鐵路隧道襯砌滲漏原因分析與施工監(jiān)理措施探討

李鵬飛

中咨工程管理咨詢有限公司

1 引言

經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需要交通作為輔助，因此我國(guó)鐵路交通網(wǎng)遍布各地，每個(gè)城市都有多條鐵路，而我國(guó)的地形以山地為主，很多鐵路都需要穿過(guò)上體，這時(shí)就需要通過(guò)修建隧道完成鐵路的連接。但是隧道畢竟不同于平地上的鐵路，長(zhǎng)時(shí)間以來(lái)，我們通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)了很多隧道病害，隧道襯砌滲漏水就是最常見(jiàn)的一種病害，它能夠?qū)炷梁弯摻钤斐芍苯有缘膿p傷，降低隧道結(jié)構(gòu)使用壽命，如未能及時(shí)處理，會(huì)給隧道結(jié)構(gòu)及運(yùn)營(yíng)造成嚴(yán)重安全隱患。本文將針對(duì)鐵路隧道襯砌滲漏水的原因加以分析，進(jìn)而提出幾點(diǎn)監(jiān)理施工的有效措施，報(bào)告如下。

2 研究背景

滲漏水會(huì)對(duì)鐵路隧道產(chǎn)生嚴(yán)重的不良影響，文章選擇兩條比較典型的鐵路隧道作為案例進(jìn)行分析，即：華南某鐵路隧道，西南某鐵路隧道，主要研究這兩段隧道滲漏區(qū)段的地質(zhì)、水文地質(zhì)、滲漏區(qū)襯砌結(jié)構(gòu)、滲漏區(qū)防排水系統(tǒng)及滲漏水情況，華南某鐵路隧道：工程地質(zhì)：斷層、巖溶、巖石裂縫比較發(fā)育，圍巖以粉質(zhì)粘土、砂卵石層及灰?guī)r為主；水文地質(zhì)：地表水的下滲主要為孔隙水和巖溶水豐富；滲漏區(qū)襯砌結(jié)構(gòu)形式：Ⅳ級(jí)和Ⅴ級(jí)復(fù)合式襯砌；整體防水形式：半包防水；防水層防水：防水板、土工布；主要接縫防水：環(huán)向施工縫采用中埋式遇水膨脹橡膠止水帶；縱向則采用涂界面劑進(jìn)行防水；主要排水系統(tǒng)：環(huán)向以Φ63mm 為盲管；邊墻墻角縱向以Φ120mm 為盲管；使用Φ80mm 泄水孔連接到隧道側(cè)溝；混凝土、抗?jié)B等級(jí)：混凝土為防水混凝土，抗?jié)B等級(jí)大于等于P8。西南某鐵路隧道：工程地質(zhì)：千枚巖、灰?guī)r、節(jié)理裂隙較發(fā)育；水文地質(zhì)：地下水以基巖裂隙水及斷層富水帶為主；滲漏區(qū)襯砌結(jié)構(gòu)形式：Ⅳ級(jí)和Ⅴ級(jí)復(fù)合式襯砌；整體防水形式：半包防水；防水層防水：防水板、土工布；主要接縫防水：縱環(huán)向施工縫設(shè)背貼式止水帶和中埋式橡膠止水帶，變形縫處設(shè)置背貼式止水帶和中埋式鋼邊止水帶；主要排水系統(tǒng)：縱向設(shè)Φ80mm盲管，環(huán)向設(shè)Φ50mm盲管；混凝土、抗?jié)B等級(jí)：防水混凝土，抗?jié)B等級(jí)大于等于P10。兩條鐵路滲漏水主要情況為：華南某鐵路隧道：滲漏形式：侵滲、滴漏、滲流；滲漏形式統(tǒng)計(jì)：共224處滲漏水，其中侵滲129處，滴漏60處，滲流35處；滲漏位置：拱墻環(huán)向及縱向施工縫，混凝土裂縫，不密實(shí)點(diǎn)；滲漏位置統(tǒng)計(jì)：224處滲漏水中131處為環(huán)向施工縫滲漏，44處為縱向施工縫滲漏，其余45處為邊墻混凝土裂縫或不密實(shí)點(diǎn)。西南某鐵路隧道：滲漏形式：侵滲、滲流；滲漏形式統(tǒng)計(jì)：共60 處滲水，32 處為侵滲，28處為滲流；滲漏位置：環(huán)向施工縫及混凝土不密實(shí)點(diǎn)；滲漏位置統(tǒng)計(jì)：60 處滲漏中24 處為環(huán)向施工縫滲漏，36 處為混凝土裂縫或不密實(shí)點(diǎn)滲漏，邊墻縱向施工縫未見(jiàn)滲漏。

