一种具有防渗功能的隧道结构的施工工艺的制作方法

1.本发明涉及隧道施工领域，特别涉及一种具有防渗功能的隧道结构的施工工艺。


背景技术：

2.隧道的联络通道加固工法有明挖法、暗挖法、顶管法等工法。冻结法相比传统工法能有效阻挡地下水渗流、施工环境友好、复杂地层所耗成本较低，其应用越来越广泛。但冻结过程冻土帷幕变化复杂。因此需要特定的施工工艺减少冻结法的负面影响。


技术实现要素：

3.鉴以此，本发明提出一种具有防渗功能的隧道结构的施工工艺，解决上述问题。
4.本发明的技术方案是这样实现的：
5.一种具有防渗功能的隧道结构的施工工艺，包括以下步骤：
6.(1)水平冻结，布设冻结管，积极冻结期盐水温度为-35～-32℃，维护冻结期盐水温度为-30～-26℃，积极冻结期冻结时间为35-45d，形成冻结壁；
7.(2)开挖，喷浆，布设钢筋结构，浇灌混凝土，所述喷浆厚度为0.28-0.32m，所述浇灌混凝土中混凝土原料包括水、水泥、砂、粉煤灰、明矾石粉、甘油、木质素纤维、硫铝酸钙、硬脂酸钙，所述喷浆采用的浆料包括水泥、水、防冻剂和速凝剂。
8.进一步的，所述冻结壁厚度为3.4-3.6m。
9.进一步的，所述积极冻结期盐水1-10d冻结孔流量为5-6m3/h，积极冻结期盐水11-20d冻结孔流量为4.3-4.7m3/h，积极冻结期盐水21-45d冻结孔流量为3.3-3.6m3/h。
10.进一步的，步骤(2)中，所述防冻剂包括橡胶粉、钢纤维、甲酸钠和硝酸钾。
11.进一步的，步骤(2)中，所述速凝剂原料包括质量比为3:1-1.8:0.5-0.7的硫酸铝、聚乙烯亚胺和硅粉。
12.进一步的，按重量份计，所述防冻剂包括橡胶粉12-14份、钢纤维2-3份、甲酸钠5-7份和硝酸钾4-7份。
13.进一步的，步骤(2)中，按重量份计，浆料包括水泥10-12份、水3.5-4.5份、防冻剂0.1-0.3份和速凝剂0.25-0.35份。
14.进一步的，步骤(2)中，按重量份剂，混凝土包括水200-220份、水泥320-330份、砂子780-800份、粗骨料400-500份、粉煤灰30-40份、明矾石粉0.3-0.5份、甘油0.8-1.2份、木质素纤维0.03-0.05份和硫铝酸钙0.07-0.09份。
15.本发明的有益效果：
16.本发明喷浆浆料由水泥、水、防冻剂和速凝剂组成，本发明喷浆浆料组分合理配比具有快硬早强等特点，有效避免开裂、脱落等现象出现，本发明喷浆浆料和浇灌混凝土适应性好，提高隧道结构的防渗水效果。本发明中浇灌混凝土组分合理配比，浆液粘度低，渗透能力强，流动性好，能够提高浇灌效果，同时，本发明浇灌混凝土还具有凝固时间短，凝固时体积不收缩，提高隧道结构的抗压强度和防渗水效果。
具体实施方式
17.为了更好理解本发明技术内容，下面提供具体实施例，对本发明做进一步的说明。
18.实施例1
19.一种具有防渗功能的隧道结构的施工工艺，包括以下步骤：
20.(1)水平冻结，布设冻结管，积极冻结期盐水温度为-35℃，维护冻结期盐水温度为-30℃，积极冻结期冻结时间为35d，积极冻结期盐水1-10d冻结孔流量为6m3/h，积极冻结期盐水11-20d冻结孔流量为4.3m3/h，积极冻结期盐水35d冻结孔流量为3.3m3/h形成厚度为3.4m的冻结壁；
21.(2)开挖，喷浆，浆料按重量份计，由水泥10份、水3.5份、防冻剂0.1份和速凝剂0.25份组成，速凝剂原料由质量比为3:1:0.5的硫酸铝、聚乙烯亚胺和硅粉组成，防冻剂由橡胶粉12份、钢纤维2份、甲酸钠5份和硝酸钾4份组成，喷浆厚度为0.28m，喷浆后布设钢筋结构，浇灌混凝土，按重量份剂，混凝土由水200份、水泥320份、砂子780份、粗骨料400份、粉煤灰30份、明矾石粉0.3份、甘油0.8份、木质素纤维0.03份和硫铝酸钙0.07份组成。
