既有鐵路隧道襯砌裂損維修決策研究

陳曉強

摘要：近年來，很多鐵路隧道都出現不同程度的裂化情況。比如裂縫、剝落、滲漏水以及凍害等形式，其中，襯砌裂縫會對隧道結構的整體性造成嚴重影響，大大降低隧道襯砌的可靠性與安全性。通過對某鐵路隧道襯砌病害產生原因進行多方面因素的分析，探明了隧道病害產生原因，并提出了針對性的臨時加固措施，相關研究可為同類隧道病害處治提供借鑒和參考。

關鍵詞：鐵路隧道;襯砌裂損;維修

中圖分類號：U457.2 ? ? ?文獻標識碼：A

引言

近年來我國的高速鐵路呈現出向西部山區延伸且數量不斷增多的特點，由于我國面積遼闊，山川地質條件復雜多變，隧道施工也會遇到的各種不同的問題，其中隧道襯砌產生裂縫是影響高速鐵路隧道質量的重要因素。通過對裂縫產生的原因進行分析，找出病害的原因，并且有針對性的制定整治措施，才能有效提高我國高速鐵路的質量。

1、襯砌裂縫病害概述

襯砌裂縫是隧道運營過程中一項常見病害。當鐵路隧道出現襯砌裂縫情況時，極易導致既有隧道出現滲漏水的情況，如果襯砌裂縫非常嚴重，則會大大降低鐵路隧道結構的承載力，進而使鐵路隧道出現失穩的情況，造成垮塌事故。具體來說，隧道襯砌裂縫主要分為四種情況：①豎向裂縫，即隧道中出現垂直軸線裂縫，該種形態的裂縫極易出現在沉降縫、施工縫和不同地段連接處，例如，每一板模筑的混凝土中間位置就很容易出現豎向裂縫，且其往往從邊墻開始裂縫，一直延伸到拱腰結束;②縱向裂縫，多出現在隧道拱頂和拱腰附近，數量上要比豎向裂縫要少，但危害性遠大于豎向裂縫，若任由縱向裂縫發展，極易造成隧道襯砌斷裂甚至塌方危害;③斜向裂縫，多出現在邊墻和隧道拱腰附近;④組合裂縫，即上述三種裂縫的任意組合形成的裂縫，一般會以X形或者Y形出現，一旦裂縫數量過大，則會形成網裂危害。

2、隧道襯砌裂縫出現的原因

2.1、隧道施工質量嚴重不足

在進行隧道施工中如果無法進行合理科學的施工管理，在施工過程中出現嚴重的偷工減料，尤其是在隧道仰拱施工過程中沒有完全按照設計要求進行施工則會導致嚴重的安全問題、質量問題等，主要體現在以下幾個方面：（1）在進行Va襯砌段隧道仰拱的施工時初期階段其支護沒有按照設計要求進行封閉處理，以及I20型的剛型拱架沒有設置或者是設置不合理。（2）在隧道仰拱施工中其深度設計沒有完全達到設計要求的深度，導致仰拱深度嚴重不足，其穩定性受到很大的影響。（3）在進行鋼筋混凝土仰拱的施工時沒有按照施工設計達到C30防腐蝕氣密性，僅僅在仰拱的填充層澆筑了C15混凝土，導致在仰拱的底部基本沒有鋼筋支撐，因此混凝土被嚴重污染，出現嚴重的離析現象（4）隧道在進行二次襯砌的時候仰拱部分局部出現澆筑不滿的情況，導致在襯砌之后其背部存在脫空的現象，而二次襯砌的厚度要求也不達標，導致部分位置和實際設計厚度之間有嚴重的偏差。（5）在進行隧道二次襯砌時鋼筋的不規范布置導致內外層的鋼筋保護層之間的距離相差太大，部分鋼筋的位置處于襯砌的中部，導致鋼筋沒有完全發揮其作用。

2.2、環境、溫度的因素

溫度對隧道襯砌的影響主要從三個方面入手，即環境濕度、環境溫度以及混凝土內水泥水化熱。也就是說環境溫度下降的越快，溫度收縮造成的變形也就越大，極易導致裂縫的出現。其中，洞口段的隧道襯砌受到的影響最大，也是最容易出現裂縫的位置;冬季，氣溫過低，混凝土冷收縮也會相應達到最大，加上其他不利因素的影響，極易造成中長隧道以及短隧道洞口出現襯砌開裂的情況。同時，使用環境濕度如果比較小的話，其隧道襯砌的混凝土收縮變形也會相應增大，從而產生裂縫。隨著大流動性泵送混凝土在實際施工中的普遍應用以及混凝土強度等級的進一步提升，大大增加了混凝土中水泥用量，使得水化熱得以明顯提升，散熱集中出現。

