ระบบระบายน้ำแบบคอมโพสิตสามมิติสามารถนำไปประยุกต์ใช้ในอุโมงค์ได้อย่างไรบ้าง?

ในงานวิศวกรรมอุโมงค์ ระบบระบายน้ำมีความสำคัญมาก ตาข่ายระบายน้ำคอมโพสิตสามมิติเป็นวัสดุระบายน้ำที่ใช้กันทั่วไปในงานวิศวกรรมอุโมงค์ ดังนั้น มีการประยุกต์ใช้ในอุโมงค์อย่างไรบ้าง?

I. คุณลักษณะทางเทคนิคของตาข่ายระบายน้ำคอมโพสิตสามมิติ

ตาข่ายระบายน้ำคอมโพสิตสามมิติเป็นวัสดุผสมระหว่างแกนตาข่ายพลาสติกสามมิติที่ทำจากโพลีเอทิลีนความหนาแน่นสูง (HDPE) และแผ่นใยสังเคราะห์แบบซึมผ่านได้สองด้านที่ยึดติดกัน โครงสร้างแกนกลางเป็นช่องระบายน้ำที่เกิดจากซี่แนวตั้งและซี่ค้ำยันขวางด้านบนและด้านล่างเพื่อสร้างระบบรองรับที่มั่นคง ดังนั้นจึงมีข้อได้เปรียบทางเทคนิคที่สำคัญสามประการ:

1. ประสิทธิภาพการระบายน้ำสูง: อัตราการซึมผ่านสามารถสูงถึง 2500 ลูกบาศก์เมตรต่อวัน ซึ่งเทียบเท่ากับประสิทธิภาพการระบายน้ำของชั้นกรวดหนา 1 เมตร และสามารถระบายน้ำซึมในอุโมงค์ได้อย่างรวดเร็ว

2. ความทนทานต่อแรงดันสูง: สามารถทนต่อแรงดันสูงถึง 3000 kPa ได้เป็นเวลานาน ความหนาของแกนตาข่ายอยู่ที่ 5-8 มม. และความแข็งแรงดึง ≥36.5 kN/m ทำให้มั่นใจได้ถึงการทำงานที่เสถียรภายใต้สภาพทางธรณีวิทยาที่ซับซ้อน

3. ฟังก์ชันการป้องกันแบบครบวงจร: มีคุณสมบัติป้องกันการซึมผ่าน การระบายอากาศ และการเสริมความแข็งแรงของฐานราก ทำให้เกิดระบบการป้องกันแบบบูรณาการ “ป้องกันการซึมผ่าน-ระบายน้ำ-ป้องกัน”

II. สถานการณ์การประยุกต์ใช้หลักสี่ประการในงานวิศวกรรมอุโมงค์

1. ชั้นระบายน้ำด้านหลังแผ่นบุผนัง

แรงดันน้ำสามารถเกิดขึ้นได้ง่ายเนื่องจากการสะสมของน้ำใต้ดินด้านหลังผนังอุโมงค์ ส่งผลให้เกิดการรั่วซึมและอาจถึงขั้นทำให้โครงสร้างเสียหายได้ จึงได้มีการวางตาข่ายระบายน้ำแบบสามมิติไว้ระหว่างผนังอุโมงค์กับหินโดยรอบ เพื่อสร้างช่องระบายน้ำตามแนวยาวสำหรับนำน้ำที่ซึมจากภูเขาลงสู่ร่องน้ำด้านข้างเพื่อระบายออก

2. ระบบระบายน้ำแบบโค้งคว่ำ

โครงสร้างโค้งคว่ำมีแนวโน้มที่จะเกิดการเสียรูปจากการยกตัวของดินเนื่องจากน้ำแข็งสะสม จึงใช้โครงข่ายระบายน้ำแบบสามมิติร่วมกับชั้นกรวดเพื่อระบายน้ำใต้ดินได้อย่างรวดเร็ว โครงสร้างสามมิตินี้สามารถป้องกันการซึมขึ้นของน้ำในรูพรุนและป้องกันความเสียหายจากการยกตัวของดินเนื่องจากน้ำแข็งในฤดูหนาวได้

3. ชั้นระบายน้ำที่ผนังด้านข้าง

ในอุโมงค์ที่มีหินโดยรอบอ่อนแอ การซึมของน้ำตามผนังด้านข้างอาจทำให้โครงสร้างรองรับไม่มั่นคงได้ง่าย ตาข่ายระบายน้ำคอมโพสิตสามมิติที่ใช้เป็นชั้นระบายน้ำด้านข้าง ไม่เพียงแต่สามารถระบายน้ำที่ซึมเข้ามาได้เท่านั้น แต่ยังช่วยจำกัดการเสียรูปของหินโดยรอบด้วยความแข็งแรงดึงสูง ข้อมูลการทดสอบแสดงให้เห็นว่าความแข็งแรงเฉือนสูงกว่าวัสดุแบบดั้งเดิมถึง 40% ซึ่งสามารถรับประกันความมั่นคงของผนังด้านข้างได้

4. ชั้นเปลี่ยนผ่านระบบระบายน้ำบริเวณทางเข้าอุโมงค์

ทางเข้าอุโมงค์มีแนวโน้มที่จะพังทลายเนื่องจากการซึมของน้ำผิวดิน จึงได้ติดตั้งตาข่ายระบายน้ำคอมโพสิตสามมิติไว้ด้านหลังวัสดุบุทางเข้าอุโมงค์ เพื่อสร้างชั้นเปลี่ยนผ่านการระบายน้ำ ช่วยนำน้ำผิวดินลงสู่ร่องระบายน้ำ ความทนทานต่อการกัดกร่อนของตาข่ายสามารถต้านทานการกัดเซาะจากน้ำใต้ดินที่เป็นกรด และสร้างความมั่นคงในระยะยาว

III. จุดก่อสร้างและการควบคุมคุณภาพ

1. การควบคุมทิศทางการวาง: แนวความยาวของม้วนวัสดุต้องตั้งฉากกับแกนของอุโมงค์ เพื่อให้แน่ใจว่าช่องระบายน้ำสอดคล้องกับทิศทางการไหลของน้ำ

2. การต่อเชื่อม: ใช้หัวเข็มขัดหรือเทคโนโลยีการเชื่อมเพื่อยึด โดยให้ส่วนที่ซ้อนทับกันมีความยาว ≥15 ซม. และใช้ตะปูรูปตัว U หรือสายรัดโพลีเมอร์เชื่อมต่อทุกๆ 0.3 เมตร

3. การป้องกันการถมกลับ: การถมกลับควรดำเนินการให้เสร็จภายใน 48 ชั่วโมงหลังจากการวางวัสดุ โดยขนาดอนุภาคของวัสดุถมต้องไม่เกิน 6 ซม. และใช้การบดอัดด้วยเครื่องจักรอย่างเบาเพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหายต่อโครงสร้างแกนตาข่าย