一种新型排水结构及其排水性能初探

铁路边坡及其支挡工程病害绝大多数与水的活动有关,因此及时有效地排水极为关键。目前传统的排水设施(如PVC管)服役一定年限后,极易发生堵塞。对一种适宜铁路边坡及其支挡工程内部排水的新型排水结构——"水钉"开展研究,探讨水钉的结构、排水特点及工程试用效果;开展室内纯水和砂土排水试验;分析水钉的排水能力,砂土中设置水钉情况下的流速以及综合渗透系数。研究结果表明:在砂土中,随水钉倾角(0~15°)、水头的增加,流速、综合渗透系数均变大;水钉周围能形成天然的反滤层,水钉的存在对天然反滤层的形成起"催化"作用。初步成果可为水钉排水效率评估和形成设计方法提供基础。     

毛细透排水带排水性能试验研究

探讨毛细透排水带的毛细力,开展室内砂土排水试验,分析砂土中设置毛细透排水带下的流速、含水量以及其防淤堵性能。研究结果表明,路基、边坡等构筑物上毛细透排水带铺设的角度取值范围建议为10°~15°,毛细透排水带加强了砂土的排水能力,在变水头非饱和阶段埋深对排水效果影响微弱,毛细透排水带能够促使其周边土体形成反滤层。该研究成果为毛细透排水带的实际工程应用提供了参考。     

毛细排水管排水性能试验与路基排水应用研究

传统排水管易堵塞，不能满足铁路路基水害整治措施长效要求。毛细排水管具备反滤和抗淤能力，可长期保持优良的排水效果，将其应用于路基水害整治值得探讨。测试不同毛细排水管的尺寸参数，开展虹吸排水量、覆土通水量和虹吸能力模拟试验，研究毛细排水管包裹层（透排水带）的集水槽宽度、排水孔径等关键参数对排水性能的影响，并应用于邯长线（邯郸—长治）试验段。结果表明：当透排水带排水孔径最大为1.123 mm，集水槽宽度最小为0.508 mm，隔断宽度最小为1.504 mm时，流速为3 L/min，虹吸排水高度20 cm；毛细排水管包裹层毛细排水孔形状对其毛细作用和排水量影响较大，毛细排水孔径越大，排水孔的排列越紧密，则排水性能越好。     

双块式无砟轨道排水方式优化设计

针对国内广泛应用的CRTS双块式无砟轨道线间排水措施开展优化设计研究。结果表明：(1)受桩板结构影响，部分路基地段无法设置集水井，可采用在底座内预埋横向排水管的方式，排出线间积水；(2)考虑配筋设计要求，排水管外径建议为100 mm,直线地段每块底座(13 m)设置一对横向排水管，曲线地段线路外侧每块道床板对应底座内设置一根横向排水管，预埋排水管数量可按每双线公里152根计列，各种管材均能满足最大降雨量时的排水要求；(3)综合对比聚乙烯管、球墨铸铁管和不锈钢管三种管材，推荐采用耐久性好、性价比高、强度大、环境适应性好的不锈钢管；(4)有限元软件分析结果表明，结构变形和动力学指标满足规范要求。     

毛细透排水管排水渗流模型及设置间距研究

毛细透排水管是一种新型高效、高功能的排水结构。为完善其设计方法,进行毛细透排水管排水渗流模型及设置间距研究。根据连续性原理,建立地下水运动基本方程,针对地下水位变化分别推导毛细透排水管排水的稳定渗流模型(地下水位恒定)和非稳定渗流模型(地下水位下降或上升)。同时,针对2阶非线性的非稳定渗流模型,采用使方程线性化和傅里叶变换的方法推导不同渗流状态下的浸润线方程。通过此方程得到不同渗流状态下的排水间距及排水量的解析解,进而得到毛细透排水管的设置间距。将研究成果应用于工程实例,计算分析毛细透排水管设置间距以及排水量与时间的关系,排水量的计算值与实测值吻合较好,表明该方法合理有效。     

既有挡护结构排水失效的室内模型试验研究

研究目的:既有挡护工程排水失效是常见病害。为研究既有挡护结构土压力与孔隙水压力的相互关系,揭示排水失效对既有挡护结构造成损害的作用机理,本文通过大型室内模型试验,开展两种不同粒径土样(砂性土样与黏性土样)在三种排水条件下的土压力及孔隙水压力的变化规律研究,对排水前后土压力与孔隙水压力值进行对比分析。研究结论:(1)在水的作用下,如果不及时排除挡护结构后的土中水,土压力将急速增长,试验中最大增幅可达145%,墙背排水系统失效将导致挡护结构受力显著增加,挡护结构潜在被推移或推倒的可能。(2)墙背排水系统正常工作情况下,挡护结构墙背土体孔隙水压力会快速消散,但墙背排水系统部分失效将使墙背土体孔隙水压力消散时间明显延长。(3)工程应用中必须高度重视挡护结构的防排水设计。(4)该研究结果,可用于指导挡护工程设计以及既有挡护结构排水失效的处理。     

