摘要：隧道病害影響鐵路運(yùn)營(yíng)安全，滲漏水在隧道常見(jiàn)病害中占比最大，加強(qiáng)隧道滲漏水防治，解決隧道積水問(wèn)題，對(duì)提高隧道的使用壽命具有重要的意義。運(yùn)營(yíng)隧道滲漏水病害整治具有任務(wù)重、難度大、整治效果不理想、整治周期長(zhǎng)等特點(diǎn)。為解決這一問(wèn)題，首先對(duì)隧道滲漏水的危害和主要成因進(jìn)行分析，其次提出了地質(zhì)勘探、設(shè)計(jì)、施工等方面的預(yù)防措施，最后根據(jù)滲漏水不同的出水量和水壓提出了相應(yīng)的整治措施。相關(guān)研究成果可供隧道滲漏水病害整治參考。

關(guān)鍵詞：隧道；滲漏水病害；成因；防治措施

1前言

隧道的常見(jiàn)病害主要有：滲漏水、襯砌裂損、混凝土脫落、隧道凍害、隧道震害和洞內(nèi)空氣污染等。由相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)可知，隧道滲漏水在這些常見(jiàn)病害中占比最大，達(dá)到了70%以上。隧道滲漏水主要是指隧道在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，圍巖的地下水和地表水直接或者間接以滲漏或涌出的形式進(jìn)入隧道內(nèi)。運(yùn)營(yíng)隧道滲漏水病害整治具有任務(wù)重、難度大、整治效果不理想、整治周期長(zhǎng)等特點(diǎn)。

2隧道滲漏水的危害

隧道滲漏水病害影響鐵路運(yùn)營(yíng)安全，具體劣化評(píng)定等級(jí)見(jiàn)表1。

隧道滲漏水不僅會(huì)對(duì)隧道穩(wěn)定、洞內(nèi)設(shè)施、行車(chē)安全、地面建筑和隧道周?chē)h(huán)境產(chǎn)生諸多不良影響，還會(huì)影響內(nèi)部結(jié)構(gòu)及附屬設(shè)施，降低其使用壽命。隧道滲漏水的主要危害如下。

2.1電力設(shè)備失效

電氣化鐵路隧道建成后常出現(xiàn)隧道滲漏水問(wèn)題，尤其是富水地區(qū)^［1］。在電力牽引和電力配線區(qū)段，隧道滲漏水影響接觸網(wǎng)供電，導(dǎo)致短路、跳閘等事故發(fā)生，危及行車(chē)安全；使絕緣設(shè)備失效，出現(xiàn)漏電傷人事故。

2.2地基承載力下降

基底含水量過(guò)大，造成道床翻漿冒泥、軌道板上拱，危及行車(chē)安全。如果積水不能及時(shí)排除，還會(huì)導(dǎo)致地基承載力降低，基礎(chǔ)下沉或者仰拱、整體道床下沉開(kāi)裂。

2.3造成襯砌結(jié)構(gòu)破壞

在滲漏水長(zhǎng)期作用下造成的襯砌結(jié)構(gòu)破壞，主要表現(xiàn)形式如下：

（1）混凝土襯砌風(fēng)化、腐蝕、剝落，襯砌結(jié)構(gòu)被破壞。

（2）水壓較大時(shí)會(huì)導(dǎo)致襯砌破裂。

（3）使原來(lái)完好的圍巖及圍巖的結(jié)構(gòu)面軟弱夾層因浸水而軟化或泥化，失去承載力，導(dǎo)致襯砌被破壞。

（4）使膨脹性圍巖體積膨脹，破壞襯砌。

（5）在寒冷地區(qū)發(fā)生的圍巖凍脹，導(dǎo)致襯砌被迅速破壞。

（6）圍巖力學(xué)指標(biāo)下降，松動(dòng)變形和位移導(dǎo)致襯砌變形開(kāi)裂。

（7）超挖回填不密實(shí)或未全部回填，襯砌背后積水引起水壓力增大，使圍巖坍塌，導(dǎo)致襯砌被破壞。

（8）侵蝕性水對(duì)襯砌造成侵蝕裂化等。

2.4隧道凍脹影響

對(duì)于寒冷地區(qū)，隧道滲漏水在冬天結(jié)冰后體積膨脹，堵塞隧道背后排水系統(tǒng)，產(chǎn)生冰荷載和膨脹壓力，造成隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞；形成的冰柱和冰溜侵入限界，危及行車(chē)安全；造成排水溝堵塞，無(wú)法正常排水，使道床結(jié)冰，嚴(yán)重時(shí)影響行車(chē)。若氣溫升高，冰融化后可能造成道床翻漿冒泥。

