韓銀輝

(中鐵十八局集團(tuán)第三工程有限公司，河北 涿州 072750)

依據(jù)鐵路工程實(shí)踐和相關(guān)資料，絕大多數(shù)隧道病害[1]集中于如下三方面：顯著的滲水和漏水，結(jié)構(gòu)襯砌腐蝕損壞，仰拱以及鋪底損壞等等。其中由于襯砌開(kāi)裂引發(fā)的隧道滲漏水加劇、結(jié)構(gòu)侵限、仰拱或鋪底變形導(dǎo)致的翻漿冒泥質(zhì)量缺陷，經(jīng)常使行車(chē)安全無(wú)法得到保障，列車(chē)速度無(wú)法實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步提升，直接干擾交通運(yùn)營(yíng)的正常展開(kāi)。

1 工程概況

桑植隧道里程為DK147+276.75～DK152+335，全長(zhǎng)為5 058.25 m，其設(shè)計(jì)斷面如圖1所示。

圖1 隧道標(biāo)準(zhǔn)段橫斷面(單位：cm)

由于該隧道工程位于典型的中低山區(qū)范疇，當(dāng)?shù)氐匦纹露干铰N，林木豐茂，部分盆地谷底與村落農(nóng)田錯(cuò)落分布，國(guó)道以及省道等等周折回轉(zhuǎn)于其中，交通通暢性難獲保障。

該隧道屬于典型的雙線隧道，埋深差異較大，最小處僅為7.3 m，最大處則高達(dá)449.5 m。本標(biāo)段地層主要為第四系全新統(tǒng)坡洪積粉質(zhì)粘土、碎石類(lèi)土，三疊系灰?guī)r、白云巖，二疊系上統(tǒng)、下統(tǒng)碳質(zhì)頁(yè)巖、灰?guī)r，泥盆系中上統(tǒng)砂巖、頁(yè)巖，志留系頁(yè)巖、砂巖。底層斷裂帶由一系列的順向、向、背斜斷裂組合成一弧形構(gòu)造體，地層的連續(xù)性比較好，形成了多個(gè)較完整的水文地質(zhì)單元。巖溶水大多以管狀的地下河形式或樹(shù)枝狀水流系統(tǒng)集中排泄，范圍非常廣，部分地下河數(shù)十公里長(zhǎng)，最大流量可達(dá)7 300 L/s，依據(jù)統(tǒng)計(jì)，已探明的有180多條地下河；地表巖溶形態(tài)非常發(fā)育，落水洞、巖溶洼地等分布非常普遍，降水由此流入地下河，形成一種垂直徑流帶，侵蝕基準(zhǔn)面以上的地下河把河流作為一種主要排泄帶。

本標(biāo)段特殊地質(zhì)地段需要處理的主要有巖溶發(fā)育引發(fā)的突水、突泥，淺埋段水系改變引發(fā)的地面塌陷，隧道穿越煤層可能引發(fā)的瓦斯危害、山體水系破壞引發(fā)的周邊居民生活水源問(wèn)題等。

2 隧道滲漏水病害概況

桑植隧道正洞分為進(jìn)、出口兩個(gè)作業(yè)面施工，進(jìn)口襯砌已施作里程為DK147+276.75～DK148+382，完成1 105.25 m；出口襯砌已施作里程為DK152+335～DK151+508，完成827 m。施工中檢測(cè)到的隧道滲漏水部分情況如表1所示。

3 隧道滲漏水原因分析

3.1 隧道開(kāi)挖對(duì)地下水的影響

地下水流動(dòng)往往遵循特定流線，自高壓水位起始，流至低壓水位區(qū)域。隧道開(kāi)挖過(guò)程中，必將使圍巖應(yīng)力釋放，同時(shí)應(yīng)力重分布，圍巖力學(xué)特性發(fā)生變異，四圍水流開(kāi)始逐步匯聚于隧道區(qū)域，進(jìn)而致使襯砌及底部等部位發(fā)生滲漏水。隧道開(kāi)挖對(duì)水流匯聚的影響程度與具體范圍，難以厘清，滲透系數(shù)、水位降深、過(guò)水?dāng)嗝婕爱?dāng)?shù)厮沫h(huán)境等均與之相關(guān)，該隧道病害段涌水壓力1.869～2.708 MPa，涌水量平均達(dá)到14.311 m3/(d·m)。

