一种应对活动断层错动的变形缝防水结构的制作方法

文档序号:16714423发布日期:2019-01-22 23:06阅读:170来源:国知局
一种应对活动断层错动的变形缝防水结构的制作方法

本实用新型涉及隧道施工技术领域,具体涉及一种应对活动断层错动的变形缝防水结构。



背景技术:

地铁隧道工程中,长隧道为适应地质条件变化或结构体系突变,如计算沉降差值大于30mm时,为满足结构差异性沉降要求应设置变形缝,变形缝处应采用防水措施。

通过长期的国内外隧道设计与建设经验的积累和总结,对于一般地质条件下的隧道变形缝防水已形成了较为成熟和完善的设计方案。针对铁路或地铁隧道结构变形缝处防水通常采用外贴式止水带+中埋式钢边橡胶止水带+背水面密封胶嵌缝的防水方法,同时也可对变形缝处预留注浆导管进行注浆防水补强。止水带是变形缝防水措施中最为主要的防水措施,现阶段针对变形缝处的变形型止水带(能够适应接缝变形的止水带),可分为封闭型(中心孔等)和开敞型(中心变形体不封口)两种,开敞型包括W型、F型、Ω型、波型等,一般止水带的适应变形量一般不超过30mm。

以上隧道变形缝防水措施及相关技术在一般地质条件下得到了广泛应用,取得了丰富的设计与施工经验,并在实用中验证了良好的效果。但针对跨断层带处特殊变形缝的防水处理,采用传统的变形缝防水措施及相关技术已无法满足防水要求。以乌鲁木齐地铁断层带为例,据科研结果断层处错动量最大可达950mm。在跨断层带处特殊变形缝若产生较大错动量时,采用传统变形缝防水措施会受到严重破坏,止水带被撕裂,防水彻底失效,将严重影响运营安全。

由于断层带是如乌鲁木齐等地地铁设计过程中遇到的新问题,国家及地方还没有相关的设计施工规范及依据,行业内部也没有成熟的、结合具体情况的设计经验可作参考,同时目前存在的变形缝材料不适应大变形要求。为保证地铁隧道跨断层带处主体结构特殊变形缝防水效果和总体质量,因此需要改进和创新跨断层带处的隧道特殊变形缝防水设计与施工技术。



技术实现要素:

本实用新型的目的是提供一种应对活动断层错动的变形缝防水结构,解决了传统变形缝防水技术不能满足断层带特殊变形缝大错动量的防水要求的问题,能够达到断层带特殊变形缝在设防水准范围内持续错动时的防水功能要求。

本实用新型所采用的技术方案为:

一种应对活动断层错动的变形缝防水结构,其特征在于:

包括在断层段二衬变形缝位置的衬砌端头两侧对称设置的牛腿型衬砌端头结构,两侧牛腿型衬砌端头结构之间为变形缝,变形缝外侧及内侧均设置有W型止水带,其中外侧的W型止水带外配合设置有一个Ω形止水带。

变形缝外侧的W型止水带和Ω形止水带开口均向外,变形缝内侧的W型止水带开口向内。

穿过牛腿型衬砌端头结构设置有全断面多次注浆管,全断面多次注浆管插入二衬背后,其端头接口与初衬中预埋的可多次注浆环向注浆管端头接口连接。

变形缝外侧的W型止水带两翼和Ω形止水带两翼上下对应叠放,上下翼板之间设置有遇水膨胀橡胶圈并通过螺栓、螺母固定,螺栓焊接到二衬内的钢筋上。

变形缝内两侧内壁设置有W型止水带基面钢板,W型止水带基面钢板作为变形缝外侧W型止水带侧面的配合基面钢板,与二衬内的钢筋焊接固定。

变形缝内侧的W型止水带两翼通过螺栓、螺母和垫板固定于固定牛腿型衬砌端头结构内侧表面。

牛腿型衬砌端头结构内侧表面对应W型止水带两翼的位置设置有下陷的安装槽,W型止水带两翼固定于安装槽内。

本实用新型具有以下优点:

本实用新型采用上述技术方案提供的一种应对活动断层错动的变形缝防水结构,解决了传统变形缝防水技术不能满足断层带特殊变形缝大错动量的防水要求的问题,避免了传统变形缝防水结构形式在断层带特殊变形缝大错动量时遭受严重破坏、防水失效、影响运营安全的问题,采用本实用新型一种应对活动断层错动的变形缝防水结构能够达到断层带特殊变形缝在设防水准范围内持续错动时的防水功能要求,保证了防水效果和总体质量。

本实用新型的应对活动断层错动的变形缝防水结构在达到设计要求的性能指标的同时,能够满足地下环境长期使用的要求。采用的牛腿型衬砌端头结构能够满足结构之间产生950mm的垂直错动量要求;W形与Ω形止水带组合的大应变防水橡胶带结构能够不被破坏,同时在使用过程中可阻挡0.2-0.3MPa的水压;次级W形防水橡胶带可利用在防水工作面上产生足够的接触应力,达到防水的目的,且在使用期内可拆卸、维修或更换,保证了产品结构满足工程使用需求;全断面注浆管在必要情况下可对变形缝位置二衬背后进行注浆防水,浆液采用聚丙烯或改性环氧树脂浆液。

