岩溶地区铁路隧道渗漏水问题探析

摘要 近几年来我国的高速铁路建设呈日新月异、蓬勃发展之势，铁路隧道质量标准要求也越来越严，越来越高，现场施工也不断引进新工艺、新材料、新方案，主体工程内外质量逐步提高和稳定。但隧道防排水的施工缺屡屡暴露问题和不足，特别是在我国南方大部分山区，岩溶发育，富水情况普遍。很多铁路隧道竣工后都结构稳定、外观整体美观，但衬砌结构表面却经常出现渗、漏水现象，就像牛皮癣一样，轻则影响外观，重则威胁到接触网、电力等站后工程质量，甚至引起整个铁路运营系统瘫痪。很多线下施工单位为了消除此病害，花费了很大的精力、人力和财力进行后期整改，但都东补西漏，效果不佳，隐患难除。原因在于防排水工程属于隐蔽工程和早期工程，引起衬砌砼渗、漏水的因素和环节较多，病因复杂，不易找到源头和根本。其重点还是在于提前预防和过程层层把控，后期整改就像拖着牛尾逆行，典型的事倍功半。本文作者主要针对岩溶地区铁路隧道衬砌结构渗漏水问题产生原因和防水工程施工过程进行分析和探讨，为以后同类地区及相似的工程施工提供经验及参考。

关键词 综合 系统 细节 预防 把关

1 工程概况

1.1防水

1.1.1隧道二次衬砌拱部、边墙及仰拱采用防水混凝土，其抗渗等级不低于P8。

1.1.3隧道拱墙环向施工缝设中埋式橡胶止水带和外贴式橡胶止水带，仰拱环向施工缝设中埋式橡胶止水带；纵向施工缝设中埋式橡胶止水带和外贴式橡胶止水带

1.1.5二衬拱部每隔3～3.5m预留回填注浆孔，待混凝土达到设计强度后，进行充填注浆。

2 隧道衬砌结构渗漏水问题原因分析

铁路隧道防排水是一个系统工程，层层相连，环环相扣，施工中应采取“防、堵、截、排，因地制宜，综合治理”的原则，对每一个步骤和环节都要严格把关和控制。过程中施工人员如果为了省工而跳级操作或关键部分处置不当，便很可能导致竣工后出现渗漏水现象，一般易出现问题和导致衬砌结构渗漏水的成因有：

2.1隧道围岩基面处理不当：欠挖地段尖类岩石、超挖地段防水板过紧张裂；基岩表面渗水点未处理，任由渗水漫流；基面上外露钢筋头、锚杆头及其他尖类物。

2.2防水板铺设不规范：防水板铺设松弛度不符合要求，搭接顺序错误，搭接宽度不足15cm：未采用双焊缝，或者焊缝宽度不满足要求：焊接工艺不过关，存在漏焊、焊穿现象，未对焊缝进行充气检查，尤其水平焊缝：未半包纵向盲管，半包纵向盲管未固定，造成浇筑砼窜入纵向盲管。

2.3施工缝、变形缝处理不当：中埋式止水带安设不当、随意，不在断面中心上；止水带未粘接（矮边墙纵向与二衬或仰拱环向、纵向之间）；止水带安设深度、线型不符合要求。

2.4排水盲管不规范：盲管材质不合格，受挤压易变形导致排水不畅或堵死；纵向盲管未采用土工布外包、未固定；纵向盲管标高设置不当；纵向盲管排水口未采用135°弯头连接，采用盲管外包防水板排水；排水口外高内底反向排水，进入砼封堵排水管；排水口高低不齐，且间距过大；环向盲管设置间距不当，局部涌渗水较大地段未加密设置。

3隧道防排水施工过程中需加强和重视的处理措施

3.1防、排水设施施工工艺见“防、排水设施施工工艺图”。

防、排水设施施工工艺图

3.2 防、排水材料主要技术指标

3.2.2无纺布：重量≥400g/m2；厚度≥3mm；拉断力（50mm）≥450N；伸长率≥80%；纵横强度比80%。

3.2.6环向盲沟：φ50双壁打孔波纹管（外裹无纺布）；纵向透水盲沟：φ100双壁打孔波纹管（外裹无纺布）。

3.3基面检查处理

基面处理与基面检查是保证防水板铺设质量的重要环节。防水板铺设前，将喷混凝土层外露锚杆头或钢筋头切断，并用砂浆抹平；对喷混凝土凸凹不平部位、隧道内坍塌掉块等坑洼洞穴及时凿除，并补喷，保证基面平顺；对大面积的淋水部位，在铺设防水层前，应将水进行引排处理，保证焊接质量及施工安全；附属洞室处防水板应提前处理，保证与正洞的搭接不小于30cm。

3.3.1基面处理方法：对钢筋网等凸出部分，先切断后用锤铆平抹砂浆素灰，对有突出的管道，先切割，后用砂浆抹平；对锚杆有凸出部位时，螺头顶预留5mm切断后，用塑料帽处理，；对于初期支护表面凸凹不平进行补处理喷，使混凝土表面平顺，凸凹满足D/L=1/6～1/10（D为凸面间凹进深度，L为两凸面间距离），基面处理作业程序见图“初期支护表面处理图”。