22.实施例2
23.一种具有防渗功能的隧道结构的施工工艺，包括以下步骤：
24.(1)水平冻结，布设冻结管，积极冻结期盐水温度为-32℃，维护冻结期盐水温度为-26℃，积极冻结期冻结时间为45d，积极冻结期盐水1-10d冻结孔流量为6m3/h，积极冻结期盐水11-20d冻结孔流量为4.7m3/h，积极冻结期盐水45d冻结孔流量为3.6m3/h形成厚度为3.6m的冻结壁；
25.(2)开挖，喷浆，浆料按重量份计，由水泥12份、水4.5份、防冻剂0.3份和速凝剂0.35份组成，速凝剂原料由质量比为3:1.8:0.7的硫酸铝、聚乙烯亚胺和硅粉组成，防冻剂由橡胶粉14份、钢纤维3份、甲酸钠7份和硝酸钾7份组成，喷浆厚度为0.32m，喷浆后布设钢筋结构，浇灌混凝土，按重量份剂，混凝土由水220份、水泥330份、砂子800份、粗骨料500份、粉煤灰40份、明矾石粉0.5份、甘油1.2份、木质素纤维0.05份和硫铝酸钙0.09份组成。
26.实施例3
27.一种具有防渗功能的隧道结构的施工工艺，包括以下步骤：
28.(1)水平冻结，布设冻结管，积极冻结期盐水温度为-34℃，维护冻结期盐水温度为-28℃，积极冻结期冻结时间为40d，积极冻结期盐水1-10d冻结孔流量为5.5m3/h，积极冻结期盐水11-20d冻结孔流量为4.5m3/h，积极冻结期盐水40d冻结孔流量为3.5m3/h形成厚度为3.5m的冻结壁；
29.(2)开挖，喷浆，浆料按重量份计，由水泥11份、水4份、防冻剂0.2份和速凝剂0.3份组成，速凝剂原料由质量比为3:15:0.6的硫酸铝、聚乙烯亚胺和硅粉组成，防冻剂由橡胶粉13份、钢纤维2.5份、甲酸钠6份和硝酸钾5.5份组成，喷浆厚度为0.3m，喷浆后布设钢筋结构，浇灌混凝土，按重量份剂，混凝土由水210份、水泥325份、砂子790份、粗骨料450份、粉煤灰35份、明矾石粉0.4份、甘油1份、木质素纤维0.04份和硫铝酸钙0.08份组成。
30.对比例1
31.在实施例3的基础上调整防冻剂的组分，具体为：一种具有防渗功能的隧道结构的施工工艺，包括以下步骤：
32.(1)水平冻结，布设冻结管，积极冻结期盐水温度为-34℃，维护冻结期盐水温度
为-28℃，积极冻结期冻结时间为40d，积极冻结期盐水1-10d冻结孔流量为5.5m3/h，积极冻结期盐水11-20d冻结孔流量为4.5m3/h，积极冻结期盐水40d冻结孔流量为3.5m3/h形成厚度为3.5m的冻结壁；
33.(2)开挖，喷浆，浆料按重量份计，由水泥11份、水4份、防冻剂0.2份和速凝剂0.3份组成，速凝剂原料由质量比为3:15:0.6的硫酸铝、聚乙烯亚胺和硅粉组成，防冻剂由乙二醇2.5份和硝酸钾5.5份组成，喷浆厚度为0.3m，喷浆后布设钢筋结构，浇灌混凝土，按重量份剂，混凝土由水210份、水泥325份、砂子790份、粗骨料450份、粉煤灰35份、明矾石粉0.4份、甘油1份、木质素纤维0.04份和硫铝酸钙0.08份组成。
34.对比例2
35.在实施例3的基础上调整速凝剂的组分，具体为：一种具有防渗功能的隧道结构的施工工艺，包括以下步骤：
36.(1)水平冻结，布设冻结管，积极冻结期盐水温度为-34℃，维护冻结期盐水温度为-28℃，积极冻结期冻结时间为40d，积极冻结期盐水1-10d冻结孔流量为5.5m3/h，积极冻结期盐水11-20d冻结孔流量为4.5m3/h，积极冻结期盐水40d冻结孔流量为3.5m3/h形成厚度为3.5m的冻结壁；
