Виды гидроизоляции тоннельных обделок при горном способе производства работ

§ 62. ГИДРОИЗОЛЯЦИЯ ТОННЕЛЬНЫХ ОБДЕЛОК

Наиболее распространенными средствами герметизации тоннелей в водоносных породах являются нанесение торкрета и оклеечной гидроизоляции.

Торкрет. Торкрет наносят на внутреннюю поверхность обделки с помощью пневматической цемент-пушки (производительность до 1,5 м 3 /ч, расход сжатого воздуха 3—6 м 3 /м). Давлением сжатого воздуха (до 4,5 кгс/см 2 ) сухая смесь цемента и песка (состав 1 : 2—1 : 4) подается по гибкому шлангу к соплу и после увлажнения в нем водой (давление на 1 кгс/см 2 больше, чем сжатого воздуха) с силой набрызгивается на изолируемую поверхность. Образование торкретного слоя сопровождается непрерывным уплотнением ударами песчинок, обеспечивающим высокие качества покрытия. Торкретирование ведут слоями толщиной 5—12 мм с общей толщиной покрытия 20—40 мм. Так как более тонкие слои являются более плотными, слой, прилегающий к обделке, и наружный слой, подвергающийся выветриванию, делают более тонкими, чем остальные слои. Каждый последующий слой наносят после затвердения предыдущего (обычно через 8—12 ч).

Материалами для торкретирования служат чистый песок крупностью до 5 мм и цемент марки не ниже 300, подбираемый с учетом агрессивности подземных вод.

При напорах подземных вод, превышающих 5 м вод. ст., торкретный слой армируют сеткой из проволоки диаметром 3—5 мм, прикрепляемой к обделке анкерами, располагаемыми через 40 см.

Поверхность для торкретирования подготавливают посредством насечки бетона отбойными молотками с очисткой пескоструйным аппаратом и промывкой водой под давлением. Перед торкретированием поверхность увлажняют, а воду, просочившуюся через обделку, отводят через трубки, заложенные в бетоне. Температура поверхности должна быть не ниже +5° С. Для уменьшения усадки влажность торкрета на обычном цементе поддерживают в течение двух недель, на пуццолановом — в течение трех недель.

Торкретное покрытие обеспечивает достаточную механическую прочность (до 30—40 кгс/см 2 на растяжение), хорошее сцепление с бетоном (до 10—12 кгс/см 2 ), особенно при наличии сетки из арматуры, и водонепроницаемость при небольших напорах воды. Незначительная фильтрация воды через торкретное покрытие компенсируется ее испарением с поверхности торкрета, вследствие чего эта поверхность производит впечатление сухой. Работы по торкретированию в значительной степени механизированы.

К недостаткам торкрета относятся: его жесткость, ведущая к трещинообразованию при неравномерных осадках; возможность возникновения усадочных трещин, уменьшаемая применением безусадочного цемента (марки ВБЦ) и армирование сетками; большой расход цемента (750—850 кг/м 3 при составе смеси 1 : 3) и значительный отскок частиц от поверхности (до 40—80% от потолка).

Оклеечная гидроизоляция. Оклеечная гидроизоляция состоит из нескольких слоев рулонного материала, соединенных и наклеенных на изолируемую поверхность пластичной водонепроницаемой массой. Изнутри тоннеля гидроизоляция, подвергающаяся наружному гидростатическому давлению, поддерживается железобетонной оболочкой, воспринимающей это давление. В качестве прочной основы оклеечной гидроизоляции тоннелей принимают материалы неорганического происхождения, не подверженные гниению, например гидроизол, получаемый путем пропитки асбестового картона мягкими беспарафинистыми битумами.

Число слоев рулонного материала в изоляционном покрытии определяют в зависимости от напора подземных вод, но назначают не менее трех слоев гидроизола.

Битумная мастика, являющаяся собственно изолирующим материалом изготовляется из нефтяных беспарафинистых битумов. При рабочей температуре в тоннеле выше +7° С применяют битум марки III, при более низких температурах — смесь битумов марок II и III.

Мастику наносят при температуре не менее 150° Сив случае необходимости подогревают электрическим способом. Поверхность, подлежащую изоляции, выравнивают цементной штукатуркой состава 1 : 3 или при хорошем качестве поверхности затирают цементным раствором с устройством выкружек в местах переломов контура радиусом не менее 10 см. Влажную поверхность штукатурят цементным раствором состава 1 : 2 с добавкой 10—20 % жидкого стекла (от массы цемента).

