鐵路隧道襯砌病害整治若干問題的研究

高杰

山東省公路橋梁檢測中心有限公司 山東 東營 257100

引言

近些年來，我國經(jīng)濟發(fā)展的程度正在不斷地提升，隨著這樣的經(jīng)濟發(fā)展形勢，交通運輸事業(yè)的重要程度也在不斷地上升。只有不斷地保證交通事業(yè)的發(fā)展，才能夠保證人民的生活水平和實際需求。因此，在我國的鐵路建設(shè)上也應(yīng)當(dāng)加大投入，保證我國目前的鐵路建設(shè)水平，提升鐵路建設(shè)的質(zhì)量，保證運輸需求和人民的出行需求。在鐵路建設(shè)的過程之中，有關(guān)部門也應(yīng)當(dāng)注意隧道的運用，來幫助整體的工程運作更加的科學(xué)和便捷，通過隧道的運用，來節(jié)省交通運輸?shù)臅r間，同時也能夠在一些地勢相差比較大的地區(qū)保證工程的安全問題。但是在實際的建設(shè)過程之中，鐵路隧道的建設(shè)也出現(xiàn)了很多的病害問題，本文就將針對這些目前存在的病害問題，展開一系列的研究和分析。

1 襯砌裂損

我們在展開相關(guān)病害問題的研究過程之中，發(fā)現(xiàn)目前存在的問題當(dāng)中，襯砌問題的存在比例非常大，是影響鐵路隧道建設(shè)的主要問題之一。因此針對襯砌問題，有關(guān)部門應(yīng)當(dāng)開展針對性的措施，保證這一問題在工程之中能夠被妥善解決，以免影響到后期的工程質(zhì)量和安全性問題。

襯砌問題作為主要的病害問題之一，其組成形式實際上也分成了好幾種類型，在下文之中，我們將會針對這些不同的類型一一展開探討。包括襯砌變形、襯砌移動以及襯砌開裂。

1.1 襯砌變形

襯砌變形的類型實際上也不是簡單的一種，而是可以分為橫向上的變形和縱向上的變形。在我們實際展開分析的過程之中發(fā)現(xiàn)，實際上目前存在襯砌變形問題之中，橫向上的變形占據(jù)了絕大多數(shù)。實際上橫向變形出現(xiàn)的主要原因就是因為襯砌受到了周邊巖石的擠壓影響，從而發(fā)生了橫向上的形變。而橫向形變最容易產(chǎn)生的后果就是由于受到了橫向擠壓，于是在襯砌上就會造成開裂，這些裂紋如果累積到一定程度，襯砌就有可能會入侵到其他的界限范圍之內(nèi)，這實際上會存在很大的安全隱患，在襯砌超出自身原定的安全范圍時，就可能會因為巖層之間的相互作用從而發(fā)生坍塌事故，嚴(yán)重危害了施工過程之中的場地和人員的基本安全。

1.2 襯砌移動

襯砌移動實際上指的就是襯砌在施工過程之中可以出現(xiàn)自身的移動，在這樣的移動過程之中其實并不只是會產(chǎn)生簡單的移動這一種形式，而是會結(jié)合其他的問題，例如在移動過程之中會伴隨著上升或者下降的情況，這樣也就會使得原本比較簡單的襯砌移動在進(jìn)行問題的組合之后變得比較復(fù)雜，在處理環(huán)節(jié)也會比較困難。

1.3 襯砌開裂

襯砌開裂問題主要就是在襯砌結(jié)構(gòu)的表面會出現(xiàn)裂縫，但是這種裂縫的組成原因又和襯砌變形之中的開裂組成原因有著很大的不同，在襯砌開裂之中，我們應(yīng)當(dāng)更加注意裂縫的走向，這樣可以直接將其劃分為縱向裂縫和斜向裂縫以及周向裂縫這幾種。不同于襯砌變形之中受到的巖層擠壓問題，襯砌開裂主要產(chǎn)生的原因更多地在自身。

縱向裂縫其實主要更多地影響到的是襯砌本身，在出現(xiàn)斷裂問題比較嚴(yán)重的時候，甚至可能導(dǎo)致隧道出現(xiàn)掉拱的情況，周邊的環(huán)境也會受到襯砌的影響從而發(fā)生斷裂，也有可能會引發(fā)更加嚴(yán)重的坍塌事故。