37.(2)开挖，喷浆，浆料按重量份计，由水泥11份、水4份、防冻剂0.2份和速凝剂0.3份组成，速凝剂原料由质量比为3:15:0.6的硫酸镁、聚乙烯亚胺和木质素磺酸钠组成，防冻剂由橡胶粉13份、钢纤维2.5份、甲酸钠6份和硝酸钾5.5份组成，喷浆厚度为0.3m，喷浆后布设钢筋结构，浇灌混凝土，按重量份剂，混凝土由水210份、水泥325份、砂子790份、粗骨料450份、粉煤灰35份、明矾石粉0.4份、甘油1份、木质素纤维0.04份和硫铝酸钙0.08份组成。
38.对比例3
39.在实施例3的基础上调整浇灌混凝土的组分，一种具有防渗功能的隧道结构的施工工艺，包括以下步骤：
40.(1)水平冻结，布设冻结管，积极冻结期盐水温度为-34℃，维护冻结期盐水温度为-28℃，积极冻结期冻结时间为40d，积极冻结期盐水1-10d冻结孔流量为5.5m3/h，积极冻结期盐水11-20d冻结孔流量为4.5m3/h，积极冻结期盐水40d冻结孔流量为3.5m3/h形成厚度为3.5m的冻结壁；
41.(2)开挖，喷浆，浆料按重量份计，由水泥11份、水4份、防冻剂0.2份和速凝剂0.3份组成，速凝剂原料由质量比为3:15:0.6的硫酸铝、聚乙烯亚胺和硅粉组成，防冻剂由橡胶粉13份、钢纤维2.5份、甲酸钠6份和硝酸钾5.5份组成，喷浆厚度为0.3m，喷浆后布设钢筋结构，浇灌混凝土，按重量份剂，混凝土由水210份、水泥325份、砂子790份、粗骨料450份、粉煤灰35份、明矾石粉0.4份和硫铝酸钙0.08份组成。
42.对比例4
43.在实施例3的基础上调整浇灌混凝土的配比，一种具有防渗功能的隧道结构的施工工艺，包括以下步骤：
44.(1)水平冻结，布设冻结管，积极冻结期盐水温度为-34℃，维护冻结期盐水温度为-28℃，积极冻结期冻结时间为40d，积极冻结期盐水1-10d冻结孔流量为5.5m3/h，积极冻结期盐水11-20d冻结孔流量为4.5m3/h，积极冻结期盐水40d冻结孔流量为3.5m3/h形成厚度为3.5m的冻结壁；
45.(2)开挖，喷浆，浆料按重量份计，由水泥11份、水4份、防冻剂0.2份和速凝剂0.3份组成，速凝剂原料由质量比为3:15:0.6的硫酸铝、聚乙烯亚胺和硅粉组成，防冻剂由橡胶粉13份、钢纤维2.5份、甲酸钠6份和硝酸钾5.5份组成，喷浆厚度为0.3m，喷浆后布设钢筋结构，浇灌混凝土，按重量份剂，混凝土由水210份、水泥300份、砂子700份、粗骨料500份、粉煤灰20份、明矾石粉0.4份、甘油1份、木质素纤维0.04份和硫铝酸钙0.08份组成。
46.试验例1
47.将本发明实施例1-3和对比例1-4制得的试件进行试验，参照gb/t19250-2003检测表干时间，参照jg/t349-2011检测透水压力比，参照gb/t50107-2010《混凝土强度检验评定标准》。
[0048][0049]
试验结果表明，本发明的隧道结构的施工工艺能够提高隧道结构的抗压强度和防渗水效果。本发明喷浆浆料由水泥、水、防冻剂和速凝剂组成，本发明喷浆浆料组分合理配比具有快硬早强等特点，有效避免开裂、脱落等现象出现，本发明喷浆浆料和浇灌混凝土适应性好，提高隧道结构的防渗水效果。本发明中浇灌混凝土组分合理配比，浆液粘度低，渗透能力强，流动性好，能够提高浇灌效果，同时，本发明浇灌混凝土还具有凝固时间短，凝固时体积不收缩，提高隧道结构的抗压强度和防渗水效果。
[0050]
