隧道病害整治范文

隧道病害整治范文（精选12篇）

隧道病害整治 第1篇

马岭头隧道位于浙江省丽 (水) 龙 (泉) 高速公路云和段, 右洞桩号K40+420～K42+354, 全长1934 m, 该隧道按单向双车道设计, 净宽9.25 m, 净高5.0 m, 设计行车速度60KM/h。于2004年底建成通车。原设计YK40+510～YK40+550为IV类围岩, YK40+550～YK41+110为V类围岩, 施工过程中发现实际围岩情况与原设计不符, 并做了相应的变更。

经查阅当时施工资料, YK40+677～YK40+785段左侧边墙有软弱夹层存在, 施工时在软弱夹层范围内增加了I14工字钢支撑, 并加长系统描杆的长度和喷砼厚度;YK40+800～YK40+858段全断面初期支护增设I14钢拱架;YK40+858～YK40+954.7段全断面初期支护增设I16钢拱架。YK40+752～YK40+890段为带仰拱二次衬砌结构, YK40+710～YK40+752和YK40+890～YK40+910段为带不完全封闭仰拱二次衬砌结构。

2005年12月7日发现YK40+700～YK40+950段左侧墙出现纵、横向裂缝及左侧水沟、电缆沟向内侧下倾斜或拱起, YK40+900处汽车横向通道两侧墙附近出现横向裂缝等病害。

2 隧道病害情况

2005年12月10日始由丽龙高速公路云和段指挥部组织对隧道病害段裂缝变化及路面水准进行监测, 发现纵向裂缝七条, 大小规模不等, 长度在10～50 m之间, 高度在盖板顶面上1.4～2.0 m之间, 裂缝宽1～3 mm, 裂缝两侧错距0.2～1.0 mm, 主要分布在YK40+776～YK40+850左壁、YK40+845～YK40+855左壁和YK40+886.4～YK40+904横向通道顶部。横向裂缝有8条, 长度3～10 m之间, 裂缝宽度1～8 mm, 裂缝两侧错距0.2～5 mm, 主要分布在YK40+900通道两侧侧壁及顶部和YK40+725、YK40+780左侧壁等处。YK40+820～YK40+930段左侧水沟盖板拱起, YK40+720～YK40+810段左侧水沟盖板向内侧下倾斜。

YK40+800～YK40+930段路面左侧路缘石多处开裂, 路面伸缩缝错动形成台阶, 台阶高度1～3mm, 右洞右侧未发现明显裂缝。据对裂缝变形及路面水准监测分析, 隧道裂缝等病害暂时处于稳定状态, 现监测仍在进行。

根据现场观察, 右线隧道左侧边沟沟底不顺畅, 沟内垃圾等杂物较多。边沟内从YK40+900～YK40+790段有水流, 但流量忽大忽小;YK40+770～YK40+690段无水;从YK40+690至洞口有水流。经进一步踏勘发现, 在YK40+810有一透水孔, 边沟流水通过此孔流入路面底下。

3 隧道病害段岩石矿物组成

层间错动带岩石矿物成份主要为粘土矿物 (蒙脱石、伊利石) , 具较高的亲水性;遇水易软化膨胀隆起, 岩芯经1小时浸泡即可软化形成流塑、软塑状;失水时土体即收缩、干裂, 在露天条件下岩芯表面极易形成风化裂纹, 裂纹沿层理发育;具中～强膨胀潜势, 平均自由膨胀率为131.28%, 是普通膨胀土的二倍, 收缩系数为0.655。岩石的孔隙比越小, 浸水膨胀越强烈, 失水收缩越小。经和工程地质手册有关表格数据对比, 该岩石属典型的膨胀性软岩, 因此层间错动带岩石可称为风化膨胀岩。其主要特征:紫红色或灰绿色, 呈坚硬～硬塑状, 干时有裂纹, 遇水即软化膨胀;主要矿物为蒙脱石、伊利石, 具光滑面挤压擦痕并具滑腻感, 呈层分布, 风化后呈土状;以膨胀岩为主要围岩的隧道段落出现了纵向、横向张性胀裂破坏。

4 隧道排水情况

隧道区地下水主要赋存在层间错动带顶板和底板, 隧道施工时出现淋水、渗水现象。层间错动带岩石风化强烈, 呈土状, 可视为隔水层位。

隧道主要采用边沟排水, 围岩地下水通过初次支护预埋导水管引入边沟中, 据本次勘察钻孔水位观测资料, 隧道内地下水埋深在路面下0.15～0.5 m, 个别在1.30 m以上, 基本和边沟水位一致。说明隧道地下水处于疏干排水状态, 隧道附近地下水运动受隧道疏干排水影响, 已形成一个狭长的排水廊道和相应降落漏斗, 由于层间错动带隔水层的倾斜分布, 降落漏斗分左右不对称分布, 隧道两侧地下水向隧道运动, 经导水管和裂隙汇集于边沟中排出。

勘察期时逢旱季, 边沟水流不断, 流量约0.3～0.4L/min, 地下水日排水量约30～50t。

5 隧道病害原因分析

根据钻探资料分析并结合隧道衬砌结构受力特征, 可以得出病害原因如下:

1) 病害隧道穿越火山碎屑岩中的夹层, 岩性为含砾泥质粉砂岩、泥岩, 全～强风化, 呈土状, 具有中～强膨胀潜势。地下水位主要赋存在层间错动带顶板和底板位置。而隧道的开挖改变了原有的地下水径排条件, 并在左侧壁、仰拱底部等部位滞留富集, 致使该部位围岩遇水软化, 并产生膨胀力作用于左侧墙和仰拱, 导致衬砌承受荷载增大。

