铁路隧道衬砌厚度及强度不足安全性影响分析

杜志田，朱双燕，赵福全，朱战魁

(中国铁路设计集团有限公司，天津 300308)

引言

截至2020年底，全国铁路营业里程达14.6万km以上，投入运营的铁路隧道共16 798座，总长约19 620 km[1]。隧道二次衬砌施工过程中，由于施工工艺的缺陷，可能会引起隧道衬砌结构混凝土厚度及强度不足，严重时甚至形成隧道背后空洞[2-3]。若衬砌质量缺陷不能及时补救，极易发生重大安全事故[4]。

学者们对隧道衬砌缺陷的安全影响开展研究。周伟[5]对广东省某隧道二衬缺陷进行了受力计算，对比了隧道衬砌有无缺陷情况下衬砌结构的安全系数关系；王兴波等[6]通过理论分析和数值模拟方法，对衬砌结构不同位置处应力和安全系数的变化规律进行分析；王志杰[7]分析盐渍土地层隧道底部衬砌厚度缺陷的安全性，研究了典型截面安全系数的变化规律；赵东平等[8-9]依托厦门翔安海底隧道工程，采用三维数值计算对隧道背后空洞及衬砌厚度不足等病害进行研究，发现不同位置、不同程度的衬砌空洞均会降低隧道衬砌安全性；汪婕舒[10]依托青藏铁路昆仑桥隧道工程，对隧道缺陷进行了实地调研，同时对衬砌空洞等缺陷机理进行分析，并通过ANSYS进行数值验证，提出了衬砌背后注浆、衬砌补强及围岩加强等措施；曲建生[11]通过数值模拟研究，提出了在施工过程中针对隧道衬砌缺陷的地质雷达无损检测布线方式，为修复隧道缺陷的施工作业提供了指导；张旭[12]对连拱隧道衬砌背后空洞及衬砌厚度不足等缺陷进行了模型试验研究，并对衬砌缺陷进行数值模拟验证，明确了衬砌背后衬砌空洞及厚度不足情况下连拱隧道与围岩的接触压力分布形式；……