高鐵隧道滲漏水病害綜合整治技術(shù)

孫武鵬 中國鐵路上海局集團(tuán)有限公司工務(wù)部

近年來隨著極端惡劣天氣的出現(xiàn)，大暴雨天氣增多，連續(xù)降雨量不斷增大，如何確保高速鐵路隧道排水系統(tǒng)暢通，是高速鐵路運(yùn)營安全管理的重要工作。由于我國高速鐵路線路較長，選線設(shè)計(jì)不可避免采用隧道穿越不良地質(zhì)，同時受極端惡劣天氣、地表環(huán)境變化以及建設(shè)質(zhì)量等問題影響，部分運(yùn)營高速鐵路隧道會出現(xiàn)滲漏水病害。本文結(jié)合寧杭高鐵湖州隧道滲漏水病害，分析滲漏水原因，研究解決運(yùn)營高鐵隧道滲漏水整治方法和措施，為高速鐵路無砟軌道隧道滲漏水整治積累資料和經(jīng)驗(yàn)。

1 隧道概況

1.1 總體設(shè)計(jì)

湖州隧道位于浙江省湖州市長興縣李家巷鎮(zhèn)，進(jìn)口里程為K172+459，出口里程為K177+774，全長5 315 m，隧道進(jìn)出口洞門均采用帽檐式斜切洞門，設(shè)置緩沖結(jié)構(gòu)。隧道內(nèi)為小人字坡，進(jìn)口至K176+684為上坡，長4 225 m；K176+684至出口為下坡，長1 090 m。進(jìn)口至出口坡度依次為20‰、6.4‰、-4.0‰，坡長分別為1 750 m、4 100 m、1 300 m。

隧道設(shè)置斜井2 處。1 號斜井位于線路右側(cè)，與線路相交于K174+184 里程處，與隧道左線線路中線的交角為60°，斜長449.91 m。運(yùn)營期為緊急救援通道使用。2 號斜井位于線路右側(cè)，斜井中線起點(diǎn)X1K0+000 對應(yīng)于正洞K177+264。斜井直線段與正洞平面夾角12°23'21″，綜合坡度約為8.469%，斜長為321.28 m。施工完畢后進(jìn)行封閉。

1.2 襯砌支護(hù)及其他

隧道明洞采取整體式結(jié)構(gòu)，暗洞為復(fù)合式結(jié)構(gòu)。

隧道內(nèi)均鋪設(shè)無砟軌道，采用CRTSⅡ型板式無砟軌道。直線地段軌道結(jié)構(gòu)高度為67.9 cm，曲線地段軌道結(jié)構(gòu)高度因超高不同而改變。

隧道內(nèi)設(shè)置雙側(cè)高式水溝和Φ400 mm中心管溝，縱向每50 m 設(shè)置檢查井一座；隧道電纜槽底部均設(shè)置Φ50PVC 管泄水孔連至側(cè)溝，泄水孔縱向間距3 m～5 m。

隧道拱墻初期支護(hù)與二次襯砌之間敷設(shè)防水板加土工布。隧道襯砌防水板背后環(huán)向設(shè)置HDPE50 打孔波紋管，結(jié)合施工縫設(shè)置，縱向間距一般8 m～10 m 并根據(jù)地下水發(fā)育情況調(diào)整；在隧道兩側(cè)邊墻墻腳外側(cè)設(shè)置縱向HDPE107/93雙壁打孔波紋管，每10 m 一段，每段縱向盲溝中間設(shè)Φ 100PVC 泄水管一處，接頭處均通過三通或彎頭連接；環(huán)向排水管與縱向排水管兩端均直接與隧道側(cè)溝連通。拱墻環(huán)向施工縫處設(shè)置中埋式橡膠止水帶（或背貼式橡膠止水帶）和遇水膨脹止水膠（截面15 mm×8 mm）?？v向施工縫混凝土接觸面涂混凝土界面劑和設(shè)置遇水膨脹止水膠，每側(cè)一條。

變形縫處設(shè)置中埋式橡膠止水帶和遇水膨脹止水膠（截面20 mm×10 mm）。拱墻變形縫處襯砌外緣與防水板結(jié)合部位以聚硫密封膠封堵，襯砌內(nèi)緣3 cm 范圍內(nèi)以聚硫密封膠封堵，其余空隙采用填縫料填塞密實(shí)。仰拱變形縫空隙采用填縫料填塞密實(shí)。

