隧道襯砌滲漏水整治措施研究

馬鵬達(dá)

【摘 要】隨著我國鐵路的高速發(fā)展，驗收標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范也不斷提高，施工中的外美內(nèi)實和運營后安全可靠已經(jīng)成為當(dāng)下對鐵路工程最基本要求。但是受多重因素影響，鐵路施工缺陷整治已成為驗交前的重要一項內(nèi)容，隧道襯砌常出現(xiàn)各類缺陷，對既有營運線路產(chǎn)生不利影響，重則影響生命財產(chǎn)安全。文章以南龍鐵路工程為背景，以后嶺下隧道襯砌、仰拱、底板滲漏水整治為例，通過分析襯砌滲漏水產(chǎn)生的原因，在此基礎(chǔ)上提出與工程實際情況相適應(yīng)的整治措施，并確定了具體設(shè)計方案和施工方法，希望對今后隧道工程襯砌病害預(yù)防及整治起到一定的借鑒作用。

【關(guān)鍵詞】鐵路隧道;仰拱;底板;滲水

【中圖分類號】U457.2 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1674-0688（2022）02-0093-03

1 工程背景

后嶺下隧道位于福建省南平市境內(nèi)，為新建合福鐵路聯(lián)絡(luò)線，燕尾式隧道。進(jìn)口段為雙線隧道（長186 m），洞身及出口段為單線隧道，下行線隧道長4 200 m，上行線隧道長4 133.9 m。設(shè)計行車速度為160 km/h。

2 隧道地質(zhì)情況

后嶺下隧道主要為淺埋段、斷層破碎帶，洞身圍巖以粉質(zhì)黏土、全風(fēng)化巖、強(qiáng)風(fēng)化巖為主，頂板厚度小，巖體破碎，地表水、地下水發(fā)育，開挖時容易發(fā)生滲水現(xiàn)象，洞頂還容易坍塌，因此需要加強(qiáng)支護(hù)并做好相應(yīng)的防水處理。

3 缺陷整治原則

？譹？訛根據(jù)實際的缺陷狀況采取監(jiān)測并通過增設(shè)鋼筋、注漿等措施，對這些缺陷進(jìn)行處理。？譺？訛對于檢測過程中發(fā)現(xiàn)的缺陷位置，需要使用儀器再次掃描進(jìn)行驗證，進(jìn)一步確定缺陷的實際位置與程度。？譻？訛經(jīng)整治完畢的工程經(jīng)檢驗后必須滿足鐵路隧道驗收規(guī)范要求。

4 襯砌（仰拱）滲漏水成因及處理方式

4.1 滲漏水原因

？譹？訛隧道內(nèi)的地下水含量豐富，隧道裂隙發(fā)育，部分巖層含有裂隙水，施工防水板之前沒有對地下水進(jìn)行注漿封堵或簡單處理，長期大量流水導(dǎo)致初期支護(hù)噴混凝土中水泥漿流失堵塞盲管，水頭上升導(dǎo)致襯砌滲漏水。？譺？訛隧道防水板的施工質(zhì)量差出現(xiàn)破損現(xiàn)象，而且部分焊縫沒有焊牢固，存在較嚴(yán)重的破損[1]。？譻？訛施工中止水帶的質(zhì)量不高，固定較差，澆筑混凝土?xí)r很容易出現(xiàn)卷起的現(xiàn)象，并沒有真正發(fā)揮到止水的作用。？譼？訛施工中對變形縫及裂縫處的混凝土振搗不到位，止水帶與其貼合性較差，地下水沿止水帶周邊混凝土滲出。？譽(yù)？訛初期支護(hù)滲漏水沒有及時有效進(jìn)行引排或封堵，直接鋪設(shè)防水板，導(dǎo)致地下水在襯砌防排水薄弱處溢出。？譾？訛二次襯砌混凝土不密實、疏松、蜂窩麻面，在混凝土內(nèi)形成排水通道。？譿？訛圍巖變形引起襯砌開裂，初期支護(hù)后存在空洞形成排水通道，出現(xiàn)漏水薄弱點[2]。

