某地鐵運營礦山隧道拱頂噴水原因分析及治理措施

夏勝全 王普林

(南京地鐵運營有限責任公司，江蘇南京 210000)

隧道滲漏水是地鐵運營維護中比較常見的問題，而礦山隧道拱頂噴水卻不常見，屬于疑難病害。由于拱頂噴水嚴重影響接觸網安全，威脅地鐵運營。因此分析隧道拱頂噴水產生的原因，根據噴水產生的原因采取相應的治理措施顯得十分重要。

本文通過分析礦山隧道拱頂噴水的原因，根據二襯脫空的情況，采用注漿填充的方式，實現了對隧道結構的加固和堵漏，解除了安全隱患，以期為其他地鐵運營維護時進行二襯脫空漏水治理提供借鑒。

1 工程概況

該區間位于市政道路下方，區間設計為左右線分離的單洞單線隧道，隧道采用礦山法施工，拱頂覆土厚約18 m，區間標準斷面圖如圖1所示。

圖1 隧道標準斷面圖

區間所屬地貌單元以長江階地為主，地形稍有起伏。區間穿越地層主要為K2p-1層強風化巖、K2p-2層中風化巖，詳如表1所示。

表1 地層性質

2 隧道拱頂噴水過程及原因分析

2.1 隧道拱頂噴水過程

地鐵工務人員巡檢發現隧道拱頂滲漏，滲漏點位于接觸網上方，影響接觸網使用，隨后組織人員進行維修。維修擬采用聚氨酯進行高壓注漿，當打設注漿孔，鉆至約8 cm深度時，突發大水，呈噴射狀。于是立即采取應急措施，為了不影響第二天地鐵運營，用木塞進行了強行封堵臨時處理。

2.2 隧道拱頂噴水原因分析

隧道二襯設計厚度350 mm，鉆孔至80 mm深時出現噴水，說明二襯脫空，且脫空量較大。二襯脫空形成空腔，防水板滲漏導致地下水匯集于此形成水囊，當二襯被打穿時產生了噴水的現象。分析二襯脫空的原因，大概有以下幾個方面:

1)初支表面不平整，防水板與初支不密貼;2)澆筑拱頂混凝土時，由于泵送壓力或澆筑方式等問題，導致拱頂沒有充填到位，留下空洞;3)端頭模板拼接不嚴實，造成接縫處漏漿、跑漿，在拱頂形成空洞;4)拆管過早，或者泵送口封堵不當，拆除輸送管后，混凝土流失，形成漏斗狀空洞，造成拱頂襯砌脫空;5)臺車底部支撐不牢，在混凝土強度達到設計強度之前，發生下沉、變形，導致二襯背后出現脫空。

3 隧道拱頂噴水治理措施

隧道二襯脫空造成拱頂滲漏、噴水，首先要對二襯背后脫空進行注漿充填，然后要進行堵漏。

3.1 材料比選

根據加固和堵漏的需要，初步擬定三種方案，三種方案的比選如表2所示。

表2 聚氨酯、環氧、水泥漿對比

根據三種材料的優缺點，最終選擇先采用水泥漿進行填充加固，然后采用環氧進行補強、堵漏。如果水量較大，無法控制，則立即采用聚氨酯注漿堵漏。水泥漿和環氧參數見表3，表4。

表3 水泥漿的物理力學性能

表4 環氧的力學性能 MPa

3.2 實施方案

1)在隧道拱頂脫空的兩側拱腳位置，各打設2個32的泄水孔，并將水引至道床排水溝。

2)沿噴水孔四周60 cm與30 cm布孔，孔徑為32mm，共8個，如圖2所示。孔深約350mm，至二襯與防水板之間，不打穿防水板。

圖2 注漿布孔示意圖

3)先采用水泥漿注漿填充，然后采用環氧注漿進行加固補強，當壓力持續升高時停止注漿。如果出水量過大或者無減弱趨勢時，立即用聚氨酯注漿，然后采用環氧注漿，見圖3。

圖3 拱頂注漿施工

4)待注漿結束，漿液凝固后，取出原封堵木塞，采用水泥和環氧對該孔進行封堵。

5)拆除注漿球閥和注漿管，對表面進行清理。

6)施工過程中，應準備直徑32 mm、長45 cm的木塞若干，以備突發緊急情況時封堵注漿孔。

3.3 治理效果

1)在拱頂脫空治理的過程中，加強了對隧道病害的巡查。注漿期間隧道表觀狀態良好，表明注漿未對結構造成損傷;

2)解決了隧道拱頂滲漏的問題;

3)注漿結束后，采用地質雷達進行檢測，檢測結果表明加固治理效果良好，二襯背后脫空已經充填密實。

4 結語

拱頂二襯脫空是目前礦山隧道施工普遍存在的質量問題。二襯脫空，一方面改變了隧道的受力，直接影響隧道的安全性能;另一方面可能導致拱頂滲漏、噴水或者其他結構病害，對地鐵安全運營構成嚴重威脅。治理原則，一是要對二襯脫空進行填充，二是要對滲漏水進行封堵。

1)對于二襯脫空以及脫空造成的滲漏、噴水，可以采用本文所述的治理方案，進行注漿加固。注漿之前，應在拱腳打設泄水孔，防止注漿時壓力過大造成結構損傷和人員傷害，同時有利于二襯背后排水。2)拱頂脫空治理，宜先采用水泥漿進行填充，然后采用環氧進行加固，既能起到填充二襯脫空的作用，也能起到加固、堵漏的作用。注漿只是一種補救措施。如何防治二襯脫空的關鍵是，在施工過程中要嚴格把好質量關，施工結束后宜進行無損檢測，及時發現問題、解決問題。