铁路隧道衬砌渗漏原因分析与施工监理措施探讨

李鹏飞

中咨工程管理咨询有限公司

1 引言

经济的发展需要交通作为辅助，因此我国铁路交通网遍布各地，每个城市都有多条铁路，而我国的地形以山地为主，很多铁路都需要穿过上体，这时就需要通过修建隧道完成铁路的连接。但是隧道毕竟不同于平地上的铁路，长时间以来，我们通过研究发现了很多隧道病害，隧道衬砌渗漏水就是最常见的一种病害，它能够对混凝土和钢筋造成直接性的损伤，降低隧道结构使用寿命，如未能及时处理，会给隧道结构及运营造成严重安全隐患。本文将针对铁路隧道衬砌渗漏水的原因加以分析，进而提出几点监理施工的有效措施，报告如下。

2 研究背景

渗漏水会对铁路隧道产生严重的不良影响，文章选择两条比较典型的铁路隧道作为案例进行分析，即：华南某铁路隧道，西南某铁路隧道，主要研究这两段隧道渗漏区段的地质、水文地质、渗漏区衬砌结构、渗漏区防排水系统及渗漏水情况，华南某铁路隧道：工程地质：断层、岩溶、岩石裂缝比较发育，围岩以粉质粘土、砂卵石层及灰岩为主；水文地质：地表水的下渗主要为孔隙水和岩溶水丰富；渗漏区衬砌结构形式：Ⅳ级和Ⅴ级复合式衬砌；整体防水形式：半包防水；防水层防水：防水板、土工布；主要接缝防水：环向施工缝采用中埋式遇水膨胀橡胶止水带；纵向则采用涂界面剂进行防水；主要排水系统：环向以Φ63mm 为盲管；边墙墙角纵向以Φ120mm 为盲管；使用Φ80mm 泄水孔连接到隧道侧沟；混凝土、抗渗等级：混凝土为防水混凝土，抗渗等级大于等于P8。西南某铁路隧道：工程地质：千枚岩、灰岩、节理裂隙较发育；水文地质：地下水以基岩裂隙水及断层富水带为主；渗漏区衬砌结构形式：Ⅳ级和Ⅴ级复合式衬砌；整体防水形式：半包防水；防水层防水：防水板、土工布；主要接缝防水：纵环向施工缝设背贴式止水带和中埋式橡胶止水带，变形缝处设置背贴式止水带和中埋式钢边止水带；主要排水系统：纵向设Φ80mm盲管，环向设Φ50mm盲管；混凝土、抗渗等级：防水混凝土，抗渗等级大于等于P10。两条铁路渗漏水主要情况为：华南某铁路隧道：渗漏形式：侵渗、滴漏、渗流；渗漏形式统计：共224处渗漏水，其中侵渗129处，滴漏60处，渗流35处；渗漏位置：拱墙环向及纵向施工缝，混凝土裂缝，不密实点；渗漏位置统计：224处渗漏水中131处为环向施工缝渗漏，44处为纵向施工缝渗漏，其余45处为边墙混凝土裂缝或不密实点。西南某铁路隧道：渗漏形式：侵渗、渗流；渗漏形式统计：共60 处渗水，32 处为侵渗，28处为渗流；渗漏位置：环向施工缝及混凝土不密实点；渗漏位置统计：60 处渗漏中24 处为环向施工缝渗漏，36 处为混凝土裂缝或不密实点渗漏，边墙纵向施工缝未见渗漏。

3 铁路隧道衬砌渗漏的主要原因

3.1 温度裂缝

导致铁路隧道衬砌渗漏水发生的主要因素之一就是温度裂缝，当水泥水化时必须散发出大量的热量，使得混凝土表面温度和内部温度相差巨大，这种阶梯式的温差使得混凝土内外产生巨大的应力，当应力值超过混凝土内外约束力的时候就会导致混凝土裂缝。而相关研究也指出，温度应力的大小其实与衬砌混凝土的温差、介质性质（例如：弹性模量、线膨胀系数等）、岩土介质、隧道程度、对隧道壁的阻力等因素有关。

3.2 混凝土材料问题

铁路隧道衬砌使用的混凝土主要通过水泥砂浆将砂、石这些骨料粘合在一起形成的复合型材料。当水泥浆硬化时会发生收缩现象，进而在混凝土内部形成空隙，如果水泥的水灰比在配比过程中缺乏合理性，施工期间未做好混凝土的养护工作都可能加剧混凝土内部空隙的产生，严重者还会融汇贯通，形成微裂缝。其实这种由材料自身属性导致的微裂缝对结构造成的影响不会太大，而且是无法避免的，只能尽量减少。而在铁路投入运营中后，材料受到环境影响而出现碱骨料反应，盐害，劣化等加快微裂缝形成宏观裂缝的问题才是更为严重的问题。