哈齐铁路客运专线路基地段无砟轨道线间排水方案研究

哈齐铁路客运专线位于严寒地区,采用CRTSⅠ型板式无砟轨道。为尽量减少线间排水引起的对路基和轨道结构的影响,对路基地段线间排水方案进行研究,提出线间设置集水井、底座内设置横向排水管和底座间设置横向排水通道3个方案。结合本线特殊的气候特点,推荐采用底座间设置横向排水通道方案,并对该方案排水设计进行简要说明。     

智能化毛细渗灌节水技术在京张高铁路堤边坡绿化中的应用

绿色生态铁路的设计理念对铁路路堤边坡绿化提出了更高的要求,由于铁路路堤边坡呈带状分散分布,对于气候条件恶劣或少雨地区,带来了后期的浇灌养护困难问题。渗灌节水技术可以较好解决交通线路沿线的绿化浇灌问题,但淤堵问题是传统渗灌节水技术推广应用中的一个难题。以京张高铁路堤边坡绿化工程为试验段,提出一套基于毛细透排水带为渗灌材料的智能化毛细渗灌节水技术。试验结果表明,以毛细透排水带作为毛细渗灌材料解决了渗灌淤堵问题,具有很好的节水效应;智能化毛细渗灌节水技术实现了自动监测、自动灌溉及远程智能化管理,解决了铁路边坡绿化浇灌养护问题,效果良好。     

虹吸排水应用技术的研究

通过室内虹吸排水试验，完成了虹吸排水形成和恢复方法的研究和试验，在上述试验的基础上，提出了边坡、滑坡地区虹吸排水虹吸管的最大可能安装高度，结构形式，排水井位的布置，形成和恢复所需采取的措施。     

岩溶隧道衬砌施工缝排水设施可维护性试验研究

岩溶隧道普遍存在排水系统出现结晶的问题,造成隧道排水不畅、衬砌水压过大、渗漏加剧等问题,对隧道的运营使用和结构安全造成影响。为提高岩溶隧道排水设施的可维护性和减少结晶现象,依托岩溶地区隧道衬砌施工缝渗漏水处治工程实例进行实践和探讨。该隧道的4条施工缝在通车后出现严重的渗漏水问题,通车2年后进行引排处治,但是由于岩溶水的结晶造成排水系统堵塞失效而复漏。在第二次处治中,对原处治方案进行改进:采用防护涂料对混凝土基面和PVC管壁面进行疏水处理,以减少碳酸钙结晶的附着;预留检查孔,可结合工业内窥镜对排水管内的结晶和堵塞情况进行检查。通过处治后约半年周期的检查结果证明,经过改进处治后的衬砌施工缝中结晶的情况明显减少,且排水系统的可维护性也得到提高。     

铁路箱梁装配式桥面系防撞性能试验研究

研究目的:为推动装配式结构在铁路桥梁中的应用,本文针对列车脱轨荷载作用下客货共线铁路箱梁装配式桥面系开展试验研究.为掌握新型装配式桥面系的防撞性能,设计和制备预制装配式桥面系挡砟墙和现浇挡砟墙足尺试验模型,对足尺模型开展静载试验,对比研究客货共线铁路箱梁预制装配式桥面系挡砟墙防撞性能.研究结论:(1)装配式桥面系挡砟墙...     

长联大跨钢桁连续梁斜拉桥混凝土道砟槽施工

宁安铁路安庆长江大桥主桥连续钢桁梁斜拉桥全长1 364.6m,铁路4线,有砟桥面.道砟槽由底板、挡砟墙、防水层和耐磨层4部分组成,宽度9.5m,底板和挡砟墙为钢筋混凝土结构.底板厚15 cm,纵向通长设置,通过剪力钉和钢桥面板结合成整体.挡砟墙高1.05 m,纵向设温度断缝.与道砟接触的耐磨层纤维混凝土厚6 cm,纵横...     

深埋地下车站排水设计探讨

研究深埋地下车站污水系统、废水系统的设计难点和技术解决方案。以地下埋深约 60 m 的青秀山站为例,提出深埋车站污水系统、废水系统排水提升的设备选型和排水方式。通过技术分析和方案比选,明确青秀山站污 水系统采用半真空污水提升装置并采用二次接力提升的排水方式;对于站厅层和站台层间实土层约为 20 m、废水无法重力流到站台层排水沟的现象,采用站厅层设置集水坑的方案。站台层及以上楼层的废水均通过设置于站厅 层的集水坑收集,再经潜水泵二次接力,就近排入集水坑或直接提升排至室外。站台层的主废水泵房提升泵不采 用潜水式的潜水泵,而是采用置外型立式泵提升方式。青秀山站的污水系统、废水系统的排水方式在实际运维中 运行良好,为深埋地下车站的排水系统设计提供了新思路。     

黄土地区道路排水构造物水毁防治技术研究

为了避免黄土地区道路排水构造物的破坏,以宁夏银古高速公路为依托进行了试验研究,提出了在排水构造物基础及进出水口处加铺复合土工膜的设计方案,并对试验方案进行了应用技术研究。结果表明,应用复合土工膜结合灰土结构,可以有效防止地表水的下渗和冻胀的发生,避免沉陷和陷穴破坏,效果显著。     

