浅谈既有隧道病害整治方法

薛炜

（甘肃建筑职业技术学院， 甘肃 兰州 730000）

隧道是我国铁路交通运输系统当中重要组成部分， 其完好性对轨道列车的行驶安全有着直接的影响。 当前既有隧道由于最初修建技术以及施工技术的限制， 在后期的运营管理过程中也会出现各种各样的病害， 其中衬砌破损、 渗漏水等都是影响隧道安全最常见的问题。 对此， 相关隧道管理部门也应当加大对隧道病害的研究， 采取科学的措施来治理病害， 以此来提高隧道的使用安全性和寿命， 这对于我国社会经济的稳步发展有着重要的作用。

1 既有隧道病害

1.1 病害特点

1.1.1 普遍性

普遍性是隧道病害最主要的特点之一。 经过调查研究发现， 我国既有隧道中存在病害问题的隧道占据总隧道量的69%， 其中郑州病害隧道占有当地总隧道量的75%。 除此之外， 在我国北方地区， 由于季节温差较大， 冬季容易出现冻融变化， 进而对隧道的结构强度产生严重的影响， 这也是隧道病害普遍性的原因之一[1]。

1.1.2 复杂性

引起隧道病害的原因有多种， 从根本上来看可能是因为地质水文条件， 气候问题或者是隧道设计、施工过程中所产生的质量问题等等。 由于因素众多，在隧道病害处理过程中需要相关工作人员认真分析，将隧道可能出现的病害全部罗列出来， 进而采取针对性措施进行修补， 以此来提高病害整治质量。

1.1.3 反复性

通常情况下， 在隧道出现病害问题后， 相关管理人员需要组织维修团队进行及时的整治处理。 但很多隧道病害属于后天环境因素所导致的， 进而使病害出现反复性。 例如， 针对隧道渗漏水病害而言，很多施工单位对此种病害处理主要是采取喷注水泥砂浆的手段来进行整治， 虽然当时处理具有良好的效果， 在长时间的使用下， 冻融情况再次出现， 喷层也会出现破损， 进而再次出现渗漏水情况[2]。

1.1.4 区域性

隧道病害具有一定区域性的特点。 在我国西北、东北地区， 大部分隧道病害都是由冻融因素所造成的。 很多地区的隧道在实际运营管理过程中并没有做好防水排水工作， 导致隧道当中出现结冰现象，进而引发线路冻胀问题， 这也严重的影响了铁路运行系统的安全性。 而在我国南部区域， 隧道表层水压过高问题较为突出， 这也导致衬砌因承受不住长时间的水压而出现开裂， 进而威胁到列车行驶安全。

1.2 病害类型

1.2.1 隧道衬砌裂损

衬砌裂损是隧道病害当中最主要的一种， 同样也是危害较大的病害之一。 隧道衬砌裂损主要可以分为衬砌开裂、 衬砌变形以及衬砌腐蚀破坏等几种。而从衬砌裂损方向来区分， 可以将其分为纵向裂缝、环向裂缝以及斜向裂缝三种。 根据衬砌裂损的情况来看， 可以将其分为细微裂缝， 一般性裂缝以及密集裂缝。

1.2.2 隧道渗漏水病害

在隧道病害当中， 渗漏水是其中最常见的一种，该种病害主要是隧道围岩当中的地下水或地表水以滴落、 喷射、 涌出的方式进入隧道当中。 如果隧道出现渗漏水病害， 相关工作人员需要及时进行处理，否则将会越来越严重， 进而影响到隧道结构强度，还有可能造成隧道塌落事故[3]。

1.2.3 隧道冻害

冻害是我国西北部、 北部、 东北部隧道中常见的一种病害形式。 该地区冬季气温降低， 围岩内部地下水会出现结冰现象， 水在结冰后出现膨胀情况，进而导致衬砌出现开裂和变形等问题， 这也严重的影响了隧道的使用安全。

2 隧道病害原因

2.1 施工工艺不达标

施工工艺是影响隧道质量的关键环节， 高效的施工工艺选择和应用对提高隧道工程应用价值， 降低后期病害出现概率有着重要的作用。 但从目前我国既有隧道角度来看， 很多地区的隧道在施工过程中， 由于技术和设备的限制， 导致在实际施工过程中工艺并不能满足工程的实际需求。 我国大部分铁路隧道主要建设在崇山峻岭之间， 施工环境较为恶劣， 很多隧道基地施工可能是在积水的情况下进行的， 但在实际的施工过程中相关施工人员也并没有根据施工环境情况来进行补救措施， 进而导致基地混凝土抗压强度不能满足设计方案的需求， 这也极大的提高了隧道出现病害的概率[4]。

