隧道冻害形成与治理
工程苦工
2022年11月04日 09:15:22
来自于隧道工程
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俗话说“十隧九漏”,在我国北方地区由于冬季天气寒冷,冻害成为一种非常普遍的隧道病害。冻害的循环发生使衬砌混凝土产生开裂、变形、剥落、承载力降低,随着病害的持续发展还可能最终导致衬砌结构的失稳破坏。寒冷地区隧道冻害的防治其基本措施包括:综合治水、更换土壤、保温防冻等。 形成原因

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俗话说“十隧九漏”,在我国北方地区由于冬季天气寒冷,冻害成为一种非常普遍的隧道病害。冻害的循环发生使衬砌混凝土产生开裂、变形、剥落、承载力降低,随着病害的持续发展还可能最终导致衬砌结构的失稳破坏。寒冷地区隧道冻害的防治其基本措施包括:综合治水、更换土壤、保温防冻等。

形成原因

其形成原因它主要是由于渗漏的地下水通过混凝土裂缝渗出,在渗点出口处受低温的影响冻结成冰,尤其在施工接缝处渗水点多,结冰明显,逐渐积累冰柱、冰溜子。

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在围岩良好的地段,一旦施工时衬砌壁后留有空隙,渗透岩层的地下水就会在排水不通畅的情况下聚集在空隙内,结冰冻胀,产生冰冻压力,常年积累,冰冻压力就像楔子一样,给衬砌结构造成不可逆转的塑性变形。

在围岩不良地段,当围岩层面含水较多时,拱部衬砌就会因冻胀压力而下沉、开裂,边墙墙中内鼓,墙顶内移,水渗入混凝土产生纵向和环向裂纹。

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由于施工原因,不可避免存在着衬砌发生冰楔的情况。这些冻害的形成首先和当地的地质情况有着密切的联系。隧道区地下水类型为基岩裂隙水,且各渗漏段裂隙尤为发育,含水量丰富。其次由于衬砌周围超挖尺寸大小不等,部份位置超挖回填用料不当。回填不密实,从而导致衬砌外侧产生大量积水,因此在外界低气温的影响下,衬砌周围会形成一个季节性冻结圈。进入冬春交季后,随着气温的回升,冻结部位开始解冻,冰融化成水,这时水就会去寻找出路,此时由于隧道环向、纵向排水管埋深加较浅,冻结在圈内,大部份已经发生冰塞无法发挥其排水功能,因此这些水就会在压力作用下,透过衬砌的薄弱环节渗漏出来,此时隧道的冻害就通过冰溜子、漏水、裂缝等形式表现出来。随着气温的进一步回升,冻结圈全部解冻、环向、纵向排水管逐渐恢复了它的排水功能,此时的漏水现象也就随之消失。

另外,隧道的冻害形成还与围岩的岩性及其分布、隧道的设计和施工都有很大的的关系。

治理方法

寒冷地区隧道冻害的防治其基本措施包括:综合治水、更换土壤、保温防冻等。

图片综合治水

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隧道冻害的根本原因是围岩地下水冻结,如果能将水排除在冻结圈外,就能够达到防治冻害的目地,即综合治水是防治冻害的最基本措施,它的主要包括下面几点:

1.对有冻害的段落增设或改进防、排水系统,不允许衬砌背后积水,并防止圈外的地下水向冻结圈内移动。

2.衬砌背后空隙用砂浆或水泥浆等材料回填密实。

3.深埋泄水洞等排水设施,确保在任何天气条件下不冻结。

图片更换土壤

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更换土壤实质就是把冻胀性土改造为非冻胀性土,其方法主要有如下几点:

1.向冻结圈内注入水玻璃——水泥浆或其它化学浆液。使围岩固结而消除冻胀性。

2.向冻结圈内注入憎水性填充材料,使之堵塞所有孔隙,裂隙、从而阻止水分的迁移和聚冰。

图片保温防冻

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通过控制温度使围岩中的水分达不到冰点,从而达到防治冻害的目的,主要方法如下:

1.在隧道内加筑保温层、防止衬砌周围形成季节性冻结圈,主要材料有:加气混凝土、泡沫混凝土、浮石混凝土等,一般厚度为20cm~40cm.

2.作局部处理时可向围岩注入一些化学防冻的材料,降低水的冰点。

3.供热防冻,常做临时采用,主要有红外线融冰、电热、锅炉采暖等。

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除了上面的措施外,加强衬砌结构,防止融塌等措施都是隧道冻害防治的重要内容。


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