本实用新型质量绝对可靠,结构科学合理,方法较为简单,施工效率较高,经济效益较好,具有一定的推广应用价值。

附图说明

图1是本实用新型整体结构图。

图2是变形缝两侧牛腿型衬砌端头结构大样图。

图3是W型止水带基面钢板大样图。

图4是W型止水带大样图。

图5是Ω型止水带大样图。

图6是全断面注浆管安装大样图。

图7是全断面注浆管安装断面图。

图中,1-牛腿型衬砌端头结构,2-W型止水带,3-Ω型止水带,4-全断面多次注浆管,11-W型止水带基面钢板,41-注浆导管,42-预埋的可多次注浆环向注浆管。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本实用新型进行详细的说明。

本实用新型涉及一种应对活动断层错动的变形缝防水结构,包括在断层段二衬变形缝位置的衬砌端头两侧对称设置的牛腿型衬砌端头结构1,两侧牛腿型衬砌端头结构1之间为变形缝,变形缝内外两侧均设置有W型止水带2,其中外侧的W型止水带2外侧还设置有一个Ω形止水带3。变形缝外侧的W型止水带2和Ω形止水带3开口均向外,变形缝内侧的W型止水带2开口向内。

穿过牛腿型衬砌端头结构1设置有全断面多次注浆管4,全断面多次注浆管4插入二衬背后,其端头接口与初衬中预埋的可多次注浆环向注浆管42端头接口连接。

变形缝外侧的W型止水带2两翼和Ω形止水带3两翼上下对应叠放,上下翼板之间设置有遇水膨胀橡胶圈并通过螺栓、螺母固定,螺栓焊接到二衬内的钢筋上。变形缝内两侧内壁设置有W型止水带基面钢板11,W型止水带基面钢板11与二衬内的钢筋焊接固定。

变形缝内侧的W型止水带2两翼通过螺栓、螺母和垫板固定于固定牛腿型衬砌端头结构1内侧表面。牛腿型衬砌端头结构1内侧表面对应W型止水带2两翼的位置设置有下陷的安装槽,W型止水带2两翼固定于安装槽内。

如图1至图7所示,本实用新型的一种应对活动断层错动的变形缝防水结构,包括牛腿型衬砌端头结构1、两个W型止水带2、一个Ω型止水带3、全断面多次注浆管4;

如图2所示,牛腿型衬砌端头结构为牛腿型钢筋混凝土结构,与主体衬砌混凝土同标号,牛腿成型高度高于主体二衬550mm,宽度500mm,牛腿梯形斜面为135°;

如图3所示,W型止水带基面钢板11为W型止水带2的滑动基面,W型止水带基面钢板11理论宽为890mm、厚为10mm,W型止水带基面钢板11设置于变形缝中二衬结构端头两侧,W型止水带2位于两个W型止水带基面钢板11中间;

如图4所示,W型止水带2采用三元乙丙橡胶制作,成型高度为325mm,宽度为450mm,厚为13mm,W型止水带2在二衬结构端头变形缝中内外两侧分别设置;

如图5所示,Ω型止水带3采用三元乙丙橡胶制作,成型高为40mm,宽为395mm,厚为12mm,Ω型止水带3设置于二衬结构端头变形缝外侧W型止水带2外侧,与W型止水带2采用遇水膨胀橡胶圈密贴;

如图6所示,图为断层带特殊变形缝防水结构全断面注浆管安装大样图。全断面多次注浆管包括注浆管及预埋的可多次注浆管,注浆管穿过牛腿型衬砌端头结构至二衬背后,预埋的可多次注浆管沿两个牛腿型衬砌端头结构间的变形缝两侧二衬背后全断面环向布置,注浆管及预埋的可多次注浆管通过端头接口相连接,在必要情况下可采用全断面多次注浆管对变形缝位置二衬背后进行注浆防水,浆液采用聚丙烯或改性环氧树脂浆液。

如图7所示,图为断层带特殊变形缝防水结构全断面注浆管安装断面示意图。注浆管穿过牛腿型衬砌端头结构至二衬背后,预埋的可多次注浆管沿两个牛腿型衬砌端头结构间的变形缝两侧二衬背后全断面环向布置,注浆管及预埋的可多次注浆管通过端头接口相连接。

下面以乌鲁木齐市城市轨道交通1号线1号线08标项目地铁隧道施工为例对本实用新型的一种应对活动断层错动的变形缝防水结构进行说明。该项目区间设计长度902.477m,采用矿山法施工。区间小里程方向穿碗窑沟断层,断层带对隧道结构进行扩大,拱部变形缝处内轮廓相对标准断面扩大500mm。在断层段以及断层影响段结构范围内二衬设置变形缝,以满足断层错动的需要。该隧道断层带一种应对活动断层错动的变形缝防水结构,包括牛腿型衬砌端头结构、两个W型止水带、一个Ω型止水带、全断面多次注浆管。

