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摘要:隧道的渗漏问题会影响到隧道的使用效果,同时,也会给交通带去一定的不安全因素,因此,隧道的防渗漏施工技术非常重要需要我们的隧道施工队伍按照施工技术要求进行严格的施工,确保隧道不会出现渗漏事件,保证交通安全。本文主要对高铁隧道防渗漏技术进行了简要分析。
关键词:高铁隧道;防渗漏技术;原因
中图分类号:U45文献标识码: A
引言
随着高速铁路建设的快速发展,高铁隧道建设数量日益增多。但由于对隧道渗、漏水病害的危害认识不足,对隧道防水缺乏应有的重视,使得已建成的高铁隧道存在渗、漏水现象,不仅造成隧道内通风、照明、监控、供电等设施的锈蚀,而且冬天易使洞内路面结冰,危及行车安全,恶化运营条件,缩短隧道使用寿命。
一、隧道工程中出现渗漏的原因分析
1、地下水对隧道工程的不良影响
地下水对于隧道的影响主要体现在三个方面:一是影响隧道周边围岩的工程性质,降低岩体强度,从而对隧道安全性构成威胁;二是给施工造成困难,地下水的侵蚀直接影响到隧道支护结构的稳定性,从而对隧道安全造成影响;三是对隧道运行环境造成破坏,降低服务质量,提高运营成本。
(1)地下水对隧道围岩的不良影响。岩体长期处于地下水影响下,一方面地下水的流动会冲刷或进入岩体微裂隙中,造成岩体结构面软化,降低岩体整体强度,使得隧道周边岩体易于发生塌方;另一方面,岩体中饱含地下水,使得裂隙水压力增大,增加了岩体自重,促进了其发生塌方的可能性。对于某些特殊岩土体,水的影响更为显著,例如膨胀土地区,在地下水影响下,土体产生膨胀,造成隧道支护结构下沉或破坏;而在湿陷性黄土区域,受水影响时土体出现不同程度的湿陷性,使得开挖后的围岩快速失去自稳能力,极易造成隧道塌方。
(2)地下水对隧道结构的影响。地下水除了由于静压或动压对隧道支护结构造成影响外,地下水可能的侵蚀性对隧道结构的影响也不能忽视。由于混凝土属于多孔介质,因此水较为容易侵入到混凝土内部,与水泥、钢筋等发生物理、化学反应,从而影响支护结构的长期耐久性,降低了工程的使用年限,一般溶入地下水中的侵蚀性化学物主要有硫化物、碳酸类等。
(3)地下水对隧道运营环境的影响。地下水的进入隧道中后也会对隧道的运营环境造成影响,一方面会使得隧道内部环境较为潮湿,影响车辆的安全运营;另一方面水的渗入也会对隧道内的电气设备造成不良影响,降低各种电气设备的使用效率和寿命,引起火灾等事故。
2、结构自身因素的影响
(1)混凝土是一种非均性材料,从微观看属于多孔体,体内含有许多大小不同的微细孔隙,这些孔隙或因不同分为施工孔隙(由于浇注、振捣质量的不良所引起)和构造孔隙(由于配比不同等原因索引起)。
(2)混凝土本身水化热过程中产生混凝土收缩变形而导致的约束效应裂缝和温差效应裂缝,其中约束效应裂缝即前浇筑混凝土已经基本完成收缩,约束后浇筑混凝土收缩而产生收缩变形裂缝。
3、人为因素的影响
(1)对隧道渗漏水状况以及危害认识不充分。隧道的施工技术人员在施工过程中,对隧道渗漏水的状况以及其危害没有充分的认识,因此,在设计的时候很容易疏忽了防水设计,只注重结构上的布局。很多设计人员一般都会比较精准地计算结构的强度以及稳定性,但是很少进行防水和排水的计算。