縱向裂縫在分布過程中，主要出現(xiàn)在外干的地區(qū)，同時還要將雙線隧道作為其中的主要主體。周邊裂紋的出現(xiàn)主要就是由于在縱面上受力不均衡，從而產(chǎn)生了開裂問題，由于本身是因為不平衡的受力，因此一旦出現(xiàn)周邊的裂紋，就會進(jìn)一步惡化當(dāng)前的壓力平衡模式，同時圍巖地質(zhì)也會出現(xiàn)嚴(yán)重的變化。周邊開裂的問題更容易導(dǎo)致沉降問題的發(fā)生，這也就會使得整體工程在施工內(nèi)容之中可能會產(chǎn)生水平面的下降，從而嚴(yán)重影響了工程的質(zhì)量水平。

1.4 襯砌滲漏水現(xiàn)象

襯砌漏水一直以來都是鐵路隧道襯砌當(dāng)中非常重要的病害主類型之一，在滲水的分類之中，其實比較容易出現(xiàn)滲水情況的就是在拱部，襯砌在拱部區(qū)域會比較容易出現(xiàn)滲水和漏水的情況。受到這樣的影響，在邊墻區(qū)域內(nèi)也會比較容易產(chǎn)生滲水的現(xiàn)象。

一旦隧道內(nèi)部出現(xiàn)了比較嚴(yán)重的滲水情況，其穩(wěn)定性就會受到很嚴(yán)重的破壞，由于隧道本身內(nèi)部基本上是由巖層和土層構(gòu)成，一旦出現(xiàn)滲水現(xiàn)象就會導(dǎo)致本身的土層出現(xiàn)疏松，尤其是對于隧道內(nèi)部的設(shè)施而言，機器和設(shè)備在運轉(zhuǎn)過程中如果接觸到了滲漏的水源，也非常容易造成損傷和報廢，從而影響施工安全。同時，隧道周邊的水環(huán)境也可能會受到比較大的影響，如出現(xiàn)污染、回流等問題，這樣在鐵路運營的過程之中也會存在很大的安全性問題。

1.5 襯砌腐蝕現(xiàn)象

襯砌腐蝕現(xiàn)象也是常見的鐵路隧道襯砌病害之一，由于襯砌存在施工環(huán)境之中，在施工過程中非常容易產(chǎn)生一些本身就已經(jīng)處于污染環(huán)境之中的環(huán)境水，因此襯砌處于這樣的環(huán)境水之中，本身就已經(jīng)置入了一個腐蝕性的環(huán)境。襯砌背后直接接觸腐蝕性的環(huán)境水，就很容易導(dǎo)致這些環(huán)境水沿著襯砌的毛細(xì)孔、工作縫及變形縫流到襯砌的內(nèi)側(cè)，對襯砌內(nèi)部的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定的腐蝕和污染。同時這些水會隨著襯砌內(nèi)部的縫隙而流到隧道內(nèi)部，也就從環(huán)境之中的污染水而轉(zhuǎn)變成為隧道之中的污染水，通過襯砌滲透的方式進(jìn)入了隧道內(nèi)部，也就會對襯砌縫隙、砌石、灰縫產(chǎn)生侵蝕，導(dǎo)致襯砌腐蝕情況的發(fā)生。

另外，這些環(huán)境水進(jìn)入隧道之中，也有可能對隧道正在施工過程之中的地面造成腐蝕，襯砌腐蝕現(xiàn)象對隧道的總體使用壽命非常不利，會造成隧道之中各項內(nèi)容的腐蝕，從而影響隧道的整體壽命，也不利于施工安全問題[1]。

2 分析鐵路隧道襯砌病害產(chǎn)生的原因

2.1 在設(shè)計方面存在問題

設(shè)計工作主要設(shè)立在整體施工過程開展之前，通過設(shè)計環(huán)節(jié)確定整體的施工圖紙，在施工過程之中可能會使用到的額材料，在施工過程中的工藝問題，從而保證在實際施工環(huán)節(jié)能更加順利地開展工作。因此設(shè)計環(huán)節(jié)在施工過程之中主要起到的就是指導(dǎo)性作用，能夠幫助隧道施工進(jìn)行得更加科學(xué)有效，具備很強的重要性，在施工內(nèi)容之中是必不可少的。

