成貴鐵路隧道滲漏水缺陷整治技術

華 科

(中鐵二院工程集團有限責任公司， 成都 610031)

滲漏水是隧道內常見的一種病害，其原因主要有地下水壓、施工工藝、施工質量、維修養護等。襯砌滲水會導致襯砌結構劣化，影響襯砌結構的耐久性及使用壽命；在列車動荷載的長期作用下，隧道拱部下滴至軌道板的滲水及襯砌仰拱下部上逸的滲水會導致軌道板翻漿冒泥，影響行車安全；襯砌拱部的線、股狀水會導致接觸網短路，直接造成列車停運等安全事故。因此，整治滲漏水缺陷是確保運營安全的關鍵。針對隧道滲漏水問題，國內外相關學者做了一些研究，崔俊濤[1]對黔張常鐵路禾家村隧道滲漏水的原因、現場整治措施進行了介紹；胡學志[2]從隧道滲漏水角度出發，先論述了隧道防滲漏水的準備工作及檢測方法，然后通過分析隧道滲漏水成因，進一步探討了隧道滲漏水處理技術；陳夕童[3]主要針對隧道滲漏水病害的滲漏水源頭、滲漏水原因及整治辦法進行簡要說明；李正耀[4]結合焦柳鐵路中段的石門北至懷化鐵路，對既有線隧道防滲工程施工進行了分析，提出了合理的隧道防滲漏辦法，并詳細說明了施工工藝。楊延勇[5]分析了成貴鐵路黃陵坡隧道仰拱滲漏水的原因，并結合病害整治施工實際，詳細介紹了整治方法、施工要點及注意事項；肖廣智[6]針對向莆鐵路4座隧道底部出現的道床積水、軌道隆起等病害，分析了病害產生的原因，通過對病害的探查，提出了“泄水降壓、底部加固、水流歸槽”為原則的整治技術方案。

綜上可知，目前的研究主要是對單個工程、單處病害(仰拱滲水)隧道滲漏水的整治介紹或為隧道滲漏水整治技術的要點綜述，而針對隧道襯砌多種滲漏水的綜合整治原則及相關處理措施的研究較少。本文對成貴鐵路出現的多種典型滲漏水整治進行系統介紹，提出綜合整治原則及相對應的處理措施，為鐵路隧道滲漏水整治提供成套整治技術。

1 滲漏水病害情況

成貴鐵路樂山至貴陽段設計速度250 km/h，正線全長515.02 km，沿線地形地質條件極為復雜，巖溶、危巖落石、構造破碎、有害氣體發育，被稱為“世界第一條山區高速鐵路”。全線分布183座雙線隧道，總延長達230.934 km，隧線比為45%，隧道設計及施工難度較大。

成貴鐵路于2013年12月開工建設，2019年12月全線開通運營。在開通運營前，開展了全線隧道滲漏水排查及整治工作，發現的主要滲漏水情況有拱部滲漏、邊墻滲漏水、仰拱填充滲漏水等，如圖1所示。

圖1 成貴鐵路隧道滲漏水情況圖

(1)拱部滲漏水

興隆坪等隧道拱部出現點滲、面滲、縫滲等情況。滲水表面出現濕漬、潮濕等狀況，基本無線狀、股狀等滲水，拱部滲水處多伴隨有混凝土析出物。

(2)邊墻滲漏水

黃金灣等隧道邊墻出面滲、縫漏，滲水面呈潮濕狀，部分滲水點出現線狀流水。

(3)仰拱填充滲漏水

佛界山等隧道仰拱填充頂面出現滲水，主要表現為仰拱填充中線溝側頂面及靠側溝側有濕漬、積水等情況，個別隧道軌道板上出現濕漬。

總體而言，成貴鐵路隧道滲漏水主要分為拱部、邊墻和仰拱填充滲漏水3種情況，部分隧道還存在洞室滲水、側溝壁開裂滲水等情況。本文主要針對3種典型滲漏水情況進行原因分析和整治技術介紹。

