京广铁路南岭隧道病害整治

第２６卷第３期　２ＯＯ６年６月　．Ｉ迁建哑　Ｔｕｎｎｅｌ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　２６（３）：８２—８５　Ｊｕｎｅ，２００６　京广铁路南岭隧道病害整治　张惠兰　（铁道第四勘察设计院，武汉４３００６３）　摘要：南岭隧道因岩溶病害严重，在施工阶段即成为工程难点，施工完成后就开始整治，由于埋深较浅，地下水与地表水联系紧密。　加上京广线铁路运输繁忙，历次整治均不能彻底清除病害。介绍了南岭隧道地质条件、原设计及施工概况，以及隧道病害现状及本　次病害整治措施。同时对隧道选线设计提出了一些建议。　、　关键词：隧道；岩溶；病害；整治　中圈分类号：Ｕ４５７　．２　文献标识码：Ｂ　Ｄｅｆｅｃｔ　Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｎａｎｌｉｎｇ　Ｔｕｎｎｅｌ　ｏｎ　Ｂｅｉｊｉｎｇ・Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ　Ｒａｉｌｗａｙ　ＺＨＡＮ　Ｇ　Ｈｕｉ－ｌａｎ　（Ｃｈｉｎａ　Ｒａｉｌｗａｙ　ｔｈｅ　４ｔｈ　Ｓｕｒｖｅｙ＆Ｄｅｓｉｇｎ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｗｕｈａｎ　４３００６３，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｄｕｅ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｐｒｅｓｅｎｃｅ　ｏｆ　ｋａｒｓｔｓ，Ｎａｎｌｉｎｇ　ｔｕｎｎｅｌ　ｉｓ　ｏｎｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｄｉｆｉｆｃｕｌｔ　ｔｕｎｎｅｌｓ　ｅｖｅｎ　ｄｕｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｓｔａｇｅ．Ｓｏｏｎ　ａｆｔｅｒ　ｈｅ　ｃｏｍｐｌｔｅｔｉｏｎ　ｏｆｔｈｅ　ｔｕｎｎｅｌ，ｔｈｅ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｏｆｔｈｅ　ｄｅｆｅｃｔｓ　ｏｆｔｈｅ　ｔｕｎｎｅｌ　ｂｅｇｉｎｓ．Ｄｕｅ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｓｈａｌｌｏｗ　ｃｏｖｅｒ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｔｕｎｎｅｌ，ｔｈｅ　ｃｌｏｓｅ　ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎｓ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｈｅ　ｇｒｔｏｕｎｄ　ｗａｔｅｒ　ａｎｄ　ｓｕｒｆａｃｅ　ｗａｔｅｒ　ｎｄ　ｔａｈｅ　ｂｕｓｙ　ｔｒａｆｆｉｃｓ　ｏｆｔｈｅ　Ｂｅｒｉｎｇ—Ｇｕａｎ－　ｇ小ｏｕ　ｒａｉｌｗａｙ，ｔｈｅ　ｄｅｆｅｃｔｓ　ｏｆｔｈｅ　ｔｕｎｎｅｌ　Ｃａｎ　ｎｏｔ　ｂｅ　ｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙ　ｅｌｉｍｉｎａｔｅｄ　ｉｎ　ｈｅ　ｓｔｅｖｅｒａｌ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｃａｍｐａｉｇｎｓ．　ｅ　ａｒｔｉｃｌｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｔｈｅ　ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　ｃｏｎｄｉｉｔｏｎｓ，ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，ｐｒｅｓｅｎｔ　ｓｉｔｕａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｈｅ　ｄｅｆｔｅｃｔｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｄｅｆｅｃｔ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｍｅａｓｕｒｅｓ　ｏｆ　Ｎａｎｌｉｎｇ　ｔｕｎｎｅ１．　ｎｌｅ　ａｒｔｉｃｌｅ　ａｌｓｏ　ｐｒｏｖｉｄｅｓ　Ｂｏｒｎｅ　ｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｒｉｏｎｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　ａｌｉｇｎｍｅｎｔ　ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｏｔｈｅｒ　ｔｕｎ—　ｎｅｌｓ　ｉｎ　ｈｅ　ｆｔｕｔｕｒｅ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｔｕｎｎｅｌ；ｋａｒｓｔ；ｄｅｆｅｃｔ；ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　１　隧道概况及工程地质条件　南岭隧道位于京广铁路衡（阳）韶（关）段，隧道全　长６　０６１．８　ｍ，是京广线第二长的电气化双线铁路隧　道，建于１９７９—１９８７年，１９８８年１１月投人运营。　隧道采用复合式衬砌和聚乙烯板防水层，轨下道　床采用混凝土宽枕板道床，隧道内设人字坡，除进出口　段外，隧道其余地段设置双侧水沟、双侧电缆槽和中心　水沟。　１．１　自然地理特征及地质构造　地表排水系统多由天然形成，局部经过人工修筑，　但由于汇水面积大，天然形成的出口狭窄，致使５个溶　蚀洼地雨季雨水淤积严重。　在地质构造上南岭隧道处于五盖山和骑田岭两个　刚性地块之间，应力集中，导致褶皱挤压强烈，所以连　续紧密倒转叠瓦式褶曲构造屡屡可见，越接近地表，发　育越明显。　因受区域地质构造体系的剧烈影响，岭白塘和生　潮垅交界地段发育次生的较大压性断裂Ｆ１，在Ｆ１东侧　发育一条与Ｆ　近似平行的断裂Ｆ２，在Ｆ　和Ｆ２之间有　南岭隧道位于湖南省南部五盖山与骑田岭夹持地　带的剥蚀低山丘陵区，地形起伏不大，地面高程３２０—　５００　ｍ。南岭山脉为珠江和长江两大水系的分水岭，山　次生的ＮＥ向５条张断裂，张断裂与两条压性断裂　（Ｆ　、Ｆ　）组成了网络状构造体系。　１．２　岩溶地下水类型　南岭隧道位于灰岩地区，地下水属岩溶水，大致有　如下类型：　岭多呈馒头形，局部地形陡峻，灌木丛生，植被发育，地　表连溪河绕转两次流经隧道顶部。　隧道范围内岩溶洼地、岩溶漏斗发育，隧道经过横　下垅、茅山里、岭白塘、生潮垅、下连溪五处溶蚀洼地。　隧道地处中亚热带季风湿润气候区，雨量充沛，汛期雨　量集中。　收稿日期：２ＯＯ６—０５—１１；修回日期：２ＯＯ６一ｏ５－２３　①浅层岩溶水，赋存于浅层溶蚀裂隙的地下水；　②岩溶裂隙水，横下垅主要为裂隙岩溶，较集中发　育在浅部，向深部延伸甚少；　作者筒介：张惠兰（１９７１一），女，Ｉ￣ｌＪｑ人，１９９５年毕业于重庆交通大学港１２１与航道工程专业，工程师，现从事隧道与地下工程设计工作。　维普资讯 http://www.cqvip.com