表1 隧道無(wú)損檢測(cè)情況及滲漏水情況

3.2 施工缺陷致使混凝土存在空隙

(1)拌合混凝土拌合過(guò)程中，倘若其和易性未能得到保障，或是施工質(zhì)量存在缺陷，造成混凝土內(nèi)部不均勻；再者水泥漿沒(méi)有按照骨料表面粘結(jié)的規(guī)定環(huán)節(jié)進(jìn)行操作，或表層被污染，導(dǎo)致水泥內(nèi)聚力高于集料附著力，出現(xiàn)縫隙造成透水；除此之外，混凝土拌和物在灌注搗實(shí)方面未能達(dá)標(biāo)，亦會(huì)致使密實(shí)度欠妥，甚至存在諸多縫隙。

(2)灌注襯砌混凝土未能夠針對(duì)工作縫進(jìn)行有效處理，存在結(jié)合問(wèn)題，進(jìn)而導(dǎo)致漏水縫隙發(fā)生。

(3)變形縫止水帶操作不規(guī)范時(shí)導(dǎo)致漏水問(wèn)題發(fā)生。

3.3 隧道裂縫病害

隧道二次襯砌施工過(guò)程中產(chǎn)生的裂縫大多位于環(huán)與環(huán)之間，拱墻之間的縱向縫以及混凝土施工過(guò)程中因停工而產(chǎn)生的水平、斜向裂縫屬性均為施工縫?，F(xiàn)在我國(guó)對(duì)于施工縫處理有較為全面的規(guī)定，但是仍然會(huì)由于材料選擇不當(dāng)或技術(shù)選用不合理而出現(xiàn)滲漏問(wèn)題。

為了確保結(jié)構(gòu)不出現(xiàn)均勻變位而設(shè)計(jì)變形縫，但由于施工質(zhì)量不合理或結(jié)構(gòu)變位控制不當(dāng)則會(huì)出現(xiàn)滲漏。

混凝土裂縫是隧道施工中較為常見(jiàn)的問(wèn)題，其產(chǎn)生原因在于砂石料、外加劑質(zhì)量不過(guò)關(guān)、配比不當(dāng)、振搗不密實(shí)或養(yǎng)護(hù)操作不當(dāng)。如果裂縫深度較大足以貫穿襯砌厚度，則可能產(chǎn)生滲漏。

3.4 襯砌混凝土中的泌水

混凝土澆筑過(guò)程中水灰比設(shè)置不當(dāng)導(dǎo)致硬化過(guò)程中，存在多余水分蒸發(fā)等。

3.5 防水板安裝問(wèn)題

由于防水板安裝操作存在缺陷，沒(méi)有處理搭接區(qū)域從而出現(xiàn)滲水。

4 隧道襯砌結(jié)構(gòu)損害原因

一般來(lái)說(shuō)，隧道襯砌結(jié)構(gòu)損害是指結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變形、片塊脫落，從而出現(xiàn)大范圍坍落。具體來(lái)說(shuō)，結(jié)構(gòu)惡化成因多種多樣，但產(chǎn)生機(jī)理是類(lèi)似的：首先是有水的來(lái)源，即滲水處與襯砌外地層存在水力聯(lián)系或結(jié)構(gòu)內(nèi)存在滲水通道；再者是前期勘察設(shè)計(jì)階段對(duì)水文地質(zhì)條件掌握不清楚，采取的防排水設(shè)施不完善；三是施工質(zhì)量有缺陷，如混凝土施工過(guò)程中振搗不到位，引起襯砌蜂窩、麻面、洞穴或由于混凝土級(jí)配或水灰比不當(dāng)產(chǎn)生泌水通道、排水管溝堵塞或防水板破損等等。

