水泥基渗透结晶型防水材料在铁路隧道漏水整治中的应用
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科技情报开发与经济 文章编号:1005—6033(2008)34—0102—03 SCI—TECH INFORMAl’ION DEVELOPMENT&ECONOMY 2008年第1 8卷第34期 收稿日期:2008—1o一03 水泥基渗透结晶型防水材料在 铁路隧道漏水整治中的应用 荆素敏 (太原铁路局太原丁务段,山两太原,030013) 摘要:分析了造成铁路隧道漏水的主要原因,重点介绍了水泥基渗透结晶型防水材 料的防水机理、分类及性能特点,并对各类裂缝整治的施工工艺和施工中的注意事项 进行了阐述。 关键词:铁路隧道;水泥基渗透结晶型防水材料;隧道漏水 中图分类号:U457 文献标识码:A 衬砌渗漏水是铁路隧道较为普遍的病害,我段管内的3条铁路干线 杂,地下水较为丰富.以及施工质量差等到闲素,使衬砌产生变化的内应 中有隧道101座,总延长43 345 m。据2007年秋检资料统汁,因渗漏水 力而造成衬砌裂纹、错牙等病害,裂纹最大宽度达35 mm,错牙最大达26 造成隧道A级劣化的就23座,造成隧道B级以上劣化的达43座,占隧 mm,一般都在20 mm左右,这些裂隙的存在为地下水渗漏提供了条件。 道总数的42.57%。因衬砌渗漏水,造成隧道衬砌腐蚀裂损、道床开裂变 检查巾发现渗漏病害基本都在蜂窝、麻面、衬砌裂纹及“三缝”(伸缩 形、翻浆冒泥、线路几何尺寸难以控制、钢轨零配件锈蚀及轨枕失效等问 缝、沉降缝、lT作缝)等部位,据涮查统汁,约占渗漏总量的83%以上。 题,冬季时还容易造成结冰侵限,影响行车安全。隧道内渗漏水还会导致 1.3处理措施的选择 洞内环境潮湿泥泞,严重影响维修养护人员的正常作业。因此隧道渗漏 隧道漏水病害一直是施_丁技术人员和设备管理单位的一个雄以彻 水已成为铁路管理单位十分棘手的问题,整治隧道漏水成为隧道养护工 底解决的问题。历年来,有关单位利用不同的堵漏材料,采取了各种挤 作中非常重要的环节。 压、注浆、强封的措施,辅之以导水、防渗的办法,但因材料和_T艺不完 ● 善,无法达到预期效果。 l工程概况 经过反复调研,结合近年弓l进的科研成果,在防水堵漏材料上,我们 1.1小东沟隧道渗漏水情况 选择了水泥基渗透结晶型防水材料,在LT艺上选择了拱“堵”、边“排”、集 小东沟隧道位于太焦线路家庄至石会问,中心里程为61.029 km,全 中“引”、局部“导”、成片“封闭”的综合整治措施。 长3 283.9111,洞内铺设60 kg/m普通线路.整体道床,线路坡度为7%。隧 2水泥基渗透结晶型防水材料的性能特点 道内排水设备基本为双侧密井暗管水沟,出口正洞左侧进口端设平行导 坑,长729 m。该座隧道位于山两省太谷县与榆l丰十县分水岭地带,线路通 水泥基渗透结品型防水涂料(Cementitions Capillary Crystalline 过最高点海拔为I 283.6 m,最大埋深270 m。 Water—proofingMaterials,简称CCCW)是采用硅酸盐水泥(即国外通称的 小东沟隧道漏水比较严重,经调查,该隧道明 的漏水点9l处,滴 波特兰水泥)或普通硅酸盐水泥(即普通水泥)、精细石英砂或硅砂等无 水成线36处,严重漏水地段4处.大面积渗水部位6l处。几处较为严重 机材料为基材,掺人活性化学物质(催化剂)及其他各种辅助材料组成的 的滴水成线处出水量一般为每昼夜0.5 t,最大时达到每昼夜2.6 L。由于 一种新型刚性防水材料。外观呈淡灰色、粉状物,经与水拌和可调配成涂 常年严重漏水,洞内相对湿度较大,衬砌腐蚀剥落,钢轨及附件脱皮掉块 刷在混凝土表面的浆料,组成防水涂层,亦可将其以十粉撒覆井压入未 磨耗严重,使用年限缩短一半。隧道的地下水资源十分丰富.