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铁路铁路隧道衬砌裂缝病害及其整治措施研究

发表时间：2021/4/15 来源：《基层建设》2020年第32期作者：于彪

[导读] 摘要：自改革开放以来，我国的经济水平不断上涨，在强劲经济的推动下，我国各行各业都焕发出崭新的面貌。

        中交三航局交建分公司广东省惠州市 516000
        摘要：自改革开放以来，我国的经济水平不断上涨，在强劲经济的推动下，我国各行各业都焕发出崭新的面貌。铁路作为一项民生事业，也得到了快速的发展，但是，要想提升铁路建设水平也绝非易事。铁路铁路隧道衬砌裂缝是铁路建设中常见的一种病症，对于铁路质量有着举足轻重的影响，必须对此予以充分的重视，不断提高铁路建设水平。因此，探讨铁路铁路隧道衬砌裂缝病害及其整治措施就成为值得研究的一项课题。本文首先分析了铁路铁路隧道衬砌裂缝病害的危害，在此基础上，本文对铁路铁路隧道衬砌裂缝病害的整治措施予以了探讨。希望能够给相关工作者以一定的启发。
        关键词：铁路隧道；衬砌裂缝病害；整治措施
        1、铁路铁路隧道衬砌裂缝出现的因素
        1.1、材料方面的因素
        导致铁路铁路隧道衬砌裂缝的主要是混凝土材料，第一、在生产混凝土时，原材料的计量不精细，有很大误差，各原料配合比也不够精确。第二，堆放材料没有根据要求合理堆放，隔离不好。第三，混凝土中的外加剂不合格或者没有经过精准计量。第四，没有按照标准实施有效养护。
        1.2、施工工艺方面的因素
        施工工艺方面导致铁路隧道衬砌裂缝，有下面的原因。第一，隧道开挖时有欠挖或者开始的支护侵入了衬砌的现象，导致衬砌混凝土厚度不足。第二，出现混凝土浇筑的漏振或不密实振捣现象。第三，拆模过早，并且也没有实施更好潮湿养护。第四，衬砌边墙实施分层浇筑和设置相应的矮边墙，进而导致边墙纵向增加施工缝，如果没增加连接筋，会降低边墙截面承载力。第五，设置在边墙脚后的纵向排水盲管伸到了衬砌截面，导致衬砌结构整体厚度不够。第六、仰拱形状的设计和规定要求不相符、浇筑时没有应用外模，仰拱和边墙连接不好，不能形成良好的传力构件。
        1.3、技术方面的因素
        铁路隧道衬砌出现裂缝的技术因素有下面几点。第一，设计不符合围岩实际条件。第二，隧道围岩地质情况不能清晰准确认识。第三，很多的隧道隐蔽工程，增加了检测、补强难度。第四，混凝土振捣不密实，出现拱顶充填不实或出现空洞。第五，不能及时处理问题和纠正施工问题。
        1.4、设计方面的因素
        隧道设计包含有布置整体线位、设置进出口、穿越环境、结构、开挖计划等，所有这些因素如果不能很好的选择，就会导致产生铁路隧道衬砌裂缝。第一，隧道穿越山体是在垭口。垭口一般地质条件都不是很好，围岩有破碎现象、不稳定、有很大压力，进而增加了施工难度，衬砌会增加受力，容易出现变形产生裂缝。第二，顺沟设置隧道。有丰富的地下水，可以很好的补给。第三，顺着陡倾岩层的方向进行设置隧道，会发生偏压，受力不均而导致衬砌变形产生裂缝。第四，设计为连拱结构。实施暗挖连拱，工序多，多次转换结构受力，施工中容易产生裂缝。并且这种设计复杂，连接构造难施工或者是设计的构造不合理，就不能达到相应效果。第五，设计的构造不合理。在设计时，过于对围岩稳定性及结构受力重视，而对构造、细部等有所轻视，没有实施精细设计和设计施工工艺。
        2、铁路铁路隧道衬砌裂缝病害简述及其危害
        在建设铁路隧道过程中，常见的问题类型是铁路隧道特殊围岩以及膏溶角砾岩。首先，隧道开挖的过程中会伴随着应力场的重新分布，但这种分布也是有一定范围的，而这种应力发生重分布区域内的岩体，称作围岩。在实践过程中，遇到的围岩一般有如下几种：坚硬块状岩石、层状岩体、碎裂岩体、松软岩体以及膏溶角砾岩。围岩类型不同，对隧道质量产生的影响也不尽相同，但也有一些共同影响，即影响隧道路线的选择，给隧道安全性造成威胁。
        在上述几种围岩中，对后续施工造成较大影响的主要是膏溶角砾岩。这是因为，膏溶角砾岩工程力学性质很特殊，单轴饱和抗压强度极低，Ｒc=0．14～2．2MPa，属于极软岩，隧道挖开后稳定时间很短，容易发生坍塌和大变形，如果遇水则强度很快降低，极易崩解软化，同时具有弱至中等程度地膨胀性，除此之外，膏溶角砾岩的化学成分也是较为复杂的。膏溶角砾岩的这些特性给铁路隧道建设施工也带来了一定的影响。