3 鐵路隧道襯砌滲漏的主要原因

3.1 溫度裂縫

導(dǎo)致鐵路隧道襯砌滲漏水發(fā)生的主要因素之一就是溫度裂縫，當(dāng)水泥水化時(shí)必須散發(fā)出大量的熱量，使得混凝土表面溫度和內(nèi)部溫度相差巨大，這種階梯式的溫差使得混凝土內(nèi)外產(chǎn)生巨大的應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力值超過(guò)混凝土內(nèi)外約束力的時(shí)候就會(huì)導(dǎo)致混凝土裂縫。而相關(guān)研究也指出，溫度應(yīng)力的大小其實(shí)與襯砌混凝土的溫差、介質(zhì)性質(zhì)（例如：彈性模量、線膨脹系數(shù)等）、巖土介質(zhì)、隧道程度、對(duì)隧道壁的阻力等因素有關(guān)。

3.2 混凝土材料問(wèn)題

鐵路隧道襯砌使用的混凝土主要通過(guò)水泥砂漿將砂、石這些骨料粘合在一起形成的復(fù)合型材料。當(dāng)水泥漿硬化時(shí)會(huì)發(fā)生收縮現(xiàn)象，進(jìn)而在混凝土內(nèi)部形成空隙，如果水泥的水灰比在配比過(guò)程中缺乏合理性，施工期間未做好混凝土的養(yǎng)護(hù)工作都可能加劇混凝土內(nèi)部空隙的產(chǎn)生，嚴(yán)重者還會(huì)融匯貫通，形成微裂縫。其實(shí)這種由材料自身屬性導(dǎo)致的微裂縫對(duì)結(jié)構(gòu)造成的影響不會(huì)太大，而且是無(wú)法避免的，只能盡量減少。而在鐵路投入運(yùn)營(yíng)中后，材料受到環(huán)境影響而出現(xiàn)堿骨料反應(yīng)，鹽害，劣化等加快微裂縫形成宏觀裂縫的問(wèn)題才是更為嚴(yán)重的問(wèn)題。

3.3 排水系統(tǒng)不健全

隧道內(nèi)設(shè)置防水系統(tǒng)的主要目的是排除襯砌后的地下水，降低地下水對(duì)襯砌的壓迫。然而在施工環(huán)節(jié)經(jīng)常會(huì)因?yàn)槭┕な韬龆鴮?dǎo)致排防水系統(tǒng)不健全，甚至失去作用。例如：二襯混凝土施工過(guò)程中，如未能在混凝土澆筑前保護(hù)好排水盲管，勢(shì)必會(huì)經(jīng)常發(fā)生混凝土堵塞盲管的問(wèn)題，泄水孔設(shè)置缺乏科學(xué)性也會(huì)使盲管中的水無(wú)法排入水溝，使襯砌背后的水越來(lái)越多，在水壓的作用下，水就會(huì)從襯砌相對(duì)薄弱的地方滲漏而出。

3.4 施工縫因素

由于襯砌模板長(zhǎng)度設(shè)置有限，設(shè)計(jì)必須有施工縫，以及在混凝土澆筑過(guò)程中，澆筑不連續(xù)，受到停電、機(jī)械故障等原因的影響形成的冷縫。這樣在二次澆筑混凝土前，原來(lái)的混凝土表面沒(méi)有鑿毛處理或者鑿毛后未將雜物沖洗干凈，也沒(méi)有鋪筑水泥砂漿墊層，在這種情況下開(kāi)始二次澆筑混凝土，從而使新舊混凝土接茬間出現(xiàn)裂縫。

3.5 襯砌防水板背后存在空隙

在防水板的設(shè)計(jì)上要以保證松弛度適宜為原則，同時(shí)背后初支表面平整度和掛點(diǎn)布設(shè)間距的影響，特別是隧道拱部范圍，在施工中如果落實(shí)不到位極容易造成防水板背后脫空，褶皺扭曲等問(wèn)題的發(fā)生，這種情況下襯砌混凝土灌注完成后勢(shì)必會(huì)使拱部襯砌背后形成空洞或襯砌厚度不足的問(wèn)題。此外，襯砌與噴射混凝土接觸不夠緊密將直接影響襯砌混凝土的受力狀況，特別在襯砌混凝土施工縫這樣的區(qū)域內(nèi)，如果受到局部應(yīng)力，勢(shì)必導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂、剝落、掉塊等問(wèn)題。

