铁路隧道病害的原因及防治

铁路隧道病害的原因及防治

刘文拿

中铁十一局集团第二工程有限公司湖北十堰442000

摘要：对于铁路运营隧道来讲，受行车条件限制，其病害治理存在一定的特殊性。这就需要采取综合手段，查明隧道病害形成的原因，必要时采用一定的方法进行验证，从而为隧道病害治理提供可靠的技术资料。

关键词：铁路隧道；病害；原因及防治

引言

隧道工程是埋藏在地表以下的构筑物，不可避免的要面对各种复杂地质情况。诸如地下水发育，冻胀性岩土，断层破碎带，岩溶发育带等各种工程地质问题层出不穷，造成施工和后期运营中发生塌方、渗漏水等病害，轻则留下安全隐患，重则中断铁路行车。

一、铁路隧道病害的原因

1、拱顶衬砌缺陷

顶面滑坡、地震、雨雪冰冻灾害等外因引起的缺陷由于具有不确定性，所以难以进行预防，而内因大部分是因人为因素引起，可通过一定的技术手段进行处理，同时通过针对性地预防措施，可以有效避免缺陷的形成。衬砌厚度不足是最常见隧道缺陷，衬砌厚度不足具体可分为整体不足和局部不足。这种缺陷在围岩较差的区段最为常见，衬砌厚度主要取决于开挖面，在开挖面确定后，基本不能调整衬砌浇筑的厚度，所以造成衬砌厚度不足的主要原因是因为施工单位技术水平不高，对隧道进行超欠挖，或者是施工单位偷工减料、没有严格按照设计要求施工造成的。另一种常见的缺陷是衬砌背后空洞，这种缺陷形成的原因一方面可能是由于衬砌厚度不足，造成实际厚度达不到设计厚度要求造成的，另一方面可能是施工中因为混凝土材料的收缩、浇筑施工进度过快、混凝土自重压迫等原因造成。

2、塌方

（1）隧道的地质条件较差。因为该段几乎全是强风化岩，并且围岩的风化明显，并且软硬不均，塌方区的上台阶呈碎块状，中下台阶的围岩较差，呈砂土夹泥状。（2）围岩属于软质的岩石。全风化的花岗岩呈现杂色，并且原岩的结构已经完全被破坏，且大部分呈现为土状；强风化的岩呈现为青灰色，磷片变晶的结构，片麻状的构造，呈现为碎块状，并且用手可以掰碎。强度变得较低，容易产生塑形的变形，以及稳定性较差在大气中容易被风化剥落。（3）围岩受到渗水容易发生软化。岩层具有透水性，如果上台阶有渗水的现象，那么中下台阶就会有大量的水渗出，在局部形成渗流。（4）施工因素的影响。一是超前小导管的注浆没有达到预期的效果，以及系统锚杆和格栅钢架锁脚锚管安装质量较差；二是中下台阶的开挖过大，钢架底部的悬空时间过长，以及围岩遇水发生软化，抗剪强度降低从而导致了变形的加剧而造成失稳。

3、漏水

（1）隧道一般所处都是高山地带，此处隧道内含有丰富的地下水，同时在隧道设计时没有进行详细的地下水勘探工作，导致在设计时排水系统不完善，当隧道投入使用后，则会成为此处地下水的汇集通道，如果此时防排水设施不完善，那么含水层与隧道围岩连通后必然会发生隧道漏水病害。

（2）隧道穿过含水的地层。如穿过砂类土和漂卵石类含水地层；断层带节理及裂隙发育，含裂隙水的岩层；石灰岩、白云岩等可溶性岩层，有充水的溶洞或暗河等与隧道相连通时；浅埋隧道地段，地表水沿覆盖层的裂缝渗到隧道内。

（3）隧道衬砌综合治水设施不完善或年久失效。隧道衬砌在修建之初其排水设备就不完善，在施工时混凝土施工质量没有控制好，存在着孔隙裂缝，从而使衬砌自身的防水能力较差，对于防水层也没有进行防渗处理。同时，部分隧道的衬砌有完善的排水设备，但在长期的使用过程中，因缺乏必要的维修和保养措施，从而使这些排水设备出现了阻塞情况。

