井點(diǎn)降水在整治隧道翻漿病害中的應(yīng)用

陳詩(shī)韻（南寧鐵路局　工務(wù)檢測(cè)所，助理工程師，廣西　南寧　530001）

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井點(diǎn)降水在整治隧道翻漿病害中的應(yīng)用

陳詩(shī)韻
（南寧鐵路局工務(wù)檢測(cè)所，助理工程師，廣西南寧530001）

摘要：介紹既有線(xiàn)隧道道床翻漿冒泥病害的成因，闡述通過(guò)井點(diǎn)降水的方法整治既有線(xiàn)隧道道床翻漿冒泥病害的基本方法，并在南昆線(xiàn)永樂(lè)二號(hào)隧道道床翻漿病害整治工程中取得的良好效果。

關(guān)鍵詞：隧道；翻漿；密井暗管；集水井；整治

10.13572/j.cnki.tdyy.2016.01.014

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，貨物運(yùn)輸?shù)膭≡觯蠈庤F路局貨物列車(chē)密度逐年提高，貨運(yùn)量節(jié)節(jié)攀升。但與此同時(shí)，經(jīng)過(guò)多年的高負(fù)荷運(yùn)營(yíng)，鐵路隧道結(jié)構(gòu)的老化，加之復(fù)雜的地形條件和自然環(huán)境等因素，鐵路隧道翻漿冒泥病害也時(shí)有發(fā)生，嚴(yán)重影響了鐵路運(yùn)營(yíng)安全，制約了國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

1　隧道翻漿病害成因

1.1圍巖狀況的影響調(diào)查發(fā)現(xiàn)隧道翻漿地段圍巖等級(jí)普遍較低，一般為Ⅲ、Ⅳ類(lèi)圍巖地段，且?guī)r層節(jié)理發(fā)育、風(fēng)化嚴(yán)重、巖體破碎，多為砂巖夾泥巖等軟質(zhì)巖層，易受地下水沖蝕。

1.2設(shè)計(jì)及施工缺陷設(shè)計(jì)缺陷主要體現(xiàn)在隧道內(nèi)側(cè)溝深度及隧道鋪底厚度不足方面。如南昆線(xiàn)隧道基本參照“專(zhuān)隧0012”通用圖進(jìn)行設(shè)計(jì)，直墻地段側(cè)溝溝底距離鋪底面最低處僅有15 cm，因此對(duì)于排除鋪底下較深土層的地下水作用不大；鋪底厚度在原設(shè)計(jì)0.1 m的基礎(chǔ)上加厚至0.2 m，但在列車(chē)的循環(huán)荷載作用下仍然出現(xiàn)破損、翻漿等問(wèn)題。此外，在施工過(guò)程中受技術(shù)條件及現(xiàn)場(chǎng)條件的限制，未能?chē)?yán)格按照設(shè)計(jì)施工也是產(chǎn)生病害的原因之一。

1.3列車(chē)荷載的影響由于列車(chē)荷載至上而下的傳遞具有不均勻性，隧道基底結(jié)構(gòu)在列車(chē)荷載的作用下，內(nèi)部將產(chǎn)生彎矩及剪力，局部承受較大荷載的基底結(jié)構(gòu)在列車(chē)循環(huán)荷載的長(zhǎng)期作用下，就會(huì)產(chǎn)生開(kāi)裂、破損等病害。

1.4地下水的影響地下水是道床翻漿病害產(chǎn)生的根本原因，存在上述列車(chē)荷載作用下的基底開(kāi)裂、破損的地段，基底下富集的地下水在列車(chē)荷載加載時(shí)，將產(chǎn)生向上的水壓力，列車(chē)荷載卸載時(shí)，基底開(kāi)裂部分將對(duì)地下水產(chǎn)生向上的吸力，使得地下水伴隨著泥一起滲入道床內(nèi)，久而久之形成道床翻漿病害。

1.5隧道拱頂滲漏水當(dāng)隧道拱頂圍巖處于松弛狀態(tài)時(shí)，其自重力由隧道拱頂襯砌承擔(dān)，拱頂襯砌在圍巖自重的長(zhǎng)期作用下易產(chǎn)生裂紋，雨季地表水下滲，通過(guò)襯砌裂紋產(chǎn)生了隧道拱頂滲漏水病害，水進(jìn)入道床內(nèi)，與道床內(nèi)臟污結(jié)合，形成翻漿冒泥病害。

1.6排水溝邊墻破損由于受到道床傳遞的橫向力的影響，部分地段排水溝也存在破損、開(kāi)裂的情況，如果隧道排水溝不能及時(shí)清理淤積，疏通排水，側(cè)溝內(nèi)淤積的水又會(huì)在破損部位滲入道床內(nèi)，引起道床翻漿病害。

2　隧道病害整治方案

根據(jù)翻漿病害的分布情況及隧道的排水情況，井點(diǎn)降水整治隧道翻漿病害大體上可以分為密井暗管和集水井抽水2種方法。

2.1密井暗管方案密井暗管方案適用于隧道長(zhǎng)度較短，或病害點(diǎn)距離隧道出水口較近，隧道翻漿病害點(diǎn)較為集中的情形。具體方案為：在隧道內(nèi)單側(cè)設(shè)置密井暗管，其中對(duì)于設(shè)置單側(cè)水溝的隧道，密井暗管通常設(shè)置在電纜槽一側(cè)，保留既有水溝的排水功能，對(duì)于設(shè)置雙側(cè)水溝的隧道，密井通常設(shè)置在電纜槽對(duì)側(cè)，避免電纜遷移。密井間距為5 m，深度為距離軌面1.95 m，井壁上預(yù)留直徑為6 cm的PVC管泄水孔，使基底面以下的地下水通過(guò)泄水孔流入密井，每個(gè)密井之間用直徑400 mm的HDPE管連接，順線(xiàn)路下坡方向?qū)⒌叵滤胖脸鏊?。暗管處斷面?jiàn)圖1、密井處斷面見(jiàn)圖2所示。