Изоляцию укладывают на сухую отвердевшую поверхность снизу вверх при температуре не ниже +5° С и не выше 20° С.

При укладке рулоны гидроизола раскатывают в направлении, перпендикулярном оси тоннеля. Вдоль тоннеля полотнища перекрывают друг друга на 10 см с взаимным сдвигом стыков на 1/3 ширины полотнища (рис. 214, а). Поперек тоннеля полотнища соединяют вразбежку со сдвигом смежных стыков на 10 см в обратном своде и стенах или в двойную вилку (рис. 214, б) с взаимным перекрытием полотнищ на 20 см (в верхнем своде).

На законченное гидроизоляционное покрытие наносят отделочный слой горячей битумной мастики толщиной 2—3 мм, после остывания которого укладывают так называемую стяжку из цементного раствора состава 1 : 3 толщиной не менее 2 см. Назначение стяжки — защита покрытия от повреждений во время укладки арматуры и защита арматуры от загрязнения битумом. Стяжка обычно отсутствует лишь на внутренней поверхности верхнего свода, где ее уложить трудно. Здесь между гидроизоляцией и арматурой помещают прокладки из цементного раствора.

При устройстве гидроизоляционного покрытия тоннеля, сооружаемого горным способом, работы выполняют в три очереди.

В первую очередь укладывают и покрывают стяжкой гидроизоляцию нижней части сечения тоннеля до его горизонтального диаметра. Затем устанавливают арматуру и бетонируют нижнюю часть поддерживающей железобетонной оболочки.

Во вторую очередь ведут гидроизоляцию и бетонирование железобетонной оболочки на боковых частях верхнего свода, соответствующих каждая центральному углу 60°. На этом участке стяжка имеет толщину 5 мм или отсутствует совершенно.

В третью очередь наклеивают гидроизоляцию в замковой части и после отвердения бетона железобетонной оболочки в зазор между ней и гидроизоляционным покрытием производят нагнетание жирного цементного раствора через отверстия, расположенные вдоль шелыги свода через 75—100 см одно от другого.

В местах осадочных швов гидроизоляцию снабжают компенсирующими устройствами, обеспечивающими ее целость при небольших взаимных смещениях частей сооружения. Принцип устройства компенсаторов гидроизоляции заключается в создании складки, распрямляющейся при возможных осадках. Складку располагают в штрабе, предусмотренной в изолируемой поверхности, и заливают битумной мастикой.

Хорошо выполненная оклеечная гидроизоляция описанной конструкции обеспечивает полную водонепроницаемость тоннельной обделки, которая не нарушается при неравномерных осадках и образовании трещин в бетоне. Ее недостатками являются необходимость в поддерживающей внутренней оболочке с соответствующим увеличением объемов проходческих и бетонных работ, а также большая трудоемкость ее устройства, связанная с применением горячей битумной мастики.

Значительным шагом вперед является внедрение безмастичной (термопластичной) гидроизоляции из рулонных битумизированных материалов на стекловолокнистой основе. Такие материалы получили распространение как за рубежом (склобит, панцерит и т.п.), так и в Советском Союзе (стеклобит).

Стеклобит представляет собой стекловолокнистую ткань, покрытую с двух сторон слоями термопластичной массы из тугоплавкого битума. Особенностями этой массы являются ее морозостойкость в значительном интервале температур и быстрый переход при нагреве в капельно-жидкое состояние.

Стеклобит имеет толщину около 4 мм и выпускается рулонами шириной 92 и 101 см. Гидроизоляцию из стеклобита устраивают двухслойной со стыками внахлестку на половину ширины рулона. Она выдерживает давление воды до 5 кгс/см 2 .

Подготовка гладкой поверхности к нанесению гидроизоляции заключается в ее очистке и окраске битумным лаком. Стеклобит наклеивают на слой высохшего лака, прогревая газовоздушными горелками покровный слой, обращенный к изолируемой поверхности, с последующим непрерывным раскатыванием рулона. Прогрев изолируемой поверхности и рулона обеспечивает хорошее сцепление между ними и исключает возможность оставления пузырьков воздуха.

Оплавлением стеклобита газовоздушными горелками трудно добиться равномерного прогрева как по ширине, так и по толщине материала, вследствие чего в гидроизоляционном покрытии возможны мелкие дефекты. Более целесообразен инфракрасный нагрев, обеспечивающий эффективное оплавлениематериала за счет высокой плотности излучения и большой поглощающей способности битума.

