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關(guān)鍵詞:大西高鐵;橋梁墩身;病害問題;外觀質(zhì)量控制
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.13.106
1 工程概況
大西高鐵指的是大同至西安的鐵路客運專線,是國家中長期鐵路規(guī)劃網(wǎng)的重要組成部分,北起山西大同,經(jīng)朔州、忻州、太原、晉中、臨汾、運城、渭南等9市31縣(區(qū))至陜西西安,全長859公里。就本文所述大同至原平段高鐵橋梁來看,全線橋隧比例約占線路全長的78%,該線建成后,大同至西安旅客列車運行時間將由現(xiàn)在的17小時左右(普速鐵路)壓縮至4小時(高速鐵路)左右。該線路橋梁設(shè)計使用年限為100年,橋梁墩身高度在5到19m范圍內(nèi),主要采用雙柱墩以及空心墩兩種形式。
2 大西高鐵橋梁墩身施工流程
2.1 測量放樣定位
在高鐵橋墩施工之前,必須落實對水準點以及導線點的復測工作,在確保承臺定位精準性的基礎(chǔ)之上,才能夠進行承臺的澆筑施工作業(yè)。在養(yǎng)護完成拆模之后,應(yīng)該在經(jīng)由專業(yè)測量定位后,標示出承臺面層需要放置橋墩的橫、縱向中線,并根據(jù)設(shè)計墩身的外部尺寸繪制出其輪廓圖,并對承臺頂端的高程進行復測,在驗證其與設(shè)計高程的相符性后,做好模板安裝的準備工作。
2.2 模板設(shè)計及安裝
高鐵橋墩外觀質(zhì)量與模板工程有著直接的聯(lián)系,對此必須切實落實模板的設(shè)計與安裝工作。在模板設(shè)計的過程中,應(yīng)該結(jié)合工程實況選擇具有一定剛度與強度且面層較為光滑的板材,避免由于大體積混凝土的澆筑導致的模板變形問題。而在模板加工的過程中,必須切實落實對模板材料、尺寸等的檢查工作,確保其能夠滿足規(guī)范以及設(shè)計要求。在安裝之前,還應(yīng)該對模板構(gòu)件進行試拼,對其接口質(zhì)量以及平整度等進行詳細確定,做好編號工作,再對其面層進行處理。而在實際安裝的過程中,除需要對模板進行連接與定位之外,還應(yīng)該對其接縫處進行處理。應(yīng)該選擇厚度為2mm,寬度為30mm的膠帶對其進行密封處理,防止其出現(xiàn)漏漿問題。在全部完成之后,還應(yīng)該對模板工程進行修正,保障其安裝質(zhì)量,同時清除澆筑區(qū)域所存在的雜物。
2.3 混凝土生產(chǎn)、運輸以及澆筑
橋梁墩身屬于T2環(huán)境,所以應(yīng)該選擇強度等級大于等于C35的混凝土,必須結(jié)合大體積砼結(jié)構(gòu)的強度發(fā)展規(guī)律以及工程實況對其配合比進行嚴格確定,并輔之以適宜的施工技術(shù)。而就C35混凝土來看,其應(yīng)該選用370kg/m3的膠凝材料,并采用二次投料法進行拌合。而就混凝土的運輸來看,首先應(yīng)該根據(jù)施工現(xiàn)場與交通情況及混凝土的初凝時間做好施工組織方案,并且及時對罐車內(nèi)部進行清理,在運輸?shù)倪^程中還應(yīng)該確保罐車低速運轉(zhuǎn),防止混凝土出現(xiàn)離析等問題。而就混凝土的澆筑施工來看,首先應(yīng)該以塌落度實驗以及擴展度實驗的方式對混凝土的性能進行測試,確定好其含氣率以及溫度等指標,在滿足相關(guān)規(guī)范及設(shè)計要求后,方可進行澆筑施工。為保障混凝土的整體性,混凝土澆筑的下落高度應(yīng)該保持在1到2米的范圍之內(nèi),否則應(yīng)該選擇導管進行澆筑。而在邊角部位澆筑時,可以輔之以人工端運的方式。澆筑過程必須保障砂漿能夠與模板緊密相連,盡可能保障拆模后混凝土的外觀質(zhì)量。在混凝土布料的^程中,應(yīng)該跟隨模板均勻的設(shè)置多個布料點,并根據(jù)后期振搗及分層厚度等因素的影響,合理確定布料的數(shù)量。在實際澆筑的過程中,還應(yīng)該定期對模板、鋼筋籠以及地基沉降量等的監(jiān)測工作,當出現(xiàn)偏差時,必須及時進行修正,以保障施工質(zhì)量。
