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【摘 要】 隧道是道路交通的枢纽和关键环节,隧道出现问题将直接影响到整个道路系统的畅通性。本文主要分析了城市隧道渗漏水成因,并论述了城市隧道渗漏水养护处理方法,同时还介绍了新型排水材料的概况。
【关键词】 城市隧道;渗漏水;养护处理
引言:
城市隧道渗漏水不仅影响隧道的使用寿命、危机交通线的正常运行,还有碍于城市形象的宣传。为了保证整条道路系统的畅通无阻,最大限度的延长隧道的安全使用寿命,应该根据得到的具体详情和渗漏原因,综合运用各种手段来进行处理。同时,隧道养护管理部门应当及时对隧道进行检查,早发现早防治,确保隧道的安全畅通。
1、隧道渗漏水分类
隧道渗漏水分类方式有多种,为了检测和治理的方便,一般渗漏水可按渗漏水量和水源补给进行分类。按渗漏压力和渗漏流量可分为喷射、涌流、滴漏和浸润4种渗漏状态,如图1所示。
隧道渗漏水按水源补给情况可分为地下水补给渗漏水和地表水补给渗漏水2种。地下水补给的渗漏水有稳定的地下水源补给,其流量四季变化不大;地表水补给的渗漏水,其流量随地表水季节性变化而变化。同一渗漏水处也可能有2种补给水源。
2、城市隧道渗漏水成因分析
(1)雨水充沛,因雨水下渗致使围岩裂隙水丰富,肖家坊隧道通过地段围岩普遍为砂岩夹泥岩、泥岩和页岩互层,风化较严重,节理发育,自稳性差,隧道开挖过程中形成不良的地下水补给通道。
(2)复合衬砌施工时,喷射砼的施工工艺不严谨,操作马虎,初期支护和围岩及自身的结合不紧密,在襯砌背后造成存水空间,为地下水的侵入提供条件。另外喷射砼用砂率大,洞内外温差大,施工养护又不及时,致使在洞口浅埋地段喷射砼表面产生干缩裂纹,形成渗漏通道。
(3)喷射砼与二次衬砌之间的防水层因施工工艺粗糙,造成施工初期防水板破损,围岩的渗水通过初期支护喷射砼的裂缝经破损的防水板渗入二次衬砌砼表面,造成渗漏。
(4)隧道二次衬砌素砼因受温度应力、围岩应力及衬砌不均匀沉降的共同作用,在衬砌拱部产生环向裂纹和网状裂纹。
(5)二次衬砌砼施工,沉降缝、施工缝和伸缩缝采取防水措施,但在施工止水带、止水条时工艺操作马虎,致使衬砌见缝必漏。
3、城市隧道渗漏水养护处理方法
3.1围岩的渗漏水治理
当围岩发生破坏时,一般针对围岩具体的破坏形式,结合围岩自身条件,采取不同的支护方案,对隧道内渗漏水地段常釆用混凝土现浇和高压喷射工艺等阻水工程措施,实现阻水堵漏和洞口排水。具体来说,围岩注浆方式有预注浆和后注浆两种,其中预注浆是指在开挖面釆取超前钻孔,通过钻孔进行注浆施工,具体包括:全断面帷幕注浆、全断面周边注浆、局部断面注浆;后注浆是指在开挖完成后,对开挖面不能满足工程质量要求时而釆取的一种注浆措施,具体包括:径向注浆、回填注浆等形式。具体方案的选择应该综合考虑地下水水量大小、地下水分布情况、地层条件等因素。对于富水高压、大涌水、突泥地段、断层破碎带、向斜核部区段、大面积渗漏地段可以选择进行全断面超前帷幕注浆;对于开挖断面不大,隧道主要承受高压裂隙水的情况,常采用全断面周边注浆堵水,堵水范围约为隧道开挖轮廓线外3~5m;对岩体完整、局部出水,或注浆后局部出水的地段,采用超前局部断面注浆;径向注浆主要适用于富水岩裂隙构造地层,并且在满足隧道涌水量(Q<300m3/h)不大于一定限制时才能起到较好效果;回填注浆主要适用于隧道渗水不大,呈点状漏水的区域。此外,注浆后流量仍大于控制排水量、注浆固结圈综合渗透系数大于设计控制值,或仍有局部出水点时,应对局部渗漏水部位实施补充注浆。
3.2衬砌的渗漏水治理
针对由衬砌和主体结构引起的隧道渗漏水病害的整治原则为:首先要对已有的衬砌裂损进行加固补强,消除衬砌裂损带来的渗水环节,防止其裂损进一步扩大;同时采取以稳固围岩为主,稳固岩体与加固衬砌相结合的综合治理措施。对于衬砌微小裂隙引起的线状滴漏水,常采用导水管、沟槽等方式将渗流引入排水沟,或者采用止水材料填充沟槽进行止水;对于壁面发生面状渗漏,并且隧道净空仍有富余的情况,可以采用在壁面上喷射或涂抹特种防水浆料;对于渗流量较大呈瀑布状下泄,或者渗漏水承压呈喷射状喷出等情况,需要凿槽后再嵌补衬砌缺陷,当衬砌对于裂损严重,主体结构或衬砌结构混凝土将部分失去承载能力的情况,必要时需拆除重建衬砌,同时采用防渗等级较高的混凝土衬砌。
