孫 濤，劉曉偉，唐世杰

(1.北京鐵路局張家口工務(wù)段，河北張家口075031;2.黑龍江北方有色建設(shè)有限責(zé)任公司，黑龍江哈尓濱150046)

鐵路張集線舊堡隧道滲漏及治理效果

孫 濤1，劉曉偉1，唐世杰2

(1.北京鐵路局張家口工務(wù)段，河北張家口075031;2.黑龍江北方有色建設(shè)有限責(zé)任公司，黑龍江哈尓濱150046)

舊堡隧道滲漏為承壓條件下的裂隙滲漏，主要表現(xiàn)在局部道床和局部邊墻結(jié)構(gòu)縫處的滲漏。該線經(jīng)多年通車運行滲漏現(xiàn)象日趨加重，表現(xiàn)為夏季道床局部積水濕滑和邊墻側(cè)行走板的滲漏濕滑。采用疏、堵相結(jié)合的工藝進(jìn)行治理，即采取新鉆導(dǎo)水孔引導(dǎo)邊墻砌體外承壓水至集水井內(nèi)的疏導(dǎo)方法和在裂隙滲漏區(qū)植管注膠堵漏的方法，收到了良好的效果。

舊堡隧道;滲漏;導(dǎo)水孔;注膠堵漏

1 概述

張集線舊堡隧道位于張集線K25+280～K34+ 865線段，全長9585 m，道床主要滲漏地段位于距離張方洞口1550～5280 m處;該隧道滲漏水病害已發(fā)現(xiàn)多年，滲水由道床底砼體裂隙向上涌出，滲漏程度逐年加劇;邊墻滲漏主要部位在隧道襯砌伸縮縫處且滲漏水線逐年上移，個別滲漏處高度上升至隧道頂棚;道床面與集水井無導(dǎo)水通道，致使道床局部積水濕滑，特別在冬季隧道內(nèi)氣溫低至冰點以下時道床積水結(jié)冰并冰面加厚影響列車運行安全，需人工清理。為消除線路運行安全隱患，北京鐵路局對現(xiàn)場進(jìn)行了認(rèn)真勘察和調(diào)研，確定了以鉆孔導(dǎo)水和注膠堵漏的治理方案。該方案的實施，基本上解決了滲漏病害。

2 滲漏病害現(xiàn)場勘察與病害分析

隧道剖面如圖1所示，舊堡隧道設(shè)計走向為北西－南東向，線路高程北高南低，主要滲漏點分部在K28+200～K30+500線段上。隧道排水系統(tǒng)主要由間隔30 m的集水井4和與其串通的排水通道5組成，集水井設(shè)計在上、下行鐵路整體道床中間位置且?guī)缀纬叽鐬?.8 m×0.8 m，深1.0 m，隧道集水井與砌體外圍巖設(shè)計的導(dǎo)水通道7為?120 mm圓形導(dǎo)水孔，與集水井相通的排水通道5為管狀，其直徑為0.6 m，排水道向隧道南口排出水量約120 m3/h。集水井中心距邊墻8凈距7 m，設(shè)計新鉆導(dǎo)水孔長應(yīng)為8～9 m。

圖1 舊堡隧道截面示意圖

據(jù)當(dāng)?shù)匕傩罩v在張集線修建之前，舊堡村北山有一泉水常年涌流不息，隧道修建后該泉水?dāng)嗔?，水線被隧道截斷，山體內(nèi)的泉水經(jīng)導(dǎo)水孔、集水井、輸水道向隧道南口排出。隧道內(nèi)局部出現(xiàn)滲漏是由導(dǎo)水孔排水不暢致使隧道砌體與圍巖空隙充水并形成一定水壓，列車運行對道床沖擊荷載作用使道床體產(chǎn)生微裂紋并隨著荷載作用時長而加劇成通水裂隙，在承壓水的作用下涌滲出道床面。

引起導(dǎo)水孔排水不暢的原因主要有2個:一是水流對巖石裂隙內(nèi)巖屑顆粒的搬運過程中的滯留堵塞了裂隙通道，另有一現(xiàn)象是導(dǎo)水孔出水口處有白色沉淀，可能巖體為具有一定水溶性的碳酸類巖性，隨水流加劇而被溶蝕水流緩慢而沉淀，這類沉淀物固體顆粒堵塞巖石裂隙水通道。

3 治理病害方案的確定

經(jīng)對現(xiàn)場滲漏病害的勘察和調(diào)研，北京鐵路局確定了治理病害的方案是:(1)在滲漏道床區(qū)注入高強(qiáng)度密封膠堵塞滲漏裂隙通道;(2)在已有集水井內(nèi)垂直于邊墻新鉆導(dǎo)水孔引流邊墻外側(cè)承壓水至集水井以泄放邊墻外承壓水。參見圖1。

