运营铁路隧道水害整治

1、万德友(铁道部工务局)【概要】在我国铁路营运地道中有不一样程度水害的地道约占70%。地道水害的整顿第一应从根本抓起,重视和提升地道防水的设计和施工质量。在地道维修实质工作中形成的卓有成效的治理原则是,截、堵、排相联合,就地取材,综合整顿。【重点词】地道水害综合整顿注浆防水层水是地道万害之源。在施工时期,因为涌水致使施工机具以致坑道被淹,给施工带来极大的困难。营运中的隧道,因为漏水、涌水致使衬砌裂损,隧底吊空,铺底或仰拱破裂,道床翻浆冒泥;寒冷地域的地道,因漏水冻融致使衬砌破坏,结冰侵限,危及行车安全;岩溶发育地域的地道,因大批涌水涌泥淹埋线路,中止运输。并且,长大越岭隧道,一般水量较大,危害也

2、甚。如京广线大瑶山地道、南岭地道,襄渝线大巴山地道,贵昆线梅花山地道,浑白线枫叶岭地道,京原线驿马岭地道等,在施工时期及交托营运后,都曾发生过严重水害。所以,重视地道水害,防备其发生和进行整顿是一项重要而艰巨的任务。本文试图经过对营运铁路地道水害整顿的评论,总结剖析过去在整顿这些病害实践中成功与失败的经验,商讨存在的问题与解决这些问题的门路。营运地道水害概略与成因剖析据统计,截止1998年末我国营运铁路有地道5000余座,总延长2500余km,此中有水害的地道约占70%,水害严重致使状态失格的有1362座,占营运隧道总数的30%以上。我国铁路营运地道水害所以这样严重,主要原由是设计问题。地道是

3、永远建筑物,设计基准期为80100年,质量优秀的地道营运早期是不该有水害的。隧道勘察中地质钻孔较少,工程及水文地质资料不足,对地道经过的断层带、破裂带的地点判断禁止,设计中大都套用定型图,缺乏针对性的增强设计。所以只管隧道富水地层不过部分地段,但办理不妥也会对整座隧道带来危害。在地道富水地段,在衬砌背后没有设置环向及纵向疏水盲沟,寒冷地域的地道,缺乏完美的保温设备,如成昆线沙木拉达地道、贵昆线梅花山地道,施工时都有水平导洞,均没考虑利用作为营运排水,相反地道交托营运后水平导洞因未衬砌而坍塌积水倒灌正洞,致使地道水害严重,长久限速运转。施工质量不良是造成营运地道水害的另一个重要原由。施工质量问题

4、表此刻,地道衬砌蜂窝空洞许多;铺底或施作仰拱前未仔细清理底部,留有浮碴、泥沙及施工用杂物;施工缝、伸缩缝、沉降缝“三缝”未按要求设置柔性嵌缝膏、弹性资料或橡胶止水带等,甚至不仔细用沙浆填塞,致使“十缝九漏”。还因为使用年久的地道,防排水设备无效,未实时修复,造成水害加剧。整顿营运地道漏水的基本方法多年以来,广大的工务员工在地道水害整顿中积累了丰富的经验,创建了好多卓有成效的方法。概括起来就是:截、堵、排相联合,就地取材,综合整顿。其常用的基本方法是:11增强地表及地下水的疏排(1)对地表水丰富的浅埋地道,当地表沟谷坑洼积水、渗水对地道有影响时,用劝导积水、填平沟谷、砌沟排水等举措,使洞顶地表形

5、成优秀的排水系统,不使洞顶的地表水流入或浸透地道。洞口仰坡设截水渠和排水渠,并保持优秀状态。(2)对地下水丰富,地道内无排水渠或排水渠深度不足而致使隧底积水的,应增设水渠,将单侧沟改为两侧沟,加深侧沟或采纳设置密井暗管加深水渠等措施。既有地道侧沟沟底位于基床底面以上,排水渠只能清除基底以上衬砌的渗漏水,地道底部的地下水排不出去,聚集在基底以下。在列车动荷载作用下基底融化,沟墙开裂或倾倒,铺底或仰拱破裂,道床翻浆。实践证明,除去这一病害有效的方法是将侧沟加深至轨面以下115m左右,清除基底以下的积水,以保持隧底干燥和稳固。(3)增设或疏导平行导洞。当长大地道,仅靠隧道内排水渠不可以将流入地道的地

6、表水及地下水排出13铁道建筑2000年第12期时,常常惹起水漫道床,中止行车。如贵昆线梅花山地道、果纳地道,京原线平行关地道这类状况都曾多次发生,这时一般都采纳增设或疏导平行导洞的方法。增布御寒泄水洞是整顿寒冷地域地道水害的有效方法。寒冷地域的地道,衬砌后的地下水渗漏到地道中,冻结成冰,悬挂在拱部成冰溜,贴附在边墙成冰柱,聚集在道床上成冰丘,都可能侵限危及行车安全,并且因为结冰冻胀,致使衬砌裂损、零落。嫩林线的岭顶地道、兰新线乌鞘岭地道、京原线平行关地道,都曾因上述原由中止行车。为除去其病害增设了泄水洞,泄水洞设在最大冻结线以下,以竖向排水渠与衬砌背后相连,并在泄水洞边墙及洞顶向围岩打潜水孔,