地下水位的 完全凝固的水泥混凝土表面.或以半十料网修补劣化裂损,或直接作防 增高,道床下软弱层增多,导致了整体道床下基础承载力不均,道床下沉 水剂掺入混凝土巾以增强其抗渗性能。它具有如下一些特点: 断裂,轨道几何尺寸难以保持,对运输造成极大的威胁。 (1)具有双重的防水性能。它所产生的渗透结品能深入到混凝土结 1.2病害原因分析 构内部堵塞结构孔隙,无论它的渗透深度有多少,都可以在结构内部起 (1)隧道穿越地层地质条件复杂,地下水资源丰富。小东沟隧道通过 到防水作,I_}J,同时作 在混凝土结构基面的涂层南于其微膨胀的性能. 巾低山区,系构造剥蚀、黄土系堆积地形,呈梁状及峁状高地,受地表水 能够起到补偿收缩的作_}f{,能使施_丁后的结构基面同样具有很好的抗裂 侵蚀作JI{{形成10 m一3O m的深沟峡谷,属山两高原大陆性半干旱气候 抗渗作用。’ 区。 (2)具有极强的耐水压能力。它能长期承受强水压,存厚50 mm,抗 隧道穿越化岗岩、石灰岩及页岩层,有3条断层横切隧道.断层内均 压强度为l3-8 MPa的混凝土斌件上涂刷两层该材料,至少可承受l23.4 有破碎物填充。南于 域性构造破碎带较发育,岩体内发育有大量地下 m的水压(J.2 MPa).理论耐水压强度为1.5 MPa。 水,两处沟内有泉水流出,水量为0.5 us~1.0 L/s。隧道l叶j口附近风化层 (3)具有独特的自我修复能力。本产品是无机防水材料,所形成的结 较厚,含地下孔隙潜水,含水层为花岗片麻岩风化成沙砾状及碎石状,单 晶体不会产生老化,品体结构多年以后遇水仍然能激活水泥而产生新的 位涌水量为每昼夜0.13 t。阂此,大量地下水汇集到隧道周围,通过隧道 品体,晶体将继续密封或再密封小于0.4 inn的裂缝或孔隙,完成f=_l我修 整体道床及衬砌孔隙流出,形成底部涌水或衬砌严重渗漏水。 复的过程。 (2)衬砌混凝土化学腐蚀,造成混凝土结构抗渗性降低。通过对隧道 (4)具有防腐、耐老化、保护钢筋的作.}{j。渗透结品能自我修复0.4 内分段所取的l6个水样水质分析结果表明,水对衬砌混凝土既有溶滤 mill以下的裂缝和空隙,使混凝土结构更加密实,增大结构强度,从而最 性侵蚀.也有碳酸性侵蚀。经分析.水内禽有过量的侵蚀性碳酸,能溶解 大限度地降低化学物质、离子和水分的侵人.保护钢筋免受锈蚀 ,结品体 混凝土巾碳酸钙使混凝土受到破坏。这种侵蚀也会扩大漏水孔隙,严重 不影响混凝土的呼吸能力,能保持混凝土内部的正常透气、排潮、十爽, 时还会造成混凝土结构破坏。 在保持混凝土结构内部不受侵蚀的基础上,延长了建筑物的使州寿命。 (3)隧道衬砌的应力变化使混凝土产生裂隙。南于隧道穿越地带复 同时,该材料处理过的混凝土结构还有效地防止了 冻融而造成的剥 1O2 荆素敏水泥基渗透结品型防水材料孑F铁路隧道漏水整治巾的应川 本刊E-mail:bib@mail.sxinfo.net 科技研讨 落、Jx【化及损害。 砌与嗣岩结合部位,形成导水肓沟。二是清理十净井润湿后,涂刷一层浓 缩剂灰浆。三是扣盖d40into的半厕形PVC管,将PVC管在槽内黏接牢 同.形成排水道。四是川修补堵漏剂将PVC管后部与衬砌间填平、压实。 五是再涂刷一层浓缩剂灰浆和增效剂灰浆(齐缝宽两侧刷200 mm)。六 (5)具有对混凝土结构的补强作 【}j。州施lT后的混凝土结构,由于未 水化的水泥被激活,增强了密实度,对混凝土结构起到加强作用,一般能 提高混凝土强度2O%~30%。・ (6)具有长久的防水作 。它所产生的物化反应最初是存基面表层 是对于各类施T缝,在盲沟导水管设置完成后。埋设地热抑冰装置,外设 隔热层.最外层用浓缩剂灰浆和增效剂灰浆回填涂刷。七是导水管末端 引至隧道侧沟。八是养护。 对多道裂缝渗漏水的情况,采用树权型导流集巾在一处,然后引入 混凝土衬砌边墙.