3.3 排水系统不健全

隧道内设置防水系统的主要目的是排除衬砌后的地下水，降低地下水对衬砌的压迫。然而在施工环节经常会因为施工疏忽而导致排防水系统不健全，甚至失去作用。例如：二衬混凝土施工过程中，如未能在混凝土浇筑前保护好排水盲管，势必会经常发生混凝土堵塞盲管的问题，泄水孔设置缺乏科学性也会使盲管中的水无法排入水沟，使衬砌背后的水越来越多，在水压的作用下，水就会从衬砌相对薄弱的地方渗漏而出。

3.4 施工缝因素

由于衬砌模板长度设置有限，设计必须有施工缝，以及在混凝土浇筑过程中，浇筑不连续，受到停电、机械故障等原因的影响形成的冷缝。这样在二次浇筑混凝土前，原来的混凝土表面没有凿毛处理或者凿毛后未将杂物冲洗干净，也没有铺筑水泥砂浆垫层，在这种情况下开始二次浇筑混凝土，从而使新旧混凝土接茬间出现裂缝。

3.5 衬砌防水板背后存在空隙

在防水板的设计上要以保证松弛度适宜为原则，同时背后初支表面平整度和挂点布设间距的影响，特别是隧道拱部范围，在施工中如果落实不到位极容易造成防水板背后脱空，褶皱扭曲等问题的发生，这种情况下衬砌混凝土灌注完成后势必会使拱部衬砌背后形成空洞或衬砌厚度不足的问题。此外，衬砌与喷射混凝土接触不够紧密将直接影响衬砌混凝土的受力状况，特别在衬砌混凝土施工缝这样的区域内，如果受到局部应力，势必导致混凝土开裂、剥落、掉块等问题。

3.6 自然环境因素

不良的地质环境也是造成衬砌渗漏水的原因之一，隧道需要穿过山体，其中不乏存在可溶性岩层，例如：石灰岩、白云岩等，同时岩层也可能存在岩溶发育、裂隙发育岩层、岩体破碎、节理密集等问题；或者说石英岩、夹板岩等侵入花岗岩与其相接触的地带、断裂带等地方；再加上地表水、地下侵蚀性水源，透水性较高的地段，偏压、浅埋隧道，第四系多裂隙和空洞的土层等，这些地质环境都可能导致铁路隧道衬砌渗漏水的发生。

4 隧道衬砌防渗漏施工的监理措施

针对衬砌渗漏水的整治上，必须加强掌握裂缝的形态、地质、施工、设计等原因，以此为基础对不同渗漏情况采取针对性的监理措施。

4.1 加强监理单位的重视程度

隧道衬砌渗漏不仅是施工单位的重点控制问题，也必须引起监理单位的高度重视，通过对衬砌施工中出现渗漏的主要原因及部位分析，制定切实有效的监理措施，为了更好的落实组织、技术、责任，要求施工单位必须进行技术交底；每完成一个施工环节就必须进行验收，验收时由质检工作人员及监理工作人员共同验收，确保双方验收合格并签字确认后方可开展下一道工序，以此来制约双方的责任和权利，做到事前责任落实，事中有制度可依，事后有记录可查，严格控制施工质量。

4.2 施工中的监理控制

在施工过程中的监理控制工作中，混凝土浇筑施工是非常重要的一部分，一般情况下，混凝土浇筑分两次进行，第一次浇筑厚度应控制在50cm以内，而且在浇筑完成后还要进行人工捣固，以增加混凝土牢固程度；需要注意的是对死角处也需要适时人工捣固，因为这些地方是机器无法碰触的位置，如果未进行人工捣固，很可能出现安全隐患。然后在浇筑二层衬砌混凝土后依然需要人工捣固，以便对下层混凝土起到复捣作用，以提高下层的结构质量。在这个环节的施工中需注意模板台车的堵头问题，必须将施工缝部位的混凝土密实度问题给予重视，重点解决这一问题。第二个问题就是仰拱矮边墙的浇筑，在这个施工环节中，应设置顶面水平施工缝坡面，坡面要求按2%的反向坡设置，如果并未设置或坡度不足，则必须由人工进行开凿，确保衬砌背后渗水沿着施工缝流向低处，进而进入到泄水孔中，通过侧沟排出。

5 结束语

总之，铁路隧道衬砌渗漏会严重影响到铁路的运营及安全性，因此施工单位必须高度重视，全面分析出现渗漏的原因，对施工中可能存在的质量问题进行深入讨论，认真执行监理工作，即便是细枝末节的问题也不能疏忽，进而使铁路隧道渗漏水问题得以有效控制。