高速鐵路隧道襯砌裂縫病害及其整治措施研究

韓亮

摘要：我國大量高鐵隧道項目已經正式投入運營使用，其實踐說明，不恰當的設計和施工會導致運營中的襯砌結構發生病害，影響其承載力和穩定性，給安全運行帶來安全威脅。在隧道病害中，襯砌結構裂縫造成的危害相對較大，不僅威脅了結構的承載力，還與其他病害共同作用，進行惡性循環。因此，本文針對襯砌裂縫問題進行簡要分析，并提出一些整治措施，希望可以為高鐵的安全提供安全保障。

關鍵詞：高鐵隧道；襯砌裂縫危害；整治措施

高鐵隧道襯砌經常會產生裂縫病害，當其出現時應當結合發生的嚴重情況，根據分布特點，有針對性地采取整治手段和技術進行處理。同時也絕不能忽略預防工作，在具體操作中應當根據科學設計與操作強度開展施工，對這一操作過程有效監管，從而獲得符合規范要求的項目。

一、病害出現原因與分布

工地地質特點是發生病害的原因之一。綜合來講，項目若與復雜斷層環境接近或通過時，本身與外壁出現巨大的圍巖荷載力，并導致兩側不均勻受力，較大荷載一段容易發生裂縫。在這樣的地質環境中，分布裂縫部位，兩側承載力等都是引起襯砌形狀改變的重要原因。

（一）空洞導致的裂縫與分布

當襯砌背后發生空洞時，由于存在位置會令隧道形成一種凸向圍巖一層的變形，進一步出現裂縫。并且這一空洞也會對裂縫數目與深度造成影響?？斩丛酱?，則會產生較大的變形區域，也會出現更多更深的裂縫。另外，由于覆蓋在隧道附近的土層出現了不均勻分布重力的問題，對其外壁以及襯砌產生不同的壓力。同時，這樣的壓力通常會引發病害，并且通過實際情況分析，病害發生的嚴重與否直接聯系著自身承受的重力。在裂縫中，形成面積和深度是其發生變形的關鍵原因，同時由于逐步增大的覆土層重力，相應也會增加變形概率[1]。

（二）地下水形成的作用力

具體包括地下水壓力以及寒冷天氣產生的凍脹力。通常狀況下設計施工忽略不計地下水影響圍巖的情況，但是若存在巨大涌水，在一部分擁有較高滲透性的區域極有可能發生排水堵塞，致使水壓對圍巖發生持續作用力令其發生極限平衡現象，從而發生水平狀或者是環向的裂縫。

（三）施工技術

第一，施工操作問題以及管理疏忽造成的質量不足。比如控制配合比不夠慎重，澆筑和振搗操作不符合要求產生空洞和開裂，直接影響密實性，從而發生質量問題。此外，在混凝土模板澆筑過程中由于不平整造成尺寸差異從而發生受力不均，裂縫也會由此出現，直接降低了承載力。第二，施工缺少科學安排。由于無法科學安排施工過程，造成不能有效銜接各個環節，進一步在拱頂等位置出現裂縫[2]。

二、整治措施

（一）加強自身強度

錨噴加固具體是在裂縫部位噴射混凝土，進一步對結構裂縫有效填補，利用粘結性將新舊混凝土制作成組合拱，一定程度強化了材料與結構自身的強度。碳纖維布加工主要是在裂縫發生的位置粘貼碳纖維布，利用其有效粘結土梁進一步提升承載力，有效增強了結構的抗彎力。注漿加固原理是對混凝土存在的空洞以及裂縫采取漿液有效填補，進一步提升了結構質量。

