張家坪隧道病害整治

齊海鋒

(中鐵第五勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司東北分院)

1 項(xiàng)目及隧道概況

張家坪隧道位于朔黃鐵路神池南至肅寧北段，1999年竣工，雙線隧道，竣工里程為 K173+526.73～K176+431.73，無(wú)防水板設(shè)計(jì)。洞內(nèi)設(shè)置雙側(cè)水溝，進(jìn)口350 m，出口400 m設(shè)置保溫水溝。

1.1 隧道現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查結(jié)果

2010年11月份對(duì)張家坪隧道進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，調(diào)查發(fā)現(xiàn)K173+850 ～ K173+950，K174+200 ～ K174+500，K175+300～K175+700，K176+000～K176+100里程段襯砌存在裂縫，橫、豎、斜向裂縫均有，裂縫寬度1～3 mm不等，裂縫漏水，11月份調(diào)查最大漏水處滴水成線。

根據(jù)電務(wù)維修部門了解，部分地段存在襯砌背后脫空，脫空最大處可以爬進(jìn)去人。每年的雨季漏水更嚴(yán)重。每年春秋都會(huì)結(jié)冰，影響運(yùn)營(yíng)，需要專人打冰瘤。

1.2 隧道檢測(cè)結(jié)果

本次隧道襯砌質(zhì)量檢測(cè)采用地質(zhì)雷達(dá)法。

(1)襯砌厚度基本滿足設(shè)計(jì)要求。

(2)本次測(cè)試段在DK174+232～DK174+240有鋼架分布，其他測(cè)試段未見(jiàn)明顯鋼架信號(hào)。

(3)襯砌背后脫空與不密實(shí)情況較嚴(yán)重。

2 水文及地質(zhì)概況

2.1 氣象特征

張家坪隧道隧址場(chǎng)地屬大陸性干旱季風(fēng)氣候，冬季寒冷干燥、雪雨稀少，平均氣溫12.7°，極端最高氣溫41.8℃，極端最低氣溫-17.9℃，初霜期9月下旬～10月中旬，終霜期4月中旬～5月中旬，無(wú)霜期130～90 d，多年平均降水量609 mm。沿線土壤最大凍結(jié)深度100 cm。

2.2 地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃

根據(jù)《中國(guó)地震動(dòng)峰值加速度區(qū)劃圖》(GB18306-2001)，地震動(dòng)峰值加速度為0.1 g，地震基本烈度為Ⅶ度。

2.3 工程地質(zhì)條件

(1)地層巖性。

隧道通過(guò)區(qū)大部分為太古界五臺(tái)群(Ar3)地層，局部表層覆蓋第四系全新統(tǒng)洪積層及第四系上更新統(tǒng)坡洪積層，現(xiàn)由新至老分述如下。

①碎石土(Q4al):黃褐色，松散，潮濕，成分以片麻巖為主，一般粒徑40～90 mm。

②新黃土(Q3al+dl):淺黃色，半干硬，含少量碎石。

③斜長(zhǎng)片麻巖(Ar3):灰白色，花崗變晶結(jié)構(gòu)，節(jié)理裂隙較發(fā)育，強(qiáng)風(fēng)化至未風(fēng)化，巖體呈塊狀砌體結(jié)構(gòu)及碎塊狀鑲嵌結(jié)構(gòu)，夾肉紅色偉晶巖脈，層厚約0.2～25 m，沿節(jié)理裂隙呈巖墻式侵入。

(2)地質(zhì)構(gòu)造。

擬建工程場(chǎng)地內(nèi)未發(fā)現(xiàn)對(duì)工程有明顯影響的大型斷裂構(gòu)造，但受多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，節(jié)理裂隙及褶皺發(fā)育。

(3)不良地質(zhì)及特殊巖土。

①不良地質(zhì)。危巖、落石:隧道進(jìn)、出口地勢(shì)陡峭，巖性為石英巖，節(jié)理裂隙發(fā)育，由于差異風(fēng)化及重力作用，坡面發(fā)育危巖，影響隧道洞口施工及運(yùn)營(yíng)安全，宜清除并接長(zhǎng)明洞。

②特殊巖土。黃土，淺黃色，黃褐色，堅(jiān)硬—硬塑，δs=0.072，Ⅱ(中等)自重濕陷性黃土。

2.4 水文地質(zhì)特征

(1)地表水。勘察期間未見(jiàn)地表水。

(2)地下水。測(cè)區(qū)地下水主要為基巖裂隙水?；鶐r裂隙水主要賦存于基巖裂隙中，裂隙水較貧乏，多發(fā)育于淺層風(fēng)化裂隙中，主要接受地表水及土壤中水下滲補(bǔ)給。

3 隧道設(shè)計(jì)

