金溫鐵路大岳2號(hào)隧道病害整治技術(shù)

孫鐵盾，宋 飛

(上海鐵路局工務(wù)處，上海 200071)

1 工程概況

金溫鐵路大岳2號(hào)隧道全長292 m，1995年12月開工，1996年11月竣工。隧道采用整體式襯砌結(jié)構(gòu)，初期支護(hù)及二次襯砌混凝土均為C18級(jí)。隧道內(nèi)設(shè)置單側(cè)排水溝及片石盲溝，采用普通鋼筋混凝土軌枕，碎石道床。隧址區(qū)地表覆蓋粉質(zhì)黏土，硬塑，厚約4 m。下伏凝灰?guī)r，塊狀結(jié)構(gòu)，弱風(fēng)化，節(jié)理較發(fā)育，含少量基巖裂隙水。

2 病害表現(xiàn)及成因分析

2.1 病害表現(xiàn)

結(jié)合現(xiàn)場實(shí)地勘察，應(yīng)用地質(zhì)雷達(dá)探測技術(shù)對(duì)該隧道進(jìn)行全面無損檢測，比對(duì)分析相關(guān)數(shù)據(jù)和工程技術(shù)資料，發(fā)現(xiàn)該隧道存在4種病害，如表1所示。

表1 隧道病害情況

根據(jù)《鐵路運(yùn)營隧道襯砌安全等級(jí)評(píng)定暫行規(guī)定》鐵運(yùn)函［2004］174號(hào)文，綜合評(píng)定該隧道襯砌質(zhì)量安全等級(jí)為AA級(jí)，應(yīng)進(jìn)行整治。

2.2 成因分析

2.2.1 襯砌結(jié)構(gòu)性病害

隧道襯砌結(jié)構(gòu)性病害主要表現(xiàn)為襯砌背后脫空或不密實(shí)、襯砌裂損、二次襯砌厚度不足等。其成因有:

1)地質(zhì)條件的影響。當(dāng)圍巖壓力過大或分布不均勻，超過襯砌實(shí)際強(qiáng)度和剛度時(shí)，襯砌就會(huì)產(chǎn)生裂縫、變形或位移。此外，隧道在傍山臨水時(shí)容易產(chǎn)生偏壓，當(dāng)洞頂覆蓋層較薄時(shí)，易造成襯砌開裂［1］。

2)地下水的影響。地下水的動(dòng)靜壓力作用、嚴(yán)寒地區(qū)的凍脹力、地下水作用于隧道周圍的軟弱破碎巖層而導(dǎo)致襯砌周圍出現(xiàn)空洞等約束不均勻時(shí)，都有可能造成襯砌開裂。

3)施工方法與施工質(zhì)量的影響。由于施工方法不當(dāng)、施工質(zhì)量不好，造成圍巖松動(dòng)，壓力增大，襯砌厚度不夠、強(qiáng)度不足，襯砌背后回填不密實(shí)，運(yùn)營后會(huì)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)的變形和裂損。

2.2.2 滲漏水病害

隧道滲漏水是運(yùn)營隧道較為普遍的病害，主要表現(xiàn)為襯砌表面濕漬、環(huán)向施工縫滲漏水、局部淌水等。其成因有:

1)襯砌混凝土密實(shí)度不夠，襯砌裂損，地下水對(duì)襯砌混凝土有化學(xué)腐蝕作用［2］。

2)施工原因造成的襯砌混凝土缺陷，如拌合不均、有雜物、骨料污染、接縫處理不當(dāng)、施工方法不當(dāng)、拆模過早而開裂等。

3 病害整治原則

1)按照《鐵路運(yùn)營隧道襯砌安全等級(jí)評(píng)定暫行規(guī)定》鐵運(yùn)函［2004］174號(hào)文，對(duì)襯砌病害等級(jí)按“輕微(1級(jí))、較嚴(yán)重(2級(jí))、嚴(yán)重(3級(jí))、極嚴(yán)重(4級(jí))”劃分，對(duì)襯砌安全等級(jí)按“完好(D)、輕微(C級(jí))、較嚴(yán)重(B級(jí))、嚴(yán)重(A1級(jí))、極嚴(yán)重(AA級(jí))”進(jìn)行評(píng)定，根據(jù)安全等級(jí)采取不同的整治措施。

2)整治方案力求簡單、有效，力求對(duì)鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)的干擾降到最低。

