淺談既有鐵路隧道滲漏水病害整治設(shè)計(jì)方法

李航

摘 要：在既有線鐵路電氣化改造工程中，對隧道的滲漏水害整治有嚴(yán)格的要求，特別是拱部水害將直接威脅行車安全。文章介紹的隧道位于林區(qū)，雨量充沛，加之修建年代早，水害嚴(yán)重。文中針對該隧道的特點(diǎn)對病害成因進(jìn)行了分析，并調(diào)查了洞內(nèi)、外的水源補(bǔ)給情況，綜合采用了“堵-引-排”的整治方法。文章為類似工程的設(shè)計(jì)，提供了新的思路，有一定借鑒意義。

關(guān)鍵詞：既有鐵路；隧道；滲漏水；病害整治；設(shè)計(jì)

1 既有隧道現(xiàn)狀

杜草隧道為嚴(yán)寒地區(qū)長隧道，單線全長3.9km。始建于日偽時(shí)期，于1975年改建。洞內(nèi)鋪設(shè)整體道床設(shè)中心深埋水溝及盲溝排水系統(tǒng)。本隧道服役年限較長，洞內(nèi)典型病害為水害，冬季掛冰。水害特點(diǎn)為拱部多點(diǎn)滴水，側(cè)墻邊片漏水，嚴(yán)重段呈淌水狀。整體道床積水嚴(yán)重，冬季兩端洞口拱墻掛冰。本次病害整治設(shè)計(jì)主要為滿足電氣化改造的需求。

2 工程地質(zhì)

冬季最低氣溫達(dá)-38℃，從l0月到翌年4月，共七個(gè)多月，巖土最大凍深2.05m。隧道通過張廣才嶺，地層為華力西晚期侵入之花崗巖組，巖石以肉紅色斜長花崗巖和灰白色黑色云母花崗巖為主，地表覆第四紀(jì)地層，區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造上屬新華夏構(gòu)造體系的張廣才至千山隆起帶，受新華夏構(gòu)造應(yīng)力場影響地層中小規(guī)模斷層或擠壓破碎帶相當(dāng)發(fā)育。

3 水害成因分析

3.1 施工工藝影響

由于本隧道修建時(shí)間較早，受當(dāng)時(shí)工藝水平制約，鋼筋混凝土襯砌凝后未設(shè)置防水板。襯砌雖然采用了防水混凝土，但當(dāng)其產(chǎn)生裂縫時(shí)，圍巖滲水可以直接經(jīng)由縫隙滲入洞內(nèi)。另外，施工縫處采用的是浸漬瀝青木板，經(jīng)地下水長時(shí)間侵蝕，木板已腐蝕脫落，堵水功能失效，水經(jīng)施工縫流出，形成新的出路。

3.2 洞頂積水坑影響

一般在靠近隧道洞口處水害相對嚴(yán)重。經(jīng)調(diào)查，在雨季這些部位在洞頂上方的地表處存在積水現(xiàn)象，有些在附近還有泉眼。由于工程地處森林區(qū)，雨季降水量大，這些積水很難快速排離隧道范圍之外，且周圍有高大樹木遮擋，不見陽光，蒸發(fā)緩慢，導(dǎo)致積水長期滯留，不斷下滲，最終滲入洞內(nèi)，形成出路后，流水夾帶走較小土顆粒，致使土骨架間隙越來越大，滲透速度越來越快，加重了洞內(nèi)的水害。

3.3 排水系統(tǒng)功能失效

當(dāng)前排水系統(tǒng)為兩側(cè)邊溝匯水，再由橫向排水管引入中心深埋泄水洞排出洞外。本隧道未設(shè)置環(huán)向排水盲溝。圍巖滲水不能完全靠重力流入排水邊溝，當(dāng)襯砌存在縫隙時(shí)，水會(huì)順此流出，這是隧道滲水點(diǎn)不斷改路，多點(diǎn)出露的主要原因。另外，經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查，局部排水邊溝已經(jīng)淤堵，溝內(nèi)無水，這也造成了深埋泄水洞內(nèi)水量較少，不能充分發(fā)揮其核心排水作用，造成路面積水，危及行車。

3.4 襯砌背后積水

通過對襯砌空洞及不密實(shí)檢測發(fā)現(xiàn)，大量的空洞及不密實(shí)位置均伴有積水。來自圍巖滲水，再經(jīng)由拱部裂縫滲入洞內(nèi)，形成拱部滴水。這種水害的特點(diǎn)是延隧道全長零星分布，點(diǎn)滴狀，水量小，數(shù)量多，局部密集，拱頂嚴(yán)重。