3.1 脫空及不密實(shí)部位整治

K173+850 ～ K173+950，K174+200 ～ K174+500，K175+300～K175+700，K176+000～K176+100里程段，襯砌背后的脫空及不密實(shí)部位，進(jìn)行壓漿回填密實(shí)。說(shuō)明以下幾點(diǎn)。

(1)根據(jù)襯砌背后空洞的大小及范圍沿隧道拱頂及拱腰布置注漿孔(邊墻注漿孔必要時(shí)設(shè)置)，并對(duì)注漿孔編號(hào)。

(2)注漿材料采用水泥砂漿，漿液配合比為1∶0.8～1∶1。

(3)注漿壓力:控制在0.3 MPa以內(nèi)，注意觀測(cè)，不得破壞襯砌結(jié)構(gòu)。

(4)當(dāng)注漿壓力達(dá)到設(shè)計(jì)終壓并穩(wěn)定5 min以上、吸漿量很少或不吸漿時(shí)即可結(jié)束該孔注漿。

(5)施工注意事項(xiàng)。

①段內(nèi)若需采取自進(jìn)式錨桿補(bǔ)強(qiáng)既有襯砌時(shí)，利用錨桿進(jìn)行注漿孔布置。

②注漿孔鉆孔深度應(yīng)超過(guò)既有襯砌并伸入基巖不小于0.2 m。注漿時(shí)于孔口設(shè)置孔口管，注漿過(guò)程中，相鄰注漿孔應(yīng)設(shè)置孔口塞，以免跑漿。

③施工前應(yīng)先進(jìn)行注漿實(shí)驗(yàn)，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果調(diào)整注漿參數(shù)。

④襯砌后注漿時(shí)隧道縱向應(yīng)由下坡方向向上坡方向進(jìn)行;橫向應(yīng)先注邊墻孔、兩側(cè)孔，再注拱頂孔。

⑤對(duì)鉆孔進(jìn)行編號(hào)，鉆孔及注漿過(guò)程中應(yīng)對(duì)鉆孔、注漿壓力、注漿量等進(jìn)行詳細(xì)記錄。

⑥應(yīng)采用由淺到深的逐步分層注漿，避免對(duì)襯砌結(jié)構(gòu)造成過(guò)大的壓力，注漿過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)密觀察襯砌狀況，若發(fā)現(xiàn)襯砌有異常、變形、開(kāi)裂或既有裂隙有加速發(fā)展趨勢(shì)等，則應(yīng)立即停止注漿，以確保襯砌安全。

⑦施工過(guò)程中應(yīng)做到隨鉆隨注以免跑漿。

(6)根據(jù)記錄分析判斷注漿效果，必要時(shí)，待注漿達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，鉆檢查孔進(jìn)行注漿效果檢查，注漿不密實(shí)或仍有空洞者應(yīng)補(bǔ)鉆孔注漿，以確保襯砌背后空洞充填密實(shí)。

(7)注漿結(jié)束后，將孔清洗干凈后采用環(huán)氧砂漿封堵注漿孔。

3.2 裂縫整治

采用鑿槽嵌補(bǔ)和騎縫錨桿的方法進(jìn)行整治。

(1)沿縫鑿槽壓漿。

①沿縫鑿槽:沿裂縫長(zhǎng)度方向鑿倒梯形槽，槽口寬視裂縫大小為5～10 cm(一般為縫寬+4 cm)，槽底寬大于槽口寬，槽深8 cm。

②嵌補(bǔ):沿縫采用環(huán)氧砂漿壓實(shí)嵌補(bǔ)。

(2)建筑材料。

①封縫材料可視情況采用水泥砂漿、膨脹水泥膠泥或環(huán)氧砂漿等，本設(shè)計(jì)采用環(huán)氧砂漿。環(huán)氧砂漿的配制:將環(huán)氧樹脂加熱熔化后，按比例加入二丁脂攪拌均勻，冷卻后加入乙二胺攪拌均勻，然后倒入已混合均勻的水泥砂子中，再充分?jǐn)嚢韬蠹纯墒褂谩－h(huán)氧砂漿應(yīng)隨配隨用、其施作時(shí)間為30 ～40 min。環(huán)氧砂漿的配比為 m6101環(huán)氧樹脂∶m二丁脂∶m乙二胺∶m水泥∶m砂子=100∶15∶8∶200∶500。

②錨桿:Φ22自進(jìn)式注漿錨桿。

(3)騎縫式錨桿設(shè)置。

①Φ22自進(jìn)式注漿錨桿每根長(zhǎng)3.5 m，沿裂縫兩側(cè)交錯(cuò)布置，距裂縫50 cm、沿裂縫間距1.0 m。錯(cuò)臺(tái)裂縫的錯(cuò)動(dòng)側(cè)設(shè)兩排騎縫錨桿，間距1.0 m，梅花形布置。

