混凝土与水泥制品铁路隧道支护混凝土的防腐抗渗技术研究孙玉波、于贵穴2（1.广州铁路集团怀化总公司工务处；2.中南大学铁道科学技术研究院，长沙410075）研究的基础上，将其应用于两处铁路隧道的防腐堵漏修复工程中并获得成功。此外，还介绍了现场施工中所采用的一些具体的技术措施。这些措施对确保修复工程的成功，具有决定性意义。

在我国，铁路隧道支护混凝土的渗漏水问题由来已久。在南方地区，还常常伴随中（低）程度的硫酸盐腐蚀。虽然大多数铁路隧道的渗漏与腐蚀程度还未严重到威胁隧道结构的安全，但已严重干扰了电力线路及轨道（混凝土掉块）的营运安全。因此对它的防治乃是不容忽视的重要问题。
广铁集团怀化总公司管内现有铁路隧道499座，2002年秋季设备大检查统计，存在有严重渗、漏水的隧道152座，其中衬砌混凝土腐蚀、掉块的44座。这些隧道的渗漏与腐蚀已严重威胁到行车安全，已多次出现隧道内混凝土掉块、供电网设备跳闸和铁路设备使用不正常等现象。
　　2003年初，广铁集团怀化总公司邀请中南大学铁科院就其辖区内的隧道渗漏与腐蚀破坏进行了现场勘察。其中对渗漏与腐蚀严重的大江口与新雪峰两座隧道进行了现场取样。其化验结果表明，渗漏水中SO2含量的平均值为552　　对于混凝土结构的硫酸盐侵蚀，已有的研究与实践都表明，采用较低铝酸盐含量的水泥或掺入矿物掺合料的混凝土，均可获得足够的高抗硫酸盐侵蚀的性能。
　　铁路隧道内的施工有其独特的环境条件：（1）必须在每天列车运行外的时间里（约1h）进行，即可施工的时间很短；（2）隧道内列车运行所引起的风速很大，对新浇混凝土的干燥收缩及开裂有显著影响。针对铁路隧道的施工特点，我们进行了相应的防腐抗渗混凝土的性能及施工方法研究，并应用在湘黔铁路线上的大江口与新雪峰山两座隧道维护工程中。
　　1防腐抗渗混凝土的试验研究1.1试验原材料低热微膨胀水泥为陕西产32 5强度等级产品，普通桂酸盐水泥为湖南产的425强度等级产品，两种水泥的主要技术指标见表1.丙烯酸乳液为美国产品，其主要技术指标见表2.试验用石灰岩碎石符合类~20mm连续粒级的指标。河砂符合类2区砂的表1低热微膨胀水泥、普通硅酸盐水泥主要技术指标品名比表面积凝结时间/min抗压强度/MPa抗折强度/MPa水化热/（J/kg）线膨胀率/%初凝终凝低热微膨胀水泥普通硅酸盐水泥表2丙烯酸乳液主要技术指标指标。集料分未过筛及已过筛两种，过筛尺寸为碎石含固量粘度/cpspH粒径最低成膜玻璃转化/义m温度1.2混凝土的配合比表3和表4分别列出了两种不同试验内容的混凝表3抗硫酸盐侵蚀与抗渗试验混凝土配合比水泥水灰比碎石砂丙烯酸编（含丙乳液砂号低热普通微膨胀硅梭盐乳水量）过筛未筛过筛未筛表4收缩试验混凝土配合比编水泥碎石砂水丙烯酸灰乳液号低热普通微膨胀硅梭盐过筛未筛过筛未筛土配合比。采用坍落度1cm ~2om的干硬性混凝土。
　　1.3试验结果混凝土的抗硫酸盐与抗渗性能对表3各编号配比的混凝土进行抗渗性测试，在2MPa压力下均未见渗水。这说明采用标准试验难以鉴别它们之间的实际渗漏情况。抗硫酸盐性能测试按GB2420* 80（快蚀法）进行，侵蚀溶液为3%硫酸钠溶液，抗蚀系数F按下式计算：F=侵蚀28d时试件抗折强度/相应龄期淡水中养护时试件抗折强度。
　　表5列出了抗硫酸盐性能试验结果。
　　表5抗硫酸盐性能试验结果编号抗蚀系数F抗折强度/MPa备注低热微膨胀水泥，掺丙乳普硅水泥同1不掺丙乳同1集料未筛高风速下混凝土的体积变化模拟隧道内列车运行时的环境，按16m/（相当于60km/）风速，测定混凝土在水中及干燥环境下的体积变化，结果如表6所示。
　　表6在16m/风速下混凝土的线变化率配料水中线膨胀率/%先湿后干的线膨胀率/编号己开裂说明：①“水中线膨胀率”参照JC313 281，60d后分别测长，其长度差与初长之比为线性膨胀率。
