高铁隧道渗漏水病害综合整治技术

孙武鹏 中国铁路上海局集团有限公司工务部

近年来随着极端恶劣天气的出现，大暴雨天气增多，连续降雨量不断增大，如何确保高速铁路隧道排水系统畅通，是高速铁路运营安全管理的重要工作。由于我国高速铁路线路较长，选线设计不可避免采用隧道穿越不良地质，同时受极端恶劣天气、地表环境变化以及建设质量等问题影响，部分运营高速铁路隧道会出现渗漏水病害。本文结合宁杭高铁湖州隧道渗漏水病害，分析渗漏水原因，研究解决运营高铁隧道渗漏水整治方法和措施，为高速铁路无砟轨道隧道渗漏水整治积累资料和经验。

1 隧道概况

1.1 总体设计

湖州隧道位于浙江省湖州市长兴县李家巷镇，进口里程为K172+459，出口里程为K177+774，全长5 315 m，隧道进出口洞门均采用帽檐式斜切洞门，设置缓冲结构。隧道内为小人字坡，进口至K176+684为上坡，长4 225 m；K176+684至出口为下坡，长1 090 m。进口至出口坡度依次为20‰、6.4‰、-4.0‰，坡长分别为1 750 m、4 100 m、1 300 m。

隧道设置斜井2 处。1 号斜井位于线路右侧，与线路相交于K174+184 里程处，与隧道左线线路中线的交角为60°，斜长449.91 m。运营期为紧急救援通道使用。2 号斜井位于线路右侧，斜井中线起点X1K0+000 对应于正洞K177+264。斜井直线段与正洞平面夹角12°23'21″，综合坡度约为8.469%，斜长为321.28 m。施工完毕后进行封闭。

1.2 衬砌支护及其他

隧道明洞采取整体式结构，暗洞为复合式结构。

隧道内均铺设无砟轨道，采用CRTSⅡ型板式无砟轨道。直线地段轨道结构高度为67.9 cm，曲线地段轨道结构高度因超高不同而改变。

隧道内设置双侧高式水沟和Φ400 mm中心管沟，纵向每50 m 设置检查井一座；隧道电缆槽底部均设置Φ50PVC 管泄水孔连至侧沟，泄水孔纵向间距3 m～5 m。

隧道拱墙初期支护与二次衬砌之间敷设防水板加土工布。隧道衬砌防水板背后环向设置HDPE50 打孔波纹管，结合施工缝设置，纵向间距一般8 m～10 m 并根据地下水发育情况调整；在隧道两侧边墙墙脚外侧设置纵向HDPE107/93双壁打孔波纹管，每10 m 一段，每段纵向盲沟中间设Φ 100PVC 泄水管一处，接头处均通过三通或弯头连接；环向排水管与纵向排水管两端均直接与隧道侧沟连通。拱墙环向施工缝处设置中埋式橡胶止水带（或背贴式橡胶止水带）和遇水膨胀止水胶（截面15 mm×8 mm）。纵向施工缝混凝土接触面涂混凝土界面剂和设置遇水膨胀止水胶，每侧一条。

变形缝处设置中埋式橡胶止水带和遇水膨胀止水胶（截面20 mm×10 mm）。拱墙变形缝处衬砌外缘与防水板结合部位以聚硫密封胶封堵，衬砌内缘3 cm 范围内以聚硫密封胶封堵，其余空隙采用填缝料填塞密实。仰拱变形缝空隙采用填缝料填塞密实。

1.3 地质条件

K172+457～K172+977 段，表层为粗角砾土，黄褐色，中密，厚约0 m～15 m,下伏基岩为D1-2 ms 砂岩，强风化，褐红色，节理裂隙发育；其下为D1-2 ms 砂岩，弱风化，灰白色、灰紫色，节理裂隙较发育，岩体较完整。

K172+977～K173+234 段，F1 断层影响带。F1 为逆掩断层，地表出露于K173＋304 附近,为区域性断裂，走向近弧形,与线路大角度相交，近垂直。D1-2 ms 砂岩与C2h 灰岩在此以断层接触，破碎带内岩体破碎，多呈土状。其中K172+977～K173+104 段为 D1-2ms 砂岩，K173+179～K173+234 段为C2h灰岩。

K173+234～K173+329 段，围岩为 C2h 灰岩，灰白色、青灰色，弱风化，溶蚀发育，局部有溶洞，地下水较发育。

2 渗漏水病害

2013年10月5日～8日，受台风“菲特”影响，湖州地区发生连续强降雨。根据天气资料显示 5 日20 时至8 日17 时，湖州市降雨量为272 mm。设备管理单位根据防洪应急相关要求，白天冒雨对管内隧道进出口进行拉网式排查，夜间结合天窗作业对管内隧洞进行了检查，发现宁杭高铁湖州隧道南京端拱顶漏水严重，隧道内两线间积水较深。

湖州隧道K173+000-173+300 范围拱顶施工缝处有多达26 条漏水，其中6 条漏水非常严重（K173+180～K173+240段），整条施工缝都在冒水，有些水流直接喷向接触网；隧道侧壁上行3 处、下行1 处共有4 处成片漏水，水柱皆成喷射状（图1）；隧道内两线间有3 处集水井排水不畅，造成两线间积水严重，积水最深处达10 cm（图2）。

