鐵路隧道襯砌病害整治若干問(wèn)題的研究

高杰

山東省公路橋梁檢測(cè)中心有限公司 山東 東營(yíng) 257100

引言

近些年來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的程度正在不斷地提升，隨著這樣的經(jīng)濟(jì)發(fā)展形勢(shì)，交通運(yùn)輸事業(yè)的重要程度也在不斷地上升。只有不斷地保證交通事業(yè)的發(fā)展，才能夠保證人民的生活水平和實(shí)際需求。因此，在我國(guó)的鐵路建設(shè)上也應(yīng)當(dāng)加大投入，保證我國(guó)目前的鐵路建設(shè)水平，提升鐵路建設(shè)的質(zhì)量，保證運(yùn)輸需求和人民的出行需求。在鐵路建設(shè)的過(guò)程之中，有關(guān)部門也應(yīng)當(dāng)注意隧道的運(yùn)用，來(lái)幫助整體的工程運(yùn)作更加的科學(xué)和便捷，通過(guò)隧道的運(yùn)用，來(lái)節(jié)省交通運(yùn)輸?shù)臅r(shí)間，同時(shí)也能夠在一些地勢(shì)相差比較大的地區(qū)保證工程的安全問(wèn)題。但是在實(shí)際的建設(shè)過(guò)程之中，鐵路隧道的建設(shè)也出現(xiàn)了很多的病害問(wèn)題，本文就將針對(duì)這些目前存在的病害問(wèn)題，展開一系列的研究和分析。

1 襯砌裂損

我們?cè)谡归_相關(guān)病害問(wèn)題的研究過(guò)程之中，發(fā)現(xiàn)目前存在的問(wèn)題當(dāng)中，襯砌問(wèn)題的存在比例非常大，是影響鐵路隧道建設(shè)的主要問(wèn)題之一。因此針對(duì)襯砌問(wèn)題，有關(guān)部門應(yīng)當(dāng)開展針對(duì)性的措施，保證這一問(wèn)題在工程之中能夠被妥善解決，以免影響到后期的工程質(zhì)量和安全性問(wèn)題。

襯砌問(wèn)題作為主要的病害問(wèn)題之一，其組成形式實(shí)際上也分成了好幾種類型，在下文之中，我們將會(huì)針對(duì)這些不同的類型一一展開探討。包括襯砌變形、襯砌移動(dòng)以及襯砌開裂。

1.1 襯砌變形

襯砌變形的類型實(shí)際上也不是簡(jiǎn)單的一種，而是可以分為橫向上的變形和縱向上的變形。在我們實(shí)際展開分析的過(guò)程之中發(fā)現(xiàn)，實(shí)際上目前存在襯砌變形問(wèn)題之中，橫向上的變形占據(jù)了絕大多數(shù)。實(shí)際上橫向變形出現(xiàn)的主要原因就是因?yàn)橐r砌受到了周邊巖石的擠壓影響，從而發(fā)生了橫向上的形變。而橫向形變最容易產(chǎn)生的后果就是由于受到了橫向擠壓，于是在襯砌上就會(huì)造成開裂，這些裂紋如果累積到一定程度，襯砌就有可能會(huì)入侵到其他的界限范圍之內(nèi)，這實(shí)際上會(huì)存在很大的安全隱患，在襯砌超出自身原定的安全范圍時(shí)，就可能會(huì)因?yàn)閹r層之間的相互作用從而發(fā)生坍塌事故，嚴(yán)重危害了施工過(guò)程之中的場(chǎng)地和人員的基本安全。

1.2 襯砌移動(dòng)

襯砌移動(dòng)實(shí)際上指的就是襯砌在施工過(guò)程之中可以出現(xiàn)自身的移動(dòng)，在這樣的移動(dòng)過(guò)程之中其實(shí)并不只是會(huì)產(chǎn)生簡(jiǎn)單的移動(dòng)這一種形式，而是會(huì)結(jié)合其他的問(wèn)題，例如在移動(dòng)過(guò)程之中會(huì)伴隨著上升或者下降的情況，這樣也就會(huì)使得原本比較簡(jiǎn)單的襯砌移動(dòng)在進(jìn)行問(wèn)題的組合之后變得比較復(fù)雜，在處理環(huán)節(jié)也會(huì)比較困難。

