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摘 要：包蘭線猩猩灣2號隧道由于建設年代久、地質條件差、二次改造破壞等原因造成隧底混凝土破損、基底翻漿冒泥，危及行車安全，增大維修成本。經現(xiàn)場調查和研究，借鑒既有線增設泄水洞整治隧道翻漿冒泥的成功案例，即在隧道內翻漿冒泥嚴重地段采用增設泄水洞、自吸泵、基底注漿相結合的方案，泄水洞增加了隧道內的排水斷面，匯集各類水源并降低水位，然后通過自吸泵將積水抽排至側溝排出隧道，同時對隧底進行注漿處理，固結隧底混凝土。因地制宜，改進施工方法，為同類隧道基底翻漿冒泥整治提供了可借鑒的方案，可以在同類工程整治中推廣使用。

關鍵詞：翻漿冒泥;整治;泄水洞

中圖分類號：U457.2 文獻標識碼：A

0 前言

中國地形、地質、地貌復雜多樣。鐵路設計者們在設計選線過程中為了改善線型、降低縱坡，導致在山區(qū)鐵路中隧道占比就越來越高。但隨著運營使用，既有線隧道由于設計、施工、保養(yǎng)的不當造成的許多病害。整治難度大、維修經費高、治理周期長，與運營的矛盾也愈加尖銳。如包蘭線猩猩灣2號隧道因地質、改造破壞等原因造成隧道翻漿冒泥，不僅維修成本高昂，更危及行車安全，治理刻不容緩。根據(jù)查閱國內外相關研究資料[1-2]，整體道床損壞空吊等隧道基底病害約占隧道病害的50%以上。國內外對此病害形成機理以及具體整治技術的研究和實踐[3]，形成了一些基本規(guī)律性的共識[4-5]，主要從三個方面著手：一是治水[6];二是基底換填;三是既有結構加固，都取得了良好效果。本文旨在研究通過治水、基底加固的方法整治隧道基底翻漿冒泥病害，為同類隧道病害整治提供實踐和理論支撐。

1 隧道簡況

包蘭線猩猩灣2號隧道（中心里程K920+682）全長802 m，建成于1955年。隧道通過一分水嶺埡口相對高差70 m，地勢崎嶇，109國道從洞頂通過。隧道通過地段地表覆蓋黃土質砂黏土，其下為寒武系片巖地層，地層陡峭扭曲片理產狀N50。W-EW走向北傾46°～66°，節(jié)理發(fā)育，巖質堅硬，破碎，屬于四類圍巖，地層破碎，地表水可沿裂隙下滲，洞身上半部通過黃土地層，下半部通過風化巖層，石質松散。修建隧道時從銀川端采用暗挖法施工，隧道內為碎石道床，線路坡度-1.2%，位于700 m半徑的曲線上。

1987年進行過一次翻漿冒泥整治，但未徹底根治。1994年包蘭鐵路進行電氣化改造，對隧道鋪底開鑿，進行落底處理。近年來隨著列車密度加大、通過總重增加，隧道翻漿冒泥病害愈加嚴重，

2 隧道底部鉆芯取樣情況簡介

包蘭線猩猩灣2#隧道內17段+5 m、37段+4 m處左右側鋼軌內側對隧道基底進行鉆孔取樣分析（圖1）。其中7段+5 m芯樣自上而下為22 cm厚混凝土地板（呈破碎狀，腐蝕嚴重），其下為3 cm～10 cm浮漿，然后是37 cm粉化形泥質風化巖層（含水飽和），巖層破碎，再下面是45 cm完整基巖;37段+4 m芯樣自上而下為18 cm厚混凝土地板（呈破碎狀，腐蝕嚴重），其下是52 cm粉化形泥質風化巖層（含水飽和），巖層破碎，然后是64 cm完整基巖。

