高鐵隧道滲漏水病害綜合整治技術

孫武鵬 中國鐵路上海局集團有限公司工務部

近年來隨著極端惡劣天氣的出現，大暴雨天氣增多，連續降雨量不斷增大，如何確保高速鐵路隧道排水系統暢通，是高速鐵路運營安全管理的重要工作。由于我國高速鐵路線路較長，選線設計不可避免采用隧道穿越不良地質，同時受極端惡劣天氣、地表環境變化以及建設質量等問題影響，部分運營高速鐵路隧道會出現滲漏水病害。本文結合寧杭高鐵湖州隧道滲漏水病害，分析滲漏水原因，研究解決運營高鐵隧道滲漏水整治方法和措施，為高速鐵路無砟軌道隧道滲漏水整治積累資料和經驗。

1 隧道概況

1.1 總體設計

湖州隧道位于浙江省湖州市長興縣李家巷鎮，進口里程為K172+459，出口里程為K177+774，全長5 315 m，隧道進出口洞門均采用帽檐式斜切洞門，設置緩沖結構。隧道內為小人字坡，進口至K176+684為上坡，長4 225 m；K176+684至出口為下坡，長1 090 m。進口至出口坡度依次為20‰、6.4‰、-4.0‰，坡長分別為1 750 m、4 100 m、1 300 m。

隧道設置斜井2 處。1 號斜井位于線路右側，與線路相交于K174+184 里程處，與隧道左線線路中線的交角為60°，斜長449.91 m。運營期為緊急救援通道使用。2 號斜井位于線路右側，斜井中線起點X1K0+000 對應于正洞K177+264。斜井直線段與正洞平面夾角12°23'21″，綜合坡度約為8.469%，斜長為321.28 m。施工完畢后進行封閉。

1.2 襯砌支護及其他

隧道明洞采取整體式結構，暗洞為復合式結構。

隧道內均鋪設無砟軌道，采用CRTSⅡ型板式無砟軌道。直線地段軌道結構高度為67.9 cm，曲線地段軌道結構高度因超高不同而改變。

隧道內設置雙側高式水溝和Φ400 mm中心管溝，縱向每50 m 設置檢查井一座；隧道電纜槽底部均設置Φ50PVC 管泄水孔連至側溝，泄水孔縱向間距3 m～5 m。

隧道拱墻初期支護與二次襯砌之間敷設防水板加土工布。隧道襯砌防水板背后環向設置HDPE50 打孔波紋管，結合施工縫設置，縱向間距一般8 m～10 m 并根據地下水發育情況調整；在隧道兩側邊墻墻腳外側設置縱向HDPE107/93雙壁打孔波紋管，每10 m 一段，每段縱向盲溝中間設Φ 100PVC 泄水管一處，接頭處均通過三通或彎頭連接；環向排水管與縱向排水管兩端均直接與隧道側溝連通。拱墻環向施工縫處設置中埋式橡膠止水帶（或背貼式橡膠止水帶）和遇水膨脹止水膠（截面15 mm×8 mm）?？v向施工縫混凝土接觸面涂混凝土界面劑和設置遇水膨脹止水膠，每側一條。

變形縫處設置中埋式橡膠止水帶和遇水膨脹止水膠（截面20 mm×10 mm）。拱墻變形縫處襯砌外緣與防水板結合部位以聚硫密封膠封堵，襯砌內緣3 cm 范圍內以聚硫密封膠封堵，其余空隙采用填縫料填塞密實。仰拱變形縫空隙采用填縫料填塞密實。

1.3 地質條件

K172+457～K172+977 段，表層為粗角礫土，黃褐色，中密，厚約0 m～15 m,下伏基巖為D1-2 ms 砂巖，強風化，褐紅色，節理裂隙發育；其下為D1-2 ms 砂巖，弱風化，灰白色、灰紫色，節理裂隙較發育，巖體較完整。

K172+977～K173+234 段，F1 斷層影響帶。F1 為逆掩斷層，地表出露于K173＋304 附近,為區域性斷裂，走向近弧形,與線路大角度相交，近垂直。D1-2 ms 砂巖與C2h 灰巖在此以斷層接觸，破碎帶內巖體破碎，多呈土狀。其中K172+977～K173+104 段為 D1-2ms 砂巖，K173+179～K173+234 段為C2h灰巖。

K173+234～K173+329 段，圍巖為 C2h 灰巖，灰白色、青灰色，弱風化，溶蝕發育，局部有溶洞，地下水較發育。

2 滲漏水病害

2013年10月5日～8日，受臺風“菲特”影響，湖州地區發生連續強降雨。根據天氣資料顯示 5 日20 時至8 日17 時，湖州市降雨量為272 mm。設備管理單位根據防洪應急相關要求，白天冒雨對管內隧道進出口進行拉網式排查，夜間結合天窗作業對管內隧洞進行了檢查，發現寧杭高鐵湖州隧道南京端拱頂漏水嚴重，隧道內兩線間積水較深。

湖州隧道K173+000-173+300 范圍拱頂施工縫處有多達26 條漏水，其中6 條漏水非常嚴重（K173+180～K173+240段），整條施工縫都在冒水，有些水流直接噴向接觸網；隧道側壁上行3 處、下行1 處共有4 處成片漏水，水柱皆成噴射狀（圖1）；隧道內兩線間有3 處集水井排水不暢，造成兩線間積水嚴重，積水最深處達10 cm（圖2）。