2) 沿隧道纵向地质情况较为复杂, 隧道穿越多处地层界线和风化层界线, 使该位置附近围岩沿隧道纵向呈软硬互层, 或膨胀性围岩与非膨胀性围岩互层现象, 导致隧道结构产生沿纵向的不均变位, 从而形成隧道侧壁横向裂缝和砼路面错开等病害。

3) 经现场调查, K40+904～K40+915段左侧路缘石在距顶面75 cm左右处折断, 另根据地质勘探报告, 17个钻孔的地下水位埋深绝大部分处于0.15～0.96 m, 隧道内地下水位较高, 已严重侵入隧道内部, 说明仰拱施作未达到满足结构安全性的要求。

4) 通过有限元计算, 对隧道结构进行长期安全分析可知:当隧道处于非膨胀性围岩区段, 有无仰拱结构均满足结构安全性要求;而处于膨胀性围岩区段, 无仰拱结构边沟附近砼路面的拉应力将远大于其容许值。同时, 对比膨胀性围岩中有无仰拱结构的受力状况可知, 仰拱的施作将大大改善结构的受力性能。因此, 为满足结构长期安全性的要求, 应施作钢筋砼仰拱。

6 病害治理方案

2006年4月30日, 经马岭头隧道病害处理专家小组讨论决定对马岭头隧道右线K40+500～K41+000侧墙裂缝及边沟变形, 确定采取施作仰拱和引除地下水相结合的综合治理方案, 并由省设计院出具详图。

1) YK40+700～YK40+950段重新施作钢筋混凝土仰拱。

2) 对YK40+700～YK40+950段仰拱底部增设纵向排水沟, 并将水引至边沟。

3) 每5 m布设一道横向引水管, 将渗漏水集中引至边沟, 衬砌渗漏水情况严重的区段应适当加密。

4) 用环氧树脂浆液封闭裂缝, 以从下至上, 从低到高灌缝为原则, 保持灌浆压力0.5MPa不变10分钟为灌浆结束标准。

7 施工方案及步骤

综合考虑施工及隧道结构的安全性, 拟采取分段间隔施工的方式重新设置仰拱, 并在抑拱底部增设纵向排水沟, 施工单位进行了认真讨论, 详细制定了施工方案及步骤。

1) 对YK40+700～YK40+950段病害治理分左、右幅各13个施工区段, 每5 m为一施工面作业, 标准断面相邻施工区段间隔20 m, 汽扩断面每3 m为一施工面, 共6个工作面。

2) 施工前, 先对YK40+700～YK40+950段原路面高程、横断面等进行复测, 做好记录。

复测YK40+620强电缆槽一侧边沟底板高程。

按纵向坡度0.3%, 计算出Φ31.5新增中央排水管在YK40+632.7、YK40+655、YK40+680、YK40+705等暗井处的底部高程, 按纵向坡度2.5%计算出新增中央排水在YK40+725、YK40+750等暗井处的底部高程。

计算出每个施工区段起讫点仰拱左、右侧及中心线顶面高程。对病害段尤其是裂缝严重的区段用隧道收敛仪和缝隙观测仪加强观测和量测、计算。

3) 凿除YK40+620～YK40+700段路面和垫层及路缘石, 开挖新增排水沟, 设置暗井和排水管, 并在YK40+620处与边沟衔接。

4) 在各区段施工期间, 先打设边墙上约距盖板顶面一米处水平钻孔, 探测边墙膨胀围岩含水量, 排放膨胀围岩上盘地下水。

5) 在各施工区段凿除两侧电缆槽及边沟。

在两侧电缆槽盖板下方约0.4 m处, 每隔1.5 m设置长3.5 mΦ25螺纹钢C30药卷锁墙锚杆。

6) 凿除YK40+700～YK40+950段左幅既有路面, 分施工区段凿除原有仰拱回填, 或开挖仰拱, 因本区段为软硬岩及膨胀土互层, 须采用谨慎爆破, 多打眼, 少装药以减少扰动及保护原隧道内的既有设施。

7) 沿既有二次衬砌墙脚确定并凿除仰拱施工约30°界面, 按设计要求沿纵向每隔0.25 m打上、下两排眼, 向既有二次衬砌植入长1.3 mΦ25药卷植筋 (汽车通道口区间隔为0.2 m) 。

8) 沿原有二次衬砌墙脚, 每隔5m用潜孔钻打凿Φ100排水孔, 标高控制在新电缆槽底下, 凿穿二衬至岩壁, 埋设Φ100HDPE双壁波纹管横向引入侧沟。

9) 开凿新增纵向排水沟, 设置暗井, 排水管底部按计算高程, 用混凝土找平后埋置, 外包200g/m2土工布, 并用级配碎石填充。

YK40+750～YK40+950段设置暗井, 新增纵向排水沟, 排水管坡度在不同地段各有变化, 按设计图施工。

10) 在膨胀土层处, 遇水浸泡后, 及时挖除并排水, 用仰拱同级砼及时换填。

11) 即时施作开挖段仰拱底找平层。

12) 按设计设置左幅仰拱钢筋, 在中线处须留足够长度, 以便以后施工右幅时搭接。

13) 按设计施作左幅C30仰拱砼和仰拱填充砼。

14) 右幅施工前先将通讯光缆抬高固定并保护后, 按7.3至7.13点实施。

15) 按设计图施作右侧电缆槽和纵向水沟, 左侧路缘石待路面完工后施作。左侧路面每隔5m设有一根Φ5HDPE双壁波纹管引入纵向水沟中。横向排水管同样引入纵向水沟中。

