虹吸排水工程建设论文

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一、边坡工程中的应用及建议

1.边坡工程水害破坏现状

目前铁路路基边坡水害问题较为突出，全国铁路灾害总计有68999处，14107公里长，其中水害占比为38.5%，水是诱发边坡滑坡、溜坍等现象最重要的因素，有“十滑九水”和“治坡先治水”的说法。在边坡工程中，对水的治理尤为重要，保证边坡水流通畅，边坡内含水率在一定的范围内，不让水在边坡内形成贯通面或水囊，从而保证边坡的稳定。

2.虹吸排水在边坡水害处理中的应用

针对近年来对边坡水害的研究，由中南大学国家级重点实验室通过前期调研、室内试验、现场整治施工，形成了“水钉法”综合解决方案。“水钉法”综合解决方案是通过在边坡中植入具有毛细功能不淤堵的排水材料组成的“水钉”，利用快速无损探测专用技术探查土体水害状况，依据水钉的特定设计理论，形成由铁路边坡病害诊断、水钉设计方案和施工工艺组成的集成创新技术，用以保障边坡的稳定性和提高安全系数。在2014年6月6日，京广线K2053段因持续暴雨导致边坡溜坍。中南大学用专业的设备探测到10-12米深处部分土体液化，土体中有两条渗水带；京广线K2053段长约160米，三级堑坡，高度约50米，2014年7月24日，发现天沟左右两侧，有几处不同程度的裂缝。经过探测发现有几处水囊，有土体液化现象，结合现场情况和探测结果，中南大学对病害制订了水钉整治方案。

3.虹吸排水在边坡水害处理中取得的效果

2014年9月到10月，在京广线K2078段安装了70根水钉，在京广线K2053段安装了8根水钉，安装期间非雨季，安装完成后，京广线K2078~K2115段70根水钉有32根流出清澈的水；京广线K2053段8根水钉中有4根流出清澈的水。对出水情况做了观测记录，通过检测，水钉附近的土体含水量有明显的降低。选取10升水桶一个，每个工点选取任意一个排水孔，对导排出的渗水注满水桶进行计时，同时观测水质清澈程度.

二、虹吸排水在工程建设中的推广建议

1.虹吸排水在边坡排水系统优化

路基边坡在设计调查阶段要对边坡水系进行详细的调查，根据不同的地质情况，要采取不同的排水方式，尤其是土质边坡要充分的考虑排水管的堵塞，水分在边坡挡墙后形成流水贯通面或淤积水囊。鉴于边坡水害破坏，建议在边坡挡墙或变坡面可设置“水钉”，保证边坡内无积水，边坡不因水作用而失稳、滑塌。从中南大学在京广线K2053水害整治试验段出水效果来看：虹吸排水施工简单、方便，易于工地操作；排水系统不堵塞；主动吸排水，有水既排、无积水隐患；无泥砂流失，不会造成坡面下沉、塌陷；对既有边坡治理原位加固无需大开大挖；使用寿命长，可在新建工程中作为替代或增补，亦可作为后期既有护坡挡墙泄水孔堵塞造成的“挡水墙”问题；地下水发育导致的边坡溜坍问题；长期降雨造成边坡饱水失稳等的水害整治；造价合理，安全可靠。

2.虹吸排水在隧道结构防排水中的推广建议

2.1目前高速铁路隧道结构防排水中的设计情况。隧道防排水设计遵循“防、排、截、堵，因地制宜，综合治理”的原则，结构防排水主要采用在喷射混凝土初支和模筑混凝土二衬之间设置土工无纺布+防水板的柔性防水层，防水板兼做隔离层。在施工环向缝处设置中埋橡胶止水带+背贴式橡胶止水带的复合防水结构，在纵向施工缝处设置中埋钢边止水带+遇水缓膨胀橡胶止水带的复合防水结构。

2.2目前隧道病害现状。根据2013铁道工务部门权威统计资料,全国既有铁路7193（总长8364.892km）座铁路隧道病害中,出现的衬砌裂损、结构渗漏、衬砌腐蚀、涵身开裂、涵身下沉错位、仰拱铺底变形、界限不足、冻害等病害、有53%以上的隧道病害与水的处理方法有直接的关系。

2.3隧道水害分析。隧道工程在使用过程中，由于现有结构防排水中间隔离层存在一定的缺陷，尤其是土质隧道中，随着时间的推移，土质中的微小颗粒日积月累，将土工无纺布板结无法起到过滤作用，致使隧道衬砌背后的水无法顺畅的流入排水管内。调查发现，大部分隧道衬砌渗水是由于衬砌中设置的排水管不出水，管内出现淤积泥沙，无法满足排水需求，衬砌背后水对衬砌腐蚀或隧道衬砌背后蓄积水量增多，水压增高，致使衬砌在薄弱环节渗水或开裂。

2.4隧道结构防排水优化建议。隧道防排水直接影响隧道的使用功能，故对隧道的防排水设计和施工因综合考虑。综合已有工程现状，建议在土质隧道中，防排水可考虑施工虹吸排水板，防止衬砌背后水流将土工无纺布板结导致排水不畅，致使衬砌后压力增加，衬砌薄弱处渗水或开裂。在目前的设计状态下，主要存在的问题有当水中的细小颗粒慢慢淤积在土工无纺布上，无纺布板结，水无法流入排水管中，结构排水系统失效。鉴于此种情况，建议利用中南大学研究的虹吸排水板将排水板包裹，解决淤积及利用虹吸作用快速排水，保证衬砌混凝土的使用耐久性。在硬质岩石隧道富水段、节理裂隙发育段、有断层构造等特水段落可设置虹吸排水板，有效的保证排水通畅。工程费用增加有限，为后期工程的安全使用提供保障。在建高速铁路隧道防排水设计中的现有设计思路在一些特殊的地质情况中，已无法满足排水要求，由中南大学研究试验的虹吸排水为设计拓宽了思路，具有推广价值。

三、结语

通过对虹吸排水技术的研究和试验，体会到在工程建设中，从初期的勘察、设计、施工各个阶段要充分的考虑到一些特殊地区、特殊地质条件的影响，有针对性的进行设计和施工。对“四新”技术的挖掘和研究要渗透到各个阶段，也是工程建设人义不容辞的责任。对“四新”技术的应用要以严谨的科学态度打破藩篱，更好的服务于工程实践。虹吸排水是一种新思路，一种新方法，其施工方法简单，便于操作，给我们拓宽了排水思路，值得推广应用。

作者：王俊平 单位：中铁十七局集团第二工程有限公司