根据引流的数量,在边墙衬砌上开凿底宽70am一80 am,顶宽100mm一120mm,深100am的U型槽,与拱部、边墙的导管连 或临近部位,随着时间的椎移逐步影响结构内部而进行渗透。存正常气 温下,一般28天后,活性化合物能使渗透结品深入混凝土层结构内部10 ca~35 em(混凝土层结构密度疏,渗透会更深)。而形成的晶体性能稳定 不分解,防水涂层即使逍受磨损或被刮掉,也不会影响防水效果,因为它 的有效成分已经深入渗透到混凝土结构内部。 (7)符合环保标准,无毒,无污染,无公害。本产品巾的活性化合物是 水溶性化合物,对人体皮肤无刺激、无任何毒害,能用于饮用、食品、游泳 通,将水引人双侧深水沟。 如开槽后流水量较大。需在出水口部位钻孔插入导管引流减压,用 修补堵漏半十料团封堵,冉按上述步骤实施。 (2)对衬砌劣化(疏松、风化、蜂窝麻面、空洞)处漏水的处理。一是凿 除衬砌不密实、蜂窝麻面及松动部分,除掉松散物质,直至坚固基面。二 池、水库等工程建设项日。 3整治原则及施工工艺 3.1 小东沟隧道渗漏水整治原则 是用水浸湿基面后,去掉表面明水。三是涂刷一层浓缩剂灰浆。四是浓缩 剂灰浆初凝后,用掺合剂砂浆半干料团填塞夯实。五是涂刷一层浓缩剂 对于任何一座隧道的渗漏水整治,均需遵循“排、截、防、堵”的综合 整治措施。小东沟隧道的漏水情况比较严重,隧道的边墙、拱部各个部位 都普遍存在.有 衬砌劣化局部涌水的,有混凝土裂缝边墙冒水的,有因 “三缝”防水失效薄弱处所喷水的,还有因混凝土施下质量不均、密实度 低造成渗水等多种情况。这次整治施T中采刚了拱“堵”、边“排”、集中 “引”、局部“导”、成片“封闭”的方法。 灰浆。六是涂刷一层增效剂灰浆。七是养护。 (3)对衬砌表面大面积涸水的处理。首先对衬砌破损部位利用修补 堵漏剂进行局部加强处理,第一遍涂刷(m(浓缩剂):m(水)=5:2)或喷涂 (m(浓缩剂):m(水)=5:3)浓缩剂0.5 kg,'m ,待浓缩剂终凝后(一般约需4 h ̄6h,根据工作温度确定),对表面进行湿润;第二遍涂刷(m(增效剂):m (水)=5:2)或喷涂(m(增效剂):m(水)=5:3)增效剂0.5 kgm 。增效剂主要 是起提高浓缩剂渗透性和其表面硬度的作用。 (I)拱“堵”:拱部漏水找到H{水点后,视水量大小采取相应的对策。 漏水量不大时,采取直接封堵的办法;漏水量较多时,凿出漏水部位,分 不同方向设置集水管.降低水压后封堵。 (4)养护。涂层呈半于状态后,开始用雾状水喷洒养护,养护必须用 净水,水流不得过大。否则会破坏涂层。一般间隔6h ̄8 h喷水一次,夏季 施工4 h一6 h一次,连续养护2 ̄3天。 (2)边“排”:边墙部位的渗漏水,找到i{I_水点后,在边墙衬砌上开槽 埋设暗管,将水一直引入道床排水沟排除;如无明 集中现象,可间隔一 定距离设置排水肓沟,将水排人隧道侧沟。 (3)集中“截”:无论是边墙还是拱部,集巾在一点或数点的漏水,均 要凿除漏水部位混凝土,在衬砌外同岩的各个方向打集水钻孔,埋入集 水管,将水截在衬砌与围岩交界处,埋设排水管,从拱部引至边墙,再从 边墙引入侧沟。 在施工后48 h需防避雨淋、严重的沙尘、霜冻、暴晒及4 以下的低 温。 4结论 (1)通过对水泥基渗透结品型防水材料在小东沟隧道中的应用,对 (4)局部“导”:对于衬砌裂缝处所、工作缝、沉降缝、伸缩缝等渗漏水 部位,采取在裂缝部位凿开一定深度和宽度,在槽内设半圆尼龙管,将水 导入水沟的办法。 一(5)成片“封闭”:对于衬砌表面无明显滴水成线、涌水、冒水现象,但 隧道各部位漏水整治后的效果进行跟踪检查,隧道漏水、冒水、滴水成线 的情况已消除,而原来存在的大面积渗水也得到了非常有效的治理,说 明水泥基渗透结晶型防水材料能够应用到隧道漏水病害整治巾,并且效 果良好。 表面渗水较严重,湿度较大,衬砌长期处于污水腐蚀状态的情况,采取清 除混凝土表面灰尘、油渍和浮浆,喷涂或涂刷结晶渗透型防水材料两层, 对混凝土衬砌进行表面封闭处理的办法。 