4.1 自然地質(zhì)因素

自然因素主要是指地質(zhì)因素，圍巖結(jié)構(gòu)較為軟弱區(qū)域常常受到地下水影響，導(dǎo)致隧道圍巖結(jié)構(gòu)出現(xiàn)軟化，進(jìn)一步出現(xiàn)偏壓等問(wèn)題發(fā)生開(kāi)裂。由于地層偏壓，但施工中沒(méi)有進(jìn)行對(duì)應(yīng)處理，從而出現(xiàn)襯砌裂縫問(wèn)題。原有滑坡結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，出現(xiàn)山體滑移問(wèn)題，隧道襯砌造成開(kāi)裂。

4.2 設(shè)計(jì)缺陷因素

隧道所處區(qū)域地勢(shì)較低，地下水發(fā)達(dá)，降雨量大，因而地下水位相對(duì)較高，水壓較大，給防水造成了一定的困難，高水壓是造成該地下工程結(jié)構(gòu)滲漏的根本原因。在進(jìn)行設(shè)計(jì)工作時(shí)，設(shè)計(jì)人員對(duì)于工程的實(shí)際情況了解不夠全面，如工程所處的自然環(huán)境、氣候條件和氣候特征等。線路選擇過(guò)程中，需要人為避開(kāi)不穩(wěn)定地質(zhì)路段，但是在設(shè)計(jì)過(guò)程中并沒(méi)有予以重視，或在不良地段設(shè)計(jì)不合理，從而導(dǎo)致隧道襯砌結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足以支撐圍巖壓力，出現(xiàn)損壞和病害。

5 裂縫滲漏水處治技術(shù)

結(jié)合是否滲水將混凝土裂縫分為兩個(gè)類(lèi)型，分別是有水裂縫與無(wú)水裂縫。而按照滲水總量由大到小，有水裂縫可以分為無(wú)潤(rùn)水、潤(rùn)水、滲水、漏水、噴水等五個(gè)類(lèi)型。

裂縫處理屬于一種修補(bǔ)措施，僅能處理漏水問(wèn)題，并修繕外觀，所以一般都要與其他修復(fù)技術(shù)共同應(yīng)用，才能從根本上處理隧道病害。

5.1 無(wú)水裂縫的處治

具體施工工藝如下：依裂縫的延伸方向，鑿出寬深各5 cm的溝槽，在長(zhǎng)度方面則在裂縫起止點(diǎn)前后各延伸0.1 m。清潔浮塵之后，每隔0.5～0.8 m安設(shè)注漿管，在前段分叉直接注入裂縫中，用環(huán)氧樹(shù)脂砂漿來(lái)完成嵌補(bǔ)，保證結(jié)構(gòu)固定，在此之后壓注環(huán)氧樹(shù)脂漿液，最后去除外露部分，進(jìn)行刷涂步驟。環(huán)氧樹(shù)脂漿液配比，環(huán)氧樹(shù)脂∶501稀釋劑∶二甲苯∶乙二胺=1∶0．2∶0．35∶0．08。刮抹料配比，水泥∶細(xì)砂∶水=1∶2∶0．35。調(diào)色料配比，水泥∶白水泥∶107膠=5∶3∶1。處理過(guò)程見(jiàn)圖2。

圖2 無(wú)水裂縫處理斷面

5.2 有水襯砌裂縫的處治

有水襯砌裂縫的滲漏大多發(fā)生在雨季，而旱季則不會(huì)漏水，所以可選用完全封堵。水泥類(lèi)固化材料封堵具有較高的耐用性，嵌補(bǔ)材料采用遇水膨脹橡膠條和快硬水泥材料，余與無(wú)水裂縫處理相同。在施工過(guò)程中，從美觀考慮，可先清洗干凈裂縫表面，然后涂刷環(huán)氧樹(shù)脂漿液2～3遍，接著通過(guò)調(diào)色料、刮抹料等對(duì)混凝土表面進(jìn)行處理，確保其顏色和周?chē)r砌混凝土顏色大概相同。

