張麗霞

摘 要：針對大同工務(wù)段大秦線管內(nèi)隧道滲漏水問題，從運營、設(shè)計、施工以及養(yǎng)護等方面分析襯砌滲漏水產(chǎn)生的原因，綜合考慮大秦線西線的運營條件、隧道的施工特點和病害特征，優(yōu)先采用“排堵結(jié)合+結(jié)構(gòu)保溫+疏通排水溝+更換橡膠蓋板”的綜合整治方案。此方案可為同類隧道滲漏水病害整治工程提供參考。

關(guān)鍵詞：隧道；滲漏水；排堵；保溫；疏通

大秦線自1988年建成通車以來，隨著運量、列車密度的逐年增加以及列車編組和軸重的增加，為國民經(jīng)濟的發(fā)展帶來了顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。同時，給既有線路設(shè)備產(chǎn)生巨大影響，特別是對橋隧設(shè)備沖擊產(chǎn)生的病害日趨嚴重。每年的集中修投入大量的春人力、物力和財力，也相應(yīng)的解決了一定量的病害，但是，隧道滲漏水的問題也是至今未能進行徹底的解決。據(jù)統(tǒng)計全路出現(xiàn)滲漏水病害的隧道數(shù)量占運營隧道總數(shù)的80%以上。在冬季，寒區(qū)隧道的滲漏水病害轉(zhuǎn)化為襯砌掛冰，嚴重影響鐵路的運營安全。為此，如何尋求科學、合理、行之有效的解決工法，是技術(shù)管理工作者絞盡腦汁尋求攻克的技術(shù)課題。

1 概況

大同工務(wù)段管內(nèi)大秦線共有隧道11座，其中：和尚坪、大團尖、栗家灣2號、河南寺4座隧道拱部的滲漏水較為明顯。每到冬季，漏水處所形成大量冰塊和冰柱，對行車安全構(gòu)成威脅，為保證行車安全，大同工務(wù)段陽原橋隧車間定期進行除冰工作，工作量巨大，職工勞動強度特別大。具體情況如表1。

表1 大同工務(wù)段隧道滲漏水統(tǒng)計2015

[隧名＼&全長（m）＼&中心里程＼&區(qū)間＼&圍巖材質(zhì)＼&滲漏水位置＼&和尚坪＼&2994＼&143.402＼&化稍營—王家灣＼&片麻巖、白云巖＼&空車線k142+515、k142+730、 k142+755＼&大團尖＼&3333＼&146.716＼&化稍營—王家灣＼&白云巖＼&空車線k145+620和k142+630、重車線145+880-890＼&栗家二號＼&1568＼&150.466＼&化稍營—王家灣＼&白云巖＼&空車線k151+015、k151+023、k151+027、k151+032、k151+034、k151+035、k151+039、k151+041＼&河南寺＼&3283.5＼&164.255＼&王家灣—涿鹿＼&白云巖＼&空車線k165+384-387＼&]

以上4座隧道圍巖均未白云巖地質(zhì)，而且滲漏水特征相近，都是襯砌的環(huán)向施工縫或變形縫開裂滲漏。同時，由于水的存在，煤粉塵大量污染，產(chǎn)生化學反應(yīng)，導致滲漏水周邊混凝土腐蝕、剝落。

2 滲漏水原因分析

隧道出現(xiàn)滲漏水病害的原因較多，有時不是由單方面因素造成。以下從設(shè)計角度、施工角度和日常維護方面進行分析。

2.1 設(shè)計方面

因設(shè)計不足造成隧道滲漏水病害，主要包括以下幾點：①在山體破碎帶或斷裂帶處進行隧道設(shè)計時，未進行排水優(yōu)化處理，使地表水大量補給地下，造成隧道漏水。②對不穩(wěn)定的地基區(qū)段進行設(shè)計時，未考慮不均勻沉降的影響，造成襯砌結(jié)構(gòu)出現(xiàn)縫隙，從而產(chǎn)生滲漏水。③富水地段襯砌結(jié)構(gòu)的承載力設(shè)計不足，不足以抵抗圍巖壓力而產(chǎn)生裂縫，繼而引發(fā)滲漏水。④隧道排水系統(tǒng)設(shè)計不完善。