1.3 襯砌開裂

襯砌開裂問(wèn)題主要就是在襯砌結(jié)構(gòu)的表面會(huì)出現(xiàn)裂縫，但是這種裂縫的組成原因又和襯砌變形之中的開裂組成原因有著很大的不同，在襯砌開裂之中，我們應(yīng)當(dāng)更加注意裂縫的走向，這樣可以直接將其劃分為縱向裂縫和斜向裂縫以及周向裂縫這幾種。不同于襯砌變形之中受到的巖層擠壓?jiǎn)栴}，襯砌開裂主要產(chǎn)生的原因更多地在自身。

縱向裂縫其實(shí)主要更多地影響到的是襯砌本身，在出現(xiàn)斷裂問(wèn)題比較嚴(yán)重的時(shí)候，甚至可能導(dǎo)致隧道出現(xiàn)掉拱的情況，周邊的環(huán)境也會(huì)受到襯砌的影響從而發(fā)生斷裂，也有可能會(huì)引發(fā)更加嚴(yán)重的坍塌事故。

縱向裂縫在分布過(guò)程中，主要出現(xiàn)在外干的地區(qū)，同時(shí)還要將雙線隧道作為其中的主要主體。周邊裂紋的出現(xiàn)主要就是由于在縱面上受力不均衡，從而產(chǎn)生了開裂問(wèn)題，由于本身是因?yàn)椴黄胶獾氖芰?，因此一旦出現(xiàn)周邊的裂紋，就會(huì)進(jìn)一步惡化當(dāng)前的壓力平衡模式，同時(shí)圍巖地質(zhì)也會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的變化。周邊開裂的問(wèn)題更容易導(dǎo)致沉降問(wèn)題的發(fā)生，這也就會(huì)使得整體工程在施工內(nèi)容之中可能會(huì)產(chǎn)生水平面的下降，從而嚴(yán)重影響了工程的質(zhì)量水平。

1.4 襯砌滲漏水現(xiàn)象

襯砌漏水一直以來(lái)都是鐵路隧道襯砌當(dāng)中非常重要的病害主類型之一，在滲水的分類之中，其實(shí)比較容易出現(xiàn)滲水情況的就是在拱部，襯砌在拱部區(qū)域會(huì)比較容易出現(xiàn)滲水和漏水的情況。受到這樣的影響，在邊墻區(qū)域內(nèi)也會(huì)比較容易產(chǎn)生滲水的現(xiàn)象。

一旦隧道內(nèi)部出現(xiàn)了比較嚴(yán)重的滲水情況，其穩(wěn)定性就會(huì)受到很嚴(yán)重的破壞，由于隧道本身內(nèi)部基本上是由巖層和土層構(gòu)成，一旦出現(xiàn)滲水現(xiàn)象就會(huì)導(dǎo)致本身的土層出現(xiàn)疏松，尤其是對(duì)于隧道內(nèi)部的設(shè)施而言，機(jī)器和設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中如果接觸到了滲漏的水源，也非常容易造成損傷和報(bào)廢，從而影響施工安全。同時(shí)，隧道周邊的水環(huán)境也可能會(huì)受到比較大的影響，如出現(xiàn)污染、回流等問(wèn)題，這樣在鐵路運(yùn)營(yíng)的過(guò)程之中也會(huì)存在很大的安全性問(wèn)題。

