铁路隧道防排水设计探讨

程中出现失效问题主要有以下几个方面的原因: 初期 支护表面不平整 , 初期支护凸起部分在模筑混凝土压 力下刺破防水板 ; 浇筑二衬混凝土时 , 防水板在混凝土 下落的牵扯下, 造成断裂或撕裂破坏 ; 因固定需要, 防 水板热熔后产生薄弱点, 易发生损坏 ; 焊接钢筋时导致 防水板受损 ; 充填注浆管刺破防水板 ; 防水板搭接处理 欠佳。 3 2 混凝土结构自防水失效 ( 1) 混凝土因漏振、 跑模、 漏浆等因素都有可能导 致自防水失效。 ( 2) 衬砌出现开裂 , 产生裂缝的原因, 主要有几个 方面: 干缩裂缝 , 温度裂缝 , 变形裂缝。 3 3 施工缝、 变形缝防水失效 施工缝、 变形缝是防水的薄弱部位, 虽然施工缝增 加了止水带 , 但仍出现渗漏, 原因分析如下。 ( 1) 止水带 与混凝土 结合不 密实。混凝土 浇筑 时, 混合料与止水带紧密接触, 但硬化过程中 , 止水带 与混凝土易出现间隙。 ( 2) 止水带的选型不合理。中埋止水带凸高对地 下水渗透起阻隔作用 , 但因凸高选择不合理, 阻隔作用 降低。 ( 3) 端头模板漏浆。端头模板在止水带两侧不够 严密, 混凝土浇筑时容易漏浆, 使止水带周围混凝土不 密实。 ( 4) 中埋止水带错位。由于模筑混凝土的牵扯以 及止水带固结不稳固, 易出现弯 曲、 偏移设 计位置等 现象。 ( 5) 止水带接头不严。环向施工缝中的止水带不 完整, 容易形成防水的薄弱环节。
表 1 建议的严寒地区保温排水方式
图 6 某国外隧道使用直 径的 200 mm 纵向盲管
最冷月平均气 温数值范围 - 5 - 10 - 15 t < t - 3
目前设计采用的纵向盲沟直径一般在 100 mm 以 下, 建议加大为 200 mm 以上, 纵向盲沟直接与中心沟 连通, 取消 与电缆槽 并行的 侧沟 , 设置 侧向管 沟 ( 图 7) , 严寒地区中心水管可置于仰拱下方。
6 结语 随着铁路隧道的设计标准不断提高, 铁路隧道防排 水设计应进一步加强其系统性, 排水与防水应紧密结 合 , 尤其应注重隧道排水系统对防水的基础性作用, 根 据具体的工程条件有针对性进行防排水设计, 做到防排 水精细化设计 , 做好材料使用控制, 并将防排水施工作
图 7 增强纵向盲沟 后的隧道排水系统
水沟保温段 距离洞口 长度 /m 100 500 1 000 2 000
中心深埋水 沟距离洞口 长度 /m
防寒泄水洞 距离洞口 长度 /m
保温盲沟 距离洞口 长度 /m
< t - 5 < t 10 - 15
300 ~ 1 000 500 ~ 2 000
300 ~ 1 000 500 ~ 2 000
100 500
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( 6) 渗水下排不畅。透过防水板的渗水常向环向 施工缝汇聚 , 但由于施工中止水带常存在弯曲现象 , 没 有下泄通道。 ( 7) 仰拱及仰拱填充一次施工。部分仰拱及仰拱 填充一次性浇筑 , 导致仰拱形成的贯通性的环向施工 缝 , 易造成底部渗水。 ( 8) 水沟侧壁施工缝防水不严。目前设计中并未
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( 铁道第三勘察设计院集团 有限公司 , 天津 摘 要 : 铁路隧道防排 水标 准随着 建设 标准得 到大 幅提 升 , 但 300251)
