既有鐵路隧道襯砌裂損整治

摘要：文章針對(duì)長(zhǎng)梁山隧道幾種不同程度的襯砌開(kāi)裂、剝落情況，結(jié)合工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件及現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)情況，分析了襯砌病害產(chǎn)生的原因，提出了技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理的整治措施，可為既有線隧道襯砌裂損整治提供借鑒及參考。既有隧道襯砌裂損整治應(yīng)結(jié)合運(yùn)營(yíng)要求、施工方案可行性采取相應(yīng)的措施。

關(guān)鍵詞：既有隧道；襯砌；裂損；隧道整治；工程地質(zhì) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：U459 文章編號(hào)：1009-2374（2017）05-0151-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.05.073

1 概述

隨著鐵路建設(shè)大潮，我國(guó)運(yùn)營(yíng)的鐵路隧道越來(lái)越多。經(jīng)過(guò)數(shù)十年的運(yùn)營(yíng)，隧道大都不同程度地存在著影響鐵路運(yùn)營(yíng)安全的諸如隧道襯砌裂損、滲漏水、襯砌腐蝕等類型的病害，尤其是襯砌裂損，是隧道較為多發(fā)的一種病害。由于大部分鐵路需要維持正常運(yùn)營(yíng)，因此鐵路隧道病害整治措施既要求安全可靠，又需要考慮在極短的天窗時(shí)間內(nèi)是否具有可實(shí)施性。

2 工程概述

長(zhǎng)梁山隧道為雙線隧道，位于山西省寧武縣與原平市交界處，在恒山山脈南段穿越桑干河和滹沱河的風(fēng)水嶺，南接呂梁山系的云中山脈，隧道走向?yàn)楸睎|110°。隧道進(jìn)口里程為K19+734.7，出口里程為K32+516.2，全長(zhǎng)12.7815km。工程自1995年12月開(kāi)工，至2000年3月工程完工，開(kāi)通運(yùn)營(yíng)。

2.1 工程地質(zhì)概況

長(zhǎng)梁山隧道通過(guò)的地層成因以河流相為主，巖性變化頻繁，細(xì)層理和交錯(cuò)層理十分發(fā)育，層間結(jié)合強(qiáng)度較低，尤其是砂巖夾的薄層泥巖，頁(yè)巖，非常容易剝離。長(zhǎng)梁山隧道巖層傾角一般為5°～20°，屬緩傾巖層，層理十分發(fā)育，層面之間結(jié)合強(qiáng)度較低，在斷層，節(jié)理的切割下，拱頂部位易形成形狀、大小不同的錐形體或沿層理面，節(jié)理面發(fā)生剝落，而產(chǎn)生塌方掉塊。

2.2 襯砌裂損情況

長(zhǎng)梁山隧道范圍內(nèi)上、下行線襯砌存在不同程度的縱裂、斜裂、環(huán)裂、網(wǎng)裂、月牙形裂縫等病害，本文選取三處比較典型的裂縫、掉塊作為分析對(duì)象。

2.2.1 K20+324下行拱頂月牙形裂紋、掉塊。K20+324下行拱頂裂紋呈月牙形，長(zhǎng)1.8m，最寬處0.3m，縫寬2～10mm，錯(cuò)牙3～5mm。

2.2.2 K26+431～436上行拱腰混凝土裂縫。K26+431～436上行拱腰混凝土裂縫長(zhǎng)5m，縫寬超限，并錯(cuò)縫10mm，此處襯砌有脫皮現(xiàn)象（見(jiàn)圖2）。2012.08.07現(xiàn)場(chǎng)工作人員對(duì)裂縫附近拱腰部位鉆孔，結(jié)果顯示襯砌背后密實(shí)，二襯厚度為43cm。

2.2.3 K27+924～930拱頂二襯大面積剝落。K27+924～930混凝土縱裂長(zhǎng)6m，錯(cuò)牙50mm，2012.08.04日拱頂裂縫縱向長(zhǎng)6m。裂縫嚴(yán)重超限，并有錯(cuò)牙50mm，并掉塊0.6m*0.4m*0.1m。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)鉆孔結(jié)果顯示，襯砌厚度27cm，襯砌背后脫空20cm。2014.02.10拱頂K27+928～930段縱向兩個(gè)模版二襯剝落，并剝落防水板，出露初支。K27+924～928段拱頂存在襯砌剝落掉塊，局部嚴(yán)重點(diǎn)可見(jiàn)防水板（見(jiàn)圖3）。剝落的襯砌厚度為8～20cm。2014.02.18對(duì)初支鉆孔20cm左右，見(jiàn)初支鋼筋網(wǎng)，初支襯砌堅(jiān)硬。

