運(yùn)營(yíng)鐵路隧道的病害整治

1、運(yùn)營(yíng)鐵路道的病害整中鐵瑞威運(yùn)營(yíng)鐵路隧道的病害整治技術(shù)及新材料應(yīng)用目前我國(guó)約 5000 余座的運(yùn)營(yíng)鐵路隧道中占總 65.7%的 3433 座隧道失格， 存在各類病害如滲漏水襯砌裂損基底病害等這些病害從不同程度上危及著 行車安全、制約著鐵路提速，因此如何利用成熟技術(shù)和新型材料，高效、便捷、 安全地整治好各類病害，確保鐵路運(yùn)營(yíng)隧道的耐久、暢通，是一個(gè)普遍、嚴(yán)峻而 需亟待解決的問題近年來北京中鐵瑞威基礎(chǔ)工程有限公司與北京交大隧道中 心及各鐵路局在路內(nèi)聯(lián)合開展隧道病害整治工作，一直重視深入分析病害成因、 優(yōu)選整治方案合理引用國(guó)外的和自行研發(fā)新材料等方面的工作成功地完成了 一些隧道的病害整治項(xiàng)目取得了滿意

2、的工程效益并得到了用戶和管理部門的 好評(píng)。1. 運(yùn)營(yíng)鐵路隧道的主要病害及成因我國(guó)鐵路隧道的設(shè)計(jì)和施工經(jīng)歷了不同階段論是支護(hù)形式還是開挖方式在 不同歷史階段也各不相同另外我國(guó)幅源遼闊各地區(qū)的氣候水文和地質(zhì)條件 也復(fù)雜多樣，因此，我國(guó)鐵路隧道的病害現(xiàn)象有著以下特征：病害隧道數(shù)量多， 病害種類豐富，病因復(fù)雜多樣。同時(shí)各類病害又是并發(fā)存在的，互為原因、相互 轉(zhuǎn)化的，為便于研究和整治，擬作以下分類：1.1 滲漏水病害運(yùn)營(yíng)隧道的滲漏水是我國(guó)鐵路隧道較為普遍的病害，對(duì)于非電氣化的鐵路區(qū) 段，一般不直接妨礙行車，易被忽視，但長(zhǎng)期不治的各類水害能使襯砌腐蝕、鋼 軌銹蝕、軌枕腐爛、路基翻漿冒泥；對(duì)于電氣化隧道，可

3、能危及行車安全，嚴(yán)寒 地區(qū)可能產(chǎn)生凍害或掛冰侵界等情況。 造成隧道滲漏水病害的主要原因有） 襯砌的防排水系統(tǒng)失效；（2）襯砌混凝土自身密實(shí)度不夠，泌水管路較通暢； （3）地下水對(duì)襯砌混 凝土的化學(xué)腐蝕；1 / 6（4）施工原因造成的襯砌混凝土缺陷，如拌和不均、有雜物、骨料污染、接 縫處理不當(dāng)、施工方法不當(dāng)、拆模過早而開裂等； （5）襯砌裂損。1.2 襯砌結(jié)構(gòu)性病害隧道襯砌結(jié)構(gòu)性病害主要包括襯砌裂損襯砌變形主要表現(xiàn)為隧道襯砌的各 類裂縫、勾縫脫落、壓潰、錯(cuò)臺(tái)、斷面變形或縮小等。 造成襯砌結(jié)構(gòu)性病害的 原因主要有：（1）地質(zhì)的影響：當(dāng)圍巖壓力過大或分布不均勻，超過襯砌實(shí)際強(qiáng)度和剛度 時(shí)，襯砌就會(huì)產(chǎn)

4、生裂縫、變形或位移，嚴(yán)重時(shí)會(huì)產(chǎn)生局部掉塊、失穩(wěn)，甚至拱坍 墻倒。（2）地形的影響：隧道在傍山臨水時(shí)容易產(chǎn)生偏壓，當(dāng)洞頂覆蓋層較薄時(shí)， 易造成襯砌開裂。（3）地下水的影響：地下水的動(dòng)靜壓作用、嚴(yán)寒地區(qū)的凍脹力、地下水作用 于隧道體周圍的軟弱破碎巖層導(dǎo)致襯砌周圍出現(xiàn)空洞等約束不均勻都有可能 造成襯砌開裂。（4）襯砌結(jié)構(gòu)形式的影響：由于襯砌計(jì)算時(shí)的假定與實(shí)際受力狀態(tài)有一定差 異，當(dāng)差異較大時(shí)，容易引起襯砌開裂。（5）施工方法與施工質(zhì)量的影響：由于施工方法不同、施工質(zhì)量不好，造成 圍巖松動(dòng)，壓力增大，襯砌厚度不夠、強(qiáng)度不足，襯砌背后回填不密實(shí)，運(yùn)營(yíng)后 會(huì)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)的變形和裂損。（6）運(yùn)營(yíng)維護(hù)的影響：列車

