井点降水在整治隧道翻浆病害中的应用

陈诗韵（南宁铁路局　工务检测所，助理工程师，广西　南宁　530001）



井点降水在整治隧道翻浆病害中的应用

陈诗韵
（南宁铁路局工务检测所，助理工程师，广西南宁530001）

摘要：介绍既有线隧道道床翻浆冒泥病害的成因，阐述通过井点降水的方法整治既有线隧道道床翻浆冒泥病害的基本方法，并在南昆线永乐二号隧道道床翻浆病害整治工程中取得的良好效果。

关键词：隧道；翻浆；密井暗管；集水井；整治

10.13572/j.cnki.tdyy.2016.01.014

随着社会经济的发展，货物运输的剧增，南宁铁路局货物列车密度逐年提高，货运量节节攀升。但与此同时，经过多年的高负荷运营，铁路隧道结构的老化，加之复杂的地形条件和自然环境等因素，铁路隧道翻浆冒泥病害也时有发生，严重影响了铁路运营安全，制约了国民经济的发展。

1　隧道翻浆病害成因

1.1围岩状况的影响调查发现隧道翻浆地段围岩等级普遍较低，一般为Ⅲ、Ⅳ类围岩地段，且岩层节理发育、风化严重、岩体破碎，多为砂岩夹泥岩等软质岩层，易受地下水冲蚀。

1.2设计及施工缺陷设计缺陷主要体现在隧道内侧沟深度及隧道铺底厚度不足方面。如南昆线隧道基本参照“专隧0012”通用图进行设计，直墙地段侧沟沟底距离铺底面最低处仅有15 cm，因此对于排除铺底下较深土层的地下水作用不大；铺底厚度在原设计0.1 m的基础上加厚至0.2 m，但在列车的循环荷载作用下仍然出现破损、翻浆等问题。此外，在施工过程中受技术条件及现场条件的限制，未能严格按照设计施工也是产生病害的原因之一。

1.3列车荷载的影响由于列车荷载至上而下的传递具有不均匀性，隧道基底结构在列车荷载的作用下，内部将产生弯矩及剪力，局部承受较大荷载的基底结构在列车循环荷载的长期作用下，就会产生开裂、破损等病害。

1.4地下水的影响地下水是道床翻浆病害产生的根本原因，存在上述列车荷载作用下的基底开裂、破损的地段，基底下富集的地下水在列车荷载加载时，将产生向上的水压力，列车荷载卸载时，基底开裂部分将对地下水产生向上的吸力，使得地下水伴随着泥一起渗入道床内，久而久之形成道床翻浆病害。

1.5隧道拱顶渗漏水当隧道拱顶围岩处于松弛状态时，其自重力由隧道拱顶衬砌承担，拱顶衬砌在围岩自重的长期作用下易产生裂纹，雨季地表水下渗，通过衬砌裂纹产生了隧道拱顶渗漏水病害，水进入道床内，与道床内脏污结合，形成翻浆冒泥病害。

1.6排水沟边墙破损由于受到道床传递的横向力的影响，部分地段排水沟也存在破损、开裂的情况，如果隧道排水沟不能及时清理淤积，疏通排水，侧沟内淤积的水又会在破损部位渗入道床内，引起道床翻浆病害。

2　隧道病害整治方案

根据翻浆病害的分布情况及隧道的排水情况，井点降水整治隧道翻浆病害大体上可以分为密井暗管和集水井抽水2种方法。

2.1密井暗管方案密井暗管方案适用于隧道长度较短，或病害点距离隧道出水口较近，隧道翻浆病害点较为集中的情形。具体方案为：在隧道内单侧设置密井暗管，其中对于设置单侧水沟的隧道，密井暗管通常设置在电缆槽一侧，保留既有水沟的排水功能，对于设置双侧水沟的隧道，密井通常设置在电缆槽对侧，避免电缆迁移。密井间距为5 m，深度为距离轨面1.95 m，井壁上预留直径为6 cm的PVC管泄水孔，使基底面以下的地下水通过泄水孔流入密井，每个密井之间用直径400 mm的HDPE管连接，顺线路下坡方向将地下水排至出水口。暗管处断面见图1、密井处断面见图2所示。