2.5加速設(shè)備銹蝕損壞

隧道滲漏水會(huì)加速鋼軌及扣件的銹蝕，降低其性能，縮短其使用壽命，增加設(shè)備養(yǎng)護(hù)費(fèi)用；會(huì)使洞內(nèi)其他附屬設(shè)施銹蝕損壞，形成安全隱患；還會(huì)使洞內(nèi)空氣潮濕，影響?zhàn)B護(hù)人員身體健康。

3隧道滲水病害主要成因分析

隧道滲漏水是隧道常見(jiàn)的病害。水無(wú)孔不入，強(qiáng)堵措施往往難以達(dá)到目的。早期普鐵隧道采用的初期支護(hù)與二次襯砌間掛防水板，由于工藝和材料的問(wèn)題，效果不佳。高鐵隧道通過(guò)工藝和材料的改進(jìn)，尤其是高性能混凝土的應(yīng)用，使?jié)B漏水整治效果大大提高，但隧道滲漏水仍然是隧道普遍存在的問(wèn)題。

隧道穿越富水巖層時(shí)，巖層中一些固有的地下水通道被截?cái)啵淼辣旧淼目臻g成為地下水匯集的場(chǎng)所。當(dāng)隧道防排水系統(tǒng)處理不當(dāng)時(shí)，極易造成滲漏水，具體原因如下。

3.1天氣因素

部分山區(qū)鐵路所在區(qū)段降雨較多，排水不暢形成地表積水，地表積水是隧道滲漏水的主要來(lái)源。地表水通過(guò)地表土層、巖層裂隙滲入隧道襯砌外部，在隧道襯砌外部形成存水空間。遇到連續(xù)強(qiáng)降雨天氣，隧道襯砌外部積水不斷增加，壓強(qiáng)持續(xù)變大，極易在襯砌缺陷部位發(fā)生滲漏水。

3.2地質(zhì)水文條件復(fù)雜

隧道所在區(qū)域巖層裂隙較多，富水性較強(qiáng)，存在低洼積水及滲水裂隙。地下水可以改變隧道圍巖的物理化學(xué)性質(zhì)，降低圍巖承載力。隧道開(kāi)挖改變了原地層的相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)，使圍巖發(fā)生擾動(dòng)，產(chǎn)生二次應(yīng)力，施工中的巖溶水中含有大量硫酸根、氯離子等腐蝕性化學(xué)物質(zhì)，能溶解周?chē)鷰r體，同時(shí)施工中的地下水對(duì)巖體有潤(rùn)滑作用，巖層或破碎帶中的水分降低了巖體間的摩擦，當(dāng)圍巖擾動(dòng)后造成塌方等事故。

3.3隧道排水系統(tǒng)失效

洞內(nèi)排水溝堵塞，不能及時(shí)排除積水。洞外邊坡、仰坡坡頂?shù)奶鞙?、截水溝損壞，地表水順坡散流，在低洼區(qū)域匯聚積水，通過(guò)巖層裂隙滲入隧道襯砌外部，極易誘發(fā)隧道滲漏水。

3.4對(duì)隧道防水的重視不足

目前地下工程使用壽命都在100年以上，而防水材料的使用壽命均達(dá)不到這一要求，因此設(shè)計(jì)地下工程防水時(shí)應(yīng)考慮防排水系統(tǒng)的可維護(hù)性和易更換性。

部分設(shè)計(jì)師對(duì)防水重要性認(rèn)識(shí)不足，認(rèn)為地下滲漏水不影響結(jié)構(gòu)的安全性，因此在設(shè)計(jì)防水方案時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)特征研究不充分，防水設(shè)計(jì)不合理，基底處理不到位，導(dǎo)致地下水在底板下積聚，在隧道防水層外部形成富水區(qū)，無(wú)法有效排水。對(duì)高速列車(chē)影響預(yù)估不足，高速列車(chē)產(chǎn)生的低頻振動(dòng)，給隧道結(jié)構(gòu)帶來(lái)了新的影響，大量施工縫環(huán)向斷裂，造成施工縫滲水、漏水、掉塊，同時(shí)也破壞洞內(nèi)軌道結(jié)構(gòu)。