2.4 混凝土振搗施工
在橋墩混凝土振搗的過程中,應(yīng)該保證其振搗器能夠垂直插入下層混凝土50至100毫米的深度,并對振搗的速率及其移動方式加以嚴格控制,確保其振搗半徑能夠完全覆蓋整個作業(yè)面。還應(yīng)該嚴格控制好振搗的時間,防止出現(xiàn)離析等病害問題。在分層澆筑時,必須以振搗的方式除去混凝土兩層之間所存在的接縫,并選擇適宜的振搗時間,當混凝土表面無浮漿、不下沉時,就應(yīng)該停止振搗。
2.5 混凝土養(yǎng)護以及拆模
結(jié)合大體積混凝土水化熱較大等問題,必須結(jié)合施工現(xiàn)場氣候因素,對其溫度及濕度進行嚴格控制,夏天保濕、冬天保溫,在有必要的條件下還需要建設(shè)養(yǎng)護棚,并及時對混凝土的溫度進行測定。在混凝土收漿后,應(yīng)該對其進行覆膜處理,灑水養(yǎng)護,并持續(xù)14天之上。當橋墩混凝土強度達到2.5MPa之后,就可以進行拆模工作。應(yīng)該采用由上至下、先圓后平的方式拆除模板,以此保障混凝土的外觀質(zhì)量。
3 橋墩外觀病害問題及質(zhì)量控制對策
3.1 錯臺及質(zhì)量控制
錯臺主要與模板的質(zhì)量以及人為操作因素等有著直接的關(guān)聯(lián),當出現(xiàn)錯臺問題后,應(yīng)該及時選用打磨機對其進行打磨,同時配置與墩身同色的砂漿對打磨處進行修補,確保其在修補后能夠保持顏色基本相同。
3.2 翻砂及質(zhì)量控制
翻漿問題外在表征為墩身面層無水泥漿,不光滑,且為豎向分布,與混凝土的塌落度及振搗等有著直接的關(guān)聯(lián)。翻漿問題應(yīng)該以預防為主,首先應(yīng)該對混凝土的配合比進行嚴格確定,并由專業(yè)人員對其塌落度加以測定,做好記錄工作,不滿足標準時不允許其進場澆筑。還應(yīng)該對混凝土的振搗方式及時間進行合理控制,避免由于振搗實踐過程而出現(xiàn)的離析問題,以此防止砂與水泥漿的分離。
3.3 流漿及質(zhì)量控制
流漿問題外在表征為墩身面層如同流過一層水泥漿,并且呈現(xiàn)出由上往下流動的形狀。該問題與模板加固及其支護不牢固、分層澆筑混凝土時間間隔較長,底層混凝已經(jīng)處于初凝狀態(tài)所導致的,該狀態(tài)下模板會在一定范圍內(nèi)向外移動,而底層混凝土由于具有一定的塌落度所以并不會與模板一同移動,繼而就會形成一定的空隙,上層水泥漿一旦流入,就會出現(xiàn)流漿問題。對此,必須對混凝土分層澆筑的時間間隔加以嚴格控制,同時在設(shè)計之初就對模板的強度與剛度進行合理選擇,在安裝完成后除檢查其質(zhì)量外,必要時還應(yīng)該進行支護,以此避免在混凝土澆筑的過程中產(chǎn)生模板的變形。
3.4 麻面與氣泡及質(zhì)量控制
麻面與氣泡問題主要與混凝的泌水有著直接的關(guān)聯(lián)。由于高性能混凝土在參入外加劑后其間的粘聚力將會大幅度增加,泵送的難度也就會增大,所以部分施工人員就會加入一定的水分,雖然在施工現(xiàn)場泌水現(xiàn)象并不明顯,但在振搗后,馬上就會出現(xiàn)泌水問題,此外振搗時間不足也是導致泌水問題的重要原因。為此,在混凝土澆筑施工的過程中,應(yīng)該每隔一段距離就進行搗鼓,并切實落實振搗工序,壓實模板邊混凝土,排除所存在的氣泡。