3 病害原因分析

縱裂主要分布在拱頂及拱腰，多為張拉裂縫，主要由承受較大圍巖壓力或松散荷載所致，其發(fā)生處多伴有隧道襯砌厚度不足缺陷；環(huán)裂多為施工縫，非襯砌結(jié)構(gòu)受力所致，但易引起滲漏水，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研也表明，隧道滲漏水多發(fā)生在環(huán)裂施工縫處；月牙形裂縫主要分布在隧道拱頂，月牙形裂縫主要是接縫處施工質(zhì)量差，襯砌背后存在空洞，圍巖松散體掉落，襯砌受集中沖擊荷載造成的；斜裂縫主要分布在拱腰位置，其主要由軟硬圍巖過(guò)度造成，隧道襯砌存在較多厚度不足缺陷，也是導(dǎo)致斜裂縫的原因。

4 病害整治原則

既有隧道病害整治處理是非常復(fù)雜的系統(tǒng)工程，既涉及施工安全，又涉及運(yùn)營(yíng)管理安全，病害整治干擾行車正常運(yùn)營(yíng)，而短時(shí)間的天窗又不能進(jìn)行大機(jī)械、大范圍施工。因此，既有隧道病害整治設(shè)計(jì)原則可歸納如下：（1）盡量不大拆大改，以補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)和修補(bǔ)結(jié)構(gòu)缺陷為整治手段；（2）對(duì)嚴(yán)重的病害應(yīng)考慮一次性徹底治理，不留后患，對(duì)一般病害整治應(yīng)確保結(jié)構(gòu)安全和功能使用；（3）對(duì)隧道同一部位同時(shí)存在兩種及以上病害的情況，應(yīng)結(jié)合幾種病害的處理措施，統(tǒng)籌考慮，綜合治理；（4）病害整治前應(yīng)全面、客觀、準(zhǔn)確地查明病害類型、原因、機(jī)理以及根據(jù)病害嚴(yán)重程度、病害類型、病害發(fā)展趨勢(shì)研究處理措施；（5）隧道病害整治是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，需建設(shè)、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)管理等單位緊密協(xié)調(diào)配合，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際優(yōu)化設(shè)計(jì)和落實(shí)施工工藝，確保設(shè)計(jì)意圖實(shí)現(xiàn)。

5 隧道襯砌裂損整治措施

5.1 K20+324下行拱頂月牙形裂紋、掉塊和K45+450拱頂月牙形裂縫、掉塊

采用聚合物改性水泥基修補(bǔ)砂漿+掛網(wǎng)修補(bǔ)處理措施，具體如下：（1）清除所有松動(dòng)、腐蝕的襯砌部分，清除襯砌表層油污、油漆等雜質(zhì)及污垢；（2）將該段砼表面鑿除10cm，掛設(shè)間距為20cm×20cm的Φ8鋼筋網(wǎng)一層，并用Φ16的釬釘固定；（3）用聚合物改性水泥基修補(bǔ)砂漿修補(bǔ)掉塊和掉角的部位；（4）用抹刀在結(jié)構(gòu)表面刮涂P-32混凝土防護(hù)底涂料；（5）將耐堿玻璃纖維網(wǎng)布粘鋪在P-32防護(hù)底涂料上壓平；（6）P-32防護(hù)底涂料和耐堿玻璃纖維網(wǎng)布施工48小時(shí)后進(jìn)行P-33混凝土防護(hù)面涂料的涂裝施工。

5.2 K26+431～436上行拱腰混凝土裂縫、K30+785～791下行拱腳至拱頂斜裂縫

采用錨桿+碳纖維布加固的處理措施，具體如下：（1）沿裂縫縱向約0.75m間隔施做Φ32自進(jìn)式注漿錨桿，錨桿在裂縫兩側(cè)交錯(cuò)布置，錨桿深入堅(jiān)硬圍巖長(zhǎng)度不小于1m；（2）沿裂縫延伸方向每隔150cm采用針管式注漿法，對(duì)裂縫進(jìn)行注漿回填，注漿材料選用水灰比為0.4的加固型TGRM水泥基特種灌漿料，推薦注漿壓力為0.3～0.5MPa。注漿前應(yīng)用封堵膠對(duì)裂縫進(jìn)行封堵，并采用堵漏修補(bǔ)劑進(jìn)行修補(bǔ)；（3）注漿完畢后，對(duì)襯砌表面進(jìn)行清理，刷水泥基滲透型結(jié)晶防水涂料，并貼碳纖維加固層；（4）碳纖維加固層寬度不小于60cm。

