摘 要：本文結(jié)合南嶺鐵路隧道地表陷坑整治處理工程實(shí)例，全面介紹了采用沿隧道中心線陷坑帷幕鉆孔注漿和沿河道鉆孔注漿技術(shù)整治鐵路隧道陷坑的應(yīng)用。系統(tǒng)性的對(duì)鐵路隧道陷坑形成的原因和機(jī)理進(jìn)行了分析，提出了鉆孔注漿技術(shù)整治鐵路隧道陷坑的原則和方法。為今后的病害處理提供了參考。

關(guān)鍵詞：鐵路隧道；鉆孔注漿；陷坑

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.18.078

1 工程概況

該鐵路隧道位于湖南低山丘陵區(qū)，地面高程180～520m，地面高低起伏變化不大，隧道埋深一般，最淺處距離拱頂約28～34m。

該隧道位于京廣線湖南段南部，鐵路經(jīng)過(guò)區(qū)域?yàn)橐粡?fù)式背斜，背斜的兩翼由測(cè)水段砂頁(yè)巖組成，背斜的核部主是為白云質(zhì)灰?guī)r和巖關(guān)組下段灰?guī)r。因?yàn)樘幱隍T嶺和蓋山兩個(gè)剛性巖塊之間，巖石相互作用力會(huì)合，使褶皺擠壓變得更為猛烈；區(qū)內(nèi)發(fā)育的新中原系NNE向壓性斷裂和燕山期NWW向張性斷裂及構(gòu)造復(fù)合等影響的控制系統(tǒng)。因受龐大的地質(zhì)構(gòu)造作用影響，巖層風(fēng)化破裂，節(jié)理裂隙發(fā)育；可溶巖巖溶較發(fā)育，地表巖溶凹地遍及全區(qū)。尤其在復(fù)式背斜軸部，褶曲、斷裂發(fā)育密集，巖溶極為發(fā)育，加之表水嚴(yán)重下滲，表水與地下水連通密切，地下水流量較大，潛蝕作用劇烈，沿溶槽、溶溝、溶隙中產(chǎn)生了嚴(yán)重的涌砂、突水、涌泥現(xiàn)象，導(dǎo)致地面塌陷、井泉枯竭。

2014年，南嶺隧道病害發(fā)展更為嚴(yán)重，由第三方單位對(duì)該段進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，檢測(cè)后發(fā)現(xiàn)隧道周邊共有8處陷坑，陷坑分布情況如圖1所示，陷坑具體情況見表1所示。

2 病害形成原因分析

2.1 隧道建設(shè)時(shí)涌水涌泥

該隧道設(shè)計(jì)年代早，受到時(shí)技術(shù)條件的限制，對(duì)該處地質(zhì)條件調(diào)查不夠詳細(xì)導(dǎo)致設(shè)計(jì)階段時(shí)對(duì)巖溶地段處理不充分，同時(shí)施工時(shí)又對(duì)對(duì)巖溶危害認(rèn)識(shí)不足。以上原因造成隧道病害嚴(yán)重，威脅行車安全。自隧道上世紀(jì)建成投入運(yùn)營(yíng)以來(lái)，多次出現(xiàn)影響列車安全平穩(wěn)運(yùn)行的事件，嚴(yán)重影響了京廣鐵路通道的暢通。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，該原因?qū)е履壳八淼喇a(chǎn)生的主要病害有以下幾種情況：

（1）滲漏水嚴(yán)重，隧道局部地段襯砌破損，滲漏水情況嚴(yán)重。由于該隧道山體內(nèi)溶洞貫通，貫通的溶洞使得隧道襯砌壓力變大，從而促使了裂縫的發(fā)生頻率和發(fā)展速度。局部水壓較大的地段甚至出現(xiàn)射水現(xiàn)象，尤其在當(dāng)時(shí)施工時(shí)襯砌支護(hù)不良和后期養(yǎng)護(hù)維護(hù)較差的地段表現(xiàn)的更為嚴(yán)重，有個(gè)別處所甚至沖倒了洞室邊墻。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，隧道滲漏水環(huán)向縫共計(jì)219條，累計(jì)長(zhǎng)度4807m；隧道襯砌表面裂縫77條，累計(jì)長(zhǎng)度250m；點(diǎn)、面狀滲、滴、漏水180處。

（2）經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)隧道襯砌無(wú)損檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，局部地段隧道的襯砌厚度不足，局部地段強(qiáng)度不夠，部分地段隧道襯砌背后存在空洞、松散回填物及富水等病害情況。

