铁路隧道衬砌病害整治若干问题的研究

2023-07-28高杰

建筑与装饰 2023年8期

高杰

山东省公路桥梁检测中心有限公司山东东营 257100

引言

近些年来，我国经济发展的程度正在不断地提升，随着这样的经济发展形势，交通运输事业的重要程度也在不断地上升。只有不断地保证交通事业的发展，才能够保证人民的生活水平和实际需求。因此，在我国的铁路建设上也应当加大投入，保证我国目前的铁路建设水平，提升铁路建设的质量，保证运输需求和人民的出行需求。在铁路建设的过程之中，有关部门也应当注意隧道的运用，来帮助整体的工程运作更加的科学和便捷，通过隧道的运用，来节省交通运输的时间，同时也能够在一些地势相差比较大的地区保证工程的安全问题。但是在实际的建设过程之中，铁路隧道的建设也出现了很多的病害问题，本文就将针对这些目前存在的病害问题，展开一系列的研究和分析。

1 衬砌裂损

我们在展开相关病害问题的研究过程之中，发现目前存在的问题当中，衬砌问题的存在比例非常大，是影响铁路隧道建设的主要问题之一。因此针对衬砌问题，有关部门应当开展针对性的措施，保证这一问题在工程之中能够被妥善解决，以免影响到后期的工程质量和安全性问题。

衬砌问题作为主要的病害问题之一，其组成形式实际上也分成了好几种类型，在下文之中，我们将会针对这些不同的类型一一展开探讨。包括衬砌变形、衬砌移动以及衬砌开裂。

1.1 衬砌变形

衬砌变形的类型实际上也不是简单的一种，而是可以分为横向上的变形和纵向上的变形。在我们实际展开分析的过程之中发现，实际上目前存在衬砌变形问题之中，横向上的变形占据了绝大多数。实际上横向变形出现的主要原因就是因为衬砌受到了周边岩石的挤压影响，从而发生了横向上的形变。而横向形变最容易产生的后果就是由于受到了横向挤压，于是在衬砌上就会造成开裂，这些裂纹如果累积到一定程度，衬砌就有可能会入侵到其他的界限范围之内，这实际上会存在很大的安全隐患，在衬砌超出自身原定的安全范围时，就可能会因为岩层之间的相互作用从而发生坍塌事故，严重危害了施工过程之中的场地和人员的基本安全。

1.2 衬砌移动

衬砌移动实际上指的就是衬砌在施工过程之中可以出现自身的移动，在这样的移动过程之中其实并不只是会产生简单的移动这一种形式，而是会结合其他的问题，例如在移动过程之中会伴随着上升或者下降的情况，这样也就会使得原本比较简单的衬砌移动在进行问题的组合之后变得比较复杂，在处理环节也会比较困难。

1.3 衬砌开裂

衬砌开裂问题主要就是在衬砌结构的表面会出现裂缝，但是这种裂缝的组成原因又和衬砌变形之中的开裂组成原因有着很大的不同，在衬砌开裂之中，我们应当更加注意裂缝的走向，这样可以直接将其划分为纵向裂缝和斜向裂缝以及周向裂缝这几种。不同于衬砌变形之中受到的岩层挤压问题，衬砌开裂主要产生的原因更多地在自身。

纵向裂缝其实主要更多地影响到的是衬砌本身，在出现断裂问题比较严重的时候，甚至可能导致隧道出现掉拱的情况，周边的环境也会受到衬砌的影响从而发生断裂，也有可能会引发更加严重的坍塌事故。

纵向裂缝在分布过程中，主要出现在外干的地区，同时还要将双线隧道作为其中的主要主体。周边裂纹的出现主要就是由于在纵面上受力不均衡，从而产生了开裂问题，由于本身是因为不平衡的受力，因此一旦出现周边的裂纹，就会进一步恶化当前的压力平衡模式，同时围岩地质也会出现严重的变化。周边开裂的问题更容易导致沉降问题的发生，这也就会使得整体工程在施工内容之中可能会产生水平面的下降，从而严重影响了工程的质量水平。