⒃路面构造按设计图施作, 新旧路面交接处的胀缝传力杆在面层中间部位钻眼, 深度0.3m埋设。

8 施工注意事项

1) 施工过程中加强对衬砌结构安全的监控量测, 并及时反馈以调整施工进度。

2) 施工期间应打设水平钻孔, 进一步探明左右侧边墙膨胀围岩不同深度的含水量, 并结合施工期间地下水出露情况等, 进一步判明膨胀围岩对隧道的影响。

3) 病害治理施工完成后, 应对膨胀围岩段隧道结构的稳定性进行长期观测, 观测内容重点为裂缝情况及泄水孔排水情况, 并确保泄水孔排水畅通。

4) 应全面清理边沟内的杂物, 整修边沟底板, 保持流水顺畅。

9 隧道病害整治效果

病害处理自2006年6月25日施工单位组织施工人员及机械设备进场, 经过施工人员昼夜的协同努力, 于2006年10月4日完成病害全部整治任务, 历时101天, 完工后继续设置观察点进行长期观测, 现复通车已一年有余, 未见任何变形与新裂缝出现。

10 几点体会

1) 对于特殊地质地段应加强勘探, 仔细设计, 确保万无一失。

2) 对于施工应严格每一道工序, 确保各工序间的协调衔接, 尤其是隧道排水系统要保证整体畅通, 避免二衬、初支背后积水, 浸泡围岩形成高压水包。

3) 对于膨胀围岩, 从设计到施工要时刻谨慎, 切勿忽视局部小范围, 要掌握其习性, 对症下药, 减少病害产生。

参考文献

[1]公路隧道施工技术规范[M].中华人民共和国行业标准.JTJ042-94北京.人民交通出版社.

[2]公路隧道设计技术规范[M].中华人民和国行业标准.JTJ026-90:北京.人民交通出版社.

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[7]赵国刚, 袁春花, 吴育忠.省道S212线峰山隧道塌方处理[J].安徽建筑, 2006 (4) :113-115.

略论隧道的冒顶病害整治办法论文 第2篇

1隧道设计概况

地质岩性洞身、底板地层为石炭系中统本溪组（C2b）地层，岩性组成较为复杂，主要岩性有泥质页岩、铝质泥岩（铝土岩）、薄层灰岩（或相变为泥灰岩）、砂岩、煤线等，以中薄层状―页理状构造为主，层理十分发育，风化程度也较高，岩质普遍很软；顶板以石炭系上统太原组（C3t）地层为主，主要岩性有泥质页岩、含燧石条带（或团块）灰岩、砂岩、煤层、泥灰岩等，其中泥页岩呈薄层状或页状产出，层理十分发育，风化程度也较高，岩质较软或极软；石灰岩一般含燧石呈致密微晶质结构，以中厚层状构造为主，裂隙较为发育，岩质较坚硬，主要分布于隧道顶板附近，砂岩呈灰黄色，以细粒结构为主，中薄层状构造，裂隙发育，岩质相对较软，分布在隧道洞顶以上。水文隧址区地表水主要来自大气降水补给，本隧道洞身内有少量地下水存在，预测洞内涌水量为10~20m3/d・km。不良地质根据勘察报告，采空区分布极不规则，隧道穿越采空区以巷道为主，断面尺寸较小，左右幅洞体内各种巷道（采空区）累计分布长度分别约150m。K27+920―K28+220段也布设了3个钻孔，其中一个钻孔揭露到采空区，有掉钻现象，另外两个钻孔均揭露到煤层。

2塌方冒顶

3月26日，K28+003―K28+031段初期支护发生变形、开裂，主要为拱顶120°范围内。3月31日K28+003―K28+031发生坍塌，4月1日K28+021地表沉陷，陷坑深约11m、直径5m,塌陷坑洞侧壁倾角为-65°左右。塌陷坑洞大致呈一倒圆锥状，总塌方量约5000m3。

3原因分析

根据详细的勘察结果，（C3t）地层中发育有一层3m左右的石灰岩，其强度较高，调整线位标高，使隧道拱顶位于该石灰岩以下2~5m处。该石灰岩虽然强度较高，且该岩层中基本可以排除采用区发育的可能性，但其节理较为发育。隧址处地层以石炭系地层为主，煤及硫磺矿呈鸡窝状分布，小规模的私挖乱采形成了大小不等、分布不均的采空区。根据3月26日隧道施工现场工作人员反映，隧道拱顶曾发生了突然的震动。结合采空区及地层岩性情况分析，受隧道爆破影响，隧道拱顶采空区的突然坍塌，导致拱顶石灰岩破裂，从而冲击隧道初期支护，导致支护变形失稳。水文地质原因冰雪融水，加之降雨的影响，岩体中含水量增大。在水的软化、溶解作用下，岩土体黏聚力降低，内摩擦角值减小，强度减弱，加之本身自重增加，致使岩土体稳定性变差。施工原因由于工期原因，调整了开挖掘进方式。原设计为侧壁导坑法，临时改为上下台阶法。增大了临空断面，围岩急剧变形，上覆破碎软弱岩体应力加大，超过了初支衬砌的抗力范围，导致支护失稳。左洞掌子面超过右线掌子面约30m。虽左洞二衬已经施工完成，形成了刚性支撑，但受左线开挖影响，软弱岩体应力须重新分布，塑性变形比较缓慢，虽左洞开挖轮廓线处的变形受支护的制约不再发生，但岩体内部的变形压密作用还在继续。受此影响，扩散角辐射区域穿越右洞上覆岩层，引起右洞一定范围内的围岩松弛变形。在原设计中，该段采用的是NATM和矿山法相结合的设计理念。在开挖时充分利用围岩的临时自稳能力，以节约投资。开挖后快速封闭成环，施工完二衬后，由初支及二衬共同承担上覆荷载。为了追求进度，仰拱没有紧跟掌子面。隧道拱顶围岩塑性变形得不到有效抑制，应力不断集中，初支未能形成闭合环，支护抗力大打折扣，加之二衬跟进不及时，最终导致变形过大、塌方。监控量测重视不足该隧道的监控量测信息反映滞后，加之管理混乱，未能发挥依托监控量测信息控制施工的目的。

