運營高鐵隧道滲漏水整治實例分析

秦 濤

(中國鐵路武漢局集團有限公司麻城工務段，湖北麻城 438300)

1 概述

目前我國高鐵建設速度迅猛，隧道工程建設比例越來越大，修建隧道過程中破壞了山體原始的水系統平衡，隧道成為所穿過山體附近地下水集聚的通道。當隧道圍巖與含水地層連通，而襯砌的防水及排水設施、方法不完善時，就必然要發生隧道滲漏水。隧道滲漏水不僅會導致隧道襯砌損壞，降低隧道的使用年限，惡化隧道環境，而且還會降低隧道設備使用壽命，甚至影響行車安全。因此，合理快速的整治高鐵隧道滲漏水問題至關重要。

2 整治方法

對于排水型隧道，滲漏水整治采用以排為主、防排結合、綜合整治的原則。對于排水盲管失效、中心管溝疏干排水功能缺失等病害，疏通盲管或增設邊墻、底板泄水孔，重新打通排水通道，將水沿給定通道引入側溝、中心溝進行排泄；對于拱頂滲水，為避免直接泄水引起接觸網故障，在拱頂部位采用封堵措施，在拱腳處增設泄水孔引水；對于巖體破碎的斷層破碎帶、淺埋地段，采用徑向注漿方式進一步降低滲透系數。

3 工程實例

3.1 工程概況

某高鐵隧道位處剝蝕中低山區，隧道全長13 256 m，隧道最大埋深約530 m。隧道洞身地段溝谷地表水發育，整個隧道以二長花崗巖為主，巖性完整，全隧道初期支護與二次襯砌間拱墻鋪設EVA防水卷材加土工布防水；全隧道防水卷材背后環向設置塑料盲管。隧道內排水采用雙側溝和中心管溝的方式。側溝主要用于匯集地下水，并將地下水引入中心管溝(防排水設計見圖1)。中心管溝主要用于排水，同時中心管溝設置花管及外側反濾層，用于匯集道床頂部積水，疏干底板下積水。

2016年以來，隧道出現二襯及底板滲水現象。二襯表面有白色析出物，將嚴重影響二襯結構的耐久性，個別地段拱頂滲水，易造成接觸網短路；底板滲水使道床板與底板間產生離縫，在列車動載作用下，板間細顆粒不斷析出，加速離縫發展，使道床板與底板脫空，影響線路穩定性。本次選取400 m作為試驗段進行滲水病害整治，試驗段兼具邊墻、底板滲水兩種病害，并含有1條斷層破碎帶，圍巖也分為Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ等多種等級，試驗段代表性較強。

圖1 隧道側溝排水設計

3.2 滲水原因分析

通過對試驗段滲水位置、側溝、中心溝、盲管、施工縫等關鍵部位的調查，分析得出滲漏水的原因如下。

(1)400 m試驗段范圍內，盲管上鈣化凝結嚴重，上下行邊墻環向排水盲管全部失效，在較高水壓作用下，水只能沿排水板接縫、施工縫等薄弱環節滲漏。

(2)試驗段范圍內存在Fd3桃李沖-張廣河斷層，帶寬10～30 m，帶內構造裂隙水發育，地表發育為沖溝，雨季有溪流穿行，該段最小埋深僅為25 m，使得地層水力連通，為滲漏提供補給源。

(3)Ⅱ級圍巖中心管溝花眼及兩側反濾層施工不到位。經調查，中心管溝兩側超挖部分均采用混凝土回填，而非砂卵石反濾層，暗埋中心管溝未設置花眼，致使找平層或底板下地下水引排不暢，中心管溝無法起到疏干底板下積水的作用。

(4)側溝被垃圾、鈣化堵塞嚴重，水位較高，水沿側溝裂紋向軌道板方向滲漏。

3.3 試驗段底板及二襯滲漏水整治措施

考慮到花崗巖整體完整、巖質堅硬的特性及滲漏水整治原則，試驗段以泄壓孔的方式泄水減壓。

(1)泄水減壓。工作內容包括清理疏通既有排水系統、施做減壓孔?？紤]到開始階段水頭較高，為避免底板鉆孔泄水直接噴射至接觸網，先采用邊墻泄水孔降低水頭，再采用底板或中心管溝泄水孔，進一步降低水位至無砟軌道板以下，泄水減壓示意見圖2。

圖2 泄水孔順序示意

①清理疏通既有排水系統。隧道無砟軌道底板滲水整治施工開始前，對隧道既有排水系統進行清理疏通，確保排水通暢。主要清理內容有：側溝清理、環縱向盲溝清理、橫向排水管清理、中心管溝清理等，并同時對隧道側溝轉角處鑿毛和M10水泥砂漿勾縫。

②邊墻泄水孔。在Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級圍巖、有仰拱的滲水區段，結合側墻上滲水點，斜向上布引水孔，泄水孔分上下行兩排布置，縱向間距8～10 m；Ⅱ級圍巖地段邊墻存在滲水地段，也布置邊墻泄水孔。所有鉆孔均采用取芯鉆探，泄水孔兼做勘探孔。為盡力降低圍巖外水頭高度，引水孔布置在側溝上側50～100 cm，鉆孔直徑50 mm，長度為進入圍巖不小于50 cm。成孔后孔內插入φ32 mmPVC花管(外包無紡布)，將水引至排水槽，通過排水管引入水溝。排水槽內埋設φ50 mm圓形PVC管，再用鋼卡固定后，用速凝型無機防水堵漏劑封堵填充，外刮涂兩層滲透結晶型防水涂料。

