隧道襯砌裂損的預(yù)防和整治

張建亮

摘要：隧道是鐵路、道路、水渠、各類管道等遇到巖、土、水體障礙時(shí)開鑿的穿過山體或水底的內(nèi)部通道，隧道安全問題事關(guān)重大，鑒于此，本文對(duì)隧道襯砌裂損的預(yù)防和整治進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：隧道 襯砌 措施

一、隧道襯砌的產(chǎn)生機(jī)理與變形危害

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(zhì)和水文地質(zhì)條件和圍巖的物理力學(xué)特征，同時(shí)與施工方法、支護(hù)襯砌是否及時(shí)和工程質(zhì)量的好壞等因素有關(guān)。由于形變壓力、松動(dòng)壓力作用、地層沿隧道縱向分布及力學(xué)性態(tài)的不均勻作用、濕度和收縮應(yīng)力的作用、圍巖膨脹性和凍脹性壓力作用，腐蝕性介質(zhì)作用、施工中人為因素、運(yùn)營車輛的循環(huán)荷載作用等，使隧道襯砌結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生裂縫和變形，影響隧道的正常使用，統(tǒng)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(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，降低了襯砌結(jié)構(gòu)的安全可靠性，因影響隧道的正常使用，甚至危及行車安全。

二、襯砌裂損的預(yù)防措施

加強(qiáng)地質(zhì)勘探工作，為隧道襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供準(zhǔn)確的工程地質(zhì)與水文地質(zhì)資料。采用地質(zhì)雷達(dá)探測、開挖面超前鉆探方法進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，加強(qiáng)施工中的地質(zhì)復(fù)查核實(shí)，正確選擇施工方法和襯砌斷面。對(duì)不良地質(zhì)地段襯砌，應(yīng)貫徹“寧強(qiáng)勿弱，寧直勿曲，加強(qiáng)襯砌過渡段，寧長勿短”的設(shè)計(jì)原則。為了彌補(bǔ)設(shè)計(jì)上的缺陷，作為現(xiàn)場施工技術(shù)人員，要對(duì)開挖暴露后的圍巖情況及時(shí)與設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行核對(duì)，如有不符之處不可盲目照?qǐng)D施工，而應(yīng)立即會(huì)同現(xiàn)場設(shè)計(jì)人員協(xié)商做出相應(yīng)的變更。采用先進(jìn)的施工技術(shù)設(shè)備，盡量減少施工對(duì)圍巖的擾動(dòng)，提高襯砌質(zhì)量。大力推廣光面爆破，錨噴支護(hù)，提高噴混凝土永久性襯砌的抗裂、抗?jié)B性能。采用模板臺(tái)車進(jìn)行模筑混凝土，進(jìn)行壁后壓漿提高混凝土襯砌與圍巖之間的密實(shí)性。

三、襯砌裂損的整治措施

1、裂縫修整。(l)小裂縫，又無滲水，可用水泥漿嵌補(bǔ)，或先鑿槽后再用1:1水泥砂漿或環(huán)氧樹脂砂漿涂抹。為防止砂漿固結(jié)收縮，可在制備時(shí)加10%－17%微膨脹劑;(2)裂損嚴(yán)重，拱圈有多道裂縫，部分失去承載能力，原則上拆除重建，一般用錨網(wǎng)噴或噴射早強(qiáng)鋼纖維混凝土;(3)開裂嚴(yán)重，但拱圈基本形狀無較大變形時(shí)，可采用素噴或網(wǎng)噴混凝土整治;對(duì)嚴(yán)重裂損變形的隧道襯砌，以往作為臨時(shí)的加固措施和施工安全防護(hù)措施，常使用鋼拱架支護(hù)，當(dāng)隧道凈空足夠時(shí)，可在襯砌內(nèi)邊架設(shè);凈空不富裕時(shí)，采用鑿槽嵌入襯砌內(nèi)。作為永久性加固措施，在凈空富裕時(shí)，過去常采用在隧道內(nèi)增設(shè)鋼筋混凝土套拱加固;當(dāng)襯砌嚴(yán)重裂損變形侵入隧道建筑限界地段，則采用更換襯砌的辦法整治。但套拱與更換襯砌的辦法，都具有施工進(jìn)度慢、勞動(dòng)強(qiáng)度大、工程費(fèi)用高、行車干擾大等缺點(diǎn)。特別是爆破拆除舊襯砌時(shí)，不可避免地要對(duì)圍巖產(chǎn)生再一次擾動(dòng)，導(dǎo)致地層壓力進(jìn)一步增大，塌方斷道事故時(shí)有發(fā)生，不僅增加工程處理難度，而且嚴(yán)重干擾正常運(yùn)營。噴射早強(qiáng)鋼纖維混凝土，具有早期強(qiáng)度特別高，抗裂、抗?jié)B、抗震、抗硫酸鹽腐蝕性能好等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于運(yùn)營鐵路橋遂建筑物搶修工程、抗震加固和電氣化前隧道拱頂裂損、漏水的綜合整治;對(duì)運(yùn)營隧道襯砌、腐蝕病害的綜合整治也是適用技術(shù)。

