高速鐵路隧道襯砌滲漏水缺陷整治技術(shù)研究

作者簡(jiǎn)介：張軍平（1986—），工程師，主要從事鐵路工程建設(shè)研究工作。

摘要：高速鐵路隧道襯砌是維持列車運(yùn)行空間穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)物，長(zhǎng)期滲漏水會(huì)損壞襯砌結(jié)構(gòu)的耐久性，同時(shí)容易造成接觸網(wǎng)短路，威脅著行車安全。文章針對(duì)新建南玉鐵路某隧道襯砌滲漏水問(wèn)題，研究出了一套完整的整治技術(shù)，核心內(nèi)容為整治措施和關(guān)鍵技術(shù)的對(duì)癥運(yùn)用，形成以環(huán)氧樹脂漿液進(jìn)行襯砌內(nèi)部注漿，配合使用鑿槽引排、嵌縫堵漏等方法對(duì)滲漏水缺陷進(jìn)行綜合治理的理論，可供類似工程借鑒。

關(guān)鍵詞：高速鐵路隧道；滲漏水缺陷；措施；整治技術(shù)

中圖分類號(hào)：U457⁺.2

0 引言

高速鐵路隧道襯砌是維持隧道穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)物，具有防止圍巖風(fēng)化和消除地下水影響的作用，是保持列車運(yùn)行空間安全的屏障。由于隧道防排水施工質(zhì)量控制不當(dāng)、混凝土收縮和溫度應(yīng)力等多重因素影響，隧道容易出現(xiàn)滲漏水缺陷。長(zhǎng)期的滲漏水會(huì)侵蝕隧道襯砌結(jié)構(gòu)和軌道結(jié)構(gòu)，減損工程使用壽命；另外，拱頂滲漏水會(huì)造成接觸網(wǎng)短路，威脅運(yùn)營(yíng)安全。因此，解決滲漏水問(wèn)題，提高整治技術(shù)關(guān)乎鐵路安全和發(fā)展。

結(jié)合國(guó)內(nèi)經(jīng)驗(yàn)，隧道襯砌缺陷整治技術(shù)雖然已有相關(guān)資料，但在滲漏水治理方面的研究比較籠統(tǒng)，不能真正起到指導(dǎo)作用。為解決此問(wèn)題，本文結(jié)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(shù)，能夠解決襯砌滲漏水問(wèn)題，對(duì)降低或消除運(yùn)營(yíng)安全風(fēng)險(xiǎn)和質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)具有積極意義。

1 工程概況

新建南玉鐵路為時(shí)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(qū)范圍，里程為DK172+998.46～DK178+995，長(zhǎng)度為5 996.54 m，隧道主體結(jié)構(gòu)已完工。該隧道地層為第四系新統(tǒng)坡積、沖積粉質(zhì)黏土、細(xì)角礫土和燕山-印支期花崗巖，與隧道密切相關(guān)的地下水為基巖裂隙水。洞身防水級(jí)別為地下工程防水一級(jí)，其中襯砌采用抗?jié)B混凝土，襯砌外側(cè)鋪設(shè)防水板，施工縫、變形縫等薄弱位置設(shè)計(jì)有中埋止水帶、背貼止水帶和凸殼式排水板。洞內(nèi)排水系統(tǒng)由襯砌外側(cè)環(huán)向、縱向盲管、橫向引水孔、側(cè)溝和中心水溝組成。

2 缺陷調(diào)查評(píng)定

2.1 漏水缺陷調(diào)查

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)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(diǎn)狀滴漏，滴水時(shí)間間隔4 s，濕水印跡面積40 mm²左右，判定為點(diǎn)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(dòng)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(diǎn)上方襯砌表面可見(jiàn)細(xì)小環(huán)向裂紋，裂紋長(zhǎng)度分別為1 m和1.4 m，手摸有明水，用干水泥撒布濕跡，發(fā)現(xiàn)濕潤(rùn)印記與裂紋方向一致，判斷為縫漏。

2.2 劣化評(píng)定

根據(jù)滲漏水缺陷展示圖，進(jìn)行滲漏水劣化評(píng)定，對(duì)滲漏水實(shí)際缺陷情況進(jìn)行嚴(yán)重程度分級(jí)、分類。該隧道拱頂2處缺陷評(píng)定為C級(jí)，邊墻3處缺陷評(píng)定為D級(jí)。隧道滲漏水劣化評(píng)定如表1所示。

