鐵路隧道常見病害分析及預防整治技術
瀏覽量：2303 發布時間：2017.01.06鐵路隧道在施工和運營中常見病害的種類及造成的危害，分析了各種病害的成因，提出了隧道病害的治理技術和防范措施。
鐵路；隧道病害；防治技術隧道是鐵路線路穿越山嶺的主要手段，在運營中常常會出現對隧道安全運營有重要影響和威脅的病害。因此，在隧道規劃和設計階段要預防可能的病害，進行合理設計；在施工階段要采用合理的施工工藝、方法、措施和材料，最大限度地提升隧道的工程質量；
在隧道運營階段要及時檢查、發現病害，分析病害成因，采用合理的整治和維護方法。這樣，才能保證鐵路隧道工程的安全、暢通運營。
1 、隧道常見病害種類和成因分析
隧道病害根據成因的不同，包括水害、襯砌裂損、襯砌腐蝕、隧道凍害等多種。
1.1 隧道水害：
隧道水害是指在隧道修建和運營過程遇到的水的干擾和危害，是最常見的隧道病害。主要指圍巖的地下水和地表水以滲漏或涌出的形式進入隧道內造成的危害。隧道滲漏水對隧道穩定、洞內設施、行車安全、地面建筑和隧道周圍環境產生諸多不良影響，降低使用壽命，
威脅運營安全。輕則造成洞內空氣潮濕，影響施工人員身體健康，機械設備銹蝕，絕緣設備失效，電路短路，漏電傷人；重則導致人員傷害，沖毀洞內機械設備，形成塌方，淹沒工作面，中斷施工，造成重大經濟損失。造成水害的原因主要有以下幾個方面：
1.1.1 隧道開挖對地下水的影響：
①隧道開挖會引起圍巖應力的釋放和重分布，改變圍巖的力學特性及水的涇流路線，造成四周的水向隧道內匯集和積聚，使隧道處于地下水的包圍中，給隧道滲漏水創造了條件；
②隧道四周地下水滲流場的改變，進一步引起應力場的不斷調整，可能引起的局部應力集中、地層不均勻沉降或滑移面活動都將對隧道結構造成破壞，使得襯砌結構出現裂縫等，形成滲漏水通道，產生滲漏水；
③隧道開挖可能引起的古滑坡復活或新滑坡、或礦產采空區失穩、或大的塌方、或大量失水后的地面沉陷以及地震或人為誘發地震等都會破壞隧道襯砌結構，引起隧道滲漏水病害。
1.1.2 混凝土施工中產生的滲漏水通道：
①混凝土澆筑時水灰比過大，形成開放性毛細泌水管路；
②混凝土拌和物和易性不佳、混凝土質地不夠均勻、水泥漿未能與骨料表面很好黏結、未能很好灌滿搗實產生疏松層或留下各種外形的縫隙與孔洞，形成透水縫隙；
③襯砌混凝土材料中有雜物，腐爛后形成縫隙或孔洞。在兩環混凝土接縫部位，由于擋頭板未拆除干凈，腐爛后形成縫隙而漏水；
④“三縫”處理不當，產生漏水縫隙；
⑤防水板安裝不規范，未處理好防水板的接縫和破損部位，導致滲水，排水管路堵塞。
1.2 襯砌裂損：
隧道襯砌是承受地層壓力、防止圍巖變形坍落的工程主體建筑物。地層壓力的大小，主要取決于工程地質、水文地質條件和圍巖的物理力學特性，同時與施工方法、支護襯砌是否及時和工程質量的好壞等因素有關。由于形變壓力作用、松動壓力作用、地層沿隧道縱向分布及力學性態的不均勻作用、溫度和收縮應力作用、圍巖膨脹性或凍脹性壓力作用、腐蝕性介質作用、施工中人為因素、運營車輛的循環荷載作用等，使隧道襯砌結構物產生裂縫和變形，統稱為隧道襯砌裂損病害。襯砌裂損是隧道病害的主要形式，隧道襯砌裂損破壞了隧道結構的穩定性，降低了襯砌結構的安全可靠性，影響隧道的正常使用，甚至危及行車安全。襯砌裂損變形的主要危害有：①降低襯砌結構對同巖的承載能力；②使隧道凈空變小，侵入建筑限界，影響車輛安全通過；③拱部襯砌掉塊，影響行車和人身安全；④裂縫漏水，造成洞內設施銹蝕，道床翻漿；⑤鋪底和仰拱破損，基床翻漿、線路變形。
