第41卷第7期 2 0 1 5年3月 山 西 建 筑 SHANXI ARCHITECTURE Vo1.41 No.7 Mar. 2015 ・161・ 文章编号:1009-6825(2015)07-0161-03 高速铁路隧道防排水设计优化措施 张国辉 (中铁十六局集团公司,北京100018) 摘要:阐述了导致隧道出现渗漏水的原因,分析了隧道防排水设计中存在的具体问题,并着重探讨了高速铁路隧道防排水设计 的完善措施,对保证隧道工程的防排水设计质量有重要意义。 关键词:高速铁路,隧道,防排水设计,完善措施 中图分类号:U453.6 文献标识码:A 在铁路隧道设计中,防排水设计是施工设计的重点。如果隧 2高速铁路隧道防排水设计存在的问题 道出现渗漏水情况不仅会对车辆的行驶安全造成影响,并且还会 虽然我国在隧道防排水设计方面取得了显著的成绩,但是仍 对隧道照明系统和通风系统的工作效率造成影响,降低隧道的使 有一些问题存在。目前,我国已建隧道的防水都是参考国外一些 用年限。特别是天气寒冷的地区,如果隧道出现渗漏水情况,会 比较成熟的施工经验进行施工的,对隧道防水的施工规范也进行 出现底鼓、挂冰等情况,对车辆的行驶安全造成了较大的影响。 了明确,但是依然存在一些不足之处,主要体现在以下几个方面: 所以,很有必要针对我国当前的防排水技术,深入探讨防排水设 计,进一步对防排水设计进行完善。 1)隧道防水等级模糊。很多隧道在施工时,没有对隧道的防 水等级进行明确…。和国外的隧道防水规范相比,各类隧道的防 1 隧道出现渗漏水的原因 道施工的主要因素。其中地下水是导致隧道渗水的主要因素。 水等级和防水要求都不够明确,很多国标都缺乏定量的指标,或 2)缺乏防水设计依据。由于隧道工程的施工环境复杂,勘探 笼统,执行过程中的难度比较大。 在高速铁路隧道施工中,高地温、高地应力、地下水是影响隧 者指标比较简单、由于隧道是在地表下修建的,会被各种地下水包围。在施工过程 费用高,想要通过勘探来了解隧道地质情况的难度是比较大的。 在计算时也只是将地下水看作静 中,任何可能出现的排水系统缺陷都会导致隧道出现渗水和漏 由于地下水的运动缺乏规律性,水。当前我国虽然在高速铁路隧道防排水施工方面取得了良好 水压力作用,未对地下水的渗透作用进行考虑。从宏观的角度来 的施工经验,也取得了显著的成绩,但是总体防水效果依然不够 看,抗渗防水主要是根据地下层流台的达西定律来进行计算的, 理想,很多已经竣工的隧道依然存在衬砌结构渗漏的情况。调查 计算的结果也只能作为地下工程抗渗设计的参考。当前,很多学 显示,我国大约有接近1/3左右隧道有衬砌结构渗漏水的情况。 者都将应力场和渗流场进行综合考虑,并利用有限元的方法对地 常见的渗漏水病害主要表现为淌水、渗水、拱脚处渗水、滴水、侧 下水渗流进行研究,但是依然缺乏可以参考的研究成果。此外,墙渗水、局部涌水、道床积水等。冬季时,隧道的顶部会产生冰 设计人员在进行地下工程和隧道的设计时,只考虑建筑和结构上 挂,道床上会产生冰坡和冰堆。 的要求,对防排水的设计要求不够重视 J。在进行防水设计前, 由于水具有流动性,隧道衬砌结构受到的水头压力往往比较 没有全面了解水文地质情况和工程地质情况;没有全面勘察衬砌 大。一旦衬砌出现病害和缺陷都会出现渗漏水。同时,渗漏水会 周围的水量、水源和流向情况。 加剧其他病害的发展,对隧道的使用寿命和使用性能造成较大的 3)施工单位、设计单位之间缺乏沟通。隧道防排水工程是一 影响。所以,保证隧道工程的防排水设计质量具有重要意义,隧 项比较系统的工程,在进行治理的时候,需要以截、堵、排、防相结 道工程的防排水质量直接影响了隧道建成后结构的耐久性和坚 合的方法进行治理,要注意不要出现排而不堵或排而不防的 固性。 情况,这两种情况都会导致衬砌四周的积水不断增加,破坏隧道 the gap[J].GPS world,2001,12(7):10.18. [7] 张洪.基于压力参考法的桥梁挠度监测系统及性能分析 [D].