圖1 噴射狀漏水

圖2 兩線間積水（最深10 cm）

建設單位組織設計、施工、監理、設備管理單位進行現場踏勘。26 處施工縫及周邊留下水漬印記（圖3），其中K173+234附近施工縫仍有滲漏現象（圖4），隧道內側溝及中心管溝排水較為通暢，泄水孔排水亦較為通暢。

圖3 施工縫處水漬

圖4 施工縫滲漏水

3 現場調查和原因分析

3.1 地表環境調查

建設單位組織設計、施工、監理、設備管理單位對湖州隧道地表進行踏勘，發現K173+284～K173+584 段為弁山采石場，地表被大面積開采挖掘，雨水沖刷土石較為嚴重（圖5）。

圖5 地表被大面積開采挖掘

3.2 原因分析

（1）根據地質資料及建設期間施工資料顯示，K173+000-173+300 范圍地質為弱風化D1-2 ms 砂巖和C2H 灰巖，有巖層接觸帶斷層，局部有溶洞或節理裂隙密集帶。由于地表被大面積開采挖掘，地表排水體系被破壞，大量地表水通過裂隙密集帶流向隧道襯砌背后，增加了水壓力。

（2）部分隧道排水系統預埋管道堵塞，造成水壓力增加。隧道襯砌背后、仰拱之間其填充層滲水通道被堵塞，導致隧道襯砌背后水壓力增大；建設期間對施工縫防水施工工藝控制不嚴，也是其中因素之一。

（3）由于臺風“菲特”的影響，湖州地區驟降暴雨，降雨量突增，使隧道結構外水位急劇上升，隧道襯砌背后排水系統不通暢，隧道襯砌外水壓驟增，故從隧道施工縫薄弱點成射水狀外泄。而流入隧道內的水因排水不甚通暢，在道床形成積水。隨著外界補給水減少，隧道施工縫漏水及道床積水現象減弱至消失。

4 整治方案

4.1 隧道內整治方案

隧道內整治方案以拱部接觸網以上以堵為主，以下以排為主，疏通排水系統為原則，主要措施為疏通隧道內側溝、中心管溝及盲溝，增設泄水孔，同時清理環向施工縫。

（1）對中心管溝、側溝徹底疏通，溝管內不得有任何殘留物。在滲漏水密集地段增設泄水孔，泄水孔直徑為φ100 mm，位于電纜槽下方，深度至襯砌防水板處。在滲漏水嚴重地段，泄水孔間距約5 m，其他地段泄水孔間距約8 m～10 m。

（2）接觸網上方環向施工縫及裂縫處理。對環向施工縫周邊區域進行鉆孔注漿止水，鉆孔間距不大于50 cm，鉆孔深度不小于結構厚度1/2，孔徑不大于20 mm，灌漿材料采用水泥基灌漿材料。然后對環向施工縫進行鉆孔注漿止水，具體采用鉆斜孔穿過結構至止水帶迎水面，并注入水泥基灌漿材料，鉆孔間距為50 cm～100 cm，對于查清漏水點位置的，注漿范圍為漏水部位左右兩側各2 m，對于未查清漏水點位置的，沿整條施工縫注漿止水。

（3）接觸網下方的環向施工縫排水槽處理。采用切割機切割成內寬外窄的倒梯形結構，倒梯形內寬13 cm，外寬10 cm，深10 cm，清除槽中混凝土殘渣并用清水清洗槽及周圍，在槽中放入并固定100 mm 半圓形波紋管，并間距50 cm 采用金屬卡和射釘將波紋管固定，然后將調和好的速凝型無機防水堵漏劑填入槽中并稍稍高出，然后用抹刀抹平，待凝固后，在槽及周圍用調和好的水泥基滲透結晶型防水涂料刮涂兩層防水，用量不應小于1.5 kg/m2，且涂抹厚度不應小于2.0 mm。槽內根據滲水的嚴重程度斜向上450鑿φ50 引水孔（盡量利用既有泄水孔，少鑿引水孔），墻角設坡度不小于3%的水平方向引水孔，鑿孔至防水板內壁，將防水板至二次襯砌內積水引入排水槽，通過排水管引入水溝。

4.2 地表整治方案

隧道地表因土石流失較嚴重，對有采石場棄砟松散地段進行緩坡處理或填夯，由坡頂順地勢平整地面，并對裸露的地表進行噴薄植草。

施工中對采石場地表的邊坡危石等隱患進行調查、評估，對有安全風險的進行破除清理，必要時采取錨桿（錨索）加固；施工中查明該段隧道中線兩側各約200 m 范圍有回填土的區域，根據回填土范圍、深度等實際情況，采取粘土覆蓋或者注漿固結等處理措施，避免地表水下滲；施工中進一步查明該段隧道中線兩側各約200 m范圍內的地表裂縫，根據裂縫深度情況采取注漿并夯填粘土等措施，最后對處理后的地面進行噴薄植草。

5 整治效果

經過采取對隧道中心管溝、側溝進行徹底疏通以及在滲漏水密集地段增設泄水孔措施后，泄水孔不斷流水，中心水溝排水量也增大，證明隧道襯砌背后的水能及時排出，水壓力減小。經多年持續觀察，該隧道排水系統暢通，未發生因水壓過大而軌道拱起等病害，綜合整治效果明顯。

6 結束語

通過高鐵隧道滲漏水原因分析和綜合整治措施，可以看出隧道排水系統暢通對運營高鐵安全非常重要。建議在建設期間優化高鐵隧道防排水設計，加強施工質量監控，消除高鐵運營安全隱患。