1.3 地質(zhì)條件

K172+457～K172+977 段，表層為粗角礫土，黃褐色，中密，厚約0 m～15 m,下伏基巖為D1-2 ms 砂巖，強(qiáng)風(fēng)化，褐紅色，節(jié)理裂隙發(fā)育；其下為D1-2 ms 砂巖，弱風(fēng)化，灰白色、灰紫色，節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖體較完整。

K172+977～K173+234 段，F(xiàn)1 斷層影響帶。F1 為逆掩斷層，地表出露于K173＋304 附近,為區(qū)域性斷裂，走向近弧形,與線路大角度相交，近垂直。D1-2 ms 砂巖與C2h 灰?guī)r在此以斷層接觸，破碎帶內(nèi)巖體破碎，多呈土狀。其中K172+977～K173+104 段為 D1-2ms 砂巖，K173+179～K173+234 段為C2h灰?guī)r。

K173+234～K173+329 段，圍巖為 C2h 灰?guī)r，灰白色、青灰色，弱風(fēng)化，溶蝕發(fā)育，局部有溶洞，地下水較發(fā)育。

2 滲漏水病害

2013年10月5日～8日，受臺風(fēng)“菲特”影響，湖州地區(qū)發(fā)生連續(xù)強(qiáng)降雨。根據(jù)天氣資料顯示 5 日20 時至8 日17 時，湖州市降雨量為272 mm。設(shè)備管理單位根據(jù)防洪應(yīng)急相關(guān)要求，白天冒雨對管內(nèi)隧道進(jìn)出口進(jìn)行拉網(wǎng)式排查，夜間結(jié)合天窗作業(yè)對管內(nèi)隧洞進(jìn)行了檢查，發(fā)現(xiàn)寧杭高鐵湖州隧道南京端拱頂漏水嚴(yán)重，隧道內(nèi)兩線間積水較深。

湖州隧道K173+000-173+300 范圍拱頂施工縫處有多達(dá)26 條漏水，其中6 條漏水非常嚴(yán)重（K173+180～K173+240段），整條施工縫都在冒水，有些水流直接噴向接觸網(wǎng)；隧道側(cè)壁上行3 處、下行1 處共有4 處成片漏水，水柱皆成噴射狀（圖1）；隧道內(nèi)兩線間有3 處集水井排水不暢，造成兩線間積水嚴(yán)重，積水最深處達(dá)10 cm（圖2）。

圖1 噴射狀漏水

圖2 兩線間積水（最深10 cm）

建設(shè)單位組織設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理、設(shè)備管理單位進(jìn)行現(xiàn)場踏勘。26 處施工縫及周邊留下水漬印記（圖3），其中K173+234附近施工縫仍有滲漏現(xiàn)象（圖4），隧道內(nèi)側(cè)溝及中心管溝排水較為通暢，泄水孔排水亦較為通暢。

圖3 施工縫處水漬

圖4 施工縫滲漏水

3 現(xiàn)場調(diào)查和原因分析

3.1 地表環(huán)境調(diào)查

建設(shè)單位組織設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理、設(shè)備管理單位對湖州隧道地表進(jìn)行踏勘，發(fā)現(xiàn)K173+284～K173+584 段為弁山采石場，地表被大面積開采挖掘，雨水沖刷土石較為嚴(yán)重（圖5）。

圖5 地表被大面積開采挖掘

3.2 原因分析

（1）根據(jù)地質(zhì)資料及建設(shè)期間施工資料顯示，K173+000-173+300 范圍地質(zhì)為弱風(fēng)化D1-2 ms 砂巖和C2H 灰?guī)r，有巖層接觸帶斷層，局部有溶洞或節(jié)理裂隙密集帶。由于地表被大面積開采挖掘，地表排水體系被破壞，大量地表水通過裂隙密集帶流向隧道襯砌背后，增加了水壓力。

（2）部分隧道排水系統(tǒng)預(yù)埋管道堵塞，造成水壓力增加。隧道襯砌背后、仰拱之間其填充層滲水通道被堵塞，導(dǎo)致隧道襯砌背后水壓力增大；建設(shè)期間對施工縫防水施工工藝控制不嚴(yán)，也是其中因素之一。

（3）由于臺風(fēng)“菲特”的影響，湖州地區(qū)驟降暴雨，降雨量突增，使隧道結(jié)構(gòu)外水位急劇上升，隧道襯砌背后排水系統(tǒng)不通暢，隧道襯砌外水壓驟增，故從隧道施工縫薄弱點(diǎn)成射水狀外泄。而流入隧道內(nèi)的水因排水不甚通暢，在道床形成積水。隨著外界補(bǔ)給水減少，隧道施工縫漏水及道床積水現(xiàn)象減弱至消失。

