水主要适用于渗透系数为0.10.180m/d80m/d的砾砂、粗砂、中砂及细砂层等地层，其的砾砂、粗砂、中砂及细砂层等地层，其降低地下水位的深度受诸多条件限制，尤其受设降低地下水位的深度受诸多条件限制，尤其受设备限制，一般单层井

30、点系统能降低地下水位备限制，一般单层井点系统能降低地下水位3 36m6m。第28页/共115页(2)(2)洞外管井降水洞外管井降水 当地表施工场地允许且对环境影响较小时，当地表施工场地允许且对环境影响较小时，为了减少洞内井点降水对施工的干扰，可用洞外为了减少洞内井点降水对施工的干扰，可用洞外管井降水方法。即事先在工程两侧地表钻凿两排管井降水方法。即事先在工程两侧地表钻凿两排或多排井孔进行深孔管井降水。管井降水工作在或多排井孔进行深孔管井降水。管井降水工作在地面进行，与洞内各项作业互不干扰，抽水量大，地面进行，与洞内各项作业互不干扰，抽水量大，能在较大范围内大幅度降低地下水位。管井降水能在较大范

31、围内大幅度降低地下水位。管井降水一般适用于以下地层：一般适用于以下地层：(a)(a)第四系含水层厚度大于第四系含水层厚度大于5m5m；(b)(b)含水层渗透系数含水层渗透系数 1.01.05.0m/d5.0m/d之间之间;(c)(c)适合砂土、碎石土地层。适合砂土、碎石土地层。管井降水钻孔深度一般应低于隧道底面以下管井降水钻孔深度一般应低于隧道底面以下5m5m，降水井间距根据地层情况，一般为，降水井间距根据地层情况，一般为5 5m m。第29页/共115页3.7 3.7 冻结法冻结法(1)(1)原理：原理：冻结法是利用人工制冷技术在地下开挖体冻结法是利用人工制冷技术在地下开挖体周围需加固的含水

32、软弱地层中钻孔，安装冻结器周围需加固的含水软弱地层中钻孔，安装冻结器及供、回水管路，然后利用制冷压缩机提供冷量，及供、回水管路，然后利用制冷压缩机提供冷量，通过低温盐水在冻结器中循环，带走地层热量，通过低温盐水在冻结器中循环，带走地层热量，使地层中的水结冰，将天然岩土变成冻土，形成使地层中的水结冰，将天然岩土变成冻土，形成完整性好、强度高、不透水的临时加固体，达到完整性好、强度高、不透水的临时加固体，达到加固地层，隔绝地下水与地下工程联系的目的，加固地层，隔绝地下水与地下工程联系的目的，从而在冻结体的保护下进行竖井或隧道等地下工从而在冻结体的保护下进行竖井或隧道等地下工程的开挖施工，待衬砌支护

33、完成后，冻结地层逐程的开挖施工，待衬砌支护完成后，冻结地层逐步解冻，最终恢复到原始状态。人工制冷除以盐步解冻，最终恢复到原始状态。人工制冷除以盐水为介质外，还可采用液氦冻结等。水为介质外，还可采用液氦冻结等。第30页/共115页（2 2）优点：）优点：(a)(a)冻结加固地层强度高，例如冻结砂土在冻结加固地层强度高，例如冻结砂土在-10-10时，时，瞬时抗压强度可达瞬时抗压强度可达1111l2MPal2MPa。(b)(b)封水效果好，可保证工作面在无水条件下作业。封水效果好，可保证工作面在无水条件下作业。(c)(c)适应性强，灵活性好，在粘土、砂土、砾石或适应性强，灵活性好，在粘土、砂土、砾石

34、或填土等地层均可应用，而且可人为控制冻结体的形填土等地层均可应用，而且可人为控制冻结体的形状和扩展范围。状和扩展范围。(d)(d)安全性好，在冻结体的掩护下，可保证隧道掘安全性好，在冻结体的掩护下，可保证隧道掘进的安全施工。进的安全施工。(e)(e)整体性好，冻结体形成后，冻结体内不会存在整体性好，冻结体形成后，冻结体内不会存在任何缝隙，是一个完整的支护体。任何缝隙，是一个完整的支护体。(f)(f)环保效果好，由于冻结法是一种临时措施，地环保效果好，由于冻结法是一种临时措施，地层冻结仅仅是将地层中的水变成冰，并且所加固地层冻结仅仅是将地层中的水变成冰，并且所加固地层最终要恢复到原始状况，能够保

