浅谈隧道漏水病害整治方法.docVIP

1 西南交通大学 专升本毕业论文 论文题目 论文题目 浅谈隧道漏水病害整治方法 课程名称 课程名称 隧道工程 任课教师 任课教师 金雅妮 专专 业 业 土木工程 班班 级 级 13 级土木工程专升本 2 班 学学 号 号 20134166 姓姓 名 名 周海章 2015 年 10 月 30 日 2 目录目录 第一章第一章 绪论绪论 3 第二章第二章 隧道漏水的影响和危害隧道漏水的影响和危害 4 第三章第三章 隧道漏水的原因隧道漏水的原因 5 第四章第四章 隧道漏水的原因分析隧道漏水的原因分析 6 第五章第五章 水源判断水源判断 7 第六章整治漏水的方法第六章整治漏水的方法 7 6 16 1 截水的方法截水的方法 7 6 26 2 堵水的方法堵水的方法 8 6 36 3 排水的方法排水的方法 10 6 46 4 拱部或边墙漏水的整治方法拱部或边墙漏水的整治方法 11 6 56 5 边墙淌水的整治方法边墙淌水的整治方法 11 6 66 6 施工缝 伸缩缝 沉降缝漏水的整治方法施工缝 伸缩缝 沉降缝漏水的整治方法 11 6 76 7 仰拱冒水的整治方法仰拱冒水的整治方法 11 6 86 8 衬砌漏水的整治方法衬砌漏水的整治方法 11 6 96 9 增设内防水层增设内防水层 12 第七章第七章 隧道防 排水设施质量要求隧道防 排水设施质量要求 12 第八章第八章 渗漏水整治技术关键渗漏水整治技术关键 13 第九章第九章 结束语结束语 14 致谢致谢 14 参考文献参考文献 14 3 浅谈隧道漏水病害整治方法浅谈隧道漏水病害整治方法 绪论 渗漏水是铁路隧道的主要质量通病之一 目前 国内外设计 施工和养护单位都十分重视对隧道工程结构防排水措施与渗漏水的 治理 若结构防排水措施不当 必将导致渗漏水治理工作进行得不 彻底 势必给工程带来各种水害影响 产生种种不良的后果 造成 巨大的经济损失 铁路隧道的特点之一就是防水要求比较高 渗漏 水将直接危及行车安全 引起工程结构破坏 影响工程的使用 如 渗漏水使隧道内铁路设备腐蚀严重 增加洞内湿度 降低风机等的 工作效率 使衬砌工程腐蚀 造成结构的破坏等 铁路隧道渗漏水主要存在于 一是衬砌的缝隙 包括伸缩缝 施工缝 沉降缝等 二是产生于衬砌本身的薄弱部位 主要表现为 小面积的漫渗 拱脚 衬砌施工缝等部位集中渗漏 有明显水流 在拱部衬砌渗 滴水 严重的滴水成线 衬砌薄弱环节渗漏水 严 重的出现涌水等 目前 工程上对铁路隧道渗漏水的预防主要为 三道防线 即围岩注浆堵水 防水层防水 衬砌加止水带防水 本文结合惠大铁路水口隧道的渗漏水防治情况 对铁路隧道渗漏水 的综合防治进行探讨 摘要 摘要 隧道漏水与隧道所处的环境和结构以及施工质量有关 应在充分调查后 并掌握隧道所处的地质 衬砌构造 施工质量 水源 漏水位置及水量的大小等资料的基础上 再遵循 以排为主 防 截 排 堵相结合 因地制宜 综合治理 的原则进行整治才 4 能奏效 铁路隧道是在修建铁路中 为了改善线路平 纵断面 减缓坡 度 减少曲线和加大曲线半径 克服高程障碍 缩短线路长度 减 少盘山绕行 