運營期鐵路隧道病害整治技術研究

郝曉杰

（中鐵十二局集團有限公司，山西 太原 030000）

0 引言

鐵路隧道襯砌裂縫是常見的隧道病害之一，襯砌裂縫病害往往伴隨發生水害，給鐵路安全運營帶來隱患[1]。在我國北方地區，隧道滲水在冬季會發生結冰現象，在隧道內形成冰錐，極大危害鐵路運營安全，給工務養護也帶來極大壓力。

1 工程概況

沁沁鐵路建于1988—1991年，線路自太焦線上的沁縣站向西南引出，沿沁河右岸西南行抵達沁源縣沁源鎮，是山西省投資興建的單線地方鐵路。本項目主要承擔沿線煤炭運輸，是一條以服務沿線工礦企業貨物運輸的地方鐵路，是長治地區鐵路網的重要組成部分。

為了進一步提升運輸能力，長治地區決定對沁沁鐵路進行提升改造。本次提升改造工程既可緩解沿線煤炭運輸壓力，又為太焦線、邯長線提供穩定可靠的資源，可使區域煤炭外運更加靈活便捷，對發揮路網整體效益、增強區域路網運輸機動靈活性，具有重要意義和作用。圣佛嶺隧道的襯砌裂縫和水害整治是重要提升改造工程之一。

2 隧道病害整治原則

隧道病害整治以不降低隧道原技術標準，保證結構安全性，盡量減小病害整治對鐵路運營的影響為原則[2]，根據病害實際情況進行有針對性的整治，具體要遵循以下處治原則。

隧道病害整治以處治主要病害為原則、分步處治，對于未導致主要病害的缺陷后期加強監測、養護；病害整治盡可能保持原結構完整性的基礎上進行補強；施工材料、工藝與施工條件緊密結合，可操作強；病害整治應在有安全保障的前提下進行結構加固，保證施工的安全性；病害整治工程中的安全措施、勞動保護必須符合有關安全施工技術規定；病害整治應遵循動態設計與信息化施工的原則，制定監測方案，通過監測反饋信息，優化設計或調整施工方案[3]。

總之，根據后期水害、裂縫發展等監測結果，完善病害整治措施，并適時實施，確保結構與運營安全。

3 隧道水害整治技術研究

3.1 排水系統疏通

整治隧道產生水害，首先要將隧道的排水系統疏通。疏通隧道兩側排水溝，對無法人工直接清理的部分可采用高壓水槍沖洗，水溝要一直疏通至隧道外，保證排水通暢。

3.2 鑿槽埋管引排及施工工藝

對于襯砌滲漏水采用“鑿槽埋管”方式進行整治。

將待整治的滲漏水裂縫周圍混凝土表面清洗干凈，除去原表面泛堿、塵土、薄膜、油漆、表面涂層及其他外來物，并鏟除疏松、空鼓和蜂窩結構，使表面徹底浸透，但要除去積水和明水。

沿裂縫開鑿14cm（襯砌內槽寬）×10cm（深）環向倒梯形槽，施作?40引水孔深入圍巖50cm后，引水孔在圍巖方向的向上傾角不小于10°。將?100mm的聚氯乙烯半圓管嵌入槽中，半圓管采用間距40cm鋁合金管卡固定，管卡兩端用鋼釘固定在槽中，沿著半圓管兩側用2cm×2cm的膨脹止水條封堵鑿槽凹凸不平縫隙，并將半圓管接入一側的排水溝內，位于排水溝另一側的水管，通過橫向排水管引排至另一側排水溝內；用堵漏劑填實半圓管周圍，填厚70mm。

倒梯形槽表面3cm厚部位再向兩側鑿出3cm寬，以嵌入保溫板；倒梯形槽兩側不小于10cm范圍內環向涂刷兩層厚2mm高效防水劑。

3.3 面狀止水及施工工藝

針對襯砌為干漬或滲水較輕微的點、面狀滲水，不宜鑿槽埋管引排處治，宜采用“面狀止水”的方式進行處治。

將待整治的點、面狀滲水襯砌周圍混凝土表面采用同上節相同的辦法清洗干凈；將滲水范圍向周圍擴大10cm進行鑿除，鑿除深度2cm，鑿除后對槽內虛渣及灰塵吹洗干凈；在鑿除范圍內先填充1cm厚瞬間堵水材料，再填充1cm厚高效防水劑，最終在表面涂刷兩層2mm后高效防水劑。

3.4 裂縫堵水及施工工藝

針對襯砌為干漬或滲水較輕微的裂縫、施工縫滲水，不宜鑿槽埋管引排處治，宜采用“裂縫堵水”的方式進行處治。

將待施工的滲漏水裂縫、施工縫周圍混凝土表面采用同上節相同的辦法清洗干凈；沿裂縫滲水位置騎縫開鑿4cm×4cm的方形槽，開槽應沿裂縫向未滲漏水位置延伸不小于10cm；向裂縫中灌注環氧樹脂進行堵水，灌注漿液施工工藝參照裂縫注膠補強施工工藝；待環氧樹脂凝固后采用瞬間堵水材料填槽，最終在開槽及兩側各1cm范圍內涂刷兩層2mm厚高效防水劑。

