鐵路運(yùn)營(yíng)隧道病害現(xiàn)狀及檢測(cè)評(píng)估

周天平 宋強(qiáng) 龔鵬飛

中國(guó)鐵路呼和浩特局集團(tuán)有限公司集寧工務(wù)段 內(nèi)蒙古烏蘭察布 012000

據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2018年底中國(guó)鐵路營(yíng)業(yè)里程達(dá)13. 1萬(wàn)km。其中，投入運(yùn)營(yíng)的鐵路隧道15117座，總長(zhǎng)16331 km。在既有鐵路隧道運(yùn)營(yíng)期間，經(jīng)過(guò)運(yùn)營(yíng)期列車荷載作用，極易引發(fā)其他各類病害，如襯砌滲漏水、開(kāi)裂、掉塊，隧底裂損、下沉與翻漿冒泥、排水系統(tǒng)凍害等。這些病害導(dǎo)致鐵路隧道結(jié)構(gòu)的安全可靠度和穩(wěn)定性降低，可能威脅線路行車安全。鐵路部門每年都投入大量的人力、物力和資金用于隧道病害的維修和整治，但隧道設(shè)備的狀況仍然難以根本好轉(zhuǎn)。

因此，必須通過(guò)系統(tǒng)的分析研究，總結(jié)鐵路隧道的病害特點(diǎn)，完善隧道病害檢測(cè)評(píng)估手段，結(jié)合實(shí)際制定出符合我國(guó)鐵路特點(diǎn)的一整套檢測(cè)方法[1]。形成從日常維護(hù)、病害檢測(cè)、病害整治到質(zhì)量跟蹤的一整套技術(shù)體系，以適應(yīng)信息化目標(biāo)管理的需要，為隧道養(yǎng)護(hù)維修提供參考，使運(yùn)營(yíng)隧道的日常維護(hù)和病害整治提高到一個(gè)新的水平。

1 鐵路運(yùn)營(yíng)隧道病害的主要類型

1.1 隧道襯砌存在的主要病害

隧道襯砌存在的病害主要有：襯砌裂損、滲漏水、凍害、腐蝕。

（1）襯砌裂損的類型主要有襯砌開(kāi)裂、壓潰、錯(cuò)動(dòng)、掉塊及組合工況。襯砌裂損的主要原因有：①垂向線狀荷載、斜向線狀荷載、水平線狀荷載、垂向分布荷載；②灌注過(guò)快，混合料分散不均勻，振搗不充分，拌合時(shí)間過(guò)長(zhǎng)；③使用條件和環(huán)境因素，如化學(xué)腐蝕環(huán)境、氯鹽環(huán)境、凍融環(huán)境、內(nèi)外溫差環(huán)境；④堿性集料反應(yīng)發(fā)生膨脹開(kāi)裂，集料中的泥分出現(xiàn)不規(guī)則網(wǎng)狀開(kāi)裂，水泥的水化熱發(fā)生熱脹開(kāi)裂、水泥異常凝結(jié)發(fā)生不規(guī)則開(kāi)裂、風(fēng)化巖和低質(zhì)量的集料發(fā)生爆炸狀開(kāi)裂、下沉開(kāi)裂。

（2）滲漏水病害類型有滴水、涌水、水蝕等。滲漏水病害的主要原因有：①地質(zhì)條件復(fù)雜，巖溶發(fā)育，水壓較大；②設(shè)計(jì)和施工水平達(dá)不到要求；③襯砌和防水材料存在一定不足；④排水系統(tǒng)堵塞等

（3）凍害。在寒冷地區(qū)，地下水或地表水進(jìn)入隧道后，凍結(jié)成冰，造成隧道功能受損害，稱為凍害。根據(jù)凍害的現(xiàn)象，凍害類型可分為掛冰、冰錐、冰塞、冰楔、圍巖凍脹、襯砌材質(zhì)凍融破壞和襯砌冷縮開(kāi)裂等7種。

1.2 隧底病害

（1）整體道床裂損的主要原因有：①列車荷載作用影響；②灌注道床時(shí)未及時(shí)清理隧底積水；③整體道床與隧道底部襯砌混凝土之間的黏結(jié)力不足； ④混凝土澆筑工藝差、水泥等級(jí)不達(dá)標(biāo)、道床的厚度不足、混凝土養(yǎng)生時(shí)間不足等質(zhì)量問(wèn)題；⑤地下水對(duì)整個(gè)道床的影響；⑥養(yǎng)護(hù)維修不良等[2]。

（2）仰拱或鋪底裂損的主要原因有：①列車荷載作用影響；②混凝土的收縮；③溫度應(yīng)力；④配筋不足；⑤混凝土材料及配合比不當(dāng)；⑥養(yǎng)護(hù)條件差；⑦施工質(zhì)量差等。

（3）仰拱和（或）填充層厚度不足的主要原因有：①隧底開(kāi)挖時(shí)欠挖，未挖到設(shè)計(jì)隧底高程；②隧底有鋼架地段鋼架制作不標(biāo)準(zhǔn)，侵入仰拱造成混凝土厚度不足。