3.6 自然環(huán)境因素

不良的地質(zhì)環(huán)境也是造成襯砌滲漏水的原因之一，隧道需要穿過(guò)山體，其中不乏存在可溶性巖層，例如：石灰?guī)r、白云巖等，同時(shí)巖層也可能存在巖溶發(fā)育、裂隙發(fā)育巖層、巖體破碎、節(jié)理密集等問(wèn)題；或者說(shuō)石英巖、夾板巖等侵入花崗巖與其相接觸的地帶、斷裂帶等地方；再加上地表水、地下侵蝕性水源，透水性較高的地段，偏壓、淺埋隧道，第四系多裂隙和空洞的土層等，這些地質(zhì)環(huán)境都可能導(dǎo)致鐵路隧道襯砌滲漏水的發(fā)生。

4 隧道襯砌防滲漏施工的監(jiān)理措施

針對(duì)襯砌滲漏水的整治上，必須加強(qiáng)掌握裂縫的形態(tài)、地質(zhì)、施工、設(shè)計(jì)等原因，以此為基礎(chǔ)對(duì)不同滲漏情況采取針對(duì)性的監(jiān)理措施。

4.1 加強(qiáng)監(jiān)理單位的重視程度

隧道襯砌滲漏不僅是施工單位的重點(diǎn)控制問(wèn)題，也必須引起監(jiān)理單位的高度重視，通過(guò)對(duì)襯砌施工中出現(xiàn)滲漏的主要原因及部位分析，制定切實(shí)有效的監(jiān)理措施，為了更好的落實(shí)組織、技術(shù)、責(zé)任，要求施工單位必須進(jìn)行技術(shù)交底；每完成一個(gè)施工環(huán)節(jié)就必須進(jìn)行驗(yàn)收，驗(yàn)收時(shí)由質(zhì)檢工作人員及監(jiān)理工作人員共同驗(yàn)收，確保雙方驗(yàn)收合格并簽字確認(rèn)后方可開(kāi)展下一道工序，以此來(lái)制約雙方的責(zé)任和權(quán)利，做到事前責(zé)任落實(shí)，事中有制度可依，事后有記錄可查，嚴(yán)格控制施工質(zhì)量。

4.2 施工中的監(jiān)理控制

在施工過(guò)程中的監(jiān)理控制工作中，混凝土澆筑施工是非常重要的一部分，一般情況下，混凝土澆筑分兩次進(jìn)行，第一次澆筑厚度應(yīng)控制在50cm以內(nèi)，而且在澆筑完成后還要進(jìn)行人工搗固，以增加混凝土牢固程度；需要注意的是對(duì)死角處也需要適時(shí)人工搗固，因?yàn)檫@些地方是機(jī)器無(wú)法碰觸的位置，如果未進(jìn)行人工搗固，很可能出現(xiàn)安全隱患。然后在澆筑二層襯砌混凝土后依然需要人工搗固，以便對(duì)下層混凝土起到復(fù)搗作用，以提高下層的結(jié)構(gòu)質(zhì)量。在這個(gè)環(huán)節(jié)的施工中需注意模板臺(tái)車的堵頭問(wèn)題，必須將施工縫部位的混凝土密實(shí)度問(wèn)題給予重視，重點(diǎn)解決這一問(wèn)題。第二個(gè)問(wèn)題就是仰拱矮邊墻的澆筑，在這個(gè)施工環(huán)節(jié)中，應(yīng)設(shè)置頂面水平施工縫坡面，坡面要求按2%的反向坡設(shè)置，如果并未設(shè)置或坡度不足，則必須由人工進(jìn)行開(kāi)鑿，確保襯砌背后滲水沿著施工縫流向低處，進(jìn)而進(jìn)入到泄水孔中，通過(guò)側(cè)溝排出。

5 結(jié)束語(yǔ)

總之，鐵路隧道襯砌滲漏會(huì)嚴(yán)重影響到鐵路的運(yùn)營(yíng)及安全性，因此施工單位必須高度重視，全面分析出現(xiàn)滲漏的原因，對(duì)施工中可能存在的質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行深入討論，認(rèn)真執(zhí)行監(jiān)理工作，即便是細(xì)枝末節(jié)的問(wèn)題也不能疏忽，進(jìn)而使鐵路隧道滲漏水問(wèn)題得以有效控制。