Применение термопластичной гидроизоляции позволяет отказаться от специального оборудования и работ, связанных с варкой, транспортом и нанесением горячей битумной мастики. Благодаря этому трудоемкость работ уменьшается в 2—3 раза и улучшается качество гидроизоляции, так как равномерная толщина битумного слоя обеспечивается в заводских условиях. Наклеивать гидроизоляцию можно при низких температурах (до минус 15—20° С).

В особо неблагоприятных гидрогеологических условиях, при больших напорах подземных вод или в особенно ответственных сооружениях (например, станции метрополитена) на коротких участках применяют гидроизоляцию изстальных листов толщиной 6—8 мм с приваренной к ним зигзагообразной арматурой или анкерами.

После установки листов по внутренней поверхности их соединяют между собой сплошным сварным швом. Эти листы используют при бетонировании обделки в качестве опалубки.

Гидростатическое давление воспринимается стальными листами и через арматуру передается на бетонную обделку, работающую, таким образом, на суммарное действие горного и гидростатического давления. Поверхность листов защищают от коррозии торкретным покрытием по приваренной к ним стальной сетке. Распространение этого наиболее надежного вида гидроизоляции ограничено дефицитностью листовой стали.

Для гидроизоляции тоннельных обделок возможно также применение покрытий из компаундов эпоксидных смол, наносимых механизированным способом на изолируемую поверхность. Высокое сцепление эпоксидных смол с бетоном позволяет отказаться от внутренней поддерживающей конструкции.

Компаунд представляет собой коллоидный раствор из эпоксидной смолы и отвердителя (например, полиэтиленполиамина). Свойства компаунда в значительной степени определяются количеством отвердителя.

В настоящее время разрабатываются компаунды, обладающие стабильными свойствами в условиях переменной температуры и влажности, характерных для транспортных тоннелей, а также технология нанесения покрытий из компаундов и мероприятия по их защите.

Волков В.П., Наумов С.Н., Пирожкова А.Н., Храпов В.Г. Тоннели и метрополитены

Источник

Гидроизоляция тоннелей

Содержание:

Подземные сооружения и тоннели строятся для удовлетворения растущей потребности в инфраструктуре, а также в других коммунальных услугах. Для большинства подземных сооружений поступление воды из грунтовых пород должно быть ограниченно, хотя уровень ограничения её поступления в различные сооружения может быть разным. Гидроизоляция подземных сооружений в том числе и тоннелей, часто является ключевой проблемой, и для её обеспечения были испробованы различные решения.

Причины протечек тоннелей

Выход из строя гидроизоляционной системы может быть обусловлен несколькими причинами:

1. Ошибка проектирования – при проектировании гидроизоляционной системы был выбран неподходящей для этого материал.
2. Ошибка строительства – Гидроизоляционный материал был нанесён с нарушением технологии, что в итоге привело к возникновению протечек.

Последствия этих ошибок могут быть видны не сразу, а спустя некоторое время, например, в период эксплуатации и технического обслуживания конструкций. Хорошо известно, что надёжность сооружения сильно зависит от качества его строительства и специфических переменных проекта. При отсутствии качественно выполненной гидроизоляции в тоннели могут образоваться протечки, трещины и другие неблагоприятные и опасные явления.

Особенности гидроизоляции тоннелей

Условия для устройства гидроизоляции в тоннелях похожи на те же требования что и для гидроизоляции подземных сооружений и частей зданий . Соответственно при выполнении гидроизоляционных работ в тоннелях необходимо учитывать следующие моменты:

• Выбор качественного и надёжного материала – У надёжности есть определённые параметры, которым должен соответствовать материал в их числе: Гарантийный срок эксплуатации материала, стойкость к агрессивной среде и химическим элементам;
• Подготовка поверхности – от качества подготовки поверхности (отчистка от пыли и грязи, удаление острых углов и т.д.) зависит качество нанесения гидроизоляции;
• Соблюдения проектных норм и технологии монтажа гидроизоляционного покрытия – От соблюдения технологии напрямую зависит срок службы гидроизоляции и отсутствие протечек в пределах гарантийного срока.

Виды тоннелей

В настоящее время тоннели имеют широкое распространение почти в каждом городе. Тоннели могут быть построены открытым или закрытым способом (со вскрытием поверхности или без неё).