4冒顶处治设计

明开挖方案从K28+000―K28+220（隧道终点），隧道拱顶埋深36~2m，且隧址范围内采空区发育，围岩均为强风化泥页岩，工程地质条件极差，从施工安全、工程造价、工期等各方面考虑，首推明开挖方案。但受地形制约，该处为一越岭隧道，该区域唯一一条主干道沿山脊展布，若采用明开挖方案，当地交通将陷入瘫痪。临时措施事故发生以后，经过2d的监控观察，确认围岩达到暂时的稳定。先对上部坑口进行回填轻压（杜绝震动干扰），填料为6%的石灰土；完善地表的排水设施；洞内，采用沙袋反压溜土面，防止涌土进一步发生；在K27+995―K28+001段施工套拱，锁住大变形断面，阻止变形进一步向进口段扩展。套拱采用I20工字钢架，纵向间距25cm，钢架间纵向连接筋采用φ28，环向间距1m。喷射混凝土25cm厚，锁脚锚杆每处5根，斜向下放射状打入，径向锚杆在拱顶120°范围内加密，间距50cm，单根长2.5m。并补充必要的地质勘探工作。穿越坍塌松散体穿越坍塌松散体，基本设计思路是梁壳体跨越。先采用中管棚和小导管超前注浆，在拱顶的松散体中形成一个固结壳体。管棚具有梁和注浆导管的双重作用。为了保证管棚的刚度，同时考虑到松散体成孔困难的特点，采用φ89中管棚。节长9m，环向间距50cm，仰角10°，拱顶120°范围内布设。通过注浆后，以管棚为中心形成一排直径约40cm的固结梁。为了更好地填充管棚梁间隙的空隙，在管棚之间交错布设φ42超前小导管，环向间距50cm，仰角25°，通过小导管注浆，基本可以实现拱顶120°范围内，拱顶2.1m厚度内松散体的固结，形成一个临时的固结壳借助壳体支撑作用，实现掌子面的开挖。注浆的扩散半径按40cm考虑，松散岩体的孔隙率按30%考虑，注浆的填充率按75%考虑，以此控制注浆总量，注浆压力为0.5~1.0MPa。浆液的配合比根据现场试验确定。若发现有漏浆情况应掺加水玻璃，注浆的目的性很明确，就是有效地固结拱顶2.1m厚度范围内的松散岩体。2.1m以外的松散体产生荷载并在进一步坍塌时起缓冲垫层的作用，不做加固处理。由于该隧道的.围岩条件差，设计阶段采用新奥法和矿山法相结合的思路，永久荷载由初支和二衬共同承担，塌方后上部松散堆积体荷载增加，支护方面，须加强初期支护的刚度，故初支I20a钢拱架的间距调整为50cm，二衬维持原设计。施工期间锁脚锚杆变为锁脚注浆导管，长度3m，每处4根。超前管棚和小导管组合体系的特点以往设计中，超前管棚是由若干根简支梁形成一个棚的支撑，单个梁之间彼此孤立，特别是在循环接头处，受仰角影响，管棚横向距离加大，临近管棚的末端，注浆压力损失严重，注浆效果明显减弱，注浆的固结效果难以保证，致使管棚抗劈裂作用力严重不足，施工安全得不到有效保障。此次设计的核心是将以往的“棚”变为“壳”。超前管棚和小导管组合体系，通过小导管对管棚间未能固结的部分进行二次注浆加固，增强各个梁体（管棚注浆固结体）之间的横向黏结，在拱顶形成一个具有一定强度的连续性梁壳，提高超前支护的抗劈裂能力，保证了施工的安全。

赣龙线金华山隧道底板裂损病害整治 第3篇

关键词：隧道底板；裂损整治；赣龙铁路

中图分类号：U455 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）32-0061-04

1 概述

赣龙铁路自2005年5月开通运营以来，猫头岭、天心山、蛟洋、金华山、马头山隧道等长大隧道相继出现侧沟沟底分离、隧道底板（仰拱）裂损、基床冒浆等病害，造成轨道几何状态变化快，直接危及行车，应采取有效措施对隧道病害进行整治。

2 隧道概况

赣龙线金华山隧道中心里程K201+251，全长5143m。位于直线上，纵坡分别为+7‰（坡长37m）、+5.9‰（坡长5100m）、-6.1‰（坡长7m）。隧道于2002年7月开工，2004年11月竣工，2005年4月正式投入运营。

该隧道地表植被发育，最大埋深176m，洞身通过的围岩为砂砾岩、砂岩夹炭质页岩及千牧状页岩、石英砂砾岩，严重-颇重风化，节理裂隙较发育，岩层弹性波速为2100～2500m/s，基岩裂隙水发育。

3 病害概况

自开通运营以来，金华山隧道线路状况一直不良，轨面下沉，线路方向高低变化频繁，机车添乘晃车严重，多次对该区段线路进行整治依然无法保证线路稳定，给行车安全带来隐患。

2010年3月，对隧道检查及钻孔取芯发现：该隧道底板开裂下沉，底板（仰拱）厚度不足，侧沟沟底破损断裂，积碴涌碴，侧沟沟底沟帮分离，道床积水，线路下沉情况加剧，危及行车安全。如图1和图2：

图1 底板与沟帮脱离、沟底积碴

图2 底板取芯、厚度不足

4 病害原因分析

4.1 设计方面原因

4.1.1 原设计标准较低，对底板重视不够。由于仰拱厚度不足、隧底填充物强度较低，造成基底强度不能满足要求，在列车动荷载反复作用下，使基底产生裂缝，导致底板破损、下沉。

4.1.2 单向排水，水流冲刷破坏力大。受线路纵坡影响，该隧道内所有的地下水全部从进口向出口排出，水流量大，流速快，冲刷严重。在长期的地下水作用下，排水通道内的可溶岩及土体溶解并被搬走，致使道床下的微通道逐年扩大，造成沟底破损、沟帮脱离。

