既有线隧道病害整治设计

赵国强

摘要： 本文以平南铁路电气化改造工程既有隧道病害整治项目为例，细述了既有线隧道普遍存在的病害情况、形成原因，并提出了相应的整治措施，经过施工实践证明其可行。

Abstract： By taking the existing tunnel project of Pingnan railway electrification project as an example， this paper describes the common disease situation and causes of the existing tunnels， puts forward the corresponding improvement measures and prove its feasibility by the construction practice.

关键词： 既有线；隧道；病害；整治

Key words： existing line；tunnel；disease；renovate

中图分类号：U457 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）32-0149-03

0 引言

随着我国《中长期铁路网规划（2008年调整）》中关于高速铁路“四纵四横”规划的稳步实施，越来越多的既有长大干线需要相应进行扩能改造。在这些运营多年的线路上，许多隧道不同程度地存在各种病害，其不仅制约了线路的扩能改造，而且危及到列车的运营安全，必须得到有效的整治。本文以作者负责的平南铁路电气化改造工程既有隧道病害整治设计项目为例，细述了既有隧道普遍存在的病害情况、形成原因以及相应的整治措施，以期为从事既有隧道病害整治的设计、施工人员提供经验借鉴。

1 工程概况

平南铁路电化工程共有5座隧道，分别是甘坑隧道（L-350m）、托坑隧道（L-163m）、长岭皮隧道（L-96m）、红花岭隧道（L-404m），长度403.5m、龙华隧道（L-2051m），前4座单线隧道1992年开工兴建，1993年底建成运营，龙华隧道为双线隧道，2008年开工兴建，2010年建成运营。

外业勘测期间，通过收集秋检资料、现场调查、无损检测等方式，将各隧道的病害情况进行归类统计，总计渗水漏水85处，衬砌裂缝25处，区域渍水348m2，衬砌厚度不足1处，衬砌背后不密实处6处，道床翻浆冒泥1处，将所有情况绘入各隧道病害情况展示图。

2 病害分析

2.1 衬砌病害

衬砌病害主要有衬砌裂损、衬砌变形等，造成这些病害的原因是：洞口段浅埋偏压段，在地应力长期作用下，衬砌出现破损开裂；塌方未有效处理，导致围岩松弛，成为垂直荷载作用在拱顶，引起拱部开裂；各种原因造成的衬砌与围岩不密贴，使得衬砌承受荷载不均匀，不能提供地层反力，造成衬砌开裂、掉块；衬砌混凝土浇筑时造成的局部厚度不足、回填不密实等问题，以及围岩应力重分布、地下水作用等各种因素，加剧了衬砌破损、变形使得混凝土构件强度急剧降低。

2.2 道床翻浆冒泥

有仰拱地段，翻浆冒泥的成因多是由于软质地段节理、裂隙较发育，开挖时的扰动使原本密封的节理缝隙变成张性节理并延长，为地下水储存创造了条件，大量的地下水汇集于此，此时隧底成为隔水层，而排水系统的淤积堵塞、排水不畅，致使地下水位升高，长期浸泡基底，在列车动载反复作用下，软化、研磨软岩成泥。无仰拱地段，铺底厚度较薄，基底的软化与密实度不足，致使铺底混凝土出现开裂现象，两个因素互为因果，循环往复，翻浆冒泥现象愈为严重。

2.3 渗水、漏水、渍水

隧道衬砌与水有关的病害，基本都是“防、排、堵、截”系统失效造成的，例如，防水板的破损、混凝土的裂损、排水管道的堵塞、截水盲沟的淤塞等，而隧址区降雨量较大、地表水、地下水丰富导致隧道衬砌周围有了充足的水源。种种因素叠加一起、相互影响，造成隧道衬砌渗水、漏水、渍水现象越来越突出。

3 病害治理

对既有隧道出现的病害情况进行分类分析后，有针对性地采取措施进行治理，设计的重点集中在三项：隧道衬砌结构加固设计；隧道渗漏水整治设计；隧道道床基底整治设计。

3.1 衬砌裂损治理

衬砌裂损加固前先对裂缝进行嵌补，对隧道的渗漏水进行封堵、引排，根据裂损程度，采取相应的措施：轻微地段嵌补入AB型双组份灌浆树脂；严重地段采用自进式中空锚杆注浆加固；长度大于6m的单条渗水裂缝，沿缝两边分别钻设1排自进式中空锚杆注浆加固，排距1m，每排中锚杆距离1m，锚杆长度为4m；龟裂渗水裂缝地段且限界富余时，采用锚喷网加强支护，锚杆长度与间距根据实际情况进行选择，喷射混凝土采用C25钢纤维混凝土，厚度为10cm；龟裂渗水裂缝地段且限界无富余时，在衬砌表面沿环向凿槽，在槽内钻设自进式中空锚杆，注浆后埋入与锚杆尾部位置相符的开孔W270钢带，锚杆与钢带采用螺栓连接，槽内植入U型钢筋后，剩余空间采用C25钢纤维细石混凝土喷平。如图1所示。

