深層灌漿法在高鐵隧道滲漏水病害整治中的應用研究

摘要 文章分析某高鐵隧道二襯及施工縫滲漏水原因，通過現場灌注試驗研究滲漏水處理方案。根據隧道滲漏水特點及漏水位置，確立“外部排水、散水集中、以堵為主、引排結合”的整治原則，制定打孔引排、水泥基堵漏劑封堵、水溶性聚氨酯深層灌漿、YZ-1環氧系列多功能修補材料面層修補加固的整治方案。經引排封堵處理后，施工縫漏水及裂縫滲水現象消失且無新的滲漏水出現。

關鍵詞 隧道滲漏水； 深層灌漿； 灌注試驗； 水溶性聚氨酯

中圖分類號 U457+.2 文獻標志碼 B

0引言

隨著國內高鐵鐵路運營里程的增加，隧道占比越來越高，隧道滲水是運營期常見病害，隧道滲漏水病害層出不窮，多發生在施工縫、變形縫位置［1-5］。隧道滲漏水病害伴隨著其他病害的發生，特別是滲透至隧道裂紋處導致鋼筋銹蝕，嚴重者可導致襯砌剝離、掉塊等病害［6-10］，嚴重影響行車安全。高速鐵路行車速度快、軌道幾何尺寸變形要求高［11］，有必要針對隧道滲漏水病害施工工藝進行深入研究。

通過對某高鐵線試驗運營期發生的隧道漏水情況進行分析，研究施工縫及二襯背后脫空滲漏水施工工藝，取得了很好的整治效果。

1工程概況及滲漏水特點

1.1工程概況

某高鐵隧道發生滲漏水區段設計為Ⅲ級圍巖，襯砌類型為Ⅲb級復合式襯砌，地質情況為泥質灰巖、局部灰巖、弱風化、巖體較完整，中厚層～厚層狀結構，該區段含少量裂隙巖溶水，滲透系數k=0.2 m/d，隧道埋深為218.4～226.7 m之間。

自開通運營以來，隧道邊墻、道床板部位出現不同程度的滲水現場。特別是2016年7-8月出現連續降雨后，該隧道出現了滲漏水現象。

1.2滲漏水點分布

選取滲漏水嚴重區段DK223+000-DK223+300作為施工工藝試驗段，該區段共有3處漏水點（見圖1～圖3）。第1處為上行DK223+177，滲漏水點位于邊墻處，漏水點最大孔直徑為0.5 cm，水流呈噴射狀存在水壓；第2處為上行DK223+182，漏水點位于上行線路中心上方的隧道二襯施工縫處；第3處為上下行DK223+194，漏水點位于上下行線隧道二襯砌施工縫處，存在4處漏水點。

2漏水原因分析

2.1自然因素

該地區7-8月雨季降雨量最大，7-8月降雨量累計達300 mm，占全年降雨量的80%左右。該隧道漏水區段上方存在一條自然水溝，水溝中5處自然積水坑均在線路上方，漏水區段存在裂隙，雨水滲透至隧道襯砌周圍形成有壓富水區段。

2.2施工缺陷

隧道上方積水坑雨水滲透至襯砌處形成有壓富水區段，而DK223+177、DK221+182處防水施工處理不到位，且該區段側墻縱向盲管堵塞排水，在積水壓力作用下導致施工縫處防水失效形成漏水。

3整治原則

針對隧道襯砌周圍形成的有壓富水區段及施工縫防水失效的問題，建立“外部排水、散水集中、以堵為主、引排結合”的整治原則。

（1）外部排水。針對隧道頂部的積水，對頂部地表沖溝內積水進行疏通引排、封堵裂縫，確保隧道外部山體無坑洼積水，疏通外部排水。

（2）散水集中。根據施工縫漏水分散的特點，采取“散水集中”的整治原則，對滲漏水部位的結晶物、松散骨料進行清理。在滲漏水嚴重的位置安裝排水管，周邊散水實施封堵措施引入排水管后進行閉水試驗。

（3）以堵為主。對漏水部位進行注漿封堵，施工堵水材料采用水泥基堵漏劑、深層灌漿采用水溶性聚氨酯灌漿液、面層修補加固采用YZ-1環氧系列多功能修補材料。滲漏水部位根據工況采用不同的材料進行注漿：采用水溶性聚氨酯材料注漿的方式對施工縫部位進行封堵，采用水泥砂漿注漿對二襯背后可能出現脫空的部位進行封堵。

（4）引排結合。通過疏通滲漏水區段側墻縱向盲管、滲漏水口、橫向排水管，確保排水通暢。對于排水不通暢的部位，采用鉆孔方式進行處理，在漏水位置邊墻處適當部位打1～2個孔將拱部滲漏水引排。沿電纜槽下部10 cm進行鉆孔，鉆孔采用100 mm孔徑，鉆孔需打穿邊墻，深入巖石。對于鉆孔困難部位，采用在電纜槽上部20 cm處鉆孔。鉆孔完成后采用80 mmpvc管進行深入孔內，pvc管用土工布進行包裹后引入水溝中。