第３期　张惠兰　京广铁路南岭隧道病害整治　③岩溶管道水，岭白塘、生潮垅和下连溪有ＮＮＥ　心水沟、中心水沟修复、地表陷坑封闭回填等。　向压性断层和Ｎｗｗ向张性断裂，张开贯通性好，延伸　４　隧道病害现状　较深，并伴随发育管道岩溶，富水性强。　由于地质条件复杂以及设计施工时对岩溶危害认　１．３　地表陷坑　识不足，加上十多年来岩溶水的进一步侵蚀作用，造成　隧道区段内岩溶极为发育，大量的漏斗、落水洞、　隧道病害严重，威胁行车安全。自隧道１９８８年１１月　岩溶泉、溶蚀洼地罗布其中，很多呈串珠状发育。伴随　投入运营以来，共发生中断行车和限速慢行３次及多　洞内衬砌及轨下道床的破坏，使地表陷坑进一步发展，　次断轨，严重影响了京广大动脉的畅通。　由于溶洞内充填物的流失，地表土体失去支撑，在积水　隧道病害主要表现为：　的长期浸泡下下陷形成陷坑。虽然经过多次整治，地　表坍陷仍不断发生，且向更大范围扩展。根据最近调　查统计，生潮垅、下连溪段共有陷坑３Ｏ多处，其中既有　旧陷坑复发，也有新陷坑从小到大发展的。　２　原设计及施工概况　隧道原设计为整体式衬砌，后变更为复合衬砌，轨　下部分根据围岩级别不同分别采用铺底或仰拱，其中　有ｌ４．５　ｍ长采用钢筋混凝土座板穿过溶洞。复合衬　砌断面地段设置中心水沟和两侧侧沟，进出ＩＩ整体式　衬砌断面地段仅设置中心水沟，中心水沟偏小且与仰　拱紧贴，过水能力偏小。　南岭隧道自１９７９年９月开工至１９８７年１１月主　体工程竣工的９年期间，据不完全统计共发生大小涌　泥２４次，其中较大突水涌泥ｌ３次，涌泥量在５００ｍ’以　上的有ｌＯ次之多，基本上发生在５个溶蚀洼地，尤以　生潮垅、下连溪最为异常，突水涌泥频率高达每公里　１　１次。突水涌泥导致溶洞内充填物被排空，形成集水　空洞，地表水与隧道内完全串通，地表大规模坍陷（共　发生５Ｏ多处），河床５次断裂，３次改道。后采用施工　注浆堵水、岩溶流塑状充填泥高压劈裂注浆、地表深孔　充填注浆堵漏等一系列综合整治技术，才使隧道胜利　贯通。　３　隧道病害大修情况　由于隧道施工时对地表陷坑、地下溶洞没能及时　回填处理，渗漏水通道没有全面封堵和整治，在隧道交　付运营后，隧道部分地段漏水一直比较严重。在１９８９　年对Ｋ１９２７＋２９０一＋３３０段进行了地表深孔注浆堵　水，取得了一定的效果，但由于注浆范围小，防水作用　有限。　１９９１年由于Ｋ１９２７＋３７６处下行道道心冒水，左　边墙多处高压射水，拱顶严重漏水，道碴及砂垫层被冲　空，轨枕板吊空。于１９９２年１２月一１９９３年８月对　Ｋ１９２７＋２６５一＋２９０以及Ｋ１９２７＋３３０一＋４２５段进行　了地表深孔注浆堵水。　除了以上两次大的整治外，从１９９３年到１９９８年　共进行了ｌ４次大的整治，投入资金６３９万元。整治内　容包括：洞内注浆堵漏、增设侧沟和ＧＴ盲沟、降低中　①拱顶掉块。拱顶掉块共发生３次，最大掉块达　３．５　ｍ×１．８　ｍ，厚０．１—０．２５　ｍ。　②衬砌渗漏水严重。由于溶洞贯通，衬砌承受过　大的水压，导致裂缝的发生和发展，特别是支护及维护　较差的隧道洞室处渗漏水特别严重，局部水压大的地　段发生射水，甚至冲倒洞室边墙。　③局部地段衬砌厚度不足，强度不够，部分地段衬　砌背后存在空洞、松散回填物及富水等病害情况。　④轨下基础破坏导致翻浆冒泥甚至涌水涌泥。隧　底铺底基面长期被水浸泡，在列车动载作用下，造成铺　底吊空，在列车经过时产生呼吸作用，将碎石与砂子排　空，吊空最严重达０．１３　ｍ，威胁行车安全。　⑤中心水沟涌水涌泥导致泥沙淤积排水不畅。由　于道床翻浆冒泥以及水沟本身破坏造成的涌水、涌泥，　致使水沟淤塞严重，过水断面减小，排水阻力增加，严　重影响了水沟排水。　⑥既有迂回导坑大量涌水加上隧道内渗漏水，由　于排水不畅，导致每年雨季水漫道床２—５次。　⑦地表旧陷坑复活，并有新陷坑出现，且从小到　大，从点到面发展；连溪河水在雨季从陷坑倒灌入　隧道。　５　隧道无损检测结果　通过对隧道衬砌周边和隧底的无损检测，发现主　要存在以下病害：　①在南岭隧道９条测线的衬砌检测中，测线总长　度为４７　７２０　ｍ，衬砌厚度不足的长度为１３　４１９　ｍ，占总　测线长度的２８．１２％。　②从检测图象上看，衬砌背后的空洞和松散区分　布较多，大都含有水，且水量较大。　③由现场勘察结果表明，衬砌表面的裂纹、渗漏　水，衬砌腐蚀、麻面等病害较多。　④无仰拱地段铺底以下部分的虚碴充水吊空病害　居多。　⑤隧底吊空下沉及充泥充水严重病害段共计ｌ０　段，合计长度９９５　ｍ。　⑥隧道排水系功能不足，排水不畅，隧底积水，所　有病害段均充水，加速了隧底病害的发展。　维普资讯 http://www.cqvip.com