4.2 處理措施

（1）初期支護(hù)漏水。開挖期間地下水豐富，而施工中沒有對地下水進(jìn)行注漿封堵，直接鋪設(shè)防水板造成排水盲管無法短期排除地下水，水壓上升造成出現(xiàn)二次襯砌、道床或施工縫滲漏水地段，考慮后期運營安全，應(yīng)拆除二次襯砌，重新對地下水進(jìn)行注漿封堵，注漿確認(rèn)地下水得到有效封堵后重新施作排水系統(tǒng)及二次襯砌[3]。

（2）點漏、大面積滲漏水。整治措施：需要對存在缺陷的部位進(jìn)行加密探測，確定范圍后，對存在漏水的部位或者是缺陷部位進(jìn)行注漿封堵處理，將水集中排出[4]。

（3）環(huán)向施工縫滲漏水。整治措施：需要對漏水位置周邊的混凝土缺陷進(jìn)行探測，如果發(fā)現(xiàn)存在較大的缺陷就需要返工處理，在返工處理之前需要對裂縫周邊的混凝土進(jìn)行注漿操作，封堵完畢后，再沿著施工縫的位置進(jìn)行排水。

（4）縱向施工縫滲漏水。整治措施：針對滲漏地段周邊的混凝土缺陷進(jìn)行加密探測后，缺陷的位置進(jìn)行返工處理，仰拱填充分2次澆筑的應(yīng)先鑿除滲漏水區(qū)域第2層仰拱填充，先對施工縫附近的矮邊墻及仰拱填充滲漏區(qū)域進(jìn)行注漿止水，然后對施工縫進(jìn)行注漿，處理完畢后按照上述操作再次進(jìn)行排水，重新澆筑的第2層仰拱填充前需進(jìn)行進(jìn)行植筋處理[5]。

（5）仰拱及底板滲漏水。在處理之前需要將第2層仰拱填充去除干凈，并通過采取電磁法對附近的漏水階段進(jìn)行處理，漏水地段處理范圍大約是在出水點的附近100 m左右進(jìn)行排查，然后對隧道施工質(zhì)量進(jìn)行加密探測，根據(jù)實際的探測狀況對仰拱填充施工缺陷進(jìn)行處理，在注漿完成后，再沿施工縫的位置進(jìn)行排水，做好植筋處理，重新澆筑第2層的仰拱填充。

4.3 環(huán)向施工縫滲漏水處理施工工藝及要求

？譹？訛核查隧道縱向盲管的疏通情況及襯砌施工質(zhì)量，盲管未疏通的應(yīng)采用高壓水管進(jìn)行疏通，然后對襯砌拱墻混凝土進(jìn)行加密探測，如果發(fā)現(xiàn)有缺陷的地方，則需要立即進(jìn)行返工處理。？譺？訛在對環(huán)向施工縫周邊區(qū)域內(nèi)進(jìn)行鉆孔注漿止水處理過程中，鉆孔的間距需要控制在50 cm以下，深度要大于結(jié)構(gòu)厚度的一半，孔徑不宜大于20 mm，灌漿材料采用水泥基灌漿材料（如圖1所示）。？譻？訛對環(huán)向施工縫進(jìn)行注漿止水。鉆斜孔穿過結(jié)構(gòu)至止水帶迎水面，并注入水泥基灌漿材料，鉆孔的間距為50～100 cm，在確定好漏水位置后，注漿范圍要在漏水位置的左右2 m處，對無法確定的漏水位置，需要沿著整個變形縫進(jìn)行注漿操作。？譼？訛注漿壓力為0.3～0.5 MPa，現(xiàn)場進(jìn)行注漿試驗確定注漿壓力和配比，防止壓力過大導(dǎo)致環(huán)向施工縫開裂、掉塊。？譽(yù)？訛注漿完畢后在施工縫處設(shè)置排水槽進(jìn)行排水，排水槽采用切割機(jī)切割成內(nèi)寬外窄的倒梯形結(jié)構(gòu)。？譾？訛倒梯形槽內(nèi)寬13 cm、外寬10 cm、深10 cm，對槽中的混凝土進(jìn)行清理時要使用清水先對其周圍進(jìn)行處理，并在槽中放入固定大小的半圓形波紋管，做好相應(yīng)的固定操作后，迅速將已經(jīng)調(diào)好的速凝型無機(jī)防水堵漏劑填入槽中，并使其高度高于槽，然后使用抹刀將這一部分抹平[6]。在凝固工作完成后，需要在槽底周圍使用已經(jīng)調(diào)好的水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料刮涂兩層防水層，用量需要控制在1.5 kg/m2以下，涂抹厚度應(yīng)小于2.0 mm（如圖2所示）。

