运营高铁隧道渗漏水整治实例分析

秦 涛

(中国铁路武汉局集团有限公司麻城工务段，湖北麻城 438300)

1 概述

目前我国高铁建设速度迅猛，隧道工程建设比例越来越大，修建隧道过程中破坏了山体原始的水系统平衡，隧道成为所穿过山体附近地下水集聚的通道。当隧道围岩与含水地层连通，而衬砌的防水及排水设施、方法不完善时，就必然要发生隧道渗漏水。隧道渗漏水不仅会导致隧道衬砌损坏，降低隧道的使用年限，恶化隧道环境，而且还会降低隧道设备使用寿命，甚至影响行车安全。因此，合理快速的整治高铁隧道渗漏水问题至关重要。

2 整治方法

对于排水型隧道，渗漏水整治采用以排为主、防排结合、综合整治的原则。对于排水盲管失效、中心管沟疏干排水功能缺失等病害，疏通盲管或增设边墙、底板泄水孔，重新打通排水通道，将水沿给定通道引入侧沟、中心沟进行排泄；对于拱顶渗水，为避免直接泄水引起接触网故障，在拱顶部位采用封堵措施，在拱脚处增设泄水孔引水；对于岩体破碎的断层破碎带、浅埋地段，采用径向注浆方式进一步降低渗透系数。

3 工程实例

3.1 工程概况

某高铁隧道位处剥蚀中低山区，隧道全长13 256 m，隧道最大埋深约530 m。隧道洞身地段沟谷地表水发育，整个隧道以二长花岗岩为主，岩性完整，全隧道初期支护与二次衬砌间拱墙铺设EVA防水卷材加土工布防水；全隧道防水卷材背后环向设置塑料盲管。隧道内排水采用双侧沟和中心管沟的方式。侧沟主要用于汇集地下水，并将地下水引入中心管沟(防排水设计见图1)。中心管沟主要用于排水，同时中心管沟设置花管及外侧反滤层，用于汇集道床顶部积水，疏干底板下积水。

2016年以来，隧道出现二衬及底板渗水现象。二衬表面有白色析出物，将严重影响二衬结构的耐久性，个别地段拱顶渗水，易造成接触网短路；底板渗水使道床板与底板间产生离缝，在列车动载作用下，板间细颗粒不断析出，加速离缝发展，使道床板与底板脱空，影响线路稳定性。本次选取400 m作为试验段进行渗水病害整治，试验段兼具边墙、底板渗水两种病害，并含有1条断层破碎带，围岩也分为Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ等多种等级，试验段代表性较强。

图1 隧道侧沟排水设计

3.2 渗水原因分析

通过对试验段渗水位置、侧沟、中心沟、盲管、施工缝等关键部位的调查，分析得出渗漏水的原因如下。

(1)400 m试验段范围内，盲管上钙化凝结严重，上下行边墙环向排水盲管全部失效，在较高水压作用下，水只能沿排水板接缝、施工缝等薄弱环节渗漏。

(2)试验段范围内存在Fd3桃李冲-张广河断层，带宽10～30 m，带内构造裂隙水发育，地表发育为冲沟，雨季有溪流穿行，该段最小埋深仅为25 m，使得地层水力连通，为渗漏提供补给源。

(3)Ⅱ级围岩中心管沟花眼及两侧反滤层施工不到位。经调查，中心管沟两侧超挖部分均采用混凝土回填，而非砂卵石反滤层，暗埋中心管沟未设置花眼，致使找平层或底板下地下水引排不畅，中心管沟无法起到疏干底板下积水的作用。

(4)侧沟被垃圾、钙化堵塞严重，水位较高，水沿侧沟裂纹向轨道板方向渗漏。

3.3 试验段底板及二衬渗漏水整治措施

考虑到花岗岩整体完整、岩质坚硬的特性及渗漏水整治原则，试验段以泄压孔的方式泄水减压。

(1)泄水减压。工作内容包括清理疏通既有排水系统、施做减压孔。考虑到开始阶段水头较高，为避免底板钻孔泄水直接喷射至接触网，先采用边墙泄水孔降低水头，再采用底板或中心管沟泄水孔，进一步降低水位至无砟轨道板以下，泄水减压示意见图2。

图2 泄水孔顺序示意

①清理疏通既有排水系统。隧道无砟轨道底板渗水整治施工开始前，对隧道既有排水系统进行清理疏通，确保排水通畅。主要清理内容有：侧沟清理、环纵向盲沟清理、横向排水管清理、中心管沟清理等，并同时对隧道侧沟转角处凿毛和M10水泥砂浆勾缝。

②边墙泄水孔。在Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级围岩、有仰拱的渗水区段，结合侧墙上渗水点，斜向上布引水孔，泄水孔分上下行两排布置，纵向间距8～10 m；Ⅱ级围岩地段边墙存在渗水地段，也布置边墙泄水孔。所有钻孔均采用取芯钻探，泄水孔兼做勘探孔。为尽力降低围岩外水头高度，引水孔布置在侧沟上侧50～100 cm，钻孔直径50 mm，长度为进入围岩不小于50 cm。成孔后孔内插入φ32 mmPVC花管(外包无纺布)，将水引至排水槽，通过排水管引入水沟。排水槽内埋设φ50 mm圆形PVC管，再用钢卡固定后，用速凝型无机防水堵漏剂封堵填充，外刮涂两层渗透结晶型防水涂料。