3.2 二次衬砌厚度不足治理

根据《铁路运营隧道衬砌安全等级评定暂行规定》，当实测衬砌厚度与设计厚度比值<0.6，且连续长度<5m时，或比值≥0.6且<0.75，但连续长度>5m时，衬砌缺陷判定为“严重”级；当实测衬砌厚度与设计厚度比值<0.6，且连续长度>5m时，衬砌缺陷判定为“极严重”级。对衬砌缺陷判定为“严重”级的采用自进式中空锚杆注浆加固，锚杆长度与间距根据实际情况进行选择，喷射混凝土采用C25钢纤维混凝土，厚度为10cm。对衬砌缺陷判定为“极严重”级的应采用锚杆加钢带方法进行加固，在衬砌表面沿环向凿槽，在槽内钻设自进式中空锚杆，注浆后埋入与锚杆尾部位置相符的开孔W270钢带，锚杆与钢带采用螺栓连接，槽内植入U型钢筋后，剩余空间采用C25钢纤维细石混凝土喷平。如图2所示。

3.3 衬砌背后空洞治理

较严重的空洞应进行衬砌背后回填注浆处理，注浆孔采用风钻钻孔，孔径45～50mm。注浆材料采用水泥砂浆，水灰比1：1，灰砂比1：2.5，回填注浆压力控制在0.1～0.2MPa。空洞深度≤40cm 时，一次性填充。当空洞深度> 40cm且≤3m 时，分层注浆：2m以内当空洞体积≤1.5m3时注入水泥砂浆，>1.5m3时注入C25细石混凝土；2m以外吹入细砂。同时存在衬砌裂损与衬砌厚度不足的地段，应先进行加固整治，再进行空洞注浆。分层注浆前先对注浆区域前后5m范围内采用I18工字钢架临时支撑，间距1.0m/榀。衬砌背后空洞注浆与隧道渗漏水一起进行综合整治。如图3所示。

3.4 隧道渗漏水治理

隧道渗漏水整治时，拱部主堵、边墙主排，采用“防、堵、排、截”手段综合治理，渗漏水整治结合隧道衬砌裂损、衬砌背后注浆等进行综合治理。

隧道拱部大面积渗漏水地段，在拱部衬砌背后进行注浆堵水。注浆钢管采用？准42马牙扣形注浆管，注浆孔间距视具体情况可调整，一般为3m（纵）×2m（环），梅花型布置。注浆孔用风钻钻孔，孔径为45～50mm。注浆管长度根据衬砌实际厚度调整，但需深入岩层>30cm。注浆材料采用水泥浆，水灰比（重量比）1：1。如果衬砌背后围岩裂隙较大，先压注水泥砂浆，二次压注纯水泥浆。注浆压力控制初压0.1～0.2MPa、终压0.4～0.5MPa。注浆前采用I18工字钢架进行临时支撑。

施工缝及裂缝渗漏水一般地段，采用在衬砌内凿楔形槽并填充“渗克宝”快速堵漏剂进行堵水。施工缝及裂缝渗漏水严重地段进行凿槽埋设？准100mm半圆形PVC管进行引排，然后用“渗克宝”快速堵漏剂进行封堵处理，再刮涂“渗克宝”渗透结晶型防水涂料。出现股水、射流的漏水缝，凿槽埋管进行引排。

衬砌表面湿渍区域，拱部用高压水冲洗后刮涂“渗克宝”渗透结晶型防水涂料，边墙一般地段以间隔25m凿槽引排。

存在滴水点、淌水点的地段采取凿楔形槽，填充“渗克宝”快速堵漏剂后，表面刮涂“渗克宝”渗透结晶型防水涂料。如存在承压水，埋管进行引排处理。滴水点、淌水点病害处理在注浆前处理完成。

3.5 道床翻浆冒泥治理

道床翻浆冒泥地段，采用注入加固型TGRM水泥基特种灌浆料，水灰比为0.4：1，其作用有两个：固结基底，防其继续泥化；填充空洞或不密实地段。注浆管采用？准42马牙扣形注浆管，注浆孔用风钻钻孔，孔径为45～50mm，钻孔倾角为15°、30°。钻孔完成后清孔、埋设注浆管。埋管前在马牙扣处缠绕铅油麻丝，锤入钢管进孔内时务必使麻丝与孔壁充分挤压紧密。孔外周围使用塑胶泥封堵严密。注浆压力控制初压0.1～0.3MPa、终压0.5～0.6MPa。如图4所示。

4 结语

既有隧道病害整治，技术难度大、作业风险高，考虑到铁路正常运营，必须杜绝反复治理的情况出现。病害整治设计前，必须进行全面、准确、客观的调查分析，这是有效治理的大前提。在分析基础上，根据具体病害的情况与成因，综合比较各种方案的可行性。本文所列举的治理措施经过现场实践检验，效果显著，基本实现了“一次根治，不留隐患”的治理目标。

参考文献：

[1]铁道部第二勘测设计院.铁路工程设计技术手册-隧道[M].中国铁道出版社，1995.

[2]铁运函[2004]174号，铁路运营隧道衬砌安全等级评定暂行规定[S].中国铁道出版社，2004.

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[4]JGJ145-2013，混凝土结构后锚固技术规程[S].中国建筑工业出版社，2013.

[5]于金帆，等主编.现代铁路工程师手册[M].当代中国音像出版社，2005.