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102km，有隧道27座，計(jì) 19.572km，最長的花果山隧道為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，山勢陡險(xiǎn)。隧道埋置深度在60～250m之間，通過巖層主要 為燕山期花崗巖、閃長巖、石英二長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)沒有發(fā)生大的坍方涌水，順利通過了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、加工簡單，成本低，安全，效果明顯，現(xiàn)場受歡迎。

(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，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)這段襯砌無滲漏，拱部基本 上是干燥的�！”迟N式止水帶安裝結(jié)構(gòu)見圖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。