淺談既有隧道病害整治方法

薛煒

（甘肅建筑職業技術學院， 甘肅 蘭州 730000）

隧道是我國鐵路交通運輸系統當中重要組成部分， 其完好性對軌道列車的行駛安全有著直接的影響。 當前既有隧道由于最初修建技術以及施工技術的限制， 在后期的運營管理過程中也會出現各種各樣的病害， 其中襯砌破損、 滲漏水等都是影響隧道安全最常見的問題。 對此， 相關隧道管理部門也應當加大對隧道病害的研究， 采取科學的措施來治理病害， 以此來提高隧道的使用安全性和壽命， 這對于我國社會經濟的穩步發展有著重要的作用。

1 既有隧道病害

1.1 病害特點

1.1.1 普遍性

普遍性是隧道病害最主要的特點之一。 經過調查研究發現， 我國既有隧道中存在病害問題的隧道占據總隧道量的69%， 其中鄭州病害隧道占有當地總隧道量的75%。 除此之外， 在我國北方地區， 由于季節溫差較大， 冬季容易出現凍融變化， 進而對隧道的結構強度產生嚴重的影響， 這也是隧道病害普遍性的原因之一[1]。

1.1.2 復雜性

引起隧道病害的原因有多種， 從根本上來看可能是因為地質水文條件， 氣候問題或者是隧道設計、施工過程中所產生的質量問題等等。 由于因素眾多，在隧道病害處理過程中需要相關工作人員認真分析，將隧道可能出現的病害全部羅列出來， 進而采取針對性措施進行修補， 以此來提高病害整治質量。

1.1.3 反復性

通常情況下， 在隧道出現病害問題后， 相關管理人員需要組織維修團隊進行及時的整治處理。 但很多隧道病害屬于后天環境因素所導致的， 進而使病害出現反復性。 例如， 針對隧道滲漏水病害而言，很多施工單位對此種病害處理主要是采取噴注水泥砂漿的手段來進行整治， 雖然當時處理具有良好的效果， 在長時間的使用下， 凍融情況再次出現， 噴層也會出現破損， 進而再次出現滲漏水情況[2]。

1.1.4 區域性

隧道病害具有一定區域性的特點。 在我國西北、東北地區， 大部分隧道病害都是由凍融因素所造成的。 很多地區的隧道在實際運營管理過程中并沒有做好防水排水工作， 導致隧道當中出現結冰現象，進而引發線路凍脹問題， 這也嚴重的影響了鐵路運行系統的安全性。 而在我國南部區域， 隧道表層水壓過高問題較為突出， 這也導致襯砌因承受不住長時間的水壓而出現開裂， 進而威脅到列車行駛安全。

1.2 病害類型

1.2.1 隧道襯砌裂損

襯砌裂損是隧道病害當中最主要的一種， 同樣也是危害較大的病害之一。 隧道襯砌裂損主要可以分為襯砌開裂、 襯砌變形以及襯砌腐蝕破壞等幾種。而從襯砌裂損方向來區分， 可以將其分為縱向裂縫、環向裂縫以及斜向裂縫三種。 根據襯砌裂損的情況來看， 可以將其分為細微裂縫， 一般性裂縫以及密集裂縫。

1.2.2 隧道滲漏水病害

在隧道病害當中， 滲漏水是其中最常見的一種，該種病害主要是隧道圍巖當中的地下水或地表水以滴落、 噴射、 涌出的方式進入隧道當中。 如果隧道出現滲漏水病害， 相關工作人員需要及時進行處理，否則將會越來越嚴重， 進而影響到隧道結構強度，還有可能造成隧道塌落事故[3]。

1.2.3 隧道凍害

凍害是我國西北部、 北部、 東北部隧道中常見的一種病害形式。 該地區冬季氣溫降低， 圍巖內部地下水會出現結冰現象， 水在結冰后出現膨脹情況，進而導致襯砌出現開裂和變形等問題， 這也嚴重的影響了隧道的使用安全。

2 隧道病害原因

2.1 施工工藝不達標

施工工藝是影響隧道質量的關鍵環節， 高效的施工工藝選擇和應用對提高隧道工程應用價值， 降低后期病害出現概率有著重要的作用。 但從目前我國既有隧道角度來看， 很多地區的隧道在施工過程中， 由于技術和設備的限制， 導致在實際施工過程中工藝并不能滿足工程的實際需求。 我國大部分鐵路隧道主要建設在崇山峻嶺之間， 施工環境較為惡劣， 很多隧道基地施工可能是在積水的情況下進行的， 但在實際的施工過程中相關施工人員也并沒有根據施工環境情況來進行補救措施， 進而導致基地混凝土抗壓強度不能滿足設計方案的需求， 這也極大的提高了隧道出現病害的概率[4]。