重庆:重庆交通大学,2012. instrumentation[C].Proceedings of the 50th Highway Geology Symposium,Roaholce V A,2000:328-337. [6]Wong K Y,Man L L,Chan W Y.Real—time kinematic spans Application of pressure referenced method for deflection monitoring system in bridge Chai Fang’・ He Ze’ (1.Yunnan Yunling Highway Engineering Consult NG Co.,Ltd,Kunming 650200,China; 2.College of Trafic&Transportation,Chongqing Jiaotong University,Chongqing 400074,Chia)n Abstract:This thesis is prepared on basis of the practical effect of the pressure referenced method for deflection monitoring system,describing the basic principle and compositions of this system,which has been applied to Gaoligong mountains bridge at Baolong,Yunnan province,then the monitoring results are compared with manual deflection observation and periodical inspection repots,it shows the data produced and moni— tored in this system can tulry reflect the bridge structure situation change and With well feasibility. Key words:pressure sensor,connected pipe,deflection monitoring,manual deflection observation 收稿日期:2014—12—23 作者简介:张国辉(1972-),男,高级工程师 ・162・ 第41卷第7期 2 0 1 5年3月 山 西 建 筑 1)设置渗水下排通道。根据当前的设计,加入分区中的渗水 结构。 4)隧道防水施工不合理。虽然相关文件已经明确规定了隧 从防水板穿过,这些渗水下部如果没有排水管道,渗水会不断在 道的施工规范,但是并没有从经济性和效率性的角度上系统的研 衬砌和防水板之间聚集,导致水压增加。长此以往会导致衬砌段 究防水措施。对于不同的工程,也只是根据自己的想法进行防排 出现渗漏。所以,很有必要在衬砌段设置一个向下的排水管。 水设计,缺乏具体的评价标准,管理方面存在比较大的盲目性。 一2)对止水条和带安装工艺进行完善。当前,分区防水的带安 很多隧道防水措施的防水经济性差或者达不到防水目标。此外, 装和止水条主要是在已经铺设的防水板上进行施工。考虑到隧 些施工队伍的人员素质不高,导致工程质量差,埋下了安全 道中的施工条件不好,不管是使用冷粘法还是热合法,都不能取 隐患。 得较好的施工效果。所以,有必要考虑一下止水带、止水条的工 3高速铁路隧道防排水设计的完善措施 厂化安装。此外,要进行精细化施工管理,准确确定止水带的位 提高施工质量。 当前,我国的隧道防排水系统设计主要是对隧道功能进行设 置,计,对防水的维护性和动态性的设计比较少。一旦隧道结构某个 3.3注浆防水的完善措施 部位出现渗漏,处理起来难度会比较大,并且会破坏结构,影响车 辆的正常行驶。因此,需要进一步对隧道的施工、防排水设计和 运营维修进一步完善。 3.1 可维护性防排水的要求 隧道的防排水系统的可维护性指的是排水系统具有养护、维 修便利等优点。不管是何种类型的防水措施都无法保证工程使 用期间功能的良好性,但是如果隧道防排水系统具有良好的可维 护性,就可以及时对隧道进行维护,使隧道工程持续处于良好的 工作状态。防排水系统的可维护性主要体现在以下两个方面:1) 合理的施工设计。使系统的功能不容易丧失,提高事后维护的便 利度。2)完工后的疏通、维修和更换更加的便利。要保证防水层 保护周密,排水系统通畅。不会被异物和泥沙堵塞。内部不容易 淤积泥沙。衬砌出现渗漏后容易封堵,可以及时找到渗漏源。变 形缝、施工缝等结合部的构造更换容易。 3.2分区防水的设计 在高速铁路修建中,城区隧道一般位于地形水位下,隧道四 周的地下水无法自然排出。一般多使用防水层包裹住隧道的横 断面。为了避免从防水层穿过的渗水会顺着隧道向纵向方向串 流,研发出了分区防水技术。主要是利用止水条带粘贴在防水层 上,然后进行混凝土的浇筑。由于混凝土具有良好的刚度和高 度,即便衬砌段背后出现了渗水,渗水也无法随意窜流。