3.2施工工艺流程 (2)水泥基渗透结晶型防水材料的作用机理是“渗透结品功能”,即 材料中的活性成分能够以水为介质,通过混凝土毛细孔逐步向混凝土内 部渗透,与混凝土中的游离CaO交互反应生成不溶于水的结晶物在混凝 土裂缝巾吸水膨胀,使混凝土结构形成一个致密的区域,提高了混凝土 的抗渗能力。 (3)水泥基渗透结晶型防水材料适用范围较广,施工_T艺简单,易于 现场工人操作;在导水盲沟巾增设了地热抑冰装置,有效地解决了导水 各种裂缝、“三缝”及集中大量漏水整治_T艺流程为: 涂刷浓缩剂 裂缝凿槽 清洗作业面 。 放排水管— .涂刷增效剂 衬砌处理 \ 设施冬季冻胀而导致失效的问题。该项_丁艺在现场应用中具有较高的推 广价值。 参考文献 凿槽— 钻集水孑L— 安设集水管 [1]王士坤.土木工程材料问答实录[M].北京:机械工业出版社,2007:36. [2]沈春林.水泥基渗透结品型防水材料[M].北京:化学工业}JJ版社, 2005:2;9-1 1. .-涂刷一道增效剂 修补堵漏材料封堵 ‘涂刷一道浓缩剂 大面积渗漏水封闭丁艺流程为: — 养护 [3]薛绍祖.地下建筑1二程防水技术[M].北京:中国建筑工业出版社, 20o3:99一l01. [4]高鹤汀,蔡洪漠.铁路桥隧养护简明手册[M].北京:中国铁道出版 社.1994:200. 衬砌表面处理一劣化部位局部强化一涂刷一道浓缩剂一涂刷一道 增效剂一养护 3_3施工过程 (1)对于宽度超过0.4 mill的裂缝及各类施lT缝漏水的处理。一是顺 施lT缝或裂纹漏水处开凿底宽40mill~60mill、上口宽70mnl~lO0mm、深 100iilnl一700Illlll的u型槽。对于各类施工缝,需凿开宽400 nllll,深及衬 [5]铁路桥隧建筑物大修维修规则Is].北京:中国铁道小版社,2000:54. (责任编辑:邱娅男) 第一作者简介:荆索敏,女,1965年I】月生,2008年毕业于哈尔滨 工业大学,T程师,太原铁路局太原工务段,山两省太原市,030013. 103 科技情报开发与经济 SCI一 FECH INFORMATION DEVELOPMENT&ECONOMY 2008年第l8卷第34期 文章编号:1005—6033(2008)34—0104—02 收稿日期:2008—1I一05 桥梁施工控制网精度的估算 鼋 (湖南交通职业技术学院,湖南长沙,410004) 摘要:探讨了桥梁施工控制网的精度估算问题,提出了利用桥墩定位的精度作为控 制网设计的精度准则。指出,应根据所设计的控制网、桥梁设计图、每个桥墩的施工放 样的方法,用间接平差模型计算桥墩放样精度。这时桥梁控制网的设计、精度分析有参 考作用。 关键词:桥梁施工;控制网;放样精度 中图分类号:U445.4 文献标识码:A 在桥梁施工阶段,测量工作的任务是精确放样桥墩、桥台的位置和 差为+5 mm。可依这两个限差推箅每联或每孔的极限误差,然后,利用误 跨越结构的各个部分,并随时检查施_T质量。对于巾小桥,由于河窄水 差传播定律计算全桥钢梁架设的极限误码卒差,取其1/2为全桥钢梁架 浅.桥墩、桥台间距离可用直接丈量的方法进行放样,或利用桥址勘测阶 设的巾误码率差(设为M)。这个误差由三角网和施丁放样两个 素引 段的测图控制网作为施_T放样的依据。对于大桥或特大桥,必须建立专 起,设影响值分别为m.,m ,取肘的1/、v/ 为j三角网在桥轴线的中误 门的平面和高程控制网,作为放样依据。在控制测量以前,应预先设计控 差mI,即m 1/、/2 M。 制网的必要精度,以便合理拟定测量方案以及规定测量的各项限差。桥 梁施工控制网精度设计应满足以下基本要求:一是满足墩台放样的精度 2根据轿轴线精度选择三角网精度 要求,并应为施工放样创造有利条件;二是建网费用经济合理。 