铁路隧道常见病害原因分析及整治技术

铁路隧道常见病害原因分析及整治技术

王凯

身份证号码：610427199307185414

摘要：我国铁路隧道数量日益增多，截至2021年3月，全路运营铁路隧道约15554座，长度约18771.8km，其中高速铁路隧道4728座，长度约8185.9km。铁路隧道建成时，部分区段存在拱墙背后空洞、衬砌厚度不足等施工缺陷，经过运营期列车荷载作用，极易引发其他各类病害，如衬砌渗漏水、开裂、掉块，隧底裂损、下沉与翻浆冒泥、上拱等。这些病害恶化了铁路隧道服役性能，降低了隧道结构的安全可靠度和稳定性，威胁线路行车安全。铁路隧道病害的原因涉及到环境、设计、施工、运营维护等多个方面，铁路隧道检测与整治已经成为继铁路建设之后的重要任务。

关键词：铁路隧道；常见病害；整治技术

引言

隧道开挖建成后，山体中的既有水系重新分布。西北地区黄土隧道受地质、水文条件影响，围岩中的氯化盐、硫酸盐、碳酸盐等易溶盐类遇水后，伴随渗漏水流入隧道纵、环向排水盲管内结晶，久而久之造成排水盲沟（管）结晶堵塞，进一步发展导致既有排水系统失效。另外，隧道渗漏水病害还会导致混凝土结构劣化，引发道床翻浆冒泥、接触网漏电跳闸等问题。尤其在冬季，寒区铁路隧道渗漏水还常演变为衬砌挂冰、道床冻结等次生灾害。因此，有必要针对既有线隧道渗漏水病害类型、原因及整治措施等开展进一步研究。

1铁路隧道常见病害原因分析

1.1渗漏水

由于隧道防排水系统不完善、年久失修，且隧道所在区域地下水丰富，雨水或地下水渗进隧道裂缝，极易产生渗漏水。对京原铁路隧道病害整治施工发现，衬砌腐蚀剥落、衬砌裂缝、衬砌背后空洞不密实、衬砌厚度及强度不足、衬砌结构及围岩结构内部有裂缝病害等，都可造成渗漏水病害。

1.2冬季挂冰

由于隧道位于较寒冷地区，渗漏水若得不到有效整治，可能造成冬季隧道冻害，引发拱部挂冰、边墙结冰、围岩冻胀、衬砌涨裂、隧底冰锥等病害。

1.3衬砌腐蚀

该病害与地下水经地层的岩性及其所含侵蚀性物质有关。在某些环境地质条件下，溶于水中的侵蚀性介质沿衬砌施工缝、变形缝、裂缝、毛细孔等路径，对衬砌混凝土产生物理、化学反应，机车长时间喷出的煤烟等也在衬砌内侧留下腐蚀痕迹。

1.4衬砌裂缝

由于部分隧道衬砌厚度不足，且存在衬砌有空隙、不密实现象，使隧道衬砌产生受拉或受压，导致衬砌裂缝。

1.5衬砌空洞不密实、衬砌厚度及强度不足

隧道超挖，塌方未及时回填、压注浆，衬砌浇注局部脱空、振捣不密实，衬砌背后水土流失等，均易引发相关隧道缺陷。

1.6基底翻浆冒泥

由于隧道内渗漏水严重、排水不畅或地下水浸泡，导致隧道基底围岩软化，在列车动荷载反复作用下，引发翻浆冒泥病害。

2渗漏水分类

受地下水、不良地质构造等自然条件影响，部分隧道衬砌结构发生开裂、错位等病害，致使周边围岩中地下水、地表水渗漏至隧道内，不仅影响衬砌结构的正常使用，还会造成混凝土结构耐久性降低。工程中，隧道渗漏水常按以下4种方式分类。（1）根据渗漏水程度由轻至重分为：湿渍、渗水、水珠、滴水、线漏等。（2）根据渗漏水产生部位分为：拱顶（顶部）、侧墙、仰拱（底板）渗漏等。（3）根据渗漏水在隧道衬砌结构上的差异分为：点、线和面渗漏3种。（4）按水源补给方式分为：地表水补给和地下围岩裂隙水补给2类。

