鐵路隧道滲漏水的檢查及整治方法

薛大慶

大秦鐵路股份有限公司太原工務(wù)段 山西 太原 030000

引言

由于近些年鐵路工程建設(shè)中，隧道工程占據(jù)的比重不斷加大，而在已經(jīng)投入建設(shè)和運(yùn)營的隧道工程中，又經(jīng)常發(fā)展不同程度滲漏水問題，導(dǎo)致隧道使用壽命被縮短，隧道使用安全性有所降低。為了保證隧道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、運(yùn)營安全，延長隧道的使用壽命，了解鐵路隧道滲漏水的危害和出現(xiàn)滲漏水問題的原因，做好鐵路隧道工程滲漏水問題的檢查工作，并做好治理工作非常必要。據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，我國鐵路運(yùn)營隧道中存在水害程度不同的隧道約占70%，對運(yùn)輸安全和隧道養(yǎng)護(hù)帶來不同程度的影響。我車間管內(nèi)太興線隧道有70座，存在水害較嚴(yán)重的隧道有10座，最長的隧道長度15851m；西南環(huán)線隧道有2座，均存在水害，最長的隧道長度10115m。

1 隧道漏水檢查

1.1 檢查

在隧道修建和運(yùn)營過程中遇到最常見的隧道病害之一——隧道水害，這是地下水干擾所形成的危害。檢查過程中發(fā)現(xiàn)隧道內(nèi)有漏水時(shí)，應(yīng)查明水源、漏水位置及漏水量大小。

為了準(zhǔn)確描述隧道病害的位置，需要將隧道襯砌分成若干部分進(jìn)行命名。一般是將隧道襯砌的拱部和邊墻分左右兩大部分，仰拱作為一個(gè)大部分，總體上分為五個(gè)大部分。見圖1所示：

圖1 襯砌部位劃分圖

1.1.1 隧道外部檢查。主要檢查隧道洞頂仰坡坡面是否平順，洞頂排水系統(tǒng)是否通暢、破損，洞頂?shù)孛嬗袩o洞穴、裂隙和積水洼地。還對地表水的流水流向、痕跡進(jìn)行觀察。

1.1.2 隧道洞內(nèi)內(nèi)部檢查。主要檢查內(nèi)部排水設(shè)施是否通暢、破損、失效等，洞內(nèi)漏水的部位、面積及漏水量。

1.1.3 隧道漏水量檢查。主要檢查隧道排水溝的流量，地下水和地表水在隧道內(nèi)各段的分布情況及季節(jié)性的變化規(guī)律（如平時(shí)與雨季排水溝流量的變化）。

對漏水嚴(yán)重處所，定期進(jìn)行漏水量的觀測，同時(shí)還應(yīng)測量洞內(nèi)及洞頂排水溝中的流水量，并做比較，找出水源及滲漏的關(guān)系。

1.2 原因分析

包括：隧道在含水中的地層穿過；隧道墻體的防水；排水設(shè)施不完善。

1.2.1 隧道在含水中的地層穿過。當(dāng)隧道穿過帶有砂類土和漂卵石類土的含水地層、斷層帶和富含裂隙水的地層、富有水壓的巖溶地層和受地表水影響嚴(yán)重的淺埋地層時(shí)，就有可能產(chǎn)生隧道漏水。

1.2.2 隧道墻體防水、排水設(shè)施不完善。一是隧道的勘測設(shè)計(jì)階段。對周邊地下水的源頭、流水里等方面調(diào)查分析不足。另外，隧道的防排水理念落后或防排水設(shè)施布置不周，以及隧道襯砌的防蝕、抗?jié)B等專項(xiàng)設(shè)計(jì)不足。二是隧道的施工質(zhì)量階段。因施工問題造成隧道襯砌開裂，防水能力薄弱，或因防水材料不達(dá)標(biāo)和防水材料施工不合格，或是結(jié)構(gòu)工作縫、伸縮縫、沉降縫等接縫處理不當(dāng)，還有是襯砌的水害未及時(shí)發(fā)現(xiàn)并整治。

1.3 隧道滲漏水的危害

1.3.1 隧道滲漏水可以引起襯砌風(fēng)化和剝蝕，更嚴(yán)重時(shí)，造成襯砌結(jié)構(gòu)變形和破壞。

1.3.2 在嚴(yán)寒地區(qū)的夏季滲漏水的隧道，冬季一般形成凍害。造成邊墻結(jié)冰、拱部掛冰、道床冰錐等現(xiàn)象，還會(huì)因凍脹造成碎裂和變形開裂，或洞門墻、翼墻前傾開裂和洞口仰坡、邊坡凍融坍塌等。

