高速鐵路隧道襯砌滲漏水缺陷整治技術研究

作者簡介：張軍平（1986—），工程師，主要從事鐵路工程建設研究工作。

摘要：高速鐵路隧道襯砌是維持列車運行空間穩定的結構物，長期滲漏水會損壞襯砌結構的耐久性，同時容易造成接觸網短路，威脅著行車安全。文章針對新建南玉鐵路某隧道襯砌滲漏水問題，研究出了一套完整的整治技術，核心內容為整治措施和關鍵技術的對癥運用，形成以環氧樹脂漿液進行襯砌內部注漿，配合使用鑿槽引排、嵌縫堵漏等方法對滲漏水缺陷進行綜合治理的理論，可供類似工程借鑒。

關鍵詞：高速鐵路隧道；滲漏水缺陷；措施；整治技術

中圖分類號：U457⁺.2

0 引言

高速鐵路隧道襯砌是維持隧道穩定的結構物，具有防止圍巖風化和消除地下水影響的作用，是保持列車運行空間安全的屏障。由于隧道防排水施工質量控制不當、混凝土收縮和溫度應力等多重因素影響，隧道容易出現滲漏水缺陷。長期的滲漏水會侵蝕隧道襯砌結構和軌道結構，減損工程使用壽命；另外，拱頂滲漏水會造成接觸網短路，威脅運營安全。因此，解決滲漏水問題，提高整治技術關乎鐵路安全和發展。

結合國內經驗，隧道襯砌缺陷整治技術雖然已有相關資料，但在滲漏水治理方面的研究比較籠統，不能真正起到指導作用。為解決此問題，本文結合新建南玉鐵路某隧道襯砌滲漏水整治情況，研究出了一套完整的滲漏水整治技術，能夠解決襯砌滲漏水問題，對降低或消除運營安全風險和質量風險具有積極意義。

1 工程概況

新建南玉鐵路為時速350 km的高速鐵路，全線控制性工程良睦隧道位于玉林市玉州區范圍，里程為DK172+998.46～DK178+995，長度為5 996.54 m，隧道主體結構已完工。該隧道地層為第四系新統坡積、沖積粉質黏土、細角礫土和燕山-印支期花崗巖，與隧道密切相關的地下水為基巖裂隙水。洞身防水級別為地下工程防水一級，其中襯砌采用抗滲混凝土，襯砌外側鋪設防水板，施工縫、變形縫等薄弱位置設計有中埋止水帶、背貼止水帶和凸殼式排水板。洞內排水系統由襯砌外側環向、縱向盲管、橫向引水孔、側溝和中心水溝組成。

2 缺陷調查評定

2.1 漏水缺陷調查

經現場調查，該隧道滲漏水缺陷5處，均位于鋼筋混凝土襯砌段落。其中1處位于拱腰（拱部160°范圍），點狀滴漏，滴水時間間隔4 s，濕水印跡面積40 mm²左右，判定為點漏；1處位于拱腰（拱部160°范圍），潮濕面積200 mm²，觀察24 h，表面未形成流動滴水，判定為面漏；1處位于邊墻，水溝電纜槽頂40 cm位置，有成小股水流出，此處混凝土表面存在小孔；2處位于邊墻，漏水點上方襯砌表面可見細小環向裂紋，裂紋長度分別為1 m和1.4 m，手摸有明水，用干水泥撒布濕跡，發現濕潤印記與裂紋方向一致，判斷為縫漏。

2.2 劣化評定

根據滲漏水缺陷展示圖，進行滲漏水劣化評定，對滲漏水實際缺陷情況進行嚴重程度分級、分類。該隧道拱頂2處缺陷評定為C級，邊墻3處缺陷評定為D級。隧道滲漏水劣化評定如表1所示。

3 整治原則

結合滲漏水缺陷的部位、范圍和特征等具體情況，堅持以補強為主、必要時拆換處理的原則。對于劣化程度較輕、輕微的缺陷，采取“引、排、堵結合，因地制宜，綜合治理”的整治原則^[2]；對于劣化程度較重及以上的缺陷拆換重建。由于隧道結構受力和運營供電的特點，整治工作還應堅持拱部和邊墻區別對待的原則。