(2)防水的砼施工结果不良。在下穿隧道的防水结构设计中,应将重点放在防水砼的设计和施工上,但是目前,很多施工人员在施工中经常没有遵循一定的施工规范。具体体现在:施工前没有按照设计书中的规范来配制混凝土;施工时没有按照施工要求进行混凝土的浇筑,因此很容易使混凝土发生离析;没有按照一定的规范来振捣混凝土;模板拆除的时间太早,混凝土成型差;没有进行混凝土的养护工作。
二、控制渗漏水产生的主要措施
1、基面的处理
隧道围岩开挖时,控制好光面爆破效果,重视初期支护施工质量,以使环向弹簧排水管圆顺地沿围岩表面设置,减去防水材料施工前局部找平这一环节,且能保证防水材料与喷射混凝土表面密贴。
当隧道喷射砼基面平整度差时,对欠挖部位加以凿除,对喷射混凝土表面凹凸显著部位应分层喷射找平。外露的锚杆头及钢筋网应齐根切除,并用水泥砂浆抹平,使混凝土表面平顺,避免浇筑砼时刺破防水板。
铺设防水层的初期支护表面如有明显漏水,即对喷射砼背后进行注浆处理,保证基面无明显渗漏水。
2、防水材料的选择与铺设
防水材料的质量非常重要,必须对防水材料进行试验、检验。宜选用物理力学性能满足防水要求、稳定性、耐久性好的防水材料。
土工布铺设应尽量与基面密贴,不得拉得过紧或起大包,以免影响防水板的铺设。在铺设土工布时,应保持一定的松弛度,松弛度以手掌将土工布贴在岩面上没有紧绷感为准;防水板铺设过程中,注意相邻两块防水板的搭接。固定点间的防水卷材长度应视施工支护面的平整情况留一定的富余量,避免绷得过紧浇筑衬砌时被挤破。
防水板焊接施工必须进行焊接实验,以采集防水板焊接施工的各项施工技术指标,保证焊接质量。防水板使用前应检查防水板是否有变色、斑点、刀痕、撕裂、小孔等缺陷。
防水板焊缝尽可能一次完成,尽量减少间断和停机次数,避免不必要的修补。进行二次衬砌浇注时,要注意对防水板的保护,避免砼冲击防水板造成防水板磨破或位移。铺设好的防水板应与基面凹凸起伏一致,保持自然、平整,以免影响二衬砼的厚度。
施工中注意对防水板的保护,避免钢筋施工、砼浇筑时损伤防水板,影响防水效果。
3、施工缝、变形缝
混凝土衬砌中的各类变形缝和施工缝往往是防水薄弱环节,因而施工质量需要重视。
施工时应合理设置沉降缝、变形缝。衬砌结构及断面厚度变化处,衬砌时必须设置沉降缝。变形缝在地层承载力显著变化、隧道衬砌明暗分界处、断面明显变化处设置。
施工时应确保施工接缝严密,变形缝应密封止水适应变形。
安装时应注意:止水带安装应垂直于工作缝,两端埋设牢固、可靠。止水带的中央排水通道应与工作缝对齐,以保证工作缝中的渗漏水被止水带堵住并通过排水孔流入隧道排水系统。
止水带的下部必须与排水管的下部连接牢靠、畅通。
止水条安设的时间应以浇筑砼前为宜,过早会使其提前膨胀而失去止水效果。止水条安装必须与已浇注砼紧密结合,结合不紧密处要辅以射钉固定。
膨胀橡胶条在安装前应采取缓膨胀处理措施,避免施工过程中提前膨胀导致防水失败,安装应牢固可靠。
4、排水系统的施工
隧道排水系统包括纵向排水管、横向排水管和中心排水管。其中管节之间连接紧密和顺通是施工中的关键。
(1)纵向排水管施工
纵向排水管施工前应进行排水管材质及规格和管身透水孔检查,安装前先用素混凝土整平安装基面,纵向排水管应按一定的排水坡度安装,中间不得有凹陷、扭曲等,以防泥沙在这些位置淤积、堵塞排水管。
施工时注意检查土工布的包裹,管身安装坡度,并与上下排水管的连接检查,确保排水管搭接牢固,不漏水,排水通畅。
(2)横向排水管的施工
