Гидроизоляция тоннелей

Нагнетание растворов ведут в два этапа: сначала первичное, а затем контрольное. В тех случаях, когда после завершения первичного и контрольного нагнетания нужная водонепроницаемость обделки не достигнута, дополнительно делают уплотнительное нагнетание.

Для первичного нагнетания применяют цементно-песчаный раствор состава 1:2-1:3, для контрольного — цементный раствор. Тип и марку цемента выбирают в зависимости от агрессивности подземных вод.

Для уплотнительного нагнетания применяют,бентонитовые, зольные или цементно-бентонитовые и цементно-зольные растворы. Для улучшения технологических свойств раствора, снижения расхода цемента, повышения плотности и водонепроницаемости затвердевшего слоя в нагнетаемые растворы вводят химические добавки. Так, для повышения прочности цементного камня, его водонепроницаемости и стойкости против растворов солей в качестве добавки используют мылонафт, золу уноса тепловых электростанций или хлорид кальция в смеси с хлорным железом.

Правильный подбор состава раствора для нагнетания и добавок к нему оказывает существенное влияние не только на улучшение качества гидроизоляции обделки, но и на повышение ее долговечности.

Первичное нагнетание. Нагнетание цементно-песчаного раствора за сборную; обделку тоннеля должно производиться непрерывно в процессе проходки за каждое последнее уложенное кольцо в такой последовательности.

Нагнетание за обделки из чугунных тюбингов и железобетонных блоков со связями растяжения ведут последовательно снизу вверх по кольцу во все отверстия в спинках блоков или тюбингов по обе стороны от вертикальной оси обделки тоннеля. Инъектор поочередно переставляют с одной стороны на другую

Нагнетание за сборные обделки из железобетонных блоков без связей растяжения выполняют одновременно по обе стороны вертикальной оси обделки в два симметрично расположенных отверстия, переставляя инъекторы снизу вверх. Нагнетание ведут до тех пор, пока нагнетаемый раствор не заполнит все пустоты за обделкой до уровня отверстий, расположенных выше. Затем инъекторы переставляют в следующие по направлению отверстия, и нагнетание продолжают вплоть до замковой части свода. Отверстия, через которые нагнетание выполнено, после снятия инъекторов закрывают деревянными пробками.

Зазоры между внешней поверхностью обделки и оболочкой щита или грунтом перед первичным нагнетанием раствора должны быть заполнены уплотняющим материалом (стружкой, паклей) или закрыты устройством, не пропускающим раствор. Швы между сборными элементами обделки тщательно законопачивают.

При щитовой проходке для предотвращения вытекания нагнетаемого раствора в зоне щита следует применять специальное металлическое кольцо, подвешиваемое на щитовые домкраты (гидроцилиндры) и снабженное деревянными планками и резиновым фартуком, или торовое устройство (рис. 154)-пневматическое надувное кольцо, закрывающее зазор.

Торовое устройство представляет собой надувную конструкцию, выполненную из воздухонепроницаемого прорезиненного эластичного материала, прикрепляемого к оболочке щита. В момент, когда собранное кольцо обделки сходит с оболочки щита, пневматическое устройство заполняют сжатым воздухом, который распирает его между грунтом и кольцом обделки, надежно закрывая зазор между ними. Это позволяет устранить вытекание раствора и качественно выполнить его нагнетание в заобделочное пространство.

В устойчивых и плотных грунтах нагнетание допускается производить вначале до уровня горизонтального диаметра последнего собираемого кольца, а на всю высоту кольца — с отставанием по своду не более чем на три кольца.

Нагнетание раствора за монолитную обделку тоннелей следует вести на участках длиной до 30 м по достижении бетоном обделки проектной прочности. Ведут нагнетание в скважины, расположенные продольными рядами по обе стороны от вертикальной оси обделки тоннеля. Раствор нагнетают одновременно в два отверстия, симметрично расположенные по обе стороны вертикальной оси обделки.

Контрольное нагнетание. Такое нагнетание за сборные обделки следует вести не пределов механизированного горнопроходческого комплекса и после завершения всех строительных работ на примыканиях к обделке притоннельных сооружений, но не ближе 30— 40 м от забоя.

При тюбинговой чугунной обделке контрольное нагнетание ведут перед гидроизоляцией болтовых отверстий и зачеканкой швов. Контрольное нагнетание за обделки из сборного железобетона выполняют после чеканкц швов и отверстий для первичного нагнетания, а также после гидроизоляции болтовых отверстий и отверстий для установки шпилек в ребрах блоков.

Скважина для контрольного нагнетания должна быть забурена до грунта (в чугунных обделках — через отверстия в спинках тюбингов, в железобетонных обделках — в местах пересечения швов — «крестовинах»). Скважины для контрольного нагнетания за монолитную обделку следует бурить до грунта между скважинами для первичного нагнетания как в продольном, так и поперечном направлении.

