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冰冷低温地区隧道渗水怎么防水补漏

文章编辑: admin     发表时间: 2018-11-15

隧道渗漏水在低温条件下因结冰导致的对混凝土结构破坏类型主要有两种,一是在饱水状态下混凝土中的游离水受冻结冰后体积膨胀,在混凝土内部产生应力,由于反复作用导致内应力超过混凝土抵抗强度致使混凝土冻融破坏;二是混凝土结构裂缝、蜂窝、施工缝等处渗漏水受冻结冰膨胀后产生的冻胀破坏。这两种破坏都会导致局部混凝土功能丧失,对结构的整体性产生破坏,降低了混凝土结构的安全性和耐久性;此外,渗漏水还将使隧道拱部和侧墙产生冰凌侵入净空而影响高铁隧道供电,底板积水和渗水补给在低温条件下层层结冰又危及高铁行车安全。因此,对高寒地区高铁隧道混凝土结构渗漏水的治理是维修保养工作中非常重要的一个方面。
 
要实现修复性堵漏,灌浆材料需满足以下要求:1)灌浆材料固结体本体渗透系数小于混凝土本身的渗透系数(10-7 m/s),这才能使材料灌入裂缝后在持续的水压下维持不漏;2)灌浆材料固结体本体抗压强度大于一般建筑物混凝土需要的强度(40 MPa),因为固结体抗压强度过低会削弱混凝土的整体性和耐久性,难以保证建筑物的百年大计;3)灌浆材料固结后对混凝土界面的粘结强度大于一般素混凝土的抗拉强度(2 MPa),如此能够有效地阻止灌浆材料和混凝土界面的脱离,保证高效地封堵渗漏水。
冰冷低温地区隧道渗水怎么防水补漏
充水性是考察灌浆材料在高寒地区进行施工的重要因素。聚氨酯发泡灌浆、丙凝、丙烯酸盐水性灌浆材料与水反应后形成吸水性凝胶体,不建议用于高寒地区的混凝土结构病害部位。而环氧材料本身吸水率较低,且具有较高的理化性能,对混凝土粘结力较强,但其遇水不固化、固结体较脆,在应用时需进行改性处理。选择了不含水的环氧树脂,同时通过化学接枝改性解决了传统的环氧树脂遇水不固化、固结体较脆的问题,可用于冰冻环境隧道混凝土结构的渗漏水治理。其主要性能指标如下:
冰冷低温地区隧道渗水怎么防水补漏
兰新高铁高寒隧道修复性堵漏治理实践
 
以兰新高铁两条代表性高寒隧道为研究对象。大梁隧道位于青海省门源县,地处大梁中高山区,平均海拔3 600~4 200 m、最高海拔为4 430 m,隧道起迄里程K1965+539~K1972+098,全长6 550 m。祁连山隧道位于青海门源回族自治县至甘肃省山丹县,地处祁连山中高山区,平均海拔为3 600~4 300 m、最高海拔为4 345 m,起迄里程K1972+358~K1981+873,全长9 515 m。据统计,兰新高铁各隧道内均出现了大量渗漏水、唧泥冒浆现象。
冰冷低温地区隧道渗水怎么防水补漏
现场病害主要为隧道拱墙衬砌、洞室、侧沟底与道床板间、两线间渗漏水等,针对病害特征及产生的原因,拟根据不同类别进行处理。
 
二衬拱墙渗漏水整治:主要为部分衬砌混凝土裂缝、施工缝渗漏水,“以排为主,以堵为辅”。
 
1)对于裂缝宽度≤0.2 mm或出水量小(有湿渍但无流水)的裂缝、施工缝,采取钻孔注浆堵水进行整治。
 
2)对于裂缝宽度>0.2 mm或水流量大(有明显水流痕迹)的裂缝、施工缝,采取水沟侧壁钻孔排水降压及渗水部位周边注浆封闭相结合进行整治。
 
3)疏通该段二衬环向排水盲沟,恢复衬砌背后排水功能。
 
侧沟与道床板间渗水整治:结合渗漏现状,采用“内外结合”的方式进行处理。
冰冷低温地区隧道渗水怎么防水补漏
侧沟渗漏水整治示意
 
侧沟沟槽底与道床板间渗水处理范围
 
在高寒地区的隧道渗漏水治理中,修复性堵漏材料和工艺的应用可以防止因为冰冻及冻融循环产生的冻胀破坏,避免渗漏水治理手段的不足引起的功能失效,有效保障了高铁隧道结构的安全性、可靠性和耐久性。
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常见问题