奠迁建设　２０Ｏ６年６月第２６卷　２．３　疏通洞内排水系统　由检测结果可知，南岭隧道病害严重。应对衬砌　６．背后的空洞、松散区、衬砌厚度及强度不足、衬砌裂损、　衬砌渗漏水及破损、虚碴吊空、吊空下沉、充泥充水等　病害进行整治，以确保隧道运营安全。　６　南岭隧道病害整治措施　６．１　整治原则　隧道综合整治遵照安全、可靠、经济以及不危害目　前衬砌结构安全的原则，按照以堵为主、拱堵墙排以及　清水排、浊水堵的地下水处治方法，灵活采用截、堵、　排、填等方法，对地表和洞内衬砌分批、分次序进行　整治。　６．２　整治方案　６．２．１　疏通地表排水系统　对隧道地表横下垅、茅立坦、岭白塘及下连溪等地　表陷坑发育地段，核算地表汇水量，改造既有地表明沟　（渠）或新建部分沟渠，使沟渠断面满足地表排水需　要，保证隧道地表排水通畅，将地表水排出隧道影响范　围之外。　６．２．２地下水通道整治　根据地下水通道可能位置及对隧道可能产生的危　害情况，分别采用陷坑回填、地表浅层注浆隔水和地下　注浆拦水墙的整治方案。　（１）地表陷坑回填　根据陷坑大小分别采用钢筋混凝土板或３—５　ｍ　厚片石混凝土浇筑，上面夯填粘土封闭，陷坑回填后的　表面稍高于原有地面，其上植草防护。　（２）地表浅层注浆　①对溶蚀洼地进行地表浅层注浆，注浆孔距７—９　ｍ，孔深２Ｏ一２５ｍ。　②注浆范围包括：下连溪Ｋ１９２７＋６６０一＋７７０段　左侧、生潮垅Ｋ１９２６＋９１０一Ｋ１９２７＋０６Ｏ段左侧。　③采用填充、渗透及挤密等注浆工艺。注浆材料　一般采用纯水泥浆液，视注浆情况掺人速凝剂，对较大　溶槽、溶沟和溶洞注入水泥砂浆填充。　（３）地下水拦截　在地下水力通道处设置地下拦水注浆墙，以拦截　地下水，减少地下水对隧道的影响。　地下拦水注浆墙范围：　①下连溪Ｋ１９２７＋６６０一＋７７０段左侧范围，沿纵　向设置一道地下拦水注浆墙，墙长２０—３０ｍ，设二排注　浆孔，孔深至隧道底以下不小于３　ｍ；　②在生潮垅地段：Ｋ１９２７＋３１０一＋４１０段右侧４０　—６０ｍ、Ｋ１９２７＋１１０一＋１６０段左侧约３０ｍ和Ｋ１９２６　＋９６ｏ—Ｋ１９２７＋ｌ１Ｏ段左侧约１１０　ｍ范围沿斜向设置　三道地下拦水注浆墙，墙长２０—９０ｍ，每道墙设２—３　排注浆孔，孔深至隧道底以下不小于３　ｍ。　疏通洞内排水系统包括增设侧沟和既有水沟的　疏通。　（１）增设侧沟　原设计进出口两端带仰拱衬砌共６９９．８　ｍ没有设　置侧沟，隧道内渗漏水需漫过道床，进人中心水沟才能　排走，导致排水不畅，且对道床危害极大。虽然在　１９９５年的大修中增设了侧沟，但增设的侧沟断面小，　作用有限，需要补做。　（２）既有水沟的疏通　对隧道内因道床翻浆冒泥而被破坏的水沟进行修　复，并清除沟底淤积的泥沙，确保隧道内排水畅通。　６．２．４帷幕注浆　隧道Ｋ１９２７＋１２０一＋４２５及Ｋ１９２７＋６３０一Ｋ１９２８　＋１４２段采用帷幕注浆方案处理，注浆段长共８１７　ｍ。　该段隧道埋深５Ｏ一６０ｍ，相对较浅，隧道影响范围内地　表陷坑发育，且仍在继续发展，同时洞内病害较严重。　采取帷幕注浆方案进行整治，在增强隧道防水能力的　同时，改善隧道衬砌受力条件。帷幕注浆方案设计见　图１。　２５０　２０５　５　＼　＿、１０８ｘ６ｕ￣　５ＯＯ　６００　Ｉ　６ｏ０　咖　、　／／／　墅　／／　／＂／Ａ’　３５０　１　７１　２４０　３３‘９　３３９　２４０　Ｌ　１７１　。　３５０　．‘　一　’　’　＼　＼　４２×４ｍｍ钢管注浆　’　’　图１　帷幕注浆方案图（单位：ｃｍ）　Ｆｉｇ．１　Ｃｕｒｔａｉｎ　ｇｒｏｕｔｉｎｇ　ｏｆｔｍｍｄ（ｕｎｉｔ：ｃｍ）　６．２．５隧道衬砌结构补强　根据隧道围岩级别、衬砌裂损情况、衬砌厚度不足　和衬砌混凝土强度等情况，对局部地段的衬砌采取中　空注浆锚杆、喷聚丙烯纤维混凝土单独或组合进行衬　砌结构补强。　考虑到既有隧道已经电气化的现实，为避免隧道　衬砌结构补强时对电气化接触网的影响，隧道衬砌补　强采取以中空注浆锚杆为主，喷聚丙烯纤维混凝土为　维普资讯 http://www.cqvip.com