（3）軌下基礎(chǔ)破壞導(dǎo)致翻漿冒泥甚至涌水涌泥。由于隧道涌水嚴(yán)重，隧道底部長(zhǎng)期處于浸泡狀態(tài)，軌道強(qiáng)度和穩(wěn)定性大大降低，列車通過(guò)時(shí)軌道上下跳動(dòng)導(dǎo)致產(chǎn)生翻漿冒泥，軌枕空吊?，F(xiàn)在列車通過(guò)的運(yùn)行速度不斷提高，此現(xiàn)象更加明顯。在列車經(jīng)過(guò)時(shí)產(chǎn)生上下跳動(dòng)，將碎石與砂子排空，吊空最嚴(yán)重達(dá)0.13m，威脅行車安全。根據(jù)衡陽(yáng)工務(wù)段1992年～2002年統(tǒng)計(jì)資料K1927+810處（138號(hào)避車洞迂回導(dǎo)坑出口，以下簡(jiǎn)稱既有迂回導(dǎo)坑出口）最大流量為1411m3/h，最大含砂率為1.23%，1996年以后既有迂回導(dǎo)坑出口流量、含砂率和總砂量明顯增加。據(jù)統(tǒng)計(jì)，隧道基床沖空、斷裂等病害累計(jì)長(zhǎng)度達(dá)3148m。

（4）中心水溝涌水涌泥導(dǎo)致泥沙淤積排水不暢。道床產(chǎn)生翻漿冒泥后，泥漿、砂漿流入隧道中心排水溝，由于水溝清理不及時(shí)，導(dǎo)致排水溝淤塞，嚴(yán)重影響了中心水溝的正常使用。

2.2 隧道運(yùn)營(yíng)后

隧道運(yùn)營(yíng)后，上文所述的涌水、涌沙現(xiàn)象沒(méi)有得到有效且及時(shí)的綜合整治，中心水溝清理不到位，道床處于浸泡狀態(tài)，翻漿冒泥嚴(yán)重。地表陷坑沒(méi)有及時(shí)回填封堵，導(dǎo)致該地段的滲漏水現(xiàn)象一直比較嚴(yán)重。雖然運(yùn)用過(guò)程中也進(jìn)行過(guò)鉆孔注漿堵水，但因檢測(cè)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，注漿范圍較小，施工工藝欠缺，效果不明顯，導(dǎo)致病害不斷擴(kuò)展惡化。

3 主要設(shè)計(jì)原則

（1）沿隧道中心線兩側(cè)注漿。注漿鉆孔底標(biāo)高距拱頂3.0m；Φ108鋼管下至孔底，鋼管底部注漿充填高度設(shè)計(jì)不少于10m，設(shè)漏漿鉆孔從而控制注漿充填高度，特別控制好注漿壓力在0.3-0.5 MPa。

（2）沿下連溪河道（陷坑主要發(fā)生地點(diǎn)）兩側(cè)注漿。注漿鉆孔控制參數(shù)與沿隧道中心線兩側(cè)充填注漿孔相同，注漿鋼管作為支撐連溪河道支墩基礎(chǔ)。

（3）支撐加固既有河道（局部地段）。設(shè)100cm*65cm鋼筋混凝土支墩，與既有河道鋼筋河道基礎(chǔ)相連。

4 處理措施

4.1 鉆孔注漿充填

鉆孔注漿充填地下水通道適用于隧道埋深相對(duì)較淺、巖溶和陷坑發(fā)育且隧道滲漏水嚴(yán)重地段注漿止水，包括沿隧道兩側(cè)段K1927+935～K1927+990和下連溪段段沿河道100米雙側(cè)。方案見圖2。

注漿采用鉆孔注漿方式，注漿充填從隧道頂部3m以上到地面范圍所有空洞，堵塞通向隧道的巖溶通道，減少排入隧道的泥沙流量，降低地下水流速。具體措施如下：

（1）鉆孔布置。沿隧道中心線方向，檢查孔距隧道中線左右兩側(cè)各為2.5和7.5m，全長(zhǎng)約55m；沿下連溪段，沿河道兩側(cè)各兩排間距0.5m梅花樁，延長(zhǎng)米約100m。（具體見圖2）

（2）鉆孔平均深度約為35m。

（3）鉆孔直徑Φ120mm，注漿采用Φ108×6mm無(wú)縫鋼管。

（4）鋼管連接及孔口保護(hù)。為防止注漿孔壁坍塌和漿液上串流失，地表注漿孔口采用Φ120×6mm單層鋼套管護(hù)壁，為保護(hù)孔口并起導(dǎo)向作用，套管延伸時(shí)采用壁厚為Φ120×7.5mm的鋼管箍連接。

（5）鉆孔及注漿順序。鉆孔及注漿均為從北京方向到廣州方向，孔內(nèi)自下而上分層壓注。

（6）注漿材料。根據(jù)探測(cè)分析結(jié)論，對(duì)大的巖溶空洞灌注細(xì)石混凝土，小的巖溶空洞灌注水泥砂漿，巖溶裂隙灌注水泥漿。細(xì)石混凝土和水泥砂漿均添加膨脹劑，以增加水泥的和易性和填充的密實(shí)性，水泥漿的水灰比為1：0.8～1：1.5。