此时,如 果一个防水分区的衬砌混凝土有良好的防水效果,就算是防水层 出现了损伤,此区域也不会出现渗漏的情况,有效控制了隧道 渗水。 在施工时,使用呈几何线状的塑料条带作为止水条来阻止隧 道渗水顺着隧道纵向窜流,此条带的横断面为凸楞状。如图1所 示,在施工时,使用冷粘法和热合法将其在防水板上进行固定,并 且保证防水板和止水条之间可以紧密结合。衬砌混凝土浇筑完 成后,止水条也会埋于混凝土中,并在止水带之间产生一个防水 分区。由于环向施工缝是隧道出现渗漏的重要位置,因此,“凸 楞”的止水条一般会在环向施工缝量测0.5 m的范围中进行固 定。工程中使用止水条的宽度为10 mm,高度为50 mm。 图1止水条 虽然分区防水可以有效控制衬砌混凝土和防水板之间的纵 向窜流,降低隧道渗水、漏水的情况,但是还需要做如下完善: 当前,隧道二次衬砌使用整体式衬砌台车和泵送混凝土结合 的方法进行施工。这种方法虽然在公路、铁路和水工隧道施工中 应用比较普遍,但是仍然有一些缺陷: 1)在泵送混凝土的时候,通常会将坍落度控制在1I cm一 18 cm,以保证混凝土的流动性。由于混凝土的坍落度比大,会增 加混凝土的收缩量,致使隧道拱顶出现一个纵向的灌不满区。 2)衬砌结构水平施工缝容易变成渗漏水的通道。在台车模 板就位之前虽然处理了水平施工缝,但是由于施工空间小,泵送 混凝土的灌注速度比较快,无法达到设计要求,并且施工缝上部 骨料下沉的密集度差,不能保证混凝土的均匀性。 3)两模板衬砌的接缝位置也是防水的重点,由于衬砌台车一 般会和已有的衬砌相互连接,另一侧会使用堵头模板进行封堵。 当衬砌台车顶压不够均匀、衬砌变形时,会导致连接端出现漏浆 的情况。在堵头模板的一端,由于初期支护面平整度差,一般使 用木模进行施工,模板上的接缝比较多,在泵送混凝土压力的影 响下,会出现漏浆、跑浆的情况,并且该处混凝土的密实性也无法 保证。 为了提高结构的防水能力,降低负面因素对工程质量的影 响,在完成衬砌后,有必要对这些地方进行注浆,将渗漏通道堵塞 住,进而提高混凝土的密实性。 在埋深注浆管时,首先要保证可以增强衬砌薄弱部位。考虑 到衬砌结构空隙区主要在拱顶部分出现,为了保证分区的效果, 在拱顶安装注浆管来进行衬砌背后的回填注浆。在隧道二衬和 背贴式止水带的接触位置也要设置注浆管。二衬完成后,对注浆 管进行注浆,以便可以进一步缝补好施工缝的渗透通道。进行回 填注浆时,要在衬砌混凝土的设计强度达到70%后进行,将衬砌 内注浆和回填注浆的压力控制在0.5 MPa。回填注浆工艺流程如 图2所示。要按照从低到高的顺序从轴线处开始施工。在多水 地区。要先进行两头的施工,再进行中间位置的施工。 1鱼型H堂堂 H璺皇鏊塑兰H 鏊垂H鎏鏊筻H 堂窒堕I 图2回填注浆工艺流程 4结语 隧道防排水工程施工是一项综合性比较强的施工,除了要完 善施工技术以外,还需要做好防水工程。提高施工人员的工作责 任心,选择质量合格的防水材料,组织专业化的施工队伍进行施 工,保证工程的施工质量。 参考文献: [1]TZ 3l1—20o9,铁路隧道防排水施工技术指南[S]. [2] 张慧玲.高速铁路客运专线隧道防排水设计[J].铁道标准 设计,2010(1):139・141. [3]GB 50108--2008,地下工程防水技术规范[s]. 第4l卷第7期 Vo1.41 No.7 2 0 1 5年3月 山 西 建 筑 SHANXI ARCHITECTURE Mar. 2015 ・163・ 文章编号:1009-6825(2015)07・0163-02 引洮一期工程7号隧洞4号斜井绕洞冻结开挖技术 冉曙霞 (甘肃省引洮工程建设管理局,甘肃兰州730030) 摘要:基于引洮一期工程7号隧洞4号斜井绕洞冻结加固工程,介绍了冻结加固段绕洞开挖的支护方案和冻胀融沉控制等施工 技术,工程的成功实施,为类似工程积累了一定的施工经验。 关键词:冻结法,开挖,支护,冻胀融沉 中图分类号:U455.4 文献标识码:A 1 工程概况 中,应加强温度和冻结壁收敛变形监测,以保证冻结施工的效果 甘肃省引洮供水一期工程7号隧洞4号斜井绕洞施工过程 和掘砌施工的安全。 中遭遇含水疏松砂岩地质地段,该地层围岩为极软岩,遇水极容 在冻结良好的冻结施工工作面搭设一个4 m×6 m的施工操 易软化并崩解,工程地质性质极其差;有地下水活动,大部分呈滴 作平台,用作摆放小型设备、工具以及临时堆放渣土等。 