某運(yùn)營(yíng)單線鐵路隧道滲漏水整治技術(shù)

向博文

中國(guó)鐵路武漢局集團(tuán)有限公司襄州運(yùn)營(yíng)維修段，湖北 襄陽 441100

鐵路建設(shè)規(guī)模逐步擴(kuò)大，因其承載能力強(qiáng)、高效便捷的特點(diǎn)而得到廣泛的應(yīng)用。但鐵路穿越山區(qū)地帶時(shí)常設(shè)置有隧道結(jié)構(gòu)，該處易發(fā)生滲漏水現(xiàn)象，埋下鐵路運(yùn)營(yíng)安全隱患［1-2］。鑒于此，亟需探討滲漏水的整治技術(shù)，有效規(guī)避滲漏水問題。

1 工程概況

浩吉鐵路北山二號(hào)隧道位于江西省分宜縣洞村鄉(xiāng)境內(nèi)，進(jìn)出口里程K1698+056～K1700+454，總長(zhǎng)2398m，為單洞單線形式。隧址區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜，以灰?guī)r發(fā)育區(qū)域?yàn)橹鳎植级嗵幦芏础８鶕?jù)工期安排，隧道施工正逢雨季，持續(xù)性的降雨將經(jīng)由地表裂隙進(jìn)入地層內(nèi)，溶洞存在地下水倒灌現(xiàn)象。

2 施工方案

隧道施工期間發(fā)生多次巖溶涌水現(xiàn)象，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘察可知，涌水量相對(duì)較大，最大超過5.0×104m3/d，既有的隧道側(cè)溝超負(fù)荷運(yùn)行，難以快速排出積水。為保證現(xiàn)場(chǎng)安全，特對(duì)北山二號(hào)隧道采取防排水優(yōu)化措施，加強(qiáng)引排力度，最大限度避免積水現(xiàn)象。隧道一側(cè)設(shè)泄水洞，形成積水外排通道。

3 泄水洞設(shè)計(jì)情況

3.1 泄水洞布設(shè)位置

泄水洞沿線路前進(jìn)方向左側(cè)布設(shè)，與正洞保持平行的位置關(guān)系。泄水洞縱坡按-3‰的標(biāo)準(zhǔn)下坡，目的在于有效引排溶洞涌水和巖溶裂隙水，使其可快速進(jìn)入小溪溝內(nèi)，以實(shí)現(xiàn)高效的自然排放。K1699+489～K1700+089 段較為特殊，存在大量基巖巖溶水，所配套的泄水洞主要用于排出該部分水體。

2019 年5 月22 日，在經(jīng)過持續(xù)性的強(qiáng)降雨后，K1699+059～K1699+079 段的地下水狀態(tài)受擾，從拱頂呈股狀大規(guī)模涌出，此外其它區(qū)段的左側(cè)邊墻處存在裂隙滲水現(xiàn)象。施工單位及時(shí)收集現(xiàn)場(chǎng)信息，設(shè)計(jì)單位經(jīng)分析后對(duì)泄水洞設(shè)計(jì)方案加以優(yōu)化，在既有長(zhǎng)度基礎(chǔ)上延長(zhǎng)300m，經(jīng)調(diào)整后的泄水洞總長(zhǎng)為1007m。

3.2 泄水洞斷面設(shè)計(jì)

根據(jù)隧道各段的滲漏水情況，采取相適應(yīng)的泄水洞設(shè)計(jì)方案，主要體現(xiàn)在泄水洞斷面尺寸的差異化方面，具體有：普通泄水洞4m×4.35m，III 級(jí)圍巖加強(qiáng)型泄水洞3.5m×4.1m，IV 級(jí)圍巖加強(qiáng)型泄水洞3.4m×4.05m。此外，嚴(yán)格控制橫通道端部的位置，該處與正洞襯砌所形成的間距至少需達(dá)到5m，洞口處設(shè)置端墻式洞門。

4 泄水洞施工技術(shù)

4.1 洞口段土石方施工

通過挖掘機(jī)高效開挖洞口段土石方，在裝載機(jī)的輔助下裝至自卸車，高效運(yùn)輸至指定堆放場(chǎng)所。土石方施工前需采取防排水措施，即修筑洞頂截水溝，通過疏導(dǎo)引排的方式有效清理洞頂積水。洞口路塹邊、仰坡施工均選用的是C30 砼，可保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，給下部開挖及進(jìn)洞施工創(chuàng)設(shè)良好的條件。

引水洞斷面尺寸相對(duì)較小，較為合適的是全斷面開挖法。遇松軟土石時(shí)，采取小型挖掘機(jī)和人工協(xié)同開挖的方式；遇高強(qiáng)度砂礫巖時(shí)，該方法開挖難度較大，以松動(dòng)爆破的方法較為合適。

4.2 隧道鉆爆設(shè)計(jì)

（1）爆破器材。主爆選用規(guī)格為Φ32mm×250mm 的2 號(hào)巖石乳化炸藥，其具有抗水性強(qiáng)、擾動(dòng)性小等多重特點(diǎn)；周邊眼選擇的是光爆藥卷，直徑以20mm 為宜，利用竹片綁扎，采取間隔裝藥的方式。綜合考慮現(xiàn)場(chǎng)圍巖情況，在許可范圍內(nèi)合理調(diào)整裝藥間距和藥量，通過非電態(tài)毫秒管引爆。