4.1.3 泄水孔设置考虑不周。隧道高式排水沟只考虑了排除道床内的积水，未充分考虑因地下水发育、排水区段长、水流量大或水沟淤积堵塞未及时疏通，导致侧沟水位提高，水流从泄水孔处倒灌至道床，造成道床积水、翻浆冒泥。

4.2 施工质量原因

4.2.1 铺底及仰拱厚度不足。从钻孔资料来看，底板混凝土结构厚度一般在0.3～0.8m之间，从取芯的53处来看，底板厚0.3～0.4m有13处，0.4～0.8m有37处，0.8m以上有3处，与设计厚度相差甚远（厚1.2～1.7m），隧道底部整体性差，很容易导致底部结构变形和破坏。

4.2.2 隧道底板施工不到位。隧道铺底或仰拱下部的部分虚碴未完全清理干净，虚碴及裂隙发育的岩体均有可能在列车动荷载反复作用下，因应力集中而破碎，从而引起不均匀沉降，导致底板开裂。

4.2.3 隧道侧沟施工不到位。砼侧沟沟帮与沟底不是一次性浇筑，而是分两次浇筑且水沟未设钢筋，造成水沟不是一个整体，在地下水及列车通过时的震动作用，导致沟帮与沟底分离破损。部分沟帮脱落掉入侧沟，导致水位上升从泄水孔倒灌进入道床，造成道床积水。

4.3 地质环境原因

4.3.1 部分地段地质条件较差。隧道内部分地段基底为泥质砂岩，呈土状或粘砂土，或土夹碎石，或极严重风化砂岩夹泥层等软弱地层且分布不均，基底岩层软弱破碎，承载力小，易造成基底沉降不均，使混凝土底板内产生过大拉应力而发生开裂。

4.3.2 该隧道围岩节理发育，裂隙水丰富，基底软弱破碎围岩在地下水浸泡及列车反复作用下，软化成泥并沿裂缝渗出，经长期反复作用，而将基底掏空，致使底板

开裂。

4.4 运营维护原因

4.4.1 在长期列车动荷载频繁反复冲击下，地下水从薄弱处所渗入道床，基底围岩或填充物软化、泥化，在列车通过时裂缝反复张合与水形成“抽吸”现象，泥化或软化物质沿结构薄弱部分逐渐渗出而将基底淘空，引起道床下沉、底板开裂，导致线路不平顺，危及行车安全。

4.4.2 由于侧沟破损、沟帮倒塌及地下水携带物等原因，导致隧道双侧沟堵塞，排水不畅。因长大隧道侧沟检查及清理存在较大难度，致使水位上升，地下水及侧沟流水沿混凝土薄弱部位、裂缝、泄水孔等渗入或倒灌入道床，造成道床积水，底板开裂进一步加剧。

5 病害整治方案

该隧道病害整治采取先侧沟、后底板的整治原则进行。一是全面清理侧沟淤积物，修复破损侧沟；二是采取注浆法，对隧道裂损底板进行注浆，使底板裂隙、松散土体、地层空隙胶凝或固化在一起，形成结构致密的固

结体”。

5.1 材料选择

材料选择：根据隧道病害整治的特殊性，结合施工的方便性和可操作性，决定采用上海双鹤特种水泥有限公司生产的“R型地勘水泥”。该水泥具有快凝、早强、微膨胀、抗冲击性能好、结石率高、温度敏度、初终凝时间接近等特性，主要用于一些争分夺秒、抢时间的紧急抢修工程。河砂、碎石采用当地料，外加剂为XD-1型高效减

水剂。

主要施工机具及设备：内燃空压机2台、风镐2台、YT28风钻3台、潜水泵6台、单轨运输车4台、注浆机2台、砂浆搅拌机1台、24kW发电机1台、振动棒2个、钢筋切割机1台。

5.2 隧道侧沟整治

5.2.1 侧沟清理及破损调查。由进口向出口方向实施，每100m为一个区段，用水泵将水排至另一侧沟，每次侧沟揭开长10m，清理沟底积碴，调查底板破损情况，做好记录。如侧沟底部砼完整无破损的，只清干净虚碴即可，继续下一循环；如水沟破损则按下面步骤进行整治。

5.2.2 侧沟破损、无底板整治。

整治方案：侧沟底破损处，将破损沟底用风镐凿除干净，重新施作一层10cm厚的钢筋砼底板。对水沟底板缺失或无底板处，将沟底清理干净，用风镐打至设计深度，直接施作钢筋砼底板。如图3：

图3 水沟断面示意图

施工要求：

沟底清理干净后，将预先绑扎好的钢筋网片放入沟内，用垫块垫起约4cm，然后浇筑砼，在砼达到初凝时进行手工处理，确保表面平整，坡度顺畅，混凝土厚10cm。

每次拌合的砼量要根据水沟底板破损长度决定，混凝土从加水搅拌开始必须20分钟左右用完，否则会造成材料浪费。

每次拌浆用水量必须一次性加入，每盘拌合水泥浆的用水量及外加剂用量必须在施工前通过试拌确定并将用量固定下来，以后每次拌浆时均用同样的用量。

混凝土浇筑完以后，在终凝前确保沟内无流水，沟底无积水现象。

钢筋网片加工时，纵向为3根∮8mm圆钢，横向为间距20cm的∮8mm圆钢，钢筋网片单片长度不小于4m。钢筋网片放入水沟内应确保网片平整，不发生大的变形，网片与网片搭接长度不小于28cm。

骨料采用细石骨料，粒径小于10mm。砼采用搅拌机在避车洞内拌制，人工挑运至工作面施工。

5.2.3 侧沟沟帮、沟底分离整治。

整治方案：在沟帮钻孔用∮22mm锚杆加以固定，锚杆间距50cm，清孔后注入早强快硬水泥浆并锚入∮22mm钢筋，沟帮与底板间缝隙用M10早强型水泥砂浆进行封堵。如图4：