7、以利疏排围岩中的裂隙水。212注浆堵水凝1618min,拥有充分的操作时间,可灌性好(15min之内净浆流动度260mm),从初凝到终凝基本上是突变的,拥有微膨胀性能。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资料。213增设内防水层新建地道衬砌防水一般采纳防水混凝土或外贴式防水层。因为以为灌输防水混凝土不易达到要求而较少采纳,所以绝大多数地道防水采纳外贴式防水层。但是营运地道发生水害,增设外贴式防水层几乎不行能,所以往常增设内防水层。内防水层固然不可以阻挡水流进入衬砌内,但可阻挡水流进入地道内。当水停止在衬砌内流动,衬砌内的孔洞可能因碳酸

8、钙堆积而有必定程度的愈合。对注浆资料总的要求是:可灌性好;凝固时间设内防水层是比较经济的。增设内防水层的方式可控制,固化最好是突变的;固化体强度高、抗渗性有三种:一是刷涂,二是刮压,三是喷涂。好、粘结力强、微膨胀、持久性好;资料根源广,价钱(1)刷涂内防水层。用于刷涂内防水层的资料主廉价;施工工艺简易;无毒,对环境无污染。要有橡胶沥青或橡胶水泥、焦油聚氨酯、优止水(优防(1)向衬砌背后围岩或回填层注浆。一般使用普水)、赛柏斯等。橡胶沥青或橡胶水泥是由橡胶(三元通水泥净浆或沙浆。一般水泥净浆或沙浆原料丰富,价钱便宜,且结硬强度高,持久性好,可是一般水泥浆丁橡胶、氯丁橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶等)与

9、沥青(水初凝时间长,且难以正确控制,易造成浆液流失,早期泥)共炼所得沥青(水泥)改性胶料。该资料联合性较强度低,强度增添慢,易积淀析水。所以使用时一定加好,拥有弹塑性,不透水,料源广,价钱廉价,但易老化,入速凝剂、膨胀剂、减水剂等使一般水泥浆拥有快凝、持久性差,不可以在湿润面施工,涂层外尚需做沙浆保护早强、微膨胀的性能。层。焦油聚氨酯为聚氨酯与煤焦油的交联体,为双组(2)向衬砌内部注浆。衬砌内部空洞、裂纹与围份室温固化型,价钱较廉价。胶膜固化后密封好,拥有岩裂隙及回填层对比要小得多,一般采纳超细水泥。弹塑性。但与橡胶沥青(水泥)相同不可以在湿润界面施超细水泥的比表面积为80009000cm2/

10、g,最大粒径工,有毒性、有污染,防水层外需做沙浆保护层。优止为20m,可浸透浸透系数10-310-4cm/s的细砂或水(优防水)为加拿大入口优良防水剂,是一种浸透型裂隙宽度大于0105mm的缝隙中。而一般水泥的比表的高强度防水资料,以硅酸盐、硅砂为载体的无机材面积为30003200cm2/g,最大粒径为90m,只好渗料,直接涂刷在衬砌表面,经过资料的晶体膨胀浸透,入浸透系数大于510-4cm/s的粗砂或裂隙宽度大于充填到衬砌微孔中,成为衬砌的一部分,在衬砌表面形016mm的缝隙中。超细水泥的可灌性与化学浆液相成极强的涂层,与既有衬砌粘接强度可达到2MPa,施近,无毒、无污染、结硬强度高、持久性

11、好,是衬砌内部工简易,无毒无味,能在湿润界面施工,不需要保养,不注浆的理想资料。用做保护层,属刚性资料。赛柏斯为加拿大入口防水(3)向基底注浆。一般内行车间隔内进行,要求资料,性能与优止水邻近,价钱较高。注浆资料一定拥有快凝、早强、高强、微膨胀的性能,而(2)刮压内防水层。用刮压法做内防水层主要材且持久性好。注浆资料曾使用过水泥水玻璃混淆液,料为R料(改性保证时),R料是以耐候性好的丙烯酸可灌性好、早期成效也好,可是水玻璃的持久性差,不高分子乳液为基料,配以体料剂及填料剂构成的新式久病害从头出现。1996年广铁(企业)企业在南岭地道防水资料。其特色是可在湿润界面施工,无毒无味,具整顿隧底病害时

12、,成功地使用了双快水泥注浆。双快有耐候、耐碱性,价钱比较廉价,但一定做好保养工作,水泥注浆一定跟着气温的高低掺加缓凝剂,工艺比较刮完后1h开始养生,每日4次,起码养生3d。不然,复杂。1998年在大瑶山地道基床病害整顿时,又成功表面易粉化,严重影响防水成效。地应用了GRM水泥注浆,该水泥初凝1315min,终(3)喷涂内防水层。喷涂内防水层的常用资料为普14通水泥沙浆(一定掺速凝剂、减水剂)、特种水泥沙浆、阳离铁道建筑2000年第12期子乳化沥青等。水泥沙浆或特种水泥沙浆为最一般最常般都比较湿润,增设内防水层使用的资料应拥有可在用的资料,施工方便,价钱廉价,持久性好,无毒、无污染,湿润界面上施

