运营期铁路隧道病害整治技术研究

郝晓杰

（中铁十二局集团有限公司，山西 太原 030000）

0 引言

铁路隧道衬砌裂缝是常见的隧道病害之一，衬砌裂缝病害往往伴随发生水害，给铁路安全运营带来隐患[1]。在我国北方地区，隧道渗水在冬季会发生结冰现象，在隧道内形成冰锥，极大危害铁路运营安全，给工务养护也带来极大压力。

1 工程概况

沁沁铁路建于1988—1991年，线路自太焦线上的沁县站向西南引出，沿沁河右岸西南行抵达沁源县沁源镇，是山西省投资兴建的单线地方铁路。本项目主要承担沿线煤炭运输，是一条以服务沿线工矿企业货物运输的地方铁路，是长治地区铁路网的重要组成部分。

为了进一步提升运输能力，长治地区决定对沁沁铁路进行提升改造。本次提升改造工程既可缓解沿线煤炭运输压力，又为太焦线、邯长线提供稳定可靠的资源，可使区域煤炭外运更加灵活便捷，对发挥路网整体效益、增强区域路网运输机动灵活性，具有重要意义和作用。圣佛岭隧道的衬砌裂缝和水害整治是重要提升改造工程之一。

2 隧道病害整治原则

隧道病害整治以不降低隧道原技术标准，保证结构安全性，尽量减小病害整治对铁路运营的影响为原则[2]，根据病害实际情况进行有针对性的整治，具体要遵循以下处治原则。

隧道病害整治以处治主要病害为原则、分步处治，对于未导致主要病害的缺陷后期加强监测、养护；病害整治尽可能保持原结构完整性的基础上进行补强；施工材料、工艺与施工条件紧密结合，可操作强；病害整治应在有安全保障的前提下进行结构加固，保证施工的安全性；病害整治工程中的安全措施、劳动保护必须符合有关安全施工技术规定；病害整治应遵循动态设计与信息化施工的原则，制定监测方案，通过监测反馈信息，优化设计或调整施工方案[3]。

总之，根据后期水害、裂缝发展等监测结果，完善病害整治措施，并适时实施，确保结构与运营安全。

3 隧道水害整治技术研究

3.1 排水系统疏通

整治隧道产生水害，首先要将隧道的排水系统疏通。疏通隧道两侧排水沟，对无法人工直接清理的部分可采用高压水枪冲洗，水沟要一直疏通至隧道外，保证排水通畅。

3.2 凿槽埋管引排及施工工艺

对于衬砌渗漏水采用“凿槽埋管”方式进行整治。

将待整治的渗漏水裂缝周围混凝土表面清洗干净，除去原表面泛碱、尘土、薄膜、油漆、表面涂层及其他外来物，并铲除疏松、空鼓和蜂窝结构，使表面彻底浸透，但要除去积水和明水。

沿裂缝开凿14cm（衬砌内槽宽）×10cm（深）环向倒梯形槽，施作ϕ40引水孔深入围岩50cm后，引水孔在围岩方向的向上倾角不小于10°。将ϕ100mm的聚氯乙烯半圆管嵌入槽中，半圆管采用间距40cm铝合金管卡固定，管卡两端用钢钉固定在槽中，沿着半圆管两侧用2cm×2cm的膨胀止水条封堵凿槽凹凸不平缝隙，并将半圆管接入一侧的排水沟内，位于排水沟另一侧的水管，通过横向排水管引排至另一侧排水沟内；用堵漏剂填实半圆管周围，填厚70mm。

倒梯形槽表面3cm厚部位再向两侧凿出3cm宽，以嵌入保温板；倒梯形槽两侧不小于10cm范围内环向涂刷两层厚2mm高效防水剂。

3.3 面状止水及施工工艺

针对衬砌为干渍或渗水较轻微的点、面状渗水，不宜凿槽埋管引排处治，宜采用“面状止水”的方式进行处治。

将待整治的点、面状渗水衬砌周围混凝土表面采用同上节相同的办法清洗干净；将渗水范围向周围扩大10cm进行凿除，凿除深度2cm，凿除后对槽内虚渣及灰尘吹洗干净；在凿除范围内先填充1cm厚瞬间堵水材料，再填充1cm厚高效防水剂，最终在表面涂刷两层2mm后高效防水剂。

3.4 裂缝堵水及施工工艺

针对衬砌为干渍或渗水较轻微的裂缝、施工缝渗水，不宜凿槽埋管引排处治，宜采用“裂缝堵水”的方式进行处治。

将待施工的渗漏水裂缝、施工缝周围混凝土表面采用同上节相同的办法清洗干净；沿裂缝渗水位置骑缝开凿4cm×4cm的方形槽，开槽应沿裂缝向未渗漏水位置延伸不小于10cm；向裂缝中灌注环氧树脂进行堵水，灌注浆液施工工艺参照裂缝注胶补强施工工艺；待环氧树脂凝固后采用瞬间堵水材料填槽，最终在开槽及两侧各1cm范围内涂刷两层2mm厚高效防水剂。

