大秦鐵路隧道漏水綜合防治技術(shù)

一、工程概況

我局承擔(dān)施工的大秦鐵路沙 (城) 茶 (塢)段，線路總長(zhǎng)102km，有隧道27座，計(jì) 19.572km，最長(zhǎng)的花果山隧道為3.741km，其中有26座隧道集中分布在北京市昌平縣鐵爐 村和懷柔縣下王峪境內(nèi)的燕山山脈中間。線路通過(guò)大嶺溝、大黑山、牛蹄嶺、花果山、摩 天嶺等主要山峰，地形起伏，山勢(shì)陡險(xiǎn)。隧道埋置深度在60～250m之間，通過(guò)巖層主要 為燕山期花崗巖、閃長(zhǎng)巖、石英二長(zhǎng)巖及少量的白云巖和石灰?guī)r。斷層多，地下水豐富， 石質(zhì)破碎，施工相當(dāng)困難。

二、隧道防水綜合整治的具體作法

1.地表注漿和洞內(nèi)預(yù)注漿

在隧道開(kāi)挖之前，根據(jù)地質(zhì)勘探資料，確定預(yù)注漿的方法。地表和洞內(nèi)預(yù)注漿主要在 花果山隧道的瓦房子溝和五豁溝段實(shí)施。該隧道埋置深度一般為80～120m，但溝底最淺 處理深僅30m。洞頂?shù)耐叻孔訙线@一段，斷層密集，石質(zhì)擠壓破碎嚴(yán)重，且有90～180t/d 的常年流水，為了避免隧道在開(kāi)挖時(shí)發(fā)生大量坍方和涌水，進(jìn)行地表注漿和洞內(nèi)預(yù)注漿。

(1) 地表注漿堵水：

漿液成分： 水泥為525號(hào)、425號(hào)普通硅酸鹽水泥，水玻璃為堿性水玻璃，35°Be’， 附加劑為磷酸二氫鈉，摻量為水泥質(zhì)量的1%～2.8%。

漿液參數(shù)： 水灰比為1.5，1，0.75，0.5; 水泥漿與水玻璃漿體積比為1∶0.5～0.7。

漿液初凝時(shí)間為5～15min。

注漿壓力為1.5～5.0MPa，一般為靜水壓力的2.5倍。

耗料為水泥31.5t，水38.4t。

注漿后，隧道開(kāi)挖至該斷層地段時(shí)，洞內(nèi)圍巖有一定的固結(jié)性，洞頂溝中流水減少不 明顯，洞內(nèi)沒(méi)有發(fā)生大的坍方涌水，順利通過(guò)了4條斷層破碎帶，效果很好。

(2) 洞內(nèi)預(yù)注漿和暴露注漿堵水：

洞內(nèi)預(yù)注漿在花果山隧道斷層較集中且含水量較大的五豁溝和新開(kāi)溝地段進(jìn)行。

水灰比為0.7，水泥漿與水玻璃漿體積比為1∶0.7～0.8。

附加劑： 磷酸二氫鈉，摻量為水泥質(zhì)量的0.5%～1.0% (起緩凝作用)。

漿液初凝時(shí)間為1min。

注漿壓力為1.5～5.0MPa。

注漿時(shí)，每次注漿深度8m左右，開(kāi)挖5m，留3m止?jié){盤。如遇有大股涌水，應(yīng)先在 涌水孔左右側(cè)和上方鉆3～4個(gè)截水孔，方可注漿堵水。預(yù)注漿堵住了隧道內(nèi)的股水及較 大零星散水，加固了軟弱的破碎圍巖，保護(hù)了巖層，制止了大坍方，加快了開(kāi)挖進(jìn)度。

2.施工防水混凝土襯砌

(1)合理選擇配合比，嚴(yán)格選用材料。

通過(guò)大量試驗(yàn)，在施工中我們選用了以下配合比：

配合比為1∶(3.16～2.33) ： (4.33～3.55)，水灰比為0.55～0.60，水泥用量為280～ 300kg/m3，砂率≥35%，粗骨料粒徑為5～40mm。

坍落度： 人工灌筑為3～5cm，泵送灌筑為9～13cm。

外加劑： MF2摻水泥量的0.5%; 木鈣摻水泥量的0.25%; NC摻水泥量的3%; NNO 摻水泥量的0.05%; 泵送劑摻水泥量的1.5%。

粉煤灰： 摻水泥重量的10%～17%。

砂子： 選用十三陵或九渡河的中砂;