3.5 防水劑、堵漏劑和水溶性聚氨酯漿液的主要性能指標

防水劑、堵漏劑、水溶性聚氨酯漿液的主要性能指標分別如表1、表2所示。

表1 防水劑和堵漏劑主要物理力學性能指標

表2 水溶性聚氨酯漿液性能指標

3.6 隧道水害整治后要達到的效果

（1）處理后襯砌內表面不滲水。

（2）引、排水系統不淤積、不堵塞。

（3）防水層應密實、平整、粘結牢固，無脫落、裂紋、麻面等缺陷。

（4）該地區冬季溫度較低，對洞口段滲漏水處治時，尚需采取保溫防凍措施，防止鑿槽埋管發生凍脹，堵塞排水管。

4 隧道裂縫整治技術研究

4.1 隧道裂縫整治技術

對于寬度≤0.2mm的裂縫，對裂縫表面涂抹裂縫修補膠進行封閉。

對于0.2mm＜寬度≤0.5mm的裂縫，對裂縫封閉后，灌注裂縫修補膠進行結構補強。

對于寬度＞0.5mm的裂縫，采用裂縫鑿槽注膠處治。襯砌裂縫注漿整治如圖1所示。

圖1 襯砌裂縫注漿整治

4.2 裂縫封閉施工工藝

裂縫封閉前，必須從上而下將兩側5cm范圍內的灰塵、浮漿處理干凈，然后使用高壓空氣吹洗干凈，不讓灰渣阻塞，之后用丙酮擦洗，清除裂縫周圍的油污，清洗時應注意不要將裂縫堵塞。

裂縫封閉時，從上至下沿裂縫涂抹封縫膠，涂抹寬度不小于5cm，厚度為2mm，涂刷應盡量沿縫順直涂刷，保證涂刷后的表面美觀。裂縫處治完畢后，及時恢復襯砌表面涂裝，保證襯砌美觀。

4.3 裂縫注膠施工工藝

（1）在裂縫表面進行騎縫鉆孔，作為注膠導向孔。沿裂縫走向鉆孔，孔深15cm，孔徑8mm，孔距30～40cm。

（2）所有孔眼必須使用高壓空氣吹洗干凈，不讓灰渣阻塞，之后沿裂縫從上而下將兩側5cm范圍內的灰塵、浮漿處理干凈，然后用丙酮擦洗，清除裂縫周圍的油污，清洗時應注意不要將裂縫堵塞。

（3）裂縫封閉帶硬化后，需進行壓氣試驗，以檢查封閉帶是否封嚴。壓縮氣體通過注膠嘴，氣壓控制在0.1～0.3MPa，在封閉帶上及注膠嘴周圍可涂上肥皂水，如封閉帶上有泡沫出現，說明該部位漏氣，對漏氣部位應再次封閉。壓氣試驗對于環、斜向縫可從下向上進行，水平向縫由低端往高端進行。

（4）灌注裂縫采用空氣泵壓注法，壓漿罐與注膠嘴用聚氯乙烯高壓透明管相連接，連接要嚴密，不能漏氣。在注膠過程中應注意控制壓力，裂縫寬度較大的，如果進漿通暢時，壓力宜控制在0.1MPa以內，如果裂縫進漿不暢，可把泵壓控制在0.3MPa以內。

（5）注膠工作完畢后，用壓縮空氣將壓漿罐和注漿管中殘液吹凈，并用丙酮沖洗管路及工具，以備下次使用。

4.4 裂縫修補膠性能指標

裂縫修補用膠液采用可在潮濕環境下固化的改性環氧樹脂膠，基本性能指標見表3。

表3 裂縫修補膠液基本性能指標

4.5 隧道裂縫整治后要達到的效果

（1）表面封縫材料固化后應均勻、平整，不出現裂縫，無脫落。

（2）裂縫封口膠固化后應進行壓氣試驗，檢查密封效果；觀察注膠嘴之間的連通情況。當注膠嘴中氣壓達到0.3MPa，仍有不通氣的注膠嘴，則應重新埋設注膠嘴，并縮短其間距。

（3）貫通裂縫壓力注膠時，膠液注入量按要求進行，在注射過程中可采用取芯法檢查注膠飽滿程度，適當調整注膠壓力、時間等。

5 結論

本文結合沁沁鐵路提升改造工程，以圣佛嶺隧道襯砌裂縫整治工程為例，研究了鐵路隧道水害整治和襯砌裂縫整治技術，取得了良好的效果，可為類似工程提供參考。