大瑶山隧道渗漏水的整治方法

大瑶山隧道渗漏水的整治方法

廖树耀

(羊城铁路总公司乐昌工务段,广东乐昌　512200)

摘要:通过对大瑶山隧道渗、漏水病害的成因分析,得出必须以“截、排、堵结合综合整治”为原则进行整

治。文章较详细地介绍采用TGRM特种水泥为压浆灌注材料,整治拱顶大面积渗、漏水的施工方法。关键词:大瑶山隧道　隧道病害　漏水　整治

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中图分类号:U45712　文献标识码:B　文章编号:100321995(2004)0220032202　　我段管辖的京广线有隧道15座,据2003年秋检调查共有800处漏水(其中大瑶山隧道有248处),漏水已成为我段管内隧道较为普遍的病害。大瑶山隧道位于京广线坪石至乐昌间,全长141295km,隧道埋深70～910m,是一座深埋隧道。线路纵断面为人字坡,进口端4450m为3‰上坡,出口端9635m为415‰下坡,中间设平坡210m。隧道长期漏水,致使衬砌腐蚀、钢轨锈蚀、道床板结,或产生翻浆冒泥,同时也影响钢轨零部件的使用寿命,进而影响列车在隧道内的安全运行。

1　水文地质概况

大瑶山隧道地处南岭山脉南端、珠江水系北江上游的武山峡谷旁。隧道中部为白云质灰岩、石灰岩、泥灰岩及砂岩,两端为变质砂岩、板岩,穿越大小断层14条,其中九号断层规模最大,大量断层水流向出口。隧道排水方式采用中心水沟为主、双侧沟为辅的形式,全隧道内水流量因季节及雨水的关系在8000～40000m3Πd间变化。九号断层位于隧道K1979+240～K1979+705地段,长为465m,主断层为隔水层,将上、下盘分隔成两个不同的水文地质区,上盘强富水,下盘次之,主断层带宽173m,力学性质以压性为主,兼具扭性。隧道开挖施工时最大涌水量曾达到3万m3

Πd,九号断层的涌水量占隧道涌水量的90%。隧道自1988

年投入运营后,九号断层最大涌水量为5125万m3

Πd,运营后其涌水量占隧道涌水量的40%至70%。

2　漏水病害的成因分析

通过对大瑶山隧道南北的水文气象和该隧道穿越

的地质地貌等进行调查和分析,认为该隧道漏水病害的主要成因有以下几个方面:

(1)围岩裂隙水丰富　大瑶山隧道所穿越的地质

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条件十分复杂,隧道以石灰岩、砂岩为主,穿越大小断层14条,最大埋深910m。其岩层节理发育,岩层断层破碎会富集大量的结构水,产生巨大的水压力,特别是覆盖层厚的隧道,裂隙具有很强的渗透能力。

(2)衬砌背后有空隙　衬砌背后的围岩由于裂隙的存在,在地下水的作用下,裂隙变大并形成空隙,而且相互逐渐连通。另外由于施工中初支与衬砌间留有空隙,或者回填物不够密实也造成空隙。这些空隙随着时间的推移,特别是相互连通后,就会富集大量的地下水,这是大面积渗漏水的主要原因。

(3)有害离子的化学腐蚀作用　衬砌周围的围岩裂隙水对混凝土有腐蚀性,主要有碳酸根、硫酸根等离子的水化反应而腐蚀,这些腐蚀可造成漏水缝隙,严重时可造成混凝土结构的破坏。

(4)防水层失效　因使用时间长,漏水地段原有的防水层由于种种原因,失去了作用。

(5)混凝土内部的应力作用　混凝土水化反应时收缩、地基的不均匀沉降或因衬砌施工方法不当、拆模过早、围岩应力变化等均有可能使衬砌产生裂缝而导致日后漏水。

3　整治衬砌渗、漏水的几种方法

根据大瑶山隧道投入运营后的具体情况,用“截、排、堵结合综合整治”的办法,多年来针对不同的漏水特点采用了不同的整治方法,也取得了一定的效果。但各种方法各有其局限性,对拱顶较大面积的渗、漏水,特别是有一定压力的漏水,始终没有一种好的解决办法。311　增设排水暗槽

增设排水暗槽是隧道漏水维修养护常用的整治方法,它可适用于电气化隧道边墙的引水。在隧道起拱线附近或边墙上设引水暗槽引流,其作用是汇集和集中漏水。该方法对大面积渗、漏水达不到良好的整治