2 運(yùn)營(yíng)鐵路隧道檢測(cè)、監(jiān)測(cè)技術(shù)

2.1 鐵路隧道檢測(cè)、監(jiān)測(cè)體系

基于鐵路隧道檢測(cè)、監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)管理，針對(duì)服役隧道不同狀態(tài)下檢測(cè)、監(jiān)測(cè)的方式、頻次等，形成了面向設(shè)計(jì)壽命的鐵路隧道檢測(cè)、監(jiān)測(cè)技術(shù)條件，建立了由驗(yàn)收檢測(cè)、周期檢測(cè)、日常檢測(cè)、重點(diǎn)監(jiān)測(cè)構(gòu)成的鐵路隧道檢測(cè)、監(jiān)測(cè)體系。對(duì)于全部隧道，在竣工驗(yàn)收期，以襯砌質(zhì)量檢測(cè)車為主進(jìn)行驗(yàn)收檢測(cè)；進(jìn)入運(yùn)營(yíng)期后，進(jìn)行周期檢測(cè)和日常檢測(cè)；對(duì)于存在風(fēng)險(xiǎn)的重點(diǎn)隧道，開(kāi)展移動(dòng)與定點(diǎn)相結(jié)合的重點(diǎn)監(jiān)測(cè)。所有檢測(cè)、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)集中存儲(chǔ)于隧道檢測(cè)、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中。

2.2 拱墻襯砌表觀型病害劣化評(píng)定方法

（1）襯砌變形或移動(dòng)的等級(jí)評(píng)定方法是按襯砌變形、移動(dòng)、下沉等的發(fā)展速度來(lái)劃分的。量測(cè)襯砌變形或移動(dòng)的方法可采用投影式斷面測(cè)定儀或利用激光對(duì)隧道的橫斷面進(jìn)行測(cè)試； 也可采用管式標(biāo)尺、帶尺延伸計(jì)、收斂計(jì)、帶式標(biāo)尺等儀器，對(duì)隧道的凈空位移進(jìn)行測(cè)定。在隧道凈空位移測(cè)定前，必須在隧道襯砌上安設(shè)標(biāo)志，設(shè)置測(cè)線。

（2）襯砌開(kāi)裂的等級(jí)評(píng)定，主要是根據(jù)裂縫的長(zhǎng)度、寬度和深度來(lái)確定，還應(yīng)考慮裂縫的發(fā)展速度加以判斷[3]。

（3）對(duì)于壓潰劣化等級(jí)劃分是根據(jù)所在的部位（重點(diǎn)是拱部）、范圍、深度的大小。確定開(kāi)裂的長(zhǎng)度和寬度、錯(cuò)臺(tái)深度等可用折尺、比尺等進(jìn)行，而測(cè)定裂縫的發(fā)展速度可采用裂縫計(jì)和各種應(yīng)變計(jì)，也可采用砂漿餅、油漆標(biāo)志等方法來(lái)測(cè)定。黏接帶應(yīng)采用尼龍或聚酯材料。

2.3 拱墻襯砌結(jié)構(gòu)型病害劣化評(píng)定方法

（1）襯砌混凝土厚度可采用儀器探測(cè)和鉆孔取樣等方法進(jìn)行評(píng)定。

（2）襯砌背后空洞或回填不密實(shí)，可采用儀器探測(cè)、敲擊聲檢和鉆孔取樣等方法進(jìn)行評(píng)定。（3）襯砌混凝土強(qiáng)度可采用回彈儀和取芯試驗(yàn)等方法進(jìn)行評(píng)定。（4）襯砌材料劣化可采用目測(cè)和儀器探測(cè)等方法進(jìn)行評(píng)定。（5）多種結(jié)構(gòu)型病害并存時(shí)，應(yīng)按劣化等級(jí)最嚴(yán)重的一項(xiàng)評(píng)定。

2.4 隧道病害狀況評(píng)估

在聲波檢測(cè)法以及探地雷達(dá)檢測(cè)法的幫助下，其可對(duì)鐵路運(yùn)營(yíng)隧道的實(shí)際病害發(fā)生情況予以有效的檢測(cè)，相關(guān)人員便可根據(jù)所獲取的檢測(cè)結(jié)果來(lái)對(duì)隧道病害情況加以評(píng)估。其中，評(píng)估內(nèi)容包括襯砌強(qiáng)度值、襯砌結(jié)構(gòu)厚度值、圍巖超欠挖情況等。

3 結(jié)語(yǔ)

隧道病害處治的過(guò)程中，首先要查明病害出現(xiàn)的原因，然后采取相應(yīng)的處治措施。在制定處治方案的過(guò)程中，既要對(duì)現(xiàn)有病害情況進(jìn)行修復(fù)，又要對(duì)出現(xiàn)此類病害的根源進(jìn)行根除，真正做到標(biāo)本兼治。