高寒地区某公路隧道渗水结冰原因分析及处治_翟正平

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图 5 RK23+590 横向裂缝、材料破损 Fig.5 Transverse cracks and material failures at RK23+590
图 6 6#车行横通道墙底渗漏水 Fig.6 Water seepage from the wall base of the 6# cross passage
shaped gutter (Unit: cm)
口,深入衬砌将水引入导水管内,引水管直径为 20 mm,深入衬砌内不宜超过衬砌厚度的 2/3。当隧道 衬砌水结冰严重时,采用衬砌内注浆和 U 型沟槽嵌 入隔热材料相结合的方法。
裂缝注浆止水适用于渗水轻微(即滴水)的情 况。渗水较大的裂缝,采用钻斜孔法或凿缝法注浆 处理,干燥或潮湿的裂缝采用骑缝注浆处理。注浆 压力及浆液凝结时间应按裂缝宽度、深度确定,注浆 止水材料采用超细水泥浆。骑缝注浆时,在槽内裂 缝上钻孔,孔深为 1/3~2/3 衬砌厚度,间距 50 cm,孔 内插入注浆管,注浆管插入深度 15 cm;在槽内填入 堵漏胶浆并固定注浆管,待封闭砂浆达凝固后,进行 注浆,注浆压力不宜超过 0.5 MPa。斜缝注浆时,在 槽两侧 10 cm 处各钻一排孔,沿裂缝两侧按梅花状 交错布置,孔间距一般为注浆处衬砌厚度,最大不宜 超过60 cm,孔深一般为 20~40 cm;孔内插入注浆管, 注浆口应设于裂缝中。采用快硬水泥砂浆固定注浆 嘴,并在注浆嘴周围抹一层砂浆以形成防水层,待强 度形成后进行注浆,注浆压力不宜超过0.70 MPa。
渗水处治施工应重视以下关键环节:(1)施工前 应对渗水的位置和规模进行现场核查,若与设计有 出入应及时反馈。(2)施工前应先清除既有衬砌表面 的尘埃及衬砌劣化部分,清除范围要比处治范围增 大 10~25 mm。(3)施工过程中,应随时检查治理效 果,做好隐蔽工程施工记录,特别是嵌缝作业的基面 处理、注浆工程等。发现问题应及时处理,确保堵漏 作业的质量。(4)抗渗堵漏材料应按照材料说明书要 求配制,通过现场试验合理优化配合比和施工工艺, 同时应了解材料对施工现场环境的适应性以及材料 性能发挥的成效,确保处治效果。(5)导水管材料应
Fig.2
图 2 10 月~次年 3 月份病害段地表冲沟 Ground gully on the defective section (from October to
the next March)
2.1 渗漏水情况
在 春 融 期 的 2 月 ~3 月 份 ,隧 道 右 幅 RK23 + 590~RK23+700 段出现渗水现象,持续时间约一个 月,造成洞内衬砌和路面结冰(图 3),影响安全运 营。渗水位置分布于隧道拱顶和拱腰施工缝中,经
5.2 衬砌渗水结冰处治
隧道渗水结冰处治以防水为基础、排水为核心、 保温为关键、三者结合、综合治理,达到不渗、不冻胀 目的。考虑处治的长久有效性,采用 U 型槽导水结 合嵌入隔热材料法。渗水处治以导水为主,辅以止 水,结合外层保温。衬砌施工缝线状渗水时采用导 水法,止水法则适用于漏水量为浸渗、漏水范围有限 的情况。采用止水法虽可止住该处的渗水,但水可 能会从附近其它薄弱处渗出,且止水材料随着时间 的推移容易剥离而降低止水效果,因此止水法作为 辅助措施加以采用。
2.3 横通道渗水情况
6#行车横洞边墙底部出现渗水,并造成路面少 量积水(图 6),渗水位置位于行车横洞中部两侧墙 脚附近,沿墙底线性纵向分布,长度约 2~3 m,出水
量较小,未发现明显的渗水点。 2.4 病害程度及危害评定
根据《JTG H12-2003 公路隧道养护技术规范》, 经综合评估将隧道右洞渗水结冰段判定为 3A 类,右 洞 RK23+590 处的横向裂缝破损判定为 2A 类,6#行 车横洞边墙底渗水判定为 1A 类。
Hale Waihona Puke Baidu
修补采用凿槽充填和压力注浆的方法;针对底部渗水采用在隧道底部设置盲沟的方法。该综合处治方法具有有效、
经济、安全、施工简单快捷的特点,处治后隧道渗水等病害问题得到解决。
关键词 隧道 渗水结冰 原因分析 处治措施 U 型槽导水 保温材料
中图分类号:U457.2
文献标识码:A
1 工程概况