2.2 施工方面

施工質(zhì)量是導致發(fā)生滲漏水的主要原因，主要包括以下幾點：①混凝土強度及厚度未達到設(shè)計標準，特別是在水壓較大處，往往容易出現(xiàn)裂縫，引發(fā)滲漏水現(xiàn)象。②施工過程中混凝土搗固不密實，在混凝土內(nèi)部形成開放性的毛細管路。③混凝土中混有雜物，導致混凝土內(nèi)形成縫隙或孔洞。④混凝土澆筑面處澆筑不嚴密，或者在施工縫或沉降縫位置防水處理不到位。

2.3 日常維護方面

大秦線是國內(nèi)重要的運煤專線，軸重大、運輸任務(wù)繁重。隧道內(nèi)襯砌在長時間煤粉、潮氣、滲漏水、冷凝水相互反復作用，混凝土表面風化、碳化較嚴重，導致混凝土塊產(chǎn)生剝落。在日常維護中對此重視不夠，缺乏有效應(yīng)對措施。特別是對變形縫和施工縫部位的弱酸環(huán)境腐蝕問題重視不足，導致隧道滲漏水病害疏于防治。

3 整治方案

隧道內(nèi)有漏水時，應(yīng)查明水源、漏水位置及漏水量大小，遵 循“防、截、排、堵相結(jié)合，因地制宜，綜合治理”的原則進行整治，達到防水可靠，經(jīng)濟合理。整治隧道襯砌漏水，宜采取“拱堵邊排”方案，整治的部位均應(yīng)設(shè)置臨時堵漏、柔性防水、剛性防水等防水層，以防止堵水材料收縮而滲漏。視漏水部位和漏水量，可選用施工縫、伸縮縫、沉降縫滲漏嵌填彈性防水橡膠條、橡膠止水 帶等措施。針對大秦線隧道滲漏水情況，主要探索采取以下三種整治方案。

3.1 膠凝材料整治方案設(shè)計

設(shè)計原理：

通常裂縫中有水的存在。在有明水條件下，膠凝材料做到與混凝土良好地粘結(jié)非常困難。所以必須先使用能快速與水反應(yīng)，生成泡棉的材料，把裂縫中的明水祛除掉，從而使有明水的裂縫就變成了潮濕裂縫，膠凝材料與潮濕的混凝土基面粘結(jié)就變得容易。為了只讓無收縮特性的膠凝材料滯留在混凝土中，必須把具備祛水作用的泡棉從裂縫中擠出。最終目的是把整體裂縫面通過無收縮的膠凝材料重新粘結(jié)。具體步驟如下：

第一步，用泡棉類注漿液，通過產(chǎn)生泡棉，將裂縫中的水分祛除。

第二步，用凝膠類注漿液把用于祛除水分的泡棉從裂縫中擠出，膠凝材料滯留在裂縫中。

實現(xiàn)上述兩個步驟的困難在于，通常不知道裂縫內(nèi)部的水源情況，不好估計注入多少泡棉材料才能把裂縫中的水全部地反應(yīng)掉。所以，使用具有“智能”特性的注入材料“固斯特2IN1注漿產(chǎn)品”，只要有水，就能發(fā)揮泡棉反應(yīng)；水被完全反應(yīng)掉了，就產(chǎn)生凝膠作用。

3.2 “堵、導、融和排”綜合整治方案設(shè)計

設(shè)計原理：

通過截堵與疏導相結(jié)合的原則，制定出“堵、導、融和排”綜合整治方案。具體步驟如下：

第一步，對無滲漏水裂縫及單個細小漏水裂縫，可開30～50mm寬、50～70mm深的U型槽，采用防水堵漏劑進行封堵。

第二步，對拱部及邊墻滲漏水裂縫，可在邊墻和拱部開設(shè)排水暗槽，開槽部位應(yīng)在機車車輛限界以外。

第三步，對于拱部及邊墻連續(xù)滲漏區(qū)段的整治：首先對拱部進行壓漿處理，然后觀察滲漏點，設(shè)置集水鉆孔，在邊墻和拱部開排水暗槽，處理方式比照拱部及邊墻滲漏水裂縫的整治。