4.4 縱向施工縫滲漏水處理施工工藝及要求

（1）核查縱向盲管的疏通情況及仰拱填充施工質(zhì)量，盲管未疏通的應(yīng)采用高壓水管進(jìn)行疏通，對仰拱、仰拱填充、矮邊墻、仰拱填充下虛砟進(jìn)行加密探測，有缺陷的應(yīng)先進(jìn)行返工處理（含仰拱下有虛砟的地段）。

（2）對縱向施工縫周邊區(qū)域進(jìn)行鉆孔注漿止水，鉆孔間距不宜大于50 cm，鉆孔深度不宜小于結(jié)構(gòu)厚度的1/2，孔徑不宜大于20 mm，灌漿材料采用水泥基灌漿材料。

（3）對縱向施工縫進(jìn)行注漿止水。鉆斜孔穿過結(jié)構(gòu)至水帶迎水面，并注入水泥基灌漿材料，鉆孔間距宜為50～100 cm，對于查清漏水點位置的，注漿范圍為漏水部位前后各10 m范圍。

（4）注漿壓力為0.3～0.5 MPa，現(xiàn)場進(jìn)行注漿試驗確定注漿壓力和配比，防止壓力過大導(dǎo)致環(huán)向施工縫開裂、掉塊。

（5）仰拱填充分2次澆筑的應(yīng)先鑿除第2層仰拱填充，采用大型混凝土鑿毛機(jī)對第1層仰拱填充面表面進(jìn)行鑿毛并清洗干凈，在結(jié)合面植入鋼筋（φ6 mm@400 mm×400 mm，L60 cm，錨入下部仰拱填充的長度位40 cm）。

（6）注漿及植筋完畢后在縱向施工縫及第1層仰拱填充面處（縱向間距為5 m）設(shè)置排水槽進(jìn)行排水[7]。排水槽寬10 cm、深10 cm，在清除槽中的混凝土殘渣時，先需要使用清水清洗其周圍，并在槽中放入直徑為50 mm的半圓形PVC管，使用相應(yīng)尺寸的金屬卡和射釘將其固定，然后使用已經(jīng)調(diào)好的堵漏劑進(jìn)行涂抹，對于高出槽的部分需要用抹刀抹平，排水槽末端接入中心排水溝進(jìn)行引排，橫向排水槽引入中心排水溝內(nèi)的排水坡度不小于2%（如圖3所示）。

4.5 拱墻襯砌表面大面積滲漏水整治施工工藝

（1）整治前先采用加密掃描和混凝土鉆芯的方式對混凝土缺陷進(jìn)行加密檢測，有缺陷的應(yīng)先進(jìn)行混凝土缺陷整治。

（2）襯砌表面尤其是拱部大面積滲漏且有明水時，首先采取襯砌內(nèi)淺層注漿止水，然后在基層的表面設(shè)置一層防水層，在基層的表面均勻地布置間距為200 mm×200 mm的孔，而且鉆孔的深度要保持小于結(jié)構(gòu)的厚度一半，孔徑保持在30 mm，注漿材料采用聚氨酯灌漿材料。

（3）注漿工序?qū)⑺型瓿珊?，在滲漏水集中處進(jìn)行鉆孔引水，并在引水孔以下邊墻環(huán)向施工縫處鑿槽埋設(shè)直徑為50 mm的半圓形PVC管引排至隧道側(cè)溝，鉆孔深度至防水板表面，間距為22 m，孔徑為50 mm。