1.5 襯砌腐蝕現(xiàn)象

襯砌腐蝕現(xiàn)象也是常見(jiàn)的鐵路隧道襯砌病害之一，由于襯砌存在施工環(huán)境之中，在施工過(guò)程中非常容易產(chǎn)生一些本身就已經(jīng)處于污染環(huán)境之中的環(huán)境水，因此襯砌處于這樣的環(huán)境水之中，本身就已經(jīng)置入了一個(gè)腐蝕性的環(huán)境。襯砌背后直接接觸腐蝕性的環(huán)境水，就很容易導(dǎo)致這些環(huán)境水沿著襯砌的毛細(xì)孔、工作縫及變形縫流到襯砌的內(nèi)側(cè)，對(duì)襯砌內(nèi)部的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定的腐蝕和污染。同時(shí)這些水會(huì)隨著襯砌內(nèi)部的縫隙而流到隧道內(nèi)部，也就從環(huán)境之中的污染水而轉(zhuǎn)變成為隧道之中的污染水，通過(guò)襯砌滲透的方式進(jìn)入了隧道內(nèi)部，也就會(huì)對(duì)襯砌縫隙、砌石、灰縫產(chǎn)生侵蝕，導(dǎo)致襯砌腐蝕情況的發(fā)生。

另外，這些環(huán)境水進(jìn)入隧道之中，也有可能對(duì)隧道正在施工過(guò)程之中的地面造成腐蝕，襯砌腐蝕現(xiàn)象對(duì)隧道的總體使用壽命非常不利，會(huì)造成隧道之中各項(xiàng)內(nèi)容的腐蝕，從而影響隧道的整體壽命，也不利于施工安全問(wèn)題[1]。

2 分析鐵路隧道襯砌病害產(chǎn)生的原因

2.1 在設(shè)計(jì)方面存在問(wèn)題

設(shè)計(jì)工作主要設(shè)立在整體施工過(guò)程開展之前，通過(guò)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)確定整體的施工圖紙，在施工過(guò)程之中可能會(huì)使用到的額材料，在施工過(guò)程中的工藝問(wèn)題，從而保證在實(shí)際施工環(huán)節(jié)能更加順利地開展工作。因此設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)在施工過(guò)程之中主要起到的就是指導(dǎo)性作用，能夠幫助隧道施工進(jìn)行得更加科學(xué)有效，具備很強(qiáng)的重要性，在施工內(nèi)容之中是必不可少的。

隧道工程的建設(shè)質(zhì)量，導(dǎo)致各種襯砌病害現(xiàn)象的發(fā)生。因此對(duì)于這些本身就有可能發(fā)生的病害問(wèn)題，在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)就應(yīng)當(dāng)全面地進(jìn)行考慮，并且在設(shè)計(jì)方案的時(shí)候就應(yīng)當(dāng)針對(duì)這些問(wèn)題擬定一些解決措施，保證施工環(huán)節(jié)能夠盡可能地避開這些問(wèn)題，在設(shè)計(jì)過(guò)程之中的決策問(wèn)題就會(huì)直接影響襯砌的結(jié)構(gòu)，因此在設(shè)計(jì)工作展開之前，相關(guān)的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)當(dāng)親自進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)線程的整體環(huán)境和狀況進(jìn)行調(diào)查，或者是和團(tuán)隊(duì)的施工部門和環(huán)境調(diào)查部門積極地進(jìn)行討論，更多地了解一些環(huán)境上的信息，對(duì)于本身的地勢(shì)、地貌、土壤程度這些基本環(huán)境問(wèn)題應(yīng)當(dāng)做到全面地了解，以此來(lái)保證在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)之中不會(huì)出錯(cuò)。

但是目前在鐵路隧道施工過(guò)程之中，很多設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)并沒(méi)有真正地進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)，在貼近當(dāng)前施工環(huán)境的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)，很多時(shí)候設(shè)計(jì)人員對(duì)地質(zhì)的整體構(gòu)造，地貌的判斷非常不精確，對(duì)于很多最基本的環(huán)境問(wèn)題也并不了解，僅僅只是一味地憑借自身的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)工作開展的時(shí)候?qū)鷰r分類不準(zhǔn)確，對(duì)像隧道結(jié)構(gòu)的襯砌的厚度計(jì)算也不精確，這樣的設(shè)計(jì)內(nèi)容根本就無(wú)法滿足環(huán)境的需要，設(shè)計(jì)出來(lái)的方案也根本不適合當(dāng)前的施工工程，也就會(huì)導(dǎo)致很多問(wèn)題的發(fā)生。對(duì)于巖層判斷不準(zhǔn)確，就無(wú)法正確得出襯砌在巖層之中的受力方式，導(dǎo)致襯砌裂損現(xiàn)象的發(fā)生。

