虹吸排水工程建設(shè)論文
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一、邊坡工程中的應(yīng)用及建議
1.邊坡工程水害破壞現(xiàn)狀
目前鐵路路基邊坡水害問題較為突出，全國鐵路災(zāi)害總計有68999處，14107公里長，其中水害占比為38.5%，水是誘發(fā)邊坡滑坡、溜坍等現(xiàn)象最重要的因素，有“十滑九水”和“治坡先治水”的說法。在邊坡工程中，對水的治理尤為重要，保證邊坡水流通暢，邊坡內(nèi)含水率在一定的范圍內(nèi)，不讓水在邊坡內(nèi)形成貫通面或水囊，從而保證邊坡的穩(wěn)定。
針對近年來對邊坡水害的研究，由中南大學(xué)國家級重點實驗室通過前期調(diào)研、室內(nèi)試驗、現(xiàn)場整治施工，形成了“水釘法”綜合解決方案。“水釘法”綜合解決方案是通過在邊坡中植入具有毛細(xì)功能不淤堵的排水材料組成的“水釘”，利用快速無損探測專用技術(shù)探查土體水害狀況，依據(jù)水釘?shù)奶囟ㄔO(shè)計理論，形成由鐵路邊坡病害診斷、水釘設(shè)計方案和施工工藝組成的集成創(chuàng)新技術(shù)，用以保障邊坡的穩(wěn)定性和提高安全系數(shù)。在2014年6月6日，京廣線K2053段因持續(xù)暴雨導(dǎo)致邊坡溜坍。中南大學(xué)用專業(yè)的設(shè)備探測到10-12米深處部分土體液化，土體中有兩條滲水帶；京廣線K2053段長約160米，三級塹坡，高度約50米，2014年7月24日，發(fā)現(xiàn)天溝左右兩側(cè)，有幾處不同程度的裂縫。經(jīng)過探測發(fā)現(xiàn)有幾處水囊，有土體液化現(xiàn)象，結(jié)合現(xiàn)場情況和探測結(jié)果，中南大學(xué)對病害制訂了水釘整治方案。
3.虹吸排水在邊坡水害處理中取得的效果
2014年9月到10月，在京廣線K2078段安裝了70根水釘，在京廣線K2053段安裝了8根水釘，安裝期間非雨季，安裝完成后，京廣線K2078~K2115段70根水釘有32根流出清澈的水；京廣線K2053段8根水釘中有4根流出清澈的水。對出水情況做了觀測記錄，通過檢測，水釘附近的土體含水量有明顯的降低。選取10升水桶一個，每個工點選取任意一個排水孔，對導(dǎo)排出的滲水注滿水桶進(jìn)行計時，同時觀測水質(zhì)清澈程度.
二、虹吸排水在工程建設(shè)中的推廣建議
1.虹吸排水在邊坡排水系統(tǒng)優(yōu)化
路基邊坡在設(shè)計調(diào)查階段要對邊坡水系進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查，根據(jù)不同的地質(zhì)情況，要采取不同的排水方式，尤其是土質(zhì)邊坡要充分的考慮排水管的堵塞，水分在邊坡?lián)鯄笮纬闪魉炌婊蛴俜e水囊。鑒于邊坡水害破壞，建議在邊坡?lián)鯄蜃兤旅婵稍O(shè)置“水釘”，保證邊坡內(nèi)無積水，邊坡不因水作用而失穩(wěn)、滑塌。從中南大學(xué)在京廣線K2053水害整治試驗段出水效果來看：虹吸排水施工簡單、方便，易于工地操作；排水系統(tǒng)不堵塞；主動吸排水，有水既排、無積水隱患；無泥砂流失，不會造成坡面下沉、塌陷；對既有邊坡治理原位加固無需大開大挖；使用壽命長，可在新建工程中作為替代或增補(bǔ)，亦可作為后期既有護(hù)坡?lián)鯄π顾锥氯斐傻摹皳跛畨Α眴栴}；地下水發(fā)育導(dǎo)致的邊坡溜坍問題；長期降雨造成邊坡飽水失穩(wěn)等的水害整治；造價合理，安全可靠。
2.虹吸排水在隧道結(jié)構(gòu)防排水中的推廣建議