4 治理病害方案的實施

4.1 新鉆導(dǎo)水孔

4.1.1 孔深與孔徑的確定

現(xiàn)場調(diào)研集水井至邊墻凈距7 m，邊墻厚約1 m，鉆孔入圍巖1～2 m，確定新鉆導(dǎo)水孔長10 m;根據(jù)集水井空間大小可能安裝鉆機(jī)條件和導(dǎo)水孔導(dǎo)水量值確定鉆孔直徑為96 mm。

4.1.2 鉆機(jī)及鉆具的確定

根據(jù)集水井空間限制條件，要求鉆機(jī)具備體積小、質(zhì)量輕和良好的給進(jìn)、取心的工作性能，選擇輕型水鉆并自制水平安裝鉆機(jī)機(jī)架10套;鉆頭采用專門制作加長為0.8 m的金剛石薄壁鉆頭，鉆桿采用1.0 m加長型專用鉆桿并間隔3 m加接自制鉆桿扶正器一個。

4.1.3 施鉆導(dǎo)水孔

采用隧道既有220V交流電源，在安裝好穩(wěn)定水鉆鉆架后并調(diào)整緊固鉆機(jī)于鉆架上，接通清水泵沖洗液管路后即可開鉆取心。通常情況下鉆壓＜0.1 kN，轉(zhuǎn)速2800 r/min(定速)，回次進(jìn)尺約0.5 m。

現(xiàn)場采用的設(shè)備及機(jī)具見表1。

4.1.4 施鉆中遇到的問題及處理方法

(1)巖心不易斷節(jié)，取心困難。在道床與邊墻中鉆進(jìn)，有時鉆遇鋼筋使得巖心不易斷成短節(jié)取出。處理辦法是加偏楔人為折斷巖心，如仍無法折斷巖心，則采用?48 mm加長鉆頭進(jìn)行二次掏心鉆進(jìn)，并二次取心解決不易斷心問題。

表1 現(xiàn)場采用的設(shè)備及機(jī)具

(2)鉆桿動平衡差。隨鉆孔水平向加深鉆桿隨之加長，水平長鉆桿在重力作用下原有的動平衡失效，解決辦法是采用輕型高精度鉆桿替代原鉆桿或在鉆桿間加扶正器以獲得較好的動平衡。

(3)巖粉沖洗不凈，鉆頭取出困難。特別是加入鉆桿扶正器后巖粉存積在扶正器迊流面下部孔壁處在取心時鉆具提出困難。解決的辦法是加大沖洗液壓力并加大沖洗液流量，采用小流量清水泵直接供給鉆具沖洗液，并在取心前增加洗孔時間即可有效解決巖粉夾鉆這一問題。

(4)鉆進(jìn)破碎圍巖進(jìn)尺困難。遇此情況多采用小鉆壓、少進(jìn)尺多提鉆，精心操作直至鉆入完整圍巖并達(dá)到鉆孔設(shè)計深度終孔。

4.2 注膠堵漏

4.2.1 注膠孔的布置

注膠孔以孔距1.5 m滿堂紅形狀布點，鉆孔位置在兩線間并有裂隙水滲漏面處分片布置。鉆孔深以鉆透道床并入底部圍巖0.5 m為準(zhǔn)，本次注漿孔鉆深設(shè)計1.5 m，鉆孔直徑32 mm，可采用風(fēng)鉆或輕型水鉆成孔，該次施工采用風(fēng)鉆，鉆孔頂角為0°。本次注膠共分15區(qū)塊，總計延線約230 m。

4.2.2 注膠管的植入

注膠孔成孔后立即下入注膠管，注膠管采用?25 mm×2 mm無縫鋼管，管長1.5 m，上部管頭加工與注膠軟管相聯(lián)接的兩組絲扣接頭以便注膠時快速聯(lián)接A、B注膠軟管上，植入無縫注膠管的底部1.0 m段預(yù)鉆出漿眼，眼距10 cm，眼徑3～5 mm。注膠管植入注膠孔后，上部0.5 m段管壁間隙要加膠封堵，防止注膠時管壁間溢膠。

4.2.3 壓力注膠

A、B膠注膠壓力≤0.2 MPa，且不允許道床上浮抬升。A、B膠注入比例為1∶2，注膠溫度60℃，注膠終止條件:注膠壓力0.2 MPa且注入量＜5 L/ min條件下續(xù)注2 min終止注膠。

4.2.4 注膠順序

采取排序間隔和單排孔序間隔的注膠順序，因本次注入膠體為速凝微膨脹型，順序間隔時間不做要求。4.2.5 注膠采用機(jī)具(見表2)

