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铁路隧道渗漏水的处理与防治措施

摘要：目前隧道的施工质量要求越来越高，对隧道施工的研究也越来越深入，其中隧道的渗漏水就是目前设计、施工的重点和难点，隧道一旦出现渗漏水，它就直接影响着工程的主体结构质量以及使用安全。本文重点介绍处理隧道渗漏水经验，以及隧道出现渗漏水的原因分析与防治措施。
关键词： 隧道 渗漏水 灌浆 开槽 防治措施
一、 隧道渗漏水的处理与效果
1、 平成关隧道渗漏水原因分析
平成关隧道为新建向莆铁路江西段第一座隧道，地处抚州市临川区与南城县交界处。隧道围岩以V、IV、III为主，山体陡峭，植被发育，地表、地下水均发育隧道施工中主要受地表水以及穿越山坳所受的承压水影响，水量很大。本隧道采取多道工序进行防水处理，主要有：初期支护→横、纵向排水盲管→隧道中心管沟→土工布→柔性EVA防水板→止水带→混凝土衬砌等。综合体现“以排为主，截、堵、引相结合的综合治理”原则。
在隧道混凝土二次衬砌施工全部结束后一段时间，发现底板施工缝、两侧混凝土排水沟槽底部（底板与排水沟槽交接处）多处渗漏水，洞身混凝土衬砌无漏水。经过对中心管沟、检查井以及两侧排水沟槽的清理，渗漏水有所减弱，但在承压区段的渗漏情况还是未能减弱。
经过多方面调查分析，造成施工缝渗漏水的主要原因是，前一组仰拱与下一组仰拱的施工缝中止水带未达到要求或损坏、失效造成的。止水带未起到效果而使施工缝渗漏水主要原因：
a、止水带搭接未做好。
b、前一组仰拱预埋的止水带未保护好，在下一组仰拱开挖或爆破过程中损坏。
C、止水带未预埋到两组仰拱间，造成缝隙而出现渗漏水现象。
底板与两侧混凝土排水沟交接处渗漏水原因分析：
a、 混凝土排水沟槽施工未与仰拱填充同步施工，存在缝隙，地下水在压力的作用下，从缝隙渗出。
b、 两侧排水沟槽混凝土施工前，与仰拱填充混凝土顶面接触部位未进行凿毛以及表面淤泥处理不干净，存在缝隙。
c、 衬砌混凝土底部边墙与仰拱填充交接处，止水带及止水胶施工质量不到位，造成地下水从交接缝隙渗出。
d、 两侧排水沟槽施工缝未经处理，造成水沟内流水渗出。（此渗漏只要对施工缝采用密封胶进行内侧封堵处理，即可解决渗漏水问题。）
e、 两侧排水沟槽混凝土施工过长，未按要求施作施工缝，排水沟槽混凝土结构开裂，而造成渗漏水现象。
平成关隧道出现渗漏找出其原因所在并结合实际情况，采取后期堵、引、排处理。排主要是进行两侧混凝土排水沟以及中心管沟内部淤泥清理工作，确保各排水管线、管沟排水通畅，以减少因被堵而产 生的水压力。其他渗漏必须采取多种方法相结合方可保证根治。
2、 平成关隧道渗漏水处理方案选择
目前隧道处理渗漏水的方法很多，但都必须结合本工程的实际情况出发，合理、科学选择才能确定最佳方案及取得最佳效果。根据材料及方式大体可分为：注浆、灌浆和开槽等方法。
1）、注浆与灌浆法
A、砂浆注浆：即水泥砂浆，按水泥：砂：水=1:1:1的配合比，适当参入一定量的外加剂，制成注浆浆液。通过注浆压力泵及注浆设备，把水泥砂浆注入渗漏部位。此方法的浆液凝固时间较长且强度较低，适合用于二衬混凝土背后注浆以及微渗湿处，对渗漏水明显或渗漏水量大很难起到止水效果。
B、改性水溶性聚胺脂注浆法：在使用前将引发剂、发泡剂、固化剂在压浆机里进行聚合反应并通过压力泵注入到漏水部位预留的空腔内，在一定的时间内会凝固在空腔的缝隙中，从而达到高强度，快止水、无变性的作用。此方法适合用于由混凝土空洞而出现的渗漏。它的注浆浆液调配严格、复杂，凝固时间较长。
C、氰凝灌浆法：以氰酯和聚醚树脂制成的主体（预聚体）材料，与一些添加剂组成的化学灌浆液，此液体遇水不发生反应，当灌注到漏水部位内，与水发生反应，形成固结体，抗压强度及抗渗能力有所提高，但用此材料有毒性，并且材料造价高。
D、丙凝灌浆法：是由丙稀酰胺和甲撑双丙烯胺两种有机化合物按一定的比例混合后在氧化剂、还原剂、引发剂的使用下，经引发、聚合交联反应后，短时间内形成富有弹性但不溶于水以及一般溶剂的高分子硬性凝胶材料，它可以封闭水在空腔、砂空隙或结构物裂隙、空隙中的通道，从而达到制止漏水的目的。此方法
组分
序号
名称
分子结构
作用
A
1
Polyairyamide
H2C=CH2-CONLL2
单体
2
MBAM
H2C=CH2-CONLL2 C-LL
H2C=CH2-CONLL2
高联体
3
DMAPN
(CH2)2NCH2CHC2N
缓凝剂
4
Kfe(CN)6

