郭揚(yáng)

（中鐵隧道集團(tuán)有限公司，河南 洛陽 471000）

鐵路隧道是修建在地下或水下供車輛通行的建筑物。根據(jù)其所在位置可分為三大類:為縮短距離和避免大坡道而從山嶺或丘陵下穿越的稱為山嶺隧道；為穿越河流或海峽而從河下或海底通過的稱為水下隧道；為適應(yīng)鐵路通過城市內(nèi)而在城市地下修建的稱為城市隧道。

滲漏水是鐵路隧道運(yùn)營期間的常見病害。地下水的存在不僅可能造成施工困難，還會(huì)不同程度地降低圍巖強(qiáng)度，留下安全隱患。而地下水的侵入和滲出造成的隧道滲漏，已經(jīng)成為隧道運(yùn)營期問的主要病害。下面主要針對山嶺隧道進(jìn)行討論。

1 隧道地下水危害

地下水廣泛存在于地下巖土體中，與人類工程活動(dòng)(尤其是隧道與地下工程)關(guān)系密切。地下水與巖土體的相互作用會(huì)使巖土體的強(qiáng)度和穩(wěn)定性降低，產(chǎn)生各種不良自然地質(zhì)現(xiàn)象和工程地質(zhì)現(xiàn)象，如滑坡、涌水、突泥、侵蝕、地基沉陷、翻漿等，給隧道工程的建筑和正常使用造成嚴(yán)重的危害。

此外，在地下水的大量化學(xué)成分，侵蝕性的存在，可能對混凝土、鋼筋產(chǎn)生不同程度的腐蝕作用。腐蝕性地下水在隧道內(nèi)的滲出。不僅對隧道襯砌和路面造成影響，還將影響到隧道內(nèi)機(jī)電設(shè)施的運(yùn)營安全和運(yùn)營效率。

2 進(jìn)洞前防排水處理

首先，在隧道進(jìn)洞前應(yīng)對隧道軸線范圍內(nèi)的地表水進(jìn)行了解，分析地表水的補(bǔ)給方式、來源情況，做好地表防排水工作。如用分層夯實(shí)的土回填勘探用的坑洼、探坑；對通過隧道洞頂且底部巖層裂縫較多的溝谷，建議用漿砌片石鋪砌溝底，用水泥砂漿抹面勾縫；開溝疏導(dǎo)隧道附近封閉的積水洼地；在地表有泉眼的地方，涌水處埋設(shè)導(dǎo)管進(jìn)行泉水引排；在隧道洞口上方設(shè)置天溝，并用漿砌片石砌筑。將地表水排到隧道穿過的地表外側(cè)，防止地表水的下滲和對洞口仰坡沖刷，并與路基邊溝順接成排水系統(tǒng)；洞頂開挖的仰坡、邊坡坡面可用噴射混凝土將其封閉，并對洞口上方及兩側(cè)掛網(wǎng)噴漿；若在洞頂設(shè)置高壓水池時(shí)，應(yīng)做好防滲防溢設(shè)施，且水池宜設(shè)在遠(yuǎn)離隧道軸線處。

3 鐵路隧道防排水設(shè)計(jì)

隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的高速發(fā)展，和對科學(xué)技術(shù)的高度重視，我國隧道的防排水技術(shù)也有了長足的進(jìn)步。一般鐵路隧道的防排水體系具有圈層構(gòu)造，可用“一堵兩排兩防”來概括：即一圈圍巖注漿堵水，噴射混凝土與防水層間、防水層與襯砌間兩圈排水，專用防水層和襯砌混凝土兩層防水。

3.1 圍巖注漿堵水

圍巖注漿堵水即在隧道圍巖的富水區(qū)段向地層灌注漿液，封堵地層中的滲水裂隙，減少圍巖流向隧道的滲水。圍巖注漿堵水既可在隧道開挖前從地表鉆孔實(shí)施，也可在隧道開挖后通過徑向注漿或超前預(yù)注漿來完成。一般開挖過程中采用超前小導(dǎo)管預(yù)注漿，即拱部和邊墻在開挖完成后打設(shè)超前小導(dǎo)管并注漿至設(shè)計(jì)要求后，掛網(wǎng)噴混凝土后進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)的開挖；徑向注漿一般應(yīng)用在襯砌施工之前，垂直于隧道輪廓線打設(shè)一圈注漿錨桿并注漿至設(shè)計(jì)要求后進(jìn)行二次襯砌的工作。

3.2 噴射混凝土與防水層間的排水

從圍巖中出來的滲水，受到防水層的阻擋，不能沿徑向滲向隧道，而只能在重力的作用下沿著噴射混凝土與防水層間的間隙下滲。如果隧道圍巖的滲水量不大，則此間隙足以將其下排。如果隧道圍巖的滲水量較大，在噴射混凝土與防水層的間隙應(yīng)每隔數(shù)米設(shè)置環(huán)向排水盲管，用以增加滲水的下排能力，水量較大的區(qū)域加密盲管，使水流可以沿著盲管滲漏下去，減小噴射混凝土與防水層間隙內(nèi)的水壓，進(jìn)而減小滲水穿越防水層的可能。

