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高鐵隧道防滲漏技術探討

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  摘要:高速鐵路工程時刻受到水的作用,尤其是當中的隧道工程,防水問題不僅影響工程本身的堅固性和耐久性,而且直接影響到高速鐵路和地下鐵道的正常使用。本文分析了隧道滲漏水的各種原因,介紹了隧道滲漏水的表現形式,提出了常用的堵漏防水技術和施工操作方法。

  關鍵詞:隧道工程,滲漏水,防水技術

  前言

  隧道工程防水是隧道工程設計的主要內容。如果沒有可靠的防水措施,地下水就會侵入,乃至危害運營和影響隧道使用壽命。目前,隧道工程最大的病害就是滲漏水。整治滲漏,既困難費用又高。因此,從設計時就引起重視,精心設計,精心施工。隧道開挖過程將對圍巖造成擾動,導致圍巖變形,裂隙發生擴展、導通,引起巖石中地下水下滲進入隧道,改變地下水流場,地下水位下降,而地下水位的下降則可能導致原有地下水排泄點如泉水出現流量減小甚至斷流,從而引發新的環境、生態問題,并導致糾紛。因此,隧道的防滲堵漏不僅是隧道本身的需要,也是、生態保護和水資源保護的要求。

  一、滲漏水的原因

  引起隧道滲漏水的原因很多,具體原因如下:

  1.設計上的原因

  (1)由于某種原因,隧道設計在山溝破碎帶或斷帶上又未進行防排水處理,地表水大量補給地下,最終造成隧道滲漏;(2)對不穩定的地基沒有進行處理造成地基不均勻沉降,導致補砌結構出現縫隙,從而產生滲漏現象;(3)拆模時間過早,或圍巖壓力過大超過襯砌體的設計荷載等,都能使襯砌內應力超過其破壞強度而導致縫隙。

  2.施工原因

  施工中忽視襯砌質量,造成混凝土內部空隙,造成滲漏水通道;另外對排水設施不按技術規范要求施工等,密閉性不良,造成局部地下水豐富,加之隧道防水性能缺陷,造成嚴重滲漏水。

  3.自然因素

  開挖隧道對地下水的影響,是隧道發生滲漏水的客觀因素。隧道開挖影響范圍的大小與地層的滲透系數、水位高低、過水斷面大小有關,此外還受大氣降水、隧道進深及隧道周圍溶洞、泉眼、水庫或江、河、湖泊的影響。

  二、 隧道滲漏水的表現形式

  隧道滲漏水主要表現為點滲漏、縫滲漏和面滲漏三種形式,根據其滲漏水量的不同,又分為慢滲漏水和快滲漏水。當工程發現滲漏水的現象時,需要根據具體情況和工程特點,采用不同材料、工藝和機具設備進行封堵。首先應做好下面幾項準備工作:

  1.查找滲漏水

  首先對工程周圍的水質、水源、土質等情況進行調查,掌握水位隨季節變化的規律和地表水的情況,以確定工程所承受的最大水壓。此外還應了解生產用水、生活用水的上下管道是否完好,以便查明引起滲漏的原因,為制定防水堵漏方案與切斷水源提供依據。

  2.從結構上分析滲漏水原因

  首先要了解結構的強度、剛度是否滿足要求,以及規程結構是否存在不均勻沉降等問題,因為上述因素都可能導致結構開裂而造成滲漏。堵漏修補工作應在結構穩定、裂縫不再繼續擴展的情況下進行。

  3. 檢查材料質量

  對工程所用防水材料進行檢驗,以判斷工程滲漏水是否由材料質量不良或選材不當而引起的。

  在對以上幾點進行分析的基礎上,按照處理止水與防水相結合的原則,到現場進行實地調查,將漏水部位、數量根據滲漏形式進行分類編號統計,繪制堵漏平面展示圖,即可制定堵水堵漏方案.

  三、常用堵漏防水技術

  1.表面封閉法

  在需防水的表面鋪一層防水層進行隔離和封閉。較常用的做法為先用聚氨酯防水橡膠進行表面處理,沿裂縫鋪一定厚度的橡膠膜即可。

  2.鑿縫填充法

  一般沿裂縫鑿成“V”型槽,再填充一些防水和補強材料。此法只適用于自身強度低,且有高延伸率、彈性及高粘結力的填灌材料,否則,材料與襯砌的粘結界面就會破壞,失去防水效果。

  3.灌漿法

  對具有較完整骨架的防滲漏對象,堵漏防水是一種快速而效果明顯的首選手段,是目前最常用的堵漏方法。將一定的材料配制成漿液,用壓送設備將其灌入縫隙或空洞之中,使其擴散、膠凝或固化,以達到防滲堵漏的目的,確保防水工程的防水性能。灌漿能使裂縫缺陷愈合而恢復整體性。與表面封閉法相比,它能有效防止水進入裂縫內腐蝕鋼筋。該法已被廣泛應用于整治隧道滲漏水,構筑第一道防水線。注漿材料應具備以下條件:(1)可注性好;(2)膠凝時間易于調節,最好是突變式固化;(3)固結體強度高,抗滲性好,附著力強;(4)材料價格適中,采購方便;(5)操作工藝簡單;(6)無毒。可根據灌漿材料的不同,分別對裂縫和混凝土缺陷進行補強和單純堵漏,特別是對有壓水的堵漏、修補,此法常可取得快速滿意的效果。灌漿法相對于表面封閉法來說,顯得工藝復雜,配方難掌握,技術要求高,造價也較高。