4 整治歷史及效果

杜草隧道最近的一次大修在2008年，當(dāng)年對病害進(jìn)行了集中的梳理，嚴(yán)重的進(jìn)行了整治，但目前效果來看，主要存在以下問題：

（1）拱部各別滲水點(diǎn)經(jīng)注漿封堵后，短期內(nèi)干燥無水，經(jīng)一段時(shí)間后，又會(huì)在附近重新出露形成新的病害點(diǎn)，有“隨治隨跑”的特點(diǎn)。

（2）淌水嚴(yán)重或連片滲水的段落，均增設(shè)了豎向排水井。雨季豎井內(nèi)有明顯淌水聲，但井外（洞內(nèi)）也有流水，且水量較大，路面依然積水。

（3）冬季拱角掛冰現(xiàn)象嚴(yán)重。主要因拱部環(huán)形裂縫不斷滲水而形成，冬季需24小時(shí)設(shè)專人洞內(nèi)巡視及時(shí)消除冰棱。

5 整治設(shè)計(jì)方法的探討

杜草隧道運(yùn)營已久，歷經(jīng)數(shù)次大修，滲漏水害雖有緩解，但未從根本上得以整治。除受當(dāng)時(shí)施工工藝制約外，在整治方法上也存在一些問題。從整治的歷程來看，重點(diǎn)逐漸從堵水轉(zhuǎn)變?yōu)榧訌?qiáng)排水，洞內(nèi)增設(shè)了多處豎向排水井，但其自身也存在很多問題。首先是施工非常困難，線路需要架空加固，大面積開鑿既有襯砌及整體道床，工程量大，利用封鎖時(shí)間施工，工期長；其次是維修困難甚至無法維修。

從目前來看，完全杜絕滲水是不科學(xué)的，但是可以采取設(shè)置小型引排水設(shè)施的方法來解決拱部滲水點(diǎn)不斷遷移的問題，結(jié)合注漿回填方法以達(dá)到拱部不滲水，拱下少量滲水的程度以滿足電氣化運(yùn)營的要求。一般在多點(diǎn)滲水，連片滴水及反復(fù)遷移的滲點(diǎn)位置增設(shè)豎向引水設(shè)施，以起到疏導(dǎo)局產(chǎn)拱頂巖隙滲水作用，具體結(jié)構(gòu)見圖1。

這種引排水設(shè)施與原豎向排水井相比其的優(yōu)點(diǎn)是便于施工，不影響行車，工程量小，可在泄水洞內(nèi)進(jìn)行疏通或維修，設(shè)置靈活，對既有結(jié)構(gòu)破壞小，施工速度快。不足是排水量小，易堵塞，增加了維修工作量。

對于各別淌水嚴(yán)重的段落，在以往整治中，主要關(guān)注在襯砌后圍巖滲水，在設(shè)置豎井排水后，效果并不理想。本次設(shè)計(jì)，除對洞內(nèi)既有排水設(shè)置進(jìn)行修復(fù)外，也對洞頂進(jìn)行了詳細(xì)的調(diào)查。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，這種嚴(yán)重漏水地段的上方都存在積水現(xiàn)象，有的附近還有泉眼。因此，本次設(shè)計(jì)對于洞頂積水坑進(jìn)行了回填處理，坑底設(shè)置一層防水板，以阻隔地表水滲入洞內(nèi)。坑頂面進(jìn)行了植被恢復(fù)。按不同地形，合理設(shè)置了漿砌片石截、排水溝，將地表水引離洞頂范置之外，徹底杜絕外部滲水。

6 結(jié)束語

目前杜草隧道病害整治工程已經(jīng)竣工驗(yàn)收。從現(xiàn)場實(shí)際來看，增設(shè)引排水設(shè)施在整治拱頂?shù)嗡『r(shí)充分發(fā)揮了其疏導(dǎo)引排的作用。經(jīng)觀察，未發(fā)生封堵后重新出露的現(xiàn)象。本次設(shè)計(jì)中引排水設(shè)施是結(jié)合封堵、裂縫及施工縫病害整治一并進(jìn)行的。另外，當(dāng)襯砌背后存在空洞或不密實(shí)時(shí)，應(yīng)采用注漿回填處理。對于嚴(yán)重淌水段，在處理外部積水坑后，切斷了外部水源，洞內(nèi)滲水量明顯減少，路面積水現(xiàn)象消失，效果明顯。

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