铁路涵洞病害成因及防治措施

铁路涵洞病害成因及防治措施

南东辉；冯国旺；王旭

中国铁路呼和浩特铁路集团有限公司集宁工务段 内蒙古乌兰察布市 013600

摘要：在铁路工程建设过程中，涵洞是工程的重要组成部分之一。铁路施工中涵洞数量多，造价相对较高，对整个工程影响较大。同时，涵洞的稳定性直接决定了铁路运营的安全性。但随着铁路服务时间的增加，涵洞在自然环境、车辆荷载等因素的影响下，极易发生病害，大大降低了其安全性，严重威胁铁路运营安全，甚至影响国民经济和人民生命财产安全。

关键词：铁路涵洞；病害；措施

中国铁路线网不断增多，随着铁路服役年限增加，尤其是涵洞病害日趋明显，涵洞病害的发展已严重危急行车安全。通过铁路隧道在运营通车后产生的病害现象，深入分析产生病害的原因，并针对此类病害进行防治措施研究，对以后的设计施工提供参考。

一、铁路涵洞病害调查及成因分析

1.施工质量病害。施工质量原因导致铁路涵洞病害是涵洞病害中的重要因素。涵洞的施工过程中不严格按照国家现行施工规范要求施工，就可能产生涵洞病害。例如回填土夯实不均衡、压实度不够，混凝土浇筑质量差及后期护养不到位等，这些都会给涵洞正常运营留下安全隐患。

2.涵洞冻融病害。我国幅员辽阔，冻土面积分布广泛，随着路网日益完善，工程建设已延伸至高纬度、高海拔等气候条件恶劣的寒冷地区。位于寒冷地区的铁路涵洞，由于冻融作用，涵洞出现冻胀开裂、渗水等问题一直困扰着我国铁路建设和运营。随着科技水平的提高和工程经验的增多，防治铁路涵洞冻融病害，保障安全运营迫在眉睫。

3.地形与地基的影响。铁路涵洞一般都修建在沟谷之中，其所处环境地形条件与地基情况较为复杂。由于地质条件复杂、地基处理不当导致涵洞破损占有很大的比例。地基处理不均匀导致涵洞产生不均匀沉降破坏现象较多。通常情况下，地质条件大多数与设计相符，但有时也会出现与设计不符的情况。如涵洞地基表面是均质地层，而下部有陷坑、穴洞等隐患；有的地基本身整体条件较差，达不到设计的承载要求。铁路涵洞建设过程中如遇到上述情况，没有采取相应的措施对基底进行合理处理，达到设计要求，涵洞运营中必将产生不均匀沉降而导致涵洞开裂。

4.水的影响。铁路涵洞主要用途为排水，但设计和施工过程中考虑或处理不当也会对涵洞造成损坏。我国铁路涵洞，大部分过水涵洞都出现水毁的现象。通常水流速度过大对涵洞的冲刷导致破损，由于入水口与涵洞地板没能很好衔接导致水流从涵洞底部渗出。长时问冲刷导致空鼓，引起不均匀沉降而造成涵洞破坏。其次，由于涵洞表面防水抗渗处理不当，导致涵洞表面渗漏现象普遍，对其耐久性损伤严重。

5.结构荷载影响。列车动力荷载主要施加在隧道、涵洞整体道床及隧道、涵洞底部结构，列车荷载频繁振动、冲击其承力结构。轨道下部结构有轨下基础、混凝土铺底、道碴、填块、整体道床、仰拱或面枕等。由于列车运行疲劳破坏，导致围岩的软化现象加快，涵洞底部长度基岩发生了软硬不一的状况，最终涵洞底部的逐步破坏。

二、涵洞设计现状

1.位置问题。目前铁路建设已经开始向山区拓展，因而涵洞是铁路建设中所必须的结构，而涵洞大多需要建设在山沟中，因而该类涵洞的基础都建在软弱土层之上，因此基础处理是山区涵洞的设计重点。在山沟中，由于其本身的地质结构，在其表层大多为3米左右的硬层，而在此之下，则基本为淤泥以及碎石，所以在设计中就需要针对性地进行基础的换填。在进行设计前需要进行勘探，而勘探往往仅仅只设置一个钻探孔，因而一些工程没有清晰地了解施工地点的地质状况，而在施工之后才发现地层下淤泥层很厚，因而不得不专门请人变更，不但会耗费大量的人力物力同时也是对工期的延误。另外在涵洞设计过程中，通过无挡开挖的形式较多，因而开挖过程中，放坡量较大，尤其在进行淤泥层的开挖中，这就会严重损害施工现场附近的自然环境。