②錨桿端頭槽在錨桿的抗拔力達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，需用環(huán)氧砂漿回填，并與原襯砌打磨平整。

③錨桿端頭通過(guò)螺母與墊板連接。

④對(duì)錯(cuò)臺(tái)裂縫的錯(cuò)動(dòng)側(cè)的錯(cuò)臺(tái)部分應(yīng)進(jìn)行修鑿處理，且應(yīng)打磨平整。

3.3 漏水整治

對(duì)漏水處進(jìn)行鑿槽，注漿，引排。

(1)壓漿堵縫。

①首先沿縫鑿深均為8～10 cm之“V”型槽，槽頂端應(yīng)正對(duì)裂縫，鑿槽后用高壓水清洗槽壁，清除槽內(nèi)泥砂及松動(dòng)的混凝土塊、殘屑，根據(jù)裂縫水量大小，沿槽按一定間距安設(shè)注漿管，并用環(huán)氧砂漿緊密填塞槽管間隙，并用鐵抹壓實(shí)，注漿管應(yīng)緊抵裂縫，其間距在裂縫大時(shí)約為60～100 cm，裂縫小時(shí)約30～50 cm。注漿管外露8～10 cm，以便與注漿設(shè)備連接。

②對(duì)所有需要注漿的裂縫，均應(yīng)涂刷環(huán)氧樹脂封縫。待封縫材料固結(jié)后，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行質(zhì)量檢查，滲漏水只能從注漿管內(nèi)流出，其他部位不得有滲水現(xiàn)象，否則應(yīng)重新封埋或采用涂刷環(huán)氧樹脂進(jìn)行補(bǔ)救。

③封縫養(yǎng)護(hù)數(shù)天且具有一定強(qiáng)度后，需進(jìn)行壓水試驗(yàn)，以檢查封縫、固管強(qiáng)度，疏通裂縫，確定壓漿參數(shù)。壓水采用帶明顯特征的顏色水，其壓力應(yīng)維持在0.2 MPa左右，試驗(yàn)需詳細(xì)記錄各注漿管出水時(shí)間及水量，試驗(yàn)過(guò)程中若出現(xiàn)封縫漏水需重新進(jìn)行封補(bǔ)，壓水應(yīng)測(cè)定水壓及進(jìn)水量，作為注漿的依據(jù)。

④注漿:注漿漿液可視情況采用水泥砂漿、膨脹水泥膠泥或環(huán)氧砂漿等，本設(shè)計(jì)采用環(huán)氧砂漿。環(huán)氧砂漿的配制:將環(huán)氧樹脂加熱熔化后，按比例加入二丁脂攪拌均勻，冷卻后加入乙二胺攪拌均勻，然后倒入已混合均勻的水泥砂子中，再充分?jǐn)嚢韬蠹纯墒褂?。環(huán)氧砂漿應(yīng)隨配隨用、其施作時(shí)間為30 ～40 min。環(huán)氧砂漿的配比為m6101環(huán)氧樹脂∶m二丁脂∶m乙二胺∶m水泥∶m砂子=100∶15∶8∶200∶500。注漿前對(duì)注漿系統(tǒng)進(jìn)行全面檢查，在注漿機(jī)具運(yùn)轉(zhuǎn)正常，管路暢通的條件下方可注漿。點(diǎn)漏注漿應(yīng)先注漏水量較小者，后注較大者，面漏應(yīng)由周邊管向中心依次注漿，垂直裂縫、施工縫應(yīng)由下向上依次注漿，水平或斜裂縫由水量較小端向較大端依次注漿。

⑤結(jié)束注漿的標(biāo)準(zhǔn):當(dāng)吸漿量與預(yù)先估計(jì)的漿液用量相差不多，壓力較穩(wěn)定，吸漿量逐漸減少至0.01 L/min時(shí)，再繼續(xù)壓注3～5 min即可結(jié)束注漿，注漿過(guò)程中應(yīng)隨時(shí)觀察壓力變化，當(dāng)壓力突然增高應(yīng)立刻停止注漿，壓力急劇下降時(shí)，應(yīng)暫停該孔注漿，調(diào)整漿液的凝結(jié)時(shí)間及漿液濃度后繼續(xù)注漿。結(jié)束注漿時(shí)，立刻打開(kāi)泄?jié){閥門，排放管路及混合器內(nèi)殘漿，拆卸管路并進(jìn)行清洗。