或渗水状,小部分呈线状流水,涌水量在0.43 L/(min・m)一 开挖前在开挖小导洞两侧用植筋胶植入18号以上螺纹钢 3.3 L/(min・m)之间,瞬时最大涌水量在8 L/(min・m)~ 筋,然后焊接上工字钢卡槽,可以保证出现不明情况时及时将洞 10 L/(min・m)之间,渗透系数在l0~一10 之间,地下水位在隧 口封闭。 洞上部约10 m,测定水压为0.2 MPa左右。开挖后,围岩稳定性 绕洞开挖总体的顺序为: 差,没有白稳时间,围岩塑性变形强烈,掌子面坍塌严重;饱水极 开挖小导洞一10 m后全断面开挖至下游封堵墙一回挖扩大 易出现掌子面涌砂现象。先后进行了旋喷加固、水平注浆施工, 上游10 m剩余渣土一拆除上游封堵墙一拆除下游封堵墙。 开挖过程中均有泥砂突涌。为保证施工安全可靠,决定采用冻结 2.2支护施工方案 . 法加固土体后进行暗挖法施工。 支护施工分为临时支护和永久支护。临时支护为一次支护, 2施工技术方案 采用型钢支撑+喷射混凝土进行支护;永久支护为二次支护,采 根据工程勘探地质资料和现场施工条件,先在绕洞内钻冻结 用钢筋+混凝土支护。 孔,并用冻结法形成冻土帷幕,再进行矿山法暗挖、构筑施工。在 为保证冻土帷幕的安全,冻土开挖后要对冻土帷幕进行及时 绕洞内钻凿水平或倾斜冻结孔,对地层进行冻结加固,把绕洞周 支护。因为绕洞开挖施工的过程中,地层中的应力平衡将发生改 围地层冻结成高强度、封闭性好的冻土帷幕,最后采用矿山暗挖 变,应力在开挖周围土层中重新分布,使土层产生位移,已加固好 的方法在冻土帷幕的保护下进行绕洞的开挖和支护施工,地层冻 的冻土帷幕便有了新形成的附加荷载作用在上面。 结、开挖和支护全部在绕洞内进行。 、 开挖小导洞为2.5 m×2 m,采用型钢加木板支撑,边挖边支, 开挖和支护施工的顺序为: 相邻间距为0.6 m,采用钢筋焊接,开挖临空面不超过1 m,采用小 准备一先打探孔再试开挖一边开挖边进行一次支护一进行 推车进行运输到操作平台,然后用小铲车装入大型运输车运出绕 二次支护一进行充填注浆一进行融沉注浆。 洞弃渣。挖至10 m后进行全断面开挖,原有的小推车运输更换为 2.1 开挖方案 输送带出土。边挖边支,采用型钢加木板支撑,相邻间距为0.5 m, 本绕洞开挖采用人工掘进,铲车和出渣车配合输送带进行 开挖临空面不超过0.8 m,环向间隔1 m用20螺纹钢筋水平焊接 运输。 拉接。 一先做施工及相应的应急准备,再打探孔确认冻结壁的厚度和 次支护施工采用22号b工字钢+22号槽钢+5 cm厚木 平均温度,然后从掌子面向前进行正式开挖。采用风镐+铁铲+ 板。工字钢加工成矩形,槽钢加工成拱形。绕洞内临时支护的钢 破碎锤进行开挖,装载机配合自卸王出土。开挖高度为6.125 m, 拱架采用封闭形式。每道支撑中部有2根横撑和2根立柱,以增 采用台阶式进行开挖。在开挖过程中,对影响施工的进行冻结管 加支撑的稳定性。拱形支撑排间距为0.50 m~0.60 m,为增加整 割除,然后用高压软管恢复冻结;对不影响施工的冻结管全部保 个支护体系的整体性和稳定性,相邻支撑间有纵向拉杆。为减少 留,继续维护冻结,待全部完成开挖、支护施工后,再进行割除,以 冻土帷幕损失冷量和防止支架间冻土帷幕的变形,在钢支撑后填 确保开挖过程中冻结壁的厚度和强度。在冻结和掘砌施工过程 满木板,木板紧贴冻土帷幕,并尽可能减小木板与冻土帷幕之间的 …,-Dt’…】…,  ̄,-o4t, ,…,…】…, , ,…,…,…, , ,… Drainage design optimizing measures of express railway tunnel Zhang Guohui (China Railway 16th Bureau Group,Be ng 100018,C isn) Abstract:The paper describes tunnel leakage causes,analyzes specific problems existing in tunnel drainage design,and explores measures of im- proving express railway tunnel drainage design,which has significant meaning for guaranteeing tunnel engineering drainage design quality. Key words:express railway,tunnel,drainage design,improving measures 收稿日期:2014-l2_23 作者简介:冉曙霞(1972.),女,高级工程师