图1暗管处断面图

图2密井处断面图

密井暗管方案排水效果好，能有效的降低地下水位，但需要破坏既有隧道混凝土铺底或仰拱，因此开挖前应在施工一侧盖板顶上部边墙设置C 25普通砂浆锚杆对边墙衬砌进行加固，施工过程中新旧圬工面结合处须插打直径16 mm钎钉连接，以避免出现隧道整体下沉等情况。

2.2集水井抽水方案集水井抽水方案适用于隧道长度较长，或采用暗管排水距离较远，隧道翻浆病害点较为分散的情形。在实际调查中发现，在长隧道中翻浆病害点往往是分散的，甚至于有部分病害点集中在排水方向的上坡端，距离隧道排水口较远，这种情况下为了整治单一的病害点向排水方向全线埋设暗管的方案显然是不可行的，基于这样的情况，就需要采用集水井抽水方案。具体方案为：在隧道病害地段的避车洞内设置集水井，用于降低地下水位，深度为2.5 m，井壁上预留直径为6 cm的PVC管泄水孔，使基底面以下的地下水通过泄水孔流入密井，另在水沟盖板顶上部边墙上设置HDPE总排水管，集水井内设置排污潜水泵，通过排污潜水泵将集水井内水抽排至总排水管排出，为确保潜水排污泵正常工作，须设置水位控制开关，当集水井内水位低于0.2 m时水泵停止工作，当集水井内水位高于0.9 m时水泵开始工作。集水井纵断面见图3、集水井横断面见图4所示。

图3集水井纵断面图

图4集水井横断面图

3　整治案例

永乐二号隧道位于南昆线百色～永乐区间，隧道进口里程为k 216+621.5，出口处为k 216+996.5，中心里程为k 216+809，隧道全长375 m，为单线电气化铁路隧道，于1996年竣工。线路平面除隧道进口至k 216 + 795.68段位于а-14°14′30″、R-610、L-110缓和曲线上外，其余均位于直线上，线路纵坡均为上坡，分别为+3.2%长278.5 m，+4.0%长96.5 m，隧道内铺设预应力混凝土枕，碎石道床，隧道内左侧水沟，右侧电缆槽，洞身为整体式曲墙及直墙衬砌。隧道经过地层均为软质岩层，铺底下岩层在列车活载的反复作用下，遇地下水作用发生泥化，部分泥化岩层随水带走形成空洞，空洞内积水又加剧岩层泥化，最终导致铺底损坏，翻浆冒泥。现场调查发现k 216+750.5～931.5段道床翻浆冒泥严重，水沟堵塞，排水不畅，严重危及行车安全。根据现场调查的隧道病害情况，采取以下整治方案：

1）在隧道k 216+621.5～931.5（进洞标000～+ 310）段线路右侧增设密井暗管，排除地下水，降低地下水位。

2）在隧道进口外线路右侧增设8 m密井暗管，重建40 m水沟顺接至隧道右侧既有水沟将水排出，隧道左侧侧沟彻底清淤。

暗管、密井施工情况分别参见图5、图6。

图5永乐二号隧道暗管施工现场

图6永乐二号隧道密井施工现场

4　结束语

通过井点降水方案的整治，降低了隧道基底面以下地下水水位，有效的整治了隧道翻浆冒泥病害，与以往整治隧道翻浆冒泥的方法相比，该方法从根本上解决了隧道翻浆病害产生的根源，即地下水上涌导致隧道翻浆的问题，对于翻浆病害的整治具有长期性、有效性，目前南昆线永乐二号隧道已完成施工，整治效果良好，后续计划在南昆线多座存在翻浆冒泥病害的隧道中，将采用井点降水的方法整治隧道翻浆冒泥病害。

中图分类号：U261.41+8

文献标识码：B

文章编号：1006-8686（2016）01-0043-03