国道主干线二连浩特至河口高速公路山西境内 得胜口至大同段亮马台隧道从 2011 年 2 月起,隧道 右幅 RK23+590~RK23+700 段出现渗水结冰病害, 影响了隧道的安全运营。该隧道 2005 年 10 月 18 日 建成通车,为分离式双洞双车道隧道,左洞长 2 248 m (LK22+312~LK24+560),右洞长 2 150 m(RK22+ 310~RK24+460),净高 5 m,净宽 10.5 m,设计速度 100 km/h。
现代隧道技术
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文章编号:1009-6582(2016)01-0196-06
高寒地区某公路隧道渗水结冰原因分析及处治
DOI: 10.13807/j.cnki.mtt.2016.01.030
高寒地区某公路隧道渗水结冰原因分析及处治
翟正平
(山西省交通规划勘察设计院,太原 030012)
隧道线状漏水结冰处,采用 U 型沟槽嵌入隔热 材料法(图 7),即是以渗水裂缝为中线在衬砌上切 割 15×15 cm 的 U 形槽,贴着裂缝铺设ϕ100 mm YAS 排水半管,再用防渗胶材料充填防止水渗流出,然后 铺设保温材料,最后喷涂防火层。保温材料除满足 防冻要求外,还要考虑防火、防潮性能,可采用酚醛 泡沫保温板、高强岩棉板、复合硅酸盐板等复合型隔 热保温材料。防火涂层耐火时间不应小于 2 h。由 于渗水发生位置一般不规则,导水管管径又不能太 大,也不能完全顺着渗水裂缝布置,导致处治范围两 侧可能还存在渗水,因此使用引水口配合导水管把 渗水全部引排走,即在导管范围内设置小直径引水
(3)防水板铺设与衬砌耦合不良:经地质雷达 检测,发现拱腰附近处二次衬砌混凝土与初期支护 表面有脱空现象,防水板与衬砌不紧密,局部地段赋 水、潮湿,冻融产生的膨胀收缩对防水板、止水带、盲 管产生破坏,将初期支护和二次衬砌衬之间的防排 水材料损坏。结构缝处的止水带是薄弱位置,被冻 融产生的膨胀收缩破坏,使之失去防水作用,导致水 通过施工缝渗流入隧道中。
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Vol.53 ,No.1 ,Total.No.366 Feb.2016
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图 7 U 形槽保温排水方案(单位:cm) Fig.7 Heat preservation and drainage scheme using a U-
4 病害处治原则
针对隧道衬砌渗水、隧道衬砌裂缝、车行横通道 底部渗水三种病害,按照《JTG D70-2004 公路隧道 设计规范》和《JTG H12-2003 公路隧道养护技术规
范》结构安全和运营要求,病害处治应保证隧道衬砌 表面不渗水,确保隧道安全运营,处治方案应经济、 高效,避免损伤原有结构,不得恶化现有围岩条件和 加速病害发展,尽量减少施工对隧道运营的影响。
隧址区属温带大陆性季风气候区,年平均气温 6.5℃,最低平均气温-11.3℃,极端最低气温-29.1℃。 隧址区降雨较少,年平均降水量 384 mm,最大冻土 深 1.4 m。在春融期,洞内温度较洞外低。
隧道围岩为中下太古界集宁群变质岩,基岩裂
隙总体较发育,闭合性较好,渗透性较差,地下水类 型为基岩裂隙水,主要靠大气降水下渗补给。病害 段隧道洞顶正上方为“V”字型季节性基岩冲沟,较 发育,冲沟在平面上与隧道斜交或平行,呈狭长状, 纵坡较大。3 月~10 月份,雨水大部分顺冲沟向下 游迅速排泄(图 1),小部分雨水沿基岩裂隙下渗至 隧道洞身,在空间上形成较长的渗水漏斗。10 月~ 次年 3 月份大气降水基本上以冰雪形式赋存于隧道 顶部(图 2)。春融期,白天冰雪开始融化,雪水大部 分沿基岩裂隙缓慢下渗,小部分以其它形式排泄。
发育,闭合性较好,水只能从现有裂隙不断下渗,无 法从别处排走。
(2)气候原因:隧址区属高寒地区,冬季大气降 水基本上以冰雪形式赋存于隧道顶部。春融期,白 天冰雪缓慢融化下渗,夜间洞身附近的温度下降至 0℃以下,而白天下渗的雪水还来不及排泄,被冻结 成冰,逐渐堵塞排水设施。因昼夜交替而反复冻融 防排水设施,包括防水板、排水管以及结构缝处橡胶 止水带等。
2 病害现状
图 1 3 月~10 月份渗水段地表冲沟 Fig.1 Ground gully on the water seepage section (from March to
October)
修改稿返回日期:2014-11-17 作者简介:翟正平(1979-),男,高级工程师,从事公路隧道勘察设计工作,E-mail:sxls6619@sina.com.