5、的振動(dòng)、煤煙、蒸氣等對(duì)襯砌強(qiáng)度影響，如果養(yǎng) 護(hù)工作不及時(shí)跟上，或病害整治效果差，也將會(huì)加劇或產(chǎn)生襯砌的裂損。 中鐵瑞威1.3 襯砌混凝土病害運(yùn)營(yíng)鐵路隧道的襯砌混凝土病害指由物理或化學(xué)等原因引起的襯砌混凝土強(qiáng) 度下降開裂腐蝕疏松表面脫落或掉塊等現(xiàn)象從而降低了結(jié)構(gòu)的耐久性， 會(huì)誘發(fā)其它類型的病害，直接縮短隧道的使用壽命。引起這類病害的主要原因有：2 / 6（1）襯砌混凝土受侵蝕性環(huán)境介質(zhì)如各種酸、堿、鹽以及大氣中各種有害氣 體與混凝土中某些組分通過化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)侵蝕。主要包括溶出性 （或軟水）侵蝕，分解性（或酸型）侵蝕，鹽類（硫酸鹽、析鹽、苛性堿、堿溶 液）侵蝕，油類侵蝕和生物侵蝕破壞等

6、；（2）由于配制混凝土?xí)r原材料中含有一定數(shù)量的堿或“堿活性”骨料，而發(fā) 生因反應(yīng)生成物吸水膨脹導(dǎo)致混凝土開裂的堿骨料反應(yīng)。（3）由于碳化作用或氯鹽污染而破壞混凝土中鋼筋的鈍化膜，即去鈍化，如 果混凝土中具有適當(dāng)?shù)臐穸蠕摻铋_始銹蝕進(jìn)一步發(fā)展至混凝土順筋脹裂保 護(hù)層及部分邊角脫落；（4）襯砌混凝土的凍溶破壞是重要病害之一，由于混凝土微孔隙中的水，在 溫度正負(fù)交替作用下形成冰脹壓力和滲透壓力聯(lián)合作用的疲勞應(yīng)力在這種疲 勞應(yīng)力的作用下混凝土產(chǎn)生了由表及里的剝蝕作用，從而降低混凝土的強(qiáng)度；（5）此外，襯砌混凝土由于受溫度、收縮、膨脹、不均勻沉降等因素而引起 的變形裂縫都會(huì)降低混凝土的強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)的安全使用

7、和耐久性。1.4 基底類病害運(yùn)營(yíng)鐵路隧道的基床病害主要指由于隧道基底病害和滲漏水等引起的道床下 沉、開裂、翻漿冒泥等現(xiàn)象。基床病害容易導(dǎo)致線路幾何狀態(tài)難以保持，制約列 車提速，危及行車安全，嚴(yán)重時(shí)能造成列車在隧道內(nèi)脫軌傾覆。基床病害的成因主要包括：當(dāng)基底為軟弱層，如風(fēng)化的基巖、斷層破碎帶、超 挖部分為浮碴填充層等由于其強(qiáng)度低結(jié)構(gòu)松散容易被水浸泡軟化或被水沖 刷流失列車動(dòng)載的反復(fù)作用使基底泥水多沿邊墻縫人行道與道床的接縫或其 他薄弱環(huán)節(jié)（如中心及側(cè)水溝）等處涌向道床，形成翻漿冒泥，進(jìn)而使基底局部 淘空，造成道床斷裂。另外，還有軟巖膨脹底鼓等原因。1.5 其它病害危及隧道運(yùn)行安全，形成隧道病害的因

8、素還有很多，包括：山體滑坡擠壓 隧道襯砌造成襯砌裂損隧道穿越溶巖地層形成圍巖空洞洞口處塌方落石等 等，不在此處一一贅述。2. 隧道病害的檢測(cè)一、檢測(cè)內(nèi)容3 / 6（一）隧道襯砌病害檢測(cè)主要使用地質(zhì)雷達(dá)法、回彈法、結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查。 主 要檢測(cè)內(nèi)容如下：1、隧道二次襯砌厚度雷達(dá)檢測(cè)；2、隧道二次襯砌背后回填密實(shí)度（有無空隙、空洞病害）； 3、襯砌混凝土 強(qiáng)度檢測(cè)；4、隧道相關(guān)調(diào)查（滲漏水病害調(diào)查、襯砌殘損調(diào)查等）。 5、隧道限界檢測(cè)； 二、檢測(cè)原理中鐵瑞威檢測(cè)依據(jù)：鐵路工程物理勘探規(guī)程TB10013-2021 鐵路隧道襯砌無損檢測(cè)規(guī)程 TB10223-2004； 鐵路工程結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度檢測(cè)規(guī)程；鐵路