2 滲漏水原因分析

通過對隧道滲漏水工點的現場踏勘，再結合第三方無損檢測、鉆孔取芯驗證等資料，得出滲漏水原因主要有以下幾方面：

(1)拱部襯砌滲漏水主要原因

①隧道位于地下水位線以下，拱部的防水層破損、搭接不到位，且二次襯砌自身存在不密實、開裂等施工缺陷，導致地下水滲入隧道內，形成面滲、點滲。

②施工縫、變形縫處止水帶錯位導致防水系統失效，地下水沿失效的部位滲入隧道內，形成點滲、線狀滲水等。

(2)邊墻滲漏水主要原因

①邊墻施工、變形縫防水材料錯位等導致部分防水失效，在外部水壓作用下出現點狀、線狀滲水。

②邊墻下部縱、環向盲管結晶堵塞，導致排水不暢，加之襯砌存在內部質量缺陷，在外水壓力作用下滲出襯砌表面，形成面滲、線流等。

(3)仰拱填充頂面滲漏水主要原因

②在外水壓力作用下，地下水沿縱向施工縫防水失效部分進入隧道內，順側溝與二襯之間施工冷縫下滲至仰拱填充二次澆筑施工冷縫處；環向施工縫失效導致地下水順環向施工縫上逸至仰拱填充二次澆筑施工冷縫處，最終地下水順仰拱填充二次澆筑層施工縫或裂縫上逸至填充頂面，形成潮濕、積水。仰拱填充頂面滲水流向示意如圖2所示。

圖2 仰拱填充頂面滲水流向示意圖

③隧道側溝壁為薄殼結構，施工中存在開裂等質量問題，側溝內水沿溝壁開裂處下滲至仰拱填充頂面，形成仰拱填充頂面潮濕、積水等。

綜上所述，隧道拱部、邊墻、仰拱各部的滲漏水受地下水發育、水壓力、施工工藝、施工缺陷、維修養護等因素影響，主要是地質、施工兩方面的原因。

3 隧道滲漏水整治技術

3.1 整治標準

隧道滲漏水整治標準為拱部基本不滲水、邊墻不滴水、安裝設備的孔眼不滲水、道床不積水。

3.2 整治原則

根據隧道不同區域的滲水情況及原因，提出“拱部注漿封堵、邊墻鉆孔引排、仰拱降水泄壓”的“分區治水”整治原則[7-9]。

3.3 整治措施

3.3.1 拱部滲漏水

對拱部滲漏水采取襯砌內部注漿堵水措施，以達到拱部基本不滲水的目的。主要分為點漏、面漏及縫漏。

(1)點漏

洛馬的緊湊型核聚變反應堆屬于開端磁力線類型，能較好解決這一問題。如圖1所示，該堆由一個近似柱形的反應堆外殼、內部超導線圈、外部封壓線圈和兩端的磁鏡線圈、中性束流注入器以及其他輔助的冷卻、供電、控制設備等組成。它的外殼由內包層和外包層組成，內包層由Be、FLiBe等材料制成，外包層由鐵或鋼之類的低活化材料制成，通過FLiBe或LiPb等液態金屬介質進行冷卻。

漏水點及漏水點四周鉆設注漿孔，鉆孔深度為設計襯砌厚度(D)的1/2，孔徑不宜大于20 mm。

(2)面漏

面漏范圍鉆設注漿孔，鉆孔間距30～50 cm，均勻布置，鉆孔深度為設計襯砌厚度(D)的1/2，孔徑不宜大于20 mm。

(3)縫漏

沿縫鉆設注漿孔，注漿孔應交叉布置在縫的兩側，鉆孔應以45°～60°斜穿裂縫，鉆孔間距30～50 cm，鉆孔深度為設計襯砌厚度(D)的1/3～1/2，孔徑不宜大于20 mm。

(4)鉆孔注漿管均采用A級植筋膠固定，注漿材料采用環氧樹脂灌漿材料。注漿施工前，刷涂速凝型無機堵漏材料進行封縫處理，封縫總寬度宜為 5 cm。注漿完成后涂刷滲透型環氧樹脂防水涂料。拱部滲漏水整治示意如圖3所示。

圖3 拱部滲漏水整治示意圖(cm)

3.3.2 邊墻滲漏水

邊墻滲漏水的點漏、面漏及縫漏(無線狀、股狀滲水情況)，可參照拱部滲漏水治理措施進行注漿封堵整治。對于邊墻出現線狀、股狀滲水，施工縫滲水嚴重的情況，可先行進行注漿封堵，而后采取鑿槽埋管引排及邊墻下部增設泄水孔的措施，邊墻集中出水點設置引排槽整治示意如圖4所示。

圖4 邊墻集中出水點設置引排槽整治示意圖(cm)

(1)邊墻鑿槽處正對集中出水點，設置為倒梯形槽，槽口寬5 cm，槽底寬6 cm，槽深6 cm，鑿槽完成后安裝PVC管，而后用環氧砂漿抹平封槽。鑿槽引排直接引入側溝。

(2)邊墻出現多點線狀、股狀滲漏水，襯砌背后積水引排不暢時，可于邊墻下部增設側向泄水孔，在側溝壁環向盲管出水口高程處設置φ110橫向鉆孔，如圖5所示。鉆孔深入基巖內不小于1 m，孔端內置150 cm長φ100 PVC管，管前端封閉，管身設進水孔，外裹 1層孔距2 mm不銹鋼濾網。泄水孔與施工縫、變形縫凈距不小于30 cm。

