铁路隧道病害诱因分析及整治方案

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摘要：高速铁路隧道病害给高铁运营带来极大安全隐患，分析和总结这些病害产生的原因并提出相应的预防措施就显得尤为重要。

关键词：高铁；隧道；病害；预防

中图分类号：U45文献标识码： A

引言

我国幅员辽阔，铁路的范围不断的延伸，为我国东西南北各个城市之间架起了桥梁，由于各地的地质条件不同，在铁路的沿线上由于高山的阻挡使铁路线无法向前延伸，因此为了保证列车的通行需要，在许多山区内需要开凿隧道来保证列车的通行，隧道的开凿，是交通运输开发中的重要成果，同时也是人类智慧的极大体现。本文针对隧道在运营过程中所产生的病害进行了分析，并具体阐述了病害产生的原因及防治措施。

一、隧道漏水的危害及原因

1、漏水的原因

（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。

2、隧道拱顶二衬脱空

我们知道，隧道二衬砼浇筑是通过二衬台车上的预留砼灌注孔（或者叫观察孔）由下到上进行对称浇筑的，开始时砼是在依靠自身重力在附着式振动棒的作用下，自行流动均匀的填满二衬台车内的各个空间的。但是到了拱顶部分浇筑时，所有的观察窗都已关住，作业人员无法用眼睛观察砼灌注是否填满拱顶模板内空间，只能靠感觉自行掌握，而且，最后浇筑拱顶二衬砼时，拱顶周边全部封死，里面的空气挤压也会造成空洞和砼不密实。另外，砼的流动性也是关系二衬拱顶是否密实的重要因素。如果砼的和易性差，就很容易造成拱顶二衬空洞。再者，拱顶初期支护的局部较大凹凸也会在防水板的背后形成空洞。

3、二衬砼钢筋保护层厚度不足

造成这种质量问题的原因主要的有两种；首先，施做二衬钢筋时保护层垫块数量不足，间距过大。其次，环向钢筋长度不足，造成台车就位后，拱顶模板到二衬钢筋之间空间距离不足，无法安设钢筋保护层垫块。而造成环向钢筋长度不足的原因有二：一是钢筋下料长度偏短，二是开挖断面预留拱顶沉降量太小，断面高度不足。

4、隧道二衬拱顶人工修补

产生这种病害的原因是，作业人员和管理人员对高速铁路的设计原理和运行环境要求不理解。对于高速铁路100年的使用寿命要求，对于高速铁路隧道内二衬表面反复受到列车进出形成的空气压力作用下的砼或其他修补材料掉落对高速列车的安全危害认识不足。

二、预防隧道质量病害的技术措施

1、防排水设计

隧道防排水采用“防、截、排、堵相结合，因地制宜，综合治理”的原则，采取切实可靠的设计、施工措施，保证结构物和设备的的正常使用和行车安全。对于隧道穿越持水层、断层破碎带、预测地下水较大、对当地水文环境影响较大时，采用“以堵为主，限量排放”的原则，达到堵水有效、防水可靠、经济合理的目的。隧道防水等级必须达到国家标准《地下工程防水技术规范》（GB50108-2008）规定的一级防水等级标准，衬砌表面不允许渗水。隧道防排水系统包括隧道防水系统和排水系统。

2、防水系统

隧道内防水以结构自防水为主，以施工缝、变形缝防水为重点，并辅以注浆防水和防水层加强防水。

（1）混凝土要求

首先，隧道二次衬砌采用防水混凝土，其抗渗等级不低于P10；其次，裂缝控制宽度：裂缝不大于0.2mm，并不得贯通；再次，当为钢筋混凝土时，迎水面主筋保护层厚度不得小于50mm；最后，混凝土的配比、胶凝材料、粗细骨料、掺和料、外加剂应符合现行国家标准的有关规定。