3.5隧道施工質(zhì)量缺陷

隧道施工質(zhì)量存在缺陷，是隧道滲漏水發(fā)生的主要原因。如：澆筑混凝土前，圍巖裂隙水沒(méi)有及時(shí)排除，改變了混凝土的水灰比，出現(xiàn)混凝土離析、孔眼、毛細(xì)管通道等病害；防水板、止水帶等在施工中安裝不標(biāo)準(zhǔn)、損傷變形等導(dǎo)致防水材料失效；隧道開(kāi)挖使水滲流場(chǎng)發(fā)生改變，導(dǎo)致周邊地下水集中向隧道方向排泄。需要特別說(shuō)明的是，在隧道建成6～7年以后，其排水管內(nèi)易形成結(jié)晶體，導(dǎo)致排水管堵塞，引起嚴(yán)重的滲漏水病害。

4隧道滲漏水病害預(yù)防措施

4.1提高地質(zhì)勘探精度

施工區(qū)域的地質(zhì)條件是決定滲漏水量的主要影響要素，為了從根本上解決滲水問(wèn)題，必須對(duì)相關(guān)地質(zhì)勘探工作進(jìn)行完善。目前，制約工程單位勘探效果的主要因素有勘探水平有待提高、相關(guān)設(shè)備落后等，使最終得到的勘探結(jié)果與實(shí)際情況之間存在較大差別。

為了能夠進(jìn)一步提高勘探結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，首先將勘探工作與工程施工相結(jié)合，如遇到因暴力施工手段而引起的圍巖破碎問(wèn)題時(shí)，需要結(jié)合具體的破碎情況，對(duì)其進(jìn)行修繕或重新設(shè)計(jì)。其次，可以利用勘探雷達(dá)等工具對(duì)施工區(qū)域的地質(zhì)情況進(jìn)行預(yù)報(bào)，這樣便可以對(duì)潛在問(wèn)題進(jìn)行預(yù)防。最后，由于勘探手段有限，勘探結(jié)果并不能代表實(shí)際的地質(zhì)情況，需要根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷。因此，在開(kāi)展二次設(shè)計(jì)時(shí)在保證安全的前提下，提高地質(zhì)勘探精度。

4.2設(shè)計(jì)要因地制宜

在進(jìn)行隧道防排水施工的時(shí)候，對(duì)地質(zhì)變化較大的隧道，選擇的施工方法要有較好的適應(yīng)性，要做到明確施工地點(diǎn)，按照具體施工地點(diǎn)的實(shí)際情況進(jìn)行有效的設(shè)計(jì)，保證防排水系統(tǒng)的合理性。同時(shí)，不同級(jí)別的隧道防排水系統(tǒng)所需要的材料不同，因地制宜進(jìn)行設(shè)計(jì)。

4.3控制防排水原材料質(zhì)量

防排水原材料質(zhì)量直接影響隧道防排水性能及使用壽命?，F(xiàn)有的防排水材料種類(lèi)繁多，型號(hào)各異，在選材上應(yīng)根據(jù)具體的工程實(shí)際和地質(zhì)條件的差異選擇合適的材料。防水材料應(yīng)具有良好的耐候性，一定的抗水滲透和耐酸堿性能，具有對(duì)外界溫度和外力的適應(yīng)性及良好的整體性，同時(shí)還需要考慮材料的環(huán)保性能、耐久性和經(jīng)濟(jì)性。

對(duì)于進(jìn)場(chǎng)原材料應(yīng)加大檢測(cè)頻率，確保原材料質(zhì)量。嚴(yán)禁施工中使用不合格防水板、止水帶等原材料。同時(shí)施工過(guò)程中不可避免對(duì)防水材料損壞，應(yīng)在混凝土襯砌澆筑前排查防水層是否存在損壞現(xiàn)象。