初期支护表面处理图

3.3.2基面处理质量检查：初期支护表面无明显渗漏水，且无控鼓、裂缝、松酥等现象；初期支护表面平整，用2米直尺进行检查，其平整度≤5cm；初期支护表面无钢筋及凸出的管件等尖锐突出物。

3.4防水

3.4.1防水板材的焊接

板材采用双缝热熔自动焊接机焊接。依据板材的厚度和自然环境的温差调整好焊接机的速度和焊接温度进行焊接。焊接完后的卷材表面留有空气道，用以检测焊接质量。

防水板材的焊接见“防水板焊接示意图”。

防水板焊接示意图

检查方法：用5号注射针与压力表相接，用打气筒进行充气， 在压力表达到0.25Mpa时停止充气，保持15min，压力下降在10%以内，说明焊缝合格；否则应补焊至合格为止。

3.4.2防水板材的铺设、固定

防水板采用穿行式防水板台车施工，穿行式防水板台车采用型钢焊制而成，并与模板台车行走同一轨道；轨道的中线和轨面标高误差小于±10mm。台车前端，安装与二次衬砌内轮廓一致的刚架和扶梯，供作业人员检查初期支护的平整度和轮廓尺寸。台车上配备不同高度的作业平台，能达到隧道周边任一部位。台车上配备辐射状的防水板支撑系统。台车上配备提升（成卷）防水板的卷扬机和铺放防水板的设施。

根据实际情况下料，按基准线铺设防水板；用防水板材专用塑料垫和钢钉把缓冲层固定在基面上，应用暗钉圈焊接固定塑料防水板，最终形成无钉孔铺设的防水层。详见“防水板固定示意图”。

防水板固定示意图

在清理好的基面上铺设固定土工布垫层。在喷射砼隧道拱顶部标出隧道纵向的中心线，再使裁剪好土工布垫层中心线与喷射砼上的标志相重合，从拱顶部开始向两侧下垂铺设，用射钉固定垫片将土工布固定在喷射砼面上。水泥钉长度不得小于50mm，平均拱顶3～4个/m2，边墙2～3个/m2。

铺设固定防水板。先在隧道拱顶部的土工布上标出隧道纵向的中心线，再使防水卷材的横向中心线与这一标志相重合，将拱顶部的防水卷材与热融衬垫片焊接，再象土工布垫层一样从拱顶开始向两侧下垂铺设，边铺边与热融衬垫焊接。铺设时要注意与与土工布密贴，并不得拉得太紧，一定要留出余量。

将防水板专用融热器对准热融衬垫所在位置进行热合，一般5秒钟即可。两者粘结剥离强度不得小于防水板的抗拉强度。

3.4.3止水带安设

止水带安设采用安设钢筋卡工艺施工。沿设计衬砌轴线，每隔不大于0.5m钻一直径为φ12mm的钢筋孔；将制成的钢筋卡，由待灌砼侧向另侧穿入，内侧卡紧止水带之半，另一半止水带平靠在挡头板上；待砼凝固后拆除挡头板，将止水带靠钢筋拉直、拉平，然后弯钢筋卡套上止水带。式止水带施工方法示意见“中埋式止水带施工方法示意图”。

中埋式止水带施工方法示意图

3.4.4聚硫密封胶施工

注意：配制好的聚硫密封胶应在2h内用完，否则会慢慢增稠而造成施工困难；贮存在通风、阴凉、干燥处。

3.5排水

斜切段及明洞段衬砌背后（墙底以上4.4m处）设置φ100纵向盲沟，并回填50cm厚砂卵石反滤层，每隔3m采用φ50盲管引入衬砌侧沟。

3.5.1洞内排水

隧道排水采用双侧沟加中心水沟的方式。侧沟主要汇集地下水，同时起到沉淀和兼顾排水的作用，中心沟采用盖板沟的形式，主要用于排水。侧沟与中心沟之间每隔10m设置一道横向引水管。

隧道二次衬砌背后设φ50环向盲沟，每10m一环；两侧边墙脚设φ100纵向透水盲沟，并每隔5～10m将地下水引入洞内侧沟。环向盲管、纵向盲管直接弯入隧道侧沟，纵向盲沟明暗衬砌段分别设置且不得联通。

3.5.1.1排水盲管施工工艺

详见“排水盲管施工工艺框图”。

排水盲管施工工艺框图

喷射混凝土至纵向排水管铺设位置后，进行纵向排水管路铺设施工。 环向Φ50cm透水盲沟在洞外根据设计长度下料，纵向Φ100mm透水盲沟在洞外进行机械打孔，安装四通接头，并利用无纺布包裹，汽车运到施工工作面。利用液压平台辅助人工铺设，与锚杆尾段固定，在没有锚杆地段，采用膨胀螺栓固定。纵向横向排水管路安装完成后，喷射混凝土至设计厚度。排水管布置及连接参见“排水管布置及连接示意图”。

