铁路运营隧道病害现状及检测评估

2017-04-24

四川水泥 2017年4期

关键词：围岩病害隧道

（中铁隧道集团四处有限公司广西南宁 530001）

铁路运营隧道病害现状及检测评估

肖君枝

（中铁隧道集团四处有限公司广西南宁 530001）

在铁路隧道运行中，经常会发生病害问题，并因此对隧道的正常运行产生影响。在本文中，以铁路运营隧道病害现状及检测评估进行探讨。

铁路运营；隧道病害；检测评估；

1 引言

在我国交通发展中，交通隧道病害是经常发生的一类问题，对交通的稳定运行产生了较大的影响。为了避免病害问题存在造成事故发生，就需要在日常工作中做好隧道病害情况的重视，通过科学的检测维护工作开展保障其运行水平。

2 运行隧道病害现状与类型

2.1病害现状

目前，我国铁路隧道在运营当中存在以下方面问题：第一，病害数量较大、类型多样，在实际整治当中具有较大的难度，具有较长的整治周期以及较多的整治费用；第二，在隧道病害检测以及检查方面方式落后，在规范性方面存在一定的不足。对于早期病害，难以及时发现，并因此使部分早期能够整治的病害逐渐发生成严重病害，而因此难以对其彻底整治；第三，受到材料耐久性以及施工环境影响，部分隧道在实际病害整治当中不够明显。实际上，根据隧道使用特征，很多隧道在实际投入运行之间就已经存在病害，且形成原因十分复杂，并因此对病害检测工作带来了较大的困难。

2.2病害类型

2.2.1 渗漏水病害

在该类病害中，包括有隧道衬砌周围积水、漏水、侵蚀性水以及潜流冲刷情况：第一，隧道漏水涌水。该类病害即洞顶地表水以及围岩地下水以间接方式渗漏到隧道当中形成的，是隧道运行当中较为常见的病害类型；第二，衬砌周围积水。在完成隧道建设后，地下水以及地表水则将向其周围不断汇集，如在该情况发生之后无法及时做好这部分水的排除，则将因此导致病害问题的发生；第三，侵蚀性水。在围岩当中，地下水因具有酸碱以及盐类等成分，在对混凝土衬砌形成腐蚀的情况下导致病害发生；第四，冻害。在温度较低地区，当地表水以及地下水进入到隧道后，则会逐渐冻结成冰，进而使隧道的功能因此受到损害。根据其具体表现情况的不同，其类型也将分为冰塞、衬砌材质冻融破坏、挂冰等类型。

2.2.2 衬砌结构裂损病害

在该类病害中，其具体类型有：第一，衬砌变形，该变形可以分为纵向以及横向两种类型，其中，横向变形是较为常见的病害类型。该问题发生的原因，主要是因衬砌在受到外力影响下形成的拱轴形状改变；第二，衬砌移动。该问题即衬砌当中一部分或整体发生平移、下沉或者转动的变化情况，其根据具体类型的不同也将分为横向以及纵向两种类型，通常情况下，这两种移动将同时出现；第三，衬砌开裂。该问题即衬砌表面在运行当中形成的裂缝，是衬砌发生变形情况所导致的结果。通常情况下，其一般应用为隧道结构二次衬砌表面可见裂缝，为二次衬砌混凝土不连续面，其薄弱特征的存在是导致混凝土材料受到破坏的关键原因。典型的隧道衬砌部位划分如下图所示：

图1 隧道衬砌部位划分

3 隧道病害检测评估

3.1检测必要性

对于隧道病害情况来说，其从形成到发展具有一个过程，如果能够在病害恶化前发现问题、及时做好整治措施的应用，则能够有效实现隧道运营安全性的提升。对此，做好隧道的检测评估则成为了非常关键的一项工作，对于原有方式来说，其更多的依靠以往经验，即以定性方式进行处理。而在现今技术水平不断进步发展的情况下，仅仅通过定性化指标的应用描述病害状态则已经不能够对现阶段的隧道养护以及使用要求进行满足，这是因为对于定性化指标来说，其在具体操作当中很可能受到来自人为因素的影响，如在判别某座病害隧道时，不同技术人员在判别时，都将联系自身经验获得具有较大差别的判别结果，该情况无论是对于隧道的正常运行还是维修养护都将产生较大的影响。对此，通过适当仪器设备的应用检测评估病害隧道状态、通过定量化指标的获得对隧道病害状况进行分析则成为了十分必要的一项工作，目前，对隧道主要进行检测的手段有超声波以及地质雷达这两种方式。

3.2隧道病害检测方法

3.2.1 声波检测法

当超声波在混凝土当中传播时，其频率以及速度都将对混凝土材料的内部结构、组成情况以及性能等进行反映，混凝土材料的密实度以及弹性模量将同超声波的频率以及波速具有密切的联系，当其具有较高的强度时，其也将具有更高的频率与速度。对此，在实际工作当中则可以通过对混凝土声速的测定实现其强度的推断。目前，超声波检测仪主要应用在衬砌强度检测方面。具体检测方式，即根据隧道具体区段所具有衬砌强度的不同对多个测站进行布置，以此对隧道的病害情况进行客观的反映。而为了对检测结果的可靠性进行进一步的保证，则需要在同一测站当中对不同测点进行布置，之后对不同站点的测量结果取平均值，以此保证检测结果具有更为合理的特征。

3.2.2 探地雷达检测法

当地下传播超高频电磁波遇到具有电性差异的目标体或者界面后，则将发生反射情况。对于探地雷达检测法来说，其即通过对接收获得反射波进行滤波、叠加等方式处理，并根据回波的时间以及速度对目标层的位置进行确定，之后再根据回波的强度、变化以及形态对目标性质进行判定。在以该方式对围岩以及隧道进行检测时，其主要检测内容有：第一，在对隧道衬砌厚度进行测量时，可以对不同的测线进行设置，以此对拱腰、拱脚、拱顶以及边墙位置的衬砌厚度进行测量，在必要情况下，也能够测量出道床仰拱厚度，并沿隧道横断面对其厚度进行探测；第二，在隧道周边2-3m范围内，能够较为准确的定位围岩状况、格栅钢架分布情况以及钢拱架等；第三，隧道围岩或衬砌当中排水盲沟的畅通、堵塞以及分布情况，以及处于高寒地区隧道的冻融情况；第四，隧道衬砌或围岩当中裂隙水的分布情况，衬砌间空洞展布情况以及初、二衬砌间的密实情况，在岩溶区域，能够对溶洞的范围以及位置进行测量；第五，隧道围岩超挖部分分布情况、回填情况以及位置情况，以及超挖空间展布以及回填性质，隧道欠挖方面，可以通过衬砌厚度进行计算。

3.3隧道病害状况评估

在以上述方式获得检测结果后，通过对检测结果的解析即能够有效实现对隧道病害情况的评估，具体评估成果包括有衬砌强度值、衬砌结构厚度值、隧道裂隙水分布状况、围岩超欠挖情况等。通过这部分定量数据的获得，即能够对隧道的病害状况进行良好的反映。