2.2 隧道基地結構設計方案不完善， 隧道排水系統設計不符合實際要求

通過對既有隧道的分析， 很多隧道在建設過程中由于技術能力不足， 在基地設計時較為單薄， 很多隧道的圍巖襯砌混凝土施工均以10cm為主， 雖然后期部分隧道進行了重新的修正和改造， 但20cm的襯砌厚度也難以滿足隧道基地結構的實際使用需求。在實際的應用過程中， 隧道圍巖襯砌等均會受到列車動載荷的影響， 再加上地下水的作用， 整個道床下基地受力也變得更加復雜， 此種情況下傳統的施工方案和技術也難以應對隧道基地結構的應用需求，進而導致隧道后期出現病害。 除此之外， 在部分既有隧道當中， 原有的排水結構設計并不能滿足當前隧道的應用需求。 例如， 當前既有隧道排水溝通常在隧道中心或是在隧道側面， 無論哪一種隧道排水溝形式， 均在隧道襯砌結構以內， 該種排水溝設計方式導致水溝附近道床較為淡薄， 在使用過程中容易出現裂損。 除此之外， 部分隧道建設部位地下水量較大， 在長時間的沖壓上會出現襯砌漏水問題，進而影響到隧道的生產安全性。

2.3 列車的反復作用力

列車在隧道當中行駛過程中會產生較大作用力，進而引起震動， 長此以往， 會導致隧道襯砌出現裂縫問題。 特別是在雨季， 地表水會隨著隧道口， 襯砌縫隙等流入隧道當中， 這也導致道床長時間處于浸泡狀態， 進而出現基地結構軟化的情況， 此時列車通過時， 道床在載荷的作用下會出現下沉情況，在列車通過后道床上載荷消失， 整體道床會復位上抬， 道床下部基地空隙又會進入泥漿等破碎物， 在長時間的作用下， 道床下部空洞越來越大， 甚至引發道床下沉等重大事故。 除此之外， 在列車行駛過程中所產生的震動也會使隧道周邊圍巖逐步的粉化、破碎， 進而引發襯砌破裂等問題[5]。

2.4 水的侵蝕作用

地下水、 雨水的侵蝕是影響隧道安全最主要的因素。 在我國北部地區， 冬季氣溫較低， 隧道當中的水會出現結冰現象， 進而導致隧道內部水無法通過排水溝排除。 由于水凍結所發生物力形態變化，會對圍巖、 襯砌、 道床產生巨大的壓力， 進而使隧道的整體結構出現破壞。 在春季氣溫升高后， 結冰融化， 由于冰面表層與空氣接觸， 溫度相對內部更高， 進而表層水分最先開始溶解， 隨著冰層的不斷融化， 水分也在不斷的滲透圍巖、 基地， 從而導致凍融效應加劇， 嚴重甚至可能引發圍巖掉落、 基地沉降等問題。

2.5 日常維護不到位

從目前我國隧道運行情況來看， 日常維護不到位是導致隧道病害出現的關鍵因素。 相關工作人員需要定期的對隧道進行檢查維護， 針對其中可能出現的病害進行處理， 以此來確保隧道能夠正常、 安全運轉。 但目前我國很多隧道的養護工作難以執行到位。 例如： 洞內積水沒有及時清理， 針對襯砌裂縫沒有進行合理的整治， 在軌道錯位不良地段一味的采用墊橡膠墊板來維持， 此種方式不僅會導致隧道病害加劇， 嚴重甚至會引發隧道垮塌， 進而威脅到行車安全。

3 既有隧道病害整治方法

3.1 隧道加固

在隧道病害整治工作當中， 隧道加固是其中最主要的措施。 目前我國在隧道加固工作當中所應用的方式主要有以下幾方面。

3.1.1 套襯加固

此種加固工藝主要適用于既有隧道混凝土質量差、 厚度不足的情況， 或者襯砌圍巖風化嚴重出現掉塊剝落的情況。 如果隧道在加固過程中凈空高度不足， 也可應用套襯加固工藝。 套襯加工工藝施工首先需要修復人員將需要加固位置鑿毛， 以此增加混凝土附著力， 之后利用鉆釬打孔， 安裝釬釘， 而后在釬釘上焊接鋼筋網， 并涂刷界面劑， 之后安裝模板并澆筑混凝土， 以此來完成套襯加固。 但施工人員在混凝土澆筑完成后需要進行科學的養護， 確保加固質量。

3.1.2 利用紡綸纖維布進行加固

相比較其他隧道加工工藝， 利用紡綸纖維布進行加固不僅施工操作簡單， 而且不會影響到隧道的凈空高度， 加固成本也相對較低。 在施工之前， 相關工作人員需要認真檢查病害區域， 在確定病害區域后準備材料和工具， 并對病害區域表面進行畫線和預處理， 之后在病害位置涂抹地膠， 之后利用找平膠進行找平， 確保施工面的平整度， 之后粘貼紡綸纖維布， 為了避免后期紡綸纖維布脫落， 需要利用鉆孔設備進行錨固， 錨固完成后可以進行浸澤膠表涂， 同時為了加固質量， 需要對表面涂層進行合理的養護處理。

