虹吸排水工程建設論文
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一、邊坡工程中的應用及建議
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?！八敺ā本C合解決方案是通過在邊坡中植入具有毛細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探查土體水害狀況，依據(jù)水釘?shù)奶囟ㄔO計理論，形成由鐵路邊坡病害診斷、水釘設計方案和施工工藝組成的集成創(chuàng)新技術，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)暴雨導致邊坡溜坍。中南大學用專業(yè)的設備探測到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，對導排出的滲水注滿水桶進行計時，同時觀測水質(zhì)清澈程度.
二、虹吸排水在工程建設中的推廣建議
1.虹吸排水在邊坡排水系統(tǒng)優(yōu)化
路基邊坡在設計調(diào)查階段要對邊坡水系進行詳細的調(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，亦可作為后期既有護坡?lián)鯄π顾锥氯斐傻摹皳跛畨Α眴栴}；地下水發(fā)育導致的邊坡溜坍問題；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)防排水中的設計情況。隧道防排水設計遵循“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)向縫處設置中埋橡膠止水帶+背貼式橡膠止水帶的復合防水結(jié)構(gòu)，在縱向施工縫處設置中埋鋼邊止水帶+遇水緩膨脹橡膠止水帶的復合防水結(jié)構(gòu)。
2.2目前隧道病害現(xiàn)狀。根據(jù)2013鐵道工務部門權威統(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。在目前的設計狀態(tài)下，主要存在的問題有當水中的細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)造等特水段落可設置虹吸排水板，有效的保證排水通暢。工程費用增加有限，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計中的現(xiàn)有設計思路在一些特殊的地質(zhì)情況中，已無法滿足排水要求，由中南大學研究試驗的虹吸排水為設計拓寬了思路，具有推廣價值。
三、結(jié)語
通過對虹吸排水技術的研究和試驗，體會到在工程建設中，從初期的勘察、設計、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，有針對性的進行設計和施工。對“四新”技術的挖掘和研究要滲透到各個階段，也是工程建設人義不容辭的責任。對“四新”技術的應用要以嚴謹?shù)目茖W態(tài)度打破藩籬，更好的服務于工程實踐。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，值得推廣應用。
作者：王俊平 單位：中鐵十七局集團第二工程有限公司