运营隧道病害综合治理技术

郑 顺 强

(武汉铁路局信阳工务段，河南 信阳 464000)



运营隧道病害综合治理技术

郑 顺 强

(武汉铁路局信阳工务段，河南 信阳 464000)

以某运营隧道为例，通过病害情况的调查及地质雷达无损检测，从隧道衬砌开裂、渗漏水、衬砌围岩空洞、衬砌厚度不足、排水设施损坏等方面，分析了隧道的病害特征及产生原因，并针对各种病害类型，给出了具体的治理办法，取得了预期的治理效果，保证了隧道的正常运行。

隧道，病害特征，衬砌开裂，渗漏水，隧底注浆，排水设施

近年来，随着中国铁路的大规模建设，运营铁路里程已达12万km，居世界之首，据资料显示，全国铁路共有运营铁路隧道7 000座，总长达40 000 km，然而，有5 000座隧道存在不同程度的病害，占隧道总座数的58%。因此通过病害调查、方案设计、隧道病害治理及治理效果评估，总结出一套经济、高效、安全的病害治理技术具有重要的意义。隧道的病害严重影响铁路运输安全，隧道渗漏水在拱顶及其他部位挂冰后造成侵限，特别是经过冻融循环，造成衬砌混凝土开裂、剥落，仰拱破损，混凝土强度降低，严重影响行车安全。为此，本文以准东线酸刺沟为例，对运营隧道综合治理技术进行总结。

1 隧道概况

某隧道全长890 m，2008年建成通车，穿过的主要地层为粉质黄土、砂岩夹泥岩，含水丰富，地下水质对混凝土具有弱腐蚀性。隧道围岩为Ⅴ，Ⅵ类围岩，隧道均采用曲墙带仰拱复合式衬砌。该隧道所处环境年气温变化范围为-32.8 ℃～39 ℃，年温差大，1月份平均气温在-12.9 ℃～-10.8 ℃之间，隧道冻融破坏严重，设计仅对侧沟进行了保温，全隧道两层盖板间设聚氨酯泡沫塑料保温材料，环向盲沟、纵向透水盲管及泄水孔未做保温处理。

2 隧道病害特征

通过量测、拍照进行隧道病害的调查，并结合地质雷达无损检测，存在的主要病害类型为：渗漏水、衬砌破损、衬砌开裂、拱顶空洞、拱顶衬砌厚度不足、隧底破损及排水设施损坏、冻害。

2.1 隧道衬砌开裂

通过分析隧道病害调查表及雷达检测报告发现，衬砌裂缝主要为纵向裂缝，且拱腰部位比拱顶部位多，环向裂缝主要集中在施工缝两侧，环向盲沟处，另外有少量的斜向裂缝，方向不规则，其主要成因为围岩压力、水的腐蚀及冻胀。

2.2 衬砌渗漏水

隧道渗漏水是隧道病害的主要形式，其加快了衬砌混凝土的分化、剥落，造成二衬混凝土破坏。由于围岩含水丰富，且对混凝土具有弱腐蚀性，从而造成了衬砌混凝土及砌筑砂浆的腐蚀破坏，渗漏水通过施工缝、裂缝等进入隧道内部，对洞内设备造成腐蚀，加速了设备的老化，对于电气化铁路更是容易造成短路，而准格尔旗地区冬季极端气温可达-32.8 ℃，隧道渗漏水造成拱顶挂冰、边墙冰楔，道床冻胀，并且造成衬砌混凝土破损，以上情况的发生，严重影响行车安全。

2.3 衬砌厚度不足

通过地质雷达无损检测及钻孔探测，酸刺沟隧道存在严重的二次衬砌厚度不足现象，Ⅵ类围岩部位，设计拱部及仰拱均为60 cm，Ⅴ类围岩部位，设计拱部为35 cm，仰拱均为40 cm，实际检测结果为局部Ⅵ类围岩部位仅为7 cm～19 cm。

2.4 衬砌拱部空洞

通过地质雷达无损检测及钻孔探测，在拱部初期支护同二次衬砌之间存在空洞，这是造成衬砌厚度不足的原因之一，由于衬砌围岩空洞存在，造成二衬结构受力不均，导致应力集中，空洞中的水对衬砌造成腐蚀，在寒区，这还使得衬砌发生冻融破坏。

2.5 仰拱破损

通过地质雷达无损检测，发现隧道存在虚渣、含水，从而造成翻浆、轨面冻起。造成仰拱破损的原因主要为：仰拱厚度不足、隧底围岩超挖后回填不到位、侧沟损坏后地下水进入道床，加上地下水的腐蚀和冻融破坏，造成仰拱破损。

2.6 排水设施损坏

由于地下水的腐蚀及冻融破坏，造成排水设施损坏而失去排水功能，进一步加剧了以上病害的发生。其主要原因为排水盲管、渗管未采取保温措施，侧沟保温设计不够，仅考虑了覆盖保温，未考虑侧墙和沟底的保温，造成侧沟损坏。

