铁路隧道排水盲管结晶沉积疏通清洗技术

铁路隧道排水盲管结晶沉积疏通清洗技术

张文东

呼和浩特局集团有限公司呼和浩特工务段 内蒙古呼和浩特 010000

摘要：我国是一个多山的国家，其中山岭、丘陵和高原总面积约占总国土面积的69%。地处第一与第二阶梯过渡带的中西部广大地区，海拔高差落差大，巨大高程障碍下遍布着纵横交错的隧道网。据不完全统计，我国铁路运营隧道约6180座，其中渗漏水隧道1949座，占隧道总数的31.5%[2]。水是引起铁路隧道诸多病害的根本诱因，诸多山岭隧道在施工后期或投入运营后会出现排水盲沟（盲管沟）结晶堵塞失效引发渗漏水的问题。由于地下水携带的各种离子长期作用于隧道的注浆材料和初期支护混凝土，会发生化学反应产生钙化物淤积沉淀[3]。堆积堵塞盲管后，造成纵、横向排水盲管失效，导致衬砌背后水位升高。随着水压增大，水便从衬砌防水薄弱部位渗出。再加上地下水不断腐蚀衬砌，水流孔洞逐渐增大、增多，引起大面积渗漏水，水压过大时会突发衬砌淌水或射水，危及行车安全。本文就隧道排水盲管结晶沉积疏通清洗技术展开研究，通过对相关管道清洗技术的比选，结合一个新建高铁隧道中的实际应用案例，确定适用于隧道排水盲管结晶沉积的疏通清洗技术，希望能为解决隧道排水盲管结晶沉积堵塞问题提供参考。

关键词：隧道工程；排水系统；疏通清洗技术

引言

隧道排水系统一直是隧道设计施工的薄弱环节。诸多隧道在其修建过程和运营过程中由于各种原因出现了排水系统堵塞的问题，尤其是岩溶地区或水中钙离子含量较高的地区容易出现碳酸钙结晶沉积从而造成堵塞，由此引发诸多结构性的问题，缩短了隧道的使用寿命，并对行车安全产生了一定的影响。由于隧道排水盲管位于衬砌背后，难以进行日常检查和疏通，就造成了排水盲管中结晶沉积的迅速发展，最终导致管道堵塞，逐步失去排水能力。

1病害段水文地质特征

胡麻岭隧道K88+277～K90+000区段渗漏水最为严重。在该区段内集中了边墙渗水流砂、边墙引水孔水结晶堵塞、隧道拱顶滴水导致道床浸湿等病害。该区段隧道埋深30m，顶面为定西市祖历河二级支流西河上游马家沟淤地坝。隧道施工期间，3#和5#斜井的弃碴填埋了隧道顶部马家庄沟下游洪道，阻挡冲沟泄洪，积水无法及时排出，在隧道顶部形成水库，宽68m，长900m，坝体高12.21m，地层为第三系粉细砂。

2堵塞原因分析

2.1水文地质条件

隧道位于黄土地区，前期地勘资料表明，隧址区土多呈潮湿–饱和状态，存在钙质结核。这些钙质结核随地下水进入隧道排水系统中，在流速较缓的地方产生沉积，并且随着时间的发展，最终形成结垢，堵塞排水管道。

2.2隧道防排水系统不健全

（1）排水管道布设的不合理，排水沟的深度和宽度均不符合规定；另外，泥砂浆堵塞排水管道，使其无法正常排水。（2）进行混凝土连接或者施工接缝时，须按照要求展开；此外，各个工作环节的施工工艺、施工材料、施工设计方案以及质检工作均须符合要求，按规定进行。

2.3混凝土水化产物析出

混凝土产生的裂隙是地下水渗漏入隧道结构的主要途径，在水渗入隧道结构的过程中会对混凝土产生侵蚀，不仅会使原有的混凝土裂隙增大，还会形成新的裂隙，而混凝土开裂所产生的一些颗粒会随水流入隧道排水系统中，并且形成沉积。在地下水的长期冲刷作用下，初支混凝土本身含有的Ca（OH）2晶体产生溶解，并且与地下水中的CO2反应生成CaCO3沉淀。

