运营铁路隧道病害检测与整治分析

刘亚茹

摘要：铁路隧道病害具有一定的发展过程，如何在隧道病害进一步恶化之前采用相关仪器设备进行有效检测和实时监测，并进行定量化的科学评估，是铁路隧道检测、监测和评估领域面临的问题与考验。基于此，本文以实际工程案例为出发点，探析铁路隧道病害的原因，对其相应的整治策略进行阐述，铁路隧道检测与整治已经成为继铁路建设之后的重要任务。

关键词：铁路隧道;渗漏水病害;整治措施

引言

随着高速铁路的发展速度加快，隧道工程建设的比重越来越大，在已建成投入运营的隧道中，出现不同程度的渗漏水病害问题。这是一种最为常见的状况。渗漏水问题的发生，会缩短隧道的使用寿命，不能解决会对隧道的运营安全结构方面产生重大的危害。

1工程概況

某铁路东起全长377km，是中国中长期铁路网中沿长江、东中西部大通道的重要组成部分。全线共有159座隧道（单线隧道105座和双线隧道54座），其中左线为贯通线，共有隧道118座，总长226km，隧道长度占据线路总长60%。其地形、地质条件之复杂集中国西南山区铁路之大成，建设条件之艰、难、险居中国铁路之最，特别是长大深埋隧道穿越地区岩溶发育、规模多样性，突水突泥风险性为国内外罕见。总体设计单位根据隧道所穿越的地层岩性、岩溶发育程度、地质构造、富水程度等因素将岩溶隧道划分为I级风险、Ⅱ级风险和一般风险。

2隧道病害情况

（1）隧道衬砌存在的缺陷。隧道衬砌存在的缺陷主要有衬砌厚度缺陷、衬砌混凝土质量缺陷、衬砌背后空洞或回填不密实。衬砌厚度缺陷的主要原因：岩体开挖不到位、模板支设出现偏差。衬砌混凝土质量缺陷的主要原因：①麻面。模板内表面粗糙、未清理干净、湿润不足，模板拼缝不严密而漏浆，混凝土振捣不密实，气泡未排出以及养护不规范。②露筋。绑扎钢筋或安装钢筋骨架时未放垫块或垫块位移、钢筋位移、结构断面较小、钢筋过密使钢筋紧贴模板，导致混凝土保护层厚度不足。③蜂窝。混凝土配比不准（浆少石多）或搅拌不匀、浇筑方法不当、振捣不合理，造成砂浆与石子分离;模板严重漏浆等。④孔洞。骨料粒径过大、钢筋配置过密导致混凝土下料中被钢筋挡住，混凝土流动性差、分层离析、振捣不实，混凝土受冻、混入泥块杂物等。⑤缝隙及夹层。施工缝处理不当以及混凝土中含有垃圾杂物。⑥缺棱、掉角。浇筑前模板未充分湿润，棱角过早拆模或拆模后保护不善。⑦裂缝。结构和地基产生不均匀沉降，水分蒸发过快，模板不牢固，混凝土内部和表面温差过大，拆模时混凝土受到剧烈震动，混凝土养护不良。⑧强度不足。地下水影响，混凝土振捣难以按施工规程要求实施，混凝土直接养护湿度难以达标。衬砌背后空洞的主要原因：①对超挖未按规范进行施工回填;②衬砌时拱顶灌注混凝土不饱满，振捣不够;③泵送混凝土在输送管远端由于压力损失、坡度等原因造成空洞;④防水板挂设松弛度控制不到位。（2）隧道衬砌存在的病害。隧道衬砌存在的病害主要有衬砌裂损、渗漏水。衬砌裂损的类型主要有衬砌开裂、掉块及组合工况。衬砌裂损的主要原因：①灌注过快，混合料分散不均匀，振捣不充分，拌和时间过长;②使用条件和环境因素，如化学腐蚀环境、内外温差环境;③水泥的水化热发生热胀开裂、水泥异常凝结发生不规则开裂、下沉开裂。渗漏水病害类型有滴水、涌水、水蚀等。渗漏水病害的主要原因：①地质条件复杂，岩溶发育，水压较大;②设计和施工水平达不到要求;③衬砌和防水材料存在一定不足;④排水系统堵塞。