铁道建筑　　2004年第2

期

效果,而漏水中的泥沙往往又容易堵塞暗槽。312　PVC管明码反扣法

将直径

在漏水处钻孔并安装压浆嘴,用压浆机将预制好

的纯水泥浆压入漏水处的衬砌内部。1998年,我们在雷公尖隧道进行了试验。它的特点是封堵小量渗水,成本低,对滴水成线或大漏不起作用。

4　TGRM水泥基灌注料堵漏方法

2000年9月,我段采用北京中铁瑞威铁道工程公

司提供的TGRM超细水泥对雷公尖隧道基床病害进行整治,效果良好。411　TGRM水泥特性

TGRM水泥具有粒径小、速凝、早强、超细、微膨胀等特点,水泥平均粒径为317μm,可灌入011mm裂缝;其初凝时间为15min,终凝时间为30min;早期强度提高快,30min结石强度为912MPa,1h的结石强度为1418MPa;经国家水泥质量监督检验中心按GB1771313检测结果见表1。

表1　TGRM水泥检测结果

龄期Πd

抗折强度ΠMPa

抗压强度ΠMPa

线膨胀Π%

3717(612)5912(2718)012628

913(813)

7418(5813)

0132

　　注:括号内的数据是普通硅酸盐水泥的试验数据。

412　TGRM水泥堵水原理

预先配制好的TGRM纯水泥浆(水灰比0135～0145)通过动力压入漏水处衬砌内后,在衬砌外侧围岩内侧水流及其自重的作用下,向隧道两边墙脚延伸,在衬砌外侧形成一个封闭的TGRM浆层。高速制浆机将小粒径TGRM水泥与水充分搅拌,有利于水泥浆进入微小裂缝,进入微小裂缝后又微膨胀,使裂缝封堵得更密实。由于TGRM水泥具有早强、快凝的特点,故压入的水泥浆能够在较短时间内沉淀在裂缝内及衬砌外侧,起到良好的堵水作用。

铁道建筑　　2004年第2期

经过认真研究分析,我们认为采用TGRM压浆材

料整治隧道漏水是可行的。我们在大瑶山隧道中选择了具有代表性的三处漏水地段进行了试验,分别是京广K1979+314、K1979+330、K1979+360地段。在整治之前K1979+330拱顶小范围大漏,呈射水状态冲击着道床;K1979+314和K1979+360两处滴水成线,渗、漏水滴在线路上,影响道床稳定。用该方法灌浆整治三年多以来,原漏水处的整治效果良好。413　施工方法坚持“排、堵结合”的原则,主要是针对拱顶较大面积漏水的处所。首先,在附近的衬砌边墙脚(或避车洞墙脚)寻找既有的排水孔(若没有,就要主动开孔排水)。然后,在漏水处钻孔安装压浆嘴,用高速制浆机制成的水泥浆在压浆机的动力作用下,将水泥浆压入漏水处的衬砌内部,使压入的TRGM水泥浆在衬砌外侧形成一层完整的封闭层,从而达到堵水的目的。由于注浆后,衬砌背后的空隙被填满,围岩和松散的回填物被固结为一个整体,隧道的结构得到了大大的加强,从而也起到了稳定的作用。

要确保施工顺利,堵水成功,必须抓住如下几个工作环节:①施工安全措施的制定和落实;②在合适的位置开孔排水;③选准埋设压浆嘴的位置;④水灰比的控制。414　施工流程在施工作业前,先要对隧道内的漏水处所进行详细的调查,主要针对拱顶漏水较严重的病害,观察漏水集中部位以确定钻孔位置,确定施工封锁线路行别。另外,还要调查附近边墙和避车洞有无泄水孔(或开孔排水)。其施工流程为:确定压浆位置→作业车对位、风钻钻孔→埋压浆嘴→压浆→封闭压浆孔。

5　结语

对于隧道漏水,要根据不同的水文地质情况和病害特点,采用不同的方法进行综合整治。这次在大瑶

山隧道的3处漏水整治试验,取得了初步的成功。经过近三年的考验,无论是旱季还是雨季,除个别地方有些潮湿外,其他绝大多数的衬砌表面都能保持干燥,原有的排水孔也能正常泄水。对于隧道漏水的整治,我们只是进行了初步的探讨,今后还需不断努力来完善该项技术。

修回日期:2003-12-16

(责任审编　白敏华)

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