35、证地层和地下水层最终要恢复到原始状况，能够保证地层和地下水不受污染。不受污染。第31页/共115页(3)(3)冻结法适用条件冻结法适用条件 （a)a)冻结法可广泛用于小型基坑、竖井、隧道、地下商场和停车场等。冻结法既冻结法可广泛用于小型基坑、竖井、隧道、地下商场和停车场等。冻结法既可用于各类不稳定土层可用于各类不稳定土层(粘土、砂土或砂砾土粘土、砂土或砂砾土)，又可用于含水丰富的裂隙岩层。在，又可用于含水丰富的裂隙岩层。在涌水量较大的流砂层应用更能显示出优越性。涌水量较大的流砂层应用更能显示出优越性。(b)(b)通常，当土体的含水量大于通常，当土体的含水量大于2.5%2.5%，地下水含盐量不大

36、（，地下水含盐量不大（3%3%），地下水流），地下水流速不大于速不大于40m/d40m/d，均可使用常规冻结法。当土层含水量大于，均可使用常规冻结法。当土层含水量大于10%10%和地下水流速不大于和地下水流速不大于7 79m/d9m/d时，其冻土扩展速度和冻结体形成的效果最佳。时，其冻土扩展速度和冻结体形成的效果最佳。（c)c)比较均匀的地层，冷冻效果较好。比较均匀的地层，冷冻效果较好。第32页/共115页3.8 3.8 旋喷法旋喷法 水平旋喷的动力头及给进系统与垂直旋喷结构基本相水平旋喷的动力头及给进系统与垂直旋喷结构基本相同。由导流器、钻杆、喷头三部分组成的旋喷管。同。由导流器、钻杆、喷头

37、三部分组成的旋喷管。(1)(1)单管法：单管法：一般用一般用5050或或42mm42mm的钻杆。喷头直径略的钻杆。喷头直径略大于钻杆直径，在喷头侧面圆周上有两个沿钻杆轴线方向相大于钻杆直径，在喷头侧面圆周上有两个沿钻杆轴线方向相离离40mm40mm，圆周相隔，圆周相隔180180、结构相同的合金刚制喷嘴。浆液、结构相同的合金刚制喷嘴。浆液喷射方向垂直于钻杆轴线，喷头前端有刀刃用于钻孔破土。喷射方向垂直于钻杆轴线，喷头前端有刀刃用于钻孔破土。(2)(2)二重管法：二重管法：用二根直径不同的钢管套装，其后端接用二根直径不同的钢管套装，其后端接导流器，前端连喷头，组成一个整体。在喷头侧面圆周上设导流

38、器，前端连喷头，组成一个整体。在喷头侧面圆周上设置一个或两个浆气同轴喷射的喷嘴，气的喷嘴成环状，高压置一个或两个浆气同轴喷射的喷嘴，气的喷嘴成环状，高压空气在浆液四周喷出。空气在浆液四周喷出。(3)(3)三重管法：三重管法：用三根直径不同的钢管套在一起，内管用三根直径不同的钢管套在一起，内管送高压水，中管送空气，外管送水泥浆。在喷头的侧面圆周送高压水，中管送空气，外管送水泥浆。在喷头的侧面圆周上设置一个水、气同轴，垂直管轴线喷射的喷嘴，气喷嘴套上设置一个水、气同轴，垂直管轴线喷射的喷嘴，气喷嘴套在水喷嘴之外，空气从环状间隙喷出。在水喷嘴之外，空气从环状间隙喷出。注意：水平旋喷法不适应于水量和水

39、压较大的地层。注意：水平旋喷法不适应于水量和水压较大的地层。第33页/共115页主要内容主要内容1 1、围岩表面及初期支护表面渗漏水处理、围岩表面及初期支护表面渗漏水处理2 2、注浆防水、注浆防水3 3、排水盲管及防水隔离层、排水盲管及防水隔离层4 4、防水混凝土、防水混凝土5 5、施工缝和变形缝处理、施工缝和变形缝处理6 6、二次衬砌回填灌浆、二次衬砌回填灌浆7 7、二次衬砌渗漏水处理、二次衬砌渗漏水处理 四、隧道及地下工程结构防排水技术四、隧道及地下工程结构防排水技术第34页/共115页4.1 4.1 围岩及初期支护表面渗漏水的引围岩及初期支护表面渗漏水的引排排（1）原则：大堵小排,堵混排