3.3细部结构的渗漏水治理
当运营隧道在施工缝、变形缝上发生渗漏水时,常采用在渗漏部位注射化学浆液进行填实。但在实际中,常见的化学注浆治理在短期内可以见效,但时间久了,又渗漏依旧,究其原因,关键在于结构仍在温度、沉降等因素的变化下产生相对运动,而凝固后的浆体不能适应结构变形,所以堵水也不能长久。因此,施工缝、变形缝的防水除了使用传统方法对地下水进行封堵,还可以考虑结合排水构造措施的方法将渗入施工缝、变形缝处的地下水及时有效地排出。
具体做法是,在渗漏的施工缝、变形缝进行开槽引排,通过埋深排水导管将渗入水引入路侧边沟,对开槽部分进行防水混凝土回填并设置变形假缝满足主体结构的变形要求。同时,对渗漏较为严重的地方还可考虑在施工缝、变形缝处拆除凿除部分衬砌,重新根据工程的防水等级要求确定止水带类型,在衬砌内部重新安装中埋式止水条和可排泄型复合橡胶止水带,并且严格按照施工工艺进行安装。
4、新型排水材料的应用
4.1毛细透排水管简介
细透排水管是一种新型的透排水材料。它利用了大自然原有机制及4种物理现象—毛细力、虹吸力、表面张力、重力,形成了一套模拟大自然生态机制的排水体系。该种材料具有防堵塞,无土壤流失,抗压能力极强,促进排水,易施工等优点,突破传统思维,很好地解决了过去穿透性过滤方法存在的淤积堵塞、土壤土流失带来的表面沉降、崩塌、排水系统耐久性差等一系列技术难题。 4.2毛细透排水管构造
毛细透排水管由毛细透排水管管套、PVC集水内管、集水连接件和堵头四部分组成。毛细透排水管套采用PVC、HDPE聚合材料制成,厚度2mm,管外径67mm,周长约为200mm,排水管沿环向每隔1.5mm开设直径为1mm的毛细孔,每根毛细孔再纵向剖开0.3mm宽度之槽沟,设计上为内大外小;PVC集水内管主要用于汇集由毛细透排水管管套收集的地下水,其外径63mm;集水连接件除连接作用处,可将毛细透排水套管所收集之水定向导人集水管内,以达到累积流量向外引排的目的;堵头用于内侧端,主要目的是防止含颗粒物质的地下水直接进人PVC集水管而造成淤堵,确保PVC集水管内水均由毛细透排水管套经集水连接件汇人。
4.3毛细透排水管工作原理
毛细透排水管突破传统过滤设计观念,直接利用重力现象产生水土分离,不会造成水土流失,表面沉降、崩塌,具有较强的抗堵能力,这也是毛细透排水管区别于传统防排水材料的重要特点之一。该材料的排水及防堵塞原理如下:
(1)排水工作原理
将毛细透排水管插人泄水孔中,地下水在毛细力、虹吸力、表面张力、重力等作用下會向毛细透排水管管套的毛细排水孔汇集流动,在每处集水连接件位置处,将上游管套中的地下水汇入PVC集水内管,最后,通过集水内管排出到工程体的排水通道内,完成排水工作。
(2)防堵塞原理
①毛细透排水管管套断面为n形状的毛细排水孔,此种结构形式满足毛细现象产生条件,毛细力迫使水流由下往上自行倒吸进人毛细导管内,而岩土体中被水流夹带的颗粒将因重力作用自行向下沉淀,形成水土自动分离。
②槽孔设计上内大外小,沟槽进水口宽度0.3mm较导水毛细孔直径1mm窄,即便有少数细小颗粒进入毛细导管,由于内径比外径大,细小颗粒会再次从沟槽向下沉降回归土壤或随管道流向出口排放。
③细长状槽沟本身较个别分离孔洞设计更不易堵塞。
5、结语
总而言之,隧道渗漏水直接影响隧道的外观、质量、以及运营安全在城市隧道施工中,要针对以上在隧道施工中的渗漏水产生的原因,对于每一道工序严格按照施工技术规范进行施工。
参考文献:
[1]郑佳艳,邹宗良,刘海京,林志.重庆市6座城市隧道病害分析及思考[J].公路交通技术,2011,01:109-111+121.