3隧道检测技术

3.1常规检（监）测技术

运营铁路隧道常规检测技术主要有隧道拱部空洞敲击法（声波法）、雷达法（瑞雷波法）、衬砌表面摄像法、原位钻孔检测法和材料强度试验法等。

3.2存在问题

铁路隧道工程结构复杂，影响因素较多，其检（监）测特点、难点可概括如下：①工作时间短、检测项目多、数据釆集难、信息传输量大;②从形变特点看，隧道工程往往同时包含累积性变形和突发性变形，需要综合使用静态监测和动态监测;③针对运营铁路隧道，快速检（监）测装备的短缺，维修天窗时间短等是目前检（监）测工作面临的难点。

4缺陷（病害）评定标准

缺陷（病害）评定标准具体如表1、表2所示。

5整治技术

5.1衬砌渗漏水

在隧道穿越含水地层时，地层中的一些固有地下水通道被隧道截断，地层中的渗流场也相应改变，隧道本身所拥有的空间就成了此处地下水汇集的良好场所，处于此种环境中的隧道极易出现渗漏水病害。铁路隧道衬砌渗漏水的整治方法如下。①凿槽引排法。沿渗水裂缝处自上而下开凿倒梯形引水槽，内置入半圆形排水管并固定，防水砂浆填充管外槽体;用水泥基渗透结晶型防水涂料封槽;引排水流统一通过引排管进入隧道内侧沟，排出洞外。该方法适用于既有隧道边墙竖向施工缝、变形缝及其他竖向裂缝出现“淌水”等严重渗漏水病害的部位。②高压灌注法。以高压灌注机注入单组份油溶性聚氨酯灌浆材料至发现发泡剂从结构表面渗出，该方法适用于隧道拱顶、拱腰及边墙渗漏水裂缝。③锚固灌注法。通过裂缝打磨、裂缝封闭、布设锚杆、灌注聚氨酯材料等工序进行整治。该方法适用于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级围岩，裂缝宽度在1～5mm，且密度较小的混凝土裂缝。④钻孔降压法。通过降压孔把隧道拱墙或隧底地下水的压力释放出来，达到降压的效果，从而防止水压过大造成隧道底板渗水或湿积。

5.2衬砌裂纹

针对衬砌施工缝等受到温度应力等较小应力作用导致开裂的普通干裂缝的整治方法主要是注胶粘合法，注胶材料一般选择环氧类材料。主要施工工艺流程为：衬砌表面清理—裂缝识别与标记—裂缝表面打磨—裂缝宽度量测—裂缝封闭—注胶孔成孔及注胶咀安装—注胶—取芯抽检—裂缝涂装。

5.3衬砌厚度不足及背后空洞

隧道衬砌厚度不足与背后空洞多为隧道施工时造成的，由施工单位管理水平和技术参差不齐，且有部分施工单位偷工减料或者不严格按照设计进行施工导致的。衬砌厚度不足与背后空洞整治方法衬砌补强技术，具体程序为衬砌凿除→锚杆钻孔→锚杆安装→网片安装→衬砌补强（喷混凝土）→空洞填充。

结束语：通过对某铁路隧道病害进行检测、梳理，部分隧道出现了不同类型的病害，其原因涉及到环境、设计、施工、运营维护、原材料及部件质量等多个方面。各种类型病害对隧道结构的稳定性、耐久性、线路平顺度甚至运营安全产生了不同程度影响。

参考文献

[1]张鹏，鄢本存.运营老旧铁路隧道病害检测与分析研究[J].铁道建筑技术，2015（12）：74-77+112.

[2]曹玉，彭勇，滕伟福，魏祥龙，李义军.运营铁路隧道渗漏水与衬砌裂损病害分析与整治[J].西部探矿工程，2003（06）：92-94+97.