40、清，限量排放。（2）对大面积渗漏水，应采用注浆封堵；减小渗漏水范围；（3）对混浊水，应尽量通过封堵使其成为清水，再考虑引排；（4）对小股水可采用塑料管或钢管引排。大量的工程实践表明：注浆可有效地减小出水量和水压力。第35页/共115页4.2 4.2 注浆防水注浆防水 主要依靠初期支护施工后的径向注浆，降低地层的渗透系数，提高地层强度。初期支护径向注浆一般应满足以下要求：（1）孔深应符合设计要求，一般情况下，不应小于3m。（2）钻孔注浆顺序应由水少处向水多处进行。（3）注浆材料以水泥系浆材为主，水量较大时可采用快凝早强浆材。（4）注浆终压宜为1.02.0MPa。第36页/共115页4.3 4.3

41、 排水盲管排水盲管 （1 1）纵、环向排水盲管）纵、环向排水盲管应固定牢固，环向盲管应与纵应固定牢固，环向盲管应与纵向盲管及侧沟泄水管用三通连向盲管及侧沟泄水管用三通连为一体，形成完整的排水系为一体，形成完整的排水系统。统。（2 2）中心排水管（沟）管）中心排水管（沟）管径径符合设计要求，管身不得变形，符合设计要求，管身不得变形，不得有裂缝，管身上部透水孔不得有裂缝，管身上部透水孔畅畅通。中心排水管（沟）基础的通。中心排水管（沟）基础的总总体坡度、段落坡度、单管坡度体坡度、段落坡度、单管坡度应应协调一致，并符合设计要求，协调一致，并符合设计要求，不不得高低起伏。管路埋设好后，得高低起伏。管路埋

42、设好后，进进行通水试验，发现漏水、积水，行通水试验，发现漏水、积水，立即处理。立即处理。排水盲管的固定示意图第37页/共115页TS透水管规格型号第38页/共115页TSTS软式透水管性能指标软式透水管性能指标第39页/共115页直通接头 连接三通第40页/共115页 主要成份为 性热熔性改性塑料丝；自身融结成三维立体网状；主要特点:具有良好的弹性/抗压强度 /寿命长/不降解/适用温度范围广；截面形式可根据需要加工；规格/性能下表。热熔性塑料透水管 第41页/共115页热熔性塑料透水管规格性能第42页/共115页TMF排水盲管TMY10排水盲管 第43页/共115页（）塑料防水板厚度应不小于（

43、）塑料防水板厚度应不小于1.2mm1.2mm，耐刺穿性好、柔性，耐刺穿性好、柔性好、耐久性好；主要物理力学性能应符合下列要求：好、耐久性好；主要物理力学性能应符合下列要求：拉伸强度（拉伸强度（MpaMpa）12 12 断裂延伸率（）断裂延伸率（）200200热处理时变化率（）热处理时变化率（）2.5 2.5 低温弯折性低温弯折性2020无裂纹无裂纹抗渗性指标：抗渗性指标：0.2MPa0.2MPa压力下，压力下，24h24h不透水不透水（）防水板铺设应超前二次衬砌施工（）防水板铺设应超前二次衬砌施工9 920m20m，并设临时挡，并设临时挡板防止机械损伤和电火花灼伤防水板，同时与开挖掌子面应板防

44、止机械损伤和电火花灼伤防水板，同时与开挖掌子面应保持一定的安全距离。铺设防水板前应对初期支护采用简单保持一定的安全距离。铺设防水板前应对初期支护采用简单易行的锤击检查，必要时辅以其它物探手段；对初期支护的易行的锤击检查，必要时辅以其它物探手段；对初期支护的渗漏水情况进行检查，并采取有效措施进行处理；初期支护渗漏水情况进行检查，并采取有效措施进行处理；初期支护表面应平整，无空鼓、裂缝、松酥，并用喷混凝土（或砂浆）表面应平整，无空鼓、裂缝、松酥，并用喷混凝土（或砂浆）对基面进行找平处理，表面平整度应符合下式要求：对基面进行找平处理，表面平整度应符合下式要求：D/L1/6 D/L1/6 式中式中 ：

45、LL初期支护表面相邻两凸面间的距离；初期支护表面相邻两凸面间的距离；D D初期支护表面相邻两凸面凹进去的深度。初期支护表面相邻两凸面凹进去的深度。4.橡塑（塑料）防水层第44页/共115页（）防水板铺设宜采用专用台架铺设。铺设前进行精确（）防水板铺设宜采用专用台架铺设。铺设前进行精确放样，画出标准线进行试铺后，确定防水板一环的尺寸，放样，画出标准线进行试铺后，确定防水板一环的尺寸，并尽量减少接头。并尽量减少接头。（）防水板铺设应采用无钉铺设工艺，可采用热熔法或（）防水板铺设应采用无钉铺设工艺，可采用热熔法或悬挂法，松紧应适度并留有余量，检查时要保证防水板与悬挂法，松紧应适度并留有余量，检查时要

