Реферат - Гидроизоляция тоннелей
Подождите немного. Документ загружается.
11
Рис. 2. Стыкование гидроизоляционного ковра:
а — вразбежку (по коротким сторонам полотнищ); б — в вилку; в — в двойную вилку
(размеры в сантиметрах)
Гидроизол — это рулонный материал, имеющий негниющую основу— асбестовую
бумагу, пропитанную битумом. Гидростекло-изол — это материал, у которого
армирующей основой является высокопрочная негорючая стеклоткань или стеклосетка,
пропитанная тепло-, морозостойким битумом; стеклорубероид имеет армирующую основу
из стеклохолста. Он применяется как подкладочный материал, укладываемый на
бетонную поверхность в качестве дополнительного слоя. Гидростеклоизол и
стеклорубероид приклеивают без мастик; битумный покровный слой его оплавляют с
помощью воздушно-пропановых нагревательных горелок ГВПН или многофорсуночных
нагревательных устройств ГВАЛ.
Полотнища рулонного материала выпускают шириной 1 м и длиной до 10 м
(гидростеклоизол) и до 19 м (гидроизол). Наклеивают полотнища внахлестку с
перекрытием не менее чем на 10 см. Стыки каждого последующего слоя смещают вдоль
тоннеля на 1/3 ширины полотнища. Стыкование по коротким сторонам полотнищ
выполняют вразбежку, в вилку или в двойную вилку (рис. 150) в зависимости от места
расположения стыка. Число наклеиваемых слоев обычно от двух до четырех. Поверхность
последнего слоя покрывают битумной мастикой.
12
3.4.Обмазочная гидроизоляция
Также как и предыдущий, такой вид гидроизоляции может рассматриваться в качестве
дополнительной меры, которая повышает водонепроницаемость материала конструкции.
Обмазочная гидроизоляция применяется для повышения водонепроницаемости элементов
сборных и монолитных железобетонных конструкций и в качестве антикоррозионного
покрытия спинок чугунных тюбингов. В качестве материала для обмазки используют
гидроизоляционные битумы, асфальтобитумные мастики, эпоксидные и каменноугольные
смолы и другие пластмассы, наносимые методом набрызга. Материал обмазки можно
наносить на поверхность элементов обделки в заводских условиях при их изготовлении, а
также в условиях строительства, для чего на стройплощадке устраивают специальный
полигон или цех. Повреждения изоляции, появившиеся при транспортировке или монтаже
элементов обделки, необходимо устранить. Поврежденный слой восстанавливают в забое
при монтаже обделки.
Битумные и битумно - полимерные материалы могут быть одно - и двухкомпонентными,
с натуральными или синтетическими наполнителями. К примеру, применение битумно -
полимерной гидроизоляционной мастики марки «Ceresit» («Хенкель Баутехник»)
позволит повысить стойкость и долговечность материала, а армирование мастики
стеклотканью повышает устойчивость конструкции к воздействию механических
нагрузок. Кроме того, такие материалы можно найти среди предложений торговых марок
«Фомальгаут», «SCANMIX», «Mapei» и др.
Однокомпонентный полиуретановый эластомер «Кениг» образует эластичную, хорошо
прилегающую водонепроницаемую пленку, которая обеспечивает герметичность пор и
трещин.
13
3.5.Мембраны
Радикальным средством, позволяющим
обеспечить полную водонепроницаемость тоннеля, считается включение в конструкцию
замкнутых водонепроницаемых геомембран. Их применение имеет ряд преимуществ по
сравнении с другими методами. К примеру, мембраны не приклеиваются к основанию, как
битумные материалы, потоэму не нужно ждать высыхания свежеуложенного бетона, что
сокращает сроки работ. Мембраны допускают значительную усадку конструкции и, в
целом, смещение лежащих под ними поверхностей, обладают высокой
сопротивляемостью проколу и устойчивы к прорастанию корней растений. Они не
разбухают, не подвержены гниению и устойчивы к старению.
Поверхность, на которую будет наноситься мембрана, должна быть очищена от
строительного мусора, масел и других загрязняющих веществ. Подготовка покрытия
может включать в себя очистку, в том числе пескоструйную, травление, шпатлевание
трещин и т.д. Повреждение мембраны может быть устранено повторным нанесением на
поврежденную поверхность с предварительной очисткой. Материал мембран имеет
свойство самоуплотнения, что позволяет уплотнить небольшие царапины на бетоне,
вызванные, например, осадкой грунтового основания, сжатием бетона или сейсмической
активностью.
Мембраны могут быть различных видов: из полиэтилена высокой плотности (ПВП),
полиэтилена высокого давления (HDPE), полиэтилена низкого давления (LDPE),
пластифицированного поливинилхлорида (PVC - P или ПВХ - П), полипропилена (PP). В
их состав также включается фильтрующий текстиль. Кроме того, возможно применение
мембранного покрытия жидкой резины, которое, кстати, затвердевает без подогрева. На
нашем рынке представлены мембраны марок «AGRU», «Alkorplan» (поставляет
«Ависта»), «Carbofol», «Farestone» («Украинская кровельная компания»), «Swelltite»
(«ПСМ - Сервис»), «Premium Liquid Rubber» (ООО «Блиц - Инвест»), «ТехПолимер» (ЗАО
«Украина - Казахстан»), «ИЗОЛИТ» («ЕВРОИЗОЛ»), «Теfоnd» («МДМ Системы»),
«Изостуд».