如果裂縫滲水量不大，則可以直接采用注漿封堵，但是由于該類(lèi)裂縫大多較小，不需要太多的漿液，可采用超細(xì)水泥漿、化學(xué)漿液。在固化后其具有較高的強(qiáng)度，并且和原混凝土結(jié)構(gòu)有較好的結(jié)合性，因而實(shí)現(xiàn)較好的防滲效果。在施工工藝方面，首先沿著裂縫的方向進(jìn)行開(kāi)鑿，從而形成一個(gè)寬5 cm、深6 cm的溝槽，隨后通過(guò)清水沖刷的方式確保其整體潔凈。之后可以繼續(xù)沿著裂縫方向，大約按照每50～80 cm即設(shè)置一根注漿管道，管長(zhǎng)可為10 cm，直徑1 cm，并前端分叉，從而與裂縫精準(zhǔn)對(duì)接，之后采用雙快水泥的方式完成注漿管填充，進(jìn)行固定操作，嵌補(bǔ)材料為雙快水泥和高分子丙凝漿液。水泥逐步上升至目標(biāo)強(qiáng)度，然后就可以查驗(yàn)堵塞情況，保證注漿管外沒(méi)有滲漏。

一旦發(fā)現(xiàn)其他環(huán)節(jié)存在漏水隱患，應(yīng)當(dāng)?shù)谝粫r(shí)間進(jìn)行繼續(xù)封堵，隨后完成管路以及注漿泵的對(duì)接，并從下方開(kāi)始進(jìn)行灌注，保持灌注壓力為0.4 MPa左右，并對(duì)注漿效果進(jìn)行檢驗(yàn)，完畢后即可清除注漿嘴。為確保整體視覺(jué)觀感的一致性，用調(diào)色料刷涂于表面上，從而修復(fù)裂縫產(chǎn)生的破壞。

5.3 變形縫的滲漏水處理

如果隧道變形過(guò)大出現(xiàn)變形縫滲漏水的情況，首先進(jìn)行一般的排水處理，之后將處理部位打開(kāi)，斷面如圖3所示，具體操作步驟如下：

圖3 變形縫滲漏水處理(單位：cm)

(1)采用切割機(jī)和鑿子對(duì)變形縫進(jìn)行剔槽操作，將變形縫內(nèi)的填充材料清除掉，形成深9 cm、寬4 cm的溝槽，而槽口部位的寬度為10 cm。

(2)用沖擊鉆進(jìn)行鉆孔操作，孔深控制在接近止水帶，但避免將其穿透，中間維持20 cm內(nèi)的間距。

(3)用鋼刷清除槽內(nèi)灰塵雜物。

(4)在孔內(nèi)設(shè)置注漿嘴，填充膨脹膩?zhàn)?，厚度控制?～3 cm，之后用厚度為2 cm的環(huán)氧砂漿覆蓋。

(5)砂漿強(qiáng)度達(dá)到預(yù)期要求后，則在其內(nèi)部注入環(huán)氧樹(shù)脂，加固充填不密實(shí)的部位。

(6)注漿操作完畢后，將注漿管切斷，并嵌入?3 cm的彈簧排水盲管，確保排水盲管另一側(cè)連接水溝。

(7)在盲管外側(cè)涂抹厚度為2 cm的防水膩?zhàn)印? cm防水砂漿，表面和混凝土保持平整。

(8)混凝土表面涂覆防水涂料，之后用水泥砂漿覆蓋。

(9)環(huán)氧樹(shù)脂∶水泥∶細(xì)砂∶乙二胺∶二丁酯=1∶1．6∶3．2∶0．1∶0．12，其中乙二胺是固化劑，二丁酯是稀釋劑。待環(huán)氧樹(shù)脂砂漿有一定的強(qiáng)度后，以0．15～0．20 MPa壓力壓入水泥-水玻璃漿液或環(huán)氧樹(shù)脂漿液。壓漿結(jié)束后在0.2 MPa壓力下壓水檢查壓漿效果。

6 結(jié)束語(yǔ)

本文從設(shè)計(jì)、施工、水文地質(zhì)等方面詳細(xì)分析了隧道滲漏水病害形成原因，提出了相應(yīng)的防治技術(shù)及建議。需要注意的是：在襯砌施工前，需要注意防止?jié)B漏水的關(guān)鍵工序施工，確保最佳選材和合理施工，才能更好實(shí)現(xiàn)防水要求。