图 3 RK23+650~RK23+700 段结冰 Fig.3 Freezing at the RK23+650~23+700 section
2.2 衬砌破坏情况
图 4 隧道渗水病害位置 Fig.4
图 4 隧道渗水病害位置 Fig.4 Water seepage locations
隧道土建结构总体较好,仅右洞 RK23+590 处 发现一条横向贯通斜裂缝,位于拱顶至拱腰附近,该 裂缝呈锯齿状,宽 0.5~2 cm,上下无明显错台(图 5)。裂缝附近材料表层局部破损并剥落掉块,最大 为 25×10 cm,且裂缝附近有早期渗漏水痕迹。
摘 要 山西得胜口—大同高速公路亮马台隧道位于高寒地区,存在春融期渗漏水结冰情况,影响隧道运营
安全。文章通过分析渗水原因,针对隧道衬砌渗水、隧道衬砌裂缝、车行横通道底部渗水三种病害,采取了针对性的
处治措施,具体包括:在地表铺设防渗水层和排水沟;针对洞内衬砌渗水采用 U 型槽导水结合嵌入隔热材料法;裂缝
3 病害原因分析
(1)地表水下渗通道:隧道围岩的裂隙总体较
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检测共发现春融期出水点约 22 处,以滴漏或浸渗为 主,其中 7 处出水量较大(图 4)。1~5 号和 21~22 号 渗水点渗水量约 0.7~1.2 m3/d,其它渗水点渗水量约 0.1~0.3 m3/d,隧道日均渗水量 6~8 m3。
隧道防排水系统以排水为主,防排结合。隧道 内车行方向右侧设排水沟,每隔 10 m 设泄水孔排除 路 面 水 。 洞 身 每 隔 一 定 距 离 设 一 环 向 ϕ50 mm HDPE 波纹管,拱脚用纵向ϕ100 mm HDPE 波纹管连 接,通过横向ϕ100 mm 聚乙烯管排入两侧排水沟。 初期支护与二次衬砌之间采用 EVA 复合土工布防 水,在结构缝处设置橡胶止水带。
5 病害处治方案
隧道衬砌渗水处治方案包括:相应洞顶地表封 水、渗水缝设置 U 型槽导水、排水保温;裂缝修补采 用凿槽充填法和压力注浆法;车行横通道底部渗水 采用底部设置渗水盲沟排水的处治措施。
5.1 洞顶地表渗水处治
地表渗水的处治措施是,在地表铺设防渗水层 和排水沟,即是在地表铺设 50 cm 厚的石灰含量 6% (质量比)的灰土,压实度不低于 96%,地表凹凸不平 的坑也采用石灰含量 6%(质量比)的灰土填补平顺; 然后在灰土上铺设防渗土工布,其搭接重合长度不 小于 100 cm;最后再浆砌 40 cm 厚的 M7.5 浆砌片石 排水沟,排水沟深度为 1.5 m,宽度应将沟底全部覆 盖且不小于 5 m。
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