表2 注膠機(jī)具表

4.2.6 注膠過程中易出現(xiàn)的問題及處理方法

(1)鉆注膠孔時出現(xiàn)的問題。鉆遇道床底與圍巖接觸帶孔段時，部分注膠孔鉆穿裂隙破碎帶時有夾鉆發(fā)生。為減輕或避免夾鉆發(fā)生，應(yīng)采取輕壓和上下反復(fù)提動鉆具充分氣舉排粉的方法，使得較為順利地通過裂隙破碎帶;(2)個別注膠管上部0.5 m段管壁環(huán)狀間隙加膠封堵效果較差。表現(xiàn)在注膠時注入膠液順其環(huán)隙上竄至道床面，須采用布纖維表面封堵。后期封堵環(huán)隙不再采用由道床面澆入封堵膠液的方法，改為采用細(xì)管順環(huán)隙插入注膠管0.5 m橡膠隔離環(huán)處并通過細(xì)管壓入封堵膠液的方法，此法封堵效果極好;(3)少數(shù)注膠管膠液相互竄通。解決辦法是封堵相通注膠管管口，由一根注膠管注入A、B兩種膠液;(4)道床裂隙竄漏膠液嚴(yán)重。遇此情況須采取二次植管后二次注膠，間隔時間需＞24 h。

5 治理病害的效果及存在問題

5.1 治理效果

本次新鉆導(dǎo)水孔共計30個，水平鉆孔總長計298 m，另外在邊墻滲漏線段處增加邊墻根底鉆孔12個，水平鉆孔總長38 m。從鉆孔導(dǎo)水情況看，集水井內(nèi)鉆孔有12個孔當(dāng)時導(dǎo)水量較大，單孔導(dǎo)水量達(dá)到20 m3/h，其它導(dǎo)水孔導(dǎo)水量在3～10 m3/h。邊墻鉆孔有6個出水量達(dá)20 m3/h，其它孔出水量在5～10 m3/h，邊墻根底鉆孔出水后，邊墻縫隙滲漏逐漸消失;本次注膠共分15區(qū)塊，注膠孔共施工944個，總計鉆進(jìn)9440 m，注入A膠575 kg，B膠1151 kg，注膠后原滲漏區(qū)塊70%面積滲漏現(xiàn)象很快消失，其它點面滲漏現(xiàn)象大大減輕。總體治理滲漏效果較好。

5.2 存在的問題

導(dǎo)水孔內(nèi)導(dǎo)水量的大小取決于圍巖體裂隙水通道暢通程度，它和水井出水量隨持續(xù)時長遞減的原理完全一樣，圍巖體裂隙水通道在導(dǎo)水過程中同樣會被物理和化學(xué)顆粒沉淀堵塞，要恢復(fù)原有導(dǎo)水量，須間隔定期洗孔或新鉆導(dǎo)水孔。道床在列車運行震動荷載作用下同樣引發(fā)新的微裂縫和對裂縫注膠封固體的破壞而形成新裂縫，在道床底承壓水的作用下再次出現(xiàn)道床滲漏。因此，這種滲漏病害的治理應(yīng)該是間隔重復(fù)的治理過程。

6 結(jié)語

本次采用的以鉆孔疏導(dǎo)承壓水和以注膠封堵道床裂隙工法治理舊堡隧道滲漏病害基本達(dá)到了預(yù)期效果。整治全過程體現(xiàn)了病害機(jī)理分析透徹，治理方案合理可行，選用機(jī)具操作靈活適用。特別之處是在空間窄小的集水井安裝鉆機(jī)鉆進(jìn)水平導(dǎo)水孔遇到的技術(shù)問題較多，為解決這些問題創(chuàng)新了工具和操作參數(shù)，在注膠封堵砼體裂隙方面的程序和注膠參數(shù)也有所創(chuàng)新，獲取和積累了特殊工況條件下施工水平孔和注膠堵漏的寶貴經(jīng)驗。

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Jiubao Tunnel Leakage in Railway Zhangjiakou-Jining and the Treatment Effects

/SUN Tao1，LIU Xiao-wei1，TANG Shi-jie2(1.Zhangjiankou Track Division，Beijing Railway Bureau，Zhangjiakou Hebei 075031，China;2.Heilongjiang North Nonferrous Metals Construction Co.，Ltd.，Harbin Heilongjiang 150046，China)

Jiubu tunnel leakage is of fissure seepage under pressure conditions，mainly for seepage at local ballast bed and local sidewall structural joints.This railway line has been put into traffic operation for years，the leakage is increasing day by day.In summer，ballast bed wet traction caused by local water accumulation and walking board wet traction caused by seepage at side wall would appear.The combined process of dredging and plugging is adopted，that is by drilling water conducting hole to lead the confined water out of the side wall masonry to the collecting wells and setting tubes to inject glue for plugging，good results have been achieved.

Jiubao tunnel;leakage;water conducting hole;glue injection for plugging

U457+.2

B

1672－7428(2017)03－0085－03

2017－01－10;

2017－02－14

孫濤，男，漢族，1981年生，科長，助理工程師，土木工程專業(yè)，從事鐵路橋隧技術(shù)研究和設(shè)備技術(shù)管理工作，河北省張家口市站前西街12號，410763826@qq.com。