淺談鐵路隧道的特點以及相關的施工方法

朱玉美

（江蘇省交通技師學院，江蘇 鎮江 212006）

1 鐵路隧道

1.1 鐵路運營隧道病害現狀

目前鐵路運營隧道病害狀況嚴重，有些已達到了威脅鐵路行車安全的程度。因此有必要采取可靠的檢測方法來檢測和評估隧道的實際狀況，同時檢測的數據也為隧道日常的維修保養及必要的整治工程提供了系統完整的依據。因此，就形成了從日常維護、檢測評估到病害整治的一整套技術體系，從而使鐵路隧道的運營管理技術提高到一個新的水平。最后通過一個工程實例的分析，進一步明確了隧道病害工作的緊迫性和必要的檢測評估所起的指導作用。

我國自1888年開始建造第一座鐵路隧道以來，迄今已有110余年的修建歷史，根據統計，目前我國鐵路運營隧道已達5200 余座，總長達2500 km 以上。其中60%以上存在著不同程度的病害。據鐵道部資料統計，1999年鐵路運營隧道失格率為65.2%，2000年隧道失格率為65.7%。有些隧道的病害還相當嚴重，甚至已危及到行車安全。2001年12月寶中線清涼山隧道襯砌掉塊都險些造成嚴重的行車事故。鐵路部門每年都投入大量的人力、物力和資金用于隧道病害的維修和整治，但隧道設備的狀況仍然沒有根本好轉。因此，必須通過系統的研究，總結鐵路隧道的病害特點，完善隧道病害檢測評估手段，制定出符合我國鐵路特點的一整套檢測方法。形成從日常維護、病害檢測、病害整治到質量跟蹤的一整套技術體系，以適應信息化目標管理的需要，使運營隧道的日常維護和病害整治提高到一個新的水平。

1.2 鐵路運營隧道病害的主要類型

鐵路隧道的病害類型主要包括：滲漏水病害(包括凍害)、襯砌結構裂損病害、基底破損病害以及其他類型病害等。而這其中，滲漏水病害和襯砌結構破損病害是影響隧道安全性的主要因素。

隧道滲漏水病害類型包括隧道漏水、涌水（拱部滴水、隧底冒水、孔眼滲水）、隧道襯砌周圍積水、潛流沖刷、侵蝕性水對襯砌的侵蝕以及凍害等幾種。

隧道襯砌裂損類型包括襯砌變形、襯砌移動和襯砌開裂3種。襯砌開裂是指襯砌表面出現裂縫,是襯砌變形的結果。隧道襯砌裂縫一般是指作為隧道主要結構的二次襯砌混凝土表面的可見裂縫，它是指二次襯砌混凝土中的不連續面，這些薄弱部位是引起混凝土破壞的主要原因。

2 隧道病害的檢測評估以及檢測方法

隧道病害的發展是有一個過程的，如果能在隧道病害惡化之前發現，并及時采取整治措施，則可大大提高鐵路運營隧道的安全性。因此，進行隧道的檢測評估是非常必要的。但傳統的檢測評估一般都是依靠經驗，采取定性化的方法，隨著技術的進步，僅僅采用定性化指標對隧道病害狀況進行描述分析顯然已不能滿足目前的使用和養護要求。因為定性化的指標在實際的操作過程中很容易受人為因素的影響，比如對于某座病害隧道的判別，不同的工程技術人員可能會根據各自的經驗得出差別較大的判別結果，這對于隧道的養護、維修和正常運營都會造成很大的影響。因此，采用一些儀器設備對病害隧道的狀況進行科學的檢測評估，得出定量化指標來評價隧道病害的實際狀況是非常必要的。在目前，主要的檢測手段有地質雷達和超聲波等無損檢測法。