3.3 防水層

在鐵路隧道建設(shè)中，隧道防水技術(shù)的核心是在復(fù)合式襯砌中設(shè)置防水層。防水層由防水板和無紡?fù)凉げ冀M成。防水板的作用是將地層滲水拒于二次襯砌之外，以免水與二次襯砌接觸并通過二次襯砌中的薄弱環(huán)節(jié)滲入隧道。土工布的主要作用是保護(hù)防水板，使防水板免遭尖銳物的刺傷而破損失去效用，同時(shí)充當(dāng)噴射混凝土與二次襯砌間的滲水下排通道。近年來，我國的隧道防水材料發(fā)展很快，種類繁多，其中有聚氯乙烯（PVC）、乙烯/乙酸乙烯共聚物（EVA）和高密度聚乙烯（HDPE）、低密度聚乙烯（LDPE）等應(yīng)用廣泛，具有優(yōu)良的柔韌性、防滲性、延伸性、耐磨性、耐老化、環(huán)保無污染等優(yōu)點(diǎn)。防水層的鋪設(shè)工藝也在不斷改進(jìn)，其中以雙縫焊接和免釘穿防水板鋪設(shè)工藝最具代表性。

3.4 防水層與二次襯砌

由于防水層在隧道施工期間和運(yùn)營期間均有可能受到損傷，一旦防水層出現(xiàn)缺陷，防水層外的有壓水就會(huì)穿過防水層滲流到二次襯砌中。由于二次襯砌與防水層之間空隙極小，又缺乏土工織物充當(dāng)排水通道，二次襯砌與防水層之間的滲水下排到縱向盲管的阻力很大。這種情況下，滲水就容易沿隧道縱向擴(kuò)散，通過襯砌的缺陷部位，尤其是襯砌施工縫，向隧道內(nèi)滲漏。因此，防水層與二次襯砌間的排水也很重要，而目前在隧道防排水體系設(shè)計(jì)中一般不考慮采取防水層與混凝土襯砌間的排水措施，這是一個(gè)普遍存在的問題。

3.5 二次襯砌防水

二次襯砌是隧道防水的最后一道防線。目前在襯砌設(shè)計(jì)中一般均采用抗?jié)B等級大于等于P6的混凝土。施工過程中混凝土配合比得當(dāng)，澆筑時(shí)振搗充分，不出現(xiàn)漏漿和走模等意外情況，澆筑完后保養(yǎng)到位，在水壓較小的情況下，地下水是不易滲透至隧道內(nèi)的。然而，事實(shí)上目前的許多隧道在建成后，襯砌的一些部位仍出現(xiàn)了滲漏水現(xiàn)象，特別是在襯砌施工縫處更是容易發(fā)生滲漏。這表明目前二次襯砌在設(shè)計(jì)和施工方面仍有待改進(jìn)的地方。應(yīng)通過合理設(shè)計(jì)、精心施工，使混凝土密實(shí)不裂，施工縫的防排水構(gòu)造合理，保證整個(gè)襯砌防水可靠。

4 隧道注漿治水

隧道整治原則是“以排為主，排堵結(jié)合”。目前對于初支完成后治水采用比較廣泛的是壁后徑向注漿，針對隧道圍巖淋水部位，利用風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)，地質(zhì)鉆鉆孔。注漿材料主要采用超細(xì)水泥、普通水泥單液漿、超細(xì)水泥－水玻璃雙液漿、普通水泥－水玻璃雙液漿進(jìn)行注漿堵水施工。采用徑向布孔，將水?dāng)D排至水溝，使隧道淋水圍巖形成一道隔水層，防止?jié)B流水進(jìn)入隧道內(nèi)。

注漿孔口管一般采用Φ42普通鋼管加工，前端加工封閉成錐形，從管前端在管壁每隔30cm梅花型布置Φ4～6毫米溢漿孔。垂直于隧道輪廓打設(shè)一圈，環(huán)向間距一般2.5米。注漿壓力達(dá)到終壓，并穩(wěn)定15～20分鐘，涌水量滿足設(shè)計(jì)要求方可停止注漿。

對于初支背后空洞較大的地段一般采用回填壓漿，對空隙較大的后背壓入砂漿，初壓完成后再重新打孔，壓入水灰比0.6～0.7的水泥漿進(jìn)行檢查壓漿。壓漿后仍有滲水的地段采取高濃度的雙液壓漿。對襯砌后背填料較滿的隧道直接壓入0.6～0.7水泥漿，檢查壓漿時(shí)最好摻入5%UEA膨脹劑等材料。

雙液壓漿:把水泥漿和水玻璃按比例混合后壓漿。它的特點(diǎn)是速凝，對涌水量較大的地段堵水效果較好。

漿液濃度要因地制宜，對滲水量較大的地段加大濃度，保證3～5min初凝最好。施工前對各個(gè)材料的指標(biāo)進(jìn)行試驗(yàn)，采用最優(yōu)方法。

結(jié)束語

隧道洞內(nèi)、洞外防排水系統(tǒng)是有機(jī)聯(lián)系的，防排水的各項(xiàng)要求也是有聯(lián)系、相互影響的，任何工序上的失誤都將對隧道的安全質(zhì)量產(chǎn)生不良影響。我們在實(shí)際施工中應(yīng)該將這兩者結(jié)合起來，因地制宜，對癥下藥，建設(shè)出令人滿意的百年工程。

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