杉坡嶺鐵路隧道滲漏水原因分析與治理技術(shù)

陳軍信

（中鐵二十局集團(tuán)第四工程有限公司，山東 青島266061）

1 工程概況

玉鐵鐵路杉坡嶺隧道位于廣西玉林市博白縣境內(nèi)，隧道全長(zhǎng)1870米，進(jìn)口段860米位于坡度為5.3‰的上坡段，出口段1010米位于坡度為4.0‰的下坡段上。隧道地處構(gòu)造單元屬嶺南地臺(tái)云開(kāi)隆起和靈山隆起之復(fù)合部位，區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造格架屬華南褶皺系中的云開(kāi)隆起，玉林凹陷，節(jié)理裂隙發(fā)育。全隧為Ⅳ、Ⅴ級(jí)圍巖，其中以Ⅴ級(jí)圍巖為主。

1.1 水位地質(zhì)特征

隧道范圍內(nèi)地下水類型主要為基巖裂隙水，隧道區(qū)內(nèi)降雨量充沛，年平均降水量達(dá)1756毫米，最大降雨量2381毫米，豐富的大氣降雨除沿山坡坡面排泄外，很大一部分通過(guò)基巖裂隙深入山體中。隧道周邊有一大型水庫(kù)，水庫(kù)面積約為1.3km2且常年水位標(biāo)高在115m左右，隧道拱頂標(biāo)高為102.37m，對(duì)隧道施工有較大影響，隧道地下水及地表水發(fā)育。

1.2 防排水設(shè)計(jì)及施工情況

全隧采用復(fù)合式襯砌，初期支護(hù)與二次襯砌之間拱墻鋪設(shè)防水板加土工布，防水板厚度不小于1.5mm，幅寬2～4m，全隧環(huán)向施工縫采用中埋式橡膠止水帶+外貼式橡膠止水帶進(jìn)行防水處理，縱向施工縫采用中埋式橡膠止水帶+刷凈漿進(jìn)行防水處理。

隧道排水采用雙側(cè)溝排水，襯砌背后的積水通過(guò)環(huán)向和縱向盲管的匯集后引入側(cè)溝，再經(jīng)側(cè)溝的匯集和沉淀后通過(guò)側(cè)溝將水排出洞外；全隧二次襯砌背后設(shè)置環(huán)向盲管，兩側(cè)邊墻腳設(shè)縱向盲管，每隔8～12米將地下水引入洞內(nèi)側(cè)溝。

該隧道于2011年5月份開(kāi)工建設(shè)，2013年3月份完成鋼筋混凝土襯砌，2013年3月份鋪架通過(guò)。2013年底，發(fā)現(xiàn)隧道內(nèi)多處有滲漏水，主要存在于：一是襯砌的縫隙，如施工縫，沉降縫等；二是產(chǎn)生于襯砌本身的薄弱部位，表現(xiàn)為小面積的滲漏，邊墻、襯砌施工縫等部位集中滲漏，淌水，拱頂處存在滴水，部分地段襯砌出現(xiàn)開(kāi)裂并有滲水現(xiàn)象，避車洞流白漿或滲水。隧道內(nèi)的滲漏水加快混凝土的碳化速度，特別是有腐蝕性的地下水，破壞混凝土的結(jié)構(gòu)，減少隧道的使用壽命，對(duì)列車的運(yùn)營(yíng)安全產(chǎn)生不利影響。

2 隧道滲漏水的原因分析

2.1 隧道地質(zhì)條件差，圍巖破碎、節(jié)理裂隙發(fā)育，地下水豐富，又加上本地區(qū)降水充足，地表水滲入山體引起水量增加。

隧道的開(kāi)挖，在原有地層中形成了一個(gè)空洞，破壞了原地下水的平衡狀態(tài)，形成了地下水的低壓力區(qū)，改變了地下水的徑流方向，使地下水向開(kāi)挖后的隧道方向匯集，在隧道周圍一定范圍內(nèi)形成了圍巖松動(dòng)區(qū)，由于地層原始地應(yīng)力的調(diào)整，圍巖產(chǎn)生變形，出現(xiàn)更大的裂隙，地下水便沿著裂隙進(jìn)入隧道，造成隧道洞體周邊有大量的水蓄積。

2.2 隧道施工質(zhì)量控制不嚴(yán)，也是影響隧道滲漏水的關(guān)鍵因素

2.2.1 隧道開(kāi)挖基面不平整，初期支護(hù)的噴射混凝土厚度不均勻，平整度較差，造成防水板基面不平整，局部存在凹凸點(diǎn)，在澆筑混凝土?xí)r，部分凹凸點(diǎn)戳破防水板，引起滲漏水。