（7）注漿前使用注漿泵壓清水進(jìn)行壓水試驗(yàn)，然后沖洗巖石裂隙中的泥沙及充填物。壓水時(shí)間應(yīng)根據(jù)空洞大小來(lái)確定，一般情況下壓水的時(shí)間為10～20分鐘，空洞越大，壓水時(shí)間可縮短，復(fù)注前一般壓水時(shí)間為20～30分鐘。根據(jù)壓水試驗(yàn)資料測(cè)得的最大壓力時(shí)的泵流量和注漿段高度計(jì)算單位鉆孔吸水量，據(jù)此確定漿液的初始濃度、各段的注漿壓力資料等可作為鑒定注漿效果的依據(jù)之一。

（8）注漿壓力應(yīng)控制在0.3 MPa（初壓）～0.5MPa（終壓）。

（9）注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。一般情況下，每次注漿時(shí)應(yīng)控制好注漿流量和注漿壓力，做到壓力由小到大，流量由大到小，當(dāng)實(shí)際注漿壓力達(dá)到設(shè)計(jì)終壓時(shí)，待其穩(wěn)定20～30分鐘即可結(jié)束注漿；當(dāng)遇到大裂隙，應(yīng)調(diào)整漿液濃度，經(jīng)過(guò)調(diào)整漿液濃度仍為達(dá)不到終壓標(biāo)準(zhǔn)，但又接近設(shè)計(jì)時(shí)的注漿量時(shí)應(yīng)暫停注漿，等養(yǎng)護(hù)1晝夜后再重新注漿。

4.2 地表陷坑及河道加固支撐處理

根據(jù)陷穴出現(xiàn)的不同情況，實(shí)施不同的方法，以維持地表的生態(tài)環(huán)境。陷穴底部有基巖出露，采用漿砌片石或塊石填平坑底出露的石筍后用鋼筋混凝土蓋板封閉，并鋪設(shè)一層土工布，然后回填土石和0.5m厚粘土，其上植草；一般陷穴地段先鋪設(shè)土工布然后再后回填土。

已出現(xiàn)的8個(gè)陷坑均位于連溪河及隧道中心線兩側(cè)附近，對(duì)隧道危害極大，需采用注漿回填，可結(jié)合鉆孔注漿處理。施工順序?yàn)橄裙嘧⒓?xì)石混凝土充填底部巖溶通道，再回填漿砌片石，鋼筋混凝土座板封閉后，鋪設(shè)一層土工布，表層回填1-1.5m粘土，回填的粘土面標(biāo)高應(yīng)高出地面0.4m左右。

沿河道兩側(cè)建設(shè)1m*0.65m鋼筋混凝土注漿封閉層及加固原鋼筋混凝土河道。地表陷坑處理共8處。見圖3所示。

5 處理成效

按此方法對(duì)南嶺隧道進(jìn)行陷坑及河道回填加固處理后，成效顯著，2、3、4、7號(hào)陷坑得到了明顯的控制，其它陷坑發(fā)展也得到了一定的控制，發(fā)展變化速度明顯降低。該處的生態(tài)環(huán)境尤其是水土保持得到了明顯的提升，隧道滲漏水量也明顯減少?；驳靡苑€(wěn)定，軌枕空吊消除，翻漿冒泥不再出現(xiàn)，線路平順度明顯提升。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊堅(jiān).袖閥管注漿技術(shù)在宜萬(wàn)鐵路石院子隧道淺埋滑坡坍方地段地表綜合整治施工中的應(yīng)用[J].科技信息，2010（08）：314-317.

[2]王琳.復(fù)雜基巖條件大段高高壓超前預(yù)注漿井筒防治水技術(shù)[J]. 中州煤炭，2015（01）：112-117.

[3]楊進(jìn).隧道襯砌質(zhì)量評(píng)價(jià)與探地雷達(dá)無(wú)損檢測(cè)模型試驗(yàn)研究[D]. 長(zhǎng)沙理工大學(xué)，2008.

[4]元松亮.袖閥管注漿在宜萬(wàn)鐵路石院子隧道地表加固中的應(yīng)用[J].城市道橋與防洪，2009（10）：95-99.

[5]何暉，范叩鑫.深部富水地層圍巖裂隙發(fā)育因素分析[J].四川建材，2012，38（06）：241-242.

[6]張惠蘭.京廣鐵路南嶺隧道病害整治[J].隧道建設(shè)，2006，26（03）

：82-85.

作者簡(jiǎn)介：曾錕（1984-），男，陜西漢中人，本科，講師，研究方向：鐵路選線、鐵路線路病害分析與整治、工務(wù)管理等領(lǐng)域。