石子： 選用十三陵或九渡河的卵石或碎石。

水泥： 用日本進(jìn)口或國(guó)產(chǎn)的525號(hào)、425普通硅酸鹽水泥。

(2)嚴(yán)格灌筑工藝，加強(qiáng)抗?jié)B試驗(yàn)，把好施工質(zhì)量關(guān)。

為了保證防水混凝土的抗?jié)B指標(biāo)不小于B8，除按理論配合比在試驗(yàn)室做抗?jié)B試驗(yàn)外， 在實(shí)際施工中每隔10～15m隧道拱墻混做一組或各做一組試件，檢驗(yàn)抗?jié)B試驗(yàn)。如花果山 隧道做520組，大黑山隧道做199組，大嶺溝隧道做310組。由于配合比和施工嚴(yán)格控制， 所做現(xiàn)場(chǎng)試件中80%的抗?jié)B等級(jí)大于或等于P8，有20%的抗?jié)B等級(jí)為P10～15。

3.襯砌過(guò)程中的漏水防治措施

(1)采用新型背貼式盲溝疏導(dǎo)和引排：

第1種是背貼式橡膠盲溝(上海工程橡膠廠生產(chǎn))，其技術(shù)性能如下：

伸長(zhǎng)率(即延伸率) ≥400%～450%，永久變形<30%，防霉效果1級(jí)，老化系數(shù) ≥85%，扯斷強(qiáng)度≥11～12MPa，硬度 (SH) 60～70，寬度80cm，厚度1mm，長(zhǎng)度任意。

這種盲溝安裝方便，可用脹圈螺釘直接固定在圍巖壁或初期支護(hù)上，還兼作防水用。 價(jià)格適中，施工容易，能起到擋水和排水作用，一般在滴漏水小的滲漏情況下使用。

第2種是聚氯乙烯 (PVC) 塑料絲盲溝，為南京塑料廠研制生產(chǎn)。這種盲溝底板寬 60cm，厚1mm，中央有多道薄細(xì)筋條以便于混凝土粘結(jié)牢固，內(nèi)側(cè)有寬35cm、厚5cm并 用薄形無(wú)紡布裹在底板上的排水條帶，將它附貼固定于圍巖壁上，用于引排較大的地下水 (如股水、涌水，引排)。

這種盲溝是拱墻連通設(shè)置，而每2條間的距離視其漏水情況來(lái)決定，如大面積的漏 水，就安排密一點(diǎn)，每3～5m一條; 如有大的股水，可以2條或多條并在一起使用。上述 盲溝，使用方法、加工簡(jiǎn)單，成本低，安全，效果明顯，現(xiàn)場(chǎng)受歡迎。

(2)鋪薄型塑料板或塑料薄膜。在有大的股水和滲流水地段，做襯砌防水混凝土施工 時(shí)，應(yīng)先在拱頂巖壁上鋪設(shè)一層塑料板或塑料薄膜，把水隔開(kāi)，導(dǎo)入邊墻下，再灌筑混凝 土。鋪塑料薄板或薄膜的作用，一是多做一道防線防水; 二是避免在灌筑混凝土?xí)r，漏水 不斷侵入混凝土中，增大水灰比，從而使質(zhì)量變壞，降低抗?jié)B壓力，失去防水作用。

(3) 應(yīng)用新型背貼式橡膠止水帶防治接縫漏水：

為保證止水帶在接縫中的止水作用，我們經(jīng)過(guò)研究試驗(yàn)，采用了自行設(shè)計(jì)，由上海新 光橡膠廠生產(chǎn)的新型背貼式橡膠止水帶。它可以固定于襯砌段端頭模型板或巖壁上，安裝 方便，容易定位，彈性好，在灌注下一段混凝土?xí)r，不易被擠歪。一般每隔6～12m安裝 一條，如遇到斷層或塌方漏水需要短開(kāi)挖快襯砌時(shí)，可按具體情況，每2～5m安裝一條。 在灌注下一段混凝土之前，應(yīng)把前一段砌體接縫處，用壓力水沖洗干凈并鑿毛，再進(jìn)行下 一段混凝土灌注，以便使新舊混凝土取得較好的粘結(jié)效果。如在大黑山隧道DK+308+ 950段，因處于斷層帶，石質(zhì)破碎嚴(yán)重，拱部襯砌采取1～1.5m灌注一段混凝土，對(duì)各段 接縫用上述方法處理，并認(rèn)真進(jìn)行搗實(shí)。初砌完工后，經(jīng)檢驗(yàn)這段襯砌無(wú)滲漏，拱部基本 上是干燥的�！”迟N式止水帶安裝結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

在初砌混凝土的接槎縫或預(yù)留的伸縮縫處漏水嚴(yán)重時(shí)，采用聚乙烯背貼式盲溝與接縫 止水帶相結(jié)合的安裝方式，形成多道防線，使大的漏水一方面可以沿盲溝排至隧道底部邊 溝，同時(shí)沿縫滲漏水又可以被止水帶封堵，取得較好的防水效果，如圖2所示。