此外，在設(shè)計(jì)工作之中也容易出現(xiàn)重點(diǎn)不清晰的情況，設(shè)計(jì)人員在對(duì)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，并沒(méi)有綜合考慮到各方面的因素，因此也就導(dǎo)致了設(shè)計(jì)出來(lái)的方案在一些領(lǐng)域存在短板。這實(shí)際上也會(huì)影響襯砌設(shè)計(jì)的基本質(zhì)量，影響到后續(xù)的施工水平和施工安全問(wèn)題[2]。

2.2 在施工技術(shù)方面存在問(wèn)題

施工技術(shù)方面存在問(wèn)題也會(huì)直接影響鐵路隧道襯砌質(zhì)量，相關(guān)的施工團(tuán)隊(duì)在正式施工之前應(yīng)當(dāng)針對(duì)當(dāng)?shù)氐闹饕卣?，?lái)選擇更加合適的施工工藝，對(duì)于施工工藝的選擇在很大程度上能夠決定施工的效率，一旦選擇了錯(cuò)誤的方法，就很容易導(dǎo)致施工過(guò)程之中存在很大的困難，那么就難以避免各種襯砌病害的發(fā)生。

施工團(tuán)隊(duì)在選擇施工方法的時(shí)候應(yīng)當(dāng)考慮各種因素，例如具體的施工器械的選擇，操作技術(shù)的選擇，施工水平等等，對(duì)于施工設(shè)備的選擇就應(yīng)當(dāng)更多地分析不同施工器械的性能差別，爭(zhēng)取從這些器械之中選擇性能最好的來(lái)進(jìn)行施工。施工工藝的選擇也應(yīng)當(dāng)更多地考慮到施工的目的，例如當(dāng)前的目的是讓襯砌盡可能少地受到腐蝕，那么在施工工藝的選擇時(shí)就應(yīng)當(dāng)更多地考慮密封性的問(wèn)題。如果想要避免襯砌在施工過(guò)程之中出現(xiàn)斷裂，那么就應(yīng)當(dāng)注意重點(diǎn)對(duì)襯砌部門進(jìn)行質(zhì)量上的加固，在施工工藝的選擇上也就應(yīng)當(dāng)選擇有利于加固的。

2.3 在運(yùn)營(yíng)方面存在問(wèn)題

列車在運(yùn)行過(guò)程中難免會(huì)發(fā)生振動(dòng)現(xiàn)象，有時(shí)候這些振動(dòng)現(xiàn)象的出現(xiàn)也會(huì)比較的頻繁，因此在針對(duì)這些問(wèn)題時(shí)，相關(guān)部門應(yīng)當(dāng)對(duì)隧道進(jìn)行有針對(duì)性的加固，來(lái)減少這些問(wèn)題的影響，運(yùn)行過(guò)程中還有很多煙氣排出都可能導(dǎo)致襯砌侵蝕現(xiàn)象的發(fā)生，這實(shí)際上也會(huì)導(dǎo)致襯砌在這樣的環(huán)境之中更容易受到侵蝕，也就更加容易出現(xiàn)斷裂和漏水的情況。這樣的情況就會(huì)導(dǎo)致襯砌原先設(shè)定的使用年限會(huì)進(jìn)行縮短，就應(yīng)當(dāng)對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行更加妥善地解決，保證襯砌受到的影響能夠盡快地恢復(fù)。

2.4 在養(yǎng)護(hù)方面存在問(wèn)題

隧道工程在建設(shè)完成之后，實(shí)際上并不是工程的結(jié)束，由于隧道本身投入使用的特殊性，在隧道的使用過(guò)程之中，有關(guān)部門也應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)隧道內(nèi)部結(jié)構(gòu)的養(yǎng)護(hù)，定期地對(duì)隧道進(jìn)行加固，一旦發(fā)現(xiàn)襯砌開裂之類的問(wèn)題就應(yīng)當(dāng)在第一時(shí)間進(jìn)行解決，避免這一問(wèn)題的擴(kuò)大。

