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洛克和博士闯过鲸鲨群后,留下了淡淡的哀思。洛克决定让博士和他先去一个地方散散心。
博士按照洛克给的E-mail雷达地图行驶,不过多久,博士看着沿途熟悉的景色,想起了他的从前——
从前博士曾来到这里试验它研发的高压潜水服,不料路遇“歹徒”,他们的饰演被迫终止,还有一位同伴的潜水服被撕裂了一个大口子,没错,这里有着凶恶的巨钳蟹。
博士边想着,边纳闷,洛克来这里干什么呢?听他的口气好像到过这里。那他为什么要来这么危险的地方故地重游呢?这一切的疑问,博士都无法独自解答。
那些巨钳蟹嗅觉果真还和当年那般灵敏,探险者们刚走了几步,巨钳蟹们就“闻味而来”。
一路上塞恩博士用三叉戟护身,直到他们拨开水帘,进入了一个石洞里。
洛克开始变得庄严而肃穆,踏着正步,向着一个地方走去,塞恩博士跟在后面,满头雾水。
我们明确目的地后飞速前进,过三关斩六将来到了这个可疑地区。
塞恩指向一个地方:“嘿!我们好像成功了!”洛克沿着塞恩的手看去,他不禁有点欣喜,因为他在那里发现了一堆古建筑遗骸。上面有着大理石雕,有着一个弹奏着竖琴的美人鱼……一切的一切似乎都证明了这里就是传说中的亚特兰蒂斯。
他们趴在窗前惊呆了,这简直就是建筑之绝唱,无韵之长城。过了好一会,他们才想起来实地考察的事,他们换好便利的潜水服,连防身的武器都没有带,就这样出发了。
他们并没有意识到危险正在来临。
咔叽探险队怎么选择疲惫的旅行者:
这个疲惫的旅行者看起来状况不太妙,一看到咔叽们,他就颤巍巍地伸手求助:“我已经被困在这里好几天啦...能帮帮我吗”
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关键词:隧道;渗漏水;排堵;保温;疏通
大秦线自1988年建成通车以来,随着运量、列车密度的逐年增加以及列车编组和轴重的增加,为国民经济的发展带来了显著的经济效益和社会效益。同时,给既有线路设备产生巨大影响,特别是对桥隧设备冲击产生的病害日趋严重。每年的集中修投入大量的春人力、物力和财力,也相应的解决了一定量的病害,但是,隧道渗漏水的问题也是至今未能进行彻底的解决。据统计全路出现渗漏水病害的隧道数量占运营隧道总数的80%以上。在冬季,寒区隧道的渗漏水病害转化为衬砌挂冰,严重影响铁路的运营安全。为此,如何寻求科学、合理、行之有效的解决工法,是技术管理工作者绞尽脑汁寻求攻克的技术课题。
1 概况
大同工务段管内大秦线共有隧道11座,其中:和尚坪、大团尖、栗家湾2号、河南寺4座隧道拱部的渗漏水较为明显。每到冬季,漏水处所形成大量冰块和冰柱,对行车安全构成威胁,为保证行车安全,大同工务段阳原桥隧车间定期进行除冰工作,工作量巨大,职工劳动强度特别大。具体情况如表1。
表1 大同工务段隧道渗漏水统计2015