第３期　张惠兰　京广铁路南岭隧道病害整治　辅的原则。在通常情况下采取中空注浆锚杆加固，只　有在衬砌厚度相差较大（如：衬砌厚度小于１０　ｃｍ等情　况）或隧道衬砌破损较为严重的情况下，才采取中空　注浆锚杆和喷聚丙烯纤维混凝土补强。　隧道衬砌结构补强后，其净空应满足“隧限一２Ｂ”　要求。衬砌结构补强设计见图２。　通过地表水系的疏通以及地表陷坑的回填，减少　地表水的下渗、土体的下陷；通过地表浅层注浆截断地　下水下渗通道，减少流向隧道周边的水流量及含砂量；　通过帷幕注浆以及洞内整治对隧道防排水能力以及衬　砌结构进行加强，减少隧道内涌水、涌泥量；通过增设　侧沟及疏通中心水沟，增强隧道排水能力，减少水对道　床的浸泡。　７　体会　（１）端正对隧道的认识　长期以来人们忽视了隧道修建的复杂性，认为隧　道设计施工简单、容易，在选线时没有对隧道方案作多　方比较，从而造成许多隧道先天性不良，包括进出口设　置困难，长距离浅埋偏压以及小角度斜穿地质不良区　域，给隧道施工带来了许多不必要的麻烦，增加了隧　道维护工作量，也给隧道运营带来了隐患。因此在　选线时对不宜设置隧道的地段应绕避，或以９Ｏ。垂直　穿越，尽量避开危险地段或减少在危险地段的隧道　长度。　（２）重视地下水的影响　图２　衬砌结构补强方案图（单位：伽）　Ｆｉｇ．２　Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ　ｏｆｌｉｎｉｎｇ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ（ｕｎｉｔ：ｃｍ）　隧道的低标高以及相对很小的排水阻力，导致隧　道变成山体内的积水、排水通道，在长期的地下水作　用下，通道内的可溶岩和土体被溶解并搬运走，导致　山体内地下水的微通道逐年扩大，水流速度加快，搬　运能力加强，这种情况在岩溶隧道的充填物中表现　的更加明显，导致的结果是：衬砌周围土体被淘空和　通向隧道的地下水通道扩大，从而对二次衬砌带来　不利影响。　（３）强化隧道基底　６．２．６　隧道衬砌渗漏水处理　对隧道衬砌渗漏水严重地段，采取衬砌背后注浆　堵水，注浆材料采用水泥浆。　对隧道衬砌渗漏水点、渗漏水环向施工缝和渗漏　水裂缝采取凿槽填充“立止水”瞬间堵漏剂和外涂“优　止水”高效防水剂进行处理。　对隧道衬砌表面渍水采取外涂“优止水”高效防　水剂处理。　一般渗漏水地段，在隧道边墙结合施工缝设置排　水槽，在排水槽中向隧道衬砌背后钻设引水孔，将隧道　衬砌背后积水通过排水槽引排至隧道侧沟。在注浆地　段，应先注浆后引排。　６．２．７　隧道衬砌背后局部空洞和松散段回填处理　由于高速、重载列车的频繁碾压和动载冲击，以及　地下水作用随季节变化的影响，在这两种不利因素的　反复作用下，隧道结构很容易产生疲劳性破坏，影响隧　道结构的安全和耐久性。因此应重视基底设计，在岩　溶地区以及其它高水压地段，在必要时应设置抗水压　对隧道衬砌背后空洞、松散回填物和富水等病害　采取衬砌背后注浆处理，在防水的同时改善隧道衬砌　受力条件。在渗漏水严重地段，采用水泥浆；对其它地　段采取水泥砂浆。　６．３　整治方案总结　衬砌，在水头相对较小时应考虑帷幕注浆等加固措施，　并设置封闭式底部结构，减少铺底的设置。　参考文献：　［１］ＴＢ１０００３－－２００５，铁路隧道设计规范［ｓ］．北京：中国铁　道出版社，２００５．　以上整治方案作为一个整体，从隧道涌水、涌泥产　生的源头以及搬运的路径和出路逐段整治，采用减少　［２］ＧＢ５０１０８—２００１，地下工程防水技术规范［ｓ］．北京：中　国计划出版社，２００１．　源头、截断中间、堵住出口、泄除余量的综合方案。