3.3 “排堵結(jié)合+結(jié)構(gòu)保溫+疏通排水溝+更換橡膠蓋板”的綜合整治方案設(shè)計

設(shè)計原理：

針對大秦線隧道運營現(xiàn)狀，為了不影響行車，在方案設(shè)計中，綜合考慮施工環(huán)境、天窗實際等因素。拱頂和拱腰滲漏水進行排堵結(jié)合，局部滲漏水以堵為主，環(huán)向施工縫漏水以排為主，邊墻漏水以排為主，同時洞口結(jié)冰區(qū)段要兼顧保溫。為了防止水溝內(nèi)的流水堵塞、結(jié)冰引起排水不暢，采用進行疏通水溝，結(jié)合使用密封性和保溫性能更好的橡膠蓋板取代現(xiàn)有的混凝土蓋板。具體步驟如下：

第一步，堵水

適用范圍：局部滲漏水（點滲、小型縱、斜向裂縫等滲漏水）。

堵水工藝：“高壓灌注高分子遇水膨脹聚氨酯材料”。

基本原理：高分子聚氨酯材料遇水膨脹，起到堵水的作用，襯砌背后空洞填充的目的在于防止空洞積水，冬季結(jié)冰膨脹造成襯砌破壞。

第二步，“排水+保溫”

適用范圍：環(huán)向施工縫、變形縫等滲漏水。

“排水+保溫”工藝：拱頂、拱腰表面引排+邊墻鑿槽引排+電伴熱保溫。

基本原理：通過設(shè)置排水半管將水引入排水槽，通過排水盲管排入水溝。同時為了防止冬季排水盲管結(jié)冰失效，采用電伴熱進行排水盲管保溫。

第三步，“底部疏通水溝+更換保溫橡膠蓋板”

大秦線和尚坪、大團尖、栗家灣2號、河南寺等長大隧道排水溝混凝土蓋板破損嚴重，煤灰進入水溝造成淤積，排水功能基本喪失。往年整治漏水，上部引排下的流水進入排水溝內(nèi)的水無法正常排出，導致整體整治效果不佳。因此宜采取“疏通水溝+更換保溫橡膠蓋板”的改進方案。

4 最優(yōu)方案的確定及其施工工序

4.1 方案設(shè)計比選

①膠凝材料整治方案的主要特點是，把整體裂縫面通過無收縮的膠凝材料重新粘結(jié)起來，但是治標不治本，無法從根本上解決隧道滲漏水病害。

②“堵、導、融和排”綜合整治方案的主要特點是，隧道注漿，邊墻暗管排水，但是需要長時間封鎖線路，整治工期長。

③“排堵結(jié)合+結(jié)構(gòu)保溫+疏通排水溝+更換橡膠蓋板”綜合整治方案的主要特點是，拱頂和拱腰的滲漏水排堵結(jié)合，局部滲漏水以堵為主，環(huán)向施工縫漏水以排為主，邊墻漏水以排為主，同時洞口結(jié)冰區(qū)段要兼顧保溫。

通過上述比較，考慮大秦線隧道天窗時間短、運輸任務(wù)重、施工要求高、煤塵污染嚴重等特點，采用“排堵結(jié)合+結(jié)構(gòu)保溫+疏通排水溝+更換橡膠蓋板”綜合整治方案，相比其它兩種方案更適合于大秦線隧道襯砌滲漏水病害整治。因此，確定該方案為最優(yōu)方案。

4.2 施工步驟

4.2.1 堵水施工

第一步：清理裂縫。把裂縫兩邊各寬10cm范圍內(nèi)襯砌表面沖刷干凈。

第二步：布置注膠咀。在裂縫兩邊3cm～5cm處傾斜45°鉆孔布置注膠咀，注膠咀不要求打穿二次襯砌，孔距25cm～50cm為宜。由于一般結(jié)構(gòu)裂縫屬不規(guī)則形狀，特別注意鉆孔時須與裂縫交叉，這樣注射效果更好。

第三步：灌注材料。注膠咀設(shè)置完成后，用高壓灌注機注入高分子聚氨酯遇水膨脹材料，灌注至裂縫表面滲出材料為止。

第四步：補膠。若部分點仍然存在滲水情況，則再次進行補注。

第五步：表面修復。灌注完成后，即可去切斷注膠咀，清理裂縫表面污漬，涂刷聚合物改性水泥基防水砂漿。

4.2.2 “排水+保溫”施工

①鑿槽。采用切割機沿環(huán)向裂縫走向切割成內(nèi)寬外窄的倒梯形槽體結(jié)構(gòu)，槽體深度10cm，內(nèi)寬12cm，外寬10cm。