隧道工程的建設(shè)質(zhì)量，導(dǎo)致各種襯砌病害現(xiàn)象的發(fā)生。因此對于這些本身就有可能發(fā)生的病害問題，在設(shè)計環(huán)節(jié)就應(yīng)當(dāng)全面地進(jìn)行考慮，并且在設(shè)計方案的時候就應(yīng)當(dāng)針對這些問題擬定一些解決措施，保證施工環(huán)節(jié)能夠盡可能地避開這些問題，在設(shè)計過程之中的決策問題就會直接影響襯砌的結(jié)構(gòu)，因此在設(shè)計工作展開之前，相關(guān)的設(shè)計團隊?wèi)?yīng)當(dāng)親自進(jìn)入現(xiàn)場，對線程的整體環(huán)境和狀況進(jìn)行調(diào)查，或者是和團隊的施工部門和環(huán)境調(diào)查部門積極地進(jìn)行討論，更多地了解一些環(huán)境上的信息，對于本身的地勢、地貌、土壤程度這些基本環(huán)境問題應(yīng)當(dāng)做到全面地了解，以此來保證在設(shè)計環(huán)節(jié)之中不會出錯。

但是目前在鐵路隧道施工過程之中，很多設(shè)計團隊并沒有真正地進(jìn)入現(xiàn)場，在貼近當(dāng)前施工環(huán)境的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計，很多時候設(shè)計人員對地質(zhì)的整體構(gòu)造，地貌的判斷非常不精確，對于很多最基本的環(huán)境問題也并不了解，僅僅只是一味地憑借自身的經(jīng)驗進(jìn)行設(shè)計，設(shè)計工作開展的時候?qū)鷰r分類不準(zhǔn)確，對像隧道結(jié)構(gòu)的襯砌的厚度計算也不精確，這樣的設(shè)計內(nèi)容根本就無法滿足環(huán)境的需要，設(shè)計出來的方案也根本不適合當(dāng)前的施工工程，也就會導(dǎo)致很多問題的發(fā)生。對于巖層判斷不準(zhǔn)確，就無法正確得出襯砌在巖層之中的受力方式，導(dǎo)致襯砌裂損現(xiàn)象的發(fā)生。

此外，在設(shè)計工作之中也容易出現(xiàn)重點不清晰的情況，設(shè)計人員在對方案進(jìn)行設(shè)計的時候，并沒有綜合考慮到各方面的因素，因此也就導(dǎo)致了設(shè)計出來的方案在一些領(lǐng)域存在短板。這實際上也會影響襯砌設(shè)計的基本質(zhì)量，影響到后續(xù)的施工水平和施工安全問題[2]。

2.2 在施工技術(shù)方面存在問題

施工技術(shù)方面存在問題也會直接影響鐵路隧道襯砌質(zhì)量，相關(guān)的施工團隊在正式施工之前應(yīng)當(dāng)針對當(dāng)?shù)氐闹饕卣鳎瑏磉x擇更加合適的施工工藝，對于施工工藝的選擇在很大程度上能夠決定施工的效率，一旦選擇了錯誤的方法，就很容易導(dǎo)致施工過程之中存在很大的困難，那么就難以避免各種襯砌病害的發(fā)生。

施工團隊在選擇施工方法的時候應(yīng)當(dāng)考慮各種因素，例如具體的施工器械的選擇，操作技術(shù)的選擇，施工水平等等，對于施工設(shè)備的選擇就應(yīng)當(dāng)更多地分析不同施工器械的性能差別，爭取從這些器械之中選擇性能最好的來進(jìn)行施工。施工工藝的選擇也應(yīng)當(dāng)更多地考慮到施工的目的，例如當(dāng)前的目的是讓襯砌盡可能少地受到腐蝕，那么在施工工藝的選擇時就應(yīng)當(dāng)更多地考慮密封性的問題。如果想要避免襯砌在施工過程之中出現(xiàn)斷裂，那么就應(yīng)當(dāng)注意重點對襯砌部門進(jìn)行質(zhì)量上的加固，在施工工藝的選擇上也就應(yīng)當(dāng)選擇有利于加固的。

