鐵路涵洞病害及其治理措施

溫先劃

【摘要】涵洞是鐵路在建造施工過程中所采用的重要構造物，一般需要橫跨過鐵路的路基，在鐵路下方作為灌溉、排洪以及人行通道。本文對目前鐵路施工過程中容易引起涵洞病害的原因進行了系統性的梳理和歸納，總結出幾點在鐵路施工過程中極易出現的技術問題以及容易被人忽視的方向，并從涵洞病害治理的角度出發，給出施工技術方面的措施和建議。

【關鍵詞】變強開裂 活載土壓力 蓋板加固 鋼花管注漿

目前的鐵路施工中，最為常見的鐵路涵洞有蓋板涵和圓涵等幾種不同的涵洞模式。其中蓋板涵由底板、側板、蓋板三個部分組成；圓涵與蓋板涵不同，一般使用鋼筋混凝土預制而成。在現實使用的過程中鐵路涵洞往往會由于自然原因、設計疏忽或者是鐵路需求的不斷提高，而出現一些列病害問題，嚴重影響鐵路運行的安全陛，需要引起相應的重視。

一、鐵路涵洞病害分析

（一）自然環境造成的涵洞病害

自然環境對于鐵路施工工程的影響屬于不可抗力，其主要包含氣象條件和地質條件兩個方面。一般來說為了節省工時，提升施工效率，鐵路涵洞施工往往就地取材，選擇已經初具雛形的溝谷作為施工地點，展開施工。但是這類位置中，地形地貌環境都十分復雜，對于地基處理的要求就更高。在地基處理時一旦忽略了深層勘探，往往就會造成地基不穩，出現涵洞病害。例如在地基施工的過程中，僅考慮到地基表層土質分布均勻，卻未考慮到下層存在大面積坑陷甚至洞穴，就會造成地基的不牢固；此外，惡劣的天氣情況也會對鐵路涵洞的施工造成影響。例如在雨季時大規模的降水，在缺乏排水設施的施工環境中很容易出現水土流失導致地基暴露，造成涵洞病害。

（二）設計方案造成的涵洞危害

如果說自然災害屬于不可抗力的“天災”，那么施工設計方案的疏忽大意就是責任不可推卸的“人禍”。以圓涵設計為例，現階段的鐵路涵洞施工中，施工設計團隊往往會按部就班地選擇已經成熟并且具有借鑒意義的頂管施工方式開展施工。但是頂管施工方式需要進行整體基礎的考量，通過整體式基礎，將頂管安置在隧道坑上，且預制好的千斤頂要在預先修好的后背進行。因此可以獲知，頂管對于后背的位移會變得十分敏感，當施工設計團隊無視施工環境和自然條件，盲目選擇頂管方式，就會出現后背無法承受地基變化，從而產生位移，在實踐過程中，后背微小的位移都會施加給千斤頂巨大的應力，從而造成圓涵出現嚴重的開裂。

（三）施工年限造成的涵洞危害

隨著時代的發展，鐵路運輸對于鐵路工程的質量要求也逐漸有所提高。以寶成鐵路某路段為例，該路段建成于1960年代，受到當時行車密度、速度的影響，設計施工的荷載標準低、防護措施少，且施工質量較差。在多次列車提速的過程中，該路段已經逐漸無法滿足列車密度和車速的要求，出現了大規模的涵洞開裂現象。

二、鐵路涵洞加固技術

（一）蓋板涵加固

對于已經出現的涵洞開裂病害，蓋板涵的加固方法首先要從處理裂縫入手。鑒于普通蓋板涵的施工原料為混凝土結構，涵體開裂使得鋼筋暴露于空氣之中，因此在保持原結構的基礎上，還要進行防腐蝕處理。本文針對裂縫較小的病害位置采用了傳統的注射封閉工藝，利用低壓環氧樹脂膠實現裸露鋼筋與空氣隔離，效果理想。此外，針對開裂病害中的灰縫脫落現象，蓋板涵加固則需要展開邊墻加固的施工。對于蓋板涵中常見的漿砌片石涵臺，可以采用小孔注漿的方式進行加固，以增加其整體性和穩定性。對于涵洞地基，一般有換土復填、粉噴樁、花管注漿等施工工藝可供選擇。在多年實踐總結中，這幾種方法效果最為顯著。

（二）圓涵加固

對于圓涵涵洞來說，出現的涵洞開裂病害往往是由于主管道壁出現了問題。為了防止管道壁受到地基沉降的嚴重影響出現過高的拉應力，一般采用鋼模澆筑的方法進行鋼筋混凝土的補強。從而在原結構的基礎上，構建起新的受力結構。其具體的施工手段為：首先對于出現開裂病害的部分進行修補，修補完成后需要將筋鋼作為主要受力材料植入到原拱圈的15cm深度以內，并按照涵長所指向的方向進行筋鋼的并排布置，保證間隔。為了構建結構，還需要加設一層鋼筋網，并采用小骨料振搗后的混凝土進行澆筑，保證混凝土的自密實。最后設置新的沉降縫，一旦發生鋼筋的二次斷裂，可以由沉降縫作為主要受力點進行受力，保證與原受力點間受力均衡。

（三）鋼花管注漿

鋼花管注漿技術是目前各類涵洞加固技術當中所普遍采取并應用的主流技術，它通過反復注漿的工藝手法使得涵洞的受力層次更加豐富，進一步避免了地基沉降、涵洞開裂所造成的重大影響。其具體措施為：進行圖紙設計，圖紙內容要能夠清晰明確地表述施工環境特征和施工位置。根據圖紙開始進行鉆孔，并在鉆孔位置預埋長度在10m左右的鋼花管，并保證鋼花管強度，同時預留2m左右的不注漿段。將壓漿頭設備安裝在鋼花管的頂部，進行鋼花管的內壁清洗，避免土地在鋼花管內部填充入不必要的泥漿。清洗完成后需要使用水泥砂漿進行管體封堵，再從未封堵的鋼花管底部插入一條洗孔水管噴頭，利用高壓沖洗疏通鋼花管內部。將壓漿頭的壓強設置在0.5MPa，使用純水泥漿進行額定量注漿，并通過閘刀進行悶漿，再對鋼花管采用高壓水沖洗，反復注漿達到5-6次，當滿足注漿需求時，方可停止注漿工作。

三、結論

目前鐵路工程中最為困擾的是鐵路涵洞的涵身開裂，無論是橫向開裂還是縱向開裂，最終都會導致涵臺在砌體以及灰縫等位置出現大面積的滲水，使涵洞承載力迅速下降，最終發生坍塌造成安全危害。究其原因，主要是自然環境、設計方案以及施工年限等三個方面的問題。針對開裂病害，需要通過專業的加固施工來改變原涵洞的受力結構，實現病害治理。endprint