淺談既有鐵路隧道滲漏水病害整治設計方法

李航

摘 要：在既有線鐵路電氣化改造工程中，對隧道的滲漏水害整治有嚴格的要求，特別是拱部水害將直接威脅行車安全。文章介紹的隧道位于林區，雨量充沛，加之修建年代早，水害嚴重。文中針對該隧道的特點對病害成因進行了分析，并調查了洞內、外的水源補給情況，綜合采用了“堵-引-排”的整治方法。文章為類似工程的設計，提供了新的思路，有一定借鑒意義。

關鍵詞：既有鐵路；隧道；滲漏水；病害整治；設計

1 既有隧道現狀

杜草隧道為嚴寒地區長隧道，單線全長3.9km。始建于日偽時期，于1975年改建。洞內鋪設整體道床設中心深埋水溝及盲溝排水系統。本隧道服役年限較長，洞內典型病害為水害，冬季掛冰。水害特點為拱部多點滴水，側墻邊片漏水，嚴重段呈淌水狀。整體道床積水嚴重，冬季兩端洞口拱墻掛冰。本次病害整治設計主要為滿足電氣化改造的需求。

2 工程地質

冬季最低氣溫達-38℃，從l0月到翌年4月，共七個多月，巖土最大凍深2.05m。隧道通過張廣才嶺，地層為華力西晚期侵入之花崗巖組，巖石以肉紅色斜長花崗巖和灰白色黑色云母花崗巖為主，地表覆第四紀地層，區域地質構造上屬新華夏構造體系的張廣才至千山隆起帶，受新華夏構造應力場影響地層中小規模斷層或擠壓破碎帶相當發育。

3 水害成因分析

3.1 施工工藝影響

由于本隧道修建時間較早，受當時工藝水平制約，鋼筋混凝土襯砌凝后未設置防水板。襯砌雖然采用了防水混凝土，但當其產生裂縫時，圍巖滲水可以直接經由縫隙滲入洞內。另外，施工縫處采用的是浸漬瀝青木板，經地下水長時間侵蝕，木板已腐蝕脫落，堵水功能失效，水經施工縫流出，形成新的出路。

3.2 洞頂積水坑影響

一般在靠近隧道洞口處水害相對嚴重。經調查，在雨季這些部位在洞頂上方的地表處存在積水現象，有些在附近還有泉眼。由于工程地處森林區，雨季降水量大，這些積水很難快速排離隧道范圍之外，且周圍有高大樹木遮擋，不見陽光，蒸發緩慢，導致積水長期滯留，不斷下滲，最終滲入洞內，形成出路后，流水夾帶走較小土顆粒，致使土骨架間隙越來越大，滲透速度越來越快，加重了洞內的水害。

3.3 排水系統功能失效

當前排水系統為兩側邊溝匯水，再由橫向排水管引入中心深埋泄水洞排出洞外。本隧道未設置環向排水盲溝。圍巖滲水不能完全靠重力流入排水邊溝，當襯砌存在縫隙時，水會順此流出，這是隧道滲水點不斷改路，多點出露的主要原因。另外，經現場調查，局部排水邊溝已經淤堵，溝內無水，這也造成了深埋泄水洞內水量較少，不能充分發揮其核心排水作用，造成路面積水，危及行車。

3.4 襯砌背后積水

通過對襯砌空洞及不密實檢測發現，大量的空洞及不密實位置均伴有積水。來自圍巖滲水，再經由拱部裂縫滲入洞內，形成拱部滴水。這種水害的特點是延隧道全長零星分布，點滴狀，水量小，數量多，局部密集，拱頂嚴重。

4 整治歷史及效果

杜草隧道最近的一次大修在2008年，當年對病害進行了集中的梳理，嚴重的進行了整治，但目前效果來看，主要存在以下問題：

（1）拱部各別滲水點經注漿封堵后，短期內干燥無水，經一段時間后，又會在附近重新出露形成新的病害點，有“隨治隨跑”的特點。

（2）淌水嚴重或連片滲水的段落，均增設了豎向排水井。雨季豎井內有明顯淌水聲，但井外（洞內）也有流水，且水量較大，路面依然積水。

（3）冬季拱角掛冰現象嚴重。主要因拱部環形裂縫不斷滲水而形成，冬季需24小時設專人洞內巡視及時消除冰棱。

5 整治設計方法的探討

杜草隧道運營已久，歷經數次大修，滲漏水害雖有緩解，但未從根本上得以整治。除受當時施工工藝制約外，在整治方法上也存在一些問題。從整治的歷程來看，重點逐漸從堵水轉變為加強排水，洞內增設了多處豎向排水井，但其自身也存在很多問題。首先是施工非常困難，線路需要架空加固，大面積開鑿既有襯砌及整體道床，工程量大，利用封鎖時間施工，工期長；其次是維修困難甚至無法維修。

從目前來看，完全杜絕滲水是不科學的，但是可以采取設置小型引排水設施的方法來解決拱部滲水點不斷遷移的問題，結合注漿回填方法以達到拱部不滲水，拱下少量滲水的程度以滿足電氣化運營的要求。一般在多點滲水，連片滴水及反復遷移的滲點位置增設豎向引水設施，以起到疏導局產拱頂巖隙滲水作用，具體結構見圖1。

這種引排水設施與原豎向排水井相比其的優點是便于施工，不影響行車，工程量小，可在泄水洞內進行疏通或維修，設置靈活，對既有結構破壞小，施工速度快。不足是排水量小，易堵塞，增加了維修工作量。

對于各別淌水嚴重的段落，在以往整治中，主要關注在襯砌后圍巖滲水，在設置豎井排水后，效果并不理想。本次設計，除對洞內既有排水設置進行修復外，也對洞頂進行了詳細的調查。調查發現，這種嚴重漏水地段的上方都存在積水現象，有的附近還有泉眼。因此，本次設計對于洞頂積水坑進行了回填處理，坑底設置一層防水板，以阻隔地表水滲入洞內。坑頂面進行了植被恢復。按不同地形，合理設置了漿砌片石截、排水溝，將地表水引離洞頂范置之外，徹底杜絕外部滲水。

6 結束語

目前杜草隧道病害整治工程已經竣工驗收。從現場實際來看，增設引排水設施在整治拱頂滴水病害時充分發揮了其疏導引排的作用。經觀察，未發生封堵后重新出露的現象。本次設計中引排水設施是結合封堵、裂縫及施工縫病害整治一并進行的。另外，當襯砌背后存在空洞或不密實時，應采用注漿回填處理。對于嚴重淌水段，在處理外部積水坑后，切斷了外部水源，洞內滲水量明顯減少，路面積水現象消失，效果明顯。

參考文獻

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