3.5 色斑及質(zhì)量控制
色斑題與模板面層雜物以及混凝土均勻性有著直接的聯(lián)系。為控制該問題,必須在澆筑前對模板進行仔細清理,同時刷涂一層脫模劑,并保持混凝土的均勻性。
3.6 裂縫及質(zhì)量控制
裂縫問題主要與鋼筋工程、混凝土干縮應(yīng)力以及溫度應(yīng)力有著直接的聯(lián)系,該病害問題尤其在大體積砼結(jié)構(gòu)中更為顯著。為實現(xiàn)對裂縫問題的有效控制,在混凝土配置的過程中應(yīng)該選擇水化熱較低的水泥品種,并且在控制其強度與塌落度的條件下,盡可能選用顆粒級配良好的大粒徑骨料,并選用分層澆筑法增加溫度散發(fā)的時間。在澆筑過程中,還應(yīng)該搭設(shè)施工作業(yè)臺,防止對鋼筋籠的擾動,同時嚴格把控好混凝土的拆模時間,避免由于降溫而導致溫度應(yīng)力分布不均問題。
4 結(jié)語
綜上所述,為保障高鐵橋梁的工作性能,該線路所有橋梁墩身均應(yīng)該選擇性能較高且具有較強耐久性的高標號混凝土進行澆筑。而在其實際施工的過程中,必須根據(jù)工程實際特性對其質(zhì)量進行控制,尤其需要注意大體積混凝土的澆筑及其病害問題,加強對施工質(zhì)量及外觀質(zhì)量的控制,以此保障工程的經(jīng)濟價值與社會效益。
參考文獻:
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關(guān)鍵詞:隧道施工;防排水;襯砌結(jié)構(gòu);施工措施;
Abstract: with the rapid development of China's high-speed railway, tunnel construction safety and quality responsibility matter, tunnel waterproof and drainage construction is Paramount, but practice has proved that "ten tunnel nine leakage" become common fault, repair maintenance is difficult, after completion of the tunnel effect is poor, often is wasted effort, waste is great. This article simply introduces Gao Gushan tunnel waterproof and drainage construction process of the technology, method and measures of experience to provide reference for the colleague.
Key words: the tunnel construction; Waterproof and drainage; Lining structure; Construction measures;
中圖分類號:TV554文獻標識碼:A文章編號:2095-2104(2013)
1 工程概況
