既有鐵路隧道襯砌裂損整治

2017-05-05 02:13:18吳小策

中國高新技術企業 2017年5期

摘要：文章針對長梁山隧道幾種不同程度的襯砌開裂、剝落情況，結合工程地質、水文地質條件及現場檢測情況，分析了襯砌病害產生的原因，提出了技術可行、經濟合理的整治措施，可為既有線隧道襯砌裂損整治提供借鑒及參考。既有隧道襯砌裂損整治應結合運營要求、施工方案可行性采取相應的措施。

關鍵詞：既有隧道；襯砌；裂損；隧道整治；工程地質文獻標識碼：A

中圖分類號：U459 文章編號：1009-2374（2017）05-0151-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.05.073

1 概述

隨著鐵路建設大潮，我國運營的鐵路隧道越來越多。經過數十年的運營，隧道大都不同程度地存在著影響鐵路運營安全的諸如隧道襯砌裂損、滲漏水、襯砌腐蝕等類型的病害，尤其是襯砌裂損，是隧道較為多發的一種病害。由于大部分鐵路需要維持正常運營，因此鐵路隧道病害整治措施既要求安全可靠，又需要考慮在極短的天窗時間內是否具有可實施性。

2 工程概述

長梁山隧道為雙線隧道，位于山西省寧武縣與原平市交界處，在恒山山脈南段穿越桑干河和滹沱河的風水嶺，南接呂梁山系的云中山脈，隧道走向為北東110°。隧道進口里程為K19+734.7，出口里程為K32+516.2，全長12.7815km。工程自1995年12月開工，至2000年3月工程完工，開通運營。

2.1 工程地質概況

長梁山隧道通過的地層成因以河流相為主，巖性變化頻繁，細層理和交錯層理十分發育，層間結合強度較低，尤其是砂巖夾的薄層泥巖，頁巖，非常容易剝離。長梁山隧道巖層傾角一般為5°～20°，屬緩傾巖層，層理十分發育，層面之間結合強度較低，在斷層，節理的切割下，拱頂部位易形成形狀、大小不同的錐形體或沿層理面，節理面發生剝落，而產生塌方掉塊。

2.2 襯砌裂損情況

長梁山隧道范圍內上、下行線襯砌存在不同程度的縱裂、斜裂、環裂、網裂、月牙形裂縫等病害，本文選取三處比較典型的裂縫、掉塊作為分析對象。

2.2.1 K20+324下行拱頂月牙形裂紋、掉塊。K20+324下行拱頂裂紋呈月牙形，長1.8m，最寬處0.3m，縫寬2～10mm，錯牙3～5mm。

2.2.2 K26+431～436上行拱腰混凝土裂縫。K26+431～436上行拱腰混凝土裂縫長5m，縫寬超限，并錯縫10mm，此處襯砌有脫皮現象（見圖2）。2012.08.07現場工作人員對裂縫附近拱腰部位鉆孔，結果顯示襯砌背后密實，二襯厚度為43cm。

2.2.3 K27+924～930拱頂二襯大面積剝落。K27+924～930混凝土縱裂長6m，錯牙50mm，2012.08.04日拱頂裂縫縱向長6m。裂縫嚴重超限，并有錯牙50mm，并掉塊0.6m*0.4m*0.1m。根據現場鉆孔結果顯示，襯砌厚度27cm，襯砌背后脫空20cm。2014.02.10拱頂K27+928～930段縱向兩個模版二襯剝落，并剝落防水板，出露初支。K27+924～928段拱頂存在襯砌剝落掉塊，局部嚴重點可見防水板（見圖3）。剝落的襯砌厚度為8～20cm。2014.02.18對初支鉆孔20cm左右，見初支鋼筋網，初支襯砌堅硬。

3 病害原因分析

縱裂主要分布在拱頂及拱腰，多為張拉裂縫，主要由承受較大圍巖壓力或松散荷載所致，其發生處多伴有隧道襯砌厚度不足缺陷；環裂多為施工縫，非襯砌結構受力所致，但易引起滲漏水，現場調研也表明，隧道滲漏水多發生在環裂施工縫處；月牙形裂縫主要分布在隧道拱頂，月牙形裂縫主要是接縫處施工質量差，襯砌背后存在空洞，圍巖松散體掉落，襯砌受集中沖擊荷載造成的；斜裂縫主要分布在拱腰位置，其主要由軟硬圍巖過度造成，隧道襯砌存在較多厚度不足缺陷，也是導致斜裂縫的原因。

4 病害整治原則

既有隧道病害整治處理是非常復雜的系統工程，既涉及施工安全，又涉及運營管理安全，病害整治干擾行車正常運營，而短時間的天窗又不能進行大機械、大范圍施工。因此，既有隧道病害整治設計原則可歸納如下：（1）盡量不大拆大改，以補強結構和修補結構缺陷為整治手段；（2）對嚴重的病害應考慮一次性徹底治理，不留后患，對一般病害整治應確保結構安全和功能使用；（3）對隧道同一部位同時存在兩種及以上病害的情況，應結合幾種病害的處理措施，統籌考慮，綜合治理；（4）病害整治前應全面、客觀、準確地查明病害類型、原因、機理以及根據病害嚴重程度、病害類型、病害發展趨勢研究處理措施；（5）隧道病害整治是一項系統工程，需建設、設計、施工、運營管理等單位緊密協調配合，根據現場實際優化設計和落實施工工藝，確保設計意圖實現。

