铁路隧道衬砌病害现状与整治技术

铁路隧道衬砌 病害现状与整治技术

吕康康

中铁十一局集团第四工程有限公司 湖北省武汉 市 430000

摘要：近年来，我国的铁路隧道工程建设有了很大进展，在铁路运营的过程中，各种病害会逐渐显现，影响运营。隧道病害是影响运营安全的主要因素，其随着运营年限而不断增加，因此，对病害的清晰认知和及时治理是保障隧道安全运营的关键。为了确保隧道的正常使用，提高使用年限，本文首先分析了隧道病害情况，其次探讨了相关整治技术，以供参考。

关键词：运营隧道；病害；整治剖析；隧道病害

引言

近年来，在高速铁路隧道施工中，三臂凿岩台车、钢拱架安装机、智能衬砌台车等大型机械化、智能化设备也得以快速推广和改进，提升了隧道工程建设的安全质量水平。目前，台车模筑衬砌在铁路、公路隧道施工中仍占据着统治地位，是土木工程建设中至关重要的隧道施工技术。隧道二次衬砌是支护结构的主体，是决定隧道质量、安全和使用寿命的关键。

1 隧道衬砌病害及原因分析

隧道衬砌病害主要有衬砌厚度不足、强度不足，衬砌背后脱空，衬砌混凝土裂纹裂缝、渗漏水等。产生病害的原因分析如下：

1.1衬砌厚度不足

其产生原因有：①岩体开挖不到位、欠挖，初支施作后侵占二次衬砌设计限界，造成衬砌预留厚度不足；②衬砌台车定位不准确；③混凝土浇筑过程中监测不到位，混凝土方量计算不准确；④衬砌拱顶带模注浆不到位或未进行拱顶注浆，衬砌与防水板之间存在空隙或空间，造成厚度不足。

1.2衬砌混凝土强度不足

其产生原因有：①原材料质量、混凝土配合比设计及拌和站搅拌计量器具误差偏大等；②混凝土罐车罐体内部积水未排干净；③浇筑前私自加水；④未严格落实逐层分窗浇筑工艺，下料过高，振捣不到位；④养护不及时、范围不够、频次不足，冬期施工脱模过早，不采取保温措施等。

1.3衬砌背后脱空

其产生原因有：①开挖光爆效果差，初期支护喷射混凝土平整度差，造成防水板铺挂后背后空鼓；②防水板铺设挂点不足，松弛度不够、局部紧绷或褶皱，造成防水板与初支面之间形成空隙、空腔；③衬砌台车挡头模板封堵不严，浇筑时漏浆以及止水带加固不牢，造成的的局部脱空；④未严格使用溢浆管形成拱部空气囊或补方不及时，混凝土初凝导致不能正常泵送冲顶；⑤衬砌拱顶带模注浆孔堵塞、注浆材料性能差、注浆工序操作不当，未能良好的填补混凝土自然下沉、收缩形成的脱空。

1.4衬砌混凝土裂纹、裂缝

其产生原因有：①隧道洞身偏压、高地应力等围岩原因，造成围岩变形过大，衬砌混凝土不均为受力，造成局部开裂；②隧道收敛变形还未稳定即进行衬砌混凝土施工；③钢筋间距、保护层过大；④衬砌台车脱模过早，混凝土提前承受自重和围岩应力；⑤灌注过快，混合料分散不均匀，振捣不充分，拌和时间过长；⑥使用条件和环境因素，如化学腐蚀环境、内外温差环境；⑦水泥的水化热发生热胀开裂、水泥异常凝结发生不规则开裂、下沉开裂。⑧混凝土养护不到位。

1.5衬砌渗漏水

其产生原因有：①地质条件复杂，岩溶发育，水压较大；②防水材料性能不足，施作不规范、破损等；③未结合实际地下水情况加强防排水措施或排水系统堵塞等。④衬砌混凝土抗渗性不达标或自身存在质量缺陷，如开裂、孔洞、蜂窝等，形成渗漏水通道；⑤现阶段的设计能力和施工工艺达不到要求。

2 整治技术

2.1衬砌混凝土置换处理

该方法主要适用于衬砌厚度不足、强度不足、背后脱空处理，处理方法如下：

（1）搭设脚手架作业平台，采用手持式混凝土切割机沿拆除范围切隔离缝，然后采用专用凿除设备及人工风镐对原混凝土进行拆除。二衬拆换前，应先对拆除段前后衬砌采用I20b钢架临时加固，加固长度不少于5m，钢架间距不大于1m/榀，钢架间采用钢筋纵梁连接, 衬砌拆除应采取纵向分段跳槽方式，每次拆除长不超过1m。

