煤山隧道渗漏水引发轨道上鼓原因研究和治理

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1、煤山隧道渗漏水引发轨道上鼓原因研究和治理　　摘要：铁路隧道内无碴轨道底板上鼓现象较多，且多和地下水渗漏、排水系统堵塞、施工缺陷、岩溶等有联系，严重威胁铁路运营安全；为研究岩溶、地下水、采空区、施工缺陷等对隧道底板上鼓的影响，通过从仰拱、仰拱与仰拱填充间施加水压进行计算分析，判断仰拱与仰拱填充间水压上升是导致无碴轨道上鼓的主要原因；提出清查隧底虚碴、注浆回填、钻孔排水、设置泄水洞等综合处理措施彻底根治隧道底板上鼓，为处理无碴轨道底板上鼓提供原因分析及处理依据。关键词：轨道上鼓地下水采空区隧底虚碴中图分类号：U45文献标识码：A文章编号：1.隧道概况隧道

2、位于武广线广东省花都市境内，穿越低山丘陵区，全长1188m，隧道洞身最大埋深98m。6洞身主要穿越石炭系测水组C1d1泥质粉砂岩，石英砂岩夹页岩、煤层等，软硬岩互层地层，薄～中厚层，弱风化,岩性较破碎。有煤层，厚度0.5～4.8m，平为2.94m，局部呈鸡窝状分布；瓦斯压力测试为0.3Mpa，为二级含瓦斯地段，采用复合式衬砌。隧道顶部存在早期开挖的不明采空空洞。局部地段为石英砂岩，质地坚硬。2.病害情况DK1973+274～DK1974+126段衬砌两侧边墙共48条环向施工缝处渗水严重，其中混凝土施工缝及冷缝12条，地下水矿物钙化后盲管堵塞严重，出水

3、量小，部分地段出现横、竖向施工缝渗水，两侧纵向盲管均有分段堵塞现象。甚至有水从部分气水分离室内盖板上溢出的情况。隧道进口处的盲管出口开通初期水量较大，管口已有结晶物，管内结晶物到达1/2管，出水量很小。通过从侧沟顶部靠近拱脚处施钻排水孔，打通到纵向盲管后，多数都有水涌出，压力大者喷射至同侧轨道板边的导向槽内，钻孔排水后分离室内水位下降，其中DK1973+794～DK1973+998段二次衬砌渗漏水较为严重。实测出水量：左侧0.1m3/min；右侧侧沟：0.35m3/min；中心沟：0.2m3/min，雨季期间出水量为正常情况的4～5倍。运营前，衬砌洞

4、内拱墙长期渗水严重，隧道于DK1974+110～+170（60m）段无碴轨道发现较大上鼓、DK1974+130处上鼓量最大4.5mm，后经钻孔排水后恢复（钻孔后有泥浆水喷出）；同时渗漏水部分地段再次发生鼓起，鼓起量最大2mm。高速铁路对无碴轨道变形有严格要求（玄长10m范围内轨道高差小于2mm，轨向小于2mm），轨道上鼓变性严重威胁铁路运营安全，需从彻底整治。63.存在问题及原因分析影响无碴轨道稳定和运营安全的主要因素有：隧道结构形式、隧道内排水系统、底板以下围岩承载力和隧底虚碴。本隧道地质情况复杂，存在以下方面问题：3.1采空区DK1973+430

5、～+830煤山小煤窑采空区查明38处，其中在线路左右200m范围内共有9处。自二十世纪七十年代起，煤山小煤窑一直在间断性采挖，均为当地居民无组织开采，开采工具简陋，线路附近煤井开采标高在140～160m，线路标高为92～100m，其中，ML4、ML7、ML9、ML30煤井对隧道构成严重威胁，施工阶段煤井停止开采。施工期间DK1973+405～+435段拱顶坍塌碎石土，碎石成分为石英砂岩夹煤粉、煤干石等，有可能是古老采空区及其弃碴。采空区对隧道及泄水洞的影响:勘测阶段调查的二十世纪七十年代以来的采空区多处于隧道上方，对隧道影响较小。但DK1973+40

6、5～+435段拱顶揭露初步分析属古老采空区，主要依据有二：一是曲江县犁市镇新村有书记载在200年前有采煤问题；二是新开采几处矿井曾经遇到过先期的开采空洞。古老采空洞弃碴松散且巷道富水，形成水压。3.2地表坍陷6由于挖煤采空，隧道顶部局部已经出现了坍塌现象，其中规模较大的坍塌主要有三处。分别分布于DK1973+540m左侧60m，DK1973+700m左侧260m，DK1973+780m左侧100m。坍塌面积均在360m2左右，多属古老采空区塌陷所致。正洞施工引起的地表坍陷：煤山南侧山坡DK1973+900、+970左右有隧道开挖过程中形成的陷坑、地表

7、裂缝等，陷坑直径约20m，深约10m，呈漏斗状，雨季积水严重。3.3岩溶场区采煤开挖矿洞开采标高一般在90～160m，其中线路附近开采标高在140～160m左右，可构成地下水新的储富集区，在一定程度上改变了地下水正常的补给径流方向。从开挖煤井井口均能见到渗水，流量大小不一，总水量约为4～10l/s，水呈铁锈色。隧道标高为91～100m，且开挖断面大，施工开挖彻底改变了场区地下水的径流格局，形成了场区最新的地下水排泄通道，造成两侧山体地下水均流向隧道。旱季隧道排水量为0.82m3/min,雨季为旱季4~5倍。施工完毕后物探显示仰拱下6～9m为“破碎或溶

8、蚀”带。隧道施工期间于DK1974+140段边墙墙脚和仰拱结合部位出现岩溶管道，雨季水量较大。3.4施工缺陷