鐵路涵洞病害成因及防治措施

郭華

摘要：我國鐵路線網(wǎng)不斷增多，隨著鐵路服役年限增加，尤其是涵洞病害日趨明顯，涵洞病害的發(fā)展已嚴(yán)重危急行車安全。通過鐵路隧道在運(yùn)營通車后產(chǎn)生的病害現(xiàn)象，深入分析產(chǎn)生病害的原因，并針對此類病害進(jìn)行防治措施研究，對以后的設(shè)計施工提供借鑒與參考。

關(guān)鍵詞：鐵路涵洞；病害；措施

中圖分類號：TB 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3198（2014）15-0186-01

1 鐵路涵洞病害調(diào)查及成因分析

1.1 施工質(zhì)量病害

施工質(zhì)量原因?qū)е妈F路涵洞病害是涵洞病害中的重要因素。涵洞的施工過程中不嚴(yán)格按照國家現(xiàn)行施工規(guī)范要求施工，就可能產(chǎn)生涵洞病害。例如回填土夯實不均衡、壓實度不夠，施工中出現(xiàn)偷工減料現(xiàn)象，混凝土澆筑質(zhì)量差及后期護(hù)養(yǎng)不到位等，這些都會給涵洞正常運(yùn)營留下安全隱患。

1.2 涵洞凍融病害

我國幅員遼闊，凍土面積分布廣泛，隨著路網(wǎng)日益完善，工程建設(shè)已延伸至高緯度、高海拔等氣候條件惡劣的寒冷地區(qū)。位于寒冷地區(qū)的鐵路涵洞，由于凍融作用，涵洞出現(xiàn)凍脹開裂、滲水等問題一直困擾著我國鐵路建設(shè)和運(yùn)營。隨著科技水平的提高和工程經(jīng)驗的增多，防治鐵路涵洞凍融病害，保障安全運(yùn)營迫在眉睫。

1.3 地形與地基的影響

鐵路涵洞一般都修建在溝谷之中，其所處環(huán)境地形條件與地基情況較為復(fù)雜。由于地質(zhì)條件復(fù)雜、地基處理不當(dāng)導(dǎo)致涵洞破損占有很大的比例。地基處理不均勻?qū)е潞串a(chǎn)生不均勻沉降破壞現(xiàn)象較多。通常情況下，地質(zhì)條件大多數(shù)與設(shè)計相符，但有時也會出現(xiàn)與設(shè)計不符的情況。如涵洞地基表面是均質(zhì)地層，而下部有陷坑、穴洞等隱患；有的地基本身整體條件較差，達(dá)不到設(shè)計的承載要求等。鐵路涵洞建設(shè)過程中如遇到上述情況，沒有采取相應(yīng)的措施對基底進(jìn)行合理處理，達(dá)到設(shè)計要求，涵洞運(yùn)營中必將產(chǎn)生不均勻沉降而導(dǎo)致涵洞開裂。

1.4 水的影響

鐵路涵洞主要用途為排水，但設(shè)計和施工過程中考慮或處理不當(dāng)也會對涵洞造成損壞。我國鐵路涵洞，大部分過水涵洞都出現(xiàn)水毀的現(xiàn)象。通常水流速度過大對涵洞的沖刷導(dǎo)致破損，由于入水口與涵洞地板沒能很好銜接導(dǎo)致水流從涵洞底部滲出。長時間沖刷導(dǎo)致空鼓，引起不均勻沉降而造成涵洞破壞。其次，由于涵洞表面防水抗?jié)B處理不當(dāng)，導(dǎo)致涵洞表面滲漏現(xiàn)象普遍，對其耐久性損傷嚴(yán)重。

1.5 結(jié)構(gòu)荷載影響

列車動力荷載主要施加在隧道、涵洞整體道床及隧道、涵洞底部結(jié)構(gòu)，列車荷載頻繁振動、沖擊其承力結(jié)構(gòu)。軌道下部結(jié)構(gòu)有軌下基礎(chǔ)、混凝土鋪底、道碴、填塊、整體道床、仰拱或面枕等。由于列車運(yùn)行疲勞破壞，導(dǎo)致圍巖的軟化現(xiàn)象加快，涵洞底部長度基巖發(fā)生了軟硬不一的狀況，最終涵洞底部的逐步破壞。