1.4 衬砌渗漏水现象

衬砌漏水一直以来都是铁路隧道衬砌当中非常重要的病害主类型之一，在渗水的分类之中，其实比较容易出现渗水情况的就是在拱部，衬砌在拱部区域会比较容易出现渗水和漏水的情况。受到这样的影响，在边墙区域内也会比较容易产生渗水的现象。

一旦隧道内部出现了比较严重的渗水情况，其稳定性就会受到很严重的破坏，由于隧道本身内部基本上是由岩层和土层构成，一旦出现渗水现象就会导致本身的土层出现疏松，尤其是对于隧道内部的设施而言，机器和设备在运转过程中如果接触到了渗漏的水源，也非常容易造成损伤和报废，从而影响施工安全。同时，隧道周边的水环境也可能会受到比较大的影响，如出现污染、回流等问题，这样在铁路运营的过程之中也会存在很大的安全性问题。

1.5 衬砌腐蚀现象

衬砌腐蚀现象也是常见的铁路隧道衬砌病害之一，由于衬砌存在施工环境之中，在施工过程中非常容易产生一些本身就已经处于污染环境之中的环境水，因此衬砌处于这样的环境水之中，本身就已经置入了一个腐蚀性的环境。衬砌背后直接接触腐蚀性的环境水，就很容易导致这些环境水沿着衬砌的毛细孔、工作缝及变形缝流到衬砌的内侧，对衬砌内部的结构产生一定的腐蚀和污染。同时这些水会随着衬砌内部的缝隙而流到隧道内部，也就从环境之中的污染水而转变成为隧道之中的污染水，通过衬砌渗透的方式进入了隧道内部，也就会对衬砌缝隙、砌石、灰缝产生侵蚀，导致衬砌腐蚀情况的发生。

另外，这些环境水进入隧道之中，也有可能对隧道正在施工过程之中的地面造成腐蚀，衬砌腐蚀现象对隧道的总体使用寿命非常不利，会造成隧道之中各项内容的腐蚀，从而影响隧道的整体寿命，也不利于施工安全问题[1]。

2 分析铁路隧道衬砌病害产生的原因

2.1 在设计方面存在问题

设计工作主要设立在整体施工过程开展之前，通过设计环节确定整体的施工图纸，在施工过程之中可能会使用到的额材料，在施工过程中的工艺问题，从而保证在实际施工环节能更加顺利地开展工作。因此设计环节在施工过程之中主要起到的就是指导性作用，能够帮助隧道施工进行得更加科学有效，具备很强的重要性，在施工内容之中是必不可少的。

隧道工程的建设质量，导致各种衬砌病害现象的发生。因此对于这些本身就有可能发生的病害问题，在设计环节就应当全面地进行考虑，并且在设计方案的时候就应当针对这些问题拟定一些解决措施，保证施工环节能够尽可能地避开这些问题，在设计过程之中的决策问题就会直接影响衬砌的结构，因此在设计工作展开之前，相关的设计团队应当亲自进入现场，对线程的整体环境和状况进行调查，或者是和团队的施工部门和环境调查部门积极地进行讨论，更多地了解一些环境上的信息，对于本身的地势、地貌、土壤程度这些基本环境问题应当做到全面地了解，以此来保证在设计环节之中不会出错。

但是目前在铁路隧道施工过程之中，很多设计团队并没有真正地进入现场，在贴近当前施工环境的基础上进行设计，很多时候设计人员对地质的整体构造，地貌的判断非常不精确，对于很多最基本的环境问题也并不了解，仅仅只是一味地凭借自身的经验进行设计，设计工作开展的时候对围岩分类不准确，对像隧道结构的衬砌的厚度计算也不精确，这样的设计内容根本就无法满足环境的需要，设计出来的方案也根本不适合当前的施工工程，也就会导致很多问题的发生。对于岩层判断不准确，就无法正确得出衬砌在岩层之中的受力方式，导致衬砌裂损现象的发生。

此外，在设计工作之中也容易出现重点不清晰的情况，设计人员在对方案进行设计的时候，并没有综合考虑到各方面的因素，因此也就导致了设计出来的方案在一些领域存在短板。这实际上也会影响衬砌设计的基本质量，影响到后续的施工水平和施工安全问题[2]。