[隧名\&全长(m)\&中心里程\&区间\&围岩材质\&渗漏水位置\&和尚坪\&2994\&143.402\&化稍营―王家湾\&片麻岩、白云岩\&空车线k142+515、k142+730、 k142+755\&大团尖\&3333\&146.716\&化稍营―王家湾\&白云岩\&空车线k145+620和k142+630、重车线145+880-890\&栗家二号\&1568\&150.466\&化稍营―王家湾\&白云岩\&空车线k151+015、k151+023、k151+027、k151+032、k151+034、k151+035、k151+039、k151+041\&河南寺\&3283.5\&164.255\&王家湾―涿鹿\&白云岩\&空车线k165+384-387\&]
以上4座隧道围岩均未白云岩地质,而且渗漏水特征相近,都是衬砌的环向施工缝或变形缝开裂渗漏。同时,由于水的存在,煤粉尘大量污染,产生化学反应,导致渗漏水周边混凝土腐蚀、剥落。
2 渗漏水原因分析
隧道出现渗漏水病害的原因较多,有时不是由单方面因素造成。以下从设计角度、施工角度和日常维护方面进行分析。
2.1 设计方面
因设计不足造成隧道渗漏水病害,主要包括以下几点:①在山体破碎带或断裂带处进行隧道设计时,未进行排水优化处理,使地表水大量补给地下,造成隧道漏水。②对不稳定的地基区段进行设计时,未考虑不均匀沉降的影响,造成衬砌结构出现缝隙,从而产生渗漏水。③富水地段衬砌结构的承载力设计不足,不足以抵抗围岩压力而产生裂缝,继而引发渗漏水。④隧道排水系统设计不完善。
2.2 施工方面
施工质量是导致发生渗漏水的主要原因,主要包括以下几点:①混凝土强度及厚度未达到设计标准,特别是在水压较大处,往往容易出现裂缝,引发渗漏水现象。②施工过程中混凝土捣固不密实,在混凝土内部形成开放性的毛细管路。③混凝土中混有杂物,导致混凝土内形成缝隙或孔洞。④混凝土浇筑面处浇筑不严密,或者在施工缝或沉降缝位置防水处理不到位。
2.3 日常维护方面
大秦线是国内重要的运煤专线,轴重大、运输任务繁重。隧道内衬砌在长时间煤粉、潮气、渗漏水、冷凝水相互反复作用,混凝土表面风化、碳化较严重,导致混凝土块产生剥落。在日常维护中对此重视不够,缺乏有效应对措施。特别是对变形缝和施工缝部位的弱酸环境腐蚀问题重视不足,导致隧道渗漏水病害疏于防治。
3 整治方案
隧道内有漏水时,应查明水源、漏水位置及漏水量大小,遵 循“防、截、排、堵相结合,因地制宜,综合治理”的原则进行整治,达到防水可靠,经济合理。整治隧道衬砌漏水,宜采取“拱堵边排”方案,整治的部位均应设置临时堵漏、柔性防水、刚性防水等防水层,以防止堵水材料收缩而渗漏。视漏水部位和漏水量,可选用施工缝、伸缩缝、沉降缝渗漏嵌填弹性防水橡胶条、橡胶止水 带等措施。针对大秦线隧道渗漏水情况,主要探索采取以下三种整治方案。
3.1 胶凝材料整治方案设计
设计原理:
通常裂缝中有水的存在。在有明水条件下,胶凝材料做到与混凝土良好地粘结非常困难。所以必须先使用能快速与水反应,生成泡棉的材料,把裂缝中的明水祛除掉,从而使有明水的裂缝就变成了潮湿裂缝,胶凝材料与潮湿的混凝土基面粘结就变得容易。为了只让无收缩特性的胶凝材料滞留在混凝土中,必须把具备祛水作用的泡棉从裂缝中挤出。最终目的是把整体裂缝面通过无收缩的胶凝材料重新粘结。具体步骤如下:
第一步,用泡棉类注浆液,通过产生泡棉,将裂缝中的水分祛除。
第二步,用凝胶类注浆液把用于祛除水分的泡棉从裂缝中挤出,胶凝材料滞留在裂缝中。