3 整治原則

結(jié)合滲漏水缺陷的部位、范圍和特征等具體情況，堅(jiān)持以補(bǔ)強(qiáng)為主、必要時(shí)拆換處理的原則。對(duì)于劣化程度較輕、輕微的缺陷，采取“引、排、堵結(jié)合，因地制宜，綜合治理”的整治原則^[2]；對(duì)于劣化程度較重及以上的缺陷拆換重建。由于隧道結(jié)構(gòu)受力和運(yùn)營(yíng)供電的特點(diǎn)，整治工作還應(yīng)堅(jiān)持拱部和邊墻區(qū)別對(duì)待的原則。

另外，滲漏水整治關(guān)系到運(yùn)營(yíng)安全，須事前論證、審批，事中嚴(yán)格控制，事后驗(yàn)證、監(jiān)測(cè)、評(píng)估。結(jié)合劣化評(píng)定，該隧道5處缺陷均進(jìn)行局部整治，不進(jìn)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(yīng)在常規(guī)的壓注漿后進(jìn)行，并觀察一個(gè)雨季后再進(jìn)行調(diào)查評(píng)定，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)隧道襯砌結(jié)構(gòu)的滲漏水情況，按照整治原則處理。

結(jié)合良睦隧道整治工作，通過(guò)效果驗(yàn)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(shí)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(diǎn)（包括注漿后新產(chǎn)生者），均以鑿槽嵌埋管（槽）方式引入洞內(nèi)水溝^[3]。相應(yīng)漏水形式所對(duì)應(yīng)的整治措施如下：

（1）點(diǎn)漏。漏水呈點(diǎn)滴狀且位于拱部的，視為點(diǎn)漏，使用襯砌內(nèi)部注漿封堵的方法進(jìn)行堵水。

（2）面漏。拱部160°范圍進(jìn)行襯砌內(nèi)部注漿后，若有集中出水點(diǎn)，調(diào)整注漿壓力繼續(xù)堵水；邊墻應(yīng)先用襯砌內(nèi)部注漿的方法處理，然后進(jìn)行效果檢查，仍然存在集中出水點(diǎn)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(duì)于縫隙寬度＜2 mm的，先沿著縫隙進(jìn)行襯砌內(nèi)部注漿；位于拱部160°范圍的持續(xù)注漿至滿足要求為止；邊墻在注漿后，仍然有集中出水點(diǎn)的，鑿槽引排即可。

對(duì)于縫寬＞2 mm的，拱部160°范圍襯砌結(jié)構(gòu)進(jìn)行拆換，重修防排水系統(tǒng)，邊墻鑿槽引排，拆除重建的按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，本文不再贅述。

對(duì)于環(huán)向裂縫、施工縫滲水量很小或潮濕、浸水時(shí)，采用嵌縫堵漏的方法整治。

4.2 整治材料

材料選用應(yīng)遵循“同一漏水類型同一處置措施同一材料”的原則，選取經(jīng)濟(jì)合理、效果顯著的材料。點(diǎn)漏、面漏注漿材料均選用環(huán)氧樹脂漿液；襯砌表面細(xì)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(huán)氧樹脂砂漿處理；施工期因各種原因，襯砌結(jié)構(gòu)出現(xiàn)破損后遺留的漏水裂縫，采取環(huán)氧樹脂漿液；填塞管壁、封槽均采用環(huán)氧砂漿。

5 關(guān)鍵整治技術(shù)

整治前，針對(duì)各類整治措施開展首次施工試驗(yàn)，對(duì)各類注漿材料的效果對(duì)比分析，總結(jié)確定各類參數(shù)，指導(dǎo)后續(xù)大面積整治工作。在良睦隧道整治應(yīng)用后表明：內(nèi)部注漿材料均采用環(huán)氧樹脂漿液注漿效果較好，并方便施工，避免材料、機(jī)械設(shè)備頻繁轉(zhuǎn)換，提高整治效率；根據(jù)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(guān)鍵。

結(jié)合實(shí)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(diǎn)漏和面漏先采用內(nèi)部注漿處理；對(duì)于邊墻1處股狀流水缺陷先鑿槽引排，再進(jìn)行內(nèi)部注漿，觀察1周后根據(jù)處治效果，再進(jìn)行第二次內(nèi)部注漿或直接鑿槽引排；對(duì)2處縫漏先嵌縫堵漏，然后進(jìn)行內(nèi)部注漿。

5.1 襯砌內(nèi)部注漿

此方法應(yīng)遵循“預(yù)先引水和漏水縫處理，再進(jìn)行內(nèi)部注漿”的順序?qū)嵤?nèi)部注漿的關(guān)鍵工作有：注漿管設(shè)置、壓水試驗(yàn)和注漿。