图4 底板脱离锚杆加固示意图

施工要求：锚杆打入基岩不小于50cm，钻孔好后要用空压机吹干净；由于用早强水泥浆，时间一定要把握好，不要孔内的水泥浆凝固了锚杆还没打进去。

5.3 隧道底板、仰拱裂损整治

5.3.1 注浆孔的布置。注浆孔分为I序和II序注浆孔。其中I序为主注浆孔，布置在线路中线两侧各0.65m处（靠两侧钢轨附近），注浆孔纵向间距为3倍的枕木，即1.74m；II序为检查补充注浆孔，沿线路中线布置与I序注浆孔呈梅花型错开布置，纵向间距1.74m。注浆孔直径Φ38mm，采用风钻钻孔，在注浆孔内用快凝砂浆预埋Φ25mmPVC-U型管，高出底板面10cm，防止在相邻注浆孔注浆时浆液流出过多污染道床。注浆孔的布置如图5：

图5 注浆孔布置示意图

5.3.2 注浆孔的深度要求。注浆孔的深度为穿透破碎层、夹层，伸入到坚硬岩层5～10cm。各区段的钻孔深度以本区段钻孔取芯结果作为参考，以风枪钻孔时的声音、手感、吹出的细渣粉来判断，如认为进入坚硬岩层5～10cm则可终止钻孔。

5.3.3 注浆加固工艺。底板注浆施工按每25m左右划分为一个施工区段，在每个施工区段内，各注浆孔的注浆顺序从赣州向龙岩方向进行，即从低处向高入进行。

首先施工I序注浆孔，水泥浆水灰比控制在0.3～0.5之间，施工时根据现场水温、凝结时间及浆液的流动性和可注性进行适当调节，在能够注入的情况下，尽量减少水灰比，以提高注浆效果。注浆时用三叉管将注浆管分为两根，对左右侧的I序注浆孔同时进行注浆，使浆液由低处向高处全断面推进，保证注浆密实。

每区段注浆时，先施工下坡端（赣州端）的堵浆孔，采用间歇式压浆，以达到对该区段端头进行封堵的效果，防止注浆时高处浆向低处窜流。

当施工区段下端的封堵孔注浆凝固后，方可继续对I序注浆孔进行注浆。各注浆孔结束注浆的标准为：当与其邻近的上端注浆孔底出现大量浆液流动时或注浆压力达到0.1MPa时方可结束该孔注浆，再将注浆管移到其他注浆孔上。一般情况下采用微压注浆，最高注浆压力控制在0.1MPa以下。

如通过注浆孔发现底板下有较多的水排出时，应在底板上开挖一个能放进潜水泵大小的集水坑，将潜水泵放入集水坑内将底板下的水排出，使底板注浆基本在无水情况进行。

当I序注浆完成2～3天后，再进行II序检查补充注浆。如果发现底板下还存在空洞时，再通过II序检查补充注浆孔对底板进行注浆，确保底板下注浆密实，最高注浆压力控制在0.1MPa以下。

重复上述工序完成全部底板的注浆工作。

5.3.4 地下水特别发育地段注浆加固。基底地下水特别发育，注浆孔不停向外溢水，对这些特殊部位，除开挖集水坑进行抽水外，还可对注浆液进行调整，考虑掺外加剂（如水玻璃等），注浆方法同上。

5.3.5 注浆加固注意事项：

由于采用快凝早强水泥，水泥浆液从加水开始必须在20分钟左右用完，否则将会造成注浆机及注浆管道堵塞。

注浆施工应在列车通过施工地段前30分钟左右停止注浆，以使底板下压注的水泥浆在列车来临时已达到凝固状态，防止浆液在列车冲击下扩散。

每次拌浆用水量必须一次性加入，不得在拌合中途再加水，水泥浆液的拌合时间必须达5分钟以上，拌合好的浆液放入储浆桶内，立即进行注浆，同时对储浆桶内浆液进行搅拌。

对没有用完的水泥浆液，要立即进行处理，将其装入事先准备好的纺织袋内或其他容器内，防止凝固在储浆桶或拌合机内。切不可将水泥浆倒入水沟内，防止堵塞。

注浆过程中，应时刻注意泵压和流量的变化，若吸浆量很大或压力突然下降，注浆压力长时间不上升，应查明原因。

由于水泥浆具有快凝早强特性，注浆时要防止浆液泄漏造成道床板结污染。

注浆完成后要及时对底板上开挖的集水坑及两侧水沟内的积水坑进行恢复。

6 施工质量保证措施

成立由项目负责人为组长的质量管理小组，建立健全工程质量保证体系和质量管理制度，树立“质量第一”的思想，保证工程质量。

严格遵守铁路施工及验收规范，加强技术管理，做好技术交底和隐蔽工程检查工作，认真进行工程质量检验和评定。

施工过程中严格工序控制，加大施工技术含量，根据施工和地层变化情况，适时调整注浆压力、分段长度和注浆材料的种类及配比，保证注浆效果。

建立施工档案，及时准确收集内业资料和材料合格

证等。

7 施工安全保证措施

成立以项目经理为首的安全生产管理小组，建立、健全安全生产责任制度和安全管理制度，形成有效完善的安全生产管理体系。

施工前，必须与车务、工务、电务、通信等相关部门签订施工安全和配合协议。

施工中，应严格按照审定的施工方案，必须在批准的施工封锁时间内，不得利用列车间隔时间进行施工，不得利用列车间隔时间或上下班时顺带运输材料。使用单轨小车运送材料时，必须有足够的人员随行及跟车防护。

每次施工收工前，施工负责人组织对本工点进行详细检查，确定符合列车通行条件时，才能撤退人员，工地应有专人看守，并有通讯设备。

8 整治效果

该隧道病害整治2010年3月开工，2010年10月竣工。根据现场取芯结果来看，隧道底板下存在的空洞现象已被水泥浆得到了很好的填充，底板下未发现新的水流，有效防止病害再次产生。经过近两年来的几十次动态检测，该隧道几何状态良好，轨检成绩理想，初步达到整治效果。

参考文献

[1] 周晶，田英，王永钢.大秦线军都山隧道基底吊空病害整治[A].高速重载与普通铁路桥隧、运营管理与检查修理技术论文集[C].2010.