2.1 聲波檢測法

在混凝土中傳播的超聲波,其速度和頻率反映了混凝土材料的性能、內部結構和組成情況，混凝土的彈性模量和密實度與波速和頻率密切相關，即強度越高，其超聲波的速度和頻率也越高。所以，可通過測定混凝土聲速來推定其強度。超聲波檢測儀主要用于襯砌強度檢測。聲波檢測的具體方法為：根據隧道不同區段襯砌強度的差異，布置多個測站，以便更客觀地反映隧道的病害狀況。同時為保證檢測結果的可靠性，在同一測站中應布置不同的測點，然后取其平均值，這樣可使檢測結果更加合理。

2.2 探地雷達檢測法

在地下傳播的超高頻電磁波當遇到有電性差異的界面或目標體時 (介電常數和電導率不同)即發生反射。探地雷達檢測法是通過對所接收的反射波進行疊加、濾波和以不同方式顯示等一系列處理，并根據回波的速度和時間確定目標層的位置,再根據回波的形態、強度及其變化等判定目標的性質。探地雷達對隧道及圍巖的檢測主要包括以下幾方面內容：

2.2.1 隧道襯砌厚度,可設不同的測線,從而分別測出拱頂、拱腰、拱腳及邊墻位置的襯砌厚度,必要時也可測出道床仰拱的厚度,同時還可沿隧道的橫斷面進行厚度探測。

2.2.2 隧道周圍2～3m 范圍 (根據需要可進行調整)內的圍巖狀況、鋼筋及鋼拱架、格柵鋼架等分布,并可準確定位。

2.2.3 隧道襯砌或圍巖中排水盲溝的分布及堵塞或暢通情況、高寒地區的凍融情況。

2.2.4 隧道圍巖或襯砌中的裂隙水分布、初襯與二次襯砌之間的密實狀況以及襯砌間空洞的展布情況;在巖溶地區還可測出溶洞的位置和范圍。

2.2.5 隧道圍巖超挖部分的位置、分布和回填情況,超挖空間回填的性質及空間的展布情況;隧道欠挖情況可通過襯砌厚度反算得出。

2.2.6 襯砌中的裂隙分布,尤其是襯砌深部不易為肉眼看出的裂隙分布和發展趨勢;配合強度檢測可對襯砌狀況做出全面的評價。

以上主要介紹了有關鐵路隧道的現狀和病害，因此我們必須對于這些病害采取一定的加固措施，來保證鐵路隧道的結構強度以及穩定性。這里主要介紹一種方法對于鐵路隧道采用塌方注漿加固技術。

3 鐵路隧道采用塌方注漿加固技術

3.1 注漿加固原理

注漿加固原理是漿液通過高壓設備壓注到隧道圍巖裂隙、裂縫中經過物理化學作用,即能將破碎圍巖或松散顆粒在短時內膠結成整體,起到超前預支護作用,為隧道開挖施工安全提供保障,又能增強圍巖的整體穩定性。

3.2 施工工藝

施工程序為：施作業漿墻→工作面小導管預注漿→環向密排超前小導管預注漿→上臺階開挖50cm 及支護→上臺階開挖50cm及架設初期支護型鋼→第二排環向超前小導管預注漿→網噴C20 混凝土→注漿→開挖下一循環。重復上述步驟,直至完成上臺階開挖。然后完成中部及下部開挖。中部及下部臺階開挖時應注意先開挖一側邊墻,再開挖另一邊,不能兩邊同時進行,以防掉拱。

4 結束語

本文主要針對鐵路隧道的一些情況進行了一些簡單的闡述，隨后講述了與這種隧道有關的隧道塌方注漿加固技術，這種方法在隧道的施工過程中得到了廣泛的應用，并且各有特色。隨著隧道施工技術的進一步發展，這種施工技術必然有更大的進步。

[1]吳江濱,張頂立,王夢恕.鐵路運營隧道病害現狀及檢測評估[J].中國安全科學學報,2003年6月.

[2]范文填.我國隧道及地下工程的現狀及發展[J].土木工程學報.第28卷第6期.

[3]高新利.渝懷鐵路金洞隧道的設計與施工[J].隧道建設,2005年4月.

[4]黃波,吳江敏.運營隧道狀態的綜合評判.世界隧道.2000年第1期.