2.2.2 混凝土施工過(guò)程中可能未按設(shè)計(jì)配置防水混凝土，混凝土運(yùn)輸時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，造成混凝土離析，振搗不到位，形成透水的開(kāi)放性毛細(xì)管路，部分水分聚集在集料顆粒的下面，導(dǎo)致襯砌混凝土存在空隙；拆模時(shí)間過(guò)早或者未按規(guī)定一次性澆筑完成混凝土等原因，形成施工縫，襯砌混凝土不密實(shí)，表面蜂窩麻面現(xiàn)象嚴(yán)重，襯砌開(kāi)裂，防水混凝土失效，造成局部滲漏水現(xiàn)象。襯砌施工過(guò)程中，養(yǎng)護(hù)不到位，產(chǎn)生環(huán)向干縮裂縫，其深度可能貫穿整個(gè)隧道襯砌，也對(duì)施工防水造成了很大的影響。

2.2.3 施工縫、變形縫處理不當(dāng)

隧道施工縫和變形縫是滲漏水的多發(fā)部位，在實(shí)際施工中存在著粗糙、處理不當(dāng)?shù)默F(xiàn)象。表現(xiàn)在：止水帶搭接不規(guī)范，固定不牢，澆筑混凝土?xí)r有卷起現(xiàn)象，邊墻與拱墻交接處止水帶失效，造成地下水從連接縫隙滲出；止水條安裝不規(guī)范，造成扭曲、變形；施工縫、變形縫處混凝土振搗不密實(shí)，止水帶和止水條與混凝土不密貼。

2.2.4 隧道排水設(shè)施失效

有效排出襯砌背后的地下水，減小地下水對(duì)襯砌的壓力，是隧道結(jié)構(gòu)排水的關(guān)鍵，但在隧道施工過(guò)程中，排水系統(tǒng)往往失效，在二襯或注漿施工中，由于對(duì)排水盲溝、盲管未進(jìn)行有效保護(hù)，造成水泥漿堵塞盲溝、排水盲管，導(dǎo)致排水作用失效；盲溝與側(cè)溝的泄水孔沒(méi)有疏通，或者泄水孔堵塞，隧道二襯背后盲管內(nèi)的積水無(wú)法排到排水溝中，時(shí)間久了，造成襯砌背后的地下水越來(lái)越多，水壓力越來(lái)越大，最終將防水板擊穿，在襯砌薄弱地方滲流排泄出來(lái)。

2.2.5 防水板系統(tǒng)失效

初期支護(hù)與二襯之間的防水層采用的是土工布加1.5mm厚的EVA防水板，采用無(wú)釘鋪設(shè)，雙焊縫焊接。但施工過(guò)程中質(zhì)量難以控制，主要原因有：

1）防水板焊接工藝不過(guò)關(guān)，對(duì)拐角、破損處等不能采用雙焊縫焊接的部位，采用手工熱融焊接，質(zhì)量難以保證，施工中有漏焊、焊穿現(xiàn)象。

2）防水層在施工過(guò)程中被損壞的幾率很大，在焊接鋼筋過(guò)程中，被鋼筋端頭刺穿、易被焊碴燒穿；混凝土澆筑過(guò)程中，粗集料易刺穿防水板，初期支護(hù)的錨桿頭等尖銳物沒(méi)有切除干凈，容易造成破損。

3）施工過(guò)程中防水板修補(bǔ)困難。在鋼筋施工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)破損勉強(qiáng)能夠修補(bǔ)，在立模和澆筑混凝土過(guò)程中發(fā)現(xiàn)破損幾乎不能修補(bǔ)。

4）防水板與二襯之間總留有透水間隙，在靜水壓力下，只要有一處破損，地下水就會(huì)通過(guò)破損處滲入到防水板與二襯混凝土之間，使防水板失效，造成漏水，而且治理時(shí)尋找水源非常困難。

3 滲漏水的治理措施

3.1 整治原則

隧道滲漏水的治理原則是以“排”為主，防、排、堵、截相結(jié)合的方法，因地制宜，綜合治理。

隧道的滲漏水點(diǎn)多面廣，如果采用注漿封堵每個(gè)滲漏點(diǎn)，不可避免會(huì)出現(xiàn)新的滲漏點(diǎn)，效果不好，要想徹底根治，只能采取疏導(dǎo)排水，全面防水。

3.2 整治方法

整治方案必須因地制宜，隧道滲漏出水點(diǎn)的位置不同，采取的處理方法也不盡相同。

1）在隧道起拱線到拱頂處滲漏水處理較為復(fù)雜多采用灌漿法進(jìn)行封堵處理。

注漿材料采用固結(jié)硬化時(shí)間易調(diào)整、高強(qiáng)度、滲透性良好、漿液不流失、固結(jié)后不收縮、硬化劑無(wú)毒、對(duì)地下水不會(huì)造成污染的材料。按照一定的配合比進(jìn)行調(diào)配，環(huán)氧樹(shù)脂A，固化劑B，再根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際溫度適量摻入10%的專用稀釋劑C，按照（A+C）：B=（100+10）：27.5（質(zhì)量比）的配合比進(jìn)行調(diào)配。