圖5 邊墻增設側向泄水孔整治示意圖(cm)

3.3.3 仰拱填充頂面滲漏水

對仰拱填充頂面滲水采取鉆孔、鑿槽引排的措施，分別對靠側溝側和靠中心溝側兩部分滲水進行處理。

(1)靠側溝側滲水

靠側溝側滲水主要是由地下水從縱向施工縫滲入導致。該側遠離中心水溝，易形成“集水坑”，并可能滲入軌道板下部影響影響運營安全。針對此問題：

①采取鑿除仰拱填充后澆帶，于靠側溝側壁下部鉆設橫向排水孔，低位引排地下水，鉆孔間距5～10 m，而后于填充層內埋設橫向排水管，降水引排至中心水溝。

②鑿槽埋設的排水管采用φ50 PVC排水管，外裹無紡布，管身設進水孔，頂部設置φ75半圓PVC管覆蓋(避免回填混凝土堵塞管身進水孔)。在引排邊墻低位地下水的同時，截排仰拱填充后澆帶與先期施工填充層之間施工冷縫處的積水。

③對于已施做軌道結構的情況，可于中心溝側設置鉆孔平臺，橫向鉆設φ50排水孔進行引排，避免軌道結構拆除重建。

④針對側溝壁開裂滲水的情況，當裂縫寬度小于1 mm且長度小于5 m時，采用沿縫針管注漿封堵的處理措施；當裂縫寬度小于1 mm且長度大于5 m或寬度大小1 mm且小于5 mm時，采用沿縫鑿孔壓漿封堵的處理措施；當裂縫寬度大于5 mm時，采用沿縫鑿槽，壓漿封堵后用環氧砂漿嵌補的處理措施。裂縫注漿封堵或嵌補后，表面涂刷滲透型環氧樹脂防水涂料封閉。靠側溝側仰拱填充頂面滲水整治示意如圖6所示。

圖6 靠側溝側仰拱填充頂面滲水整治示意圖

(2)靠中心溝側滲水

靠中心溝側滲水主要采取鉆設豎向排水孔引排隧底下部滲水(同時具備降低水位作用)的措施。排水孔位置距離中心水溝內壁20 cm處，孔徑φ100 mm，深度入巖1 m，孔內設置φ89 PVC管(入巖段管身鉆設進水孔，并在管外包裹兩層孔距2 mm的不銹鋼濾網)，并鑿槽將鋼管或PVC管彎入中心溝，槽深30 cm，在鑿槽內鉆孔植入φ14鋼筋，植筋深度不<15 cm，間距為15 cm，鑿槽采用微膨脹C20細石混凝土回填密實。φ89 PVC管與襯砌混凝土間隙采用水泥砂漿封堵，并設橡膠圈避免水泥砂漿流入開孔段。

原則上可先在滲漏水處左右10 m范圍內鉆排水孔，鉆孔左右側交錯布置，單側間距5～10 m，若滲漏水仍然存在或發生轉移，應擴大排水孔設置范圍。靠中心側仰拱填充頂面滲水整治如圖7所示。

圖7 靠中心側仰拱填充頂面滲水整治示意圖

3.4 整治效果

成貴全線隧道滲漏水整治自2017年開始，于2019年結束。整治完成后，歷經2個雨季，基本實現了拱部滲漏水封堵無滲水；邊墻滲水極大改善，無明顯滴水；仰拱填充頂面滲水整治觀感良好，無積水。同時，線路開通前，結合施工期間揭示巖溶管道情況、地面巖溶洼地分布情況、揭示斷層破碎帶、巖層分界面等地下水發育情況等，對富水嚴重的隧道段落增設了邊墻φ200泄水孔，泄水孔深入基巖內不小于0.5 m，縱向間距2～4 m，泄水孔內設置內壁光滑阻尼系數小的新型排水管，以便地下水暢排。

成貴鐵路運營近兩年來，全線未出現較大的滲漏水病害問題，整體運行良好。由此說明，成貴鐵路的隧道滲漏水整治原則合理，整治措施可行、有效。

4 結束語

從成貴鐵路隧道的滲漏水整治情況來看，“拱部注漿封堵、邊墻鉆孔引排、仰拱降水泄壓”的“分區治水”整治原則是可行的，采取的具體整治措施有效，整治效果良好，可為其他鐵路隧道滲漏水整治提供參考。但隧道的滲漏水情況各異，且滲漏水原因各有不同，整治措施不能一概而論。本文僅闡述了較為共性的滲漏水情況的整治措施，對于其他情況的滲漏水整治，尤其是巖溶、斷層破碎帶富水等特殊隧道的滲漏水整治，需充分調查分析地下水情況、滲漏水原因后，制定專項的整治方案。