隧道渗漏水在低温条件下因结冰导致的对混凝土结构破坏类型主要有两种,一是在饱水状态下混凝土中的游离水受冻结冰后体积膨胀,在混凝土内部产生应力,由于反复作用导致内应力超过混凝土抵抗强度致使混凝土冻融破坏;二是混凝土结构裂缝、蜂窝、施工缝等处渗漏水受冻结冰膨胀后产生的冻胀破坏。这两种破坏都会导致局部混凝土功能丧失,对结构的整体性产生破坏,降低了混凝土结构的安全性和耐久性;此外,渗漏水还将使隧道拱部和侧墙产生冰凌侵入净空而影响高铁隧道供电,底板积水和渗水补给在低温条件下层层结冰又危及高铁行车安全。因此,对高寒地区高铁隧道混凝土结构渗漏水的治理是维修保养工作中非常重要的一个方面。
 
要实现修复性堵漏,灌浆材料需满足以下要求:1)灌浆材料固结体本体渗透系数小于混凝土本身的渗透系数(10-7 m/s),这才能使材料灌入裂缝后在持续的水压下维持不漏;2)灌浆材料固结体本体抗压强度大于一般建筑物混凝土需要的强度(40 MPa),因为固结体抗压强度过低会削弱混凝土的整体性和耐久性,难以保证建筑物的百年大计;3)灌浆材料固结后对混凝土界面的粘结强度大于一般素混凝土的抗拉强度(2 MPa),如此能够有效地阻止灌浆材料和混凝土界面的脱离,保证高效地封堵渗漏水。
冰冷低温地区隧道渗水怎么防水补漏
充水性是考察灌浆材料在高寒地区进行施工的重要因素。聚氨酯发泡灌浆、丙凝、丙烯酸盐水性灌浆材料与水反应后形成吸水性凝胶体,不建议用于高寒地区的混凝土结构病害部位。而环氧材料本身吸水率较低,且具有较高的理化性能,对混凝土粘结力较强,但其遇水不固化、固结体较脆,在应用时需进行改性处理。选择了不含水的环氧树脂,同时通过化学接枝改性解决了传统的环氧树脂遇水不固化、固结体较脆的问题,可用于冰冻环境隧道混凝土结构的渗漏水治理。其主要性能指标如下:
冰冷低温地区隧道渗水怎么防水补漏
兰新高铁高寒隧道修复性堵漏治理实践
 
以兰新高铁两条代表性高寒隧道为研究对象。大梁隧道位于青海省门源县,地处大梁中高山区,平均海拔3 600~4 200 m、最高海拔为4 430 m,隧道起迄里程K1965+539~K1972+098,全长6 550 m。祁连山隧道位于青海门源回族自治县至甘肃省山丹县,地处祁连山中高山区,平均海拔为3 600~4 300 m、最高海拔为4 345 m,起迄里程K1972+358~K1981+873,全长9 515 m。据统计,兰新高铁各隧道内均出现了大量渗漏水、唧泥冒浆现象。
冰冷低温地区隧道渗水怎么防水补漏
现场病害主要为隧道拱墙衬砌、洞室、侧沟底与道床板间、两线间渗漏水等,针对病害特征及产生的原因,拟根据不同类别进行处理。
 
二衬拱墙渗漏水整治:主要为部分衬砌混凝土裂缝、施工缝渗漏水,“以排为主,以堵为辅”。
 
1)对于裂缝宽度≤0.2 mm或出水量小(有湿渍但无流水)的裂缝、施工缝,采取钻孔注浆堵水进行整治。
 
2)对于裂缝宽度>0.2 mm或水流量大(有明显水流痕迹)的裂缝、施工缝,采取水沟侧壁钻孔排水降压及渗水部位周边注浆封闭相结合进行整治。
 
3)疏通该段二衬环向排水盲沟,恢复衬砌背后排水功能。
 
侧沟与道床板间渗水整治:结合渗漏现状,采用“内外结合”的方式进行处理。
冰冷低温地区隧道渗水怎么防水补漏
侧沟渗漏水整治示意
 
侧沟沟槽底与道床板间渗水处理范围
 
在高寒地区的隧道渗漏水治理中,修复性堵漏材料和工艺的应用可以防止因为冰冻及冻融循环产生的冻胀破坏,避免渗漏水治理手段的不足引起的功能失效,有效保障了高铁隧道结构的安全性、可靠性和耐久性。


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