3 病害產生的原因分析

包蘭線猩猩灣2#隧道在1982年換軌大修時就出現(xiàn)了隧底混凝土破損病害，地下水（含有腐蝕性）外滲侵蝕道床及排水溝，出現(xiàn)基底翻漿冒泥病害。在1987年通過對K920+741～841段重新施做排水溝的方案進行過基底翻漿冒泥整治，但是未徹底根治病害。1994年包蘭線進行電氣化改造時，增加隧道凈空高度，僅對基底進行部分鑿除落底。經過現(xiàn)場調查，隧道翻漿冒泥的主要原因為：

（1）地質條件差。由于上半部地質為黃土，下半部為風化巖層，石質松散，地層破碎，地表水沿裂隙下滲后在隧底匯集，從鋪底施工縫及破碎的混凝土裂縫滲出，造成道床積水，翻漿冒泥。

（2）改造二次破壞。1982年線路換軌致使保護層受損，大量地下水外滲（水含腐蝕性）侵蝕道床及排水溝。1994年該隧道又在電化改造時，落底鑿除不徹底（原設計鋪底厚30 cm，鉆孔取樣鋪底厚僅為22 cm、18 cm），使得隧道部分區(qū)段隧底破損加劇，基底翻漿冒泥病害進一步惡化。

（3）列車通行頻次增加。近年來隨著列車密度加大、通過總重增加，加速了隧道鋪地的破壞。

（4）線路維修不到位。隧道開通運營以來未進行線路清篩，道床臟污，在隧底滲漏水的情況下，經常翻漿冒泥，雨季更加明顯。

4 整治方案比選

為徹底整治猩猩灣2號隧道基底翻漿冒泥病害，蘭州鐵路局集團公司同蘭州交通大學、中鐵第一勘察設計院以及中鐵二十一局集團公司相關專家、技術人員共同對隧道病害進行了詳細調查，經過反復討論，提出了四種解決方案：

（1）重構鋪底。采用4.5 m地基梁架空線路，按設計標準重新施做隧道鋪底，阻斷裂隙水滲入道床。

（2）旋噴樁加固。在翻漿冒泥處所增加旋噴樁配合注漿加固隧底。采用高壓旋噴的方式將水泥漿噴入隧底土層，與土體混合形成具有一定強度的旋噴樁。

（3）加深側溝。對既有的隧道排水溝加深，將道床內積水排入側溝，減少隧底道床積水，緩解隧道基底翻漿冒泥。

（4）增設泄水洞。由于該隧道兩端出口均位于深路塹地段，無法在一端增加泄水洞排水，為了降低隧底水位，在隧道翻漿冒泥嚴重地段的邊墻上施做橫洞，在距離襯砌一定距離處下挖后施做泄水洞，并在泄水洞內增加集水井，利用安設的自吸泵將積水抽排到側溝內排出。

經過反復比選，決定采取增設泄水洞的方法，在隧道邊墻開窗口，施做橫向連接洞，洞深5.9 m，在距離隧道邊墻外3 m處下挖，施做泄水洞，在泄水洞內設置集水井，并設置上揚引水孔引排隧道底部和邊墻外圍巖內裂隙水，降低水位，然后通過自吸泵將積水抽排至側溝排出隧道。同時對隧底進行注漿處理，固結隧底混凝土。

各方案優(yōu)缺點比較見下表：

5 增建泄水洞整治方案的實施

（1）工序：在病害中心位置的襯砌邊墻開窗口，施做橫向連接洞，洞身5.9 m，在距離隧道邊墻外3 m處下挖，施做泄水洞，在泄水洞內設置蓄水池，并設置上揚引水孔引排隧道底部和邊墻外圍巖內裂隙水，當蓄水池中的水位達到一定水位時泥漿水泵將自動啟動，將水抽排入側溝。

（2）施工技術：

①連接橫洞和泄水洞襯砌為C30鋼拱架高抗硫混凝土，鋪底為C30高抗硫混凝土。襯砌和鋪底厚均30 cm。施工完畢，在洞口安裝一扇門，門材質為塑鋼型材，門距洞口距離為2 m。為確保安全，連接橫洞開挖為人力持風鎬鑿除，為加快施工進度，在洞外試驗的基礎上，深度達到3 m時采取爆破開挖，泄水洞全部采取爆破開挖。