3.1.3 粘鋼板加固

粘鋼板加固手段是當前隧道加固領域中較為先進的技術工藝， 該種工藝主要是利用鋼板來替代鋼筋， 以此來提高既有隧道襯砌承載能力。 在粘鋼板加固工藝技術應用之前， 相關工作人員要對即將加固的襯砌部分進行計算， 同時還需要測定混凝土強度等級， 如果混凝土強度低于C15， 則不能采用該種手段。 在實際加工過程中， 施工人員首先需要將混凝土表面打毛， 并清除表面附著物， 之后利用化學藥劑除去鋼板銹蝕物和雜質， 而后在混凝土表面和鋼板表面同時涂抹膠水， 鋼板粘貼后需要壓緊，直至膠水固化， 最后工作人員需要針對鋼板進行防腐處理， 避免出現腐蝕情況。

3.1.4 噴射混凝土加固

如果隧道襯砌開裂較為嚴重， 但整體結構沒有較大的損壞， 并且隧道結構承載力相對較強時可以應用噴射混凝土的施工工藝手段進行加固。 通常情況下， 噴射混凝土加固工藝主要有三種形式， 分別為素噴混凝土加固法、 網噴混凝土加固法以及錨桿鋼筋網噴射混凝土加固法。 素噴混凝土加固工藝主要應用在裂縫寬度在5 ～20mm之間的情況下， 并且在此種狀態下隧道出現輕微環列或少許圍巖脫落的情況下也可應用此種手段； 網噴混凝土加固法主要應用在縱向裂縫并有輕微環裂等網狀交叉裂縫情況當中； 錨桿鋼筋網噴射混凝土加固法主要應用在隧道出現兩道大于3mm的裂縫， 或但裂縫寬度大于15mm的情況下， 相比較前兩種加固工藝手段， 錨桿鋼筋網噴射混凝土加固法利用錨桿、 鋼筋網、 噴層進行隧道加固， 具有更好的加固效果。

3.2 隧道滲漏水問題整治

3.2.1 點狀滲漏水整治

1） 直接堵漏法： 直接堵漏工藝手段是當前隧道點狀滲漏水病害整治的主要措施， 該種工藝技術主要應用在滲漏點較小， 其中水壓不足的情況。 在直接堵漏工藝手段的應用過程中， 施工人員需要明確漏水點， 并以漏水點為圓心， 根據滲漏水情況開鑿直徑10 ～40mm、 深度20 ～200mm的孔洞， 之后利用高壓水槍進行沖洗， 而后利用粘接性良好、 防水性能好的材料進行堵漏， 最后施工人員需要磨平堵漏材料， 并根據材料性能進行科學的養護， 進而保障堵漏質量。

2） 注漿堵漏法： 注漿堵漏工藝手段主要應用在隧道點狀滲漏水情況較為嚴重， 并且水壓較大的情況下。 在注漿堵漏法的應用過程中， 首先需要對滲漏位置進行鉆孔， 并清理孔洞內部雜物， 之后在相應位置埋設注漿管， 利用高壓泵注入水泥堵漏漿，而后采取封孔養護， 以此來確保施工質量。

3.2.2 線狀滲漏水整治

線狀漏水整治工藝主要應用在隧道出現連續漏水， 但水量較小的情況下。 通常針對隧道線狀漏水處理工藝主要以襯砌嵌縫堵漏施工工藝為主。 襯砌嵌縫堵漏施工過程中， 針對縫寬在5mm范圍之內的可以采用環氧砂漿進行嵌縫處理， 相關施工人員首先需要根據漏水縫隙情況進行開槽， 通常處理溝槽形狀以梯形為主， 之后在其中配置環氧砂漿補漏，在補漏工作完成后進行封槽養護。 如果縫隙寬度在5mm以外， 則需要采用灌漿處理， 開槽工藝與環氧砂漿嵌縫處理開槽工藝相同， 之后清理裂縫， 并在其中埋設灌漿嘴， 而后利用灌漿器進行灌漿， 直至槽身填滿。 在灌漿工序完成后需要清理灌漿底座和堵頭， 并針對漿水性質進行合理的養護。

4 結語

由于各方面因素的影響， 既有隧道病害已經成為影響我國鐵路系統安全運行的重要因素， 因此，相關部門和企業也應當加強對既有隧道病害的關注，加大在該方面的投入， 借助科學的手段來整治既有隧道所出現的病害， 進而提高隧道質量， 為鐵路運行安全提供重要保障。