近年來我國隧道工程建設(shè)得以迅速的發(fā)展,研究隧道工程相關(guān)問題也愈顯重要。由于隧道環(huán)境的特殊性,隧道地面工程所需要的材料滿足一般路面的要求外,還必須強(qiáng)化其在抗滑、阻燃、吸聲降噪等方面的要求。與普通混凝土相比,透水混凝土的優(yōu)越性主要體現(xiàn)在透水性、吸聲降噪、吸附粉塵、耐火阻燃等方面。本文主要怕結(jié)合隧道的特殊環(huán)境,介紹透水混凝土的透水功能和吸聲功能在隧道工程中的應(yīng)用。
一、隧道環(huán)境可能發(fā)生的災(zāi)害
1. 水害
公路隧道(或者鐵路隧道)是一個相對封閉,空間狹小的管狀環(huán)境,洞內(nèi)濕度大,比較潮濕,地下水豐富,雖然不直接受降雨和地表水的影響,但拱頂、拱璧的冷凝水滲水和冷凝水的滴入,雨水的流入,地下水的上涌以及雨天車輪帶入的水等都會引起洞內(nèi)普通混凝土路面的積水,從而導(dǎo)致一系列的問題,如:
⑴ 直接影響路面的抗滑性能,容易引起交通事故,在寒冷地區(qū)路面結(jié)冰時情況會更加嚴(yán)重;
⑵ 加速鋼軌及其連接零件的銹蝕損壞。
統(tǒng)計資料顯示,隧道路段是交通事故多發(fā)路段,而且一旦發(fā)生事故,造成的人員傷亡和財產(chǎn)損失往往比一般路段要嚴(yán)重的多。對于公路、鐵路隧道的滲水,一般采取的方法是采用專門的防水材料將漏水縫隙堵上,但這種“堵”的方法只能暫時控制漏水情況,治標(biāo)不治本。透水混凝土,是從"排"的角度來解決滲水漏水的問題,隧道滲漏的水到達(dá)地面后順著透水混凝土的孔隙滲入地下(或者收集起來重復(fù)利用),使隧道時刻保持干燥狀態(tài),保證了安全行車環(huán)境。
與車行隧道(公路隧道、鐵路隧道等)相比,人行隧道距離一般較短,出入口開闊,同時也更加容易受到雨水灌入的危害。2012年北京“7.21”特大暴雨,讓首都的排水系統(tǒng)遭受嚴(yán)峻的考驗(yàn),地勢較低的隧道更是產(chǎn)生嚴(yán)重積水,交通一度癱瘓。
2. 噪聲污染
隧道工程中另外一個難題是噪聲污染的問題,由于隧道的封閉作用,由車輛行駛縮帶來的噪聲產(chǎn)生反射、共振和疊加,噪聲持續(xù)時間更長,不易消散。隧道內(nèi)的噪聲遠(yuǎn)高于隧道外,根據(jù)實(shí)測,在同一時間,在車流量為35輛/h,車速為50~100km/h 時,隧道內(nèi)外測得交通噪聲分別為 95.4dB 和 79.1dB,差值為6.3dB。據(jù)資料顯示,隧道內(nèi)部噪聲從90dB衰減到80dB約30s,而從隧道外部僅需2~3s。隧道的噪聲污染成為必須解決的問題。
3. 空氣污染
隧道中的尾氣和粉塵污染也是需要引起重視的問題之一。隧道內(nèi)車流量較大,產(chǎn)生大量的一氧化碳、二氧化氮等有毒尾氣,而地面和車輪的磨損、車上貨物的遺撒、外部揚(yáng)塵的流入等則成為隧道粉塵的主要來源。隧道的封閉結(jié)構(gòu)使得其通風(fēng)環(huán)境較差,不利于污染物的擴(kuò)散,直接導(dǎo)致空氣污染物堆聚。海峽都市報曾對福州市的榕金雞山隧道做過檢測,發(fā)現(xiàn)隧道內(nèi)OM2.5濃度比隧道外升高3倍左右,PM10濃度升高6倍左右。這些尾氣和粉塵將會嚴(yán)重威脅司機(jī)、行人和隧道工作者的身體健康。而多孔結(jié)構(gòu)可以吸附尾氣和粉塵,可以預(yù)見透水混凝土的使用將會大大改善隧道內(nèi)的空氣質(zhì)量。