这两方面应综合考虑,同时还要考虑本单位的仪器设备。桥梁施工 在《测规》上,桥轴线精度分为5个等级,三角网精度也分5等,一定 控制网精度估算是先估箅桥轴线精度,然后根据桥轴线精度确定三角网 的桥轴线精度对应一定的三角网等级。 精度。按李青岳、陈永奇主编的权威书籍《工程测量学》,桥梁施l丁控制网 例:某大桥为桁梁钢桥,三联几 L,每 L长160m,宽10m,高16 n】1 精度估算有两种方法,第一种是按桥轴线精度估算控制网精度,第二种 每孔1O个节问,每节问成为“ ”形.上下弦杆长度16m,故全桥共有9O 是根据桥墩放样的容许误差确定三角网的必要精度。该书讲述的这两种 个节问,三孔一联,联与联间支座中心距为2 m,全桥长D=160x9+2x2.O: 方法是桥梁施_T控制网精度估箅方法发展的最完善的形式。但该书未能 14 m。 没有充分考虑前述精度与经济要求。我们在综合多种因素,探讨严密的 每节问极限误差为:16x1 000xl/5 000=+3.2(am); 估算方法之前,先分析这两种方法。 每联极限误差为 1按桥轴线精度估算控制网精度 全桥架设极限误差为±、 一×l8.9=+33(mm); 全桥架设中误差为M=l/2x33=16.5(1"/11/1); 桥梁的巾心线通常称为桥轴线, 桥轴线巾误差为 =16.5/、/ =JJ.7(Ⅱ】m): 桥轴线两岸控制桩A,B问的距离(见 桥轴线相对巾误差为l1.7/1 444 000=1/124 000; 图1)称为桥轴线长度。 根据桥轴线精度确定三角网精度只要查《测规》即可。 现行《铁路测量技术规则》(以下 这种方法不能保证控制网一定满足墩台定位的精度要求,有时精度 简称《测规》)采用这种方法,先根据跨 义过于浪费,建网费用不经济。 越结构架设的误差决定桥轴线必要精 理由一:取全桥架设巾误差的I/、/ 为桥轴线巾误差不严密。 /— I / 度,然后依据桥轴线精度选择三角网 △B 理南二:《测规》将桥轴线精度和三角网精度分等难来设计控制网也 精度。桥轴线精度与桥长、桥跨、桥式 不严密。 图1桥轴线长度示意图 有关,对钢梁而言,考虑的 素主要有 直线桥梁施工方法多样,有直接丈量法、光电测距法、交会法,曲线 负梁制造误码率差和支座垫板安装误 桥墩定位方法有交合法、偏角法、导线法、长弦偏角法。方法不同,桥轴线 差。钢梁各杆件长度误差不超过其设汁长度的1/5 000,支座垫板安装限 精度对墩台定位误差的影响也有较大差异。 The Application of Cementitious Capillary Crystalline Waterproofing Materials (CCCWM)in the Treatment of the Water Leakage of Railway Tunnel JING Su-min ABSTRACT:This paper analyzes the main factors causing the water leakage of the railway tunnel,emphatically introduces the waterproof mechanism,classification and special performances of CCCWM,and expounds in detail the construction techniques for the treatment of different kinds of cracks and some matters needing attention in the construction. KEY WORDS:railway tunnel;CCCWM;water leakage of tunnel 104
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