Тоннель — это сооружение, к которому предъявляются одни из самых жёстких требований по гидроизоляции. Обделка работает под высоким гидростатическим напором, испытывает осадки и подвижки, а доступ внутрь готового тоннеля ограничен. Разбираем, как устроена защита от воды в тоннелях, почему здесь применяют одновременно мембрану и закладные шпонки и как проектируют узлы на случай ремонта.
Что отличает тоннель от обычного подземного объекта
Тоннель заглублён значительно сильнее, чем подземный этаж здания, и часто проходит ниже уровня грунтовых вод на всём протяжении. Гидростатический напор здесь выше и постояннее. Добавляется и специфика конструкции: обделку собирают из блоков или бетонируют секциями, то есть швов много, а доступ к ним снаружи ограничен или невозможен. Всё это делает цену ошибки в гидроизоляции особенно высокой.
К этому добавляются эксплуатационные факторы: движение транспорта, вибрации, перепады температур, агрессивная среда. Обделка должна оставаться герметичной десятилетиями, а ремонт — быть запроектирован так, чтобы не парализовать работу тоннеля. Именно поэтому к материалам предъявляют требования по долговечности и ремонтопригодности, а не только по прочности.
Откуда вода и как она себя ведёт
Вода попадает в тоннель через швы между блоками обделки, через трещины в бетоне и через сопряжения с порталами и вводами. Механика та же, что и в других подземных конструкциях, но масштаб выше. По границе бетонирования проницаемость на порядки больше, чем в массиве, поэтому швы — основной путь. Под постоянным напором вода движется через любые капилляры, а при снижении напора (например, при откачке) начинается обратный процесс — замачивание и высыхание, которое расшатывает материалы.
В тоннелях встречается и такая особенность, как переменный уровень воды по длине выработки: на одном участке напор высокий, на другом вода может отсутствовать вовсе. Проектировщик учитывает это при выборе типа профиля и материалов: где-то достаточно барьера по границе захватки, где-то нужен деформационный шов с запасом на сдвиг. Классификация и требования к герметизирующим материалам опираются на ГОСТ 25621-83.
Мембрана и шпонка: два контура обделки
| Элемент | Функция | Особенность |
|---|---|---|
| Наружная мембрана | сплошная защита от напорных вод | укладывается между обделкой и грунтом или на внутреннюю поверхность |
| Гидрошпонки в швах | герметизация швов обделки | закладываются до бетонирования секции |
| Мембранные профили | переход контура из шва в мембрану | обеспечивают непрерывность системы |
| Инъекционные профили | ремонт при эксплуатации | канал для подачи смолы без вскрытия |
| Дренаж и водоотвод | снижение напора, организованный отвод | работает совместно с мембраной |
Мембрана перекрывает поверхность обделки, а гидрошпонки закрывают швы между её секциями. Для непрерывности контура их сопрягают через мембранные профили с термо- или свариваемой кромкой. Если этого не сделать, вода пойдёт по контакту «шпонка — мембрана», и протечка возникнет именно в месте стыка двух систем.
Материал профиля выбирают по условиям. Для тоннелей чаще берут EPDM и ТЭП: EPDM стоек к битуму, допущен к контакту с водой, имеет остаточную деформацию не более 50% и рабочий диапазон −50…+80 °C. ПВХ-П дешевле и стыкуется термоножом, но менее стоек к агрессивной среде и низким температурам. Там, где возможен сдвиг блоков обделки, предпочтителен эластичный профиль с большим запасом по перемещениям.
Швы обделки и деформационные узлы
В тоннельной обделке встречаются те же типы швов, что и в других монолитных конструкциях, но с поправкой на масштаб и нагрузки. Деформационные швы между секциями воспринимают осадки и температурные подвижки; рабочие (холодные) швы — это границы бетонирования, где перемещений нет, но есть проницаемый контакт.
| Шов | Что происходит | Решение |
|---|---|---|
| Деформационный между секциями | осадки, сдвиг, раскрытие | деформационный профиль с компенсационными зонами |
| Рабочий (холодный) | граница бетонирования | внутренняя шпонка по оси шва |
| Сопряжение с мембраной | переход контура | мембранный профиль с варимой кромкой |
| Узел с риском течи при эксплуатации | повторная водонагрузка | профиль с инъекционным каналом |
Монтаж профиля ведут до бетонирования секции, крепя его к арматуре с шагом около 250 мм и выдерживая зазор до стержней не менее 20 мм. Стыки выполняют тем же способом, что и основной профиль: ПВХ сваривают термоножом при 185–195 °C, EPDM соединяют клеем или вулканизацией. Непрерывность контура проверяют до укладки бетона — после она недоступна.