3)結(jié)合襯砌背后脫空、襯砌滲漏水及襯砌裂損等病害統(tǒng)籌考慮，綜合治理。

4)整治后滿足隧道結(jié)構(gòu)安全及使用功能。

4 隧道病害整治措施

4.1 襯砌背后脫空或不密實(shí)地段的處理

對(duì)襯砌背后脫空及不密實(shí)地段均采用襯砌背后回填注漿處理［3］，如圖1所示。

襯砌背后回填注漿工法:注漿采用埋管注漿方式。注漿孔采用風(fēng)鉆鉆孔(孔徑45～50 mm)，注漿管采用φ42 mm馬牙扣形注漿管，長度根據(jù)既有襯砌的厚度而定。當(dāng)空洞深度＜50 cm時(shí)，一次性填充水泥砂漿;當(dāng)空洞深度＞50 cm時(shí)，先填充塑化型氣泡混合輕質(zhì)土(濕重度≥9 kN/m3，抗壓強(qiáng)度≥7.5 MPa)，再填充水泥漿或水泥砂漿直至結(jié)構(gòu)密實(shí)。

塑化型氣泡混合輕質(zhì)土是一種新型混凝土材料，是將土(砂性土為主)、水泥、水和發(fā)泡劑混制而成的具有流動(dòng)性的漿液，施工性能非常優(yōu)越，在水中空洞注漿不分散，不離析，可有效解決空洞注漿不飽滿的難題。

注漿前應(yīng)進(jìn)行配合比試驗(yàn)，注漿壓力應(yīng)控制在0.1 ～0.2 MPa。

4.2 襯砌裂損的處理

裂縫加固前應(yīng)對(duì)裂縫滲漏水進(jìn)行引排或封堵，采用環(huán)氧樹脂對(duì)裂縫進(jìn)行嵌補(bǔ)［4］。

襯砌裂損等級(jí)為2級(jí)的，僅采用R25N自進(jìn)式中空注漿錨桿進(jìn)行加固;對(duì)襯砌裂損等級(jí)為3級(jí)的，采用W270鋼帶結(jié)合R25N自進(jìn)式中空注漿錨桿進(jìn)行結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)，錨桿長度4 m，間距1.2 m×1.2 m，W270鋼帶縱向間距1.2 m。鋼帶加固后采用網(wǎng)噴混凝土進(jìn)行封閉。鋼筋網(wǎng)采用φ8 mm鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)格間距20 cm×20 cm，噴射C25纖維混凝土，如圖2(a)所示。

封閉前應(yīng)先對(duì)隧道內(nèi)凈空進(jìn)行量測，確認(rèn)內(nèi)凈空富余量不少于8 cm，以滿足網(wǎng)噴混凝土厚度不少于8 cm的要求。若隧道內(nèi)凈空富余量不足8 cm，則不能采用網(wǎng)噴混凝土封閉，應(yīng)對(duì)襯砌外露的鋼帶、錨桿、墊板等采用熱鍍鋅處理，嚴(yán)防銹蝕，同時(shí)對(duì)外露鋼帶進(jìn)行接地處理。如圖2(b)所示。

4.3 二次襯砌厚度不足的治理

對(duì)隧道二次襯砌厚度不足地段，一般結(jié)合襯砌背后空洞、襯砌滲漏水、襯砌裂損進(jìn)行綜合整治。采用R25N中空注漿錨桿進(jìn)行結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)，通過錨桿注漿提高圍巖的自承能力來彌補(bǔ)襯砌厚度不足的問題。

4.4 襯砌表面濕漬處理

對(duì)于襯砌表面的濕漬，采取在襯砌表面設(shè)置剛性防水層，即涂抹水泥基滲透結(jié)晶型KT和KB防水材料2道進(jìn)行防水處理。如圖3所示。

水泥基滲透結(jié)晶型防水材料是以硅酸鹽水泥、石英砂等為基材，摻入活性化學(xué)物質(zhì)組成的一種新型剛性防水材料?；钚曰瘜W(xué)物質(zhì)通過載體向砂漿或混凝土內(nèi)部滲透，并不斷形成不溶于水的結(jié)晶體，填塞毛細(xì)孔道，增加其致密性，提高混凝土的防水性能。這種“滲透結(jié)晶”“堵塞毛細(xì)孔道”的化學(xué)物理反應(yīng)在整個(gè)使用過程中持續(xù)進(jìn)行。KT材料能滲透到混凝土內(nèi)部，起到填充混凝土內(nèi)部微裂縫的作用;KB黏結(jié)能力強(qiáng)，能在襯砌表面形成一層致密的防水膜。