隧道病害整治施工技术 第4篇

关键词：隧道病害,整治施工,施工方法

1 工程概况

1.1 工程简介

火山隧道位于山西省神 (池) 河 (曲) 铁路, 阴塔—火山段内, 隧道全长707 m, 位于半径R=500 m与半径R=400 m的反向曲线上, 隧道线路纵坡为0.2%, 最大埋深约95 m。

1.2 工程地质情况

火山隧道位于黄河河谷区, 山高坡陡, 两端洞口全部位于陡坡上。隧道地质构造处于黄河所形成的构造体系中, 构造复杂, 褶皱, 断层发育, 各地层厚薄不均, 且走向水平。岩层破碎, 稳定性差, 有极少量的裂隙水, 多处穿过煤层和老窑采空区及运输巷道。洞身穿越的地层主要为上古生界石炭系上统太原组煤系地层, 二迭系下统山西组砂页岩煤系地层及下石盒子组, 新生界的第四系松散堆积物, 隧道通过砂岩、泥岩、泥岩夹煤层、泥质页岩、煤层、黄土等。

1.3 火山隧道病害情况

隧道病害大致情况为:隧道K0+296～K0+414地段拱顶下沉、坍陷, 塌落煤岩层已填充隧道, 将118 m范围内隧道全部堵死, K0+414～K0+515段隧道边墙受侧向挤压断裂、错位, 最大错台近80 cm, 边墙拱腰出现纵向张裂缝, 多处拱顶发生混凝土掉块现象。

火山隧道纵向共有三处穿越煤层或采空区地带, 分别位于里程K0+190, K0+320及K0+500附近处。在前几次隧道病害治理施工中已处理了第一、第三处, 位于K0+320段未发现采空而未处理。本次出现病害地段位于K0+296～K0+515段, 正处于原施工时未处理过的第二处隧道穿越煤层下方地段和第三处当时虽对采空区进行了处理的地段, 但是当时该处采煤巷道有多条正在开采, 此后并未要求禁采。

1.4 病害治理设计情况

根据隧道病害现状大致分成较稳固段、塌落段两种类型。较稳固段采用结构补强措施, 结构补强是在既有隧道衬砌内侧施作型钢钢架套拱, 以提高结构的承载能力。隧道塌落段采用注浆加固、拆除既有衬砌, 钢架支撑, 新砌复合式衬砌措施。

1) K0+296～K0+414为塌落地段, 基本设计参数为:打设中空注浆锚杆、施作3榀/m型钢钢架、模筑50 cm厚C30防渗混凝土衬砌。2) K0+414～K0+515段为较稳固地段, 基本设计参数:拆除破损、开裂衬砌、施作1榀/m型钢钢架、模筑20 cm厚混凝土套拱。

2 施工原则

根据隧道拱顶塌落, 隧道边墙部分侧移、大体稳定, 隧道仰拱完好的实际情况, 确定隧道开挖采用正台阶法开挖, 先拱后墙, 初次支护采用小导管周边注浆和型钢钢架联合支护。隧道施工过程严格遵循“预注浆、管超前、短开挖、强支护、快封闭”的施工原则。

3 施工方法

3.1 山体注浆加固施工

围岩注浆加固是利用浆液把围岩的各种弱面充实, 并把弱面充填体和四周岩体重新胶结起来, 从而提高围岩的整体稳定性及其力学性能。由于该隧道拱顶大面积坍塌, 隧道顶部的煤层已塌落至隧道内, 隧道拱顶形成大面积的空洞, 还由于周围煤岩层破碎, 坍塌现象还在陆续发生, 为保证施工安全, 对该段山体进行注浆加固。施工工艺如下:1) 测量放线布孔:把隧道中心线用全站仪引到山顶上, 用白灰撒出隧道中心线, 布设2排1.5 m×4 m梅花形注浆孔。2) 钻孔:用水洗钻在布设的孔位上钻孔, 钻孔直径为108 mm, 钻孔深度由现场技术员实际测量标高而定。3) 成孔注浆:孔深达到距隧道顶板3 m处, 开始灌注水泥浆液, 水泥浆液W∶C=1∶1 (重量比) , 掺3%速凝剂, 灌浆压力控制在0.1 MPa～0.4 MPa。

灌浆工艺:坍塌区段大小不同, 吃浆量也不相同。需要先进行试探性灌浆, 然后进行间歇式和交替灌浆。

3.2 超前支护注浆小导管施工

施工工艺如下:1) 采用YT-28风钻在小导管标记位置按10°～15°外插角钻孔, 成孔后用锤将小导管击入钻孔内;2) 小导管穿过钢架腹部并与钢架焊接在一起, 导管外露20 cm, 以方便安装注浆管路;3) 用胶泥封堵导管周围及孔口, 做好注浆准备工作;4) 采用注浆泵注射1∶1水泥单浆液, 浆液中需加入速凝剂, 速凝剂掺量根据试验确定;5) 为保证浆液的扩散半径和加固层的整体性, 采用隔管注浆顺序进行注浆, 隔管注浆须将相邻两根导管用棉纱堵严, 防止从两侧小导管孔中串气, 造成浆液渗透不均匀;6) 注浆压力控制在0.2～0.5范围内, 浆液注入后, 压力应持续稳定30 s。