   4.疏排水

  疏排水措施,將地下水引出,減輕地下水對襯砌結構的壓力,有利于更好地進行防水,具體方式常采用盲溝、洞內排水溝及沉井等。

  5.其它方法

  防滲漏的方法還有粘結鋼板法、增加截面法、預應力張拉補強法等。這些方法都是在因設計計算失誤等原因造成裂縫的情況下使用,而且必須要在協調一致的變形條件下才可使用。

  堵漏材料的技術特性及配制方法:堵漏材料分有機材料和無機材料兩大類,常用的堵漏材料主要有堵漏靈、丙凝、非水溶性聚氨酯、水溶性聚氨酯、改性環氧樹脂、水泥水玻璃漿液等。在選擇注漿堵漏材料時,要從材料的技術特性、材料、成本、滲漏水特征等方面綜合考慮。

  注漿機具與堵漏材料的選擇:注漿機具要根據注漿液種類和結構滲漏位置的大小合理選擇,目前用于注漿堵漏的機具有:電動往復泵、電動風壓注漿設備、手壓泵及注射器等。堵漏材料要根據工程特點和滲漏水量的不同加以選擇。

  四、施工操作方法

  1.孔洞漏水的處理:對于孔洞漏水可采用預埋注漿管或用風槍鉆孔后將纏繞麻絲的Ф20~40mm的鋼管打入孔內,而后采用水泥—水玻璃雙液注漿法實施堵水,漿液固化時間可根據涌水量的大小和用漿量的多少進行調整。如注漿后涌水仍較大,再實施二次注漿。

  2.變形縫和施工縫漏水的處理:對于變形縫和施工縫的滲漏水,首先要根據漏水量大小制定堵水方案,其主要操作步驟為:根據滲漏水長度沿混凝土表面開鑿成“V”型槽(寬度、深度視滲漏水大小掌握),將槽內殘渣沖洗干凈,而后將Ф40mm半圓形塑料引水暗槽(薄鐵皮彎制也可)置人槽底蓋住水流部位,并用水泥速凝膠將兩側固定牢,再將Ф12mm引水導管(鋁管)垂直置于引水暗槽兩端,導水管外露長度為100mm,同樣用水泥速凝膠固定。在確認引水暗槽和導水管固定牢固后,進行注水試驗,其目的一是檢查有無跑冒漿部位,二是可根據注水量估算漿液用量,以免造成材料浪費。注水試驗后,將“V”型槽界面用噴燈烘干,并在基面上涂兩遍環氧糠酮漿液,漿液固化后即可進行注漿止水。注漿機具為專用化學電動注漿泵或手提式手壓注漿泵,注漿壓力控制在4~8MPa。注漿接近結束時,注漿泵壓力適當增大并恒定5~10min,表針不再回落,即可結束注漿,并將注漿管迅速用軟塞塞住,以免漿液噴出或溢流。注漿完畢72小時后,將外露注漿管用手持砂輪機切除,將“V”型槽用膨脹水泥砂漿填實抹光。

  3.大面積滲漏水的處理:對于邊墻、底板等部位出現的較大面積滲漏水,應先對滲漏水部位的滲漏點進行調查,根據滲漏范圍劃分為若干作業單元。然后本著先堵大、后堵小、從上而下的堵水原則進行施工。對滲漏水量較大部位,先開槽或鉆孔將水引出,再將周圍水孔眼封閉處理,注漿方法與變形縫、施工縫相同。

  4.孔眼滲漏水的處理:混凝土基面局部出現點滲漏水時,以“堵”為主。如水流量較大,封堵困難時,可根據滲漏水量在混凝土基面開“V”型槽,將Ф20mm的鋁管(或聚乙烯塑料管)對準漏水點放好,用速凝水泥膠泥將其固定,將水由導管引出,然后進行注漿堵漏及表面修整。對于滲漏水量較小部位,沿滲漏點進行鑿除,直到找到準確部位,其長度、深度視具體情況而定。鑿除后的部位用速凝水泥膠泥填堵,待水泥凝固并觀察不再滲漏后,表面用膨脹水泥砂漿封閉抹平。

  結語

  隧道防滲漏是隧道工程成敗的關鍵,尤其在地下水較高地段尤為重要,防滲漏效果的好壞直接影響隧道的使用壽命。分析滲漏產生的原因,在設計施工階段采取相應預防措施,重視施工階段防滲漏技術,才能杜絕滲漏現象發生。

  參考文獻

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