4.5 環(huán)向施工縫滲漏水處理

1)拱腰上部以“堵”為主，對(duì)寬度≤5 mm的裂縫采取灌漿堵水處理，如圖4(a)所示。對(duì)寬度＞5 mm的裂縫采取鑿槽堵漏處理，如圖4(b)所示。

灌漿堵水施工:把裂縫兩邊各3 cm寬范圍內(nèi)襯砌表面刷洗干凈，清除松動(dòng)混凝土塊，沿裂縫間隔20～30 cm貼一處膠帶，然后沿裂縫長度方向刮涂J-1快干型封縫膠2道，封縫膠固化后揭除膠帶，安設(shè)灌漿嘴灌注環(huán)氧樹脂，待樹脂固化后，拆除灌漿嘴并清理表面封縫膠［5］。

鑿槽堵漏施工:在施工縫和裂縫周圍鑿出寬5 cm、深度5 cm的楔形槽，用清水清洗槽及周圍，為防止快修堵漏劑脫落，在槽中增加水泥鋼釘與鋼絲網(wǎng)，然后將調(diào)和好的KP快速堵漏劑填入槽中并稍稍高出，然后用抹刀抹平，并至少保持15 min的濕潤，最后在槽及周圍先后刮涂KT，KB防水涂料2道。

2)拱腰下部以“排”為主，采用鑿槽埋管引排處理，如圖5所示。

鑿槽埋管引排施工:排水槽采用切割機(jī)切割成內(nèi)寬外窄倒梯形結(jié)構(gòu)。槽內(nèi)根據(jù)滲水的嚴(yán)重程度斜向上45°鉆φ30 mm引水孔，孔深不小于2 m，墻腳設(shè)坡度不小于3%的水平方向引水孔，孔內(nèi)插入φ30 mm亂絲盲管，外包土工布，將水引入排水槽，通過排水管引入水溝。排水槽內(nèi)埋設(shè)φ100 mm半圓形塑膠管，采用鋼卡固定后，用KP快速堵漏劑封堵填充，外刮KT，KB防水涂料2道。對(duì)無水溝一側(cè)，需在軌下埋設(shè)φ100 mm鍍鋅鋼管，通過鋼管將排水管里的水引向側(cè)水溝，以免水沖道床［6］。

排水槽的位置根據(jù)現(xiàn)場情況確定，一般每20～30 m設(shè)一處排水槽，滲漏水嚴(yán)重地段需要加密。在拱部滲漏水嚴(yán)重地段要在其邊墻設(shè)排水槽。

4.6 局部漏水點(diǎn)

對(duì)于局部淌水點(diǎn)處采取鑿楔形洞，填充KP快速堵漏劑進(jìn)行處理，并外涂KT，KB防水材料。承壓水應(yīng)進(jìn)行引排處理。

5 結(jié)語

1)通過對(duì)該隧道病害區(qū)段的實(shí)地勘察、雷達(dá)探測及對(duì)比分析，對(duì)于襯砌背后脫空或不密實(shí)、襯砌裂損、襯砌滲漏水等隧道病害情況，采取了襯砌背后回填注漿、鋼帶結(jié)合注漿錨桿結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)以及“拱部以堵為主，邊墻以排為主，防、堵、排、截相結(jié)合”的綜合整治措施，有效整治了隧道病害，達(dá)到預(yù)期效果。

2)此隧道病害整治技術(shù)在皖贛鐵路順嶺隧道、劉家隧道以及滬昆鐵路江山隧道病害整治中得到了很好應(yīng)用，達(dá)到了有效治理病害的目的，確保了隧道后期的正常運(yùn)營，值得推廣。

［1］賴金星，張騫，董自超．梁家山隧道病害成因綜合勘察分析與處治措施［J］．工程勘察，2010(7):27-29．

［2］牛亞彬，張千里，馬偉斌，等．重載鐵路隧道病害產(chǎn)生機(jī)理及其治理措施［J］．鐵道建筑，2012(7):34-37．

［3］陳志強(qiáng)，岳華．老營盤隧道病害整治技術(shù)［J］．鐵道建筑，2011(11):51-53．

［4］程建平，馬偉斌．水泉灣隧道病害成因分析與整治措施［J］．鐵道建筑，2013(8):85-88．

［5］楊新安，黃宏偉．隧道病害與防治［M］．上海:同濟(jì)大學(xué)出版社，2003．

［6］王劍明．富水區(qū)明挖鐵路隧道滲漏水防治技術(shù)研究［D］．成都:西南交通大學(xué)，2013．