隧道襯砌裂損與防治對策分析

摘 要：作為地下工程的代表工程，隧道工程十分復雜。維修與管理難度大，質量問題一直是工程技術人員與科研工作者關注的重點問題，文章簡要分析運營隧道襯砌裂損問題，并提出針對性的對策。

關鍵詞：隧道；襯砌裂損；問題；對策

前言

隨著基礎設施的完善，我國隧道工程從質量到數量都發生了深刻變化，作為交通運輸的咽喉，隧道結構安全狀況的運行安全直接關系到人們的安全。但是受到自然環境等因素的影響，水害、凍害等情況隨時可能發生，運營隧道混凝土會出現變形、剝落、開裂等問題，降低襯砌結構的承載力，使設備的使用壽命被縮短，導致結構穩定性降低，破壞嚴重，影響列車的運行安全。這就要求做好隧道的診斷工作，做好災害與病害的預防與控制工作。

1 襯砌裂損類型

目前，較為常見的隧道襯砌裂損類型包括襯砌變形、襯砌移動及襯砌開裂三種。

1.1 襯砌變形

這一裂損類型可以分為橫向與縱向兩種，以橫向變形為主，從原因來看，主要是由于圍巖收斂變形等原因而導致混凝土局部受力不均的拱軸形狀的改變。

1.2 襯砌的移動

所謂襯砌移動就是指一部分或者整體出現移動的現象，也可以根據移動的方向將其分為橫向與縱向兩種。

1.3 襯砌出現開裂問題

所謂開裂就是指在襯砌的表面出現裂紋、裂縫或者貫通襯砌全部厚度的裂紋，是由襯砌變形導致的。一般可以分為張裂、壓潰與錯臺三種開裂類型。張裂是由于彎曲受拉與偏心受拉導致的；壓潰則是由彎曲或偏心受壓導致的裂損；錯臺則是剪切力導致的裂縫。

2 防治襯砌裂損的對策

2.1 防治襯砌裂損的原則

襯砌裂損病害的防治關鍵是要對現有的襯砌裂損的危害進行控制，避免加大。同時要根據情況采取必要的穩固措施，穩固圍巖與加固襯砌結合的對策。

2.2 強化巖體工程的穩固措施

2.2.1 通過治水達到巖體穩定的目的

如果圍巖受到地下水的浸泡或者干擾都會削弱穩定性，因此，可以通過清除圍巖水，采取相應的措施達到巖體穩固的目標。

2.2.2 采用錨桿加固達到巖體穩固的目的

相對情況較好的巖體，自襯砌內側向圍巖內打入一定數量與深度的金屬錨桿、砂漿錨桿，可以使一些巖體的穩定性提升，概念其粘結力，形成一定厚度的承載拱；將水平層狀的巖石串聯成組合梁，與襯砌共同承載外荷載。對于相對松散破損的巖體采用錨桿加固可以控制巖體變形，同時也可以提升襯砌的穩定性。

2.2.3 運用注漿使巖體穩固

向已經破損松動的巖體壓入水泥漿液與其他化學漿液等達到圍巖加固的目的，防止地下水及地表水對圍巖浸泡并滲入襯砌，在襯砌的背后形成一個1-4米的固結圈，可以使巖體更加穩定，防止地下水滲入，也可以轉化作用其襯砌上的壓力大小與分布等，提高襯砌結構的受力與防水效果。

2.2.4 支擋加固巖體

采取支擋的對策，包括設支擋墻、錨固沉井、錨固鉆（挖）孔樁等來預防山體失穩與滑坡，這一對策多用于洞外防治。

2.2.5 回填與換填

假如在襯砌的外圍存在著大小不等的很多孔隙，不僅會影響地層的受力圖形分布，同時還會影響襯砌結構周邊的狀況，使其承載力無法充分發揮。可以采取回填的方式達到穩固的目的。如果隧底存在厚度不夠或者不夠穩定的充填物，此時可以選擇換填的方式進行處理。