内设中埋式橡胶止水带 ; 纵向施工缝涂混凝土界面处 理剂。 ( 2) 隧道排水措施 隧 道内设 双侧水 沟加中 心水沟 排水管 ; 环 向设 50 mm 透水管盲沟 ; 纵向设 墙设泄水孔与侧沟连通。 2 2 个别隧道渗漏水情况 2 2 1 渗漏水情况 该客运专线自交付运营后, 部分隧道部分地段存 在渗漏水病害, 渗漏病害主要表现为衬砌及隧底表面 存在水渍与洇湿 , 其中甲隧道有 11 处渗漏水点 ( 底部 7处、 边墙 3处、 拱腰 1 处 ), 乙隧道底部渗漏点 3 处, 丙隧道拱部 2处 , 丁隧道边墙 2 处。 2 2 2 渗漏水特征 ( 1) 按渗漏水位置分 拱墙渗漏水: 以点、 线或面渗漏的方式从隧道拱 墙部位渗漏 ; 底板渗漏水: 底板存在水渍、 或明显水 流现象 ; 设备洞室渗漏水。 ( 2) 按结构部位分 施工缝、 变形缝部位渗漏水 ; 其他部位渗漏水。 ( 3) 按渗漏表现形式分 点渗漏 ( 图 1) : 不连续、 无规律的渗漏现象, 表 现为蜂窝、 点状渗漏水 ; 线渗漏 ( 图 2) : 连续的或有 一定规律的 , 以线漏为主的渗漏现象。渗漏线可分为 变形缝和非变形缝两种 , 主要包括伸缩缝、 沉降缝、 施 工缝和 裂 缝等 ; 渗水。 面 渗漏 ( 图 3) : 衬 砌表 面 潮湿 或 80 mm 透水管; 隧道边
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图 4 可排 水止水带
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( 3) 增加沟槽部位防水设计 目前设计中对水沟电缆槽施工缝防水基本都没有 进行细部设计, 导致水沟内水从部分施工缝渗出, 底板 与沟槽接缝也是防水薄弱点, 建议防水设计中 , 应考虑 细部防水 ( 图 5) 。 ( 4) 规范与发展其他施工缝止水材料 传统的止水条与止水带相同, 存在定位困难的问 77
1 概述 改革开放以来, 作为交通基础设施重要组成部分 的各种隧道迅速发展, 隧道建设条件和结构形式也越 来越复杂。自从中国第一座铁路隧道台湾狮球岭隧道 ( 全长 261m ) 1890年建成通车以来, 到 2009 年底, 通 车运营铁路隧道总长接近 7 000 km。 防排水是铁路隧道设计标准建设、 设计、 施工中的 重点, 但衬砌渗漏水问题仍然不同程度地出现在新建铁 路隧道中, 隧道渗漏水不仅直接影响行车安全 , 而且还 降低隧道通风、 照明系统的工作效率, 诱发运营设施的 锈蚀, 影响隧道结构的耐久性, 在寒冷地区隧道的渗漏 水还会引发挂冰、 底鼓等不良病害, 严重危及行车安全。 因此, 针对目前国内的防排水技术现状, 有必要进 行进一步的研讨 , 对防排水技术提出更新的改进措施, 进一步指导铁路隧道设计与施工, 使隧道工程交付运 营后处于整洁状态。 2 某客运专线隧道防排水设计及个别工点隧道渗漏 水情况 2 1 防排水设计 隧道防排水采 取 防、 排、 截、 堵 结合, 因地 制宜, 综合治理 的原则。 ( 1) 隧道防水措施 隧道二次衬砌采用防水混凝土, 抗渗等级不低于 P8; 隧道拱墙防水板厚度不小于 1 2 mm; 环向施工缝
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4 5 设备洞室 ( 1) 采用全包防水 , 确保设备洞室内防水效果。 ( 2) 设备洞室底部周圈设置盲管 , 将衬砌背后地 下水引至正洞排水沟内。