③底板泄壓孔。由于Ⅱ級圍巖地段巖體完整，且不存在仰拱，因此該地段采用在底板處直接泄水方案。底板泄水孔結合底板裂縫布置，裂縫不明顯地段間距2 m，分中心溝左右側交錯布置，Ⅱ級圍巖底板泄水孔見圖3。

圖3 底板泄水孔施工

④集水井泄水孔。在集水井內施工泄水孔，進一步降低圍巖內水頭。通常情況下，虛渣分布于仰拱外側，在水頭較高的情況下，鉆穿仰拱易產生突涌，虛渣涌出，造成仰拱外側空虛，甚至產生沉降。因此，集水井泄水孔應在邊墻泄水孔充分泄壓的情況下，并預備鋼花管(外側纏繞土工布)應急，成孔后，將鋼花管插入孔內，用鐵錘將其夯實。

(2)拱頂滲水注漿封堵。為避免拱頂直接泄水引流引起接觸網故障，在拱頂采用封堵措施。采用水泥基灌漿料或AB膠，注漿壓力應根據現場注漿試驗確定。

3.4 整治效果分析

(1)邊墻泄水孔效果分析。邊墻泄水孔實施后，二襯滲水明顯好轉。邊墻泄水孔初見水量約150～600 ml/s，呈噴射狀，水質清澈，無泥沙，穩定流量為10～90 ml/s不等，以破碎帶Ⅴ級圍巖地段穩定流量最大。底板泄水孔實施前，邊墻泄水孔穩定水位為93～255 cm(以底板標高為±0)，Ⅳ、Ⅴ級圍巖地段水頭仍較高。

試驗段范圍內盲管全部失效，水無法通過正常途徑滲透，特別是Ⅳ、Ⅴ級圍巖地段為斷層破碎帶，巖體破碎，富水量大，且接受地表溝渠徑流補給，因此初見水量、水壓均較大。Ⅲ級及部分Ⅳ級圍巖地段，邊墻泄水孔穩定水位在93～107 cm，即該水位為泄水孔距離道床板頂面的高度，表明圍巖中臨近隧道水位已降至泄水孔高度。K666+082～K666+114段測量時水位較高的，原因為在堵塞出水口的情況下，個別Ⅳ、Ⅴ級圍巖地段穩定水位仍較高，相鄰泄水孔水頭差異大，表明圍巖中縱向水力聯系差，或相鄰兩個泄水孔水源為不同的裂隙。因此在該區域應增加底板、集水井泄水孔，進一步降低水頭高度，水位、流速與圍巖關系見圖4。

圖4 下行線穩定測速、水位與圍巖級別關系

(2)集水井及中心管溝泄水孔效果分析。集水井及中心管溝泄水孔進一步降低圍巖水位，同時該鉆孔兼做勘探孔，進一步查明仰拱外圍巖情況。其實施后，穩定水位為-60～-130 cm，穩定水量33～59 ml/s，同時邊墻孔流量進一步減小，出水清澈，無雜質。巖芯及出水情況表明仰拱底部巖體風化輕微，無粉屑狀虛渣。

(3)Ⅱ級圍巖底板泄水孔效果分析。底板泄水孔布設在裂縫及有水滲出的位置，并連通中心管溝。水流通過底板與找平層之間的縫隙滲流至泄水孔，有效地將Ⅱ級圍巖水位降至底板底面以下。

(4)拱頂滲水點封堵。部分拱頂滲水點在邊墻及底板泄壓孔實施后，立即干涸；個別仍有少量滲水的，采用采用注膠方法對滲水點、施工縫封堵后，效果良好。

三種泄水孔及拱頂封堵實施后，二襯滲水點全部消失，兩線間浸水面積由整治前450 m2縮小至20 m2，個別Ⅱ級圍巖地段底板有少量浸漬。

4 結束語

(1)隧道原有排水系統失效是造成隧道二襯及底板滲漏水的主因。環向及縱向盲管在整個隧道排水系統中作用關鍵，但其相對脆弱，易在高礦物質水體中產生堵塞，且疏通困難。因此在施工階段，應結合水體硬度及泥沙含量，選擇眼孔較大的彈簧軟管作為盲管，降低堵塞概率。

(2)對于非可溶鹽隧道因原排水系統失效引起的滲漏水病害，整治以排為主，在拱腳、底板、中心溝等位置重新開辟排水通道。泄水孔優先選擇在可以直接向洞外排泄的邊溝及中心溝內實施，但為避免因水壓過大，直接向上噴射泄水引起接觸網故障，應先在邊墻施工部分泄水孔進行減壓。

(3)泄水孔應設置反濾系統，且底板及中心管溝內反濾系統宜采用活接可更換方式，便于日后維護。

(4)Ⅳ、Ⅴ級圍巖地段巖體相對破碎，泄水孔滲透半徑大，泄水作用明顯；但Ⅱ級圍巖地段，巖體完整，僅有裂隙為滲水通道，對于泄水孔的精準度要求高，只有泄水孔正中裂隙位置才能起到泄水效果。因此，Ⅱ級圍巖地段泄水孔施工應結合建設期滲水記錄，有的放矢。

(5)本試驗段針對隧道滲漏水采用泄水減壓為主的整治方法，取得了較好的效果，但對失效盲管的排水功能修復等頑疾仍束手無策。在今后隧道的設計、施工過程中，應重視防排水系統的耐久性和可修復性，以期便于日常維養，確保運營安全。