13、工的特征,不然不是工艺麻烦就是影响但抗裂、抗渗性较差。阳离子乳化沥青为80年月后期科成效;地道内一般通风较差,使用的资料应当是无毒、研成就,在乳化沥青内加入10%20%阳离子氯丁胶乳搅无味、无污染的;地道是永远建筑物,使用的资料应是拌而成。其长处是可在湿润界面上施工,资料延长率大,持久性好、长寿命的。关于有侵害介质的地道,在弄清抗裂性强,弹性好。其弊端是寄存时间短,低温易裂,施作侵害介质性质的基础上,选择耐腐化的资料;在有流水条件较差,防水层外需做保护层。的部位,注浆应采纳水溶性聚氨酯,因为水溶性聚氨酯遇水快速膨胀和固化,堵水成效明显,但聚氨酯强度低,持久性差,价钱高。流水一旦被堵住,衬砌后仍

14、应3保证整顿成效的技术重点压注一般水泥净浆或沙浆拥塞缝隙。对衬砌局部少许311摸准病根,对症整顿漏水宜采纳立止水、R料、赛柏斯等堵水资料。313严格施工工艺水是致使地道发生水害的基本要素,但不是说有不论采纳哪一种资料,不论增设内防水层仍是注浆水就必有水害。问题是要抓住水的规律,依据实质情堵水都应严格按施工工艺进行,不然将严重影响整顿况,采纳针对性的举措。病根抓禁止,方案不仇家,效成效。所谓“三分资料,七分工艺”就是讲的这个道理。果就不会好。兰新线乌鞘岭地道水害整顿就是一例。这说了然按施工工艺操作的重要性。乌鞘岭地道位于兰新线K83+778处,穿越祁连山支第一,地道增设内防水层时衬砌表面一定平坦

15、,要脉(金强河与古浪河的分水岭),垭口高程2988m,冬用凿毛、喷砂及高压水进行仔细清理,使衬砌表面不得季最低气温为-3016,最大冻结深度2m,地道内渗有尘埃、油污、泛碱、油漆、泛浆、剥落在即的混凝土等。漏水冻害严重,道床结冰侵限,为保证行车安全冬天安不然,不论用什么方法施做的内防水层都不行能与衬排多人刨冰。在兰新线兰武段电化改造时曾对此进行砌坚固地粘结在一同。整顿,因为未抓住寒冷这个重点要害,采纳了往常增强其次,增设内防水层一定在经过注浆堵漏的基础地下水劝导的方法,见效甚微。此后总结失败的教训,长进行,在衬砌有显然水流的状况下,不论用何种资料采纳寒冷地域地道治水经验,在道床中心右边轨面下施

16、作内防水层,都不行能与基底粘结坚固。也就是说,4m处增设了御寒泄水洞,收到较好的成效。相同,大增设内防水层只好在没有明水的基面长进行(有的材瑶山地道基床病害整顿因为抓住病根,获得较好的效料要求基面一定干燥)。衬砌有较大射流或渗流时,必果。大瑶山地道1988年交托营运,因为道床基底施工须先进行堵漏办理,而后增设内防水层。质量差和中心沟水大流急等原由,三年后发生线路突第三,堵漏一定与引排相联合,一般是在拱部采纳然下沉,不得不扣轨限速运转,直至1997年8月地道堵的方法,在墙部采纳排的方法。在漏水严重的地段,内6处扣轨,限速运转达6年之久。病害整顿的难点应先凿槽埋管引排,防止因强堵而增添衬砌背后的积

17、为:中心沟水大流急,线路忙碌行车间隔时间短,扣轨水压力,致使衬砌其余单薄部位出现新的渗漏。工件影响水渠沟墙关闭,此外,一般防水速凝资料不可以第四,注浆堵水应按施工工艺进行,一定依据漏水知足施工要求。针对大瑶山地道病害的特色,研究采状况合理布孔,依据堵水种类保证钻孔深度,严格控制用了聚合物锚桩灌浆法,即用聚合物锚桩代替扣轨,然水灰比和注浆压力,注浆前先压水检查注浆孔贯穿情后对沟墙裂痕进行关闭,再用快凝、早强、高强水泥况及估量注浆量,注浆完了应仔细复查注浆成效,未达(GRM水泥)对基底注浆,填补基底吊空,恢复基底强到设计要求的应进行补浆。基底注浆还应保证注浆量度,获得满意的成效。及基底冲洗的干净度,如基底冲洗不干净,留有泥沙,312合理选择防水资料注浆就不可以达到预期成效。跟着科学的进步,地道水害整顿资料有了很大的最后,重视内防水层或保护层的养生,用R料施作的发展。5060年月主要采