避免深路堑 避开滑坡等不良地段和城市建筑物以及 避免修建跨越山川 江 湖等大桥 而在岩石或土体内修建的地下 建筑物 隧道修建运营后 由于隧道所处的地理地质 结构特点 施工 质量 衬砌竣工后受腐蚀以及平时对隧道的养护维修不到位等因素 致使隧道漏水病害时常发生 隧道漏水会造成洞内潮湿 影响洞内设备的正常使用 缩短设 备的使用寿命 从而增加了维修工作量 严寒地区隧道漏水 会造 成冻胀 损坏衬砌及防排水设施 漏水结冰也可能侵入限界 危及 行车安全 电力牵引区段和有电力配线时 会使绝缘失效 发生短 路 跳闸 放电等事故 危及行车安全和养护人员作业的人身安全 因此 隧道漏水必须及时整治 消除安全隐患 关键词 关键词 隧道漏水隧道漏水 病害整治病害整治 一 隧道渗漏水的影响和危害隧道渗漏水的影响和危害 隧道渗漏水对隧道稳定 洞内设施 行车安全 地面建设和隧 道周围水环境产生诸多不良影响甚至威胁 1 渗漏水促使混凝土衬砌风化 剥蚀 造成衬砌结构破坏 渗漏水还会软化围岩 引起围岩变形 有些隧道渗水中含有侵蚀性 介质 造成一般的衬砌混凝土和砌筑砂浆腐蚀损坏 降低衬砌的承 5 载能力 在寒冷和严寒地区 隧道漏水会造成边墙结冰 侵入隧道 建筑限界 还会造成衬砌冻胀裂损 2 渗漏水加快内部设备 通讯 照明 钢轨等 锈蚀 影响设 备的正常使用 缩短线路设备的使用寿命 增加维修费用 3 水害引发路基下沉 基底裂损 翻浆冒泥等病害 导致铁 路线路轨距水平变形超限 冻胀引发洞内线路起伏不平 以及洞内 漏水潮湿降低轮轨粘着力 均会影响行车安全 水害使电绝缘失效 短路 跳闸 影响安全运营 引发漏电伤人事故 少数隧道 暴雨 后隧道铺底破损涌水 造成淹没轨道 冲空道床 影响行车安全 二 二 隧道渗漏水的原因隧道渗漏水的原因 引起隧道渗漏水的原因很多 具体原因如下 1 1 设计上的原因 1 由于某种原因 隧道设计在山沟破碎带或断带上又未进行 防排水处理 地表水大量补给地下 最终造成隧道渗漏 2 对 不稳定的地基没有进行处理造成地基不均匀沉降 导致补砌结构 出现缝或隙 从而产生渗漏现象 3 拆模时间过早 或围岩 压力过大超过衬砌体的设计荷载等 都能使衬砌内应力超过其 破坏强度而导致隙和缝 1 2 施工原因 1 混凝土没有按放水级配设计施工 在地下水压力较大的地 方 由于抗渗标号低于相应水压 从而出现渗水现象 2 混 凝土捣固不密实 形成蜂窝 因而局部渗漏较多 混凝土在硬 6 化过程中 由于多余水分 未起水滑作用的游离水分 的蒸发 在混凝土中形成透水的开放性毛细管路 尤其是混凝土拌合物 在沉降水过程中析出的一部分备挤向上面 一部分聚集在集料 颗粒上面形成透水的管 3 衬砌混凝土材料中有杂物 腐烂 后形成缝隙或孔洞 4 灌注混凝土的工作未加处理或处理不 当 产生结合不严的漏水缝隙 5 先拱后墙或先墙后拱施工 的拱墙连接处填不严 形成渗漏 6 预留孔洞没有按防水要 求处理也会形成渗漏通道 1 3 衬砌周围的天然水 PH 值超标对衬砌混凝土具有一定的腐蚀 性 常见的有碳酸性 酸盐性加镁盐性腐蚀 三 渗漏水原因分析三 渗漏水原因分析 水是地下工程遇到的一个大问题 