2.2 在施工技术方面存在问题

施工技术方面存在问题也会直接影响铁路隧道衬砌质量，相关的施工团队在正式施工之前应当针对当地的主要特征，来选择更加合适的施工工艺，对于施工工艺的选择在很大程度上能够决定施工的效率，一旦选择了错误的方法，就很容易导致施工过程之中存在很大的困难，那么就难以避免各种衬砌病害的发生。

施工团队在选择施工方法的时候应当考虑各种因素，例如具体的施工器械的选择，操作技术的选择，施工水平等等，对于施工设备的选择就应当更多地分析不同施工器械的性能差别，争取从这些器械之中选择性能最好的来进行施工。施工工艺的选择也应当更多地考虑到施工的目的，例如当前的目的是让衬砌尽可能少地受到腐蚀，那么在施工工艺的选择时就应当更多地考虑密封性的问题。如果想要避免衬砌在施工过程之中出现断裂，那么就应当注意重点对衬砌部门进行质量上的加固，在施工工艺的选择上也就应当选择有利于加固的。

2.3 在运营方面存在问题

列车在运行过程中难免会发生振动现象，有时候这些振动现象的出现也会比较的频繁，因此在针对这些问题时，相关部门应当对隧道进行有针对性的加固，来减少这些问题的影响，运行过程中还有很多烟气排出都可能导致衬砌侵蚀现象的发生，这实际上也会导致衬砌在这样的环境之中更容易受到侵蚀，也就更加容易出现断裂和漏水的情况。这样的情况就会导致衬砌原先设定的使用年限会进行缩短，就应当对这些问题进行更加妥善地解决，保证衬砌受到的影响能够尽快地恢复。

2.4 在养护方面存在问题

隧道工程在建设完成之后，实际上并不是工程的结束，由于隧道本身投入使用的特殊性，在隧道的使用过程之中，有关部门也应当加强对隧道内部结构的养护，定期地对隧道进行加固，一旦发现衬砌开裂之类的问题就应当在第一时间进行解决，避免这一问题的扩大。

2.5 人为因素导致

由于隧道本身的结构就不是特别稳定，因此在周边环境受到巨大变化的时候，隧道本身的稳定性也会很快被打破，在后续使用过程之中应当对周边地区进行检查，杜绝任何大面积开凿的行为，保证隧道运行过程之中的安全性[3]。

3 病害整治原则

目前，由于隧道病害原因的复杂性，在针对这些病害进行诊治的时候，方法也十分复杂，并且也应当遵循相关的系统特征。在整治环节，很多措施实际上并不仅仅只是针对在施工环境之中，也会顺应运营环境，但是在针对运营进行整治的时候，又会影响行车的正常运营时间，导致隧道无法正常地运转，所以在针对问题进行整治的过程中也应当注意满足以下的原则。①改动范围尽可能的小，避免出现大范围、大规格的改动，主要整治措施以修补为主，减少整体上的改变。②针对一些比较严重、影响时间久的病害，应当在一个时刻就进行根本上的解决，保证在整治之后，不会再发生相同的问题。而对于一般性的病害，在整治的过程之中就应当注意整体的协调，保证在整治时间之内，隧道还能够最大限度上地保持正常的运转。③当隧道内部出现了结核性、复杂的病害的时候，就应当针对不同的病害类型进行整体的分析，保证最终得出的整治方案能够同时解决当前存在的不同的问题，在短时间内进行整治。④在整治病害前，需要提前对整体的病害特征进行具体的分析，保证在足够了解当前病害类型。病害特征。环境特征的基础上再进行相关的整治，保证病害整治的成功率。⑤隧道的病害整治，由于其较高的系统性原则要求，需要设计建设运营、管理部门以及施工单位等密切合作，保证在整治过程之中能够对目前比较先进的技术进行合理的运用。并根据具体的施工现场情况，将施工设计与施工工艺落实到位，有效地进行相关的整治，保证整治的成功率[4]。