实现上述两个步骤的困难在于,通常不知道裂缝内部的水源情况,不好估计注入多少泡棉材料才能把裂缝中的水全部地反应掉。所以,使用具有“智能”特性的注入材料“固斯特2IN1注浆产品”,只要有水,就能发挥泡棉反应;水被完全反应掉了,就产生凝胶作用。
3.2 “堵、导、融和排”综合整治方案设计
设计原理:
通过截堵与疏导相结合的原则,制定出“堵、导、融和排”综合整治方案。具体步骤如下:
第一步,对无渗漏水裂缝及单个细小漏水裂缝,可开30~50mm宽、50~70mm深的U型槽,采用防水堵漏剂进行封堵。
第二步,对拱部及边墙渗漏水裂缝,可在边墙和拱部开设排水暗槽,开槽部位应在机车车辆限界以外。
第三步,对于拱部及边墙连续渗漏区段的整治:首先对拱部进行压浆处理,然后观察渗漏点,设置集水钻孔,在边墙和拱部开排水暗槽,处理方式比照拱部及边墙渗漏水裂缝的整治。
3.3 “排堵结合+结构保温+疏通排水沟+更换橡胶盖板”的综合整治方案设计
设计原理:
针对大秦线隧道运营现状,为了不影响行车,在方案设计中,综合考虑施工环境、天窗实际等因素。拱顶和拱腰渗漏水进行排堵结合,局部渗漏水以堵为主,环向施工缝漏水以排为主,边墙漏水以排为主,同时洞口结冰区段要兼顾保温。为了防止水沟内的流水堵塞、结冰引起排水不畅,采用进行疏通水沟,结合使用密封性和保温性能更好的橡胶盖板取代现有的混凝土盖板。具体步骤如下:
第一步,堵水
适用范围:局部渗漏水(点渗、小型纵、斜向裂缝等渗漏水)。
堵水工艺:“高压灌注高分子遇水膨胀聚氨酯材料”。
基本原理:高分子聚氨酯材料遇水膨胀,起到堵水的作用,衬砌背后空洞填充的目的在于防止空洞积水,冬季结冰膨胀造成衬砌破坏。
第二步,“排水+保温”
适用范围:环向施工缝、变形缝等渗漏水。
“排水+保温”工艺:拱顶、拱腰表面引排+边墙凿槽引排+电伴热保温。
基本原理:通过设置排水半管将水引入排水槽,通过排水盲管排入水沟。同时为了防止冬季排水盲管结冰失效,采用电伴热进行排水盲管保温。
第三步,“底部疏通水沟+更换保温橡胶盖板”
大秦线和尚坪、大团尖、栗家湾2号、河南寺等长大隧道排水沟混凝土盖板破损严重,煤灰进入水沟造成淤积,排水功能基本丧失。往年整治漏水,上部引排下的流水进入排水沟内的水无法正常排出,导致整体整治效果不佳。因此宜采取“疏通水沟+更换保温橡胶盖板”的改进方案。
4 最优方案的确定及其施工工序
4.1 方案设计比选
①胶凝材料整治方案的主要特点是,把整体裂缝面通过无收缩的胶凝材料重新粘结起来,但是治标不治本,无法从根本上解决隧道渗漏水病害。
②“堵、导、融和排”综合整治方案的主要特点是,隧道注浆,边墙暗管排水,但是需要长时间封锁线路,整治工期长。
③“排堵结合+结构保温+疏通排水沟+更换橡胶盖板”综合整治方案的主要特点是,拱顶和拱腰的渗漏水排堵结合,局部渗漏水以堵为主,环向施工缝漏水以排为主,边墙漏水以排为主,同时洞口结冰区段要兼顾保温。
通过上述比较,考虑大秦线隧道天窗时间短、运输任务重、施工要求高、煤尘污染严重等特点,采用“排堵结合+结构保温+疏通排水沟+更换橡胶盖板”综合整治方案,相比其它两种方案更适合于大秦线隧道衬砌渗漏水病害整治。因此,确定该方案为最优方案。
4.2 施工步骤
4.2.1 堵水施工
第一步:清理裂缝。把裂缝两边各宽10cm范围内衬砌表面冲刷干净。