4、隧道洞门损坏

隧道洞门损坏会严重影响行车的安全。尤其是在雨季仰坡或边坡容易产生坍塌、滑石、渗水等现象，从而导致洞门端翼墙发生裂损变形。

二、铁路隧道病害的防治

1、衬砌裂损防治

隧道衬砌是承受地层压力、防上围岩变形坍落的工程主体建筑物。地层压力的大小，主要取决于工程地质和水文地质条件和围岩的物理力学特性，同时与施工方法、支护衬砌是否及时和工程质量的好坏等因素有关。由于形变压力、松动压力作用、地层沿隧道纵向分布及力学性态的不均匀作用、温度和收缩应力作用、围岩膨胀性或冻胀性压力作用、腐蚀性介质作用、施工中人为因素、运营车辆的循环荷载作用等，使隧道衬砌结构物产生裂缝和变形，影响隧道的正常使用，统称为隧道衬砌裂损病害。

衬砌裂损是隧道病害的主要形式，隧道衬砌裂损破坏了隧道结构的稳定性，降低了衬砌结构的安全可靠性，影响隧道的正常使用，甚至危及行车安全。针对衬砌裂损病害提出整治措施：裂缝整修，衬砌背后空洞压浆，底版的稳定处理，换拱、换边墙。

2、塌方的防治

（1）塌腔进行注浆

塌方的范围较大，并且塌腔纵向较长如，无法进行一次性的封堵，所以应该使用分段进行封堵来进行及时灌注浆液。塌腔的处理应该使用“控灌结合”的方式进行处理，在钻探孔能够打入较大的塌腔的情况下，使用人工将钢管伸入塌腔内，并且使用该管路进行混凝土的泵送工作，从而实现塌腔的填充；如果不能伸入，则可以使用超前注浆导管支护的方式直接进行挖掘，并且使用注浆来加固隧道轮廓线外侧的岩体，直到达到溢浆为止。

（2）安装型钢钢架

在进行初期支护钢架时应该采用Ⅰ20工字钢弯出弧度进行安装，从而有利于早受力。并且购置一台液压型钢弯弧装置，在现场进行钢架构件的制作，在洞内进行组装。在进行型钢安装的过程中，首先开挖上台阶，当支设完一侧的型钢后，沿着隧道的中线核心土位置上设置300钢管，从而顶住钢架来作为钢架的临时支撑；然后在进行开挖另一侧，支设另一侧的型钢钢架。

3、漏水防治

（1）设置内、外贴式防水层。防水层所用材料有水泥类、合成树脂类、合成橡胶类、沥青类等。内贴式防水层常用喷射法筑成，有喷射吵浆，或混凝土防水层，喷射乳化沥青胶防水层，喷涂Ml500水泥密封剂防水层等；外贴式防水层常采用上述防水材料制成的薄板。喷射法的优点，施工机械化程度高，工效快，不受基面凹凸不平的影响，连续性好。改建或更换隧道衬砌时，亦可采用复合衬砌（即在外侧喷混凝土支护与内侧模筑混凝土，中间加塑料防水板）。

（2）防止局部缝隙渗漏：构筑中的衬砌施工缝、伸缩缝、沉降缝，一般用：橡胶、塑料止水带；沥青木板油膏、沥青麻筋、油毡防水层；氯丁胶片防水层等作主要隔水层。隧道的渗漏缝隙，可用速凝止水材料，如超早强水泥（日本的止水水泥）等堵塞，然后再敷以聚氯乙烯胶泥条或掺有高分子材料的水泥（如聚氨酯水泥）等。衬砌有较集中的漏水点时，可在临近漏水点5～10cm处，钻孔注浆，布孔按梅花形，间距1～2m，采用超细早强水泥或化学浆液注入。

4、洞门损坏防治

针对端墙前倾，洞口段衬砌拱墙环向裂开这一问题，我们可以采取清除坍滑土体更换墙后冻胀土，并加强排水的整治技术来解决；对于端墙及洞口段衬砌纵裂这一病害，我们可以及时的采取加固地基，封闭基面，防止地表水下渗，网喷加固裂损衬砌的方法来解决；对崩坍落石现象我们可以采取修建支挡墙或喷锚加固围岩，接长明洞防护的办法来整治。总之，对于隧道洞门损坏的种种症状，我们都要做到具体问题具体分析，及时妥善的处理。

结语

隧道病害给隧道的正常运营和安全都带来影响，病害整治和保持运营之间存在矛盾，对运营中的隧道出现的病害须查清病害原因、采取合理的措施进行整治，提高隧道病害整治的工程质量和线路运输质量，保证安全高效的铁路运输。

参考文献：

[1]钟林.某隧道拱顶裂纹及剥落病害的分析[J].北方交通，2012，（03）：34.

[2]徐卓宁.寒区铁路运营隧道渗漏水检测与整治技术[J].铁道建筑，2014（7）：73-76.