图 5 沟槽部位施工缝构造防水
题, 设计过程中应进一步研究方便施工止水有效的新 材料。 4 3 现行排水系统改善 ( 1) 盲管 尽量考虑采用可维护型盲管, 确保盲管堵塞后可 疏通, 确保隧道排水舒畅。设计中明确盲管施工及保 护要求 , 如盲沟使用过滤层等, 避免人为造成施工模筑 混凝土时堵塞盲管。 ( 2) 侧沟 盖板实现工厂化生产, 统一管理施工。运营前对 侧沟进行彻底清理。 ( 3) 中心排水管 减小检查井间距 , 方便中心排水管疏通、 维修。设 计中应根据具体地质情况、 地下水情况选择合适的中 心排水方式。 4 4 增强纵向排水盲沟功能 增强纵向盲沟排水功能 , 保持外部排水有效是解 决隧道结构渗漏水的重要方法, 某国外隧道也采用了 直径为 200mm 的纵向盲管 ( 图 6) , 根据隧道渗水情 况, 每隔一定距离将水汇入中心排水沟。
收稿日期 : 2011-03 -20 作者简介 : 马志富 ( 1969 ) , 男 , 高级工 程师 , 1992年 毕业 于西 南交 通 大学 , 工学学士 , E-m ai: l m azh ifu @ tsd ig. com。
图 1 点渗漏
3 渗漏水原因分析 3 1 隧道防水板破坏 防水板防水是隧道防渗漏的第一道重要防线, 工
新建隧道仍存在不同程度的渗漏水情况 , 有必要对 隧道防排 水 体系进行 再认识 。 通过对 某客 运专线 隧道 防排水 设计 及运 营 后的渗漏水情况进行剖 析 , 提出了 加强 细部防 水设 计 、 增加 防 水材料功能和防排水施工工序化等改进措 施 , 提出 了建议的 排 水思路 , 旨在引出隧道防排水设计需 改进的方向 。 为适应寒 冷 地区高标准铁路建设需要 , 对寒冷地区 隧道防排水 系统的防 冻 保温也提出了建议 。 关键词 : 铁路隧道 ; 防排水 ; 设计改进 ; 建议措施 中图分类号 : U 453 6 文献标识码 : A 文章编号 : 1004-2954( 2011) 05-0076 -03
( 3) 重视正洞与设备洞室相交处防水板衔接。 ( 4) 设备洞室底板面向正洞侧应设置不小于 1 % 的下坡 , 可确保洞室内水引至正洞侧沟内。 4 6 注浆防水 为了保证注浆效果 , 建议针对富水带特别是寒冷 地区富水带注浆堵水技术执行规范化管理。 4 7 采用全包防水 全包防水隧道结构对高水头环境适应能力差, 可 能因结构庞大, 结构施工工艺复 杂, 而导致 结构因振 捣、 水化热等问题带来结构本体防水瑕疵 , 且开挖断面 巨大, 施工安全风险较大 , 一般仅在有严格地下水环境 ( 地下水流失可能引起居民饮用水困难、 地表沉降等 ) 要求的工程中采用。 4 8 推行防排水施工工序标准化 将防排水作为一道关键 施工工序进行 标准化作 业 , 由专业队伍担负施工 , 在隧道施工组织设计中充分 考虑合理的施工周期。 5 对严寒地区隧道防排水技术的建议 我国北方严寒地区的铁路隧道发生冻害的情况经 常发生 , 隧道防排水特别是防冻保温十分关键。通过 收集哈局、 沈局寒冷及严寒地区 280 座既有隧道防排 水技术资料 , 现场调查哈局范围内的 40余座隧道的冻 害整治情况 , 经研究分析认为, 严寒地区隧道防排水应 采用隧道结构外排水的方法。通过工程实践经验, 形 成了严寒地区保温排水方式建议 (表 1) 。