对比例1中改变防冻剂的组分，本发明施工工艺中采用冻结土的方式进行预处理，改变防冻剂的组分导致浆料在凝固过程中快速收缩，出现轻微离析现象，在透水压力和抗压强度测试中，隧道结构性能下降。对比例2改变速凝剂的组分，本发明中速凝剂组分合理配比，能够缩短表干时间，结合透水压力和抗压强度测试结果分析，本发明速凝剂不会影响混凝土的强度，还有效提高隧道结构的防渗水效果。对比例3改变浇灌混凝土的原料，对比例4改变浇灌混凝土的配比，本发明中浇灌混凝土组分合理配比，浆液粘度低，渗透能力强，流动性好，能够提高浇灌效果，提高隧道结构的抗压强度和防渗水效果。
[0051]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种具有防渗功能的隧道结构的施工工艺，其特征在于，包括以下步骤：(1)水平冻结，布设冻结管，积极冻结期盐水温度为-35～-32℃，维护冻结期盐水温度为-30～-26℃，积极冻结期冻结时间为35-45d，形成冻结壁；(2)开挖，喷浆，布设钢筋结构，浇灌混凝土，所述喷浆厚度为0.28-0.32m，所述浇灌混凝土中混凝土原料包括水、水泥、砂、粗骨料、粉煤灰、明矾石粉、甘油、木质素纤维、硫铝酸钙、硬脂酸钙组成，所述喷浆采用的浆料包括水泥、水、防冻剂和速凝剂组成。2.如权利要求1所述的具有防渗功能的隧道结构的施工工艺，其特征在于，所述冻结壁厚度为3.4-3.6m。3.如权利要求1所述的具有防渗功能的隧道结构的施工工艺，其特征在于，所述积极冻结期盐水1-10d冻结孔流量为5-6m3/h，积极冻结期盐水11-20d冻结孔流量为4.3-4.7m3/h，积极冻结期盐水21-45d冻结孔流量为3.3-3.6m3/h。4.如权利要求1所述的具有防渗功能的隧道结构的施工工艺，其特征在于，步骤(2)中，所述防冻剂包括橡胶粉、钢纤维、甲酸钠和硝酸钾。5.如权利要求1所述的具有防渗功能的隧道结构的施工工艺，其特征在于，步骤(2)中，所述速凝剂原料包括质量比为3:1-1.8:0.5-0.7的硫酸铝、聚乙烯亚胺和硅粉组成。6.如权利要求4所述的具有防渗功能的隧道结构的施工工艺，其特征在于，按重量份计，所述防冻剂包括橡胶粉12-14份、钢纤维2-3份、甲酸钠5-7份和硝酸钾4-7份组成。7.如权利要求1所述的具有防渗功能的隧道结构的施工工艺，其特征在于，步骤(2)中，按重量份计，浆料包括水泥10-12份、水3.5-4.5份、防冻剂0.1-0.3份和速凝剂0.25-0.35份组成。8.如权利要求1所述的具有防渗功能的隧道结构的施工工艺，其特征在于，步骤(2)中，按重量份计，混凝土包括水200-220份、水泥320-330份、砂子780-800份、粗骨料400-500份、粉煤灰30-40份、明矾石粉0.3-0.5份、甘油0.8-1.2份、木质素纤维0.03-0.05份和硫铝酸钙0.07-0.09份组成。

技术总结
本发明公开了一种具有防渗功能的隧道结构的施工工艺，本发明施工工艺采用先冻结-喷浆-布设钢筋-浇灌混凝土的方式进行施工，本发明喷浆浆料由水泥、水、防冻剂和速凝剂组成，本发明喷浆浆料组分合理配比具有快硬早强等特点，有效避免开裂、脱落等现象出现，本发明喷浆浆料和浇灌混凝土适应性好，提高隧道结构的防渗水效果。本发明中浇灌混凝土组分合理配比，浆液粘度低，渗透能力强，流动性好，能够提高浇灌效果，本发明浇灌混凝土还具有凝固时间短，凝固时体积不收缩，提高隧道结构的抗压强度和防渗水效果。防渗水效果。


技术研发人员：胡俊 曾东灵 王志鑫
受保护的技术使用者：海南省水文地质工程地质勘察院
技术研发日：2023.04.28
技术公布日：2023/8/1