　　②“先湿后干的线膨胀率”的试验条件为：砂浆试体为25mX 280mm，混凝土试体为100nmX 20C下，湿养1d后脱模测初长，试件经水养151后，在风速约为16m/下的“抽湿机”干燥风环境下（实控相对湿度RH50%- 101201301401后分别测定的线性膨胀率（负值为收缩率）通过水中膨胀与“先湿后干”的组合试验可以清楚地看出，水泥品种、骨料是否过筛、是否掺丙烯酸乳液均对混凝土的变形有影响。采用低热微膨胀水泥、过筛骨料及丙烯酸乳配制的混凝土（表列配比编号D或1），其体积变化显示出较大的水中膨胀，在较高风速的干燥条件下仍能保持良好的体积稳定性，符合隧道内施工环境的要求，因而被确定为实际工程中采用的防腐抗渗混凝土。
　　2隧道防腐堵漏工程施工21小孔探查与扩孔找水作业根据两隧道现场观察到的渗水与腐蚀程度，确定对严重渗漏水或腐蚀的区域进行防腐堵漏的修复施工。为避免大面积揭除混凝土支护而盲目增加工程量，先期在渗水范围内凿开若干小口径探孔、再根据探孔内渗水及腐蚀程度的差异及其指向判断可能的水源位置并进行扩孔揭露，沿出水方向及腐蚀程度高的方向陆续揭除混凝土并注意不破坏原基岩（保持其围岩持力结构），单孔最大揭露面积以1m2为限。
　　大江口隧道的施工，共钻探查孔44个、扩孔10个（44个探查孔的分布如ah），未发现较大的涌水量。新雪峰山隧道的施工，共钻探查孔38个、扩孔5个（38个探查孔的分布如cc1），扩孔内涌水量较大。
　　在两隧道的钻、扩孔施工完成后，都明显观察到原来的大面积渗水变成了主要集中在几个扩孔处的出水。这种变化说明，通过上述探查与找水作业，主要渗漏水的位置已清晰地显现，为下阶段修补工作及尽可能多地排除支护内的腐蚀性渗水提供了良好的基础。
　　2.2排堵结合的防腐堵漏施工施工方案为：按各个扩孔的尺寸预制塑料排水装置一外包扎土工布的多孔塑料管，管的出口端外套有塑料止水箍（以防水沿管壁渗漏）混凝土填筑1/ 3高度时，按30*倾角埋设排水装置。用短木板不规则地置于孔内壁（适当留空），混凝土的填筑采用木棒人工捣实，每个扩孔由下至上按2~3阶段完成其他探查孔则一次完成。最后将塑料排水管与排水装置出口胶接，沿墙面垂直固接排水管并引入边沟内。
　　大江口隧道的渗水主要为地表水，施工时适逢秋旱无雨而见不到大的出水。大多数探查孔内的混凝土腐蚀破坏不严重，仅扩孔内的水中硫酸盐含量较高，因水量细小而干扰少，很快便完成了施工。
　　新雪峰山隧道的施工中，拱顶腰部的2处扩孔（约8TOmm）涌水量大，均为隧道建设时原装塑排水槽（宽约200mm）的槽位歪斜而漏水。该两处支护混凝土内见到大量型钢，混凝土与基岩之间的空洞间隙很大，估计在原隧道建设中遇到复杂地质并伴有大量出水。其余的位于起拱线的3处扩孔，在刚钻通支护层时涌出大量水，但很快就变少。拱顶腰部2处扩孔的持续性出水量较大，曾给混凝土填筑造成困难一未硬化水泥浆被渗流水掏空。对此，采用如下施工法：利用原支护混凝土与基岩之间的空间临时构建“水库”以储存水（在排水装置上方引出）。待“水库”下方的新填筑混凝土硬化1天后即撤除该“临时水库”，并注意疏通排水装置内的引流通道。由于铁路隧道内的施工需在每天短暂的维修时间内进行，每个扩孔部位的混凝土填筑受时间限制而不能一次完成，这也正好与出水量大的扩孔封堵作业所需要的分段施工相协调。
　　两座隧道的施工完工时，中所示原渗漏腐蚀区域内的水渗漏已大多消失。施工结束后4个月，经修复区域的墙面基本未见渗漏水渍印而呈现干燥墙体，表明研究的防腐抗渗混凝土与相应的施工法达到了预期的目的。
　　小结（1）用低热微膨胀水泥配制防腐抗渗混凝土时，掺入丙烯酸乳液及将骨料过筛对混凝土干缩变形性能有明显的改善作用。
　　在隧道渗漏区域采用“多点分布小探孔+少量重点扩孔”的方法可比较准确地找到渗漏水源，从而有效地实施排水堵漏的混凝土施工，确保隧道支护混凝土不渗水。
　　低热微膨胀水泥由于具有膨胀性能，在封堵及排水构造的混凝土施工中获得良好的效果。