（2）一般拆除纵向长度为脱空或不密实范围沿线路纵向各外延伸0.5m，当拆换范围距离施工缝或接触网槽道过近时，需延伸至邻近施工缝位置。拆除环向顺序从拱顶开始分段向下进行，拆除施工前及施工中，应加强洞内变形观测，以确保安全。

（3）将破损土工布与防水板位置切除，预留不少于搭接宽度的防水板于土工布，铺设新土工布和防水板，做好与原防水材料的连接，防水板搭接不小于15cm，土工布搭接不小于5cm。

（4）对新旧砼结合处进行凿毛并采用高压水重新干净，接缝处刷界面剂，并设置止水条，宽2cm。原衬砌若为素混凝土，拆除后需增设钢筋。新旧接缝位置钢筋植入既有混凝土不小于0.5m，环向新旧砼接缝设置φ16连接销钉；原衬砌若为钢筋混凝土，拆除后恢复原设计钢筋并进行防锈处理。

（5）混凝土施工。拆除段混凝土采用细石混凝土，混凝土强度等级比原设计提高一级。拱部预留Φ50径向注浆波纹管，衬砌完成后检查厚度、强度，达到设计要求后对衬砌背后注浆回填密实。注浆操作流程：在混凝土浇筑结束10-12小时后注浆。在注浆管位置安装对应尺寸钢管，钢管上安装球阀，连接注浆机，浆液采用M20的水泥砂浆，按比例添加微膨胀剂。注浆时应由隧道纵向较低处向上坡方向进行，同时压力控制在0.2Mpa以内。

2.2衬砌裂纹、裂缝处理

（1）整治前应对裂缝进行规测，在裂缝发展稳定后，确认其属于非结构性裂缝，方可进行整治，并应根据裂缝状态，对症采取合宜的措施。

（2）对于宽度小于0.2mm的裂缝，采用沿缝涂水泥基渗透防水村料的方式整治；对于宽度大于0.2mm的裂缝，采用沿缝边斜向钻孔注环氧树脂胶液和表面涂水泥基渗透防水村料的方式整治，整治后的缺陷区域表面涂刷与周围砼同色的涂料。

（3）对于非结构性裂缝，应进一步调查分析有渗漏水时对结构和运营安全有否影响。当存在影响时，应按结构性裂缝采取拆换村砌的措施，当无影响时，尚应结合衬砌渗漏水缺陷有关整治措施处理。

2.3衬砌渗漏水处理

针对不同类型渗漏水，可采用的处理方法如下：

（1）点漏处理措施：

a.拱部单点漏水(点漏)为射流、股流、线流时，采用凿橹嵌埋管(橹)直接引排。

b.拱部单点漏水(点漏)为滴水时，采用衬砌内部注浆封堵。

（2）面漏处理措施：

采用村砌内部注浆，在注浆后集中出水点凿檐引排的措施处理。必要时可在隧道村砌内表面设置环氧砂浆防水层或喷涂水泥基渗遁结晶型涂层。

（3）缝漏处理措施:

a.对于有股水，射流出现且缝寬较大（>3mm）的漏水缝采用凿槽埋管引播。

b.对于有股水、射流、多处滴水，縫寬较小( <3mm)的漏水缝采用沿缝进行衬砌内部注浆，在注浆后的集中出水点凿槽引排。

c.对于仅为渗水，水量较小的滴水缝，采用凿槽嵌缝进行封堵。

拱部衬砌内部注浆，遵循下列原则选择注浆材料：

（1）洞内细小的漏水缝采用水溶性聚氨酯浆材或水泥基结晶渗透型浆材。

（2）较宽漏水缝采用水溶性聚氨酯浆液配合环氧树脂砂浆。

（3）施工期间因各种原因，村砌出现结构破损后遣留的漏水裂缝，采用环氧树脂浆液。

结语

综上所述，随着交通路网的不断发展、延伸，国内已竣工和在建的铁路隧道体量越来越大，因而隧道病害问题也随之凸显。通过对铁路隧道病害类型的归纳和原因分析，总结出针对铁路隧道各类型病害特点且适用于隧道施工条件及运营维护要求的衬砌整治方法和技术。

参考文献

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