Тоннели могут быть классифицированы по их назначению:

1. На путях сообщения – к этому виду относятся тоннели метро, тоннели для автомобильных дорог и пешеходные тоннели.
2. Гидротехнические – их предназначение в подаче воды в населённые пункты, гидроэлектростанции и другие сооружения.
3. Коммунальные – относятся к тоннелям предназначенным для ведения коммунального хозяйства города или предприятия. Например, канализация, водопровод, коллекторы, тоннели где проходят телефонные и электрические сети и т.д..
4. Горнопромышленные – предназначены для предприятий, добывающих полезные ископаемые.
5. Специальные тоннели – Предназначены для сооружений обороны, подземных электростанций и гаражей.

Тоннели могут быть классифицированы по месту положения:

• Горные
• Подводные
• Равнинные – В основном речь идёт о тоннелях построенных в городах. Например, тоннели для метро, для автотранспорта, подземные пешеходные переходы, подземные гаражи и т.п…

Материалы, методы и технологии гидроизоляции тоннелей

Качественная гидроизоляция тоннелей различного назначения, в том числе для нужд метро и пешеходов, может обеспечить им защиту от проникновения воды на долгие годы. При этом отсутствие хорошей и долговечной защиты способно привести к протечкам и дорогостоящему ремонту, особенно если сооружение находится под землёй.

Для гидроизоляции тоннелей существует несколько проверенных методов и технологий:

Гидроизоляция тоннелей мембранами

При использовании ПВХ мембран в качестве изоляционного покрытия, на основания механически крепятся листовые мембраны, которые сшиваются между собой специальным феном.

Недостатки этого метода:

• Наличие швов и стыков – швы и стыки это самые слабые места в любом гидроизоляционном покрытии.
• Отсутствия адгезии к основанию – мембрана ложиться ковром и не имеет сцепления с поверхностью. В случае если где-то разойдётся шов и туда пройдёт вода, эта вода начнёт проходить под всей изоляции и изнутри будет обнаружена лишь в самом слабом месте, что не даст возможности обнаружить источник проникновения воды под мембрану.

Один из самых известных материалов сделанных из ПВХ это Sikaplan от компании Sika.
Подробную инструкцию о применении этого материала в гидроизоляции и защите тоннелей вы можете прочитать в следующем руководстве: Гидроизоляция тоннелей мембранами Sikaplan .

В последние годы была внедрена альтернатива стандартным мембранам, и она была успешно использована в нескольких практических проектах тоннелей в том числе для строительства метро. Этой альтернативой является Полиуретановая гидроизоляция и гидроизоляция жидкой резиной .

Гидроизоляция напыляемой жидкой резиной

Жидкая резина — это двухкомпонентная битумно-латексная эмульсия с добавлением полимеров. Напыляемые составы – это новая система защиты тоннелей от проникновения и воздействия воды и агрессивной среды. Условия применения этой системы в качестве гидроизоляции отлично подходят с точки зрения деформации, динамики, состояния поверхности первого слоя бетона, поступления грунтовых вод и давления на само покрытие. Полученные результаты показывают, что применение напыляемой гидроизоляционной мембраны в тоннеле будет служить куда дольше других методов и технологий, если правильно её применять.

Для подземных конструкций, метро и тоннелей преимущества напыляемой жидкой резины значительны:

• Коэффициент эластичности 800% и выше – Это значит что при динамике, деформации или подвижности конструкции материал не разойдётся, порвётся или потрескается, а растянется. При растяжении материал не потеряет свои характеристики и качества.
• Отсутствие швов – Жидкая резина напыляется и превращается в еденное покрытие без швов и стыков.
• 100% сцепление к основанию – При использовании, напыляемой изоляции в качестве гидроизоляции, при попадании потока воды источник протечки легко локализуется, так как не может быть никакой миграции воды между мембраной и подложкой бетона, так как распылённая гидроизоляционная мембрана имеет 100% сцепления с поверхностью. Эта особенность сильно отличает данный метод от обычной композитной облицовочной системы, в которой точка входа воды может отличаться от источника протечки за листовой мембраной.
• Скорость нанесения – в день с помощью напыления можно нанести от 600-900м2 изоляции.

Один из самых известных составов из жидкой резины это FlexLock от компании HYDRO. Именно этот состав неоднократно применялся при строительстве объектов метро и других значимых объектов.
С инструкцией о применении этого материала, а также его подробными характеристиками вы можете ознакомиться в следующем документе: Характиристики жидкой резины FlexLock документ в PDF .