排水管布置及连接示意图

3.5.1.3施工步骤及控制要点

按规定划线，以使盲管位置准确；钻孔定位，定位孔间距不得大于50cm；将膨胀螺栓打入定位孔；用无纺土工布包裹盲管，用扎丝捆好，用卡子卡住盲管，然后固定在膨胀螺栓上；用三通将环、纵向排水盲管连接固定。横向排水管是连接纵向排水管与侧沟的水里通道，隧道砼施工应按设计要求安设横向硬质塑料横向排水管，并应防止砼施工堵塞横向排水管，施工完毕应及时疏通横向排水管。

3.5.1.4排水盲管施工质量检查

排水盲管的材料质量、直径、透水孔的大小、间距应满足设计要求；排水盲管应紧贴岩壁安设，减小地下水由围岩进入排水盲管的阻力，排水盲管布置圆顺，不得起伏不平；排水盲管安装位置应符合设计要，横向泄水管坡度应符合设计要求且不小于2%；三通管位置应准确连接牢固，水路畅通。

3.5.2洞口排水

洞口有沟、渠通过时，采取引排和防渗、防冲淤措施，且洞门顶部设截水天沟，以形成完善的防排水系统。天沟设于边、仰坡顶以外不小于5m，其坡度根据地形设置，但不应小于3%，以免淤积。

斜切段及明洞段衬砌背后（墙底以上4.4m处）设置φ100纵向盲沟，并回填50cm厚砂卵石反滤层，每隔3m采用φ50盲管引入衬砌侧沟。

4隧道渗漏水处理措施

隧道渗漏水的处理，应根据渗漏水的水源、类型、部位及渗漏水量确定处理方案及选择材料。根据现场调差结果，确定隧道渗漏水处理的原则为：拱部堵排结合，综合治理；边墙以排为主，局部渗水量大的部位堵排结合；先拱部后边墙，先堵后排，循序进行。

4.1二次衬砌后注浆

二次衬砌后有渗漏水部位采取二次衬砌内注浆，注浆根据二次衬砌后有渗漏水部位情况布置。注浆孔可采用电冲击锤成孔，凿孔时根据衬砌砼厚度在钻杆上进行标记，控制凿孔速度，防止穿透防水板。安装注浆钢管时，在钢管表面包裹一层棉花，孔口缝用胶密封，待胶凝结后并用砂轮磨平后方能注浆。注浆材料选用可灌性好、粘接力强、流动性好、稳定性好、快凝早强的水泥-水玻璃浆液。

注浆原则：由下部孔眼向上部孔眼压注，以确保地下水被封堵在二次衬砌背后；由无水地段向有水地段压注，由水少地段向水多地段压注，以使水流汇集，便于引排。

4.2凿槽引排

此方法主要使用于拱、墙单点线流、股流等水量较大的渗漏处。主要施工步骤如下：

4.2.1表面清洗：把裂缝左右约10cm的衬砌砼表面清洗干净，找出裂隙的位置和水源。

4.2.2割缝或钻孔：在渗水裂隙左右各3cm处用切割机割6～8cm的缝，或用电冲击锤每隔2cm钻孔，为凿槽做准备。

4.2.3凿槽：人工凿出深度为8cm（施工缝）或6cm（衬砌裂缝）的槽，一般凿成内大（6cm）外小（4cm）的倒梯形槽。

4.2.4埋管：在槽中央埋设φ50mm的PVC半管，将水引至边墙水沟，半管上8cm等间距打透水眼。PVC半管上涂一层2cm厚的高强防渗剂，将施工缝内的渗水全部引到PVC排水管。

4.2.5封填：针对于施工缝，先用遇水膨胀止水条嵌缝，然后再封填防水砂浆；针对衬砌裂缝，直接封填防水砂浆。

4.2.6找平：待防水砂浆达到一定强度后喷湿修复区域，用砂浆把施工缝抹平，与老混凝土圆顺。

5经验总结

铁路隧道防排水是一个工序较为复杂、工艺严谨的工程，涉及到的不利和特殊因素较多，但施工过程中只要严格按工序操作，做好各结构结合部的处理，把好每一道关，将工作做细，就可以化繁为简，化慢为快。同时可能每一条隧道、每一个段落、每一个部位的地质条件和岩溶水发育情况都不一样，个人的经验就是保守施做，对岩溶水发育较强的部位在设计的基础上防水措施进行加强处理，在岩溶水发育一般的部位严格按设计处置不得削弱。因为隧道衬砌结构最后封闭后，一般隧道衬砌背后封闭的水系会重新分布，很可能封闭前岩溶水发育较弱的地方经重新分布后会转化为富水区，存在不可控和发生渗漏的风险。

6 结束语

铁路隧道工程一般都是铁路建设中的控制工程，存在着风险大、单价高、标准高、施工复杂等特点，但一旦顺利竣工建成后，就会充分发挥结构稳固、外观美观、病害少、抗自然灾害能力强等特点，成为铁路线上的一颗颗明珠。因此在铁路隧道的建设过程中，要不断的创造新工艺、新材料和新方案，以不断的提高我国铁路建设水平。