对横向排水管的施工,主要是保证接头牢靠、密实,保证与纵向排水管和中央排水管间水路畅通,施工中应采取防护措施,端头和管身要设法固定牢靠,避免接头处断裂、排水管破碎或移位。
(3)中心排水管施工
中心排水管应确保管段的尺寸、材料质量和施工质量。
中心排水管铺设需处理好管段基础,保证基础平整、密实。施工中应特别注意检查基础的坡度,避免高低起伏。管段铺设时,首先要保证将具有透水孔的一面朝上,管段逐个放稳后,再用水泥砂浆将各段间接缝密封填实。待砂浆凝固后,应逐段进行通水试验,发现漏水,及时处理,在横向排水管出口处注意与中央排水管的连接方式。回填时注意保护管段的稳定及其上部透水性。
5、二次衬砌混凝土施工
二衬砼施工应加强衬砌砼自身防水能力,提高砼自身的密实度,达到防水的目的。
施工中应选择干缩小的混凝土配合比,采用刚度足够的模板台车,以尽量减小二衬与初支间的间隙;灌注时左、右侧应分层平衡施工,每灌一层均要振捣密实。混凝土振捣时必须专人负责,避免出现欠振、漏振、过振等现象。加强施工缝、变形缝等薄弱环节的混凝土振捣,排除止水带底部气泡和空隙,使止水带和混凝土紧密结合。
施工时应注意拱圈封顶密实,避免拱顶部位二衬脱空,采用拱顶预留注浆孔进行注浆回填;对拱腰及边墙处二衬脱空:采用钻孔后注浆回填。
结束语
随着隧道工程防渗漏技术的不断发展,各种新材料、新工艺相继应用到隧道的防渗漏施工中,提高了隧道的安全性,但渗透水防治是国内外公认的难题,有许多问题等待人们研究、探讨,今后有必要在现有技术的基础上,从构造设计、防排水材料和施工工艺几个方面作系统、全面的研究,解决好隧道的渗漏问题。
参考文献
[1]汪平.隧道防水防渗漏方法探讨[J].中国新技术新产品,2010.
[2]彭荣生.浅谈公路隧道渗漏水与防排水[J].中国高新技术企业,2009.
[3]肖宏宇;羅秀梅.对下穿隧道工程防渗漏施工技术的探讨[J].广东科技,2011.
关键词:高铁隧道;防渗漏技术;原因
中图分类号:U45文献标识码: A
引言
随着高速铁路建设的快速发展,高铁隧道建设数量日益增多。但由于对隧道渗、漏水病害的危害认识不足,对隧道防水缺乏应有的重视,使得已建成的高铁隧道存在渗、漏水现象,不仅造成隧道内通风、照明、监控、供电等设施的锈蚀,而且冬天易使洞内路面结冰,危及行车安全,恶化运营条件,缩短隧道使用寿命。
一、隧道工程中出现渗漏的原因分析
1、地下水对隧道工程的不良影响
地下水对于隧道的影响主要体现在三个方面:一是影响隧道周边围岩的工程性质,降低岩体强度,从而对隧道安全性构成威胁;二是给施工造成困难,地下水的侵蚀直接影响到隧道支护结构的稳定性,从而对隧道安全造成影响;三是对隧道运行环境造成破坏,降低服务质量,提高运营成本。
(1)地下水对隧道围岩的不良影响。岩体长期处于地下水影响下,一方面地下水的流动会冲刷或进入岩体微裂隙中,造成岩体结构面软化,降低岩体整体强度,使得隧道周边岩体易于发生塌方;另一方面,岩体中饱含地下水,使得裂隙水压力增大,增加了岩体自重,促进了其发生塌方的可能性。对于某些特殊岩土体,水的影响更为显著,例如膨胀土地区,在地下水影响下,土体产生膨胀,造成隧道支护结构下沉或破坏;而在湿陷性黄土区域,受水影响时土体出现不同程度的湿陷性,使得开挖后的围岩快速失去自稳能力,极易造成隧道塌方。