3 隧道病害治理方法

隧道渗漏水是以“拱堵墙排”为主，因地制宜的采用“截、导、堵、排相结合”的原则进行综合治理，采取先拱顶后边墙，再隧底的施工顺序。

3.1 衬砌表层修复

对于局部松散部位，凿除老化严重的松散层，用微膨胀砂浆进行修复，在表面进行防水材料涂抹处理。对于不渗漏水裂缝处用封缝胶进行封闭，然后每隔20 cm安设注胶嘴，灌注结构类封堵材料，如AB树脂。

3.2 渗漏水治理

1)点渗漏治理。对于点渗漏，以渗漏点为圆心凿洞，孔洞直径为10 mm～30 mm，深入边墙约500 mm～1 000 mm，孔洞尽量保持与基面垂直，灌注聚氨酯防水保温材料。然后彻底清理并清洗孔洞，取适当量的W-21速凝堵水砂浆，迅速堵漏到槽(洞)中，并用力挤压密实，保持45 s～60 s不动。最后涂刷P-32混凝土防护底涂料。

2)线渗漏治理。对于斜向渗漏水裂缝，通过开槽，埋设斜向盲管，引至环向盲管。对于环向渗漏水裂缝，应施作环向引排水盲管，斜向盲管接入环向盲管，引排水盲管应从拱腰贯通至边墙并延伸至侧沟，有空洞处先进行注浆补强。线渗漏的治理，关键工作是做好盲管的保温及细部构造的处理，这关系到整个治理工作的成败。盲管及渗管采用软式透水管，其通过周身全方位过滤并快速有效排除地下水，取代传统的聚氯乙烯打孔管渗水，另外，在隧道内侧半管上覆盖泡沫玻璃保温套管。

3.3 衬砌厚度不足治理

对于衬砌厚度不足，但混凝土本身强度满足要求的部位，进行挂网喷浆治理，此工法已经相当成熟，在此不再赘述。对于衬砌厚度不足，且混凝土本身强度由于腐蚀及破坏后不能满足要求的部位，需凿除原二衬后，进行挂网喷浆治理。

3.4 衬砌拱部空洞

对于初期支护同二次衬砌之间的空洞，如果二次衬砌大于10 cm，且混凝土未受腐蚀和冻融的影响，可以向空洞中注加固型TGRM浆液，对二衬结构进行补强，在空洞标高处设排气孔，以检查注浆效果。对于衬砌围岩空洞，可分层灌注防水型TGRM浆液，以达到防水、填充的目的。

3.5 仰拱破损治理

仰拱破损为铁路隧道常见的病害之一，由于仰拱破损，造成道床冻期出现冰丘，暖期出现翻浆冒泥现象。通过雷达检测，发现隧底含水丰富，存在不同程度的吊空，故对病害部位采取基床注T浆液+化学浆的综合注浆方式进行治理。在基底表层通过深层渗透注浆方式，使用化学浆液形成浆脉稳固土体结构，吸收孔隙水。

3.6 排水设施损坏治理

对于侧沟，由于保温设计不到位，损坏严重，在壁后灌注聚氨酯保温材料，对侧沟的侧墙和底板进行保温砂浆修复，保温砂浆的厚度根据当地历年的最低气温确定。

4 结语

通过治理后的雷达检测及回访，该隧道的综合治理起到了良好的效果，空洞灌注密实、隧底未出现冻胀及翻浆现象，冻期没有挂冰现象，达到了预期的效果，保证了行车的安全。

1)寒区隧道的设计，要充分认识到保温的重要性，运营隧道出现冻害后，无论是采取隔热法还是加热法处理，效果均有限，建议新建隧道增设保温层，特别是洞口500 m的范围，要做加强层。2)对排水盲管、渗管采取保温措施，侧沟要考虑整体保温。3)隧道病害出现后，要遵循病害调查、方案设计、隧道病害治理及治理效果评估等环节，通过病害调查表、素描、拍照、地质雷达检测及钻探等方法，对病害的成因进行系统、科学的分析，然后对照《桥隧建筑物劣化评定标准——隧道》进行劣化特征统计，根据统计情况制定合理、有效的治理方案。4)隧道病害治理前，必须先熟悉既有隧道的施工图，尽量减少对原有衬砌结构、防水层、排水系统的破坏。

On comprehensive treatment technique of diseases in operated tunnels

Zheng Shunqiang

(XinyangTrackMaintenanceDivision,WuhanRailwayBureau,Xinyang464000,China)

Taking some operated tunnel as the example, the paper analyzes the diseases features and reasons from the tunnel lining cracks, leaked water, lining surrounding empty caves, and insufficient lining thickness and damages in drainage facilities, according to the investigation about the diseases and geological radar non-damage test and provides some treatment, so as to achieve the expected treatment effect and ensure the usual operation of tunnels.

tunnel, disease feature, lining crack, leaked water, tunnel grouting, drainage facilities

1009-6825(2016)22-0165-02

2016-05-27

郑顺强(1976- )，男，助理工程师

U457.2

A