武广客专抗水压衬砌及防排水技术的突破.ppt

,武广客运专线隧道 Q C小组,武广客运专线 隧道防排水技术的 突破,目 录,二、小组概况,三、选题理由,五、目标确定,四、现状调查,七、原因分析,九、制定对策,十一、效果检查,十二、巩固措施,十三、总结及今后打算,十、对策实施,一、项目概况,六、可行性分析,八、要因确认,一、项目概况,铁路常被比喻成国民经济的大动脉。目前，为适应我国国民经济的快速发 展，为满足日益增长的客运需求，我国正在大力发展客运专线高速铁路。武广铁路是目前我国投资最大、里程最长的铁路客运专线。我院设计范围内线路全长715.12Km,共有隧道177座，隧道总长120.38Km，占线路总长的14.7%。本线设计采用单洞双线隧道，为目前国内修建的最高标准铁路隧道，设计时速为350Km。,隧道177座，总长110.34Km,广州站,武汉站,一、项目概况,随之而来，高标准客运专线的隧道工程也面临着许多的新技术、新挑战。客运专线隧道对防排水提出了很高的要求，对衬砌的防水等级要求由原来的二级提高到一级，即要求表面无渗漏、仅允许少量湿渍，以保证客运专线高标准的运营环境。客运专线隧道防排水是隧道工程中的一项重要内容，它直接关系到隧道运营环境、结构的坚固性和耐久性、环保水保、运营成本和运营安全，因此做好隧道防排水技术的研究工作具有很重要的现实意义和明显的经济意义。,二、小组概况,注册编号:,成立时间:,2005年5月25日,活动次数:,33次,小组出勤：,98%,课题重新注册时间:,2006年1月,小组类型:,攻关型,活动时间:,2006.62006.11,城06-98,三、选题理由,有效的防排水是隧道建造与运营的关键环节，这主要表现在以下几个方面：,良好的防排水是客运专线隧道正常运营的需要；,良好的防水是工程本身坚固性和耐久性的要求；,合理的排水措施是环境保护、水资源保护的需要，是避免引发地质灾害事故的需要；,良好的防排水效果不仅使防水可靠，而且也需要避免了地下水漫流，对减少铁路运营阶段的维修成本有重要的作用。,三、选题理由,与欧美等发达国家相比，我国铁路隧道的防排水技术相对比较落后，如措施少、材料性能较差、施工工艺不够严格等。因此有必要在借鉴国内外成功经验的基础上，专门对防排水技术进行深入的研究，以提高客运专线防排水技术的水平，节约国家成本，改善隧道的运营环境，对以后的客运隧道修建提供有利的借鉴。,四、现状调查,渗漏是目前我国铁路隧道较为普遍的问题。据统计，到2004年底，全国正式投入运营的铁路隧道有6087座，总长度3336.1km，其中有渗漏水病害的隧道1526座，占隧道总数的22.4%，渗漏水长度140.941km。我国至2002年底，共有公路隧道1700座，总延长704 km出现渗漏，其中严重渗漏水隧道达500余座，约占总座数的30%。由此可见，在我国隧道界内，隧道防排水工程的总体质量并不能令人满意。这些隧道的渗漏，不仅会降低混凝土衬砌的耐久性，还会降低隧道内各种设施的功能，恶化隧道环境；在寒冷地区，由于隧道漏水，路面结冰，顶部产生冰柱，严重影响隧道的正常使用；在电气化线路上，隧道渗漏水则是危及电力机车、车辆安全运行的隐患，是电气化铁路必须解决的难题。,隧道渗漏问题不仅在国内是老大难问题，在国外一些国家也有类似情况发生。日本曾在1996年对隧道渗漏情况作过统计，发现总长4870km的隧道中，出现渗漏的占58，其中49出现在拱部，23在边墙，28在施工缝及变形缝中。,四、现状调查,但是在欧洲各国，在新建隧道的防水、排水设施、隧道鉴定、隧道维修方法中，对防水措施的选择、防水材料的性能及设置方法、防水材料的质量要求和质量监督均有很明确规定。总体来讲，基本没有隧道渗漏水情况。,对于出现渗漏病害的隧道，一般情况下只能进行整治。整治工程不仅影响了铁路隧道的正常运营，而且整治费用昂贵，且病害根治困难，容易复发。据日本调查还发现隧道渗漏水经过整治后，在5年内失效复发的占44，中国的铁路隧道也存在根治困难的问题。