③底板泄压孔。由于Ⅱ级围岩地段岩体完整，且不存在仰拱，因此该地段采用在底板处直接泄水方案。底板泄水孔结合底板裂缝布置，裂缝不明显地段间距2 m，分中心沟左右侧交错布置，Ⅱ级围岩底板泄水孔见图3。

图3 底板泄水孔施工

④集水井泄水孔。在集水井内施工泄水孔，进一步降低围岩内水头。通常情况下，虚渣分布于仰拱外侧，在水头较高的情况下，钻穿仰拱易产生突涌，虚渣涌出，造成仰拱外侧空虚，甚至产生沉降。因此，集水井泄水孔应在边墙泄水孔充分泄压的情况下，并预备钢花管(外侧缠绕土工布)应急，成孔后，将钢花管插入孔内，用铁锤将其夯实。

(2)拱顶渗水注浆封堵。为避免拱顶直接泄水引流引起接触网故障，在拱顶采用封堵措施。采用水泥基灌浆料或AB胶，注浆压力应根据现场注浆试验确定。

3.4 整治效果分析

(1)边墙泄水孔效果分析。边墙泄水孔实施后，二衬渗水明显好转。边墙泄水孔初见水量约150～600 ml/s，呈喷射状，水质清澈，无泥沙，稳定流量为10～90 ml/s不等，以破碎带Ⅴ级围岩地段稳定流量最大。底板泄水孔实施前，边墙泄水孔稳定水位为93～255 cm(以底板标高为±0)，Ⅳ、Ⅴ级围岩地段水头仍较高。

试验段范围内盲管全部失效，水无法通过正常途径渗透，特别是Ⅳ、Ⅴ级围岩地段为断层破碎带，岩体破碎，富水量大，且接受地表沟渠径流补给，因此初见水量、水压均较大。Ⅲ级及部分Ⅳ级围岩地段，边墙泄水孔稳定水位在93～107 cm，即该水位为泄水孔距离道床板顶面的高度，表明围岩中临近隧道水位已降至泄水孔高度。K666+082～K666+114段测量时水位较高的，原因为在堵塞出水口的情况下，个别Ⅳ、Ⅴ级围岩地段稳定水位仍较高，相邻泄水孔水头差异大，表明围岩中纵向水力联系差，或相邻两个泄水孔水源为不同的裂隙。因此在该区域应增加底板、集水井泄水孔，进一步降低水头高度，水位、流速与围岩关系见图4。

图4 下行线稳定测速、水位与围岩级别关系

(2)集水井及中心管沟泄水孔效果分析。集水井及中心管沟泄水孔进一步降低围岩水位，同时该钻孔兼做勘探孔，进一步查明仰拱外围岩情况。其实施后，稳定水位为-60～-130 cm，稳定水量33～59 ml/s，同时边墙孔流量进一步减小，出水清澈，无杂质。岩芯及出水情况表明仰拱底部岩体风化轻微，无粉屑状虚渣。

(3)Ⅱ级围岩底板泄水孔效果分析。底板泄水孔布设在裂缝及有水渗出的位置，并连通中心管沟。水流通过底板与找平层之间的缝隙渗流至泄水孔，有效地将Ⅱ级围岩水位降至底板底面以下。

(4)拱顶渗水点封堵。部分拱顶渗水点在边墙及底板泄压孔实施后，立即干涸；个别仍有少量渗水的，采用采用注胶方法对渗水点、施工缝封堵后，效果良好。

三种泄水孔及拱顶封堵实施后，二衬渗水点全部消失，两线间浸水面积由整治前450 m2缩小至20 m2，个别Ⅱ级围岩地段底板有少量浸渍。

4 结束语

(1)隧道原有排水系统失效是造成隧道二衬及底板渗漏水的主因。环向及纵向盲管在整个隧道排水系统中作用关键，但其相对脆弱，易在高矿物质水体中产生堵塞，且疏通困难。因此在施工阶段，应结合水体硬度及泥沙含量，选择眼孔较大的弹簧软管作为盲管，降低堵塞概率。

(2)对于非可溶盐隧道因原排水系统失效引起的渗漏水病害，整治以排为主，在拱脚、底板、中心沟等位置重新开辟排水通道。泄水孔优先选择在可以直接向洞外排泄的边沟及中心沟内实施，但为避免因水压过大，直接向上喷射泄水引起接触网故障，应先在边墙施工部分泄水孔进行减压。

(3)泄水孔应设置反滤系统，且底板及中心管沟内反滤系统宜采用活接可更换方式，便于日后维护。

(4)Ⅳ、Ⅴ级围岩地段岩体相对破碎，泄水孔渗透半径大，泄水作用明显；但Ⅱ级围岩地段，岩体完整，仅有裂隙为渗水通道，对于泄水孔的精准度要求高，只有泄水孔正中裂隙位置才能起到泄水效果。因此，Ⅱ级围岩地段泄水孔施工应结合建设期渗水记录，有的放矢。

(5)本试验段针对隧道渗漏水采用泄水减压为主的整治方法，取得了较好的效果，但对失效盲管的排水功能修复等顽疾仍束手无策。在今后隧道的设计、施工过程中，应重视防排水系统的耐久性和可修复性，以期便于日常维养，确保运营安全。