2、襯砌背后空洞壓漿。壓漿可以填充拱背(墻背)空隙，約束襯砌變形，固結(jié)穩(wěn)定襯砌背后松散圍巖，填充襯砌裂縫孔隙，因此對(duì)襯砌背后空洞采用壓漿是慣用的方法。壓漿填充拱背空隙，是改善襯砌受力狀態(tài)，提高襯砌承載能力的一項(xiàng)必要措施。隧道壓漿耗費(fèi)水泥量較大，為了節(jié)省水泥和投資，可選用水泥粉煤灰砂漿、水泥沸石粉砂漿、水泥粘土砂漿等可灌性好，抗?jié)B性、耐腐蝕性較好的廉價(jià)材料。襯砌產(chǎn)生裂損、漏水、腐蝕病害，采用網(wǎng)噴混凝土和壓注水泥粉煤灰砂漿綜合整治，取得較好效果。

3、底板的穩(wěn)定處理。底板既是傳力結(jié)構(gòu)又是受力結(jié)構(gòu)，底板不穩(wěn)定直接影響仰拱的穩(wěn)定性。易風(fēng)化泥化的泥質(zhì)巖類隧底，排水不良，鋪底容易損壞，產(chǎn)生翻漿冒泥病害，是運(yùn)營線較常見的一種病害，一般采用改建加深側(cè)溝或增建側(cè)溝、更換鋪底方法整治。當(dāng)為粘土質(zhì)泥巖或?yàn)橛信蛎浱匦缘捻搸r時(shí)，宜增設(shè)仰拱，以防止邊墻下沉、內(nèi)移和隧底隆起。加深排水溝，疏干地下水，消除底板軟化。對(duì)已軟化的底板可采取置換或注漿加固。

4、換拱、換邊墻。隧道承載力模型試驗(yàn)證明，開裂的襯砌依然具有一定的承載能力。即便是嚴(yán)重裂損鋪臺(tái)，并局部侵限的襯砌，在鋼拱架的臨時(shí)支護(hù)下，可采用鑿除其侵限部分，加強(qiáng)網(wǎng)噴的辦法來恢復(fù)和提高承載力。所以，換拱、換邊墻，一般情況下不宜使用。只有在襯砌嚴(yán)重變形、其斷面大部分侵入建筑限界，必須拆除擴(kuò)大限界的情況下，才采用更換襯砌的整治方法。

總之，隧道襯砌裂損對(duì)隧道的安全、健康、正常運(yùn)營有重要影響和威脅。因此，在隧道規(guī)劃和設(shè)計(jì)階段要預(yù)防可能的病害、危害，進(jìn)行合理設(shè)計(jì);在隧道運(yùn)營階段要及時(shí)檢查、發(fā)現(xiàn)病害，分析病害成因，采用合理的整治設(shè)計(jì)和施工方法。如此，才能保證隧道這些生命線工程的安全、暢通運(yùn)營。◆

參考文獻(xiàn)：

1、史常青，確保鐵路隧道不滲不漏的施工技術(shù)研究，隧道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2005(2)

2、祝和權(quán)，隧道滲漏水綜合治理技術(shù)的研究，中國鐵路，2005(4)

作者單位：中鐵二十局集團(tuán)第二工程有限公司