2.1目前高速鐵路隧道結(jié)構(gòu)防排水中的設(shè)計情況。隧道防排水設(shè)計遵循“防、排、截、堵，因地制宜，綜合治理”的原則，結(jié)構(gòu)防排水主要采用在噴射混凝土初支和模筑混凝土二襯之間設(shè)置土工無紡布+防水板的柔性防水層，防水板兼做隔離層。在施工環(huán)向縫處設(shè)置中埋橡膠止水帶+背貼式橡膠止水帶的復(fù)合防水結(jié)構(gòu)，在縱向施工縫處設(shè)置中埋鋼邊止水帶+遇水緩膨脹橡膠止水帶的復(fù)合防水結(jié)構(gòu)。
2.2目前隧道病害現(xiàn)狀。根據(jù)2013鐵道工務(wù)部門權(quán)威統(tǒng)計資料,全國既有鐵路7193（總長8364.892km）座鐵路隧道病害中,出現(xiàn)的襯砌裂損、結(jié)構(gòu)滲漏、襯砌腐蝕、涵身開裂、涵身下沉錯位、仰拱鋪底變形、界限不足、凍害等病害、有53%以上的隧道病害與水的處理方法有直接的關(guān)系。
2.3隧道水害分析。隧道工程在使用過程中，由于現(xiàn)有結(jié)構(gòu)防排水中間隔離層存在一定的缺陷，尤其是土質(zhì)隧道中，隨著時間的推移，土質(zhì)中的微小顆粒日積月累，將土工無紡布板結(jié)無法起到過濾作用，致使隧道襯砌背后的水無法順暢的流入排水管內(nèi)。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，大部分隧道襯砌滲水是由于襯砌中設(shè)置的排水管不出水，管內(nèi)出現(xiàn)淤積泥沙，無法滿足排水需求，襯砌背后水對襯砌腐蝕或隧道襯砌背后蓄積水量增多，水壓增高，致使襯砌在薄弱環(huán)節(jié)滲水或開裂。
2.4隧道結(jié)構(gòu)防排水優(yōu)化建議。隧道防排水直接影響隧道的使用功能，故對隧道的防排水設(shè)計和施工因綜合考慮。綜合已有工程現(xiàn)狀，建議在土質(zhì)隧道中，防排水可考慮施工虹吸排水板，防止襯砌背后水流將土工無紡布板結(jié)導(dǎo)致排水不暢，致使襯砌后壓力增加，襯砌薄弱處滲水或開裂。在目前的設(shè)計狀態(tài)下，主要存在的問題有當(dāng)水中的細(xì)小顆粒慢慢淤積在土工無紡布上，無紡布板結(jié)，水無法流入排水管中，結(jié)構(gòu)排水系統(tǒng)失效。鑒于此種情況，建議利用中南大學(xué)研究的虹吸排水板將排水板包裹，解決淤積及利用虹吸作用快速排水，保證襯砌混凝土的使用耐久性。在硬質(zhì)巖石隧道富水段、節(jié)理裂隙發(fā)育段、有斷層構(gòu)造等特水段落可設(shè)置虹吸排水板，有效的保證排水通暢。工程費(fèi)用增加有限，為后期工程的安全使用提供保障。在建高速鐵路隧道防排水設(shè)計中的現(xiàn)有設(shè)計思路在一些特殊的地質(zhì)情況中，已無法滿足排水要求，由中南大學(xué)研究試驗的虹吸排水為設(shè)計拓寬了思路，具有推廣價值。
三、結(jié)語
通過對虹吸排水技術(shù)的研究和試驗，體會到在工程建設(shè)中，從初期的勘察、設(shè)計、施工各個階段要充分的考慮到一些特殊地區(qū)、特殊地質(zhì)條件的影響，有針對性的進(jìn)行設(shè)計和施工。對“四新”技術(shù)的挖掘和研究要滲透到各個階段，也是工程建設(shè)人義不容辭的責(zé)任。對“四新”技術(shù)的應(yīng)用要以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度打破藩籬，更好的服務(wù)于工程實踐。虹吸排水是一種新思路，一種新方法，其施工方法簡單，便于操作，給我們拓寬了排水思路，值得推廣應(yīng)用。
作者：王俊平 單位：中鐵十七局集團(tuán)第二工程有限公司