2.5 人為因素導(dǎo)致

由于隧道本身的結(jié)構(gòu)就不是特別穩(wěn)定，因此在周邊環(huán)境受到巨大變化的時(shí)候，隧道本身的穩(wěn)定性也會(huì)很快被打破，在后續(xù)使用過(guò)程之中應(yīng)當(dāng)對(duì)周邊地區(qū)進(jìn)行檢查，杜絕任何大面積開鑿的行為，保證隧道運(yùn)行過(guò)程之中的安全性[3]。

3 病害整治原則

目前，由于隧道病害原因的復(fù)雜性，在針對(duì)這些病害進(jìn)行診治的時(shí)候，方法也十分復(fù)雜，并且也應(yīng)當(dāng)遵循相關(guān)的系統(tǒng)特征。在整治環(huán)節(jié)，很多措施實(shí)際上并不僅僅只是針對(duì)在施工環(huán)境之中，也會(huì)順應(yīng)運(yùn)營(yíng)環(huán)境，但是在針對(duì)運(yùn)營(yíng)進(jìn)行整治的時(shí)候，又會(huì)影響行車的正常運(yùn)營(yíng)時(shí)間，導(dǎo)致隧道無(wú)法正常地運(yùn)轉(zhuǎn)，所以在針對(duì)問(wèn)題進(jìn)行整治的過(guò)程中也應(yīng)當(dāng)注意滿足以下的原則。①改動(dòng)范圍盡可能的小，避免出現(xiàn)大范圍、大規(guī)格的改動(dòng)，主要整治措施以修補(bǔ)為主，減少整體上的改變。②針對(duì)一些比較嚴(yán)重、影響時(shí)間久的病害，應(yīng)當(dāng)在一個(gè)時(shí)刻就進(jìn)行根本上的解決，保證在整治之后，不會(huì)再發(fā)生相同的問(wèn)題。而對(duì)于一般性的病害，在整治的過(guò)程之中就應(yīng)當(dāng)注意整體的協(xié)調(diào)，保證在整治時(shí)間之內(nèi)，隧道還能夠最大限度上地保持正常的運(yùn)轉(zhuǎn)。③當(dāng)隧道內(nèi)部出現(xiàn)了結(jié)核性、復(fù)雜的病害的時(shí)候，就應(yīng)當(dāng)針對(duì)不同的病害類型進(jìn)行整體的分析，保證最終得出的整治方案能夠同時(shí)解決當(dāng)前存在的不同的問(wèn)題，在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行整治。④在整治病害前，需要提前對(duì)整體的病害特征進(jìn)行具體的分析，保證在足夠了解當(dāng)前病害類型。病害特征。環(huán)境特征的基礎(chǔ)上再進(jìn)行相關(guān)的整治，保證病害整治的成功率。⑤隧道的病害整治，由于其較高的系統(tǒng)性原則要求，需要設(shè)計(jì)建設(shè)運(yùn)營(yíng)、管理部門以及施工單位等密切合作，保證在整治過(guò)程之中能夠?qū)δ壳氨容^先進(jìn)的技術(shù)進(jìn)行合理的運(yùn)用。并根據(jù)具體的施工現(xiàn)場(chǎng)情況，將施工設(shè)計(jì)與施工工藝落實(shí)到位，有效地進(jìn)行相關(guān)的整治，保證整治的成功率[4]。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國(guó)的運(yùn)輸需求和人民的出行需求也在不斷上升，針對(duì)這樣的情況，有關(guān)部門應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)當(dāng)前鐵路隧道的建設(shè)力度，對(duì)建設(shè)過(guò)程之中出現(xiàn)的襯砌病害問(wèn)題進(jìn)行具體的分析，保證能夠推出真獨(dú)行的措施，保證我國(guó)鐵路隧道建設(shè)水平的不斷提升。