由于施工时爆破围岩引起的 震裂或围岩本身就有渗水通道 加上衬砌背后不可避免地存在空隙 以及隧道开挖后引起原地下水系的变化 岩层中的水往往集聚在衬 砌背后 当衬砌某处有贯通整个厚度的孔隙或裂纹时 洞内就会出 现漏水 并逐步发展 漏水的原因有以下几个方面 1 由混凝土这一多孔性结构的特点造成漏水 普通混凝土 而非密 实的防渗混凝土 较防水混凝土抗渗能力低 2 由于结构特点和施工质量不高而造成漏水 混凝土衬砌施工中 配料不准 拌和不均 振捣不实以及浇筑厚度不足 都会使衬砌混 凝土离析疏松 甚至有空隙蜂窝 抗渗漏能力大大降低 在衬砌施 7 工中横向 纵向接缝较多 如果这些接缝未作防水处理 即成为渗 漏的薄弱环节 也是漏水的主要处所 3 衬砌竣工后受腐蚀或某些截面强度不够引起的剥落 开裂 也会 造成隧道漏水 四 水源的判断四 水源的判断 隧道漏水的水源不外乎地表水及地下水两种 可根据平时和雨 季的漏水量变化和持续时间绘制漏水量变化曲线 并采用洞内漏水 量观测与洞外地表水调查相结合的办法 具体分析进行判断 即 1 平时无论晴天或雨天都渗水 漏水 雨时 雨后都无变化或 变化不大 则水源大多是地下水 2 晴天洞内不渗不漏 雨天又渗又漏 且渗漏量与降雨量有密 切关系 则水源大都为地表水 3 平时渗水 漏水 雨时或雨后大渗大漏 则表明水源为地下 水与地表水同在 五 整治漏水的方法五 整治漏水的方法 在运营期间整治隧道漏水 首先要充分发挥原防排水设施的作 用 再采取在行车条件下施工的适当措施 使积聚在衬砌周围的水 不能随意渗入洞内 而有控制地引进侧沟或中心沟 再排出洞外 漏水整治常用的方法有 截 堵 排 引 1 截水常用的方法 截 就是将流向隧道的水源截断 防止水流渗入隧道 截水分地 表截水和地下截水 8 1 1 地表截水方法 地表截水方法 a 地表处理 当围岩内的水主要由洞顶地表水补给时 应将洞顶表 面进行处理 以隔断水源 当隧道覆盖较薄 地表水容易渗入隧道 围岩 造成隧道漏水时 可清理洞顶杂草丛树 开沟疏导 封闭积 水洼地 若覆盖土层易于渗水 可根据地形和土质条件 采取局部 换土或铺砌浆砌片石等予以防止 对洞顶岩石裂隙 可根据情况 采取水泥砂浆勾缝 抹面 喷浆或浆砌片石填塞 b 洞顶天沟 为防止地表水流入隧道 冲刷仰坡或洞口路堑边坡 一般应在洞口边 仰坡上方设置天沟 2 2 地下截水方法 地下截水方法 a 泄水洞截水 泄水洞一般应设在来水方向一侧 并保证泄水洞中 最高水位低于隧道水沟底 泄水洞的纵向坡度不得小于 3 b 钻孔截水 长大隧道一般都有较长的平行导坑和为数不少的横洞 根据地下水的分布和地质构造条件 在平行导坑和横洞打一定数量 的截水钻孔 伸到正洞之上围岩中 正洞衬砌周围的积水 通过钻 孔从平行导坑排走 也可汇入隧道侧沟排走 c 拦截暗河 有些隧道与充水的溶洞和暗河相接近 因挖隧道 沟 通了溶洞 暗河与隧道的水流通道 常发生季节性大量涌水冒砂病 害 在有可能的条件下 将向隧道分支堵死 恢复原来的流水径路 2 堵水常用的方法 堵 就是防止和杜绝衬砌外围的水自由地从有害径路进入隧道内 9 常用的堵水方法有以下几种 