（二）碳纖維加固

加固處理施工材料，主要目的是提升結構強度，增加承載力。第一，處理結構面。具體是利用砂輪設備清理結構面裂縫產生的混凝土，確保其完全干燥，并且保持良好的平整性，可以達到施工要求；第二，封閉處置。具體是采取密封膠封閉表面存在的裂縫，并且提升施工效率；第三，事先涂抹底膠。在處理過程中，可以在結構表面使用滾筒設施涂刷樹脂，確保其厚度不超過0.004mm；第四，找平操作。在涂抹操作結束以后，若表面形成氣泡，待樹脂完全干燥后利用砂輪設備清除氣泡[3]。

（三）提升穩定性

整治裂縫工作比較復雜，操作人員應具備較高的素質，如此才可以提升操作水平。對圍巖進行加固，可以最大程度地提升安全水平。在具體操作中，關鍵是通過錨固注漿和深孔注漿等方法。但在實際應用中，時常會出現很高級別的巖體，如此應先實施鉆孔與壓漿，進一步確保操作質量，達到補縫目標。對附近破碎巖體實行深孔壓漿的過程中，應建立一個固結圈，提高巖體安全水平。圍巖加固可以保證完整性。

（四）整治嚴重病害的工藝

處理嚴重病害時，可以對拱頂后背部位實施注漿，在確保施工操作與巖層之間的良好粘結性的前提下，對受力有效改進。注漿操作中，應科學設計參數：注漿孔之間的距離是2m×2m，分布形狀為梅花，控制壓力范圍在0.5-1MPa，應用1：1水泥砂漿材料，采取由下至上、先稀后稠的壓漿操作原則。具體操作中在裂縫部位清除的混凝土厚度應超過14cm，并且延伸位置鑿出楔形槽，寬度不大于8cm，深度則必須超過裂縫深度。另外，還需要認真清理楔形槽內部[4]。

（五）其他加固法

首先，騎縫注漿法。這一方式主要使用漿液和環氧樹脂砂漿材料。具體工藝：第一，沿著裂縫形成方向實施鑿槽，并且從裂縫部位延伸至兩端，確保5cm的槽寬；第二，對內部浮土有效清理；第三，順延裂縫方向注漿鋼管，嚴控彼此之間的距離，在溝槽內部填入環氧樹脂砂漿以及固定注漿管；第四，徹底固結砂漿以后壓注環氧樹脂砂漿材料，注意壓力保持在0.4MPa；第五，割管。當結束操作以后，割除外露的注漿管，并且涂刷顏料。其次，鑿槽嵌補方法。在利用這一方法對病害處理的過程中，第一應認真清理襯砌表面，保證不會出現任何雜物并保證自身完全干燥。第二在開始鑿槽的過程中，聯系實際裂縫深度對相應參數有效確定，并且將底膠涂抹在內壁和底部，開展合理的填料操作，第三利用搗固設備加固處理填料，需要注意的是在使用這一方法時應當對防水材料注意保養。

三、結束語

總而言之，在具體施工操作中，由于內外部因素共同發揮作用，非常容易發生裂縫病害，一定程度影響了列車的安全穩定運行。因此，為了最大程度減少病害發生幾率，操作人員應當在具體工作中貫徹執行安全生產和操作的重要作用，認真對照設計方案的各種數據，并且在原來基礎上監督各項操作流程，仔細查找已經出現的病害及其原因，并制定合理的解決手段，最終促進高速鐵路的快速發展。

參考文獻：

[1]高焱，夏晶晶，耿紀.基于模糊綜合評判法的寒區高速鐵路隧道凍害評價體系研究 [J].鐵道標準設計，2018（7）：89.

[2]季維生.高速鐵路隧道拱頂二次襯砌背后存在空洞時氣動荷載對其的影響 [J].中國鐵道科學，2017（6）：56–62.

[3]代利波.探析高速鐵路隧道存在的缺陷及其整治技術[J].海峽科技與產業，2017（9）：168–169.

[4]翟順鵬.淺析高速鐵路隧道施工技術與質量控制分析[J].建筑技術開發，2017（13）：47–48.

（作者單位：中鐵隧道集團三處有限公司）