圖1暗管處斷面圖

圖2密井處斷面圖

密井暗管方案排水效果好，能有效的降低地下水位，但需要破壞既有隧道混凝土鋪底或仰拱，因此開(kāi)挖前應(yīng)在施工一側(cè)蓋板頂上部邊墻設(shè)置C 25普通砂漿錨桿對(duì)邊墻襯砌進(jìn)行加固，施工過(guò)程中新舊圬工面結(jié)合處須插打直徑16 mm釬釘連接，以避免出現(xiàn)隧道整體下沉等情況。

2.2集水井抽水方案集水井抽水方案適用于隧道長(zhǎng)度較長(zhǎng)，或采用暗管排水距離較遠(yuǎn)，隧道翻漿病害點(diǎn)較為分散的情形。在實(shí)際調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，在長(zhǎng)隧道中翻漿病害點(diǎn)往往是分散的，甚至于有部分病害點(diǎn)集中在排水方向的上坡端，距離隧道排水口較遠(yuǎn)，這種情況下為了整治單一的病害點(diǎn)向排水方向全線(xiàn)埋設(shè)暗管的方案顯然是不可行的，基于這樣的情況，就需要采用集水井抽水方案。具體方案為：在隧道病害地段的避車(chē)洞內(nèi)設(shè)置集水井，用于降低地下水位，深度為2.5 m，井壁上預(yù)留直徑為6 cm的PVC管泄水孔，使基底面以下的地下水通過(guò)泄水孔流入密井，另在水溝蓋板頂上部邊墻上設(shè)置HDPE總排水管，集水井內(nèi)設(shè)置排污潛水泵，通過(guò)排污潛水泵將集水井內(nèi)水抽排至總排水管排出，為確保潛水排污泵正常工作，須設(shè)置水位控制開(kāi)關(guān)，當(dāng)集水井內(nèi)水位低于0.2 m時(shí)水泵停止工作，當(dāng)集水井內(nèi)水位高于0.9 m時(shí)水泵開(kāi)始工作。集水井縱斷面見(jiàn)圖3、集水井橫斷面見(jiàn)圖4所示。

圖3集水井縱斷面圖

圖4集水井橫斷面圖

3　整治案例

永樂(lè)二號(hào)隧道位于南昆線(xiàn)百色～永樂(lè)區(qū)間，隧道進(jìn)口里程為k 216+621.5，出口處為k 216+996.5，中心里程為k 216+809，隧道全長(zhǎng)375 m，為單線(xiàn)電氣化鐵路隧道，于1996年竣工。線(xiàn)路平面除隧道進(jìn)口至k 216 + 795.68段位于а-14°14′30″、R-610、L-110緩和曲線(xiàn)上外，其余均位于直線(xiàn)上，線(xiàn)路縱坡均為上坡，分別為+3.2%長(zhǎng)278.5 m，+4.0%長(zhǎng)96.5 m，隧道內(nèi)鋪設(shè)預(yù)應(yīng)力混凝土枕，碎石道床，隧道內(nèi)左側(cè)水溝，右側(cè)電纜槽，洞身為整體式曲墻及直墻襯砌。隧道經(jīng)過(guò)地層均為軟質(zhì)巖層，鋪底下巖層在列車(chē)活載的反復(fù)作用下，遇地下水作用發(fā)生泥化，部分泥化巖層隨水帶走形成空洞，空洞內(nèi)積水又加劇巖層泥化，最終導(dǎo)致鋪底損壞，翻漿冒泥?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)k 216+750.5～931.5段道床翻漿冒泥嚴(yán)重，水溝堵塞，排水不暢，嚴(yán)重危及行車(chē)安全。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查的隧道病害情況，采取以下整治方案：

1）在隧道k 216+621.5～931.5（進(jìn)洞標(biāo)000～+ 310）段線(xiàn)路右側(cè)增設(shè)密井暗管，排除地下水，降低地下水位。

2）在隧道進(jìn)口外線(xiàn)路右側(cè)增設(shè)8 m密井暗管，重建40 m水溝順接至隧道右側(cè)既有水溝將水排出，隧道左側(cè)側(cè)溝徹底清淤。

暗管、密井施工情況分別參見(jiàn)圖5、圖6。

圖5永樂(lè)二號(hào)隧道暗管施工現(xiàn)場(chǎng)

圖6永樂(lè)二號(hào)隧道密井施工現(xiàn)場(chǎng)

4　結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)井點(diǎn)降水方案的整治，降低了隧道基底面以下地下水水位，有效的整治了隧道翻漿冒泥病害，與以往整治隧道翻漿冒泥的方法相比，該方法從根本上解決了隧道翻漿病害產(chǎn)生的根源，即地下水上涌導(dǎo)致隧道翻漿的問(wèn)題，對(duì)于翻漿病害的整治具有長(zhǎng)期性、有效性，目前南昆線(xiàn)永樂(lè)二號(hào)隧道已完成施工，整治效果良好，后續(xù)計(jì)劃在南昆線(xiàn)多座存在翻漿冒泥病害的隧道中，將采用井點(diǎn)降水的方法整治隧道翻漿冒泥病害。

中圖分類(lèi)號(hào)：U261.41+8

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1006-8686（2016）01-0043-03