图1 喷射状漏水

图2 两线间积水（最深10 cm）

建设单位组织设计、施工、监理、设备管理单位进行现场踏勘。26 处施工缝及周边留下水渍印记（图3），其中K173+234附近施工缝仍有渗漏现象（图4），隧道内侧沟及中心管沟排水较为通畅，泄水孔排水亦较为通畅。

图3 施工缝处水渍

图4 施工缝渗漏水

3 现场调查和原因分析

3.1 地表环境调查

建设单位组织设计、施工、监理、设备管理单位对湖州隧道地表进行踏勘，发现K173+284～K173+584 段为弁山采石场，地表被大面积开采挖掘，雨水冲刷土石较为严重（图5）。

图5 地表被大面积开采挖掘

3.2 原因分析

（1）根据地质资料及建设期间施工资料显示，K173+000-173+300 范围地质为弱风化D1-2 ms 砂岩和C2H 灰岩，有岩层接触带断层，局部有溶洞或节理裂隙密集带。由于地表被大面积开采挖掘，地表排水体系被破坏，大量地表水通过裂隙密集带流向隧道衬砌背后，增加了水压力。

（2）部分隧道排水系统预埋管道堵塞，造成水压力增加。隧道衬砌背后、仰拱之间其填充层渗水通道被堵塞，导致隧道衬砌背后水压力增大；建设期间对施工缝防水施工工艺控制不严，也是其中因素之一。

（3）由于台风“菲特”的影响，湖州地区骤降暴雨，降雨量突增，使隧道结构外水位急剧上升，隧道衬砌背后排水系统不通畅，隧道衬砌外水压骤增，故从隧道施工缝薄弱点成射水状外泄。而流入隧道内的水因排水不甚通畅，在道床形成积水。随着外界补给水减少，隧道施工缝漏水及道床积水现象减弱至消失。

4 整治方案

4.1 隧道内整治方案

隧道内整治方案以拱部接触网以上以堵为主，以下以排为主，疏通排水系统为原则，主要措施为疏通隧道内侧沟、中心管沟及盲沟，增设泄水孔，同时清理环向施工缝。

（1）对中心管沟、侧沟彻底疏通，沟管内不得有任何残留物。在渗漏水密集地段增设泄水孔，泄水孔直径为φ100 mm，位于电缆槽下方，深度至衬砌防水板处。在渗漏水严重地段，泄水孔间距约5 m，其他地段泄水孔间距约8 m～10 m。

（2）接触网上方环向施工缝及裂缝处理。对环向施工缝周边区域进行钻孔注浆止水，钻孔间距不大于50 cm，钻孔深度不小于结构厚度1/2，孔径不大于20 mm，灌浆材料采用水泥基灌浆材料。然后对环向施工缝进行钻孔注浆止水，具体采用钻斜孔穿过结构至止水带迎水面，并注入水泥基灌浆材料，钻孔间距为50 cm～100 cm，对于查清漏水点位置的，注浆范围为漏水部位左右两侧各2 m，对于未查清漏水点位置的，沿整条施工缝注浆止水。

（3）接触网下方的环向施工缝排水槽处理。采用切割机切割成内宽外窄的倒梯形结构，倒梯形内宽13 cm，外宽10 cm，深10 cm，清除槽中混凝土残渣并用清水清洗槽及周围，在槽中放入并固定100 mm 半圆形波纹管，并间距50 cm 采用金属卡和射钉将波纹管固定，然后将调和好的速凝型无机防水堵漏剂填入槽中并稍稍高出，然后用抹刀抹平，待凝固后，在槽及周围用调和好的水泥基渗透结晶型防水涂料刮涂两层防水，用量不应小于1.5 kg/m2，且涂抹厚度不应小于2.0 mm。槽内根据渗水的严重程度斜向上450凿φ50 引水孔（尽量利用既有泄水孔，少凿引水孔），墙角设坡度不小于3%的水平方向引水孔，凿孔至防水板内壁，将防水板至二次衬砌内积水引入排水槽，通过排水管引入水沟。

4.2 地表整治方案

隧道地表因土石流失较严重，对有采石场弃砟松散地段进行缓坡处理或填夯，由坡顶顺地势平整地面，并对裸露的地表进行喷薄植草。

施工中对采石场地表的边坡危石等隐患进行调查、评估，对有安全风险的进行破除清理，必要时采取锚杆（锚索）加固；施工中查明该段隧道中线两侧各约200 m 范围有回填土的区域，根据回填土范围、深度等实际情况，采取粘土覆盖或者注浆固结等处理措施，避免地表水下渗；施工中进一步查明该段隧道中线两侧各约200 m范围内的地表裂缝，根据裂缝深度情况采取注浆并夯填粘土等措施，最后对处理后的地面进行喷薄植草。

5 整治效果

经过采取对隧道中心管沟、侧沟进行彻底疏通以及在渗漏水密集地段增设泄水孔措施后，泄水孔不断流水，中心水沟排水量也增大，证明隧道衬砌背后的水能及时排出，水压力减小。经多年持续观察，该隧道排水系统畅通，未发生因水压过大而轨道拱起等病害，综合整治效果明显。

6 结束语

通过高铁隧道渗漏水原因分析和综合整治措施，可以看出隧道排水系统畅通对运营高铁安全非常重要。建议在建设期间优化高铁隧道防排水设计，加强施工质量监控，消除高铁运营安全隐患。