还原剂
5
H2NCH2CH2NH2

引发剂
B
1
sodimmcirale
C6H3O7Na22H2O
稳定剂
2
(NH4)2S2O3

氧化剂
无毒无害且环保，易操作。
2）、开槽引排法：即在出现渗漏水的施工缝，进行开槽形成一个小型的人造排水沟，在沟中预埋倒扣U型PVC管，直接将水引至检查井或隧道底板中间U型排水槽内排出。此方法是在灌注浆无法处理、渗漏水量大、结构物整体、坚硬很难打孔灌注，渗漏源头不明确而采用的方法。本方法施工工艺简单，容易操作。
通过以上处理渗漏水方案的对比，并结合本隧道工程的实际
情况，最终采用丙凝灌浆法与开槽引排法进行处理。
3、丙凝灌浆法施工工艺
1）、 此方法适合用于二衬墙身因混凝土捣固不密实而造成的渗漏，同时也可以用于裂隙轻微渗漏部位，它的材料组成如下表：
2）、灌浆材料的调配
按一定的配合比进行调配，环氧树脂A：固化剂B（重量比），再根据现场的实际温度适量参入10%的专用稀释剂C，按（A+C）：B=（100+10）:275（重量比）的配合比进行调配。
3）、施工工序如下：
找准、确定渗漏点→打孔或沿缝隙凿槽→清理灰土→安装高压灌浆针筒→调拌环氧子封缝胶→封密孔缝或裂缝→灌注灌浆材料→检查是否灌满→封孔→敲处底座，清除面层
施工示意图如下：

4）、施工步骤：
①、开钻孔或沿裂隙剔槽，孔径比针筒列大，槽宽一般在10—20mm，槽深根据基层厚度实际情况而定。采用高压风枪吹净尘土。
②、拌制环氧腻子封缝胶，封密开孔空隙，或骑缝黏贴注射底座和裂隙表面封闭。
③、将调配好的灌浆料，经高压泵，慢慢泵入，开始灌注浆，一般压力采用2Mpa。
④、检查灌注针筒内的浆液残余量，若无残余，继续灌注。重复此步骤，直到针筒内有残余，即表示灌满。
⑤、为使裂隙或空洞完全灌满，应在等待20—30分钟内进行二次灌注，当浆液从裂隙中渗出，即可结束。可拆除针筒，及时缝孔。
⑥、一般等到48小时后，裂隙或空洞内浆液全部硬化。

4、开槽引排法施工工艺
本方法主要是针对灌浆方案处理困难，而采用的方法，比较适合用于铁路隧道底板施工缝以及底板与两侧混凝土排水沟槽交接处的渗漏水处理，它的原理是将渗漏的水汇集引至检查井及排水沟排出。其施工步骤为：
①、 清理洗净渗漏部位，确定渗漏具体位置以及长度。
②、 用切割机沿施工缝切割一个宽6cm，深8—10cm的U型槽。开槽长度应列大于裂隙渗漏的长度。
③、 开槽引至检查井或引至隧道底板中心的U型槽内。
④、 采用内径Φ50的高强度PVC管，列大于一半进行据开。
⑤、 清理干净开槽内的杂物。
⑥、 将据开的PCV管安装在槽内，固定好后，PVC管顶部采用高强度胶合材料进行封填。
施工示意图如下：