(2)地下水对隧道结构的影响。地下水除了由于静压或动压对隧道支护结构造成影响外,地下水可能的侵蚀性对隧道结构的影响也不能忽视。由于混凝土属于多孔介质,因此水较为容易侵入到混凝土内部,与水泥、钢筋等发生物理、化学反应,从而影响支护结构的长期耐久性,降低了工程的使用年限,一般溶入地下水中的侵蚀性化学物主要有硫化物、碳酸类等。
(3)地下水对隧道运营环境的影响。地下水的进入隧道中后也会对隧道的运营环境造成影响,一方面会使得隧道内部环境较为潮湿,影响车辆的安全运营;另一方面水的渗入也会对隧道内的电气设备造成不良影响,降低各种电气设备的使用效率和寿命,引起火灾等事故。
2、结构自身因素的影响
(1)混凝土是一种非均性材料,从微观看属于多孔体,体内含有许多大小不同的微细孔隙,这些孔隙或因不同分为施工孔隙(由于浇注、振捣质量的不良所引起)和构造孔隙(由于配比不同等原因索引起)。
(2)混凝土本身水化热过程中产生混凝土收缩变形而导致的约束效应裂缝和温差效应裂缝,其中约束效应裂缝即前浇筑混凝土已经基本完成收缩,约束后浇筑混凝土收缩而产生收缩变形裂缝。
3、人为因素的影响
(1)对隧道渗漏水状况以及危害认识不充分。隧道的施工技术人员在施工过程中,对隧道渗漏水的状况以及其危害没有充分的认识,因此,在设计的时候很容易疏忽了防水设计,只注重结构上的布局。很多设计人员一般都会比较精准地计算结构的强度以及稳定性,但是很少进行防水和排水的计算。
(2)防水的砼施工结果不良。在下穿隧道的防水结构设计中,应将重点放在防水砼的设计和施工上,但是目前,很多施工人员在施工中经常没有遵循一定的施工规范。具体体现在:施工前没有按照设计书中的规范来配制混凝土;施工时没有按照施工要求进行混凝土的浇筑,因此很容易使混凝土发生离析;没有按照一定的规范来振捣混凝土;模板拆除的时间太早,混凝土成型差;没有进行混凝土的养护工作。
二、控制渗漏水产生的主要措施
1、基面的处理
隧道围岩开挖时,控制好光面爆破效果,重视初期支护施工质量,以使环向弹簧排水管圆顺地沿围岩表面设置,减去防水材料施工前局部找平这一环节,且能保证防水材料与喷射混凝土表面密贴。
当隧道喷射砼基面平整度差时,对欠挖部位加以凿除,对喷射混凝土表面凹凸显著部位应分层喷射找平。外露的锚杆头及钢筋网应齐根切除,并用水泥砂浆抹平,使混凝土表面平顺,避免浇筑砼时刺破防水板。
铺设防水层的初期支护表面如有明显漏水,即对喷射砼背后进行注浆处理,保证基面无明显渗漏水。
2、防水材料的选择与铺设
防水材料的质量非常重要,必须对防水材料进行试验、检验。宜选用物理力学性能满足防水要求、稳定性、耐久性好的防水材料。
土工布铺设应尽量与基面密贴,不得拉得过紧或起大包,以免影响防水板的铺设。在铺设土工布时,应保持一定的松弛度,松弛度以手掌将土工布贴在岩面上没有紧绷感为准;防水板铺设过程中,注意相邻两块防水板的搭接。固定点间的防水卷材长度应视施工支护面的平整情况留一定的富余量,避免绷得过紧浇筑衬砌时被挤破。
防水板焊接施工必须进行焊接实验,以采集防水板焊接施工的各项施工技术指标,保证焊接质量。防水板使用前应检查防水板是否有变色、斑点、刀痕、撕裂、小孔等缺陷。
防水板焊缝尽可能一次完成,尽量减少间断和停机次数,避免不必要的修补。进行二次衬砌浇注时,要注意对防水板的保护,避免砼冲击防水板造成防水板磨破或位移。铺设好的防水板应与基面凹凸起伏一致,保持自然、平整,以免影响二衬砼的厚度。