高家山隧道位于甘肅省蘭州市西固區(qū)及永靖縣境內(nèi),走行于低中山區(qū)及山間溝谷內(nèi),隧道通身穿越的巖層較為單一,節(jié)理裂隙呈微張或閉合狀,總體上巖石自身含水性差。地下水的補結(jié)主要依賴于大氣降水的補結(jié),深部基巖裂隙水同時接受表層風化裂隙水的補結(jié)。地下水徑流構(gòu)造裂隙及水文網(wǎng)的強烈切割作用,風化裂隙、構(gòu)造裂隙發(fā)育密度、張開性、連同性等多種因素控制下,其它地下水徑流首先沿裂隙走向流動,匯聚于巖性分界帶,節(jié)理密集帶等儲水構(gòu)造中,最后以泉形式或向附近溝谷排泄。單位正常涌水量為269.63m³/d·km,隧道正常涌水量分別為2640.52m³/d及466.47m³/d,出現(xiàn)的最大涌水量分別為7921.56m³/d及1399.41m³/d。
2 高家山隧道防排水設(shè)計
根據(jù)高家山隧道地形的特殊,其防排水設(shè)計主要采用“防、排、截、堵結(jié)合,因地制宜,綜合治理”的原則,采取切實可靠的措施,達到防水可靠、排水暢通、經(jīng)濟合理的目的。
(1)洞外防排水
根據(jù)工程,兩端洞口洞頂截水溝設(shè)在刷坡線以外10m,邊仰坡開挖線以外5~10m設(shè)置截水溝,以攔截地表水。明洞襯砌外緣應(yīng)敷設(shè)外貼式防水層;明洞與隧道接頭處、明洞襯砌施工縫、變形縫按規(guī)范要求做好防水處理。隧道洞身下穿清楊水溝最小埋深約6m,對沖溝上下游30m采用M10漿砌片石進行鋪砌,厚30cm,防止積水下滲影響隧道。
(2)洞內(nèi)防排水
全隧道設(shè)置雙側(cè)水溝及矩形中心水溝排水。隧道進出口兩端各500m范圍設(shè)置雙層蓋板保溫側(cè)溝及中心保溫水溝,蓋板間夾聚氨酯泡沫保溫材料,兩端洞口外均設(shè)深埋保溫暗管,采用端墻式保溫出水口排水,出水口縱坡不小于2%。
復合襯砌初期支護變形基本穩(wěn)定并經(jīng)驗收合格后,在初期支護和二次襯砌之間(拱墻背后)鋪設(shè)1.5mm厚EVA防水板,內(nèi)襯無紡布(密度不小于400g/㎡),采用無釘鋪設(shè),搭接縫為雙焊縫。防水板搭接處與施工縫錯開布置,錯開的距離不小于100cm。隧道防水應(yīng)充分利用混凝土襯砌結(jié)構(gòu)自防水能力,混凝土襯砌抗?jié)B等級不低于P12。隧道襯砌混凝土應(yīng)連續(xù)灌注,拱圈、仰拱、底板不得留縱向施工縫。
拱墻環(huán)向、墻腳縱向設(shè)盲管,與邊墻進水孔、洞內(nèi)排水溝一起組成完整的排水系統(tǒng)。環(huán)向盲管與縱向盲管連接,縱向盲管與邊墻進水孔連接,邊墻進水孔與洞內(nèi)排水溝連接。
要注意的是:環(huán)向施工縫止水帶要采用中埋橡膠止水帶+外貼止水帶的復合防水構(gòu)造;縱向施工縫止水帶要采用中埋鋼邊橡膠止水帶+外貼止水帶的復合防水構(gòu)造;變形縫止水帶要采用中埋橡膠止水帶+外貼止水帶+嵌縫材料的復合防水構(gòu)造。
(3)明洞渡槽
渡槽的施工宜選在旱季,雨季施工時應(yīng)做好地表排水及防洪措施,本工程中通過隧道頂部的渡槽采用0.3m厚的鋼筋混凝土,每隔10~15m設(shè)置沉降縫一道,縫寬2~3cm,采用瀝青麻筋填塞。為防止渡槽下沉開裂,渡槽通過正洞段下方采用M10漿砌片石砌筑,其余段落的渡槽下鋪設(shè)50cm厚的砂卵石墊層,采用回填土石夯填密實;其次在溝床鋪砌及渡槽兩端設(shè)置垂裙,防止渡槽或鋪砌末端因地表水淘刷而遭破壞;最后,渡槽應(yīng)與上下游溝床順接,避免積水。
3 高家山隧道防排水施工控制要點
隧道結(jié)構(gòu)防水施工以接縫防水為施工控制重點,襯砌背后排水系統(tǒng)由排水盲管、土工布、防水板、引水孔等組合而成;環(huán)向盲管及引水孔排水至縱向盲管,再統(tǒng)一排至側(cè)溝內(nèi),再通過側(cè)溝內(nèi)橫向泄水孔引排至中心水溝,順著設(shè)計縱坡排至洞外,形成良好的排水系統(tǒng)。
