隧道變形縫病害的成因及整治

李建輝

（中國鐵路南寧局集團有限公司 工務部，高級工程師，廣西 南寧 530029）

1 設計構造及檢查方式

1.1 設計構造原理隧道變形縫是為了防止隧道結構在外界因素作用下發生變形破壞而設計；通常設置在軟硬地層分界處、明暗洞分界處、地質構造活動斷裂地段、充填溶洞地段、采空地段等位置。按功能可分為伸縮縫、沉降縫和防震縫。變形縫應滿足密封防水、適應變形、施工方便等要求。隧道變形縫構造如下：寬度一般為2～3 cm，縫內填充填縫料；變形縫位置襯砌背后設置背貼式止水帶，襯砌中部埋設中埋式遇水膨脹橡膠止水帶防水，外側采用鍍鋅鋼板接水盒排水，表面采用聚硫密封膠封堵。圖1為變形縫構造圖。

圖1 變形縫構造圖

1.2 日常檢查方式變形縫作為隧道設備的重要構造物，在隧道運營過程中又是一個容易受到外部因素影響的薄弱環節，必須強化日常檢查,確保設備安全。檢修應遵循“預防為主，防治結合”原則，不僅需要提高對其重要性的認識，也要注重日常檢查方式方法的改進，通過周期性檢查與重點檢查、目視檢查與敲擊檢查等多種手段，強化設備檢查，及時掌握設備狀態。

1.2.1 周期性檢查與重點檢相結合 山區鐵路隧道占比大，變形縫設備數量多，應采取周期性檢查與重點檢相結合的方式。一方面要按照橋隧建筑物修理規則相關規定的設備檢查周期，確保日常全覆蓋檢查，總體評價設備狀態。另一方面要結合地質情況、施工標段工藝水平及病害分布情況，查找重點檢查處所，對病害普遍、相對集中的重點地段逐一建立病害檔案，適當加密檢查周期，并制定整治計劃。

1.2.2 目視檢查與敲擊檢查相結合 變形縫裂損、周邊混凝土松動掉塊等病害具有一定隱蔽性，加之隧道拱部檢查困難，日常檢查應適當采取登頂抵進敲擊檢查的方法。登頂可采用隧道平臺檢查車或簡易腳手架方式。對隧道拱部變形縫表面密封膠失效、脫落病害，以及因滲漏水造成變形縫周邊混凝土劣化、掉塊隱患，必須及時整治，有效消除隱患。

2 主要病害及成因

隧道變形縫構造雖然具有防水性能好、適應變形、密封可靠等特點，但受施工工藝限制和施工過程中的不可控因素影響，運營過程中容易出現裂損及滲漏水兩種類型病害。主要原因是：變形縫施工中在混凝土澆筑的振搗力作用下產生彎曲變形，同時其填縫料密封性較差，與混凝土界面之間密封存在一定缺陷，不能完全填充和密封其變形范圍以外的空隙等造成。

2.1 隧道變形縫裂損變形縫時常出現變形縫寬度不規則、密封膠凸起、厚度不足、膠體不連續、與混凝土粘結不密實、表面龜裂等缺陷，進一步發展會導致變形縫開裂、損壞，密封膠、鍍鋅鋼板接水盒外露，甚至于兩側混凝土襯砌掉塊或密封膠、鍍鋅鋼板接水盒脫落等病害，直接影響行車安全。主要原因是施工單位在隧道變形縫施工過程中，施工質量控制不到位、密封膠未按要求配置，運營期間受隧道襯砌背后水壓力及列車風動效應等不利因素影響，隧道襯砌發生變形錯動，導致變形縫裂損破壞。

2.2 隧道變形縫滲漏水變形縫時常出現滲漏水病害，長期滲漏水會侵蝕破壞變形縫兩側混凝土，影響隧道的結構耐久性。拱部滲水直接滴漏在接觸網上時，可能影響接觸網供電安全。變形縫出現滲漏水病害的主要成因有以下幾個方面（詳見圖2）：一是在施工中沒有按設計要求安裝止水帶，止水帶安裝出現偏移，單邊咬合尺寸不夠，外水順拉脫位滲漏進入結構內側；二是后澆混凝土連接部位振搗不密實，外水繞過止水帶導致滲水、漏水；三是變形縫中埋式止水帶在混凝土的后振搗過程中，安裝的止水帶脫出原位失效，導致變形縫滲漏水；四是襯砌結構受熱脹冷縮影響，變形縫內設止水帶不能滿足脹縮變化，頻繁脹縮導致止水帶松動出現滲漏水；五是變形縫在基礎不均勻沉降、側向變形的影響下，變形縫破損產生滲漏水。

圖2 滲漏水常見原因

3 整治措施

3.1 變形縫裂損整治變形縫裂損整治以鑿補為主，鑿除裂損變形縫填料表層后采用聚硫密封膠嵌縫。主要施工工藝如下：

1）鑿除縫壁附著物。采用手持式切割機或打磨機，將變形縫外層5 cm深度范圍處理成內寬4 cm、外寬2 cm的楔形狀，拆除鍍鋅鋼板接水盒，除去襯砌表面的附著物、灰塵等雜物，保證楔狀口三面干燥、平整，采用毛刷在楔狀口三面涂刷界面劑，待界面劑干燥成膜后，再采用聚硫密封膠進行嵌縫。施工過程中應采用模板支護等防止填料脫落、掉塊的措施。

