運(yùn)營隧道病害綜合治理技術(shù)

鄭 順 強(qiáng)

(武漢鐵路局信陽工務(wù)段，河南 信陽 464000)

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運(yùn)營隧道病害綜合治理技術(shù)

鄭 順 強(qiáng)

(武漢鐵路局信陽工務(wù)段，河南 信陽 464000)

以某運(yùn)營隧道為例，通過病害情況的調(diào)查及地質(zhì)雷達(dá)無損檢測(cè)，從隧道襯砌開裂、滲漏水、襯砌圍巖空洞、襯砌厚度不足、排水設(shè)施損壞等方面，分析了隧道的病害特征及產(chǎn)生原因，并針對(duì)各種病害類型，給出了具體的治理辦法，取得了預(yù)期的治理效果，保證了隧道的正常運(yùn)行。

隧道，病害特征，襯砌開裂，滲漏水，隧底注漿，排水設(shè)施

近年來，隨著中國鐵路的大規(guī)模建設(shè)，運(yùn)營鐵路里程已達(dá)12萬km，居世界之首，據(jù)資料顯示，全國鐵路共有運(yùn)營鐵路隧道7 000座，總長達(dá)40 000 km，然而，有5 000座隧道存在不同程度的病害，占隧道總座數(shù)的58%。因此通過病害調(diào)查、方案設(shè)計(jì)、隧道病害治理及治理效果評(píng)估，總結(jié)出一套經(jīng)濟(jì)、高效、安全的病害治理技術(shù)具有重要的意義。隧道的病害嚴(yán)重影響鐵路運(yùn)輸安全，隧道滲漏水在拱頂及其他部位掛冰后造成侵限，特別是經(jīng)過凍融循環(huán)，造成襯砌混凝土開裂、剝落，仰拱破損，混凝土強(qiáng)度降低，嚴(yán)重影響行車安全。為此，本文以準(zhǔn)東線酸刺溝為例，對(duì)運(yùn)營隧道綜合治理技術(shù)進(jìn)行總結(jié)。

1 隧道概況

某隧道全長890 m，2008年建成通車，穿過的主要地層為粉質(zhì)黃土、砂巖夾泥巖，含水豐富，地下水質(zhì)對(duì)混凝土具有弱腐蝕性。隧道圍巖為Ⅴ，Ⅵ類圍巖，隧道均采用曲墻帶仰拱復(fù)合式襯砌。該隧道所處環(huán)境年氣溫變化范圍為-32.8 ℃～39 ℃，年溫差大，1月份平均氣溫在-12.9 ℃～-10.8 ℃之間，隧道凍融破壞嚴(yán)重，設(shè)計(jì)僅對(duì)側(cè)溝進(jìn)行了保溫，全隧道兩層蓋板間設(shè)聚氨酯泡沫塑料保溫材料，環(huán)向盲溝、縱向透水盲管及泄水孔未做保溫處理。

2 隧道病害特征

通過量測(cè)、拍照進(jìn)行隧道病害的調(diào)查，并結(jié)合地質(zhì)雷達(dá)無損檢測(cè)，存在的主要病害類型為：滲漏水、襯砌破損、襯砌開裂、拱頂空洞、拱頂襯砌厚度不足、隧底破損及排水設(shè)施損壞、凍害。

2.1 隧道襯砌開裂

通過分析隧道病害調(diào)查表及雷達(dá)檢測(cè)報(bào)告發(fā)現(xiàn)，襯砌裂縫主要為縱向裂縫，且拱腰部位比拱頂部位多，環(huán)向裂縫主要集中在施工縫兩側(cè)，環(huán)向盲溝處，另外有少量的斜向裂縫，方向不規(guī)則，其主要成因?yàn)閲鷰r壓力、水的腐蝕及凍脹。

2.2 襯砌滲漏水

隧道滲漏水是隧道病害的主要形式，其加快了襯砌混凝土的分化、剝落，造成二襯混凝土破壞。由于圍巖含水豐富，且對(duì)混凝土具有弱腐蝕性，從而造成了襯砌混凝土及砌筑砂漿的腐蝕破壞，滲漏水通過施工縫、裂縫等進(jìn)入隧道內(nèi)部，對(duì)洞內(nèi)設(shè)備造成腐蝕，加速了設(shè)備的老化，對(duì)于電氣化鐵路更是容易造成短路，而準(zhǔn)格爾旗地區(qū)冬季極端氣溫可達(dá)-32.8 ℃，隧道滲漏水造成拱頂掛冰、邊墻冰楔，道床凍脹，并且造成襯砌混凝土破損，以上情況的發(fā)生，嚴(yán)重影響行車安全。