第二步:布置注胶咀。在裂缝两边3cm~5cm处倾斜45°钻孔布置注胶咀,注胶咀不要求打穿二次衬砌,孔距25cm~50cm为宜。由于一般结构裂缝属不规则形状,特别注意钻孔时须与裂缝交叉,这样注射效果更好。
第三步:灌注材料。注胶咀设置完成后,用高压灌注机注入高分子聚氨酯遇水膨胀材料,灌注至裂缝表面渗出材料为止。
第四步:补胶。若部分点仍然存在渗水情况,则再次进行补注。
第五步:表面修复。灌注完成后,即可去切断注胶咀,清理裂缝表面污渍,涂刷聚合物改性水泥基防水砂浆。
4.2.2 “排水+保温”施工
①凿槽。采用切割机沿环向裂缝走向切割成内宽外窄的倒梯形槽体结构,槽体深度10cm,内宽12cm,外宽10cm。
②钻设引水孔。槽内根据渗漏水的严重程度斜向上45度钻φ30引水孔,深度2m。
③设置乱丝盲管。引水孔内插入φ30乱丝盲管,外包土工布,起到过滤作用,防止细颗粒流失。
④埋设排水盲管。排水槽内埋设φ100半圆形排水管,管上均匀设置3条电伴热带,外侧绑扎聚氨酯保温材料一层,采用钢卡与排水半管、电伴热带一块固定于槽内。其工作原理:管道保温电伴热系统由自控温电伴热带以各种方式缠绕或平铺于管道或罐体外部,外铺设保温材料,自控温电伴热带一端与温控器相连以准确控制自控温电伴热带的防冻运行,当温度传感器探测到管道温度低于所设定的温度时,温控器即接通电源,自控温电伴热带在经济合理的状态下运行并满足介质防冻防堵。
⑤槽体封堵。先采用快凝堵水材料填充排水半管及槽体周围空间,厚度2cm,防止半管内流水外渗。最后采用泡沫混凝土材料封堵填充槽体,起到保温的作用。
⑥表面处理。在槽体外侧涂刷渗透结晶型防水涂料。
对隧道拱顶和拱腰衬砌厚度严重不足段,可采用表面引排进行衬砌渗漏水整治。其工序是:
第一步:清理裂缝。把裂缝两边宽各10cm范围内衬砌表面冲刷干净,清除裂缝附近松动混凝土。
第二步:布设排水半管:沿环向裂缝走向布设φ100半圆形排水管,管上均匀设置3条电伴热带,外侧绑扎聚氨酯保温材料1层,采用钢卡与排水半管、电伴热带一块固定于衬砌表面。
第三步:引排:拱顶表面排水半管与拱腰、边墙排水盲管采用同一条排水管,通过拱腰、边墙排水盲管将水引入排水沟。
4.2.3 “底部疏通水沟+更换保温橡胶盖板”施工
第一步:疏通水沟。疏通水沟内淤泥、煤灰等杂物。
第二步:修补水沟。采用水泥砂浆修补水沟内部破损严重区段。
第三步:更换水沟盖板。采用新型保温橡胶盖板更换原有混凝土盖板。橡胶盖板密封性好,防止煤灰进入水沟,其保温性能可防止冬季水沟内的水结冰,同时橡胶盖板还具有耐久性强,安装拆卸方便等功能。
4.3 整治效果
采用“排堵结合+结构保温+疏通排水沟+更换橡胶盖板”综合整治方案,利用天窗对大秦线隧道渗漏水病害进行了整治,取得良好的整治效果。整治封堵后,漏水点的渗漏水都汇聚于排水管,沿引水管引流到水沟流出。启动电伴热带供电后,低温下引水管内的漏水不再结冰。水沟保温盖板的更换确保了水沟内的积水及隧道拱部边墙不再结冰。通过整治隧道漏水,有效地改善了隧道功能,保障了列车运行安全,改善了洞内作业环境。但在施工整治过程中,施工工艺较为繁琐,需在类似病害整治过程中进一步进行精炼、优化完善。
参考文献:
[1]铁路隧道工程施工技术指南.铁道部经济规划研究院出版TZ 204-2008.