Контрольное нагнетание в пробуренные отверстия ведут через инъекторы, имеющие специальные уплотнения для герметизации устья отверстия, и продолжают до тех пор, пока не прекратится поглощение раствора при предельном давлении. Для бетонных монолитных обделок максимально допустимое давление при контрольном нагнетании не должно быть более 1000 кПа.

Нагнетание песчано-цементного раствора ведут со специальной передвижной тележки, перемещающейся укладчиком. Тележка оснащена насосами и оборудованием для подъема контейнеров и вагонов с раствором или сухой смесью. Такие же тележки используют и при контрольном нагнетании.

Растворы для нагнетания готовят в смесителях на месте производства работ. Песок и цемент подают в закрытых контейнерах, имеющих внутреннюю перегородку для разделения песка и цемента, или в вагонетках с разделительной стенкой.

4.2.Гидроизоляция чугунных тюбингов

В наиболее ответственных сооружениях при большом гидростатическом давлении и значительных колебаниях температуры эксплуатируемой конструкции для зачеканки швов допускается применение значительно более дорогого и поэтому сейчас практически не применяемого материала – свинцового шнура, состоящего из свинцовой трубки, заполненной кручеными асбестовыми нитями, пропитанными битумом. При чеканке свинцовый шнур сминается и плотно прилегает к стенкам канавки, обеспечивая герметичность шва.

Изоляция болтовых отверстий в тюбингах выполняется при помощи стальных сферических шайб с асбестобитумным заполнением, которое вдавливается в полость между болтом и отверстием при затягивании гайки. В последнее время вместо асбестобитумной изоляции отверстий начинают применять конические упругие шайбы из пластмасс.

Отверстие для нагнетания закрывается чугунной пробкой с нарезкой, под фланец которой закладывается асбестовая шайба, пропитанная битумом.

Рис. 4. Схема устройства гидроизоляции болтовых соединений тюбингов:

а — чугунных; б — железобетонных; 1 — соединяемые тюбинги; 3 — болт; 3 — металлическая шайба; 4 — асбобитумная шайба; 5 — чеканочная канавка; 6 — канавка, заполненная цементом или битумом; 7 — асбобитумное заполнение болтового отверстия

4.3.Гидроизоляция сборных обделок

Гидроизоляция сборных обделок осуществляется путем зачеканки швов (стыков) между сборными элементами и уплотнением болтовых отверстий и отверстий для нагнетания. В сборной чугунной обделке швы между тюбингами зачеканивают замазкой из водонепроницаемого расширяющегося цемента (марки ВРЦ), гипсоглиноземистого расширяющегося цемента или быстросхватывающейся уплотняющейся смесью (БУС). При сильной течи канавки заполняют сухим цементом или БУСом.

При большом притоке подземных вод и значительном гидростатическом напоре гидроизоляцию швов выполняют с применением свинцовой проволоки. В этом случае чеканочную канавку на 1/3 глубины зачеканивают свинцом, а остальную часть заполняют замазкой из БУСа или цемента.

Для гидроизоляции болтовых отверстий применяют болтовые комплекты, в которые входят сферические стальные шайбы с асбобитумным заполнителем (рис. 152). При завертывании гайки сферические шайбы выпрямляются и вдавливают асбобитумную массу в коническое углубление («зенковку») в тюбингах и в кольцевой зазор между болтом и отверстием.

В последнее время взамен шайб с асбобитумным заполнителем стали применять пластмассовые шайбы (из полиэтилена). В болтовой комплект в этом случае входят металлические сферические шайбы и конические пластмассовые шайбы. Процесс заполнения зазора такой же, как описан выше. Пластмассовые шайбы обладают большей упругостью и более просты в изготовлении, чем асбобитумные.

Отверстия для нагнетания изолируют ввертыванием резьбовых металлических пробок с плоскими асбобитумными кольцами, которые, разжимаясь, герметизируют отверстие.

В сборной железобетонной обделке швы между блоками или тюбингами зачеканивают замазкой из цемента марки ВРЦ, а также из БУСа. Отверстия для первичного нагнетания и для монтажных связей зачеканивают такой же замазкой в 2-3 слоя. Болтовые отверстия постоянных связей в железобетонных блоках (тюбингах) изолируют так же, как и в чугунных тюбингах (см. рис. 4).

5.Заключение

Гидроизоляция является одной из самых ответственных работ, выполняемых при сооружении станций, тоннелей, подземных сооружений. Смысл гидроизоляции заключается в защите несущих конструкций от разрушительного  воздействия воды.

В зависимости от способа строительства применяются различные виды гидроизоляции, например, при строительстве открытым способом применяют оклеечную гидроизоляцию, а при строительстве закрытым способом применяют нагнетание растворов за обделку. В настоящее время на рынке представлены различные виды гидроизоляции, поэтому при выборе гидроизоляции необходимо тщательно рассмотреть все условия, в которых будет эксплуатироваться сооружение(УГВ, кислотность, геологические условия), и принимать наиболее рациональное решение.

6.Литература

1.       Учебник Строительство метрополитенов  97 глав М.: Транспорт, 1987.

2.       http://gpsm.narod.ru

3.       «Строительство и реконструкция»№10_2008