46、保证防水板与围岩密贴。围岩密贴。（）防水板铺设前，应先铺设缓冲层。缓冲层用暗钉圈（）防水板铺设前，应先铺设缓冲层。缓冲层用暗钉圈固定在基层上，并布置与防水板连接的垫圈或栓钉。如下固定在基层上，并布置与防水板连接的垫圈或栓钉。如下图所示。图所示。（6 6）两幅防水板的搭接宽度不应小于）两幅防水板的搭接宽度不应小于100mm100mm。（7 7）环向铺设时，先拱后墙，下部防水板应压住上部防）环向铺设时，先拱后墙，下部防水板应压住上部防水板。水板。（8 8）防水板之间的搭接缝应采用热熔法，用专用焊机焊）防水板之间的搭接缝应采用热熔法，用专用焊机焊接严密，每条焊缝的有效焊接宽度不应小于接严密，每条焊缝

47、的有效焊接宽度不应小于10mm10mm，不得焊，不得焊焦焊穿。焦焊穿。第45页/共115页（9 9）防水板的搭接缝焊接质量检查应按充气法检查，将）防水板的搭接缝焊接质量检查应按充气法检查，将5 5号注射针与压力表相接，用打号注射针与压力表相接，用打气筒进行充气，当压力表达到气筒进行充气，当压力表达到0.25MPa0.25MPa时停止充气，保持时停止充气，保持15min15min，压力下降在，压力下降在10%10%以内，以内，说明焊缝合格；如压力下降过快，说明有未焊好处。用肥皂水涂在焊缝上，有气泡的地说明焊缝合格；如压力下降过快，说明有未焊好处。用肥皂水涂在焊缝上，有气泡的地方重新补焊，直到不漏

48、气为止。方重新补焊，直到不漏气为止。（1010）对于富水隧道，宜采用分区隔离防排水技术，区段的长度应根据洞内渗漏水量和）对于富水隧道，宜采用分区隔离防排水技术，区段的长度应根据洞内渗漏水量和水压的大小确定，分区部位应采取防止地下水纵向串流的措施，即设置一定长度的隔离水压的大小确定，分区部位应采取防止地下水纵向串流的措施，即设置一定长度的隔离带。带。第46页/共115页 常用防水板技术指标第47页/共115页防水板防水层的施工 防水板有钉铺设 （不符合要求）防水板无钉铺设 (不符合要求）第48页/共115页1.下耐温胶带 2.热合材料 3.热契 4.热契把持螺钉 5.热契把持弹簧 6.热契支架7

49、.加热管 8.主动胶轮 9.上耐温胶带 10.已热合材料 11.被动胶轮 热合机工作基本原理 第49页/共115页焊缝示意图第50页/共115页4.5 4.5 防水混凝土防水混凝土（1 1）防水混凝土的配合比应符合下列规定：）防水混凝土的配合比应符合下列规定：（a a）水泥用量不得少于）水泥用量不得少于320kg/m3320kg/m3，当掺有活性掺和料，当掺有活性掺和料时，水泥用量不得少于时，水泥用量不得少于280kg/m3280kg/m3；砂率宜为；砂率宜为35354040，泵送时可增至泵送时可增至4545；灰砂宜为；灰砂宜为11.511.512.512.5；水灰比；水灰比不得大于不得大于0

50、.550.55；对于；对于P12P12以上的防水混凝土水灰比不得大以上的防水混凝土水灰比不得大于于0.50.5。（b b）普通防水混凝土坍落度不宜大于）普通防水混凝土坍落度不宜大于50 mm50 mm。防水混凝土。防水混凝土采用泵送方式灌注混凝土时，入泵坍落度宜控制在采用泵送方式灌注混凝土时，入泵坍落度宜控制在12020mm12020mm，入泵前坍落度每小时损失值不应大于，入泵前坍落度每小时损失值不应大于30mm30mm，坍落度总损失值不应大于坍落度总损失值不应大于60mm60mm。（c c）掺加引气剂或引气型减水剂时，混凝土含气量应控）掺加引气剂或引气型减水剂时，混凝土含气量应控制在制在3