另外，滲漏水整治關系到運營安全，須事前論證、審批，事中嚴格控制，事后驗證、監測、評估。結合劣化評定，該隧道5處缺陷均進行局部整治，不進行襯砌拆換。

4 整治措施及材料

4.1 整治措施

新建隧道滲漏水整治應在常規的壓注漿后進行，并觀察一個雨季后再進行調查評定，結合現場隧道襯砌結構的滲漏水情況，按照整治原則處理。

結合良睦隧道整治工作，通過效果驗證，確定基本措施為：拱部160°范圍以堵為主，邊墻以排為主，若在伴有泥沙涌出時采用堵的方式；邊墻只是滲水、潮濕的先堵后排，水量較大的集中出水點（包括注漿后新產生者），均以鑿槽嵌埋管（槽）方式引入洞內水溝^[3]。相應漏水形式所對應的整治措施如下：

（1）點漏。漏水呈點滴狀且位于拱部的，視為點漏，使用襯砌內部注漿封堵的方法進行堵水。

（2）面漏。拱部160°范圍進行襯砌內部注漿后，若有集中出水點，調整注漿壓力繼續堵水；邊墻應先用襯砌內部注漿的方法處理，然后進行效果檢查，仍然存在集中出水點的，則用鑿槽引排的方法整治。

（3）縫漏。漏水縫隙存在多處滴水，對于縫隙寬度＜2 mm的，先沿著縫隙進行襯砌內部注漿；位于拱部160°范圍的持續注漿至滿足要求為止；邊墻在注漿后，仍然有集中出水點的，鑿槽引排即可。

對于縫寬＞2 mm的，拱部160°范圍襯砌結構進行拆換，重修防排水系統，邊墻鑿槽引排，拆除重建的按照設計標準執行，本文不再贅述。

對于環向裂縫、施工縫滲水量很小或潮濕、浸水時，采用嵌縫堵漏的方法整治。

4.2 整治材料

材料選用應遵循“同一漏水類型同一處置措施同一材料”的原則，選取經濟合理、效果顯著的材料。點漏、面漏注漿材料均選用環氧樹脂漿液；襯砌表面細小的漏水縫采用水溶性聚氨酯料或水泥基滲透型漿材；較寬的漏水縫采用水溶性聚氨酯漿液配合環氧樹脂砂漿處理；施工期因各種原因，襯砌結構出現破損后遺留的漏水裂縫，采取環氧樹脂漿液；填塞管壁、封槽均采用環氧砂漿。

5 關鍵整治技術

整治前，針對各類整治措施開展首次施工試驗，對各類注漿材料的效果對比分析，總結確定各類參數，指導后續大面積整治工作。在良睦隧道整治應用后表明：內部注漿材料均采用環氧樹脂漿液注漿效果較好，并方便施工，避免材料、機械設備頻繁轉換，提高整治效率；根據漏水情況不同，正確使用以下整治方法或相互組合使用也是整治成功的關鍵。

結合實際情況和整治措施，制定該隧道滲漏水處治流程如下：拱頂2處點漏和面漏先采用內部注漿處理；對于邊墻1處股狀流水缺陷先鑿槽引排，再進行內部注漿，觀察1周后根據處治效果，再進行第二次內部注漿或直接鑿槽引排；對2處縫漏先嵌縫堵漏，然后進行內部注漿。

5.1 襯砌內部注漿

此方法應遵循“預先引水和漏水縫處理，再進行內部注漿”的順序實施。內部注漿的關鍵工作有：注漿管設置、壓水試驗和注漿。

5.1.1 注漿管設置

（1）注漿管采用鉆孔、環氧砂漿固管封縫的方式。點漏和面漏鉆正孔，縫漏鉆斜孔。注漿管布置示意圖如圖1所示。

（2）點漏的孔深約為襯砌厚度的1/3～1/2，一般控制在8～10 cm，中心注漿管應對準出水點布孔；周邊注漿管在出水點周邊20～30 cm范圍內設置。固管施工與面漏、縫漏處置一致。點漏注漿管安裝如圖2所示。

（3）面漏治理的第一步是找出主要漏水點，鑿除表面混凝土，深度控制在2～3 cm，撒布干水泥，留心觀察，最早濕潤處為漏水點；對重主要漏水點鉆孔，周圍孔按照間距20～30 cm均勻布置，鉆孔深度控制在1/2襯砌厚度以上，嚴禁損壞已有防水板；安裝注漿管后，外側填塞封縫固管材料，務必要保證緊實、嚴密；最后施工防水層的材料為環氧砂漿。面漏注漿管安裝如圖3所示。