2.3 襯砌厚度不足

通過地質(zhì)雷達(dá)無損檢測(cè)及鉆孔探測(cè)，酸刺溝隧道存在嚴(yán)重的二次襯砌厚度不足現(xiàn)象，Ⅵ類圍巖部位，設(shè)計(jì)拱部及仰拱均為60 cm，Ⅴ類圍巖部位，設(shè)計(jì)拱部為35 cm，仰拱均為40 cm，實(shí)際檢測(cè)結(jié)果為局部Ⅵ類圍巖部位僅為7 cm～19 cm。

2.4 襯砌拱部空洞

通過地質(zhì)雷達(dá)無損檢測(cè)及鉆孔探測(cè)，在拱部初期支護(hù)同二次襯砌之間存在空洞，這是造成襯砌厚度不足的原因之一，由于襯砌圍巖空洞存在，造成二襯結(jié)構(gòu)受力不均，導(dǎo)致應(yīng)力集中，空洞中的水對(duì)襯砌造成腐蝕，在寒區(qū)，這還使得襯砌發(fā)生凍融破壞。

2.5 仰拱破損

通過地質(zhì)雷達(dá)無損檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)隧道存在虛渣、含水，從而造成翻漿、軌面凍起。造成仰拱破損的原因主要為：仰拱厚度不足、隧底圍巖超挖后回填不到位、側(cè)溝損壞后地下水進(jìn)入道床，加上地下水的腐蝕和凍融破壞，造成仰拱破損。

2.6 排水設(shè)施損壞

由于地下水的腐蝕及凍融破壞，造成排水設(shè)施損壞而失去排水功能，進(jìn)一步加劇了以上病害的發(fā)生。其主要原因?yàn)榕潘す堋B管未采取保溫措施，側(cè)溝保溫設(shè)計(jì)不夠，僅考慮了覆蓋保溫，未考慮側(cè)墻和溝底的保溫，造成側(cè)溝損壞。

3 隧道病害治理方法

隧道滲漏水是以“拱堵墻排”為主，因地制宜的采用“截、導(dǎo)、堵、排相結(jié)合”的原則進(jìn)行綜合治理，采取先拱頂后邊墻，再隧底的施工順序。

3.1 襯砌表層修復(fù)

對(duì)于局部松散部位，鑿除老化嚴(yán)重的松散層，用微膨脹砂漿進(jìn)行修復(fù)，在表面進(jìn)行防水材料涂抹處理。對(duì)于不滲漏水裂縫處用封縫膠進(jìn)行封閉，然后每隔20 cm安設(shè)注膠嘴，灌注結(jié)構(gòu)類封堵材料，如AB樹脂。

3.2 滲漏水治理

1)點(diǎn)滲漏治理。對(duì)于點(diǎn)滲漏，以滲漏點(diǎn)為圓心鑿洞，孔洞直徑為10 mm～30 mm，深入邊墻約500 mm～1 000 mm，孔洞盡量保持與基面垂直，灌注聚氨酯防水保溫材料。然后徹底清理并清洗孔洞，取適當(dāng)量的W-21速凝堵水砂漿，迅速堵漏到槽(洞)中，并用力擠壓密實(shí)，保持45 s～60 s不動(dòng)。最后涂刷P-32混凝土防護(hù)底涂料。

2)線滲漏治理。對(duì)于斜向滲漏水裂縫，通過開槽，埋設(shè)斜向盲管，引至環(huán)向盲管。對(duì)于環(huán)向滲漏水裂縫，應(yīng)施作環(huán)向引排水盲管，斜向盲管接入環(huán)向盲管，引排水盲管應(yīng)從拱腰貫通至邊墻并延伸至側(cè)溝，有空洞處先進(jìn)行注漿補(bǔ)強(qiáng)。線滲漏的治理，關(guān)鍵工作是做好盲管的保溫及細(xì)部構(gòu)造的處理，這關(guān)系到整個(gè)治理工作的成敗。盲管及滲管采用軟式透水管，其通過周身全方位過濾并快速有效排除地下水，取代傳統(tǒng)的聚氯乙烯打孔管滲水，另外，在隧道內(nèi)側(cè)半管上覆蓋泡沫玻璃保溫套管。