1.3.3 在電氣化隧道內(nèi)，隧道滲漏水會(huì)使絕緣失效，發(fā)生短路、跳閘、放電等事故，危及行車安全和作業(yè)人員的人身安全[1]。

1.3.4 隧道滲漏水程度嚴(yán)重時(shí)可引發(fā)翻漿冒泥、道床下沉、基底裂損等，引起線路水平、軌距、方向超限?；蛴幸欢▔毫Φ牡叵滤蛲庥苛鲿?huì)使隧道結(jié)構(gòu)破損、淹沒軌道、沖空道床，影響行車安全。

1.3.5 隧道滲漏水可以加快通信、供電、工務(wù)等內(nèi)部設(shè)備銹蝕，縮短設(shè)備的使用年限，維修成本增加。

1.3.6 隧道滲漏水嚴(yán)重的可造成地面及地面建筑物的不均勻沉降和破壞。還可能造成地表水和地下水流失量大，破壞水環(huán)境，引起生態(tài)環(huán)境災(zāi)害。

2 隧道漏水類型

隧道襯砌漏水有不同程度的現(xiàn)象表現(xiàn)。①滲水。地下水從襯砌向外滲水，水附著在襯砌表面并出現(xiàn)大小面積不等的潤濕。②滴水。水滴斷斷續(xù)續(xù)地或連成線落入隧底。③淌水。漏水點(diǎn)連續(xù)流淌而下。④冒水。水向外涌流。

3 隧道漏水整治

“防、截、排、堵相結(jié)合，因地制宜，綜合治理”的原則進(jìn)行治理。隧道水害的治理，主要有增設(shè)防水層和排水設(shè)施、抹面及注漿堵水等方法。

3.1 隧道防水

“防”是指隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須強(qiáng)調(diào)優(yōu)先采用防水混凝土做自防水結(jié)構(gòu)，保證隧道本身具有防水滲入和阻水的能力。

3.1.1 自防水結(jié)構(gòu)。由于普通混凝土抗拉強(qiáng)度低、變形小、易干易收縮，會(huì)破壞結(jié)構(gòu)的整體防水性能，而普通混凝土內(nèi)部的空隙更容易形成滲水通道，或混凝土質(zhì)量不佳，導(dǎo)致混凝土不密實(shí)也易成為滲漏水孔道[2]。在施工過程中，混凝土因其他原因產(chǎn)生裂縫，容易破壞混凝土結(jié)構(gòu)自防水能力。這樣，結(jié)構(gòu)自防水的抗裂比防滲顯得更為重要。除了正確設(shè)計(jì)和精心施工外，選擇具有抗裂和防滲功能的混凝土尤為重要。例如，在普通混凝土中添加中國建筑材料科學(xué)研究院研制的UEA膨脹劑，使混凝土結(jié)構(gòu)不開裂或把裂縫控制在小于0.2mm以內(nèi)，混凝土的抗?jié)B能力提高2倍以上。

3.1.2 復(fù)合襯砌防水。是在初期支護(hù)與二次襯砌之間鋪設(shè)一層塑料板防水層，使地下水不接觸二次襯砌直接被有組織地排走。塑料板兩面光滑，起防水作用，還起隔離潤滑作用，防止二次襯砌混凝土開裂，保護(hù)和發(fā)揮二次襯砌的防水效能。我國用于隧道復(fù)合襯砌中的防水層，包括PVC（聚氯乙烯）、HDPE（高密度聚乙烯）、ECB（乙烯、醋酸乙烯與瀝青共聚物）等或其他各種性能相近的橡膠防水板、土工布復(fù)合防水板等。

3.1.3 接縫防排水。傳統(tǒng)采用安裝止水帶和遇水膨脹橡膠條等措施進(jìn)行防水，但效果不理想。隨著防水理念的改進(jìn)，又出現(xiàn)了帶注漿管止水帶和可排水復(fù)合橡膠止水帶，實(shí)現(xiàn)了重復(fù)修補(bǔ)止水和先排后堵的無壓式止水。

3.1.4 結(jié)構(gòu)外防水。保證隧道防水的可靠性，一般在隧道結(jié)構(gòu)外表增加一層加強(qiáng)防水層，加強(qiáng)防水層材料如防水卷材、防水砂漿和防水涂料等。防水砂漿外加劑主要有無機(jī)鋁鹽、硅類化合物、氯丁膠乳等；防水卷材主要有氯化聚乙烯（CPE）防水片材、SBS改性瀝青防水油氈等；防水涂料主要有硅橡膠、聚合物改性水泥基涂料等。

3.2 隧道排水

“排”是隧道要具有完整的排水系統(tǒng)，以減少滲水壓力和滲水量，為進(jìn)一步創(chuàng)造防水條件。隧道排水通常情況下適合對邊墻滲漏水、拱頂?shù)膰娚錉罨蛘呤枪蔂顫B漏水，或者是襯砌出現(xiàn)大面積滲漏水，滲漏水已經(jīng)達(dá)到“滴水成線”，無法直接封堵的情況。

