高速鐵路隧道襯砌裂縫病害及其整治措施研究

韓亮

摘要：我國(guó)大量高鐵隧道項(xiàng)目已經(jīng)正式投入運(yùn)營(yíng)使用，其實(shí)踐說(shuō)明，不恰當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)和施工會(huì)導(dǎo)致運(yùn)營(yíng)中的襯砌結(jié)構(gòu)發(fā)生病害，影響其承載力和穩(wěn)定性，給安全運(yùn)行帶來(lái)安全威脅。在隧道病害中，襯砌結(jié)構(gòu)裂縫造成的危害相對(duì)較大，不僅威脅了結(jié)構(gòu)的承載力，還與其他病害共同作用，進(jìn)行惡性循環(huán)。因此，本文針對(duì)襯砌裂縫問題進(jìn)行簡(jiǎn)要分析，并提出一些整治措施，希望可以為高鐵的安全提供安全保障。

關(guān)鍵詞：高鐵隧道；襯砌裂縫危害；整治措施

高鐵隧道襯砌經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生裂縫病害，當(dāng)其出現(xiàn)時(shí)應(yīng)當(dāng)結(jié)合發(fā)生的嚴(yán)重情況，根據(jù)分布特點(diǎn)，有針對(duì)性地采取整治手段和技術(shù)進(jìn)行處理。同時(shí)也絕不能忽略預(yù)防工作，在具體操作中應(yīng)當(dāng)根據(jù)科學(xué)設(shè)計(jì)與操作強(qiáng)度開展施工，對(duì)這一操作過程有效監(jiān)管，從而獲得符合規(guī)范要求的項(xiàng)目。

一、病害出現(xiàn)原因與分布

工地地質(zhì)特點(diǎn)是發(fā)生病害的原因之一。綜合來(lái)講，項(xiàng)目若與復(fù)雜斷層環(huán)境接近或通過時(shí)，本身與外壁出現(xiàn)巨大的圍巖荷載力，并導(dǎo)致兩側(cè)不均勻受力，較大荷載一段容易發(fā)生裂縫。在這樣的地質(zhì)環(huán)境中，分布裂縫部位，兩側(cè)承載力等都是引起襯砌形狀改變的重要原因。

（一）空洞導(dǎo)致的裂縫與分布

當(dāng)襯砌背后發(fā)生空洞時(shí)，由于存在位置會(huì)令隧道形成一種凸向圍巖一層的變形，進(jìn)一步出現(xiàn)裂縫。并且這一空洞也會(huì)對(duì)裂縫數(shù)目與深度造成影響。空洞越大，則會(huì)產(chǎn)生較大的變形區(qū)域，也會(huì)出現(xiàn)更多更深的裂縫。另外，由于覆蓋在隧道附近的土層出現(xiàn)了不均勻分布重力的問題，對(duì)其外壁以及襯砌產(chǎn)生不同的壓力。同時(shí)，這樣的壓力通常會(huì)引發(fā)病害，并且通過實(shí)際情況分析，病害發(fā)生的嚴(yán)重與否直接聯(lián)系著自身承受的重力。在裂縫中，形成面積和深度是其發(fā)生變形的關(guān)鍵原因，同時(shí)由于逐步增大的覆土層重力，相應(yīng)也會(huì)增加變形概率[1]。

（二）地下水形成的作用力

具體包括地下水壓力以及寒冷天氣產(chǎn)生的凍脹力。通常狀況下設(shè)計(jì)施工忽略不計(jì)地下水影響圍巖的情況，但是若存在巨大涌水，在一部分擁有較高滲透性的區(qū)域極有可能發(fā)生排水堵塞，致使水壓對(duì)圍巖發(fā)生持續(xù)作用力令其發(fā)生極限平衡現(xiàn)象，從而發(fā)生水平狀或者是環(huán)向的裂縫。

（三）施工技術(shù)

第一，施工操作問題以及管理疏忽造成的質(zhì)量不足。比如控制配合比不夠慎重，澆筑和振搗操作不符合要求產(chǎn)生空洞和開裂，直接影響密實(shí)性，從而發(fā)生質(zhì)量問題。此外，在混凝土模板澆筑過程中由于不平整造成尺寸差異從而發(fā)生受力不均，裂縫也會(huì)由此出現(xiàn)，直接降低了承載力。第二，施工缺少科學(xué)安排。由于無(wú)法科學(xué)安排施工過程，造成不能有效銜接各個(gè)環(huán)節(jié)，進(jìn)一步在拱頂?shù)任恢贸霈F(xiàn)裂縫[2]。

二、整治措施

（一）加強(qiáng)自身強(qiáng)度

錨噴加固具體是在裂縫部位噴射混凝土，進(jìn)一步對(duì)結(jié)構(gòu)裂縫有效填補(bǔ)，利用粘結(jié)性將新舊混凝土制作成組合拱，一定程度強(qiáng)化了材料與結(jié)構(gòu)自身的強(qiáng)度。碳纖維布加工主要是在裂縫發(fā)生的位置粘貼碳纖維布，利用其有效粘結(jié)土梁進(jìn)一步提升承載力，有效增強(qiáng)了結(jié)構(gòu)的抗彎力。注漿加固原理是對(duì)混凝土存在的空洞以及裂縫采取漿液有效填補(bǔ)，進(jìn)一步提升了結(jié)構(gòu)質(zhì)量。