②鉆設(shè)引水孔。槽內(nèi)根據(jù)滲漏水的嚴重程度斜向上45度鉆φ30引水孔，深度2m。

③設(shè)置亂絲盲管。引水孔內(nèi)插入φ30亂絲盲管，外包土工布，起到過濾作用，防止細顆粒流失。

④埋設(shè)排水盲管。排水槽內(nèi)埋設(shè)φ100半圓形排水管，管上均勻設(shè)置3條電伴熱帶，外側(cè)綁扎聚氨酯保溫材料一層，采用鋼卡與排水半管、電伴熱帶一塊固定于槽內(nèi)。其工作原理：管道保溫電伴熱系統(tǒng)由自控溫電伴熱帶以各種方式纏繞或平鋪于管道或罐體外部，外鋪設(shè)保溫材料，自控溫電伴熱帶一端與溫控器相連以準確控制自控溫電伴熱帶的防凍運行，當溫度傳感器探測到管道溫度低于所設(shè)定的溫度時，溫控器即接通電源，自控溫電伴熱帶在經(jīng)濟合理的狀態(tài)下運行并滿足介質(zhì)防凍防堵。

⑤槽體封堵。先采用快凝堵水材料填充排水半管及槽體周圍空間，厚度2cm，防止半管內(nèi)流水外滲。最后采用泡沫混凝土材料封堵填充槽體，起到保溫的作用。

⑥表面處理。在槽體外側(cè)涂刷滲透結(jié)晶型防水涂料。

對隧道拱頂和拱腰襯砌厚度嚴重不足段，可采用表面引排進行襯砌滲漏水整治。其工序是：

第一步：清理裂縫。把裂縫兩邊寬各10cm范圍內(nèi)襯砌表面沖刷干凈，清除裂縫附近松動混凝土。

第二步：布設(shè)排水半管：沿環(huán)向裂縫走向布設(shè)φ100半圓形排水管，管上均勻設(shè)置3條電伴熱帶，外側(cè)綁扎聚氨酯保溫材料1層，采用鋼卡與排水半管、電伴熱帶一塊固定于襯砌表面。

第三步：引排：拱頂表面排水半管與拱腰、邊墻排水盲管采用同一條排水管，通過拱腰、邊墻排水盲管將水引入排水溝。

4.2.3 “底部疏通水溝+更換保溫橡膠蓋板”施工

第一步：疏通水溝。疏通水溝內(nèi)淤泥、煤灰等雜物。

第二步：修補水溝。采用水泥砂漿修補水溝內(nèi)部破損嚴重區(qū)段。

第三步：更換水溝蓋板。采用新型保溫橡膠蓋板更換原有混凝土蓋板。橡膠蓋板密封性好，防止煤灰進入水溝，其保溫性能可防止冬季水溝內(nèi)的水結(jié)冰，同時橡膠蓋板還具有耐久性強，安裝拆卸方便等功能。

4.3 整治效果

采用“排堵結(jié)合+結(jié)構(gòu)保溫+疏通排水溝+更換橡膠蓋板”綜合整治方案，利用天窗對大秦線隧道滲漏水病害進行了整治，取得良好的整治效果。整治封堵后，漏水點的滲漏水都匯聚于排水管，沿引水管引流到水溝流出。啟動電伴熱帶供電后，低溫下引水管內(nèi)的漏水不再結(jié)冰。水溝保溫蓋板的更換確保了水溝內(nèi)的積水及隧道拱部邊墻不再結(jié)冰。通過整治隧道漏水，有效地改善了隧道功能，保障了列車運行安全，改善了洞內(nèi)作業(yè)環(huán)境。但在施工整治過程中，施工工藝較為繁瑣，需在類似病害整治過程中進一步進行精煉、優(yōu)化完善。

參考文獻：

[1]鐵路隧道工程施工技術(shù)指南.鐵道部經(jīng)濟規(guī)劃研究院出版TZ 204-2008.

[2]傅志訓.隧道病害處治研究[D].成都：西南交通大學，2006.

[3]徐宏慶.淺談隧道滲漏水病害成因及治理辦法[J].山西科技，2013.3.