3.3 襯砌厚度不足治理

對(duì)于襯砌厚度不足，但混凝土本身強(qiáng)度滿足要求的部位，進(jìn)行掛網(wǎng)噴漿治理，此工法已經(jīng)相當(dāng)成熟，在此不再贅述。對(duì)于襯砌厚度不足，且混凝土本身強(qiáng)度由于腐蝕及破壞后不能滿足要求的部位，需鑿除原二襯后，進(jìn)行掛網(wǎng)噴漿治理。

3.4 襯砌拱部空洞

對(duì)于初期支護(hù)同二次襯砌之間的空洞，如果二次襯砌大于10 cm，且混凝土未受腐蝕和凍融的影響，可以向空洞中注加固型TGRM漿液，對(duì)二襯結(jié)構(gòu)進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，在空洞標(biāo)高處設(shè)排氣孔，以檢查注漿效果。對(duì)于襯砌圍巖空洞，可分層灌注防水型TGRM漿液，以達(dá)到防水、填充的目的。

3.5 仰拱破損治理

仰拱破損為鐵路隧道常見的病害之一，由于仰拱破損，造成道床凍期出現(xiàn)冰丘，暖期出現(xiàn)翻漿冒泥現(xiàn)象。通過雷達(dá)檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)隧底含水豐富，存在不同程度的吊空，故對(duì)病害部位采取基床注T漿液+化學(xué)漿的綜合注漿方式進(jìn)行治理。在基底表層通過深層滲透注漿方式，使用化學(xué)漿液形成漿脈穩(wěn)固土體結(jié)構(gòu)，吸收孔隙水。

3.6 排水設(shè)施損壞治理

對(duì)于側(cè)溝，由于保溫設(shè)計(jì)不到位，損壞嚴(yán)重，在壁后灌注聚氨酯保溫材料，對(duì)側(cè)溝的側(cè)墻和底板進(jìn)行保溫砂漿修復(fù)，保溫砂漿的厚度根據(jù)當(dāng)?shù)貧v年的最低氣溫確定。

4 結(jié)語

通過治理后的雷達(dá)檢測(cè)及回訪，該隧道的綜合治理起到了良好的效果，空洞灌注密實(shí)、隧底未出現(xiàn)凍脹及翻漿現(xiàn)象，凍期沒有掛冰現(xiàn)象，達(dá)到了預(yù)期的效果，保證了行車的安全。

1)寒區(qū)隧道的設(shè)計(jì)，要充分認(rèn)識(shí)到保溫的重要性，運(yùn)營隧道出現(xiàn)凍害后，無論是采取隔熱法還是加熱法處理，效果均有限，建議新建隧道增設(shè)保溫層，特別是洞口500 m的范圍，要做加強(qiáng)層。2)對(duì)排水盲管、滲管采取保溫措施，側(cè)溝要考慮整體保溫。3)隧道病害出現(xiàn)后，要遵循病害調(diào)查、方案設(shè)計(jì)、隧道病害治理及治理效果評(píng)估等環(huán)節(jié)，通過病害調(diào)查表、素描、拍照、地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)及鉆探等方法，對(duì)病害的成因進(jìn)行系統(tǒng)、科學(xué)的分析，然后對(duì)照《橋隧建筑物劣化評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)——隧道》進(jìn)行劣化特征統(tǒng)計(jì)，根據(jù)統(tǒng)計(jì)情況制定合理、有效的治理方案。4)隧道病害治理前，必須先熟悉既有隧道的施工圖，盡量減少對(duì)原有襯砌結(jié)構(gòu)、防水層、排水系統(tǒng)的破壞。

On comprehensive treatment technique of diseases in operated tunnels

Zheng Shunqiang

(XinyangTrackMaintenanceDivision,WuhanRailwayBureau,Xinyang464000,China)

Taking some operated tunnel as the example, the paper analyzes the diseases features and reasons from the tunnel lining cracks, leaked water, lining surrounding empty caves, and insufficient lining thickness and damages in drainage facilities, according to the investigation about the diseases and geological radar non-damage test and provides some treatment, so as to achieve the expected treatment effect and ensure the usual operation of tunnels.

tunnel, disease feature, lining crack, leaked water, tunnel grouting, drainage facilities

1009-6825(2016)22-0165-02

2016-05-27

鄭順強(qiáng)(1976- )，男，助理工程師

U457.2

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