铁路隧道涌水涌泥病害处治问题的探讨

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　　摘要：结合尖山隧道涌水涌泥病害处理的成功实践，详细阐述了隧道的主要病害，分析了病害的原因，提出了有针对性的处理措施，为解决铁路隧道涌水涌泥病害处理问题提供了可供借鉴的技术资料。
　　关键词：铁路隧道，涌水涌泥病害，处治措施。
　　中图分类号：U45文献标识码： A 文章编号：
　　
　　1.工程概况
　　尖山隧道进口里程DIK145+320（K463+171），出口里程D3K147+853（K465+704），全长2533m。洞身线路设计为3‰的人字坡，变坡点里程为D3K146+500。隧址属构造剥蚀及岩溶侵蚀丘陵区地貌，最大埋深拱顶以上约150m，最小埋深拱顶以上约10m。本隧于2005年12月开工，施工中洞身揭示多处溶洞及一处暗河，受岩溶影响，部分地段为溶洞充填物，且在2007年、2008年雨季期间，受短时汇集于衬砌背后高压岩溶水影响，隧道内部分地段已施作的衬砌仰拱出现挤压破坏，隧底涌水、涌砂，边墙泄水孔出现大量涌水、涌砂现象。
　　本隧道围岩大部分地层为石炭系（C）和二迭系（P）碳酸盐岩，进出口两段穿过软质岩。隧道穿越地层为：断层角砾岩（Fbr），砂岩、页岩夹泥灰岩（T3），灰岩、泥质灰岩偶夹页岩薄层（P1q），灰岩、泥质灰岩偶夹页岩薄层（C2-3ht），页岩（C1d2），泥质灰岩（C1d2），灰岩（C1d2）。全隧预测涌水量Q=11400m3/d。
　　本隧III、IV、V级围岩长度分别为1345m、760m、428m，占全隧比例分别为53%、30%、17%。其衬砌均采用曲墙带仰拱复合式衬砌。施工中于D3K145+560～D3K145+575段右侧边墙揭示一处地下暗河及多处溶隙、充填溶洞。2007年雨季期间由于受岩溶水作用，D3K145+920～+930、D3K146+008～+012及D3K146+403～+415段仰拱出现挤压破坏涌砂涌泥现象。经补勘，本隧进口段（DIK145+320～D3K146+500上坡段）暴雨期间最大涌水量为31858.4m3/d。
　　2.隧道存在主要病害
　　针对本隧岩溶管道贯通性好，遇强大暴雨时，短时间易在衬砌周边形成局部高压水，造成衬砌裂损破坏，发生突水、涌泥等灾害，为加强隧道岩溶涌水的排泄、疏导，同时降低衬砌周边突发水压，防止运营期间出现泥砂淤积道床，衬砌开裂、涌水、涌泥等安全事故。对岩溶水采取设泄水洞"引排"为主的整治措施，确保运营安全及衬砌结构安全。泄水洞洞口里程为XK145+280，全长1666m。泄水洞排水系统含：泄水洞，检修通道，引水横通道，暗河段涵洞，集水孔，洞外横向排水沟，路基段侧沟改造等7部分工程。 2011年7月、8月由南宁铁路局洛湛铁路建设指挥部主持设计、施工、监理及工务段等相关单位，多次对洛湛线尖山隧道泄水洞涌砂、涌泥情况进行现场调查，从现场情况看，泄水洞达到了设计预期目的，对正洞涌水、涌砂、涌泥达到了很好的引排效果，保证了正洞结构的安全及运营安全。但目前该隧道正洞衬砌局部发育裂纹，正洞局部边墙泄水孔及避车洞墙脚仍出现涌砂涌泥现象，泄水洞内涌砂涌泥。具体情况为：（1）正洞衬砌局部地段发育细小裂纹，裂纹宽度大部分为0.2mm左右，局部达1mm。其中D3K146+030～+040段裂纹发展最严重，边墙、拱部发育6条裂纹，最大裂缝宽度3mm，裂纹基本稳定，裂缝并未继续延伸发展，裂缝宽度也没有发展，裂纹最大深度约5cm，见表1。(2)局部边墙泄水孔及局部避车洞墙脚存在涌泥涌砂现象，且衬砌个别地方存在渗漏水现象，均分布于设泄水洞段落，见表2。（3）泄水洞内涌砂涌泥，见表3。坑底淤积较严重，最大淤积厚度约1m，易出现淤积倒灌入正洞的危害，影响正洞运营安全。
　　
　　
　　
　　3.原因分析