1 压注水泥砂浆 堵塞圬工缝及混凝土蜂窝 对注浆材料总的要求是 可灌性好 凝结时间可控制 固化最 好是突变的 固化体强度高 抗渗性好 粘结力强 为膨胀 耐久 性好 材料来源广 价格便宜 施工工艺简便 无毒 对环境无污 染 向衬砌背后围岩或回填层注浆 一般使用普通水泥净浆或砂浆 普通水泥净浆或砂浆原料丰富 且结硬强度高 耐久性好 但是普通 水泥浆初凝时间长 且难以准确控制 易造成浆液流失 早期强度低 强度增长慢 易沉降析水 因此使用时必须加入速凝剂 膨胀剂 减 水剂等 使普通水泥浆具有快凝 早强 微膨胀的性能 向衬砌内部注浆 衬砌内部空洞 裂纹与围岩裂隙及回填层相 比要小得多 一般采用超细水泥 超细水泥的可注性与化学浆液相 近 无毒 无污染 结硬强度高 耐久性好 是衬砌内部注浆的理 想材料 向基底注浆 一般在行车间隔内进行 要求注浆材料必须具有 快凝 早强 高强 微膨胀的性能 而且耐久性好 注浆材料曾使 用过水泥水玻璃混合液可注性好早期效果也好 但是水玻璃的耐久 性差 不久病害重新出现 1996 年广铁 集团 公司在南岭隧道整 治隧底病害时 成功使用了双快水泥注浆 双快水泥注浆必须随着 气温的高低掺加缓凝剂 工艺比较复杂 1998 年在大瑶山隧道基床 病害整治时 又成功地应用了 GRM 水泥注浆 该水泥初凝 13 15min 终凝 16 18min 具有充分的操作时间 可注性好 10 15min 以内净浆流动度 260mm 从初凝到终凝基本上是突变的 具有微膨胀性能 灌浆结束后 30min 结硬强度达到 8MPa 以上 28d 抗压强度大于 50MPa 这是向基底注浆的首选材料 2 开挖拱顶 铺设外贴式防水层 这种方法对于石质隧道施工时 超挖未全部回填又未坍塌者尤为方便 对于覆盖层较薄的也较适用 3 增设内贴式防水层 其做法是将隧道衬砌凿毛 清洗干净 然 后喷射水泥浆或抹防水砂浆 4 聚氨酯堵水 聚氨酯也称氰凝 是世界上当前认为效能较高的 防水材料 采用聚氨酯浆液压浆 可以堵住较严重的漏水 3 排水常用的方法 排 就是给水以出路 将隧道围岩的地下水及隧道内的水设法排 走 不使其渗潜或漫流 1 疏通或增设排水管 使汇集于衬砌外围的水由排水管排除 其 增设方法是沿表面凿深 5 10cm 安好 30 40mm 的铁管或竹片 也有采用半圆形钢管 硬塑料管或竹片的 然后做防水层 抹砂浆 与衬砌齐平 2 扇形钻孔群排水 扇形钻孔群排水是指利用钻孔在隧道周围形 成渗水幕 引排出地下水 并将其引入洞内水沟排走 钻孔的位置 长度及角度 应根据地下水及围岩的具体情况确定 3 铁皮顶棚引排拱顶水 在无衬砌的隧道中 如拱顶漏水严重 可在拱顶加设铁皮 将水引至边墙 然后由排水沟排除 11 4 引水归槽 在漏水比较集中 如一点或一条缝漏水 的地方 寻找其水源 用凿岩机或钢钎将漏水孔眼扩大并穿透衬砌 使其背 后积水通过此孔流入事先在衬砌中凿好的 U 形槽内排除 引水归槽是隧道治理水害时被广泛采用的方法 其主要优点是 施工简单易行 效果较好 缺点是劳动强度高 水流大时难以封口 尤其是拱部漏水的引水归槽作业要占用较长时间 