2.2 隧道基地结构设计方案不完善， 隧道排水系统设计不符合实际要求

通过对既有隧道的分析， 很多隧道在建设过程中由于技术能力不足， 在基地设计时较为单薄， 很多隧道的围岩衬砌混凝土施工均以10cm为主， 虽然后期部分隧道进行了重新的修正和改造， 但20cm的衬砌厚度也难以满足隧道基地结构的实际使用需求。在实际的应用过程中， 隧道围岩衬砌等均会受到列车动载荷的影响， 再加上地下水的作用， 整个道床下基地受力也变得更加复杂， 此种情况下传统的施工方案和技术也难以应对隧道基地结构的应用需求，进而导致隧道后期出现病害。 除此之外， 在部分既有隧道当中， 原有的排水结构设计并不能满足当前隧道的应用需求。 例如， 当前既有隧道排水沟通常在隧道中心或是在隧道侧面， 无论哪一种隧道排水沟形式， 均在隧道衬砌结构以内， 该种排水沟设计方式导致水沟附近道床较为淡薄， 在使用过程中容易出现裂损。 除此之外， 部分隧道建设部位地下水量较大， 在长时间的冲压上会出现衬砌漏水问题，进而影响到隧道的生产安全性。

2.3 列车的反复作用力

列车在隧道当中行驶过程中会产生较大作用力，进而引起震动， 长此以往， 会导致隧道衬砌出现裂缝问题。 特别是在雨季， 地表水会随着隧道口， 衬砌缝隙等流入隧道当中， 这也导致道床长时间处于浸泡状态， 进而出现基地结构软化的情况， 此时列车通过时， 道床在载荷的作用下会出现下沉情况，在列车通过后道床上载荷消失， 整体道床会复位上抬， 道床下部基地空隙又会进入泥浆等破碎物， 在长时间的作用下， 道床下部空洞越来越大， 甚至引发道床下沉等重大事故。 除此之外， 在列车行驶过程中所产生的震动也会使隧道周边围岩逐步的粉化、破碎， 进而引发衬砌破裂等问题[5]。

2.4 水的侵蚀作用

地下水、 雨水的侵蚀是影响隧道安全最主要的因素。 在我国北部地区， 冬季气温较低， 隧道当中的水会出现结冰现象， 进而导致隧道内部水无法通过排水沟排除。 由于水冻结所发生物力形态变化，会对围岩、 衬砌、 道床产生巨大的压力， 进而使隧道的整体结构出现破坏。 在春季气温升高后， 结冰融化， 由于冰面表层与空气接触， 温度相对内部更高， 进而表层水分最先开始溶解， 随着冰层的不断融化， 水分也在不断的渗透围岩、 基地， 从而导致冻融效应加剧， 严重甚至可能引发围岩掉落、 基地沉降等问题。

2.5 日常维护不到位

从目前我国隧道运行情况来看， 日常维护不到位是导致隧道病害出现的关键因素。 相关工作人员需要定期的对隧道进行检查维护， 针对其中可能出现的病害进行处理， 以此来确保隧道能够正常、 安全运转。 但目前我国很多隧道的养护工作难以执行到位。 例如： 洞内积水没有及时清理， 针对衬砌裂缝没有进行合理的整治， 在轨道错位不良地段一味的采用垫橡胶垫板来维持， 此种方式不仅会导致隧道病害加剧， 严重甚至会引发隧道垮塌， 进而威胁到行车安全。

3 既有隧道病害整治方法

3.1 隧道加固

在隧道病害整治工作当中， 隧道加固是其中最主要的措施。 目前我国在隧道加固工作当中所应用的方式主要有以下几方面。

3.1.1 套衬加固

此种加固工艺主要适用于既有隧道混凝土质量差、 厚度不足的情况， 或者衬砌围岩风化严重出现掉块剥落的情况。 如果隧道在加固过程中净空高度不足， 也可应用套衬加固工艺。 套衬加工工艺施工首先需要修复人员将需要加固位置凿毛， 以此增加混凝土附着力， 之后利用钻钎打孔， 安装钎钉， 而后在钎钉上焊接钢筋网， 并涂刷界面剂， 之后安装模板并浇筑混凝土， 以此来完成套衬加固。 但施工人员在混凝土浇筑完成后需要进行科学的养护， 确保加固质量。

3.1.2 利用纺纶纤维布进行加固

相比较其他隧道加工工艺， 利用纺纶纤维布进行加固不仅施工操作简单， 而且不会影响到隧道的净空高度， 加固成本也相对较低。 在施工之前， 相关工作人员需要认真检查病害区域， 在确定病害区域后准备材料和工具， 并对病害区域表面进行画线和预处理， 之后在病害位置涂抹地胶， 之后利用找平胶进行找平， 确保施工面的平整度， 之后粘贴纺纶纤维布， 为了避免后期纺纶纤维布脱落， 需要利用钻孔设备进行锚固， 锚固完成后可以进行浸泽胶表涂， 同时为了加固质量， 需要对表面涂层进行合理的养护处理。