3铁路隧道常见病害的整治技术

3.1衬砌裂缝渗漏水处理流程

（1）压浆孔沿渗漏水缝左右两侧交错布置，偏移距离10～25cm，倾角约45°，间距30～50cm，长度应保证穿过渗水缝，钻孔完成后清孔，确认是否有水从压浆孔流出，流出即表明钻孔合格。（2）安装压浆嘴，压浆嘴为直径20mm的钢管，前端为开孔花管。压浆完成后，用水泥基修补砂浆封口，待砂浆凝固后，将压浆嘴凸出部分切除，再用防水砂浆抹平。（3）压浆前应用环氧胶泥将渗水缝表面封堵，防止跑浆，封堵宽度5cm。（4）压浆采用化学注浆堵漏材料丙烯酸盐灌浆料，压浆压力为0.1～0.2MPa，施工时应严格按照施工配合比及注浆压力进行施工。（5）压浆结束后，沿渗水缝刷涂1层水泥基结晶型防水涂料，再抹压1层聚合物水泥防水砂浆，宽度为渗水缝两侧左右各20cm。（6）压浆应连续作业，一次完成，并从低处向高处作业。

3.2衬砌渗漏水径向注浆处理

（1）注浆采用径向埋管注浆，注浆管采用钢花管，即直径42mm、壁厚3.5mm的热轧无缝钢管，注浆孔采用风钻钻孔，孔径45～50mm，注浆管长3m，钻孔后清孔，埋设注浆管。注浆钻孔按梅花形布置，横、纵向间距1～2m。（2）注浆时应设置排气孔，分层注浆时在拱顶设观察孔，以观察空洞注浆情况，观察孔间距2m。（3）注浆材料采用水灰比为0.6∶1.0的水泥基特种灌浆材料，注浆压力0.4～0.6MPa，注浆前进行配合比试验，强度、流动度及注浆堵漏效果合格后，方可进行施工。在注浆过程中，也可根据实际情况适当调整注浆参数。（4）单孔注浆结束标准：注压力逐步升高、流量逐渐减少，至终压0.2～0.4MPa或浆液无法注入，稳定10～15min，即可停止注浆，进行封孔作业。（5）封孔作业：停泵后立即封闭孔口阀门，拆卸和清洗管路，待浆液凝固后割掉注浆管外露部分，并采用水泥基修补砂浆进行注浆孔封堵。

3.3边墙引排

（1）以“先堵后排”为原则，先进行拱部衬砌渗漏水处理，拱部渗漏水处理完成后，往往将水引至边墙拱脚处，因此需要检查隧道边墙渗漏水现象，再根据相关规定进行评定，评定结果达AA、A1级的位置，可进行下一步凿槽埋管引排处理。（2）排水槽一般设于边墙环向施工缝处，对于边墙单一里程点渗漏水病害，或渗漏水面积仅限于局部时，通过竖向排水槽将水流引入隧道内侧沟，排出洞外。对单侧无水沟的，通过直径100mm过轨钢管将水引入另一侧水沟。（3）采用切割机，将排水槽切割为内宽外窄倒梯形结构，根据渗漏水的严重程度，在槽内斜向上45°凿出φ40mm引水孔，孔深3m；将水引入排水槽，通过排水管引入水沟。（4）在起拱线附近沿隧道方向漏水较严重处，按边墙局部渗漏水T形方式进行引排处理。凿槽埋设φ80mm排水半管（PVC管），并与边墙排水槽中φ80mm排水半管连通，凿槽引排措施与边墙凿槽埋管引排措施相同。排水槽内埋设φ80mm排水半管，放置后用钢丝加φ10mm钢钎钉固定安装。（5）排水半管安装完成后用遇水膨胀腻子、防水砂浆、水泥基修补砂浆填缝、抹平，冻害段边墙外层敷设保温板，排水半管外加设地热管，以防止冻害。

结束语

铁路隧道病害的原因涉及到多个方面，铁路隧道检测与整治已经成为继铁路建设之后的重要任务。各种类型病害对隧道结构的稳定性、耐久性、线路平顺度甚至运营安全产生了不同程度影响。通过对铁路隧道病害类型的归纳和原因分析，总结出针对铁路隧道衬砌渗漏水、施工缝掉块、衬砌裂缝、空洞与厚度不足等各类型病害特点且适用于铁路隧道条件的衬砌整治方法和技术。

参考文献

［1］欧阳萌.营业线铁路隧道衬砌病害整治分析［J］.运输经理世界，2020（3）：94-96.

［2］朱旺，冯超，赵海霖.既有铁路隧道衬砌病害检测与整治措施［J］.四川建筑，2020，40（1）：81-83，86.

［3］马伟斌，柴金飞.运营铁路隧道病害检测、监测、评估及整治技术发展现状［J］.隧道建设（中英文），2019，39（10）：1553-1562.

［4］吴江滨，张顶立，王梦恕.铁路运营隧道病害现状及检测评估［J］.中国安全科学学报，2003（6）：49-52.