在隧道内,若经常有地下水渗漏进来,会使隧道内变得潮湿,路面湿滑,或使钢轨及扣件锈蚀,木枕腐烂,设备的使用寿命缩短。水量较大时,容易发生漏电事故和金属的电蚀现象。在严寒地区,冬季渗入洞内的水结成冰凌,倒挂在衬砌上,覆盖路面或轨面,侵入限界,将危及行车安全,增加养护维修费用。
在实际隧道工程中,尤其是在有压水地层条件下,很难做到完全堵住地下水。因此,适当排放地下水,降低水压,是避免地下水渗漏到隧道内的有效措施。
除了长度在100 m以下,且长年干燥无水的地层以外,一般水文地质条件下的隧道均应设置排水设施,汇集、引流并将其排放到洞外。隧道排水设施应结合塑料防水板和混凝土衬砌施工来设置。隧道排水设施有盲沟(管)、泄水孔、排水沟(管)。排水过程是:水从围岩裂隙进入衬砌或防水板背后的盲沟,盲沟下接泄水孔,泄水孔穿过衬砌边墙下部,水从泄水孔泄出后,进入隧道内的纵向排水沟,并经纵向排水沟排出洞外。
1.盲沟(管)
盲沟(管)是在衬砌与围岩之间设置的汇水、过水通道。它主要用于引导较为集中的局部渗流水,可根据需要设置纵向或环向盲沟(管),但必须将水流引入衬砌墙脚的泄水孔中。我国较为传统的盲沟有灌砂木盒、灌砂竹筒。因其加工、安装均较麻烦,且接头处易被混凝土堵塞,所以现在已被新型柔性盲管所替代。
柔性盲沟(管)通常由工厂加工制造。它具有现场安装方便,布置灵活,连接容易,接头不易被混凝土堵塞,过水效果良好,成本较低等优点。目前使用较多的是弹簧软管盲沟和化学纤维渗滤布盲沟。
(1)弹簧软管盲沟。这种盲沟一般采用10号钢丝缠成直径5~8 cm的圆柱形弹簧或采用硬质又具有弹性的塑料丝缠成半圆形弹簧,或带孔塑料管,以此作为过水通道的骨架,安装时,外覆塑料薄膜和铁窗纱,从渗流水处开始沿环向铺设并接入泄水孔。
(2)化学纤维渗滤布盲沟。这种盲沟是以结构疏松的化学纤维布作为水的渗流通道,其表面有塑料敷膜,安装时使敷膜朝向混凝土一面,可以阻止水泥浆渗入滤布。这种渗滤布式盲沟质量轻,便于安装和连续加垫焊接,宽度和厚度也可以根据渗排水量的大小进行调整,是一种较理想的渗水盲沟。
盲沟(管)的安装施工注意事项有:①安装时,应将盲沟与喷层或岩壁尽量密贴固定,并将盲沟接入泄水孔,安装牢固,然后再覆盖塑料防水板;②环向盲沟的布置间距,应按实际的渗漏水情形来确定,在渗漏点多、量大处应加密布置,其他按设计要求布置。
2.泄水孔
泄水孔是设于衬砌边墙下部的出水孔道,它将盲沟流出来的水直接排入隧道内的纵向排水沟。一般要求在立边墙模板时,就安设泄水管,并特别注意使其里端与盲沟接通,外端穿过模板。常用的泄水管为PVC塑料管材。有时为了立模和混凝土施工方便,不在边模上打孔,只将泄水管顶住边模,待模筑边墙混凝土拆模后,再根据记录的位置钻通泄水孔。(www.daowen.com)
3.排水沟(管)
隧道内的排水沟(管)是承接泄水孔泄出的水,并将其排出隧道的纵向排水沟。隧道内的纵向排水沟(管)有单侧、双侧、中心式三种形式。排水沟的布置形式、截面尺寸和纵向坡度,是根据水量大小、线路坡度、路面构造要求等因素确定的。
侧式排水沟设在线路的一侧或两侧。当单侧布置时,应设在来水的一侧;如为曲线隧道,则应设在曲线内侧。双侧排水沟隔一定距离应设横向联络沟,以平衡两侧不均匀的流量。这种排水沟便于检查而不受行车的干扰,主要适合用于公路隧道和多数铁路隧道。
中心式排水沟设在线路中线的下方,或设在两线之间。中心式排水沟的清理或检修必须在行车间隔时间内进行,不太方便。其主要适合用于采用整体道床的隧道中和双线隧道设有仰拱时,或排水流量较大时,公路隧道一般不设置中心式排水沟。
排水沟总的过水断面大小,根据排水量的大小而定。一般底宽不应小于40 cm,深度不小于35 cm。为保持沟深不变,沟底纵向坡度宜与线路坡度一致。隧底填充面的横向排水坡度不应小于2%,且不应大于3%。
隧道内纵向排水沟沟身均采用混凝土现场模筑,水沟上面设有预制的钢筋混凝土盖板,平时可作为人行道。盖板顶面应与避车洞底面平行。排水沟在一定长度上应设检查井,以便随时清理残渣。
在严寒、寒冷地区的隧道中,需特别设计保温隔热层等防冻设施,以保证水流不冻,防止因流水冻结而堵塞沟身,或因结冰影响行车安全,或因冻融作用破坏衬砌。防冻设施一般是将水沟加深,并用轻质混凝土做成上下两层,分别铺设盖板,上层用保温材料密实填充,厚度在30~70 cm。排水沟的施作,通常与底板混凝土模筑同时进行。设计有仰拱时,则与隧道底部填充混凝土同时施作,以保证排水沟的整体性,防止水下渗影响地基。
4.渡槽
当隧道内层衬砌已施作完成,但有少量渗漏时,可在隧道衬砌的内表面,每隔一定的距离,设一道竖向的环行凹槽引排渗水。槽的大小依水量而定。槽内填以卵石,槽的外表面仍以混凝土封盖。环槽下端连接预留的水管,通到侧排水沟。地下水从外方流到隧道衬砌的周边,进入渡槽,自顶上沿两侧流到槽底,然后经水管排到边沟。
渡槽排水方式多用于既有隧道,当漏水较大,已无法用其他防水措施解决时,作为事后整治衬砌漏水病害的处理措施,在新建隧道中不允许使用这种方式。值得注意的是,渡槽引排渗水,虽然可以取得较好的处理效果,但是它削弱了衬砌的强度和整体性,处理不好还会进一步加剧渗漏。
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