9、運(yùn)營(yíng)隧道襯砌安全等級(jí)評(píng)定暫行規(guī)定鐵運(yùn)函【】174 號(hào)。1、地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)原理本次隧道襯砌厚度及背后密實(shí)程度檢測(cè)采用地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)方法進(jìn)行該方法 通過地質(zhì)雷達(dá)發(fā)射天線向地下連續(xù)發(fā)射脈沖式高頻電磁波遇到有電性差異的 界面或目標(biāo)（介電常數(shù)和電導(dǎo)率不同時(shí)即發(fā)生反射波和透射波接收天線接 收反射波并經(jīng)電纜傳遞給主機(jī)在主機(jī)顯示屏上形成實(shí)時(shí)的時(shí)間剖面根據(jù)記錄 到的反射波的到達(dá)時(shí)間和求得的電磁波在介質(zhì)中的傳播速度定界面或目標(biāo)體 的深度；同時(shí)根據(jù)反射波的形態(tài)、強(qiáng)弱及其變化等因素來判定目標(biāo)體的性質(zhì)。 三、檢測(cè)儀器及方法：主要用到兩種儀器：地質(zhì)雷達(dá)儀（Sir-20 型主機(jī)，配備 400M 天線）；用于襯砌檢測(cè)。美國(guó) GS

10、SI 公司生產(chǎn)的 型地質(zhì)雷達(dá)中鐵瑞威4 / 6瑞士產(chǎn)的 DIGI 型全自動(dòng)數(shù)字回彈儀 用于襯砌強(qiáng)度檢測(cè)四、檢測(cè)布置：（一）隧道檢測(cè)按設(shè)計(jì)要求，每座隧道布置 條雷達(dá)測(cè)（即：拱頂、左右拱腳、左右邊墻）進(jìn) 測(cè)如右示意圖強(qiáng)度檢測(cè)在隧道邊墻測(cè)點(diǎn)每 50m 一測(cè)點(diǎn)限界檢測(cè)按委托求， 或每 5 米做一個(gè)斷面。線行檢布置方要3 整治技術(shù)和新材料的應(yīng)用3.1 襯砌滲漏水病害整治技術(shù)3.1.1 注漿防水（1） 襯砌壁后注漿對(duì)于由襯砌壁后圍巖疏松空洞集水而造成的嚴(yán)重裂損滲漏水尤其是單式 襯砌的滲漏水病害整治將專門的漿液注入到襯砌壁后以加固和密實(shí)圍巖堵 塞裂縫而治水是比較普遍的方法在襯砌壁后圍巖有疏松或空洞漏水部位布

11、 置間距為 2m4m 的注漿孔先疏后密中間插補(bǔ)孔深以穿透襯砌厚度進(jìn)入圍巖 約 1030cm 為宜，孔徑42cm。埋設(shè)注漿管，使用壓力洗孔，然后采用防水型 TGRM 泥基特種灌漿料進(jìn)行注漿施工時(shí)孔口壓力控制在 0.40.6Mpa 以下， 并注意觀察漿液的串孔和裂縫的跑漿情況注意封堵直至壓滿為止如遇到吃 漿量過大時(shí)，可暫停注漿，重新設(shè)孔隔天再注，以避免漿液擴(kuò)散過大造成浪費(fèi)。 對(duì)于襯砌壁后的較大空洞有條件時(shí)可先灌注不分散砂漿或混凝土然后補(bǔ)灌防 水型 TGRM 水泥基特種灌漿料如果襯砌狀態(tài)欠佳可考慮采用輕質(zhì)型 水泥 基特種灌漿料進(jìn)行回填注漿，以減少襯砌負(fù)荷。中鐵瑞威圖 3-1-1圖 3-1-2注漿示意

12、圖注漿孔節(jié)點(diǎn)圖 （2）襯砌內(nèi)防水注漿針對(duì)淌涌水形式的襯砌裂縫如果襯砌背后沒有大的空洞可根據(jù)滲漏水分布 情況，在完成拱部襯砌裂縫封堵后，將漿液注入到襯砌體內(nèi)或初、二襯之間，以5 / 6加固和密實(shí)襯砌、堵塞裂縫，提高襯砌強(qiáng)度和抗蝕防水能力，同時(shí)分段趕水，集 中由邊墻排水槽排至邊溝。注漿時(shí)，先按 12m 間距布設(shè)注漿孔，孔深應(yīng)嚴(yán)格等于或小于各段的鋼筋混凝 土襯砌厚度，不能打透初期支護(hù)，孔徑為 42mm埋設(shè)注漿管。先進(jìn)行壓水試驗(yàn)， 確定滲透范圍和合理孔間距。然后采用超細(xì)防水型 水泥基特種灌漿料進(jìn)行 注漿施工，注漿時(shí)孔口壓力控制在 0.4Mpa 以下，壓漿時(shí)注意觀察漿液的串孔和 裂縫的發(fā)展情況，注意封堵和調(diào)整注漿參數(shù)，直至壓滿為止。襯砌內(nèi)注漿適合于復(fù)合襯砌中因一二襯之間有空隙或襯砌內(nèi)混凝土疏松有孔洞而造成的大面積滲漏水。 3-1-4 注漿斷面示意圖圖 3-1-3注漿孔布置示意圖 圖3.1.2 鑿縫填充堵漏整治襯砌孔洞