5.1.1 注漿管設(shè)置

（1）注漿管采用鉆孔、環(huán)氧砂漿固管封縫的方式。點(diǎn)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(diǎn)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(yīng)對(duì)準(zhǔn)出水點(diǎn)布孔；周邊注漿管在出水點(diǎn)周邊20～30 cm范圍內(nèi)設(shè)置。固管施工與面漏、縫漏處置一致。點(diǎn)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(diǎn)，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(rùn)處為漏水點(diǎn)；對(duì)重主要漏水點(diǎn)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(yán)禁損壞已有防水板；安裝注漿管后，外側(cè)填塞封縫固管材料，務(wù)必要保證緊實(shí)、嚴(yán)密；最后施工防水層的材料為環(huán)氧砂漿。面漏注漿管安裝如圖3所示。

縫漏的鉆孔應(yīng)交叉在縫隙兩側(cè)，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(cè)20 cm范圍施工環(huán)氧砂漿。縫漏注漿管安裝如圖4所示。

（4）注漿管宜外露長(zhǎng)度為8～10 cm，方便管路的連接，安管后，應(yīng)重點(diǎn)觀察漏水是否只從管內(nèi)排出，否則再涂刷環(huán)氧樹脂補(bǔ)救，若仍然不滿足要求，應(yīng)返工重埋。

5.1.2 壓水試驗(yàn)

注漿管安裝完成，在封縫材料的強(qiáng)度滿足要求時(shí)，要進(jìn)行壓水試驗(yàn)，此試驗(yàn)的目的是檢查封縫填塞的質(zhì)量、疏通裂縫、確定壓漿參數(shù)。試驗(yàn)用水要有顏色，且具有明顯特征，方便記錄出水時(shí)間和出水量，壓力維持在0.4 MPa左右，測(cè)定水的壓力、進(jìn)水量，為注漿提供依據(jù)。

5.1.3 注漿

注漿前應(yīng)檢查機(jī)具運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常、管路是否暢通；制備環(huán)氧樹脂漿液，注漿壓力控制在0.3～0.4 MPa，且不超過(guò)壓水試驗(yàn)確定的壓力值；當(dāng)吸漿量與預(yù)估用量相當(dāng)，壓力較穩(wěn)定，且吸漿量少至0.01 L/min時(shí)，再持壓3～5 min即可結(jié)束注漿。根據(jù)實(shí)踐總結(jié)，各漏水方式的注漿順序?yàn)椋狐c(diǎn)漏注漿應(yīng)按先小后大（漏水量）進(jìn)行；垂直狀的縫漏應(yīng)由下向上，其他方向的應(yīng)先小端（漏水量）再大端依次注漿；面漏應(yīng)由外至內(nèi)進(jìn)行。

5.2 鑿槽引排

襯砌拱部160°范圍以外，單一點(diǎn)線狀、股狀或射擊狀的較大水流，應(yīng)先采用引排或邊墻進(jìn)行襯砌內(nèi)部注漿，仍有滲水的情況時(shí)，采用鑿槽引排方法，形成排水通道﹐引水至水溝。正對(duì)出水鑿槽，安裝PVC管后，用環(huán)氧砂漿填實(shí)壓平，填壓過(guò)程要迅速，操作時(shí)間控制在＜3 min，滿1 d后，用環(huán)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(fù)合式膨脹橡膠條大端向內(nèi)置于槽底，20～30 min后，用防水環(huán)氧砂漿填滿，抹平表面^[3]。為防止水條受潮膨脹，使用前應(yīng)保持密封，施工時(shí)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(fā)現(xiàn)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(jīng)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(fā)現(xiàn)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(jiān)測(cè)＞1年，并經(jīng)歷至少一個(gè)雨季，監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示未出現(xiàn)滲漏水，證明處治技術(shù)可行、措施得當(dāng)，效果達(dá)到預(yù)期。

7 結(jié)語(yǔ)

本文結(jié)合在建鐵路隧道襯砌滲漏水缺陷整治工程，研究總結(jié)了一套完整的整治技術(shù)，相關(guān)結(jié)論如下：

（1）結(jié)合劣化等級(jí)評(píng)定，按照整治原則，分類制定科學(xué)的整治措施，正確使用整治技術(shù)是取得成功的關(guān)鍵。

（2）提出了使用環(huán)氧樹脂漿液進(jìn)行襯砌內(nèi)部注漿，結(jié)合嵌縫堵漏、鑿槽引排的方法，對(duì)拱頂以堵為主，邊墻排、堵結(jié)合，按照監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行多層次綜合治理的整治核心技術(shù)。

（3）隧道襯砌滲漏水缺陷修復(fù)后，要長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)、評(píng)估，失效的仍需重新評(píng)定、施治。此外，應(yīng)結(jié)合新科技、新材料，不斷總結(jié)、創(chuàng)新，促進(jìn)整治技術(shù)的發(fā)展。

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