施工步驟如下：確定滲漏點(diǎn)→打孔或沿縫隙鑿槽→清理灰土→安裝高壓灌漿針筒→調(diào)拌環(huán)氧膩?zhàn)臃饪p膠→密封孔縫或裂縫→灌注灌漿材料→檢查是否灌滿→封孔→敲除底座、清除面層。

對(duì)滲漏處襯砌鉆孔或沿裂隙剔槽，孔徑比針筒略大，槽寬一般在10～20mm，槽深根據(jù)基層厚度實(shí)際情況而定，不能打透初期支護(hù)，采用高壓風(fēng)槍吹凈粉塵；注漿壓力可控制在0.2～0.4MPa。注意檢查灌注針筒內(nèi)的漿液殘余量，若無(wú)殘余，繼續(xù)灌注。重復(fù)此步驟，直到針筒內(nèi)有殘余，即表示灌滿。為使裂隙或空洞完全灌滿，應(yīng)再等待20～30分鐘內(nèi)進(jìn)行二次灌注，當(dāng)漿液從裂隙中滲出，即可結(jié)束?？刹鸪樛?，及時(shí)封孔。

如有少量滲漏水，可采用電錘打設(shè)一個(gè)小孔，用小型灌漿機(jī)注入堵水劑或環(huán)氧樹(shù)脂砂漿等高防滲性的材料即可。

2）兩側(cè)邊墻部滲水的處理：

對(duì)于襯砌兩側(cè)邊墻部滲水一般從起拱線下采用開(kāi)槽引排法，安裝排水暗槽將水引入側(cè)溝的處理方法。

沿出水點(diǎn)開(kāi)鑿一道引水小槽，將滲漏的水匯集引至永久性排水溝。用切割機(jī)將滲漏處混凝土切割一個(gè)寬6cm深度6～8cm的U型槽（如滲水較大，可適當(dāng)將槽鑿深一點(diǎn)），開(kāi)槽長(zhǎng)度應(yīng)大于裂縫滲漏長(zhǎng)度。將槽的四周修整順暢，平順，采用內(nèi)徑為50mm的高強(qiáng)度PVC管，在大于環(huán)向一半處鋸開(kāi)，反扣于槽內(nèi)，固定好，要盡量與內(nèi)壁靠攏，然后用堵水劑或高強(qiáng)度膠合材料進(jìn)行封堵并抹平。如還未能解決問(wèn)題，則要用嵌縫密封膠將整個(gè)小槽全部密封。

3）施工縫、沉降縫滲漏水的處理：

在施工縫處鑿內(nèi)寬50mm～60mm，外寬40～50mm，深50mm的倒梯形槽，清除槽中混凝土殘?jiān)⒂们逅逑床奂爸車厥┕たp每間隔20～30cm用風(fēng)鉆鉆φ40～50cm孔一處，鉆孔深度一般為襯砌厚度的2/3，安設(shè)馬牙扣形注漿管，直徑為32～42mm。管口貼膠帶，然后在槽中沿施工縫刮涂快干型封縫膠兩道，封縫膠固化后揭除膠帶，在管口安設(shè)灌漿嘴灌注馬麗散新型高分子注漿材料，灌漿壓力1.0～1.5MPa，施工過(guò)程中應(yīng)逐步增加注漿壓力，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況確定最終壓力參數(shù)。待漿液固化并檢驗(yàn)合格后，拆除灌漿嘴。對(duì)開(kāi)槽處理完畢后用高壓水沖洗干凈，在槽中放入并固定φ50mm半圓形波紋管，并間距50cm采用金屬卡和射釘將波紋管固定，然后將調(diào)和好的“聚硫密封膠”（要求聚硫密封膠凝固后的顏色接近混凝土本色）填入槽中并稍稍高出，然后用抹刀抹平，待“聚硫密封膠”凝固后，在槽及周圍用調(diào)和好的“水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料”刮涂?jī)蓪臃浪?，厚度不小?mm。

施工順序自上而下依次進(jìn)行。

4 整治效果及結(jié)論

玉鐵鐵路杉坡嶺隧道滲漏水采用以上方法整治后，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)和觀察，隧道滲漏水問(wèn)題得到了全面解決，不僅達(dá)到了“快速高效”目的，而且還確保了隧道的“不滲不漏”的較好效果。通過(guò)隧道滲漏原因分析，為今后的施工質(zhì)量控制總結(jié)了經(jīng)驗(yàn)，并為類似隧道滲漏水處理措施提供了一定的借鑒作用。

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