3.1 為考慮隧道結(jié)構(gòu)的防水性能及耐久性能,襯砌、仰拱采用抗?jié)B等級不小于P12的混凝土,施工配合比設(shè)計抗?jié)B等級增加到P14;C30二次襯砌素混凝土在高性能混凝土基礎(chǔ)上,增加0.9kg/m³的纖維素纖維和膠材用量5%的WQ-6防腐劑。
3.2 鋪設(shè)防水板、排水盲管前,對初期支護的表面及滲漏水情況檢查,并記錄留設(shè)影像資料,處理措施如下:
(1)初期支護表面應(yīng)平整、密實,無空鼓、裂縫、松酥、漏噴、漏筋,并用噴混凝土(或砂漿)對基面進行找平處理。
(2)鋼筋網(wǎng)、注漿管頭、錨桿、鎖腳錨管、監(jiān)控量測點鋼筋頭等凸出部分應(yīng)先切斷、遮蓋或鉚平后,用砂漿或噴混凝土找平。
(3)初期支護表面平整度應(yīng)符合D/L≤1/10的要求(D為初期支護基面相鄰兩凸面凹進去的深度;L為基層相鄰兩凸面間的距離,且L≤1m)。
(4)基面出現(xiàn)股狀涌水時,采用局部注漿、圍截注漿法進行封堵,封堵后的剩余水量可用排水盲管或PVC管集中將水引入側(cè)溝排出。
(5)初期支護經(jīng)第三方雷達檢測合格后,方能進行二襯施工,如有空鼓等質(zhì)量缺陷,需及時進行處理,并復測至合格。
3.3 排水盲管采用HDPE打孔波紋管,橫向排水管及泄水孔采用PVC管,應(yīng)具有一定的彈性,透水性好,能承受不小于0.5Mpa的壓力,且不易銹蝕。排水盲管及泄水孔施工中需注意:
(1)襯砌背后設(shè)置環(huán)向為50、縱向為80的HDPE打孔波紋管,仰拱填充內(nèi)預埋橫向100PVC排水管,環(huán)向盲管布設(shè)間距為6m~12m,縱向盲管通暢設(shè)置,并分段12m~20m引入隧道側(cè)溝,橫向泄水管設(shè)置間距為30m~50m,導水管坡度不小于2%,布設(shè)間距可根據(jù)滲漏水情況適當增設(shè)、調(diào)整。
(2)排水盲管采用5cm長的錨固釘機土工布固定在初期支護巖面上,錨固釘間距按50cm布置,敷設(shè)順直。
(3) 縱環(huán)向盲管、泄水管、排水管按設(shè)計連同,管體間應(yīng)采用變徑三通連接,組成完整有效的排水系統(tǒng)。
(4)邊墻泄水管施工時,采取土工布包裹填塞等措施防止異物堵塞孔口,盲管出水彎頭段應(yīng)用PVC硬質(zhì)彎管套在上面以起到保護作用。
(5)襯砌背后排水系統(tǒng)通過通水試驗檢驗排水效果,效果良好后方能施行,否則檢查原因并重新采取措施,直至排水通暢。
3.4 隧道防水板采用分離式,先鋪設(shè)土工布緩沖層,再鋪設(shè)防水板,土工布要求不小于400g/㎡,1.5mmEVA防水板,施工時注意事項:
(1) 防水板鋪設(shè)應(yīng)超前襯砌施工,并與開挖工作面保持一定的安全距離。
(2) 防水板鋪設(shè)前在洞外檢查防水板及土工布緩沖層材料有無破損,搬運至洞內(nèi)時避免破損。
(3) 土工布緩沖層鋪設(shè)時,用射釘槍將熱塑性圓墊圈和土工布固定在基面上,固定點間距根據(jù)基面平整情況而確定,拱部為0.5m~0.8m,邊墻為0.8m~1.5m,呈梅花形布置。局部凹凸較大時,應(yīng)在凹處加密固定點,使土工布與基面緊貼;土工布接縫搭接寬度不小于5cm。
(4) 防水板環(huán)向鋪設(shè)時應(yīng)先拱后墻,先于拱頂墊層上正確標出隧道縱向中線,再使防水板橫向中線于標定線重合,將拱頂部與熱塑性圓墊圈焊熱熔接,向兩側(cè)下垂鋪設(shè),根據(jù)基面的圓順程度留足余量,邊鋪邊焊,下部防水板應(yīng)壓住上部防水板。
(5) 防水板縱向搭接與環(huán)向搭接處應(yīng)采用“T”字型接頭,不準采用“十”字型接頭,兩條焊縫之間間距不得小于30cm;