[2]赵庆阳.运营期老旧隧道渗漏水病害成因与治理方法研究[D].山东大学,2010.
【关键词】 城市隧道;渗漏水;养护处理
引言:
城市隧道渗漏水不仅影响隧道的使用寿命、危机交通线的正常运行,还有碍于城市形象的宣传。为了保证整条道路系统的畅通无阻,最大限度的延长隧道的安全使用寿命,应该根据得到的具体详情和渗漏原因,综合运用各种手段来进行处理。同时,隧道养护管理部门应当及时对隧道进行检查,早发现早防治,确保隧道的安全畅通。
1、隧道渗漏水分类
隧道渗漏水分类方式有多种,为了检测和治理的方便,一般渗漏水可按渗漏水量和水源补给进行分类。按渗漏压力和渗漏流量可分为喷射、涌流、滴漏和浸润4种渗漏状态,如图1所示。
隧道渗漏水按水源补给情况可分为地下水补给渗漏水和地表水补给渗漏水2种。地下水补给的渗漏水有稳定的地下水源补给,其流量四季变化不大;地表水补给的渗漏水,其流量随地表水季节性变化而变化。同一渗漏水处也可能有2种补给水源。
2、城市隧道渗漏水成因分析
(1)雨水充沛,因雨水下渗致使围岩裂隙水丰富,肖家坊隧道通过地段围岩普遍为砂岩夹泥岩、泥岩和页岩互层,风化较严重,节理发育,自稳性差,隧道开挖过程中形成不良的地下水补给通道。
(2)复合衬砌施工时,喷射砼的施工工艺不严谨,操作马虎,初期支护和围岩及自身的结合不紧密,在襯砌背后造成存水空间,为地下水的侵入提供条件。另外喷射砼用砂率大,洞内外温差大,施工养护又不及时,致使在洞口浅埋地段喷射砼表面产生干缩裂纹,形成渗漏通道。
(3)喷射砼与二次衬砌之间的防水层因施工工艺粗糙,造成施工初期防水板破损,围岩的渗水通过初期支护喷射砼的裂缝经破损的防水板渗入二次衬砌砼表面,造成渗漏。
(4)隧道二次衬砌素砼因受温度应力、围岩应力及衬砌不均匀沉降的共同作用,在衬砌拱部产生环向裂纹和网状裂纹。
(5)二次衬砌砼施工,沉降缝、施工缝和伸缩缝采取防水措施,但在施工止水带、止水条时工艺操作马虎,致使衬砌见缝必漏。
3、城市隧道渗漏水养护处理方法
3.1围岩的渗漏水治理
当围岩发生破坏时,一般针对围岩具体的破坏形式,结合围岩自身条件,采取不同的支护方案,对隧道内渗漏水地段常釆用混凝土现浇和高压喷射工艺等阻水工程措施,实现阻水堵漏和洞口排水。具体来说,围岩注浆方式有预注浆和后注浆两种,其中预注浆是指在开挖面釆取超前钻孔,通过钻孔进行注浆施工,具体包括:全断面帷幕注浆、全断面周边注浆、局部断面注浆;后注浆是指在开挖完成后,对开挖面不能满足工程质量要求时而釆取的一种注浆措施,具体包括:径向注浆、回填注浆等形式。具体方案的选择应该综合考虑地下水水量大小、地下水分布情况、地层条件等因素。对于富水高压、大涌水、突泥地段、断层破碎带、向斜核部区段、大面积渗漏地段可以选择进行全断面超前帷幕注浆;对于开挖断面不大,隧道主要承受高压裂隙水的情况,常采用全断面周边注浆堵水,堵水范围约为隧道开挖轮廓线外3~5m;对岩体完整、局部出水,或注浆后局部出水的地段,采用超前局部断面注浆;径向注浆主要适用于富水岩裂隙构造地层,并且在满足隧道涌水量(Q<300m3/h)不大于一定限制时才能起到较好效果;回填注浆主要适用于隧道渗水不大,呈点状漏水的区域。此外,注浆后流量仍大于控制排水量、注浆固结圈综合渗透系数大于设计控制值,或仍有局部出水点时,应对局部渗漏水部位实施补充注浆。
3.2衬砌的渗漏水治理
针对由衬砌和主体结构引起的隧道渗漏水病害的整治原则为:首先要对已有的衬砌裂损进行加固补强,消除衬砌裂损带来的渗水环节,防止其裂损进一步扩大;同时采取以稳固围岩为主,稳固岩体与加固衬砌相结合的综合治理措施。对于衬砌微小裂隙引起的线状滴漏水,常采用导水管、沟槽等方式将渗流引入排水沟,或者采用止水材料填充沟槽进行止水;对于壁面发生面状渗漏,并且隧道净空仍有富余的情况,可以采用在壁面上喷射或涂抹特种防水浆料;对于渗流量较大呈瀑布状下泄,或者渗漏水承压呈喷射状喷出等情况,需要凿槽后再嵌补衬砌缺陷,当衬砌对于裂损严重,主体结构或衬砌结构混凝土将部分失去承载能力的情况,必要时需拆除重建衬砌,同时采用防渗等级较高的混凝土衬砌。