3.1.3 粘钢板加固

粘钢板加固手段是当前隧道加固领域中较为先进的技术工艺， 该种工艺主要是利用钢板来替代钢筋， 以此来提高既有隧道衬砌承载能力。 在粘钢板加固工艺技术应用之前， 相关工作人员要对即将加固的衬砌部分进行计算， 同时还需要测定混凝土强度等级， 如果混凝土强度低于C15， 则不能采用该种手段。 在实际加工过程中， 施工人员首先需要将混凝土表面打毛， 并清除表面附着物， 之后利用化学药剂除去钢板锈蚀物和杂质， 而后在混凝土表面和钢板表面同时涂抹胶水， 钢板粘贴后需要压紧，直至胶水固化， 最后工作人员需要针对钢板进行防腐处理， 避免出现腐蚀情况。

3.1.4 喷射混凝土加固

如果隧道衬砌开裂较为严重， 但整体结构没有较大的损坏， 并且隧道结构承载力相对较强时可以应用喷射混凝土的施工工艺手段进行加固。 通常情况下， 喷射混凝土加固工艺主要有三种形式， 分别为素喷混凝土加固法、 网喷混凝土加固法以及锚杆钢筋网喷射混凝土加固法。 素喷混凝土加固工艺主要应用在裂缝宽度在5 ～20mm之间的情况下， 并且在此种状态下隧道出现轻微环列或少许围岩脱落的情况下也可应用此种手段； 网喷混凝土加固法主要应用在纵向裂缝并有轻微环裂等网状交叉裂缝情况当中； 锚杆钢筋网喷射混凝土加固法主要应用在隧道出现两道大于3mm的裂缝， 或但裂缝宽度大于15mm的情况下， 相比较前两种加固工艺手段， 锚杆钢筋网喷射混凝土加固法利用锚杆、 钢筋网、 喷层进行隧道加固， 具有更好的加固效果。

3.2 隧道渗漏水问题整治

3.2.1 点状渗漏水整治

1） 直接堵漏法： 直接堵漏工艺手段是当前隧道点状渗漏水病害整治的主要措施， 该种工艺技术主要应用在渗漏点较小， 其中水压不足的情况。 在直接堵漏工艺手段的应用过程中， 施工人员需要明确漏水点， 并以漏水点为圆心， 根据渗漏水情况开凿直径10 ～40mm、 深度20 ～200mm的孔洞， 之后利用高压水枪进行冲洗， 而后利用粘接性良好、 防水性能好的材料进行堵漏， 最后施工人员需要磨平堵漏材料， 并根据材料性能进行科学的养护， 进而保障堵漏质量。

2） 注浆堵漏法： 注浆堵漏工艺手段主要应用在隧道点状渗漏水情况较为严重， 并且水压较大的情况下。 在注浆堵漏法的应用过程中， 首先需要对渗漏位置进行钻孔， 并清理孔洞内部杂物， 之后在相应位置埋设注浆管， 利用高压泵注入水泥堵漏浆，而后采取封孔养护， 以此来确保施工质量。

3.2.2 线状渗漏水整治

线状漏水整治工艺主要应用在隧道出现连续漏水， 但水量较小的情况下。 通常针对隧道线状漏水处理工艺主要以衬砌嵌缝堵漏施工工艺为主。 衬砌嵌缝堵漏施工过程中， 针对缝宽在5mm范围之内的可以采用环氧砂浆进行嵌缝处理， 相关施工人员首先需要根据漏水缝隙情况进行开槽， 通常处理沟槽形状以梯形为主， 之后在其中配置环氧砂浆补漏，在补漏工作完成后进行封槽养护。 如果缝隙宽度在5mm以外， 则需要采用灌浆处理， 开槽工艺与环氧砂浆嵌缝处理开槽工艺相同， 之后清理裂缝， 并在其中埋设灌浆嘴， 而后利用灌浆器进行灌浆， 直至槽身填满。 在灌浆工序完成后需要清理灌浆底座和堵头， 并针对浆水性质进行合理的养护。

4 结语

由于各方面因素的影响， 既有隧道病害已经成为影响我国铁路系统安全运行的重要因素， 因此，相关部门和企业也应当加强对既有隧道病害的关注，加大在该方面的投入， 借助科学的手段来整治既有隧道所出现的病害， 进而提高隧道质量， 为铁路运行安全提供重要保障。