4.4控制施工質(zhì)量

隧道施工存在超挖現(xiàn)象時(shí)，初期支護(hù)過(guò)程對(duì)超挖部分妥善處理，去除襯砌背后存水空間；防水板施工時(shí)，結(jié)構(gòu)縫采用橡膠止水帶和止水膠條施工，每次結(jié)構(gòu)縫施工前要對(duì)周?chē)炷吝M(jìn)行一次清掃，清除結(jié)構(gòu)表面殘?jiān)惭b完成后對(duì)每條止水帶和止水膠條進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)；二次襯砌灌注混凝土?xí)r，不得損壞防水板。

4.5增設(shè)多道防水線

部分隧道工程采用復(fù)合式襯砌，優(yōu)先選用無(wú)釘鋪設(shè)。針對(duì)這種情況應(yīng)該采取增設(shè)防水線的方式進(jìn)行防水，也就是在初期支護(hù)柔性防水層、二次襯砌防水混凝土加拱背注漿。實(shí)際的隧道工程的部分特別部位和施工縫等位置，采用多樣化的增強(qiáng)措施，以此來(lái)優(yōu)化防水層的防水效果，提高隧道工程的防滲漏效果。

5隧道滲漏水整治措施

隧道滲漏水整治采取“以防為主、堵排結(jié)合、因地制宜、綜合治理”的原則，該原則應(yīng)用到高鐵隧道時(shí)，即為“拱部壓、腰部引、底部泄”。

5.1高壓水、大水量滲漏水整治措施

對(duì)高水壓、大水量的集中出水，直接封堵存在困難且封堵后可能影響隧道的安全和穩(wěn)定，應(yīng)修建排水洞進(jìn)行引排和泄壓。

引排方法主要可分為：水溝引排、水管引排、排水洞引排、泄壓孔引排。

鉆孔泄壓是治理隧道滲漏水常用的方法，通常在隧道射水處下部環(huán)向拱墻墻腳位置鉆設(shè)泄水孔，采用取芯水鉆進(jìn)行施工，鉆頭直徑為110 mm，間距為2 m，鉆孔前用鋼筋檢測(cè)儀檢測(cè)是否有鋼筋，若有鋼筋則考慮適當(dāng)?shù)呐惨拼蚩孜恢?，將水引至?cè)溝。鉆孔泄壓如圖1所示。

5.2低水壓、小水量滲漏水整治措施

低水壓、小水量的滲漏水一般直接封堵，具體封堵措施如下。

（1）沿滲漏水處，用切割機(jī)、鑿子等工具將裂縫擴(kuò)至4 cm寬，5 cm深。

（2）在槽內(nèi)埋入注漿管，孔間距10～15 cm，并抹3 cm厚環(huán)氧砂漿。

（3）待砂漿有一定強(qiáng)度后，用專(zhuān)用注漿嘴從注漿孔內(nèi)注入快凝、快硬、早強(qiáng)材料，例如超細(xì)水泥或聚氨酯等。

（4）割掉外露的注漿管頭，然后將注漿管頭磨平，表面刷涂防水涂料。

5.3大面積濕漬的整治措施

對(duì)于混凝土表面的大面積濕漬，在沒(méi)有明水流出的情況下，由于其水壓力和出水量很小，可先將混凝土表面鑿毛，并用鋼絲刷刷去浮塵，然后在其表面刷涂防水涂料1～2 mm，為保證涂抹質(zhì)量，一般分2～3次涂刷。

6總結(jié)

隧道滲漏水對(duì)鐵路運(yùn)營(yíng)安全的影響不容忽視，該病害往往不是單一因素造成的必須在認(rèn)真分析研判、查找滲漏水病害成因的基礎(chǔ)上，因地制宜地采取恰當(dāng)方式對(duì)滲漏水病害進(jìn)行預(yù)防和整治。

參考文獻(xiàn)

［1］ 莊乾濤.復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境營(yíng)業(yè)線隧道滲漏水原因分析與治理技術(shù)研究［J］.鐵道建筑技術(shù)，2017（9）：81-83.

作者單位：中國(guó)鐵路上海局集團(tuán)有限公司合肥工務(wù)段，合肥230000

作者簡(jiǎn)介：祝名偉，男，工程師。