2）聚硫密封膠嵌縫。聚硫密封膠是以液態聚硫橡膠為主體材料，配合以增粘樹脂、硫化劑、促進劑、補強劑等制成的密封膠。聚硫密封膠為A、B雙組份，A組為白色基膠，B組為黑色固化劑，使用時按10：1的比例稱量并用油灰刀混合均勻，充分攪拌均勻直至無色差（根據氣候環境不同，使用配比也不盡相同，在冬季寒冷季節，可以適當增加密封膠B組份的使用量用以加快密封膠固化）。嵌填時將聚硫密封膠裝入注膠器對變形縫楔口進行嵌填，注膠時持槍嘴沿一個方向勻速運動，注意嵌填飽滿防止混入空氣形成氣泡或孔洞，另一邊用刮板壓實、除去多余膠液確保聚硫密封膠表面平整。

3.2 變形縫滲漏水整治變形縫滲漏水根據滲漏的范圍和滲水量的大小，可分為局部滲漏和滴噴水等兩種表現形式。局部滲漏整治主要以封堵為主，滴噴水整治主要以引流為主。同時整治方法應充分考慮變形縫需滿足隧道不均勻沉降、熱脹冷縮的要求。

3.2.1 局部滲漏水整治 對滲漏水不大、水壓較小的滲部滲漏水的整治主要以封堵為主，方法是將滲漏處變形縫鑿開，鑿除深度不小于7 cm，變形縫內嵌入快凝錨固劑縫外側嵌填聚硫密封膠。圖3為滲漏水整治示意圖。

圖3 滲漏水整治示意圖

鑿除既有變形縫時將變形縫外層7 cm深度范圍處理成內寬5 cm、外寬2～3 cm的楔形狀，鑿除完畢后采用高壓清洗機或空壓機清理變形縫，然后在變形縫內嵌入快凝錨固劑，這種材料具有快速固化、強度高的特點。待錨固劑干燥后在外側嵌填聚硫密封膠。封堵時，根據漏水的情況，從不漏水或漏水不嚴重的地方開始，逐步進行封堵；嵌填錨固劑時應填壓密實。

3.2.2 滴噴水整治 變形縫滴噴水及水壓較大的滲漏水主要采取側邊引流、減壓后再對滲漏水處變形縫采取3.2.1措施進行封堵或灌漿等措施進行綜合整治。

1）引流。在對變形縫的滴噴水現象處理前，為使滴噴水減小及降低水壓，方便下一步整治，可在變形縫漏水處平行高度兩側進行鉆眼引流（詳見圖3）。如圖所示在滴噴水處變形縫兩側鉆眼開槽，孔內插入波紋管，管口中心對正鉆眼位置，外側接入pvc管把水引入側溝。此引流方案主要適用于滲漏水點在起拱線以下位置的病害整治。

2）減壓。隧道變形縫滲漏水嚴重處所，一般都是山體匯水集中的地方，需及時清理、疏通隧道外部截水天溝、側溝、吊溝，以及隧道內兩側、中心排水溝等排水設施，保持排水系統暢通；對巖溶發育隧道頂部進行排查，發現落水洞、積水洼地等，需采取封堵、引排等工程措施，阻斷地表水下滲；對于隧道周邊山體大面積積水，地表整治較困難時，可采用在隧道拱腳鉆設泄水孔，埋設盲管，排水減壓進行整治。

3）封堵。如進行引流減壓后，變形縫滴噴水情況大幅減小、水壓降低，可直接采取3.2.1措施進行封堵。如進行引流減壓后，變形縫滴噴水減小不大或水壓還是較高，可采取灌漿的方法進行整治，待滴噴水停止或減小后采取3.2.1措施進行封堵。

4）灌漿。采用水溶性聚氨酯漿液斜向灌注入變形縫，達到整治滲漏水的目的。灌漿主要工藝如下：

（1）鉆孔。使用電錘在變形縫漏水處兩側適當位置進行斜鉆孔，鉆頭直徑為14 mm或10 mm，鉆孔角度宜≤45°，鉆頭深度大于結構厚度的2/3，鉆孔必須穿過裂縫，但不得鉆穿襯砌結構。

（2）埋嘴。在鉆好的孔內安裝灌漿嘴（又稱之為止水針頭），灌漿嘴后帶膨脹橡膠，并用專用內六角板手擰緊，使灌漿嘴周圍與鉆孔之間無空隙，不漏水。

（3）灌漿。根據全隧道環境條件，巖溶及富水區段隧道整治灌漿材料宜采用親水性好、粘結力大、抗滲性好的水溶性聚氨酯漿液。用高壓灌漿機向灌漿孔內灌注水溶性聚氨酯漿液止水，立面灌漿由下向上，平面灌漿從一端開始，單孔逐一連續灌漿，灌漿壓力控制在0.2到0.4 Mp。當相鄰孔開始出漿后，保持壓力3～5 min，即可停止本孔灌漿，改注相鄰孔。

（4）拆嘴。灌漿完畢，確認不漏即可去掉或敲掉外露灌漿嘴，清理干凈溢漏出并已固定化的灌漿液。

4 結束語

變形縫是隧道重要的細部結構，由于變形縫內止水條、密封膠等受地質因素和運行條件的影響，耐久性不斷降低，隨著運營時間的不斷增加，變形縫裂損、漏水等病害時常出現。變形縫滲漏水容易侵蝕破壞變形縫縫口兩側混凝土，從而影響隧道的結構耐久性；如果拱頂發生滲漏水，將會造成接觸網跳閘斷電，危害性大，危及行車安全。相關隧道管理單位應加強日常檢查，發現各類病害問題，及時進行整治，才能確保設備狀態良好，保障列車安全運行。隧道建設單位應完善變形縫隱蔽工程的施工工藝，防止施工缺陷造成病害隱患。