Условия необходимые для нанесения напыляемой гидроизоляции для тоннелей:

• Необходимо отчистить поверхность – Чистая поверхность бетона без пыли, грязи и отслаивающихся элементов сопутствует качественному нанесению гидроизоляции. Частицы и загрязнения на поверхности бетона могут привести к разрушению связи между жидкой резиной и самим основанием. Нанесение на чистую поверхность, без пыли и острых углов обеспечивает идеальные условия для сцепления гидроизоляции.
• Острые камни и сколы – их необходимо удалить, так как впоследствии они могут навредить целебности покрытия.
• Гладкая поверхность – Результаты испытаний и практические примеры показывают, что шероховатость бетона не оказывает прямого влияния на механические свойства гидроизоляционного покрытия, такие как прочность сцепления с бетоном. Но чем менее гладкая поверхность бетона, тем толще и больше материала будет нанесено для обеспечения заданной водонепроницаемости.
• Сухое основание – Жидкая резина, может быть нанесена только на относительно сухую поверхность.

Инъекционная гидроизоляция для тоннелей

Инъекционная гидроизоляция применяется в основном для остановки протечек изнутри проблемного сооружения. При применении этого метода внутрь проблемного участка бетона, закачиваются полиуретановые или гелиевые смолы различной вязкости для герметизации существующих трещин, пустот и пор в бетоне. Эти смолы заполняют пустующее пространство, тем самым не давая воде пройти внутрь сооружения и продолжить процесс его разрушения.

Инъекционный метод изоляции также подходит для:

Одним из самых известных инъекционных материалов является HydroInject от компании HYDRO. Именно этот состав неоднократно применялся при строительстве и ремонте объектов метро, пешеходных тоннелей и других подземных конструкций.

Восстановление гидроизоляции в тоннелях

Если в тоннели обнаружены протечки это означает, что гидроизоляция с внешней стороны нарушена или отсутствует. В таком случае необходимо принять определённые меры для её восстановления. Восстановление гидроизоляции лучше всего выполнить снаружи, решая корень проблемы. При невозможности выполнить работы с внешней стороны, восстановление можно сделать изнутри.

Снаружи:

1. Если есть возможность найти повреждённые или слабые участки гидроизоляционного покрытия — то можно сделать локальный ремонт этих участков, тем самым восстановив цельность покрытия и решив проблему с протечками.
2. Если нет возможности обнаружить точное место где нарушена изоляция – Когда речь идёт о мембранном типе изоляции, по характеру протечек изнутри невозможно понять, где вода затекает снаружи, так как этот материал ложится ковром и вода может заходить через слабый шов в одном месте и переходить с места на место под изоляционным ковром. В таком случае для восстановления гидроизоляционного слоя, придётся полностью откапывать конструкцию (если она под землёй) и скорее всего, демонтировать старую изоляцию полностью, а затем заново монтировать.

Изнутри:
Восстановления и ремонт гидроизоляции изнутри можно сделать двумя способами:

1. Вуальная гидроизоляция – В стенах тоннеля бурятся сквозные отверстия, куда вставляются инъекторы. Через эти инъекторы за стену закачивается полиуретановая смола образуя гидроизоляционный экран между грунтом и стеной.
2. Инъекционная гидроизоляция – В стенах бурятся небольшие отверстия, туда вставляются пакера, через которые в тело бетона или кирпича закачивается полиуретановая или гелиевая смола. Закаченный под давлением состав заполняет все пустоты, поры и микротрещины в основании, тем самым делая эти места водонепроницаемыми.

Как осуществляется гидроизоляция пешеходных тоннелей

Подземные пешеходные переходы протекают в основном в местах образования холодных и деформационных швов, а также в местах ввода коммуникаций. Иногда на стенах пешеходной зоны видны мокрые пятна или трещины с протечками. Если речь идёт о восстановлении изоляции в подземном пешеходном переходе, то тут чаще всего применяется инъекционная изоляция следующих конструктивов:

Нормы по проектированию и устройству гидроизоляции тоннелей метрополитенов и метро, сооружаемых открытым способом и закрытым

Для устройства гидроизоляции тоннелей, построенных открытым способом, есть особые нормы, эти нормы вы можете скачать на нашем сайте, нажав на следующие ссылки:

Стоимость услуг по гидроизоляции тоннеля

Цены на основные работы указаны без учёта сложности выполнения работ и других нюансов которые могут повлиять на конечные цены. Для получения точного сметного расчета и окончательной стоимости, вы можете выслать на нашу почту ваше техническое задание или вызвать нашего инженера для осмотра вашего объекта и составления нужного для сметы ТЗ.

Источник