(一)施工流程

1、预留牛腿型衬砌端头结构1:断层带二衬模板安装施工时,应在特殊变形缝位置二衬端头设置牛腿型衬砌端头结构1,模板尺寸即按牛腿型衬砌端头结构相应细部尺寸进行处理。牛腿型衬砌端头结构1为牛腿型,钢筋混凝土结构,与主体衬砌混凝土同标号,牛腿成型高度高于主体二衬550mm,宽度500mm,牛腿梯形斜面为135°。

2、安装全断面注浆管4:防水板施工时将预埋的可多次注浆环向注浆管42用配套的固定夹固定在隧道初期支护混凝土上,二衬模板施工时将注浆管41采用钢筋固定,将注浆管41管口伸到牛腿型衬砌结构模板外,将注浆管41的端头接口与预埋的可多次注浆环向注浆管42采用端头接口连接。

3、安装上部W型橡胶止水带3与Ω型橡胶止水带4:将上部W型橡胶止水带3与Ω型橡胶止水带4用钢筋预置,止水带的环向中心线要与特殊变形缝的设置位置相同,止水带的合拢接头部位应处于隧道顶部±5°范围内。上部W型橡胶止水带3与Ω型橡胶止水带4采用钢压条、螺栓、螺母、垫片及螺孔遇水膨胀橡胶圈等固定,具体固定方法参照图1《断层带特殊变形缝一种应对活动断层错动的变形缝防水结构整体设计图》。

4、绑扎二衬钢筋:按隧道衬砌设计要求绑扎二衬钢筋,在绑扎过程中要预留止水带、端模板的装配空间和特殊变形缝,特殊变形缝宽度按150mm预留。

5、安装内侧W型止水带基面钢板11:W型止水带基面钢板11应在装配前,按照相关设计图纸进行加工,其外缘要求与已经预置到位的W型止水带拐角部位密贴,安装到预留位置后,并使二衬上下两层纵向钢筋与W型止水带基面钢板11焊接固定。固定W型止水带基面钢板11后,再进行二衬端头混凝土封端模板施工,并将W型止水带基面钢板11与封端模板固定。

6、基面钢板表面防锈蚀处理:W型止水带基面钢板11采用5mm厚Q235钢板,并在靠近变形缝侧涂环氧沥青漆二度。

7、安装特殊变形缝下部W型止水带3:在特殊变形缝位置两侧牛腿型衬砌端头结构施工完成后,安装特殊变形缝下部W型止水带3。下部W型橡胶止水带3采用钢压条、螺栓、螺母、垫片及螺孔遇水膨胀橡胶圈等固定,具体固定方法参照图1《断层带特殊变形缝一种应对活动断层错动的变形缝防水结构整体设计图》。

(二)部分材料及配件制作要求

1、W型橡胶止水带的制作要求

(1)W型止水带的断面面结构依据图纸。

(2)材质要求:W型橡胶止水带由三元乙丙橡胶与遇水膨胀橡胶共硫化制作,胶料性能符合设计要求。

(3) 产品成型工艺:采用模具分段连续硫化后整体合拢的工艺生产。

(4) 产品尺寸公差及外观要求:参照GB18173.2-2014要求执行。

2、螺栓性能要求

螺栓规格为M14;机械性能等级为5.8级;螺母的机械性能等级为5级;垫片机械性能等级最低为Hv=140;螺栓、螺母、垫片、所有钢板全部热浸锌,厚度为0.07毫米;加工丝扣时,需注意螺栓同螺母适当松配。

3、端模板及内侧W型止水带基面钢板制作要求

端模板及内侧W型止水带基面钢板采用5mm厚Q235钢板,靠近变形缝侧涂环氧沥青漆二度,具体要求如下:

(1)涂环氧沥青漆前钢板表面应作除锈处理,除锈质量等级达到S3级。

(2)除锈后的钢板先涂702环氧富锌底漆一度,待固化后再涂H52-65环氧煤沥青厚浆型防锈漆二度。沥青漆厚度:干膜:250μm;湿膜:375μm。

(3)为防止端模板外缘损坏W型止水带,需将端模板外缘棱角进行处理。

(4)二衬纵向钢筋弯折90°后与端模板焊接;端模板各分块间采用双面焊接,所有焊缝高度均不小于8mm,端模板滑动面侧的焊缝应进行打磨处理。

4、预埋的可多次注浆环向注浆管的安装要求

(1)防水板施工时将预埋的多次环向注浆管用配套的固定夹固定在隧道初期支护混凝土上,夹具间距不要超过15cm;

(2)二衬模板施工时将注浆管采用钢筋固定,将注浆管管口伸到牛腿型衬砌结构模板外,将注浆管的端头接口与预埋的多次环向注浆管采用端头接口连接;

(3)根据实际需要长度裁割注浆管,一般一段为6~8m,最大长度不要超过10m;

(4)二条连续的注浆管末端必须重叠至少15cm,相距3~5cm。

本实用新型的内容不限于实施例所列举,本领域普通技术人员通过阅读本实用新型说明书而对本实用新型技术方案采取的任何等效的变换,均为本实用新型的权利要求所涵盖。

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