（二）碳纖維加固

加固處理施工材料，主要目的是提升結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，增加承載力。第一，處理結(jié)構(gòu)面。具體是利用砂輪設(shè)備清理結(jié)構(gòu)面裂縫產(chǎn)生的混凝土，確保其完全干燥，并且保持良好的平整性，可以達(dá)到施工要求；第二，封閉處置。具體是采取密封膠封閉表面存在的裂縫，并且提升施工效率；第三，事先涂抹底膠。在處理過程中，可以在結(jié)構(gòu)表面使用滾筒設(shè)施涂刷樹脂，確保其厚度不超過0.004mm；第四，找平操作。在涂抹操作結(jié)束以后，若表面形成氣泡，待樹脂完全干燥后利用砂輪設(shè)備清除氣泡[3]。

（三）提升穩(wěn)定性

整治裂縫工作比較復(fù)雜，操作人員應(yīng)具備較高的素質(zhì)，如此才可以提升操作水平。對(duì)圍巖進(jìn)行加固，可以最大程度地提升安全水平。在具體操作中，關(guān)鍵是通過錨固注漿和深孔注漿等方法。但在實(shí)際應(yīng)用中，時(shí)常會(huì)出現(xiàn)很高級(jí)別的巖體，如此應(yīng)先實(shí)施鉆孔與壓漿，進(jìn)一步確保操作質(zhì)量，達(dá)到補(bǔ)縫目標(biāo)。對(duì)附近破碎巖體實(shí)行深孔壓漿的過程中，應(yīng)建立一個(gè)固結(jié)圈，提高巖體安全水平。圍巖加固可以保證完整性。

（四）整治嚴(yán)重病害的工藝

處理嚴(yán)重病害時(shí)，可以對(duì)拱頂后背部位實(shí)施注漿，在確保施工操作與巖層之間的良好粘結(jié)性的前提下，對(duì)受力有效改進(jìn)。注漿操作中，應(yīng)科學(xué)設(shè)計(jì)參數(shù)：注漿孔之間的距離是2m×2m，分布形狀為梅花，控制壓力范圍在0.5-1MPa，應(yīng)用1：1水泥砂漿材料，采取由下至上、先稀后稠的壓漿操作原則。具體操作中在裂縫部位清除的混凝土厚度應(yīng)超過14cm，并且延伸位置鑿出楔形槽，寬度不大于8cm，深度則必須超過裂縫深度。另外，還需要認(rèn)真清理楔形槽內(nèi)部[4]。

（五）其他加固法

首先，騎縫注漿法。這一方式主要使用漿液和環(huán)氧樹脂砂漿材料。具體工藝：第一，沿著裂縫形成方向?qū)嵤╄彶?，并且從裂縫部位延伸至兩端，確保5cm的槽寬；第二，對(duì)內(nèi)部浮土有效清理；第三，順延裂縫方向注漿鋼管，嚴(yán)控彼此之間的距離，在溝槽內(nèi)部填入環(huán)氧樹脂砂漿以及固定注漿管；第四，徹底固結(jié)砂漿以后壓注環(huán)氧樹脂砂漿材料，注意壓力保持在0.4MPa；第五，割管。當(dāng)結(jié)束操作以后，割除外露的注漿管，并且涂刷顏料。其次，鑿槽嵌補(bǔ)方法。在利用這一方法對(duì)病害處理的過程中，第一應(yīng)認(rèn)真清理襯砌表面，保證不會(huì)出現(xiàn)任何雜物并保證自身完全干燥。第二在開始鑿槽的過程中，聯(lián)系實(shí)際裂縫深度對(duì)相應(yīng)參數(shù)有效確定，并且將底膠涂抹在內(nèi)壁和底部，開展合理的填料操作，第三利用搗固設(shè)備加固處理填料，需要注意的是在使用這一方法時(shí)應(yīng)當(dāng)對(duì)防水材料注意保養(yǎng)。

三、結(jié)束語(yǔ)

總而言之，在具體施工操作中，由于內(nèi)外部因素共同發(fā)揮作用，非常容易發(fā)生裂縫病害，一定程度影響了列車的安全穩(wěn)定運(yùn)行。因此，為了最大程度減少病害發(fā)生幾率，操作人員應(yīng)當(dāng)在具體工作中貫徹執(zhí)行安全生產(chǎn)和操作的重要作用，認(rèn)真對(duì)照設(shè)計(jì)方案的各種數(shù)據(jù)，并且在原來(lái)基礎(chǔ)上監(jiān)督各項(xiàng)操作流程，仔細(xì)查找已經(jīng)出現(xiàn)的病害及其原因，并制定合理的解決手段，最終促進(jìn)高速鐵路的快速發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]高焱，夏晶晶，耿紀(jì).基于模糊綜合評(píng)判法的寒區(qū)高速鐵路隧道凍害評(píng)價(jià)體系研究 [J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2018（7）：89.

[2]季維生.高速鐵路隧道拱頂二次襯砌背后存在空洞時(shí)氣動(dòng)荷載對(duì)其的影響 [J].中國(guó)鐵道科學(xué)，2017（6）：56–62.

[3]代利波.探析高速鐵路隧道存在的缺陷及其整治技術(shù)[J].海峽科技與產(chǎn)業(yè)，2017（9）：168–169.

[4]翟順鵬.淺析高速鐵路隧道施工技術(shù)與質(zhì)量控制分析[J].建筑技術(shù)開發(fā)，2017（13）：47–48.

（作者單位：中鐵隧道集團(tuán)三處有限公司）