(6) 防水板采用熱熔雙焊縫焊接,搭接寬度不小于15cm,并采用熱合機進行雙焊縫焊接,每條單焊縫寬度不應(yīng)小于1.5cm,不得存在假焊、漏焊、焊焦、焊穿現(xiàn)象。每板檢查防水板焊接質(zhì)量,環(huán)向一處,縱向至少兩處。檢測方法:先堵住空氣道的一端,然后用空氣檢測器從另一端打氣加壓,直至壓力達到0.25MPa,保持15分鐘,允許壓力下降10%;如達到要求,說明完全粘合,否則須用檢測液找出漏氣部位,用手動熱熔器焊接修補后再次檢測,直至完全粘合。
(7)分段鋪設(shè)的防水板邊緣部位預留至少60cm搭接余量,搭接縫與襯砌施工縫錯開不小于100cm的距離。
(8)焊接二次襯砌鋼筋時在其周圍用石棉水泥板進行遮擋,以免濺出火花燒壞防水層;灌注二襯砼時輸送泵管不得直接對著防水板,避免混凝土沖擊防水板引起防水板被帶滑脫,防水板下滑。
(9)洞身與附屬洞室連接處在轉(zhuǎn)角1m范圍內(nèi)布設(shè)雙層防水板,不得形成水囊、積水槽;明洞與隧道防水層搭接時,隧道防水層延伸至明洞,并且與明洞防水層搭接良好。
3.5 環(huán)向施工縫采用背貼式止水帶、中埋式止水帶復合防水方式,縱向施工縫采用背貼式止水帶、中埋式橡膠鋼邊止水帶復合防水方式,施工縫防水處理符合下列要求:
(1) 環(huán)向施工縫應(yīng)避開地下水和裂隙水較多的地段,并宜與變形縫相結(jié)合。
(2) 止水帶埋設(shè)位置要求準確,其中心位置應(yīng)與施工縫重合;中埋止水帶埋設(shè)于仰拱或二襯厚度的中心位置。
(3)二襯澆筑混凝土前,縱向施工縫表面進行鑿毛,高壓水槍沖洗干凈并保持濕潤;澆筑振搗靠近止水帶附近時,不得破壞止水帶,同時還應(yīng)該充分振搗,混凝土應(yīng)與止水帶緊密結(jié)合。
(4)止水帶長度事先與廠家定制為30m/卷,盡量避免接頭;如需接頭,應(yīng)選在二次襯砌結(jié)構(gòu)應(yīng)力較小的部位,采取熱硫化焊接形式,搭接長度不小于30cm,焊縫長度不小于10cm,接頭粘結(jié)做好表面的清刷與打毛。
(5)止水帶的上下壓茬應(yīng)排水通暢、將水引向外側(cè),不允許用射釘固定。
(6)止水帶對稱安裝,伸入模內(nèi)和外露部分寬度必須相等,沿環(huán)向每0.5m設(shè)二根φ8mm短鋼筋夾住,以保證止水帶在整個施工過程中位置的正確。止水帶處砼表面質(zhì)量應(yīng)達到寬度均勻、縫身豎直,環(huán)向貫通,填塞密實,外表光潔。
(7)二次襯砌素混凝土段中埋式橡膠止水帶安裝方法:擋頭模板環(huán)向由兩塊組成,止水帶從中間穿過。素混凝土中采用鋼筋卡固定止水帶,鋼筋卡采用6鋼筋制作,第一節(jié)襯砌通過鐵絲將鋼筋卡固定在擋頭模板上,鋼筋卡按環(huán)向間距為30cm設(shè)置;在澆筑第二節(jié)襯砌時,扳直鋼筋卡垂直固定第二節(jié)襯砌內(nèi)的止水帶。
(8)二次襯砌鋼筋混凝土段中埋式止水帶安裝方法:環(huán)向擋頭模板由兩塊組成,止水帶從中間穿過。鋼筋混凝土中采用特殊箍筋及鐵絲來固定止水帶,在第一節(jié)襯砌通過鐵絲和特殊箍筋將止水帶固定在U形孔內(nèi),特殊箍筋環(huán)向間距同環(huán)向箍筋間距;第二節(jié)襯砌通過在襯砌擋頭釘水泥釘、鐵絲及特殊箍筋將止水帶垂直固定在U形孔內(nèi)。
3.6 中心水溝按照設(shè)計2%的坡度,將洞內(nèi)積水排至出口洞外;中心水溝在仰拱及填充澆筑時施作,預留寬度及深度應(yīng)略大于設(shè)計的80cm,橫向泄水管及泄水孔應(yīng)保持暢通。