　　 从现场调查情况看，目前正洞内病害主要为局部地段衬砌出现裂纹，且裂纹主要分布于设有泄水洞的正洞段，裂纹目前基本稳定，无发展。从泄水洞建成前后对照看，泄水洞建成前，雨季时正洞内涌水、涌泥涌砂严重，而泄水洞建成后，正洞内仅D3K146+770～+810段线路右侧泄水孔出现涌砂涌泥，造成该段水沟堵塞，总体上侧沟内水流较小，正洞内的涌水涌泥病害在泄水洞的引排作用下得到了很好解决。隧道内衬砌产生裂纹原因主要为岩溶水通过地下岩溶管道时短时间内汇集而又未能及时排泄，因此在衬砌背后产生局部高水压，最终表现为局部衬砌出现开裂。
　　4.处治措施
　　为确保正洞结构及运营安全，结合泄水洞涌砂、涌泥出水点以及正洞病害情况，采用浅埋段地表加固截排水及在泄水洞内局部地段采取增设横向排水通道、集水孔等措施，进一步增强泄水洞对岩溶水的引排效果，其具体处治措施为：
　　（1）地表加固截排地表水。隧道D3K145+890～D3K146+030段浅埋，拱顶以上最小埋深约10m，上覆红黏土层，D3K145+890～D3K146+000穿越岩层主要为断层角砾岩，D3K146+000～+030段开挖揭示为岩层接触带及溶蚀破碎带，岩体极破碎。D3K145+910～+940及D3K145+996～D3K146+023段施工过程中出现隧道仰拱被挤压坏，涌泥涌水现象；该段地表线路附近出现多个陷坑，洞内衬砌局部地段出现水平裂缝。为减小地表渗水对结构产生的不利影响，对D3K145+890～D3K146+030段地表进行加固处理。D3K145+890～+900及D3K146+020～+030段线路两侧各8m范围采用地表注浆加固，注浆深度：在隧道范围内部分以隧道结构外缘线外50cm控制，在隧道范围外部分以隧道基底以下2m控制。D3K145+900～D3K146+020段线路中线两侧由4m至8m范围（即隧道边墙外约4m范围）采用地表注浆，注浆深度以隧道基底以下2m控制，D3K145+900～D3K146+000段线路两侧各4m范围地表采用M10浆砌片石进行铺砌，铺砌厚度为30cm，要求地表铺砌部分与注浆部分搭接宽度为100cm，且搭接范围铺砌厚度为50cm，D3K145+890～D3K146+030段注浆加固采用Φ75钢花管（壁厚4mm），间距为1.0m*1.0m，梅花型布置，注浆采用水泥浆，水灰比为1:1，注浆压力为1～2.5MPa，施工时应根据试注浆效果对注浆参数进行调整。
　　（2）增设横向排水通道。泄水洞XK146+852处右侧（靠正洞侧）边墙底及XK146+854处左侧边墙底板涌水涌泥（2011年8月淤积最厚段落）且一直在流水，出水口较大，裂隙发育，用手摸下面均为基岩。该两处对应正洞范围病害主要为：正洞内右侧边墙泄水孔水流含泥量较严重，易于沟底淤积；XK146+800处底板中部拱起，拱起5～10cm高，有水流出，该处对应正洞内出现病害为：正洞右侧拱腰出现线状漏水。为加强对正洞周边岩溶水的引排效果，于泄水洞XK146+800及XK146+854靠正洞侧各增设1处引水横通道，见图1和图2。横通道采用模筑衬砌，其净空尺寸同泄水洞，宽2.5m*高2.5m。设置拱墙I12.6钢架及拱部超前小导管加强支护，钢架纵向间距1.2m/榀，拱部超前小导管采用Φ42钢花管，壁厚3.5mm，每2.4m一环，每环11根，每根长3m。于引水横通道端头面设C20砼挡头墙，挡头墙厚50cm，并于挡头墙处设3m长Φ50集水钻孔，每处共设9孔，为使引水横通道能与隧底揭露溶隙连接，在隧底处理过程中，应对隧底下揭露溶隙进行清理、疏通，并向引水横通道一侧疏理，引水横通道内坑底揭示溶隙位置应预埋引水管，将水引至坑面，保证溶隙的排水通畅。为保证引水横通道的截排水效果，以便能将岩溶水更好地引入泄水洞内，于横通道内设Φ50集水钻孔，集水钻孔长5m，每环设6孔（拱部2个，边墙每侧设1个，坑底设2个），每2m设一环。为减小引水横通道开挖过程中对正洞的影响，开挖应采用控制爆破，其爆破震速不大于10cm/s，同时加强正洞观测，于正洞内在对应泄水洞开挖面里程前后20m范围布设监测点进行监测，必要时应在正洞的相应段落增设防护拱架。施工前应对泄水洞涌砂涌泥的段落、部位等进行核查，施工中若揭露溶洞、溶槽，应采取防护措施，衬砌时预留岩溶水出水通道。弃碴弃于泄水洞原弃碴场。

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