3.3细部结构的渗漏水治理
当运营隧道在施工缝、变形缝上发生渗漏水时,常采用在渗漏部位注射化学浆液进行填实。但在实际中,常见的化学注浆治理在短期内可以见效,但时间久了,又渗漏依旧,究其原因,关键在于结构仍在温度、沉降等因素的变化下产生相对运动,而凝固后的浆体不能适应结构变形,所以堵水也不能长久。因此,施工缝、变形缝的防水除了使用传统方法对地下水进行封堵,还可以考虑结合排水构造措施的方法将渗入施工缝、变形缝处的地下水及时有效地排出。
具体做法是,在渗漏的施工缝、变形缝进行开槽引排,通过埋深排水导管将渗入水引入路侧边沟,对开槽部分进行防水混凝土回填并设置变形假缝满足主体结构的变形要求。同时,对渗漏较为严重的地方还可考虑在施工缝、变形缝处拆除凿除部分衬砌,重新根据工程的防水等级要求确定止水带类型,在衬砌内部重新安装中埋式止水条和可排泄型复合橡胶止水带,并且严格按照施工工艺进行安装。
4、新型排水材料的应用
4.1毛细透排水管简介
细透排水管是一种新型的透排水材料。它利用了大自然原有机制及4种物理现象—毛细力、虹吸力、表面张力、重力,形成了一套模拟大自然生态机制的排水体系。该种材料具有防堵塞,无土壤流失,抗压能力极强,促进排水,易施工等优点,突破传统思维,很好地解决了过去穿透性过滤方法存在的淤积堵塞、土壤土流失带来的表面沉降、崩塌、排水系统耐久性差等一系列技术难题。 4.2毛细透排水管构造
毛细透排水管由毛细透排水管管套、PVC集水内管、集水连接件和堵头四部分组成。毛细透排水管套采用PVC、HDPE聚合材料制成,厚度2mm,管外径67mm,周长约为200mm,排水管沿环向每隔1.5mm开设直径为1mm的毛细孔,每根毛细孔再纵向剖开0.3mm宽度之槽沟,设计上为内大外小;PVC集水内管主要用于汇集由毛细透排水管管套收集的地下水,其外径63mm;集水连接件除连接作用处,可将毛细透排水套管所收集之水定向导人集水管内,以达到累积流量向外引排的目的;堵头用于内侧端,主要目的是防止含颗粒物质的地下水直接进人PVC集水管而造成淤堵,确保PVC集水管内水均由毛细透排水管套经集水连接件汇人。
4.3毛细透排水管工作原理
毛细透排水管突破传统过滤设计观念,直接利用重力现象产生水土分离,不会造成水土流失,表面沉降、崩塌,具有较强的抗堵能力,这也是毛细透排水管区别于传统防排水材料的重要特点之一。该材料的排水及防堵塞原理如下:
(1)排水工作原理
将毛细透排水管插人泄水孔中,地下水在毛细力、虹吸力、表面张力、重力等作用下會向毛细透排水管管套的毛细排水孔汇集流动,在每处集水连接件位置处,将上游管套中的地下水汇入PVC集水内管,最后,通过集水内管排出到工程体的排水通道内,完成排水工作。
(2)防堵塞原理
①毛细透排水管管套断面为n形状的毛细排水孔,此种结构形式满足毛细现象产生条件,毛细力迫使水流由下往上自行倒吸进人毛细导管内,而岩土体中被水流夹带的颗粒将因重力作用自行向下沉淀,形成水土自动分离。
②槽孔设计上内大外小,沟槽进水口宽度0.3mm较导水毛细孔直径1mm窄,即便有少数细小颗粒进入毛细导管,由于内径比外径大,细小颗粒会再次从沟槽向下沉降回归土壤或随管道流向出口排放。
③细长状槽沟本身较个别分离孔洞设计更不易堵塞。
5、结语
总而言之,隧道渗漏水直接影响隧道的外观、质量、以及运营安全在城市隧道施工中,要针对以上在隧道施工中的渗漏水产生的原因,对于每一道工序严格按照施工技术规范进行施工。
参考文献:
[1]郑佳艳,邹宗良,刘海京,林志.重庆市6座城市隧道病害分析及思考[J].公路交通技术,2011,01:109-111+121.
[2]赵庆阳.运营期老旧隧道渗漏水病害成因与治理方法研究[D].山东大学,2010.