3.7 側(cè)溝靠兩側(cè)電纜槽底部,每間隔30m各設(shè)20的PVC泄水管,由電纜槽底部貫通至側(cè)溝內(nèi)。
3.8 防排水系統(tǒng)健全后,進行通水試驗,發(fā)現(xiàn)漏水、積水,立即處理,直至合格。
隧道常見水害的種類及其產(chǎn)生的原因
4.1 隧道漏水和涌水
隧道圍巖的地下水,不論以間接還是直接漏滲或涌出的形式進入隧道內(nèi)造成的圍巖,均稱為漏水或涌水病害。其產(chǎn)生的原因如:(1)襯砌的混凝土抗?jié)B能力低、施工有缺陷,施工縫防水不良或者襯砌背后有積水形成水囊,且襯砌防水系統(tǒng)不良;(2)排水設(shè)備斷面不足或被堵塞(包括淤塞及冰塞);(3)隧道通過有溶洞和暗河系統(tǒng)的地層,有季節(jié)性的地下水向隧道內(nèi)涌水。
這類病害因氣候因素、地質(zhì)條件、隧道結(jié)構(gòu)、牽引類型、洞內(nèi)設(shè)備種類和漏水與滲水規(guī)模不同而異。如:(1)電力牽引區(qū)段和有電力配線時,會使絕緣失效、發(fā)生短路、跳閘、放電而危及行車安全和漏電傷害事故;(2)局部地段仰拱發(fā)生不均勻沉降,與二襯施工縫開裂;(3)承壓水的涌出,巖溶水的突然涌出,都會造成襯砌破裂,冒水翻砂;(4)襯砌鋼筋保護層過小,造成預埋件及鋼筋銹蝕等鋼軌及扣件、軌枕、通信、信號、照明、通風等設(shè)備的銹蝕腐爛。
4.2 隧道周圍積水
隧道建成后,地表水或地下水向隧道周圍滲流匯聚,如不能迅速排走而引起的病害,叫做積水病害,其產(chǎn)生原因通常有:(1)施工時只防不排的治水方法,襯砌背后超挖后處理不密實等使得襯砌周圍排水不暢,有承壓水作用;(2)排水設(shè)備排水能力不足,在平面位置和高程位置上選擇不當,斷面堵塞(包括淤塞及冰塞)等。
其危害:(1)軟弱圍巖(或圍巖軟弱夾層)浸水會發(fā)生軟化,滑移失穩(wěn),失去承載能力或產(chǎn)生塑性流動,對襯砌的壓力增大將導致襯砌及整體道床的破壞;尤其是膨脹性圍巖浸水體積膨脹,也會破壞襯砌。(2)如遇寒冷及嚴寒地區(qū)的隧道會發(fā)生冰脹和圍巖凍脹等危害。
4.3 潛流沖刷
由于地下水滲流和流動而產(chǎn)生的沖刷和溶蝕作用,叫做潛流沖刷,常使得邊墻斷裂, 仰拱或整體襯砌開裂下沉;襯砌拱部未全部回填部分發(fā)生隱落塌方,導致襯砌裂損;圍巖滑移錯動導致襯砌變形開裂等危害。
其產(chǎn)生原因:(1)圍巖雨水軟化、崩裂和易溶于水的礦物成分,有易被水流帶走的黏土、粉土和細小的顆粒;(2)排水設(shè)備周圍未根據(jù)圍巖的水理性質(zhì)設(shè)置合適的反濾層;(3)對通過隧道的流砂層沒有采取穩(wěn)固措施或有措施已失效;(4)圍巖的裂隙、層面和軟弱夾層存在滲流速度較大的潛流;(5) 采用含土和小顆粒的松散土石做超挖回填,特別是仰拱虛渣未清除干凈或者虛土回填。
4.4 水侵蝕影響
隧道通過地段的環(huán)境水化學類型為:SO4·Cl-(Na+K)型水,水中不含有侵蝕性CO2,SO42-侵蝕等級為H2,Cl-侵蝕等級為L1~L2,局部具有Mg2+侵蝕,環(huán)境等級為H1,PH值不具侵蝕性。
水中含有的SO4·Cl-(Na+K),Cl-,局部具有Mg2+侵蝕成分,對混凝土進行化學侵蝕,并造成松散、膨脹、脫落、開裂甚至破壞。產(chǎn)生的原因主要是混凝土的耐久性能不滿足要求,骨料的堿活性、膠材的堿含量及抗蝕系數(shù)、混凝土的氯離子含量及三氧化硫含量、抗?jié)B等級等項目存在問題。
高家山隧道重要部位防排水措施
5.1 施工縫防水
隧道施工縫是隧道滲水的常見部位,針對這一問題,高家山隧道技術(shù)人員對施工縫施工尤其關(guān)注,主要的措施:
(1)按照臺車設(shè)計位置施工,不隨意留置施工縫,二襯不留置縱向施工縫。
(2)防水板是隧道防水的重點屏障,其鋪設(shè)及搭接質(zhì)量直接影響隧道防水效果,故其搭接焊縫距施工縫至少1m以上距離,且對所有防水板漏洞、破損處進行圓補丁焊接封密。
(3) 施工縫采取中埋鋼邊橡膠止水帶+外貼止水帶或者中埋橡膠止水帶+外貼止水帶的復合防水構(gòu)造,止水帶盡量避免搭接,搭接處進行熱熔焊接并鉚粘牢固,達到防水的第二層屏障。
(4)混凝土采用P12抗?jié)B混凝土,C30混凝土添加纖維素纖維;仰拱與二襯施工縫要進行鑿毛處理,并用高壓水槍沖刷干凈,混凝土澆筑時加強施工縫振搗。
(5)二襯環(huán)向施工縫外側(cè)均勻涂刷2cm寬的聚氨酯防水涂料,以防滲水。
(6) 施工縫如若有裂縫,立即對裂縫原因進行分析,并注入化學漿液,達到防水作用。
5.2 滲漏水處防排水
5.2.1富水斷層破碎地段施作初期支護前,巖面如有涌水和滲漏水必須進行處理,預防塌方或者掉塊,根據(jù)滲漏水情況采用不同措施:
(1)在少量集中滲水、淋水地段,在將要通過的透水層部位,可采用排水孔法或排水管法,布置一定數(shù)量的排水孔或埋設(shè)排水管,將滲、淋水集中到中心水溝內(nèi)導出;也可采用金屬網(wǎng)法,通過在鋼筋網(wǎng)背后過濾層或隔水層,將其固定在圍巖上,通過軟管排水,隨即噴射混凝土。
(2)當涌水較大時,可對主要涌水口暫不進行封堵支護,先行引排,施作襯砌后再對涌水封堵。
5.2.2 噴射混凝土作業(yè)前,巖面如有滲漏水應(yīng)做下列處理:
(1) 對于大股涌水宜采用注漿堵水后再噴射混凝土,一般情況下可順涌水出露點打孔,壓注速凝漿液(如水泥-水玻璃漿液)進行封堵。
(2)對小股或裂隙滲漏水,視具體情況進行巖面注漿(布孔宜緊密,鉆孔宜淺)或采用小導管沿隧道周邊環(huán)形注漿進行封堵。
(3)對集中出水點可順水路(節(jié)理、裂隙)設(shè)置排水盲管或線性排水板,將水引到縱向排水溝,切不可浸泡拱腳或者仰拱。
5.2.3 基面出現(xiàn)股狀涌水時,宜采用局部注漿、圍截注漿法進行封堵,防止大量涌水夾帶泥砂淘蝕地層,造成圍巖失穩(wěn);封堵后的剩余水量用排水盲管引至中心水溝排出。
5.3 襯砌結(jié)構(gòu)防排水
5.3.1 襯砌施工時嚴格控制混凝土按照施工配合比生產(chǎn),到達現(xiàn)場后不得加水或者其它外加劑,加強振搗,特別是施工縫或者厚度薄弱部位。
5.3.2 襯砌存在缺陷及時進行處理,特別是蜂窩、麻面、漏筋處,用同強度等級的防水砂漿進行處理,漏筋部分二襯涂刷聚氨酯或者環(huán)氧樹脂等防腐蝕材料,以防止鋼筋腐蝕或二襯滲漏水。
5.3.3 嚴格控制仰拱沉降或者偏壓造成的混凝土裂縫,雖混凝土自身存在抗?jié)B防裂等耐久性性能,但仍易出現(xiàn)漏水;發(fā)現(xiàn)裂縫后,注入水泥漿液或化學漿液(水泥-水玻璃雙漿液、超細水泥漿液、環(huán)氧樹脂漿液、聚氨酯漿液等),組織經(jīng)驗豐富的技術(shù)人員對裂縫進行監(jiān)控量測,分析原因并避免日后施工再次發(fā)生。
結(jié)論
隨著科學技術(shù)的發(fā)展,隧道工程防排水的新材料、新工藝、新技術(shù)也不斷出現(xiàn),鐵路隧道防排水施工領(lǐng)域取得較好的成果。高家山隧道認真總結(jié)多條鐵路隧道防排水施工的經(jīng)驗和教訓,學習和借鑒國際先進標準,重點對施工過程中的工藝、方法、措施和質(zhì)量進行嚴格控制,確保隧道防排水系統(tǒng)暢通無阻。
參考文獻:
[1]鐵道部經(jīng)濟規(guī)劃研究院.TZ331-2009鐵路隧道防排水施工技術(shù)指南[S].中國鐵道出版社,2009.6.