土钉支护在铁路边坡工程中的应用

对土钉支护边坡工程的稳定性与强度分析,结构耐久性设计,抗震性能及抗震设计等内容进行了讨论;总结了土钉支护永久性工程的关键技术措施;介绍了土钉支护技术在铁路工程中的几个应用实例。土钉支护技术及其与其他支护技术的联合应用,对于铁路高边坡的支护是可行的。作为永久性边坡工程,在设计方面要进行稳定性和强度分析验算、结构耐久性设计,并应该考虑地震的影响,采取措施,提高边坡的抗震能力。     

泰州大桥南锚碇巨型沉井排水下沉施工技术

研究目的:随着国内经济发展及大型沉井基础的开发应用,泰州长江公路大桥南锚碇沉井基础长67.9 m,宽52 m,高41 m,在长江岸边的冲积沙土地质中下沉,选用排水下沉和不排水下沉相结合的两个施工方案,如何确保沉井结构和附近建筑物以及长江大堤的安全是关键;本文仅介绍沉井钢壳拼装,混凝土接高,深井降水和泵吸挖土的排水下沉施工方案,达到安全优质快速下沉的目的.研究结论:采用排水下沉,沉降系数大,深井降水效果好,泵吸挖土效率高、出泥量大,下沉速度再创新高;安全可控制,质量有保证,环境易达标;沉井接高浇筑质量和下沉偏差都得到了很好控制,达到规范标准;通过回灌水附近建筑物和长江大堤的沉降得到有效控制,确保了人民生命财产安全.采用深井降水和泵吸挖土的排水下沉方案,能达到安全快速施工大型沉井基础的目的,同时也掌握了大型沉井排水下沉的关键施工技术.     

海底隧道不同防排水条件下衬砌结构开裂情况研究

海底隧道不同围岩级别所采用的防排水方式不同。Ⅰ、Ⅱ级围岩采用限量排导的防排水方案,Ⅳ、Ⅴ级较差围岩地段衬砌结构采用全封闭防排水方案。基于扩展有限元法,以厦门海底隧道为例,针对海底隧道不同防排水条件下的衬砌结构开裂情况进行研究,为今后其他高水压水下隧道设计和海底隧道的病害原因分析提供一定的参考价值。研究表明:采用堵水限排的条件下Ⅱ级围岩的衬砌结构未发生衬砌结构开裂,结构设计合理;而采用全封闭防排水结构的V级围岩的衬砌结构在低水压条件下拱脚外侧发生纵向开裂,而在高水压条件下衬砌拱脚会同时出现纵向裂缝和压溃破坏。鉴于目前隧道结构开裂主要以环向裂缝为主,且主要集中于拱墙以上部位,所以高水压并不是厦门海底隧道衬砌开裂的主要原因。     

埃塞平原铁路路基排水设计的研究与思考

埃塞平原地区的铁路路基排水设计时,很难引起设计人员的重视,经常会当做普通地段进行简单处理。埃塞亚吉铁路DK129～DK230段地处冲积平原,地势平缓,气候干燥,植被稀少,线下工程完工后出现路堤水毁,水沟淤塞、毁坏,排水不畅等各种水害。以亚吉铁路的工程建设的自然特征为背景,介绍水害治理措施和整治取得效果,对埃塞冲积平原、荒漠地区路基排水设计进行了深入研究和思考。结合亚吉铁路以及埃塞其他项目建设的成功经验,通过对各种排水设施及辅助设施(如排水沟、挡水埝、抬高式护道、排水涵、蒸发池、排水槽等)进行论证分析之后认为:排水沟的适用性需要进行单独论证;应阻挡外部径流降低排水沟的宣泄压力;抬高式护道用于降雨漫流、散排地区,可以保护路堤坡免受冲刷破坏;涵洞入口应考虑设置导流堤;蒸发池具有较好的经济性和适用性;排水设施的衔接应引起重视。     

客运专线路基防排水设计研究

研究目的:由于铁路客运专线行车速度快、技术标准高,要求边坡防护及排水设施具有足够的强度、稳定性和耐久性。水对土体的浸泡、饱和及冲刷作用,是使路基病害产生和发展,甚至影响路基安全稳定的重要原因。选取适当的工程措施及时排除边坡及其汇集到坡脚的地表水和地下水,对保证客运专线行车安全和速度要求尤为重要。研究结论:综合考虑地形、地质和水文条件等因素,通过对路基边坡防护和路基防排水系统设计的研究,总结得出路基防排水工程可以采取的技术措施和处理建议,保证路基结构强度与整体稳定。     

平孔排水结合铺设EPS板整治铁路涵上路基冻胀病害

路基冻胀是北方铁路工程常见的病害之一,对于路堤地段最有效的办法是换土进行彻底整治,但对京哈线(秦沈段)发生在涵上填土部分的路基冻胀采用换土的方法对既有铁路运输影响较大。通过反复研究和现场试验,决定采取平孔排水结合涵顶板铺设EPS保温板的方法进行整治,达到了通风、干燥、排水、消能、保温等作用。