会给运输生产带 来较大影响 4 拱部或边墙漏水的整治方法 1 用快凝水泥或化学堵水材料封堵 2 围岩及回填层压注普通水泥或特种水泥浆液 3 衬砌内灌注速凝止水化学浆液 4 涂抹防水砂浆等 禁止使用水玻璃浆液作永久堵水材料 5 边墙淌水的整治方法 可采用边墙内间隔一定距离设竖向排水排水暗槽或边墙背后设 竖向盲沟排除 为扩大积水范围 在不影响围岩稳定或引起盲沟填 塞的前提下 可以盲沟为轴心 在垂直上 左 右三方面钻一些积 水孔 以拦截水流 集中排出 6 施工缝 伸缩缝 沉降缝渗漏的整治方法 对施工缝 伸缩缝 沉降缝渗漏病害 常用嵌填弹性防水橡胶 条 防水膨胀嵌缝腻子条 粘贴橡胶止水带等 对施工接缝也可用 压注水溶性聚氨酯等速凝止水浆液方法整治 7 仰拱冒水的整治方法 12 对于隧道基床冒水病害的整治方法 主要有 1 压注水泥砂浆 2 加深或增设排水沟 3 翻修隧底仰拱或铺底 8 衬砌漏水的整治方法 整治隧道衬砌漏水 宜采取 拱堵边排 方案 整治的部位均 应设置临时堵漏 柔性防水 刚性防水等防水层 以防止堵水材料 收缩而渗漏 9 增设内防水层 新建隧道衬砌防水一般采用防水混凝土或外贴式防水层 由于认为 灌注防水混凝土不易达到要求而较少采用 因此绝大部分隧道防水 采用外贴式防水层 然而运营隧道发生谁还 增设外贴式防水层几 乎不可能 一次通常增设内防水层 内防水层虽然不能阻止水流进 入衬砌内 但可阻止水流入隧道内 当水停止在衬砌内流动 衬砌 内的孔洞可能因碳酸钙沉积而有一定程度的愈合 增设内防水层是比较经济的 增设内防水层的方式有三种 一是刷 涂 二是刮压 三是喷涂 六 隧道防 排水设施质量要求六 隧道防 排水设施质量要求 隧道内外应有完整的防排水设施 以保证结构和设备的正常使 用 要求达到 1 拱部不滴水 边墙不淌水 安装设备之孔眼不渗水 2 道床排水畅通 不浸水 13 3 在有冻害地段的隧道 拱部和边墙基本不渗水 衬砌背后不积水 4 隧道全长范围内均应设置排水沟 导水盲沟 纵向盲管 沟 环向盲管等 组成完整的排水系统 并符合下列规定 1 排水底沟及疏水盲沟中心的深度应在铺底或仰拱底面 0 5m 以 下 排水沟断面宽度应便于清淤 2 排水沟坡度应与线路坡度一致 在隧道中的分坡平段范围内和 车站内的隧道 排水沟底应有不小于 1 的坡度 流入排水沟的横 向排水坡宜为 2 不应小于 1 3 排水沟间隔一定长度应设置检查井 以便清理和检查 沟顶应 设有盖板 4 靠近道床一侧的侧沟墙身应增设构造钢筋 并留泄水孔 泄水 孔直径为 4 10cm 间距为 100 300cm 5 寒冷及严寒地区的排水设备 应有防寒设施 或设有冻结线以 下的深埋水沟 6 运营中隧道因电气化改造落底时 其原有排水沟应同时下落 沟底至铺底或仰拱底面不得小于 0 5m 必要时边墙基础亦应下落 七 渗漏水整治技术关键七 渗漏水整治技术关键 不论采用哪种材料 不论增设内防水层还是注浆堵水都应严格按施 工工艺进行 否则将严重影响整治效果 首先 隧道增设内防水层时衬砌表面必须平整 要用凿毛 喷砂及 高压水进行认真清理 使衬砌表面不得有灰尘 油污 泛碱 油漆 14 泛浆