⑥封孔:結(jié)束注漿后，用鐵絲將注漿管外露部分反轉(zhuǎn)綁扎，待漿液終凝后，割除外露部分，再以封縫材料將孔口補(bǔ)平抹光。

(2)鑿槽埋管。

①沿裂縫及延伸范圍方向鑿槽:槽口寬視裂縫大小為5～10 cm，槽深10 cm，鑿槽應(yīng)正對(duì)出水點(diǎn)，并盡可能通過(guò)較多的出水點(diǎn)或鉆孔引流點(diǎn)，鑿槽完畢應(yīng)用高壓風(fēng)、水清洗槽身，清除虛碴后埋設(shè)剖開(kāi)的PVC管作為引排水通道，爾后用防水膠漿固管及堵水。

②防水膠漿采用水泥及BR-2型增強(qiáng)防水劑現(xiàn)場(chǎng)拌制，其配合比為 m水泥∶mBR增強(qiáng)防水劑∶mBR-2專用粉∶m水=1∶0.16 ∶0.035∶0.3，其中BR-2型增強(qiáng)防水劑為粉劑。

③防水膠漿應(yīng)隨拌隨用，操作應(yīng)不超過(guò)3 min，可將干粉拌勻后，抹前加水拌和。水泥砂漿封槽應(yīng)在防水膠漿施作24 h后。若防水膠漿堵水效果不理想，應(yīng)重新施作防水膠漿。

(3)噴涂防水層。

①清洗鑿毛基面:清除基面上的油(煙)垢、浮灰、粉塵、泥土及其他污物，鏟除基面上的突起、疙瘩及分層疏松部位后進(jìn)行鑿毛，再用高壓風(fēng)、水沖清粉塵，要求均勻、清凈。

②堵漏:根據(jù)水量分別采用壓漿堵縫，鑿槽引排措施基本處理完基面上的滴水及滴水成線，并填實(shí)抹平所鑿溝槽。

③用水充分浸透基層混凝土，而不僅僅是表面的濕潤(rùn)。表層預(yù)處理時(shí)不得使用酸洗?；鶎踊炷帘砻骖A(yù)處理要求做到毛、潮、凈。

④噴涂:將KT1、KT2防水材料分別與水均勻拌和后，均勻噴于混凝土基面上。先涂KT1，待KT1初凝又未完全硬化時(shí)涂KT2，噴涂時(shí)噴嘴距基面距離不應(yīng)大于50 cm，且應(yīng)盡可能做到垂直于基面噴涂;噴涂完成后再用大毛刷以圓形辦法涂刷基面。涂層施工時(shí)必須控制涂層的厚度。即應(yīng)在規(guī)定的施工面積上將計(jì)算得出的涂料用完。KT1、KT2涂于襯砌表面，其抗?jié)B指標(biāo)需不小于0.8 MPa。

⑤涂料配方:mKT1或KT2干粉∶m水=5∶2，其參考用量應(yīng)各為0.8 kg/m2。涂料應(yīng)均勻拌和，并嚴(yán)格做到隨混合隨施工，拌制好的涂料，從加水時(shí)計(jì)算宜25 min內(nèi)用完，施工過(guò)程中應(yīng)不時(shí)的攪拌混合物，并嚴(yán)禁向已混合好的粉料中另外加水。

⑥養(yǎng)護(hù):待表面涂層初凝達(dá)到足夠硬后，立即進(jìn)行噴水養(yǎng)護(hù)，并保證涂層處于濕潤(rùn)狀態(tài)，但不得用水浸泡養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)開(kāi)始的1～2 d內(nèi)，每天向涂層噴水5～6次。

4 結(jié)語(yǔ)

襯砌裂紋、脫空對(duì)隧道運(yùn)營(yíng)具有較大的安全隱患，漏水現(xiàn)象會(huì)使隧道襯砌在春秋季節(jié)結(jié)冰，影響行車安全。本文根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查及檢測(cè)報(bào)告結(jié)果，針對(duì)張家坪隧道的襯砌裂紋、脫空、漏水病害分別采取了不同的方法進(jìn)行整治。使隧道襯砌更加穩(wěn)固，脫空回填密實(shí)，使隧道的漏水得到很好的抑制。保證了隧道的運(yùn)營(yíng)安全。

[1]黃旱林.港頭2號(hào)隧道的病害整治設(shè)計(jì)[J］.鐵道勘測(cè)與設(shè)計(jì)，2004，(2).

[2]鐵路隧道防排水施工技術(shù)指南(TZ 331-2009)[S］.

[3]鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范(TB10003-2005)[S］.

[4]王成軍.晉陽(yáng)高速公路隧道滲水處治[J］.山西交通科技，2003，(12).

[5]周劉剛，祝安龍.改建鐵路峰福線峰南段既有隧道病害整治.隧道/地下工程.

[6]鐵道部第二勘測(cè)設(shè)計(jì)院.鐵路工程技術(shù)手冊(cè)·隧道[M］.北京:中國(guó)鐵道出版社，1999.