14
3.6.Бентонитовые маты
К высококачественным гидроизоляционным материалам относятся бентонитовые маты,
которые представляют собой материал из водонепроницаемого натурального натриевого
бентонита, размещенного между двумя удерживающими слоями тканного и нетканного
геотекстиля. Они значительно снижают трудоемкость процесса монтажа. Например, этот
материал самостоятельно ликвидирует трещины в изолируемом сооружении, а также
возможные механические повреждения при укладке. Данные маты заменяют
гидроизоляционный слой из глины толщиной 1 м, благодаря тому, что входящий в состав
материала, бентонит натрия в свободном состоянии имеет свойство увеличиваться в
объеме в 10 - 15 раз.
Качественные и верно уложенные материалы не могут до конца решить задачу
гидроизоляции тоннеля в условиях постоянно меняющейся внешней среды. Все дело в
том, что задача эта должна решаться комплексно, на основе анализа конкретных условий
и разработки проекта специалистами.
15
3.7.Монтируемая гидроизоляция
Монтируемая гидроизоляция выполняется из специально изготовленных элементов
(металлические и пластмассовые листы, профильные ленты), прикрепляемых к основному
сооружению монтажными связями.
Кстати, именно этот вид гидроизоляции был использован при строительстве
автотранспортного тоннельного перехода на Канонерский остров под Морским каналом в
Ленинграде (сейчас Санкт-Петербург), сданный в эксплуатацию в 1983 году. При
строительстве этого тоннеля особое значение приобрел вопрос гидроизоляции
железобетонных тоннельных секций, находящихся в агрессивной среде (морской воде).
После изучения, освоения и развития зарубежного опыта этот вопрос был решен
устройством металлической гидроизоляции, в виде сплошного металлического листа
толщиной 6 мм, установленного по всему наружному контуру тоннельных секций. Лист
был закреплен в железобетон секций и покрыт слоем обмазочной битумной
гидроизоляции. Опыт эксплуатации таких тоннелей за рубежом, насчитывающий около
100 лет, показывает, что металлоизоляция этих сооружений служит многие десятилетия.
с высоким гидростатическим напором, а также для изоляции наиболее ответственных
узлов и элементов конструкций: проемов и торцовых стен станционных тоннелей, мест
сопряжения тоннелей различного диаметра, зумфов дренажных перекачек и др. В качестве
материала для металлической гидроизоляции используют листовую сталь толщиной от 8
до12 мм. Отдельные листы соединяют электросваркой в сплошную оболочку.
Изоляция из стальных листов может быть использована в качестве конструкции,
повышающей несущую способность обделки, а также вместо опалубки при
бетонировании. Обделка при этом получается комбинированной и значительно меньшей
толщины, чем при оклеечной гидроизоляции. Конструктивные решения металлической
гидроизоляции могут быть различны (рис. 151).
Рис. 151. Металлическая гидроизоляция:
а —для круговых обделок; б — для торцовых стен тоннелей; 1 — стержни арматурного
каркаса; 2 — стальная обЬлочка;, 3 — покрытие по металлоизоляции; 4 —
зигзагообразная арматура; 5 — стальной лист
16
4.Внутренняя гидроизоляция тоннелей
Сравнительно простое средство увеличения водонепроницаемости бетонной обделки –
торкретирование ее внутренней поверхности двумя-тремя слоями песчано-цементного
раствора. Для предотвращения возможности появления в торкрет-бетоне усадочных
трещин следует изготовлять его на водонепроницаемом безусадочном цементе.
Эффективность торкретной изоляции значительно увеличивается при нанесении ее по
стальной сетке, предварительно прикрепленной к обделке анкерными стержнями.
Армированное торкретное покрытие обеспечивает водонепроницаемость обделки при
гидростатическом давлении до 10 Па.
При возведении бетонных обделок в сильно обводненных грунтах с большим
гидростатическим давлением конструкция изолируется сплошной водонепроницаемой
мембраной из гибких рулонных материалов, приклеенных к внутренней стороне обделки.
Такая изоляция, называемая гибкой или оклеечной, прижимается к обделке внутренней
железобетонной конструкцией (рубашкой). В качестве гибких изолирующих материалов
используется гидроизол (асбестовый картон, пропитанный нефтяным окисленным
битумом), а также стеклорубероид и стеклобит – новые материалы, обладающие большей
механической прочностью, чем гидроизол. Рулонный изолирующий материал
наклеивается в три–пять слоев. Трехслойная изоляция применяется при гидростатическом
давлении до 30 Па.
Чтобы обеспечить водонепроницаемость небольших частей подземных конструкций из
монолитного бетона, соединяющих ответственные элементы подземного сооружения,
выполненные из другого материала (например, из чугуна), применяется гидроизоляция из
стальных листов толщиной 10-12 мм, сваренных между собой. Листы устанавливаются с
внутренней стороны тоннельной обделки; при строительстве они обычно выполняют роль
опалубки. Совместность работы стальной изоляции с бетоном обделки достигается
благодаря анкерам, приваренным к листам и заглубленным в бетонный массив.
Самой высокой водонепроницаемостью обладают обделки из чугунных тюбингов. Однако
и в них есть места, через которые в тоннель может проникать вода – это швы между
тюбингами, отверстия для болтов и нагнетания за обделку.
Швы между тюбингами с внутренней стороны конструктивно уширяются, образуя
канавку, которая заполняется и зачеканивается замазкой из водонепроницаемого
расширяющегося цемента или быстросхватывающегося состава.
17
4.1.Нагнетание растворов
Нагнетание растворов за обделку тоннелей при их сооружении выполняется с целью: во-
первых, заполнить пустоты между внешней поверхностью обделки и выработкой для
обеспечения совместной работы конструкции с породой, равномерного распределения
давления грунтов на тоннель, предупреждения осадок подземных и наземных сооружений
и уменьшения деформаций самой обделки; во-вторых, обеспечить повышенную
водонепроницаемость обделки тоннеля, уменьшить ее коррозию.
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
18
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.
19
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
20
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).