1.3 襯砌腐蝕：
襯砌背后的腐蝕性環境水，容易沿襯砌的毛細孔、工作縫、變形縫及其他孔洞滲流到襯砌內側，成為隧道滲漏水，對襯砌混凝土和砌石、灰縫產生物理性或化學性的侵蝕作用，造成襯砌腐蝕。隧道襯砌腐蝕分為物理性侵蝕和化學性腐蝕兩類。隧道襯砌腐蝕使混凝土變酥松，強度下降，降低襯砌的承載能力，還會導致鋼軌及扣件腐蝕，縮短使用壽命，危及行車安全。產生腐蝕的3個要素：①腐蝕介質的存在；②易腐蝕物質的存在；③地下水的存在且具有活動性。
1.4 隧道凍害：
隧道凍害是寒冷地區的隧道內水流和圍巖積水凍結，引起的影響隧道安全運營和附屬物正常使用的各種危害。隧道凍害會導致襯砌凍裂開脹，甚至疏松剝落，造成隧道襯砌結構的失穩破壞，降低襯砌結構的安全可靠性，嚴重影響運輸安全。常見的隧道凍害種類有：隧道拱部掛冰、邊墻結冰、洞內網線設備掛冰、圍巖凍脹、襯砌脹裂、隧底冰椎、水溝冰塞、線路凍起等。凍害形成的主要原因有：寒冷氣溫的作用；季節凍結圈的形成；隧道在設計和施時，對防凍問題沒有考慮或考慮不周，造成襯砌防水能力不足；洞內排水設施埋深不夠、治水措施不當，都會造成和加重運營階段隧道的凍害。
2 、隧道病害的整治技術
2.1 常用的整治隧道水害的方法：
①注漿堵水；②向襯砌背后圍巖注漿；③向襯砌內部注漿；④向基底注漿；⑤增設內防水層。內防水層雖然不能阻止水流進入襯砌內，但可阻止水流進入隧道內。增設內防水層的方式有3種：①刷涂；②刮壓；③噴涂。
2.2 襯砌裂損病害整治措施：
裂縫整修，襯砌背后空洞壓漿，底版的穩定處理，換拱、換邊墻。
2.3 隧道襯砌防腐蝕措施：
主要從搞好勘測設計著手，掌握隧道工程地質和水文地質資料，查明環境水含侵蝕性介質的來源和成分，在正確判定其對襯砌混凝土侵蝕的程度的基礎上，因地制宜地采取防治措施。針對隧道腐蝕產生的原因和條件。目前，對隧道侵蝕采取的防治措施主要有以下幾種：
①提高襯砌的密實度和整體性；②外摻加料法；③選用耐侵蝕水泥；④加強襯砌外排水措施；⑤使用密實的與混凝土不起化學作用的材料，在襯砌外表面做隔離防水層；⑥采用與侵蝕性環境水不起化學反應的天然石料砌筑襯砌；⑦向襯砌背后壓注防蝕漿液；
⑧使用防腐蝕混凝土。
2.4 隧道凍害的防治：
基本措施是綜合治水、更換土壤、保溫防凍、結構加強、防止融坍等，可根據實際情況綜合運用。
3 結論
隧道病害是非常普遍的現象，其原因是多方面的，既有地質、環境方面的客觀因素；也有施工、設計方面的人為因素。隧道病害一方面大大惡化了施工條件和鐵路運營條件，另一方面直接威脅到隧道的結構和運營安全。隧道病害的整治必須各種技術綜合運用，提高隧道修建的技術水平；治理的時機應選擇在施工期進行，要堅持“一次根治、不留后患”的治理原則。