3.5 防水剂、堵漏剂和水溶性聚氨酯浆液的主要性能指标

防水剂、堵漏剂、水溶性聚氨酯浆液的主要性能指标分别如表1、表2所示。

表1 防水剂和堵漏剂主要物理力学性能指标

表2 水溶性聚氨酯浆液性能指标

3.6 隧道水害整治后要达到的效果

（1）处理后衬砌内表面不渗水。

（2）引、排水系统不淤积、不堵塞。

（3）防水层应密实、平整、粘结牢固，无脱落、裂纹、麻面等缺陷。

（4）该地区冬季温度较低，对洞口段渗漏水处治时，尚需采取保温防冻措施，防止凿槽埋管发生冻胀，堵塞排水管。

4 隧道裂缝整治技术研究

4.1 隧道裂缝整治技术

对于宽度≤0.2mm的裂缝，对裂缝表面涂抹裂缝修补胶进行封闭。

对于0.2mm＜宽度≤0.5mm的裂缝，对裂缝封闭后，灌注裂缝修补胶进行结构补强。

对于宽度＞0.5mm的裂缝，采用裂缝凿槽注胶处治。衬砌裂缝注浆整治如图1所示。

图1 衬砌裂缝注浆整治

4.2 裂缝封闭施工工艺

裂缝封闭前，必须从上而下将两侧5cm范围内的灰尘、浮浆处理干净，然后使用高压空气吹洗干净，不让灰渣阻塞，之后用丙酮擦洗，清除裂缝周围的油污，清洗时应注意不要将裂缝堵塞。

裂缝封闭时，从上至下沿裂缝涂抹封缝胶，涂抹宽度不小于5cm，厚度为2mm，涂刷应尽量沿缝顺直涂刷，保证涂刷后的表面美观。裂缝处治完毕后，及时恢复衬砌表面涂装，保证衬砌美观。

4.3 裂缝注胶施工工艺

（1）在裂缝表面进行骑缝钻孔，作为注胶导向孔。沿裂缝走向钻孔，孔深15cm，孔径8mm，孔距30～40cm。

（2）所有孔眼必须使用高压空气吹洗干净，不让灰渣阻塞，之后沿裂缝从上而下将两侧5cm范围内的灰尘、浮浆处理干净，然后用丙酮擦洗，清除裂缝周围的油污，清洗时应注意不要将裂缝堵塞。

（3）裂缝封闭带硬化后，需进行压气试验，以检查封闭带是否封严。压缩气体通过注胶嘴，气压控制在0.1～0.3MPa，在封闭带上及注胶嘴周围可涂上肥皂水，如封闭带上有泡沫出现，说明该部位漏气，对漏气部位应再次封闭。压气试验对于环、斜向缝可从下向上进行，水平向缝由低端往高端进行。

（4）灌注裂缝采用空气泵压注法，压浆罐与注胶嘴用聚氯乙烯高压透明管相连接，连接要严密，不能漏气。在注胶过程中应注意控制压力，裂缝宽度较大的，如果进浆通畅时，压力宜控制在0.1MPa以内，如果裂缝进浆不畅，可把泵压控制在0.3MPa以内。

（5）注胶工作完毕后，用压缩空气将压浆罐和注浆管中残液吹净，并用丙酮冲洗管路及工具，以备下次使用。

4.4 裂缝修补胶性能指标

裂缝修补用胶液采用可在潮湿环境下固化的改性环氧树脂胶，基本性能指标见表3。

表3 裂缝修补胶液基本性能指标

4.5 隧道裂缝整治后要达到的效果

（1）表面封缝材料固化后应均匀、平整，不出现裂缝，无脱落。

（2）裂缝封口胶固化后应进行压气试验，检查密封效果；观察注胶嘴之间的连通情况。当注胶嘴中气压达到0.3MPa，仍有不通气的注胶嘴，则应重新埋设注胶嘴，并缩短其间距。

（3）贯通裂缝压力注胶时，胶液注入量按要求进行，在注射过程中可采用取芯法检查注胶饱满程度，适当调整注胶压力、时间等。

5 结论

本文结合沁沁铁路提升改造工程，以圣佛岭隧道衬砌裂缝整治工程为例，研究了铁路隧道水害整治和衬砌裂缝整治技术，取得了良好的效果，可为类似工程提供参考。