Для ремонта тоннелей широко применяют инъекционные шпонки и составы: по каналу в теле профиля подают смолу, которая заполняет раскрывшийся шов. Это позволяет устранить течь без вскрытия обделки и остановки движения — критично для действующих тоннелей.
Ремонт и инъектирование в эксплуатации
Главная особенность тоннеля — ремонтопригодность ценится выше всего. Доступ внутрь действующего тоннеля ограничен, а вскрытие обделки означает сложные и дорогие работы. Поэтому ещё на стадии проекта предусматривают возможность инъекционной герметизации: закладывают профили с каналами, оставляют доступ к узлам, фиксируют точки ввода в исполнительной документации.
- Инъектирование швов. Полиуретановые смолы работают по влажным и активным протечкам, эпоксидные — по сухим стабильным трещинам.
- Повторная герметизация через канал профиля. Наиболее экономичный сценарий: не нужно бурить обделку заново.
- Дренажный отвод. Там, где полностью исключить воду невозможно, её организуют и отводят, а не глушат.
- Восстановление защитного слоя. При коррозии арматуры по трещинам восстанавливают защитный слой бетона по СП 63.13330.2018.
Инъекционные работы ведут снизу вверх, контролируя давление. Перед инъекцией активного шва полезно убедиться, что деформация обделки не продолжается: заливка движущегося шва даёт лишь временный эффект. Составы и технологию выбирают с учётом влажности и раскрытия дефекта.
Контроль на этапах строительства
Гидроизоляция тоннеля относится к скрытым работам, поэтому контроль ведут по этапам и фиксируют документально. Входной контроль — проверка сертификатов и паспортов на профили и мембраны, соответствие типоразмеров проекту. Операционный — разметка осей швов, крепление, зазор до арматуры, качество стыков, непрерывность контура. Приёмочный — осмотр перед бетонированием и перед закрытием мембраны с фотофиксацией.
Результаты заносят в акты освидетельствования скрытых работ по СП 70.13330.2012. Дополнительно для тоннелей полезно вести журнал инъекционных работ: какие составы использовались, где расположены пакеры и каналы, каким было давление. Эта информация бесценна при эксплуатации, когда потребуется ремонт. Нормативную основу гидроизоляции задают ТР 186-07 и СП 28.13330.2017, гидротехнические и подземные сооружения — СП 58.13330.2019, нагрузки — СП 38.13330.2018.
Подобрать профиль и посчитать объём помогут расчёт гидрошпонки по чертежу и калькулятор погонажа. Смежные темы — гидроизоляция подземных сооружений и инъектирование швов.
Частые вопросы
Чем гидроизоляция тоннеля отличается от обычного подземного этажа?
Большим и более постоянным напором, обилием швов в обделке и ограниченным доступом для ремонта. Поэтому применяют систему из мембраны, гидрошпонок и инъекционных каналов.
Зачем в тоннеле одновременно мембрана и шпонки?
Мембрана защищает поверхность обделки, а шпонки герметизируют швы между её секциями. Их сопрягают мембранными профилями, чтобы контур был непрерывным.
Какой материал профиля предпочтителен?
Чаще EPDM или ТЭП: они эластичны при низких температурах, стойки к битуму и агрессивной среде, допущены к контакту с водой.
Как ремонтируют швы в действующем тоннеле?
Преимущественно инъектированием смолы через профиль с каналом. Это позволяет герметизировать шов без вскрытия обделки и остановки движения.
Какие нормативы применяют?
ТР 186-07, СП 28.13330.2017, СП 63.13330.2018, а также СП 58.13330.2019 и СП 38.13330.2018 для гидротехнических и подземных сооружений.
Нормативная литература
- СП 58.13330.2019 «Гидротехнические сооружения. Основные положения»
- СП 38.13330.2018 «Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов)»
- ТР 186-07 «Технические рекомендации по применению гидроизоляционных материалов для защиты подземных частей зданий и сооружений»
- СП 28.13330.2017 «Защита строительных конструкций от коррозии»
- СП 63.13330.2018 «Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения»
- ГОСТ 25621-83 «Материалы и изделия полимерные строительные герметизирующие и уплотняющие. Классификация и общие технические требования»