縫漏的鉆孔應交叉在縫隙兩側，鉆孔間距20～30 cm，傾斜角度控制在45°～60°，安管填隙后，要在兩側20 cm范圍施工環氧砂漿。縫漏注漿管安裝如圖4所示。

（4）注漿管宜外露長度為8～10 cm，方便管路的連接，安管后，應重點觀察漏水是否只從管內排出，否則再涂刷環氧樹脂補救，若仍然不滿足要求，應返工重埋。

5.1.2 壓水試驗

注漿管安裝完成，在封縫材料的強度滿足要求時，要進行壓水試驗，此試驗的目的是檢查封縫填塞的質量、疏通裂縫、確定壓漿參數。試驗用水要有顏色，且具有明顯特征，方便記錄出水時間和出水量，壓力維持在0.4 MPa左右，測定水的壓力、進水量，為注漿提供依據。

5.1.3 注漿

注漿前應檢查機具運轉是否正常、管路是否暢通；制備環氧樹脂漿液，注漿壓力控制在0.3～0.4 MPa，且不超過壓水試驗確定的壓力值；當吸漿量與預估用量相當，壓力較穩定，且吸漿量少至0.01 L/min時，再持壓3～5 min即可結束注漿。根據實踐總結，各漏水方式的注漿順序為：點漏注漿應按先小后大（漏水量）進行；垂直狀的縫漏應由下向上，其他方向的應先小端（漏水量）再大端依次注漿；面漏應由外至內進行。

5.2 鑿槽引排

襯砌拱部160°范圍以外，單一點線狀、股狀或射擊狀的較大水流，應先采用引排或邊墻進行襯砌內部注漿，仍有滲水的情況時，采用鑿槽引排方法，形成排水通道﹐引水至水溝。正對出水鑿槽，安裝PVC管后，用環氧砂漿填實壓平，填壓過程要迅速，操作時間控制在＜3 min，滿1 d后，用環氧砂漿封槽。鑿槽引排如圖5所示。

5.3 嵌縫堵漏

沿著裂縫鑿槽，槽的深度為60 mm，寬度為30 mm，要求槽壁順直平整，然后將復合式膨脹橡膠條大端向內置于槽底，20～30 min后，用防水環氧砂漿填滿，抹平表面^[3]。為防止水條受潮膨脹，使用前應保持密封，施工時隨拆隨用。嵌縫堵漏方法如圖6所示。

6 整治效果

該隧道5處滲漏水缺陷在第一次整治完成一周后未發現異常。1處原邊墻股狀流水缺陷在表面鑿槽引排處仍有少量滲水，經論證后，又采取了第二次注漿和第三次注漿，于2022年4月完成后，觀察一周發現未漏水。

截至2023-05-01，在該隧道5處滲漏水缺陷處理完成后，已監測＞1年，并經歷至少一個雨季，監測結果顯示未出現滲漏水，證明處治技術可行、措施得當，效果達到預期。

7 結語

本文結合在建鐵路隧道襯砌滲漏水缺陷整治工程，研究總結了一套完整的整治技術，相關結論如下：

（1）結合劣化等級評定，按照整治原則，分類制定科學的整治措施，正確使用整治技術是取得成功的關鍵。

（2）提出了使用環氧樹脂漿液進行襯砌內部注漿，結合嵌縫堵漏、鑿槽引排的方法，對拱頂以堵為主，邊墻排、堵結合，按照監測結果進行多層次綜合治理的整治核心技術。

（3）隧道襯砌滲漏水缺陷修復后，要長期監測、評估，失效的仍需重新評定、施治。此外，應結合新科技、新材料，不斷總結、創新，促進整治技術的發展。

參考文獻：

[1]馮乾寬.基于三維點云數據的鐵路隧道襯砌局部變形識別研究[D].北京：中國鐵道科學研究院，2021.

[2]潘海澤，黃 濤，楊海靜，等.鐵路運營隧道滲漏水災害成因分析及評價指標體系建立[J].工程勘察，2008（12）：21-25.

[3]李 磊.襯砌完工后的幾種水害整治技術[J].建筑工程技術與設計，2017（14）：231-232.