4二襯施工縫部位施工工藝

（1）施工準備。施工準備包括技術交底、安全卡控措施的制定以及人員、機具、材料的準備工作。根據現場情況，制定工務、電務、供電設備保護措施。

（2）作業平臺的搭設。現場確認供電作業人員停電后，采用鋁合金腳手架搭設作業平臺。

（3）鉆孔施工。二襯施工縫處理需根據調查的滲漏水分布特點布置鉆孔位置。孔位沿滲水部位直接鉆孔，采用高壓灌漿法，利用深孔、淺孔相結合的方向進行灌漿處理。鉆孔間距0.2～0.5 m。孔深視縫一般控制在10～20 cm（見圖4）。

（4）散水集中。對散水使用水泥基進行集中封堵，并采用排水水管引流，確保散水集中效果。

（5）孔、縫清理及灌漿塞安裝。利用灌漿塞的自膨脹性及其逆止閥的原理，保障灌漿效果。對注漿孔道進行疏通、清理，確保通道暢通。

（6）灌漿。灌漿施工過程中要控制灌漿壓力及灌漿速率。灌漿壓力是控制關鍵，灌漿壓力穩步提高，最大壓力控制在0.1 MPa。

（7）封孔。封孔材料采用具有柔韌性和抗沖刷能力的聚合物砂漿。封孔施工前要對灌漿孔進行清理，清理后采用改性劑涂刷。

（8）混凝土面修補。對使用縫灌漿施工處所進行打磨清理，打磨后次用環氧砂漿修補。

（9）伸縮縫縫面處理。為確保伸縮縫的耐久性，需采用接縫防滲材料（表1）對伸縮縫進行封閉處理。

（10）主要材料的性能指標。施工堵水材料采用水泥基堵漏劑、深層灌漿采用水溶性聚氨酯灌漿液、面層修補加固采用YZ-1環氧系列多功能修補材料。水溶性聚氨酯灌漿液是目前漏水較大的結構縫和裂縫灌漿最優的材料。水溶性聚氨酯灌漿液性能指標如表2所示。

5二襯背后脫空部位注漿施工工藝流程

注漿材料使用流動性好、收縮性小、粘結力強、抗滲性好、早期強度高的水泥砂漿。注漿壓力控制在1.0～2.0 MPa。注漿結束后及時對管口進行封堵，避免倒流。

（1）試泵。通過試驗注漿泵的狀態，確保持續十分鐘無故障方可進行注漿施工作業。

（2）安裝注漿管和止漿塞。注漿施工前，確認鉆孔無“坍孔”現象且注漿管無堵塞方可安裝注漿管。注漿施工時，對注漿管和止漿塞固定。注漿施工后，使用孔口蓋封閉注漿管，防止雜物堵塞。

（3）漿液配制。漿液采用水灰比為0.8～1.0的水泥漿。漿液配比控制在1∶1～0.8∶1。

（4）注漿。注漿前，對注漿管路進行試驗，確認管道的耐壓、滲漏水情況，通過注漿機的熱備檢查管路存在的問題，熱備時間為30 min。

注漿時，注漿位置采用“先邊墻，后拱部；由高到低；先四周后中間；先注無水孔、后注有水孔；水流由小到大”的順序，注漿方位沿著隧道軸線120°方向進行。依據施工地點的地質條件、滲漏水情況控制注漿量及注漿壓力。

（5）單孔注漿標準。當達到以下標準時可結束單孔注漿：①注漿孔壓力保持在1.0～2.0 MPa左右，吸漿量小于0.5 L/min，持續時間2 min以上；②冒漿位置超出注漿孔3～5 m范圍；③當注漿量達到平均注漿量1.5～2.0倍。

當達不到上述結束標準時，應清空再次注漿。

（6）封孔。采用C15 混凝土進行封孔處理，保證孔內密實，封孔完畢后標注注漿孔位置。

6結論

本文基于高速鐵路隧道典型滲漏水情況施工工藝進行分析研究，得到的主要結論如下：

（1）本次隧道滲漏水主要原因是自然因素、施工缺陷。導致隧道滲漏水的自然因素為降雨造成隧道外上方形成積水，施工缺陷主要是施工縫防水失效且橫向排水盲管堵塞。

（2）通過調查掌握隧道滲漏水分布特點，疏通排水盲管、集中引排后，采用深層灌漿法整治滲漏水病害，取得了很好的整治效果，正式開通運營后未發生滲漏水問題。

（3）本文中高速鐵路隧道滲漏水病害整治施工在試驗段進行，可連續要點施工。運營期高速鐵路發生隧道滲漏水后，需考慮天窗作業時長，優化施工工藝、統籌安排施工作業組織。

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