（2）施工缝、变形缝防水

首先，二次衬砌的施工缝每12m一道（或与衬砌模版台车衬砌段长一致），仰拱采用背贴式止水带+中埋式橡胶止水带；纵向施工缝为中埋式橡胶止水带+遇水膨胀橡胶止水带。暗洞环向施工缝防水采用背贴式止水带+中埋式橡胶止水带，纵向施工缝措施为背贴式止水带+中埋式橡胶止水带。其次，变形缝在地层承载力显著变化、隧道衬砌明暗分界处、断面明显变化处设置，变形缝的宽度为20-30mm。暗洞采用全环设置背贴式止水带+中埋式钢边止水带+聚硫建筑密封膏（B类一等品或优等品）+防水密封材料。变形缝防水选用的嵌缝材料，要求最大拉伸强度不小于0.2MPa，最大伸长率应大于300%，且拉、压循环性能为80℃时拉伸-压缩率不小于±20%（级别不应小于8020），与混凝土具有良好粘结的柔性材料，并具有在环境介质中不老化，不变质的性能。再次，变形缝缝内两侧应平整、清洁、无渗水。然后，止水带埋设位置应准确，安装牢固，不得有扭曲变形等现象，止水带部位的混凝土应进行充分的振捣，确保混凝土充分密实，严禁振捣棒触及止水带。最后，环向施工缝中埋式橡胶宽度为300mm，厚度为6mm；纵向施工缝中埋式橡胶宽度为300mm，厚度为10mm；变形缝中埋式钢边止水带宽度为300mm，厚度为6mm；背贴式止水带宽度为300mm，厚度为4mm.

3、预防二衬拱顶脱空的技术措施

首先，加强隧道光面爆破技术研究，针对各种围岩条件下的爆破参数进行适时变化，取得较好的光面爆破效果。使得拱顶防水板的铺设平整光滑，有利于二衬钢筋的帮扎和保护层垫块的安放，保证拱顶砼在浇筑时的自由流动。其次，使用自密实砼，砼直接泵送入模板内，不需要振捣。在拱顶设导流管，砼灌注满后，会顺着导流管溢出，这样，会防止模板内空气无法排除而形成空洞。另外，要在二衬拱顶位置安设注浆管，在二衬强度达到设计要求后进行注浆。

4、预防二衬保护层厚度不足的技术措施

首先，在开挖环节就要根据围岩情况留下足够的拱顶沉降量，保证二衬砼施工时有足够的断面高度。其次，在二衬砼施工前，要精确测量断面，确定台车位置，清除侵入二衬限界的凸台，保证二衬钢筋有足够的空间进行布设。还有，在环向钢筋下料时，要留有足够的搭接长度，在钢筋网的相应位置布置足够的钢筋保护层垫块，并用垫块本身的铁丝帮扎在钢筋上，防止浇筑过程中脱落。

5、预防隧道二衬人工修补的技术措施

随时保持二衬台车的良好状态，精确就位，减少二衬接头处的砼错台。经常在台车表面涂油，保证台车表面光洁，加强浇筑时的振捣，减少二衬砼的不密实和渗漏水现象。

6、隧道冻害防治

（1）完善隧道防排水设施。

（2）在严寒地区应设置深埋渗水沟、防寒泄水洞，在寒冷地区应设置浅埋保温侧沟。

（3）加强衬砌结构，如采用防水混凝土曲墙加仰拱衬砌、防水钢筋混凝土衬砌、网喷混凝土加固，应加设抗冻胀锚杆增大衬砌抵抗侧压力的能力。

（4）改良土壤，压浆固结岩石土（消除冻胀性），细粒土更换为粗粒土或保温隔热层（换土厚为冻深1.0倍以上）。

（5）保温防冻解冻，如在衬砌与围岩间加设保温层（加气混凝土等），洞口设防寒帘幕（可用厚帆布缝成帘幕，与信号机联锁，自动开闭，为安全计备有手动开闭，以保持长隧道中部气温有效果），排水沟采暖防冻（在洞口段上下层水沟间铺设暖气管道冬季供热），泄水洞夏季通热风解冻（机械送热风融化泄水洞内结冰）。

结束语

保证高速铁路工程质量是每一名高铁建设者的责任，我们要通过工程实践不断总结经验，完善技术措施，提高高速铁路的工程质量，为人民提供一个安全快捷的出行条件。

参考文献

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[3]卢颖明陈礼伟：《既有隧道病害现象分类及原因分析》，《铁道建筑》，2010年11期.

[4]吴江滨张顶立：《铁路运营隧道病害现状及检测评估》，《中国安全科学学报》，2003年13期.