2.3 在運營方面存在問題

列車在運行過程中難免會發(fā)生振動現(xiàn)象，有時候這些振動現(xiàn)象的出現(xiàn)也會比較的頻繁，因此在針對這些問題時，相關(guān)部門應(yīng)當(dāng)對隧道進(jìn)行有針對性的加固，來減少這些問題的影響，運行過程中還有很多煙氣排出都可能導(dǎo)致襯砌侵蝕現(xiàn)象的發(fā)生，這實際上也會導(dǎo)致襯砌在這樣的環(huán)境之中更容易受到侵蝕，也就更加容易出現(xiàn)斷裂和漏水的情況。這樣的情況就會導(dǎo)致襯砌原先設(shè)定的使用年限會進(jìn)行縮短，就應(yīng)當(dāng)對這些問題進(jìn)行更加妥善地解決，保證襯砌受到的影響能夠盡快地恢復(fù)。

2.4 在養(yǎng)護(hù)方面存在問題

隧道工程在建設(shè)完成之后，實際上并不是工程的結(jié)束，由于隧道本身投入使用的特殊性，在隧道的使用過程之中，有關(guān)部門也應(yīng)當(dāng)加強對隧道內(nèi)部結(jié)構(gòu)的養(yǎng)護(hù)，定期地對隧道進(jìn)行加固，一旦發(fā)現(xiàn)襯砌開裂之類的問題就應(yīng)當(dāng)在第一時間進(jìn)行解決，避免這一問題的擴大。

2.5 人為因素導(dǎo)致

由于隧道本身的結(jié)構(gòu)就不是特別穩(wěn)定，因此在周邊環(huán)境受到巨大變化的時候，隧道本身的穩(wěn)定性也會很快被打破，在后續(xù)使用過程之中應(yīng)當(dāng)對周邊地區(qū)進(jìn)行檢查，杜絕任何大面積開鑿的行為，保證隧道運行過程之中的安全性[3]。

3 病害整治原則

目前，由于隧道病害原因的復(fù)雜性，在針對這些病害進(jìn)行診治的時候，方法也十分復(fù)雜，并且也應(yīng)當(dāng)遵循相關(guān)的系統(tǒng)特征。在整治環(huán)節(jié)，很多措施實際上并不僅僅只是針對在施工環(huán)境之中，也會順應(yīng)運營環(huán)境，但是在針對運營進(jìn)行整治的時候，又會影響行車的正常運營時間，導(dǎo)致隧道無法正常地運轉(zhuǎn)，所以在針對問題進(jìn)行整治的過程中也應(yīng)當(dāng)注意滿足以下的原則。①改動范圍盡可能的小，避免出現(xiàn)大范圍、大規(guī)格的改動，主要整治措施以修補為主，減少整體上的改變。②針對一些比較嚴(yán)重、影響時間久的病害，應(yīng)當(dāng)在一個時刻就進(jìn)行根本上的解決，保證在整治之后，不會再發(fā)生相同的問題。而對于一般性的病害，在整治的過程之中就應(yīng)當(dāng)注意整體的協(xié)調(diào)，保證在整治時間之內(nèi)，隧道還能夠最大限度上地保持正常的運轉(zhuǎn)。③當(dāng)隧道內(nèi)部出現(xiàn)了結(jié)核性、復(fù)雜的病害的時候，就應(yīng)當(dāng)針對不同的病害類型進(jìn)行整體的分析，保證最終得出的整治方案能夠同時解決當(dāng)前存在的不同的問題，在短時間內(nèi)進(jìn)行整治。④在整治病害前，需要提前對整體的病害特征進(jìn)行具體的分析，保證在足夠了解當(dāng)前病害類型。病害特征。環(huán)境特征的基礎(chǔ)上再進(jìn)行相關(guān)的整治，保證病害整治的成功率。⑤隧道的病害整治，由于其較高的系統(tǒng)性原則要求，需要設(shè)計建設(shè)運營、管理部門以及施工單位等密切合作，保證在整治過程之中能夠?qū)δ壳氨容^先進(jìn)的技術(shù)進(jìn)行合理的運用。并根據(jù)具體的施工現(xiàn)場情況，將施工設(shè)計與施工工藝落實到位，有效地進(jìn)行相關(guān)的整治，保證整治的成功率[4]。

4 結(jié)束語

隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，我國的運輸需求和人民的出行需求也在不斷上升，針對這樣的情況，有關(guān)部門應(yīng)當(dāng)加強對當(dāng)前鐵路隧道的建設(shè)力度，對建設(shè)過程之中出現(xiàn)的襯砌病害問題進(jìn)行具體的分析，保證能夠推出真獨行的措施，保證我國鐵路隧道建設(shè)水平的不斷提升。