,四、现状调查,五、目标确定,防排水技术是隧道界的一个既古老又新鲜的一个课题，特别是对抗水压衬砌，是摆在我们面前的新课题，我们必须在设计中不断研究探索，并加强总结和优化，因此我们QC小组制定的目标为：,（1）提出客运专线隧道防排水标准的量化指标原则；（2）明确不同环境条件下的客运专线隧道防排水原则、对应措施及检测工艺；（3）完善客运专线隧道防排水措施实施工艺。,目标确定以后，小组制定了活动计划实施表，要求全组成员按此计划时间进行活动。(图中虚线表示计划完成时间，每一阶段完成后，实际完成的时间用实线划在它的下面。),五、目标确定,六、可行性分析,院副总工程师担任我QC小组组长，带头钻研，小组成员构成为新老结合，以老带新，老同志全部为具有多年设计经验的高级工程师或工程师，具有较强的专业技术水平，有较强的技术攻关能力。,大部分小组成员参加了本线勘测设计工作，对现场的情况比较了解，并对国内外有关高速铁路技术进行了较深入的研究。,武广客运专线的防排水技术的先进理念和新突破对我院的隧道设计水准的提升具有重要的意义，小组成员团结一致、伸入研究，城建院和隧道所均给予了很高的重视。,我院隧道设计水准国内专业领先，对防排水设计方面的丰富经验和技术储备，能确保设计目标的实现。,我们认为：小组确定的目标，通过小组成员的共同努力是完全可以实现的。,综上所述,六、可行性分析,为确保小组活动目标的实现，小组成员多方位分析，查找原因，绘制实现该目标的系统图。,七、原因分析,复合式衬砌是否承受的水压力不明确,水文、地质情况较复杂,客运专线防排水技术的突破难度大？,隧道防水等级的划分比较模糊，操作性不强,防排水理论研究不足、设计依据不充分,隧道防水规范存在不足,隧道防排水施工、监理及验收不规范,适合隧道工程特点的防排水新材料较少,特殊地段隧道无明确具体的设计与施工规定,隧道防排水系统不完善、没有进行科学的维护,材料,八、要因确认,八、要因确认,针对系统图中的末端因素，本小组精心论证，确定要因，以确保对策实施的准确性和针对性。,通过深入现场调查研究，运用各种方法对上述七项末端因素进行分析论证，我们找出了制约防排水技术的突破的主要因素有三个:,1、隧道防水等级的划分比较模糊，操作性不强,2、特殊地段隧道无明确具体的设计与施工规定,3、隧道防排水系统不完善、没有进行科学的维护,九、制定对策,根据确认的要因，我们按照“5W1H”的步骤，制定了相应对策和具体措施。,十、实施对策,在QC活动中，小组成员根据对策表逐一实施对策。,参照国外（英、德等国）防水等级的标准，明确武广客运专线隧道防水等级的划分，明确防水等级划分的量化指标。,针对 隧道防水等级的划分比较模糊，操作性不强这一要因，我们制定了如下方案：,实现 目标一,国家英国建筑工业和情报协会（CIRLA）第81号报告“隧道防水”，最早拟定了隧道防水分级标准，见下表。,十、实施对策,根据DS 853即地下工程防水规范规定，联邦德国的铁路隧道防水要求如表所示。,英国标准,德国标准,以渗水量为指标来划分防水等级，级别越高则要求渗水量越少，对于一级防水隧道（客运专线隧道）可以感观的测定为准，以衬砌表面无渗漏、不出现肉眼可观察到的湿渍为表征来检验防水效果。,十、实施对策,量化,十、实施对策,提出客运专线隧道的防水原则，即对现有规范中提出的“防、排、截、堵相结合，因地制宜、综合治理”的原则进一步细化，根据上述隧道防水标准的划分分别采用不同的防水设计原则，初步考虑的原则为：A级隧道采用“以防为主，多道设防”的原则，B级隧道采用“以堵为主、限量排放”的原则，C级隧道采用“防、排、截、堵相结合，综合治理”的原则。,细化,针对防排水原则没有针对性、特殊地段隧道无明确具体的设计与施工规定进行这一要因，我们制定了如下方案：,十、实施对策,武广客专线路长，环境变化大，沿线地层岩性从元古界至新生界第四系地层出露齐全。