2.设计中所使用的材料无法适应时代发展。当前所使用的涵洞设计图集较为老套，并且图集中所提出的做法也相对较为落后，不适应当前的施工发展，有些图集中甚至连材料的选择也同现在的涵洞质量要求有较大的差距。尤其在上世纪九十年代前对钢材的使用量控制较为严格，因而在那之前的图集针对钢材的应用都有所控制，因而在涵洞的建设中，砼结构在外形中都较为粗大。例如，在涵洞中，会采用开口箍筋作为盖板涵改版，并且间距较大，由于这种结构的抗剪强度不足，因而为提高其强度，会适当的增加盖板砼的用量。大多数涵洞都会采用浆砌片石作为基础以及涵身的建设，不但工程量大，并且还会令基础埋深加大，通过实际的操作看来，工程存在明显缺陷。由于需要石料过多、挖方量相对较大，因而会需要大量的劳动力，对周围环境的影响也相对较大。另外施工中还会存在一些其他的因素，例如，工后沉降大，并且由于后期出现的沉降缝处理不当，治理病害困难较大等，会直接影响涵洞的质量。

3.设计造型单一。由于涵洞大多建造于偏远落后的山区或者山沟中，人烟稀少，因而设计人员不会在意涵洞的外观设计，这同当前的社会发展有着极大的出入。

三、铁路涵洞病害的防治策略

1.增强相关人士的认识程度，加强管理力度。在铁路建设过程中，相关的管理人员以及设计人员要对涵洞的勘察设计、施工以及管理等相关环节给予足够的重视。要增强不同情况下铁路涵洞设计以及施工方面的理论研究，特别是关于复杂涵洞环境受力情况分析以及和土相互作用机理要进行深入的分析研究，增强对于施工过程的监督控制，同时要对现场施工过程所产生的数据进行收集整理分析，得出相应的结果，从而对设计以及施工内容进行不断的完善，加强对薄弱环节的控制。同时，铁路工程相关人员(管理人员以及技术人员)的工作一定要严格遵守勘察、设计以及施工的有关标准规范，确保相关的设计以及施工工作有据可依、有章可循，可以进行科学管理。

2.加强涵洞地基的勘察以及处理。由于地基问题造成的不均匀沉降是破坏涵洞的重要原因之一，所以要加强涵洞地基的勘察以及处理。为了避免由于涵洞地基不均匀沉降造成的结构性破坏，在涵洞的设计过程中一定要加强施工区域地质以及地形的勘察，一定要加强对涵洞和路基连接位置的地基处理。若是涵洞施工位置距离原始山脊比较近的时候，要通过避开或者通过变台阶的地基形势进行处理。对于某些地质较差的情况，勘察单位要加大勘察力度，要通过认真勘察获得最真实的数据，以便为建设单位提供参考。若是地质较差的区域比较小并且比较浅的时候，可以通过局部换填的方式进行处理。若是地质较差的区域比较大并且比较深的时候，可以通过土工格网加筋的方式或者通过加固地基的方式进行处理。若是施工区域的地质情况比较复杂，则可以采取具有良好整体性的箱涵或者减小每节涵身长度的设计方式进行处理，以此来提升处理不均匀沉降的能力。

3.加强涵洞裂缝渗漏的处理。从涵洞主体结构侵蚀情况的角度来处理铁路涵洞时，第一步要做的就是加强混凝土的密实程度，从而能够使得涵洞周边具有侵蚀性质的地下水不能够进入到衬砌结构的内部。另外，可以在混凝土衬砌表面涂上可以防止酸碱等介质侵蚀的涂层，这样也能够防止侵蚀物进入到混凝土的内部，可以在一定程度上提升涵洞结构的耐久性。

引起铁路涵洞破坏的因素很多，各类防治方法涉及技术、经济等诸多方面，也受到地域环境等条件限制。由此可见，治理铁路涵洞病害任重而道远。根据铁路所处不同地段的特点合理设计涵洞，对病害防治对策对涵洞的病害预防至关重要，涵洞的施工、养护等必须引起重视。设计与施工单位需不断丰富和积累经验，有效指导设计和施工，以减少涵洞病害的发生。

参考文献：

［1］张华．浅谈铁路涵洞病害成因及防治措施．2021．

［2］刘伟广．沿海地区高速公路涵洞病害成因及防治对策.2019.