2 涵洞病害防治措施

2.1 提高認(rèn)識，加強(qiáng)管理措施

鐵路行業(yè)首先應(yīng)該足夠的重視涵洞勘察、設(shè)計、施工各個環(huán)節(jié)管理。加強(qiáng)對鐵路涵洞不同工況的設(shè)計理論研究，尤其是對復(fù)雜涵洞環(huán)境的受力性狀及其與土相互作用機(jī)理進(jìn)行深入研究分析，加強(qiáng)監(jiān)控，收集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，逐步完善設(shè)計、施工各個薄弱環(huán)節(jié)。鐵路工程管理人員及技術(shù)人員要嚴(yán)格按照勘察、設(shè)計、施工相關(guān)規(guī)范要求工作，使涵洞設(shè)計、施工做到“有章可循，有據(jù)可依”的科學(xué)管理。

2.2 涵洞地基的勘察與處理

為防止由于涵洞地基不均勻沉降導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)破壞，在設(shè)計中需重視選址地質(zhì)、地形的勘察，做好涵洞與路基連接處的地基處理。當(dāng)涵洞位置距離原始山脊較近時，應(yīng)采取避開或采用變臺階的基地形式進(jìn)行處理。對于不良地質(zhì)情況，勘察單位需認(rèn)真勘探，為建設(shè)提供真實數(shù)據(jù)。當(dāng)不良地質(zhì)區(qū)域小而淺時，可采取局部換填處理方式；當(dāng)其范圍較大時可采用土工格網(wǎng)加筋或地基加固等方法進(jìn)行處理。在地質(zhì)情況錯綜復(fù)雜的情況下，需考慮采用整體性較好的箱涵或減小每節(jié)涵身長度的設(shè)計方法，以增強(qiáng)其調(diào)整不均勻沉降的能力。

2.3 涵洞裂縫滲漏治理

鐵路涵洞從襯砌混凝土侵蝕情況分析，首先要提高混凝土密實度，使涵洞周圍含有侵蝕介質(zhì)的地下水難以滲入襯砌結(jié)構(gòu)的內(nèi)部，在混凝土襯砌表面敷設(shè)能夠防堿、酸介質(zhì)的涂層，使侵蝕物不能進(jìn)入混凝土內(nèi)部，提高涵洞結(jié)構(gòu)耐久性能。

對于服役的涵洞內(nèi)，由于季節(jié)變化造成涵洞襯砌結(jié)構(gòu)溫度脹縮，其環(huán)向施工縫滲漏現(xiàn)象普遍，有效的防治措施為疏排。通常疏排方式有暗排與明排兩種。暗排法造價成本較高，施工工期長，施工工序通過沿著涵洞環(huán)向進(jìn)行鑿縫、埋管和表面封堵。由于涵洞環(huán)向施工縫易變形，導(dǎo)致其表面封堵效果不佳。明排法施工工序較為簡單，且如果環(huán)向施工縫出現(xiàn)變形，排水管不易受到變形的影響，其防滲治理效果較理想。施工縫的滲漏治理原則應(yīng)遵循先引、后排，即首先將縫內(nèi)水引至鋁槽或PVC管，在排至兩側(cè)邊溝內(nèi)，從而達(dá)到防滲處理效果。

3 結(jié)語

引起鐵路涵洞破壞的因素很多，各類防治方法涉及技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等諸多方面，也受到地域環(huán)境等條件限制。由此可見，治理鐵路涵洞病害任重而道遠(yuǎn)。根據(jù)鐵路所處不同地段的特點合理設(shè)計涵洞，對病害防治對策對涵洞的病害預(yù)防至關(guān)重要，涵洞的施工、養(yǎng)護(hù)等必須引起重視。設(shè)計與施工單位需不斷豐富和積累經(jīng)驗，有效指導(dǎo)設(shè)計和施工，以減少涵洞病害的發(fā)生。

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