4. 火災(zāi)
隧道一般為狹長管狀結(jié)構(gòu),相對封閉,一旦發(fā)生火災(zāi)容易產(chǎn)生“煙筒效應(yīng)”,火勢迅速蔓延,甚至發(fā)生爆炸,后果極其嚴(yán)重。透水混凝土本身不具可燃性,并且采用透水混凝土厚,高溫會透過混凝土的孔隙與潮濕空氣接觸,降低了火焰溫度和火勢蔓延的速度,具有一定的阻燃作用。整個隧道的溫度降低后,用于隧道工程的普通混凝土、鋼軌基座等就不會發(fā)生“爆裂”現(xiàn)象,耐久性得到提高。
二、 透水混凝土在隧道路面中的應(yīng)用
在隧道路面中應(yīng)用透水混凝土,除了可利用其優(yōu)良的透水性來排除路面的積水之外,還可以結(jié)合雨水收集系統(tǒng),進(jìn)行隧道內(nèi)污水的收集、凈化和利用。當(dāng)然,這里的“雨水”不再是單純的雨水的概念,而是指可能進(jìn)入隧道內(nèi)的所有水源。經(jīng)過凈化后的水,可以用于隧道清潔、消防儲備等。
1.鐵路隧道
鐵路隧道的洞內(nèi)排水系統(tǒng)一般由環(huán)向盲溝、縱向盲溝、中心排水溝、側(cè)向排水溝和橫向排水溝構(gòu)成。對于承載力要求相對較低的鐵軌兩側(cè)和兩鐵軌之間的區(qū)域,可以考慮采用鋪筑透水混凝土路面來替代中心排水溝和側(cè)向排水溝。
2.公路隧道
公路隧道路面可以采用透水混凝土鋪裝的區(qū)域包括:隧道排水溝、檢修道、人行道和非機(jī)動車道、公路隧道緊急停車帶和人行橫通道等。
三、透水混凝土在隧道吸聲設(shè)施中的應(yīng)用
透水混凝土在隧道工程中的另一個主要功能是它的吸聲功能。在隧道工程中,可以在隧道兩側(cè)設(shè)置透水混凝土的吸聲墻,車輛產(chǎn)生的噪聲聲波到達(dá)吸聲墻表面后,一部分被透水混凝土的孔隙所吸收,還有一小部分反射回隧道空間,有效地減弱了噪聲在隧道內(nèi)的傳播。對于既有隧道,如不具備后期加設(shè)透水混凝土吸聲墻的條件,也可以嘗試采用噴射透水混凝土的方式達(dá)到吸聲的目的。
四、透水混凝土在隧道工程中的應(yīng)用前景
根據(jù)中國土木工程學(xué)會隧道及地下工程分會在“2015中國隧道與地下工程技術(shù)研討會”上公布的統(tǒng)計數(shù)據(jù),我國已成為世界隧道及地下工程建設(shè)規(guī)模和建設(shè)速度di一大國。但多年來一直困擾著人們的積水、噪聲、空氣污染等問題卻未得到解決。目前,人們對透水混凝土的印象一般都是:透水性好,但強(qiáng)度低,應(yīng)用范圍窄??梢灶A(yù)見,隨著透水混凝土越來越廣闊的應(yīng)用,隨著人們對透水混凝土了解的逐漸加深,透水混凝土在隧道工程中的應(yīng)用也會越來越廣泛。
此外,也有研究人員進(jìn)行過獎透水混凝土應(yīng)用于隧道主干道的探索,如廣西壯族自治區(qū)百色至羅村口高速公路隧道、210國道“貴州境崇遵高速公路金竹窩隧道”以及廣河高速龍門山坳隧道等都曾做過鋪設(shè)透水混凝土路面的嘗試,但僅僅局限于實(shí)驗(yàn)路段,尚無大規(guī)模應(yīng)用的先例。也許在不久的將來,透水混凝土將作為主要鋪裝材料之一應(yīng)用于隧道主干道。
上一條:利用“原子模擬”改善混凝土性能 | 下一條:銀行保險產(chǎn)業(yè)園中 央公園一角 |