3.2.1 洞頂排水。做好洞頂?shù)乇硖幚砗吞鞙显O(shè)置，同時(shí)做好經(jīng)常維修養(yǎng)護(hù)工作，確保設(shè)備經(jīng)常處于完好狀態(tài)。

3.2.1.1 地表處理。隧道覆蓋較薄，地表水容易滲入，隧道圍巖造成漏水時(shí)，應(yīng)立即清除洞頂雜草雜灌和叢樹，開溝疏導(dǎo)和封閉積水洼地。覆蓋土層易于滲水，根據(jù)地形和土質(zhì)條件，采取局部換土或鋪砌漿砌片石等予以防治。對洞頂巖石裂隙，可根據(jù)實(shí)際情況，采用水泥砂漿勾縫、噴漿、抹面或漿砌片石填塞。

洞頂有溝谷通過并且溝底有滲透的，可用圬工鋪砌，厚度不小于20cm。或有施工鉆孔、坑道、坑穴及人工洞穴時(shí)，如無其他用途，可以堵塞封閉，以防積水滲漏。

3.2.1.2 洞頂天溝。為防止地表水流入隧道、沖刷仰坡或洞口路塹邊坡，一般應(yīng)在洞口邊、仰坡上方設(shè)置天溝。

3.2.2 洞門排水。洞口仰坡范圍內(nèi)的水，一般由洞門頂部水溝排泄。根據(jù)洞門外貌地形，排水可采用方式有：對洞門路塹一側(cè)邊坡較低的隧道洞門及路塹式明洞門，采用順坡單向排水。路塹邊坡較高且穩(wěn)定，無法利用自然地形單側(cè)橫向排水，采用在洞門與路塹連接處兩側(cè)修筑吊溝排水。帶有翼墻的各種隧道洞門和明洞門，可利用翼墻排水。單壓式明洞門，可采用半路塹邊墻排水。

3.2.3 洞內(nèi)排水

3.2.3.1 洞內(nèi)排水溝。排水溝底應(yīng)建設(shè)在鋪底或仰拱底面0.5m以下，排水溝斷面寬度應(yīng)便于清淤。

3.2.3.2 隧底排水。隧道底部應(yīng)有不小于2%的流向，排水溝的橫向排水坡度。水溝應(yīng)適當(dāng)設(shè)置橫向進(jìn)水孔。

3.2.3.3 襯砌背后的排水設(shè)施。襯砌背后必要時(shí)可設(shè)置各種盲溝、集水鉆孔及襯砌背后或襯砌內(nèi)排水管（槽）等。

3.3 隧道截水

“截”指隧道位置的地表水、滲漏水、地下裂縫水都可以用排水溝、導(dǎo)管等排水系統(tǒng)引流，防止水流滲入隧道。

3.3.1 地表截水。對洞頂?shù)姆e水洼可以采取開溝疏導(dǎo)引流。對洞頂以上的漏水要做好防滲處理。對施工及地質(zhì)勘測留下的鉆孔、空洞、坑穴要做好排水或封堵處理。對有較大徑流的地表適宜做截水溝或回填，無明徑流但是造成隧道漏水的地表應(yīng)采取換填、注漿等封閉措施。

3.3.2 地下截水。當(dāng)隧道襯砌四周地下水有明顯集中的補(bǔ)水通路時(shí)，地下水流很大時(shí)，可采取設(shè)置泄水洞截水、防滲帷幕截水、鉆孔截水等地下水截水設(shè)施并截?cái)嗨础?/p>

3.4 隧道堵水

“堵”指隧道出現(xiàn)結(jié)構(gòu)滲漏時(shí)，采用抹面、壓漿、噴涂、嵌堵等方式將滲漏水堵住，為防水施工創(chuàng)造條件。該項(xiàng)措施適合應(yīng)對拱部和邊墻線漏和點(diǎn)漏，且滲水量不大，但是出水點(diǎn)明顯的情況[3]。

4 結(jié)束語

總之，因?yàn)殍F路隧道工程結(jié)構(gòu)如果存在嚴(yán)重的滲水問題，就必然影響隧道結(jié)構(gòu)壽命和隧道工程的運(yùn)營安全。因此，在對鐵路隧道結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要做好結(jié)構(gòu)和防水排水設(shè)計(jì)，還需要嚴(yán)格把控工程施工程序和質(zhì)量，確保隧道結(jié)構(gòu)可以符合設(shè)計(jì)要求，以期可以通過隧道滲漏水的整治，達(dá)到以下要求：①隧道拱部不滴水，邊墻不淌水，安裝設(shè)備后的孔眼不滲水；②隧道道床排水設(shè)施暢通，不浸水；③存在凍害的隧道，拱部和邊墻基本上不滲水，襯砌背后不積水。同時(shí)加強(qiáng)日常隧道滲漏水的檢查，做到早發(fā)現(xiàn)、早處理，延長設(shè)備的使用年限，降低經(jīng)濟(jì)損失。