（2）鉆眼深度。以圍巖地質(zhì)情況為主要依據(jù)，結(jié)合工程進(jìn)度安排等因素，合理調(diào)整鉆孔深度。掏槽眼的深度相對(duì)較大，需在其它眼深的基礎(chǔ)上增加0.2m。

（3）注意事項(xiàng)。爆破期間的擾動(dòng)性較強(qiáng)，因此需充分考慮到地質(zhì)條件、開挖方法等多方面因素，在保證爆破質(zhì)量的同時(shí)最大限度減少安全隱患。密切關(guān)注爆破效果，適時(shí)調(diào)整爆破參數(shù)。對(duì)于周邊眼，較為合適的是沿隧道開挖輪廓線布設(shè)。底板和仰拱地面兩處較為可行的是預(yù)留光爆層爆破方式，在確定好邊眼和掏槽眼后，需在期間交錯(cuò)布設(shè)輔助眼，采取松動(dòng)爆破的方式，在不影響爆破質(zhì)量的前提下最大限度減少單段用藥量。

4.3 初期支護(hù)

4.3.1 鋼架施工

本段支護(hù)所用主體結(jié)構(gòu)為I12.6 型鋼架，每榀間距1.2m，縱向通過Φ22mm 鋼筋穩(wěn)定連接，環(huán)向間距1m。

按如下流程有序完成鋼架施工作業(yè)：準(zhǔn)備工作（根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙加工合適尺寸的鋼架）→初噴→測(cè)量放樣→設(shè)置鋼架→固定→噴射砼。

為避免圍巖失穩(wěn)現(xiàn)象，經(jīng)開挖后需隨即組織初期支護(hù)作業(yè)，宜在2h～3h 內(nèi)完成，初噴4cm 厚的混凝土，再設(shè)置鋼架。拱角處施工可選擇挖槽就位的方式，以保證鋼架的穩(wěn)定性，同時(shí)需設(shè)置在堅(jiān)實(shí)、平整的地基上，加強(qiáng)對(duì)拱角處的防護(hù)，以免該處受水浸泡。必要時(shí)需輔以注漿加固措施，保證鋼架的穩(wěn)定性。鋼拱架可通過Φ22mm 鋼筋連接成穩(wěn)定的整體結(jié)構(gòu)，連接筋環(huán)向間距1m。

4.3.2 錨桿施工

泄水洞處的錨桿選擇的是Φ22mm 普通砂漿錨桿，長(zhǎng)度2.5m，按照每延米7根的方式依次布設(shè)，要求錨桿間距均為1.0m。

砂漿錨桿按如下流程有序施工：檢查巖面（發(fā)現(xiàn)問題后及時(shí)處理）→鉆孔→清孔→注漿→設(shè)置錨桿。

4.3.3 鋼筋網(wǎng)施工

鋼筋網(wǎng)以Φ6mm 鋼筋為原材料組成，根據(jù)設(shè)計(jì)要求在鋼筋場(chǎng)統(tǒng)一加工成型，安裝搭接長(zhǎng)度為1～2 個(gè)網(wǎng)格。

4.3.4 濕噴混凝土施工

初期支護(hù)過程中，應(yīng)保證仰拱和拱墻厚度均為15cm，宜采取濕噴法，按照先初噴、后復(fù)噴的順序有序施工，所用設(shè)備為PZS3000 型濕噴機(jī)。拌合站根據(jù)施工需求生產(chǎn)適量混合料，運(yùn)抵現(xiàn)場(chǎng)，用于噴射作業(yè)。初噴前必須修整巖面，若存在松動(dòng)的巖塊，需將該部分清理干凈，鑿除欠挖凸出的部分，通過混凝土補(bǔ)平的方式處理超挖部分。巖面清理環(huán)節(jié)可使用高壓水全面沖洗，若巖層具有遇水易潮解的特性，則需通過高壓風(fēng)清理。按照由下至上的方式有序噴射，且優(yōu)先處理鋼架與圍巖的間隙，再向鋼架之間噴射，要求混凝土完整裹覆鋼架，形成厚度至少為4cm 的保護(hù)層。

4.4 泄水孔施工

潛孔地質(zhì)鉆機(jī)為主要設(shè)備，主要工藝流程為：鉆機(jī)就位→測(cè)量放樣→鉆進(jìn)成孔→設(shè)置波紋管。

（1）泄水洞拱部120°范圍內(nèi)設(shè)Φ80mm 打孔波紋管，數(shù)量共為5 根，視實(shí)際情況合理調(diào)整長(zhǎng)度，不宜超過5～10m，縱向間距2m。將波紋管安裝到位后，需裹覆無紡布過濾層。

（2）檢查井下方設(shè)1 根Φ40cm 的PC 波紋管，該管道需與泄水洞聯(lián)通。

（3）泄水洞通道拱頂處應(yīng)布設(shè)Φ50mm 泄水孔，數(shù)量為2 個(gè)，要求其能夠有效穿過初期支護(hù)，環(huán)向、縱向間距均為1m。

4.5 襯砌施工

仰拱及拱墻兩處施工所用材料均為C35 混凝土，填充施工選擇的是C20 混凝土。按照仰拱超前、拱墻整體襯砌跟進(jìn)的方式有序施工，仰拱與掌子面間距不宜超過35m。

5 結(jié)語

綜上所述，鐵路隧道滲漏水的危害較大，不利于隧道的正常使用，同時(shí)將對(duì)道床等相關(guān)結(jié)構(gòu)造成不良影響。文章結(jié)合工程實(shí)例，圍繞滲漏水整治技術(shù)展開探討，希望所提內(nèi)容可作為類似工程的參考。