5.3 K27+924～930拱頂二襯整體剝落

采用嵌入鋼拱架+聚合物改性水泥基修補(bǔ)砂漿回填修復(fù)二襯的處理措施，具體實(shí)施如下：（1）清除所有松動(dòng)、腐蝕的襯砌部分，清除襯砌表層油污、油漆等雜質(zhì)及污垢；（2）對(duì)襯砌損壞段落的拱部采取掛網(wǎng)修補(bǔ)，方案同襯砌掉塊處理；（3）對(duì)鋼架安裝拱腳位置，鑿出支撐孔洞，深度保證鋼座及鋼筋完全放進(jìn)去為宜。拱部限界富余部分可不開(kāi)鑿；（4）每榀鋼架分5段安裝，安裝前應(yīng)對(duì)鋼架進(jìn)行防銹處理；（5）鋼架縱向采用Φ22鋼筋連接，環(huán)向間距0.5m，鋼筋與鋼架焊接牢固，鑿槽部分通過(guò)鎖腳錨桿將鋼架固定到襯砌中，并采用聚合物改性水泥基修補(bǔ)砂漿回填，并對(duì)表面采取防護(hù)處理；（6）對(duì)外露鋼架、扁鋼刷氟碳漆兩遍，再刷一層絕緣漆，且鋼架應(yīng)采取接地措施。

6 結(jié)語(yǔ)

由于長(zhǎng)梁山隧道每天天窗時(shí)間為4個(gè)小時(shí)，因此需要在實(shí)施前做好充分的協(xié)調(diào)及準(zhǔn)備工作，才能確保在較短的時(shí)間內(nèi)提高施工效率，通過(guò)對(duì)長(zhǎng)梁山隧道幾處襯砌裂損的整治，消除了襯砌病害，達(dá)到了襯砌結(jié)構(gòu)安全的目的，整治措施施工中具有可操作性，可為今后其他隧道裂損整治提供借鑒。

參考文獻(xiàn)

[1] 鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范（TB10003-2005）[S].北京：中國(guó)鐵道出版社，2005.

[2] 鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)規(guī)范（TB10005-2010）[S].北京：中國(guó)鐵道出版社，2011.

[3] 鐵路隧道施工技術(shù)指南（TZ 204-2008）[S].北京：中國(guó)鐵道出版社，2011.

[4] 鐵路公務(wù)安全規(guī)則（鐵運(yùn)[2006]177號(hào)）[S].北京：中國(guó)鐵道出版社，2011.

[5] 鐵二院.鐵路工程設(shè)計(jì)技術(shù)手冊(cè)（隧道）（修訂版）[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，1995.

[6] 吳啟勇，蔡葉瀾.碳纖維布在連拱隧道襯砌裂縫病害治理中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代隧道技術(shù)，2006，43（6）.

[7] 翟良杰.采用TGRM防水型灌漿料綜合整治營(yíng)業(yè)線隧道病害[J].鐵道技術(shù)監(jiān)督，2003，（3）.

[8] 高菊如，張博，袁瑋，涂文軒.既有線鐵路隧道病害綜合整治技術(shù)與設(shè)備配套研究[J].現(xiàn)代隧道技術(shù)，2013，50（6）.

[9] 張俊儉，馬利榮，晉先堂.水泥基滲透結(jié)晶型防水材料在整治隧道漏水中的應(yīng)用[J].鐵道工務(wù)，2009.（2）.

[10] 郭二鵬.鐵路隧道病害有效整治技術(shù)研究[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2014，（2）.

[11] 李有泉.簡(jiǎn)述鐵路隧道病害防治[J].建材與裝飾，2014，（8）.

[12] 萬(wàn)墨林，韓繼云.混凝土結(jié)構(gòu)加同技術(shù)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1995.

作者簡(jiǎn)介：吳小策（1984-），男，河北辛集人，鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司工程師，碩士，研究方向：隧道與地下結(jié)構(gòu)。

（責(zé)任編輯：王 波）