隧道埋置深度10600m不等，隧道工程、水文地质复杂，以往隧道防排水设计原则往往没有针对隧道的具体环境，多为以排为主的原则，对环境影响大，现代隧道防排水设计不仅需要考虑环境因素，还应从经济及安全角度考虑。本项研究主要考虑环境等级、地层、埋深、水文条件等因素，分类提出隧道防排水设计原则：,实现 目标二,（1）碎屑岩区地段,制定了不透水地层（泥岩、泥质类岩等）防排水原则制定了微弱透水地层（砂岩、页岩等）防排水原则 制定了强透水地层（砂、卵石层、断层破碎带等）防排水原则,十、实施对策,选取实验的工点：大瑶山一号隧道,（2）可溶岩区地段,制定了岩溶不发育段防排水原则制定了溶蚀发育段防排水原则制定了管道流段防排水原则,新南岭隧道,选取的实验工点,选取的实验工点,浏阳河隧道,十、实施对策,确定村镇、城市、环境保护区或有特殊要求的地段下修建隧道的防排水原则。,（3）环境敏感地段,十、实施对策,全包防水地段,排水地段,建模,建模,计算,计算,水深H50米的地段,水深H50米的地段,排水措施,十、实施对策,针对隧道防排水系统没有进行科学的围护这一要因，我们制定了如下方案：,制定多道设防、排、堵、截想结合的措施：,实现 目标三,（1）防水措施研究 防水措施主要指隧道衬砌结构自防水和施工缝、变形缝防水，以往的衬砌结构自防水抗渗指标随着隧道建设标准的提高已经不能完全适应，本项研究内容包括如何确定不同条件下衬砌裂缝控制措施及抗渗指标，以及隧道施工缝、变形缝的防水措施研究。,（2）疏、排水措施研究 主要针对暗洞管道流、大股裂隙水，在堵截措施不可能有效发挥作用的情况下，采用疏排水的措施对地下水进行有目的的疏导，尽可能维持既有地下水通路，避免造成环境破坏或对隧道结构形成威胁。对地下水疏排首先需要判定水量、水质以及既有通路与隧道的相对关系，以便选择疏排管材、管径、管的布设方式。,防水措施,十、实施对策,（3）堵水措施及其对地层环境的适应性研究 采用预注浆、径向注浆等措施，确定根据不同地层、地下水发育情况、节理及裂隙发育情况的注浆范围、压力、浆液类型、施作时机等参数。,（4）截水措施研究 当堵水措施不能完全限制地下水渗入的情况下，对渗入水采取有效措施限制其流动方向，主要包括不同水压条件下防水板、止水带、注浆堵（排）水管等材料选择及措施设置研究。,十一、检查效果,本QC小组严格地按照制定的对策进行实施，制定计划时间表并落实到每个人，做到了有计划、有目的、有步骤地完成了一个PDCA循环，取得了显著的效果。,（一）目标完成情况 通过本次QC 活动，我们达到了预定目标，实现了武广客运专线隧道的在防排水技术上的一些突破：量化了客运专线防排水的等级、明确了防排水应该满足的一些指标，减少了设计与施工的盲目性；并针对不同类型、不同级别、不同地质条件等隧道拟定了相应经济合理的防排水处理措施。实现了客运专线铁路隧道“防水可靠、排水通畅、系统可维护”的目的，全面提高了我院铁路客运专线隧道的防排水技术水平。,（二）效益分析,十一、检查效果,十二、巩固措施,本次活动达到了预期的目的，为了使本次活动的成果进一步深化、巩固和提高，小组成员将不断加深对高速铁路知识的学习，进一步对高速铁路隧道防排水措施进行优化。,加强同国内外隧道专家的技术交流、定期开展知识培训活动，进行技术交流，并经常组织人员到国外实地调研考察，学习先进的经验和技术。,十三、总结回顾及今后打算,（一）自我评价,在我国客运专线铁路建设全面展开，为保证建设世界一流客运专线的目标，开展客运专线铁路隧道防排水技术研究十分必要和迫切。我QC小组将在对国内外隧道防排水成功经验和失败教训调研的基础上，继续研究，并结合现场施工的情况，收集市场上的新材料、新工艺，并进一步的提出解决现场施工工艺的方法和措施及客运专线铁路隧道防排水问题的研究思路、规划研究内容、制定解决各类问题的方法等，为全面提高我国铁路客运专线隧道的防排水技术水平作出我们的贡献。,十三、总结回顾及今后打算,汇 报 结 束,谢 谢！,