施工中注意对防水板的保护,避免钢筋施工、砼浇筑时损伤防水板,影响防水效果。
3、施工缝、变形缝
混凝土衬砌中的各类变形缝和施工缝往往是防水薄弱环节,因而施工质量需要重视。
施工时应合理设置沉降缝、变形缝。衬砌结构及断面厚度变化处,衬砌时必须设置沉降缝。变形缝在地层承载力显著变化、隧道衬砌明暗分界处、断面明显变化处设置。
施工时应确保施工接缝严密,变形缝应密封止水适应变形。
安装时应注意:止水带安装应垂直于工作缝,两端埋设牢固、可靠。止水带的中央排水通道应与工作缝对齐,以保证工作缝中的渗漏水被止水带堵住并通过排水孔流入隧道排水系统。
止水带的下部必须与排水管的下部连接牢靠、畅通。
止水条安设的时间应以浇筑砼前为宜,过早会使其提前膨胀而失去止水效果。止水条安装必须与已浇注砼紧密结合,结合不紧密处要辅以射钉固定。
膨胀橡胶条在安装前应采取缓膨胀处理措施,避免施工过程中提前膨胀导致防水失败,安装应牢固可靠。
4、排水系统的施工
隧道排水系统包括纵向排水管、横向排水管和中心排水管。其中管节之间连接紧密和顺通是施工中的关键。
(1)纵向排水管施工
纵向排水管施工前应进行排水管材质及规格和管身透水孔检查,安装前先用素混凝土整平安装基面,纵向排水管应按一定的排水坡度安装,中间不得有凹陷、扭曲等,以防泥沙在这些位置淤积、堵塞排水管。
施工时注意检查土工布的包裹,管身安装坡度,并与上下排水管的连接检查,确保排水管搭接牢固,不漏水,排水通畅。
(2)横向排水管的施工
对横向排水管的施工,主要是保证接头牢靠、密实,保证与纵向排水管和中央排水管间水路畅通,施工中应采取防护措施,端头和管身要设法固定牢靠,避免接头处断裂、排水管破碎或移位。
(3)中心排水管施工
中心排水管应确保管段的尺寸、材料质量和施工质量。
中心排水管铺设需处理好管段基础,保证基础平整、密实。施工中应特别注意检查基础的坡度,避免高低起伏。管段铺设时,首先要保证将具有透水孔的一面朝上,管段逐个放稳后,再用水泥砂浆将各段间接缝密封填实。待砂浆凝固后,应逐段进行通水试验,发现漏水,及时处理,在横向排水管出口处注意与中央排水管的连接方式。回填时注意保护管段的稳定及其上部透水性。
5、二次衬砌混凝土施工
二衬砼施工应加强衬砌砼自身防水能力,提高砼自身的密实度,达到防水的目的。
施工中应选择干缩小的混凝土配合比,采用刚度足够的模板台车,以尽量减小二衬与初支间的间隙;灌注时左、右侧应分层平衡施工,每灌一层均要振捣密实。混凝土振捣时必须专人负责,避免出现欠振、漏振、过振等现象。加强施工缝、变形缝等薄弱环节的混凝土振捣,排除止水带底部气泡和空隙,使止水带和混凝土紧密结合。
施工时应注意拱圈封顶密实,避免拱顶部位二衬脱空,采用拱顶预留注浆孔进行注浆回填;对拱腰及边墙处二衬脱空:采用钻孔后注浆回填。
结束语
随着隧道工程防渗漏技术的不断发展,各种新材料、新工艺相继应用到隧道的防渗漏施工中,提高了隧道的安全性,但渗透水防治是国内外公认的难题,有许多问题等待人们研究、探讨,今后有必要在现有技术的基础上,从构造设计、防排水材料和施工工艺几个方面作系统、全面的研究,解决好隧道的渗漏问题。
参考文献
[1]汪平.隧道防水防渗漏方法探讨[J].中国新技术新产品,2010.
[2]彭荣生.浅谈公路隧道渗漏水与防排水[J].中国高新技术企业,2009.
[3]肖宏宇;羅秀梅.对下穿隧道工程防渗漏施工技术的探讨[J].广东科技,2011.