鐵路運營隧道病害現狀及檢測評估

周天平 宋強 龔鵬飛

中國鐵路呼和浩特局集團有限公司集寧工務段 內蒙古烏蘭察布 012000

據統計，截至2018年底中國鐵路營業里程達13. 1萬km。其中，投入運營的鐵路隧道15117座，總長16331 km。在既有鐵路隧道運營期間，經過運營期列車荷載作用，極易引發其他各類病害，如襯砌滲漏水、開裂、掉塊，隧底裂損、下沉與翻漿冒泥、排水系統凍害等。這些病害導致鐵路隧道結構的安全可靠度和穩定性降低，可能威脅線路行車安全。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難以根本好轉。

因此，必須通過系統的分析研究，總結鐵路隧道的病害特點，完善隧道病害檢測評估手段，結合實際制定出符合我國鐵路特點的一整套檢測方法[1]。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，為隧道養護維修提供參考，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 鐵路運營隧道病害的主要類型

1.1 隧道襯砌存在的主要病害

隧道襯砌存在的病害主要有：襯砌裂損、滲漏水、凍害、腐蝕。

（1）襯砌裂損的類型主要有襯砌開裂、壓潰、錯動、掉塊及組合工況。襯砌裂損的主要原因有：①垂向線狀荷載、斜向線狀荷載、水平線狀荷載、垂向分布荷載；②灌注過快，混合料分散不均勻，振搗不充分，拌合時間過長；③使用條件和環境因素，如化學腐蝕環境、氯鹽環境、凍融環境、內外溫差環境；④堿性集料反應發生膨脹開裂，集料中的泥分出現不規則網狀開裂，水泥的水化熱發生熱脹開裂、水泥異常凝結發生不規則開裂、風化巖和低質量的集料發生爆炸狀開裂、下沉開裂。

（2）滲漏水病害類型有滴水、涌水、水蝕等。滲漏水病害的主要原因有：①地質條件復雜，巖溶發育，水壓較大；②設計和施工水平達不到要求；③襯砌和防水材料存在一定不足；④排水系統堵塞等

（3）凍害。在寒冷地區，地下水或地表水進入隧道后，凍結成冰，造成隧道功能受損害，稱為凍害。根據凍害的現象，凍害類型可分為掛冰、冰錐、冰塞、冰楔、圍巖凍脹、襯砌材質凍融破壞和襯砌冷縮開裂等7種。

1.2 隧底病害

（1）整體道床裂損的主要原因有：①列車荷載作用影響；②灌注道床時未及時清理隧底積水；③整體道床與隧道底部襯砌混凝土之間的黏結力不足； ④混凝土澆筑工藝差、水泥等級不達標、道床的厚度不足、混凝土養生時間不足等質量問題；⑤地下水對整個道床的影響；⑥養護維修不良等[2]。

（2）仰拱或鋪底裂損的主要原因有：①列車荷載作用影響；②混凝土的收縮；③溫度應力；④配筋不足；⑤混凝土材料及配合比不當；⑥養護條件差；⑦施工質量差等。

（3）仰拱和（或）填充層厚度不足的主要原因有：①隧底開挖時欠挖，未挖到設計隧底高程；②隧底有鋼架地段鋼架制作不標準，侵入仰拱造成混凝土厚度不足。

2 運營鐵路隧道檢測、監測技術

2.1 鐵路隧道檢測、監測體系

基于鐵路隧道檢測、監測標準化作業管理，針對服役隧道不同狀態下檢測、監測的方式、頻次等，形成了面向設計壽命的鐵路隧道檢測、監測技術條件，建立了由驗收檢測、周期檢測、日常檢測、重點監測構成的鐵路隧道檢測、監測體系。對于全部隧道，在竣工驗收期，以襯砌質量檢測車為主進行驗收檢測；進入運營期后，進行周期檢測和日常檢測；對于存在風險的重點隧道，開展移動與定點相結合的重點監測。所有檢測、監測數據集中存儲于隧道檢測、監測數據管理系統中。

2.2 拱墻襯砌表觀型病害劣化評定方法

（1）襯砌變形或移動的等級評定方法是按襯砌變形、移動、下沉等的發展速度來劃分的。量測襯砌變形或移動的方法可采用投影式斷面測定儀或利用激光對隧道的橫斷面進行測試； 也可采用管式標尺、帶尺延伸計、收斂計、帶式標尺等儀器，對隧道的凈空位移進行測定。在隧道凈空位移測定前，必須在隧道襯砌上安設標志，設置測線。

（2）襯砌開裂的等級評定，主要是根據裂縫的長度、寬度和深度來確定，還應考慮裂縫的發展速度加以判斷[3]。

（3）對于壓潰劣化等級劃分是根據所在的部位（重點是拱部）、范圍、深度的大小。確定開裂的長度和寬度、錯臺深度等可用折尺、比尺等進行，而測定裂縫的發展速度可采用裂縫計和各種應變計，也可采用砂漿餅、油漆標志等方法來測定。黏接帶應采用尼龍或聚酯材料。

2.3 拱墻襯砌結構型病害劣化評定方法

（1）襯砌混凝土厚度可采用儀器探測和鉆孔取樣等方法進行評定。

（2）襯砌背后空洞或回填不密實，可采用儀器探測、敲擊聲檢和鉆孔取樣等方法進行評定。（3）襯砌混凝土強度可采用回彈儀和取芯試驗等方法進行評定。（4）襯砌材料劣化可采用目測和儀器探測等方法進行評定。（5）多種結構型病害并存時，應按劣化等級最嚴重的一項評定。

2.4 隧道病害狀況評估

在聲波檢測法以及探地雷達檢測法的幫助下，其可對鐵路運營隧道的實際病害發生情況予以有效的檢測，相關人員便可根據所獲取的檢測結果來對隧道病害情況加以評估。其中，評估內容包括襯砌強度值、襯砌結構厚度值、圍巖超欠挖情況等。

3 結語

隧道病害處治的過程中，首先要查明病害出現的原因，然后采取相應的處治措施。在制定處治方案的過程中，既要對現有病害情況進行修復，又要對出現此類病害的根源進行根除，真正做到標本兼治。