2.3 更換及加固襯砌

破損襯砌是存在支護潛力的，在經濟技術條件允許的前提下，可以采取必要的加固對策進行控制，如果根據長遠技術改造規劃要求，破損襯砌到不到要求，必須采用更換襯砌的措施來保證運營的安全。

2.3.1 工程加固可以采取如下措施

首先，壓漿加固

襯砌的裂損相對發展十分緩慢，在其穩定的時候可以進行圬工體內壓漿，多以壓環氧樹脂漿為多，施工盡量選在無水的季節。其次，采用襯砌背后壓漿加固。這一方法比較適合襯砌的外鼓與整體側移，這一方式可以提高襯砌的剛度與穩定性。可以局部使用這一方法，主要在發生外鼓變形的部位使用。如果襯砌同時存在外鼓與內鼓部位，采取臨時措施控制好變形，避免擴大，然后在外鼓變形的部位壓漿加固之后再對內鼓采取加固措施，最后完成全面加固的目的。

其次，嵌補加固

對于一些相對穩定，暫時不會擴展的裂隙，可以采用這一方式， 避免裂縫的擴大。針對這一類型的裂縫，可以采用水泥漿，或者用環氧樹脂砂與環氧樹脂混凝土嵌補的方式控制裂縫。如果需要整體拱架，為了強化縱向的抗彎能力，最好是縱向連接支撐，如果內部的凈空條件不足的情況下，鋼拱架嵌入被加固的圬工體內深度可以增加，然后再鋼拱架間增加縱向的連接，然后進行混凝土的灌注處理，做成薄套拱形。但是這一方法在襯砌厚度薄或者襯砌破碎嚴重的時候不能使用。

再次，噴錨加固

所有的破壞或者裂損的部位，采用錨桿加固巖體效果良好，此時錨桿不僅可以沿內緣張裂的走向布置，進行局部加固，也可以進行全斷面加固，將襯砌與巖體嵌固在一起，形成均勻壓縮帶，強化穩定性，改善支護結構的承載力。要想使用這一方法，首先要進行襯砌厚度、背后超挖回填及圍巖的狀況的調查。壓漿兩個星期左右可以在襯砌背后設置壓漿，襯砌上的裂紋要做好嵌填工作，可以對裂損的圬工塊體噴混凝土，在噴射壓力作用下嵌入一定的深度，使裂縫閉合，強化整體性，最大限度的改善承載力，實現加固的目標。必要的情況下可以加入鋼筋網到噴層中，防止裂紋收縮，改善加固整體性，這一方法比較適合襯砌裂損的加固。

最后，套拱加固

在襯砌的混凝土質量與厚度無法滿足需求的情況下，受到機車煤煙的侵蝕，掉塊剝落嚴重且拱頂凈空存在足夠空間的話，可對襯砌拱部加筑套拱或全斷面加筑套拱。加入隧道內的空間較小，可以采取落道套拱的的措施。套拱與原襯砌間用Ф16mm～18mm的鋼筋釬釘錨接，釬釘埋入原拱20cm左右作為鋼筋的生根處。套拱中的主筋也可用鋼拱架、格柵來代替，其間距為50cm～80cm，縱向用拉桿焊接。套拱用強度等級不低于C20的混凝土澆注，其厚度為20cm～30cm。拆模后的套拱可以進行壓漿，將空隙填充，將新舊拱圈練成一個整體。如果澆注難度較大，可以采用噴混凝土、網噴混凝土和噴鋼纖維混凝土進行加固。實際上，噴錨加固已經逐漸被套拱加固替代。

2.3.2 襯砌的更換

如果拱部襯砌破壞嚴重的話，承載力已經失去，其他手段無法確保結構的穩定，此時采用全拱更換，可以從根本上杜絕病害。

3 結束語

從上文的論述中我們可以看到，隧道病害對行車運營及安全都會產生負面影響，上文中對我國隧道存在的病害進行了細致的分析，并提出了有效的解決對策，不僅可以將病害控制在合理的范圍內，同時也可以很好的預防隧道病害，提高隧道工程的質量，改善我國隧道的運營效率。

參考文獻

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