平成关隧道经过以上两种方法相结合处理，隧道内原渗漏情况全部解决，隧道内至今无出现渗漏现象，表面干燥、干净，效果非常明显。
二、 铁路隧道渗漏水的防治措施
1、 铁路隧道渗漏水的主要原因
隧道防水工程效果的好坏与设计、地质、水文条件、施工工艺、施工材料以及技术管理水平等息息相关。通过多年的施工经验、技术总结以及隧道出现渗漏水因素分析，要做好隧道渗漏水的防治工作，就必须做好各个工序的关键工作。隧道出现渗漏水现象，根源很多，对其综合分析主要有：
①、 初期支护不到位，造成结构或洞身围岩变形而导致后续衬砌不均匀沉降，出现混凝土开裂而产生渗漏。
②、 隧道纵、横向排水盲管布置不当，或在安装时安装不合格，在富水区域，横向盲管未适当加密，导致排水不力而出现渗漏。
③、 防水板施工，特别是喷射混凝土面平整度处理不当，防水板搭接长度以及搭接缝不符合要求，极易使防水板损坏而造成渗漏水。
④、 施工缝处理不当，特别是施工缝中的止水带，若止水带受损坏或安装不当，是隧道渗漏水的要害。
⑤、 混凝土施工时，捣固不密实，存在空洞，也是产生渗漏的因素。
⑥、 混凝土中的碎石、砂、施工用水等，若对混凝土有腐蚀性，可造成混凝土剥落而使混凝土开裂，导致渗漏。
2、 隧道防治渗漏措施
由以上容易造成隧道渗漏的因素，我们在隧道施工过程的控制就必须加予重视，加强管理。特别是在多道设计防水措施的施工项目中，应严格把关，做到步步为营，把好每一道工序，方能从源头给予防治。
1、 加强初期支护施工，在围岩变化段，应采取相应措施加强支护过度，初期支护必须及时施作及尽快闭合，减少对围岩的扰动。
2、 在隧道富水区域，横向排水盲管应适当加密，设计一般是8—10m设置一处，我们可以4—6m布置，加强排水。纵向排水盲管的坡度应严格控制，防水板施工时，必须对纵向排水盲管进行反包处理。
3、 防水板施工是重中之重，施工前必须对洞身的喷射混凝土表面进行严格检查，凸状物极易使防水板刺破，因此喷射混凝土面的平整度检查工作致关重要。
防水板搭接宽度不得小于15cm，搭接处应采取双焊缝进行焊接，缝宽不的小于2cm。焊接后严格做好焊缝实验工作，若不合格，必须返工处理。防水板铺设时，松紧应适度，不得过松或过紧。严格按设计要求进行铺设，铺设应牢固，不易掉落，严禁采用钢筋穿钉防水板挂设方式施工。
防水板铺设长度，不宜过长，一般比二衬端头长1~2模台车长度，能满足二衬混凝土施工进度即可，过长是会因隧道内爆破时的冲击波影响而掉落，造成对防水板损坏。
4、 结构物施工缝的处理必须严格把控，特别是衬砌混凝土施工缝的位置，严格做好止水带施工，并注意保护不得破坏。仰拱开挖施工是，机械作业最容易损坏，因此在仰拱施工时必须加强对止水带的保护工作，如有损坏应及时恢复。
5、 加强结构本身的抗渗、抗裂以及防水性能。综合分析，施工缝、混凝土开裂均是隧道渗漏水的主要因素，因此在结构本身必须加以防治、提高性能，如尽量使用12米长的衬砌模板台车，确保混凝土原材料、施工用水的质量，混凝土施工时不得漏振或过振，严格控制混凝土的入模温度以及混凝土的塌落度等，确保混凝土的密实及混凝土的强度等级。
结束语：
1、 隧道施工过程中的实体质量，管理水平与素质均必须加以提高、重视，否则给后期的处理带来很大的困难。特别是隐蔽工程应严格控制、施工，不得麻痹大意。
2、 要做好隧道的防排水工作，应结合实际情况分析、考虑、调查，同时务必对设计多道的防水设施充分理解与认识，每一个环节都不得疏忽，掉以轻心，做好、把好每一道工序至关重要。

参考文献：
1、地下建筑结构设计 朱和华主编 中国建筑工业出版社
2、铁路隧道工程施工技术指南 铁道部经济规划研究院出版
TZ 204--2008