②橫向連接洞及泄水洞均增設H125工字鋼鋼拱架，縱向間距120 cm，拱架間設Φ18縱向連接筋，連接筋環(huán)向間距1.0 m，在拱架外緣交錯布置，可視拱架的穩(wěn)定情況加設交叉聯(lián)系筋。模筑混凝土時應掛設一層Φ8鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)格10 cm×10 cm，鋼筋網(wǎng)與二襯配筋焊接牢固，鋼筋網(wǎng)和拱架連接筋焊接牢固，鋼拱架拼接處經螺栓拼接后，縫隙焊接牢靠。

③引水導管為Φ80高壓聚乙烯管，管壁鉆Φ8 mm透水孔，孔密度為20個/m。既有隧道鋪底部位的聚乙烯管管長取9.0 m，從泄水洞排水溝處鉆9 m深潛孔，引水坡度為3%，再將聚乙烯管引入潛孔，聚乙烯管布置間距為1.5 m。邊墻處的聚乙烯管與水平的夾角分別為45°和60°，長度分別為4 m、5 m。

（3）創(chuàng)新施工方法：為縮短施工周期，采用4處作業(yè)點同時作業(yè)，增加作業(yè)面。為降低安全風險，爆破全部納入天窗點內實施。為解決出砟量大問題，采用平板車運砟。推料車安裝制動裝置，施工過程安排專人管理，且施工結束后加鎖處理。為解決施工過程出水量大，增加引水孔及自吸泵。

（4）注漿：挖出道渣，埋孔口護管，引孔鉆機鉆至設計深度后移除鉆機，對翻漿冒泥段進行注漿回填置換加固，深度至邊墻底面以下1 m;更換道砟。

（5）施工注意事項：

①施工單位在施工前應與工務、電務、供電等有關部門密切配合，按照鐵路行車相關規(guī)范做好防護工作，做好線路及各種電纜的撥移及防護，不得將既有電纜設備損壞。

②隧道內線路平面和縱斷面位置不變。

③施工時應加強施工用水、排水管理，以防積水浸泡道床。

④注漿施工中應遵循“先鉆潛孔，然后注漿，最后更換道砟”的順序原則。

6 整治效果評價

包蘭線猩猩灣2#隧道翻漿冒泥增加泄水洞整治施工自2016年8月開始施工，到2017年10月完工，截止目前取得預期效果：

（1）整治前每周要安排20人對翻漿地段進行清挖，每季度要安排20人對隧道內排水溝全面清理一遍。在完工后的二年時間內，施工地段未出現(xiàn)翻漿冒泥，極大地減少了線路養(yǎng)護維修的成本，降低了作業(yè)風險，保證了運輸安全。

（2）采取以改善隧道排水為主、加強隧道基底與整體道床整體性等多種措施和手段進行綜合治理，改變以往對幾何尺寸異常病害區(qū)段一味地墊板和維持。本文方法為隧道基底翻漿冒泥整治提供了可借鑒的方案。

（3）通過增泄水洞，隧道內的排水斷面增加，各類水源能夠匯集。并且該方法對行車干擾較小，施工簡單、造價低， 在條件滿足的情況下具有推廣意義。

參考文獻：

[1]鐵道部工務局.鐵路工務技術手冊（隧道）[M].中國鐵道出版社，1997.

[2]A.Haack，J.Sehreyer，G.Jackel.State of the art of Non-estruetive Testing Methods for Detenn ming the State of a Tunnel Lining，ITA ReProt，195：431.

[3]Danzer P.Appraisal of Repair Concepets for Different Disigns of Ballastless Track [J].Railway Technical Review，2004（01）.

[4]H.MashI mo.State of the road tunnel safety technology in Japan.Tunnelling and Underground Space Technology，2002（17）：145-152.

[5]S.OWEN，R.ANIL，T.DUNNING，E.FRIEDMAN.Mahout in Action[M].Manning Publications，2011：14-18.

[6]牛亞彬.重載鐵路隧道病害產生機理及治理措施[J].鐵道建筑，2012，52（07）：34-37.