2.3、隧道排水嚴重不暢

隧道發生病害的地段在穿越煤系地層的時候受到苗寨向斜的影響，隧道的地下水會不斷的積累，如果在隧道建設中排水設施不夠完善，會導致地下水嚴重堵塞，出現隧道排水不暢，導致在隧道仰拱的底部圍巖會在地下水中長期浸泡，最終圍巖在水中有嚴重的軟化現象。

3、隧道襯砌裂縫的整治

3.1、裂縫情況輕微的位置

在這個位置裂縫的處理分為四步：首先要在襯砌后背部處進行控制壓力注漿工作;其次要在裂縫的延伸范圍之內鑿出契形槽，特別注意的是這個槽的深度約為8cm，里口寬為8cm左右，外口寬在6cm左右;然后需要用鋼絲刷刷洗或者用高壓水沖洗的方法將契形槽清洗干凈;最后再用環氧樹脂、磷苯二甲酸二丁脂、乙酮、乙二胺調配的環氧基液對槽壁進行涂刷（其配制比例為1：0.1：0.12：0.05），涂刷完成后再用以1：2為比例調和的水泥和砂子經過混合后所得的膨脹水泥砂漿作為槽內部的嵌襯（特別提到的是必須要用JP型膨脹劑作為水泥砂漿的摻和材料，但是它的用量應該約為水泥用量的10%）。

3.2、襯砌裂縫修復技術

針對那些已經出現襯砌裂縫的隧道工程，必須采取合理的修復技術予以整治。依據襯砌裂縫類型的不同，選擇相應的裂縫修復技術。如果病害過于嚴重，則需要考慮采用襯砌拆換或者局部拆換的方式加以整治。具體說來，襯砌裂縫修復技術多種多樣，比如套拱加固、鋼帶加固、錨桿加固等。針對隧道襯砌出現嚴重損且剝落掉塊的情況，則需要運用套拱加固的方式予以有效整治。這主要是由于套拱加固方式具有較好的耐久性和承載能力，是當前一種常見且有效的結構加固方式。如果隧道局部出現裂縫規模較大且具有較高的危害性時，則需要采用襯砌拆換的方式加以整治。

3.3、二次襯砌變形開裂嚴重段環向注漿加固

對于發生二次襯砌變形并且開裂現象比較嚴重的地方要進行環向注漿加固，在環向注漿加固的時候通常所使用的是直徑42毫米、壁厚4毫米的注漿鋼花管，其長度為6米，間距為80厘米。在進行注漿的時候所使用的水泥漿液在摻入適量的水玻璃之后對其凝結的時間進行調節，水泥漿液和水灰比為1：1，注漿方式為間歇隔孔注漿。

3.4、嚴重裂縫位置

雖然在這個位置上原有裂縫已經呈現出惡性的狀態，但是因為其結構變形不大還沒有完全喪失承載能力和穩定性，所以依然還是有方法可以進行補救的。但是需要使用鋼架、網噴混凝土的方式來加強原有襯砌的穩定性，防止裂縫情況的進一步惡化。這個過程需要六步，在這里因為篇幅有限就不再進行詳細的介紹。但是在具體施工過程中要做到細致入微，考慮好每一個因素有可能造成的后果，再做出風險評估。在施工時要有嚴格的要求，但是也要與實際情況相結合，還要在保證工程實用性的同時不斷進行美化。

3.5、加大對隧道工程的養護和維修力度

在鐵路隧道工程正式投入運營的過程中，很多嚴重襯砌裂縫的出現都是因為早期沒有采用有效的控制方法導致的。所以，在日常運營過程中，相關部門應加大對隧道養護力度，定期檢查、維修等，大大提升隧道的運營效率和運營質量，盡可能延長隧道的使用壽命。同時還能夠對隧道中存在的病害予以及時發現，以便及時采取合理措施，進行有效治理，將隧道襯砌裂縫及滲漏水病害扼殺于萌芽期之中。

結束語

在襯砌結構中隧道仰拱是其中重要的組成部分之一，尤其是在軟弱的圍巖段，對于提高隧道整體結構的承載力、避免圍巖內的塑性區持續出現擴展，同時對隧道洞口周圍位移的發展進行約束以及對于提高襯砌結構的安全度等都有著十分重要的意義。因此在進行隧道建設的過程中應該充分的認識到隧道仰拱對于整個工程施工的重要性。

參考文獻：

[1] 柳勇才.鐵路隧道病害檢測技術分析[J].科學技術創新，2018（35）：115-116.

（作者單位：蘭州局集團蘭州西工務段）