5 隧道襯砌裂損整治措施

5.1 K20+324下行拱頂月牙形裂紋、掉塊和K45+450拱頂月牙形裂縫、掉塊

采用聚合物改性水泥基修補砂漿+掛網修補處理措施，具體如下：（1）清除所有松動、腐蝕的襯砌部分，清除襯砌表層油污、油漆等雜質及污垢；（2）將該段砼表面鑿除10cm，掛設間距為20cm×20cm的Φ8鋼筋網一層，并用Φ16的釬釘固定；（3）用聚合物改性水泥基修補砂漿修補掉塊和掉角的部位；（4）用抹刀在結構表面刮涂P-32混凝土防護底涂料；（5）將耐堿玻璃纖維網布粘鋪在P-32防護底涂料上壓平；（6）P-32防護底涂料和耐堿玻璃纖維網布施工48小時后進行P-33混凝土防護面涂料的涂裝施工。

5.2 K26+431～436上行拱腰混凝土裂縫、K30+785～791下行拱腳至拱頂斜裂縫

采用錨桿+碳纖維布加固的處理措施，具體如下：（1）沿裂縫縱向約0.75m間隔施做Φ32自進式注漿錨桿，錨桿在裂縫兩側交錯布置，錨桿深入堅硬圍巖長度不小于1m；（2）沿裂縫延伸方向每隔150cm采用針管式注漿法，對裂縫進行注漿回填，注漿材料選用水灰比為0.4的加固型TGRM水泥基特種灌漿料，推薦注漿壓力為0.3～0.5MPa。注漿前應用封堵膠對裂縫進行封堵，并采用堵漏修補劑進行修補；（3）注漿完畢后，對襯砌表面進行清理，刷水泥基滲透型結晶防水涂料，并貼碳纖維加固層；（4）碳纖維加固層寬度不小于60cm。

5.3 K27+924～930拱頂二襯整體剝落

采用嵌入鋼拱架+聚合物改性水泥基修補砂漿回填修復二襯的處理措施，具體實施如下：（1）清除所有松動、腐蝕的襯砌部分，清除襯砌表層油污、油漆等雜質及污垢；（2）對襯砌損壞段落的拱部采取掛網修補，方案同襯砌掉塊處理；（3）對鋼架安裝拱腳位置，鑿出支撐孔洞，深度保證鋼座及鋼筋完全放進去為宜。拱部限界富余部分可不開鑿；（4）每榀鋼架分5段安裝，安裝前應對鋼架進行防銹處理；（5）鋼架縱向采用Φ22鋼筋連接，環向間距0.5m，鋼筋與鋼架焊接牢固，鑿槽部分通過鎖腳錨桿將鋼架固定到襯砌中，并采用聚合物改性水泥基修補砂漿回填，并對表面采取防護處理；（6）對外露鋼架、扁鋼刷氟碳漆兩遍，再刷一層絕緣漆，且鋼架應采取接地措施。

6 結語

由于長梁山隧道每天天窗時間為4個小時，因此需要在實施前做好充分的協調及準備工作，才能確保在較短的時間內提高施工效率，通過對長梁山隧道幾處襯砌裂損的整治，消除了襯砌病害，達到了襯砌結構安全的目的，整治措施施工中具有可操作性，可為今后其他隧道裂損整治提供借鑒。

參考文獻

[1] 鐵路隧道設計規范（TB10003-2005）[S].北京：中國鐵道出版社，2005.

[2] 鐵路混凝土結構耐久性設計規范（TB10005-2010）[S].北京：中國鐵道出版社，2011.

[3] 鐵路隧道施工技術指南（TZ 204-2008）[S].北京：中國鐵道出版社，2011.

[4] 鐵路公務安全規則（鐵運[2006]177號）[S].北京：中國鐵道出版社，2011.

[5] 鐵二院.鐵路工程設計技術手冊（隧道）（修訂版）[M].北京：中國鐵道出版社，1995.

[6] 吳啟勇，蔡葉瀾.碳纖維布在連拱隧道襯砌裂縫病害治理中的應用[J].現代隧道技術，2006，43（6）.

[7] 翟良杰.采用TGRM防水型灌漿料綜合整治營業線隧道病害[J].鐵道技術監督，2003，（3）.

[8] 高菊如，張博，袁瑋，涂文軒.既有線鐵路隧道病害綜合整治技術與設備配套研究[J].現代隧道技術，2013，50（6）.

[9] 張俊儉，馬利榮，晉先堂.水泥基滲透結晶型防水材料在整治隧道漏水中的應用[J].鐵道工務，2009.（2）.