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首先，如若遇到膏溶角砾岩，则应当重新考虑施工顺序，其次，要考虑是否需要采取预加固措施。
        当遇到上述情况以后，应当及时予以处理，否则便有可能造成“千里之堤毁于蚁穴”的后果。一般而言，可以将铁路铁路隧道衬砌裂缝的发展速度划分为前期迅速扩展阶段；中期缓慢扩展阶段；后期加速扩展阶段。在前期，铁路铁路隧道衬砌裂缝刚刚产生时，已有裂缝部分会波及其周围，引致周围也产生新的裂缝。新的裂缝会进一步发展，再影响周围地段。不断重复此过程，直至后期加速扩展。如若出现裂缝时没有及时处理并正常运行，那么当列车高速通过隧道时，可能会导致裂缝贯穿衬砌截面，造成隧道的局部变形、失衡垮塌等安全事故。
        3、铁路铁路隧道衬砌裂缝病害的整治措施
        3.1、钢带加固
        隧道净空间很小的开裂比较适合这种钢带加固方式。这种方式占空小，对原衬砌可以凿除，加固施工设备简单、速度快，对交通影响小。钢带加固要应用锚栓固定钢板，所以要求锚固力要足够大，对于原衬砌的混凝土强度要求要大于20MPa，厚度要不低于20cm。这种方式的加固对要铁路隧道衬砌出现了龟裂、网状、纵向、施工冷缝等病害比较适用。
        3.2、喷混凝土加固
        进行加固衬砌裂缝的厚度和强度差、有局部破损等相应病害，可以应用这种加固方式。这种方式对原衬砌不凿除，只进行表面凿毛就直接进行喷混凝土。并要实施钢筋网铺设，同时要和打锚固钉连接。这种方式没有很大的总体厚度，占有的空间比较小。
        3.3、套拱加固
        这种方式适用衬砌结构受损大，有剥落、掉块现象的渗透水裂缝。套拱加固需要承载力和耐久性都很强，并且容易实施质量控制。套拱加固需要的厚度要大200mm，进而占用隧道净空，对隧道功能及结构有限制。套拱根据稳固性实施，进行施工加固不对电缆沟进行破坏和去除，进而限制套拱。并且，欠挖严重的拱顶，对拱顶加固有限制和影响，进而要实施拱顶内轮廓下调，进而确保不应用隧道空间。
        3.4、局部拆换
        隧道拱部衬砌有相应的空洞、破损、掉块等情况出现，这是由于拱顶欠挖、拱部混凝土浇灌不够、防水板焊缝脱开浇筑等原因导致的。这些问题，通常要对拱顶混凝土实施凿除，假如缺陷非常严重，就需要对其进行全部凿除。如果加固中进行局部凿除时，要实施新旧混凝土面法面制作，进而可以有效粘结，进行关模后再次实施混凝土浇筑。局部拆换具有很大难度，需要有很高的工艺要求，具有很大危险性，施工也比较慢，要进行临时支撑，对交通影响也很大，实施混凝土浇筑也很容易出现不密实情况。所以，通常很少应用，知识处治规模不大时使用。使用中要注意，实施注浆是要其发挥充填作用，对衬砌结构受力实施更好的改善，需要满足衬砌结构厚度设计要求时应用。
        3.5、锚杆加固
        隧道围岩好、没有地下水，就可以实施锚杆加固，这是要求在防水层穿过后，直接进行锚杆加固，在衬砌表面填加垫板，设置围岩体初期支护；也可以对衬砌防水层或者相应的缺陷进行凿除，把钢筋植于旧混凝土的接触面上，进而补齐与围岩锚杆的连接。
        结束语
        总之，作为城市发展的物质基础，铁路建设事业对我国的发展起着重要作用。良好的交通网络不仅能够给社会大众提供良好的出行条件，更能够促进一国经济的发展。因此，保证和提高铁路建设技术和质量至关重要。希望能给铁路建设提供一定的思路，为我国铁路建设事业的发展贡献绵薄之力。
        参考文献：
        [1]田德文.高速铁路隧道衬砌裂缝病害及其整治措施研究[J].建筑技术开发，2018，45（08）：109-110.
        [2]康小玉.高速铁路隧道衬砌裂缝病害及其整治措施研究[J].城市建设理论研究（电子版），2017（10）：164-166.
        [3]杨成勇.高速铁路隧道衬砌裂缝病害及其整治措施研究[J].建筑技术开发，2017，44（06）：53-54.