3铁路隧道排水盲管结晶沉积疏通清洗技术

3.1低位泄水方案

经过反复研讨及现场试验对比，最终确定在渗漏水部位下方钻孔泄水，以替代失效的纵横向排水盲管。采取水钻在边墙底部50cm高处打泄水孔，钻眼直径为100mm，钻孔深度控制在刚打穿防水板即可（不得打穿初期支护，防止喷砂涌泥）。为确保低位泄水孔整治效果，建立整治台账，对每处渗漏水病害进行编号，排查统计结晶周期，合理制定清理疏通作业计划，定期进行清理。

3.2气水脉冲结合化学清洗技术

根据现场检查结果，通过高压水射流清洗无法将管道中形成时间较长、粘接强度较高的硬质结垢清除，因此采用气水脉冲结合化学清洗的方式对残留结垢进行清洗。利用气水脉冲的方式将清洗剂送入环向盲管中，清洗剂通过与碳酸钙垢层发生化学反应软化、溶解垢层，使其能够随水流流出管道，从而达到彻底清洗的目的。

3.3排水管及帷幕注浆

在DK418+356处向小里程方向钻凿ϕ108超前钻孔并设置排水管以引排地下水，超前钻孔长30～35m，环向间距1m，外插角15°～20°，设置范围为拱部180°。对DK418+346～DK418+311段进行帷幕注浆，共设2环，每循环注浆长度为20m，第一段注浆加固后开挖15m，剩余5m为第二段止浆岩盘，注浆加固圈为开挖轮廓线外5m。

3.4留置施工缝

使用遇水膨胀橡胶（或腻子），通常止水条不具备缓解膨胀的作用，尤其强调快速膨胀，如3d时间内达到最大膨胀倍率。鉴于遇水膨胀橡胶（或腻子）易遇水快速膨胀的缘故，在未浇筑前其遭受雨淋或受到雨水冲刷浸泡，发生膨胀，但如果浇筑结束时施工缝裂开，便不会膨胀，减小止水作用，导致形成渗漏。

3.5为防止水从纵向施工缝渗出

在仰拱施工时除按设计要求设置止水带外，需在仰拱纵向施工缝处预留防水板，防水板紧贴初期支护面，并埋入仰拱填充面以下50cm左右，且保证防水板在仰拱填充面以上预留搭接长度不少于1m。防水板施工前每1.5m设置一道ϕ100环向盲管，在设置环向盲管的位置相对应在仰拱填充中必须预留内径不小于100mm的钢管作为横向盲沟（如果流水量过大，环向盲管必须加密，环向盲管的加密需根据施工段最大涌水量并留有一定的富余量考虑），确保80%以上的水直接通过二次衬砌背后的盲管排入中心水沟，保证排水畅通。

结束语

综上所述，复杂地质条件下的铁路隧道施工技术对铁路工程的整体使用质量具有决定性的影响。为此，施工企业要高度重视复杂地质条件下的铁路隧道施工，并结合实际地质情况加强绿色隧道施工技术的科学应用，提升复杂地质条件隧道施工的安全性与稳定性，保障铁路运输事业的安全有序发展。

参考文献

[1]刘洋涛.浅析铁路隧道防排水设计与施工[J].工程建设与设计,2018(22):176-177.

[2]周刚,张立明,卢平.铁路隧道防水施工技术的方法与应用[J].工程技术研究,2018(14):59-61.

[3]高杰卿.寒冷地区既有铁路隧道排水系统冻害整治研究[J].铁道技术监督,2018,46(08):44-47.

[4]李林.浅谈铁路隧道防排水施工技术[J].四川水泥,2018(08):46.

[5]高丽芳.铁路隧道水害整治施工技术[J].佳木斯职业学院学报,2018(06):488-489.