4.6 仰拱、底板滲漏水整治施工工藝及要求

處理前采用瞬變電磁法、雷達(dá)對仰拱滲漏水地段（排查范圍含出水點附近前后100 m范圍）進(jìn)行排查，準(zhǔn)確分析資料，確定地下水在仰拱下部出水點位置;對仰拱、仰拱填充、矮邊墻，施工縫、仰拱與仰拱填充結(jié)合面，兩層仰拱填充結(jié)合面，底板與找平層結(jié)合面，仰拱及底板下部虛砟等進(jìn)行加密探測，同時核查施工縫處止水帶施工情況。

（1）對仰拱下部圍巖滲漏水點進(jìn)行注漿封堵。檢測仰拱下部出水點后先進(jìn)行注漿封堵。注漿范圍：縱向為出水點前后10 m范圍、滲漏水地段前后10 m范圍;橫向為整個道床范圍內(nèi)。注漿鉆孔直徑為50 mm，間距為80 cm（橫向）×100 cm（縱向），注漿孔口設(shè)置采用馬牙扣形注漿管，直徑為60 mm，壁厚8 mm，管長50 cm。鉆孔后須清孔，并埋設(shè)注漿管。埋管前在馬牙扣處纏以黏有鉛油的麻絲，用大錘將鋼管打入孔內(nèi)，使麻絲與孔壁充分?jǐn)D壓緊密。

注漿漿液采用硫鋁酸鹽水泥漿，水灰比（重量比）為0.5∶1，注漿壓力為0.3～0.5 MPa。注漿順序：由周邊向中間。注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：注漿壓力達(dá)到設(shè)計終壓后穩(wěn)定10 min，注漿孔不進(jìn)漿或很少進(jìn)漿，即可結(jié)束注漿。注漿完畢后應(yīng)對仰拱下孔洞及虛砟進(jìn)行重新檢測，檢測仍存在缺陷的應(yīng)補(bǔ)充注漿處理。

（2）錨桿加固。注漿完畢后經(jīng)監(jiān)測仰拱/底板下無空洞虛砟缺陷后再采用錨桿進(jìn)行加固處理，錨桿在原注漿鉆孔位置設(shè)置，錨桿采用長5 m、直徑22 mm的砂漿錨桿，錨桿砂漿采用M30無收縮水泥砂漿，無砟軌道地段錨桿端部應(yīng)與道床板縱向鋼筋進(jìn)行焊接連接，焊接長度滿足規(guī)范要求[8]。

（3）仰拱及仰拱填充注漿。經(jīng)加密檢測仰拱、仰拱填充存在施工缺陷（如混凝土不密實、疏松，仰拱與仰拱填充間存在虛砟，仰拱填充強(qiáng)度未達(dá)到通車強(qiáng)度的重車行走導(dǎo)致仰拱填充開裂等），應(yīng)進(jìn)行內(nèi)注漿加固處理。注漿孔布置：間距為50 cm×50 cm，呈梅花形布置，鉆孔深度穿越缺陷范圍不小于10 cm，孔徑為20 mm。注漿范圍：加密檢測缺陷周邊外延3 m范圍內(nèi)。注漿漿液：采用1∶1的超細(xì)硫鋁酸鹽水泥漿液。注漿壓力為0.3～0.5 MPa。注漿完成后應(yīng)對缺陷進(jìn)行重新檢測，沒有達(dá)到驗收規(guī)范要求時需重新補(bǔ)充注漿處理。

（4）切槽排水。注漿完成后，在滲漏水集中處，仰拱填充面環(huán)向施工縫、縱向施工縫處切槽引水，排水槽寬10 cm、深10 cm，在清除槽中的混凝土殘渣時，需要先用清水對周圍進(jìn)行清洗，然后在其中放φ50 mm半圓形PVC管，使用金屬卡與射釘將其固定，操作完成后立馬涂上已經(jīng)調(diào)好的堵漏劑，排水槽末端接入中心排水溝進(jìn)行引排，橫向排水槽引入中心排水溝內(nèi)的排水坡度不小于2%（如圖4所示）。

參 考 文 獻(xiàn)

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