4 整治方案

4.1 隧道內(nèi)整治方案

隧道內(nèi)整治方案以拱部接觸網(wǎng)以上以堵為主，以下以排為主，疏通排水系統(tǒng)為原則，主要措施為疏通隧道內(nèi)側(cè)溝、中心管溝及盲溝，增設(shè)泄水孔，同時清理環(huán)向施工縫。

（1）對中心管溝、側(cè)溝徹底疏通，溝管內(nèi)不得有任何殘留物。在滲漏水密集地段增設(shè)泄水孔，泄水孔直徑為φ100 mm，位于電纜槽下方，深度至襯砌防水板處。在滲漏水嚴(yán)重地段，泄水孔間距約5 m，其他地段泄水孔間距約8 m～10 m。

（2）接觸網(wǎng)上方環(huán)向施工縫及裂縫處理。對環(huán)向施工縫周邊區(qū)域進(jìn)行鉆孔注漿止水，鉆孔間距不大于50 cm，鉆孔深度不小于結(jié)構(gòu)厚度1/2，孔徑不大于20 mm，灌漿材料采用水泥基灌漿材料。然后對環(huán)向施工縫進(jìn)行鉆孔注漿止水，具體采用鉆斜孔穿過結(jié)構(gòu)至止水帶迎水面，并注入水泥基灌漿材料，鉆孔間距為50 cm～100 cm，對于查清漏水點(diǎn)位置的，注漿范圍為漏水部位左右兩側(cè)各2 m，對于未查清漏水點(diǎn)位置的，沿整條施工縫注漿止水。

（3）接觸網(wǎng)下方的環(huán)向施工縫排水槽處理。采用切割機(jī)切割成內(nèi)寬外窄的倒梯形結(jié)構(gòu)，倒梯形內(nèi)寬13 cm，外寬10 cm，深10 cm，清除槽中混凝土殘?jiān)⒂们逅逑床奂爸車诓壑蟹湃氩⒐潭?00 mm 半圓形波紋管，并間距50 cm 采用金屬卡和射釘將波紋管固定，然后將調(diào)和好的速凝型無機(jī)防水堵漏劑填入槽中并稍稍高出，然后用抹刀抹平，待凝固后，在槽及周圍用調(diào)和好的水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料刮涂兩層防水，用量不應(yīng)小于1.5 kg/m2，且涂抹厚度不應(yīng)小于2.0 mm。槽內(nèi)根據(jù)滲水的嚴(yán)重程度斜向上450鑿φ50 引水孔（盡量利用既有泄水孔，少鑿引水孔），墻角設(shè)坡度不小于3%的水平方向引水孔，鑿孔至防水板內(nèi)壁，將防水板至二次襯砌內(nèi)積水引入排水槽，通過排水管引入水溝。

4.2 地表整治方案

隧道地表因土石流失較嚴(yán)重，對有采石場棄砟松散地段進(jìn)行緩坡處理或填夯，由坡頂順地勢平整地面，并對裸露的地表進(jìn)行噴薄植草。

施工中對采石場地表的邊坡危石等隱患進(jìn)行調(diào)查、評估，對有安全風(fēng)險的進(jìn)行破除清理，必要時采取錨桿（錨索）加固；施工中查明該段隧道中線兩側(cè)各約200 m 范圍有回填土的區(qū)域，根據(jù)回填土范圍、深度等實(shí)際情況，采取粘土覆蓋或者注漿固結(jié)等處理措施，避免地表水下滲；施工中進(jìn)一步查明該段隧道中線兩側(cè)各約200 m范圍內(nèi)的地表裂縫，根據(jù)裂縫深度情況采取注漿并夯填粘土等措施，最后對處理后的地面進(jìn)行噴薄植草。

5 整治效果

經(jīng)過采取對隧道中心管溝、側(cè)溝進(jìn)行徹底疏通以及在滲漏水密集地段增設(shè)泄水孔措施后，泄水孔不斷流水，中心水溝排水量也增大，證明隧道襯砌背后的水能及時排出，水壓力減小。經(jīng)多年持續(xù)觀察，該隧道排水系統(tǒng)暢通，未發(fā)生因水壓過大而軌道拱起等病害，綜合整治效果明顯。

6 結(jié)束語

通過高鐵隧道滲漏水原因分析和綜合整治措施，可以看出隧道排水系統(tǒng)暢通對運(yùn)營高鐵安全非常重要。建議在建設(shè)期間優(yōu)化高鐵隧道防排水設(shè)計(jì)，加強(qiáng)施工質(zhì)量監(jiān)控，消除高鐵運(yùn)營安全隱患。