3.3 型钢钢架施工

本工程采用先拱后墙法施工, 先架设拱圈部位钢架、浇筑拱圈混凝土, 然后再施作边墙钢架、浇筑边墙混凝土。

施工工艺如下:1) 检查测设开挖面中线、高程, 符合设计要求;2) 清除拱脚下虚渣及杂物, 保证底脚垫实, 避免失稳, 在钢架拱脚两边分别打设2根L=4.0 m锁脚锚杆;3) 增加拱圈钢架刚度, 在钢架中间部位加设临时圆木支柱, 同时加设Ⅰ11号矿用工字钢作为临时仰拱, 使拱圈钢架封闭成环, 临时圆木支柱及临时仰拱在下台阶开挖时拆除;4) 钢架间沿环向用ϕ22螺纹钢筋连接, 环向钢筋间距50 cm与钢架焊接成整体, 改善纵向受力状态;5) 钢架采用封闭式结构, 钢架底横梁嵌入隧道既有仰拱内再用混凝土封闭, 避免锈蚀;6) 钢架面与隧道中线要垂直, 架立允许偏差横向和高程均为±5 cm, 垂直度允许偏差为2°。

3.4隧道开挖及衬砌施工

隧道开挖采用正台阶法开挖, 先开挖隧道拱圈部位, 再开挖余下部位。上台和下台距离12 m～20 m, 上台阶采用全断面人力开挖一次成型, 下台阶采用装载机开挖, 人力配合修整。每循环进尺一榀后及时支护钢架

隧道出渣采用装载机装渣、人力配合, 运输利用隧道内既有轨道采用自制轨行式平板车运输。

隧道衬砌施工采用自制衬砌台车进行。衬砌采用C30抗渗混凝土, 抗渗级别P8, 拱顶预埋42注浆钢管, 用于衬砌背后压浆。

4安全保证措施

本隧道通过地区穿过煤层, 施工中可能会遇到瓦斯, 为保证施工安全采取以下施工措施:

1) 加强隧道通风:采用机械通风方式, 在隧道出入口分别设置一台BⅡ62型轴流式通风机用以降低隧道内瓦斯气体浓度2) 严格按照井下煤矿安全要求进行施工和管理瓦斯检查制度:配齐瓦斯检测仪、测氧仪和一氧化碳检测仪等并指定专人进行定时和经常检查, 测量风流和瓦斯含量, 当发现瓦斯浓度超标时立即通知全部人员撤出洞外, 加强通风后, 再进入检查, 保证瓦斯浓度在规定允许的范围内。3) 采用防爆设备:洞内作业机电设备采用防爆型, 使用防爆灯。4) 隧道内电焊施工制定出安全技术措施, 洞口配齐各种消防设备 (灭火器、消防沙、铁锹、水桶等) , 保证通风设施正常使用。5) 施工前进行岗前安全培训, 各特殊工种如爆破工、电焊工、电工、内燃司机等实行持证上岗。6) 严格按照井下煤矿安全要求进行施工和管理, 洞口设专人登记入洞人员。7) 施工现场设醒目的安全标语和安全警示标志, 提示工人注意安全。洞内双层及高空作业, 按规定配戴安全帽、栓系安全带、挂安全网, 脚手架搭设牢固稳定, 上层施工机具设备安设稳固。

5结语

火山隧道病害整治施工, 取得了一定的经济、技术效应, 特别是在安全施工领域积累了重要经验, 对其他隧道的病害整治施工具有重要指导意义。

参考文献

公路隧道安全性及病害整治论文 第5篇

1隧道侵蚀及其危害

位于较多腐蚀性介质位置的公路隧道，它衬砌后方的腐蚀水质会顺着衬砌缝隙处流入衬砌里，与衬砌建筑材料发生物理反应与化学反应，最终侵蚀衬砌。被侵蚀后的衬砌容易发生结构松散、结构表面物质掉落、表面漏洞、内部钢筋腐蚀等问题，这样不仅会降低衬砌结构刚度，还会减小衬砌所能承担的负荷量，减少隧道建筑的使用年限，降低公路隧道的安全性。

2公路隧道结构病害整治措施

隧道病害所造成的交通影响与经济、人力资源损失不言而喻，然而我国当前大多数的公路隧道病害维护不足。公路隧道的整治关系到建筑体结构的稳定性，需要进行彻底维修。下面笔者进行隧道病害整治技术的相关论述。

1）原则。公路隧道病害整治应当尽可能在以下几个原则下展开：首先，公路隧道的病害整治工作要尽可能不影响到人们的正常交通运输，也就是尽可能在不停止公路隧道运行的原则下进行隧道病害的整治；其次，明确病害成因，按照隧道工程所处的地质状况进行专业维修；最后，考虑隧道病害维修费用，尽可能借助可用的临时设施。

2）灌浆稳固技术。灌浆时稳固围岩的一项重要方法，将其技术应用到隧道危害的整治中能够强化地层从而增大围岩所能承担的重量、补满衬砌后面空洞让衬砌表面受力相等，起到预防衬砌结构病害持续恶化的作用。不仅如此，灌浆可以填满岩体缝隙，减少地基渗水并修复衬砌材料结构开裂以致稳固衬砌。一般灌浆使用浆料为硅酸盐水泥、单液浆和化学浆液等。

3）锚杆稳固技术。锚杆能够达到整合梁、加固与等力挤压拱的作用（分别如图1a），图1b），图1c）所示），将锚杆置于隧道结构问题位置，就能够增加围岩所承受的重量值，使已经出现裂缝的衬砌混凝土同稳固厚道围岩紧固，预防衬砌结构破坏恶化。

4）加衬技术。公路隧道病害整治中类似衬砌出现开裂分布较散，不至于造成隧道结构威胁，在稳固完成后还具备很大承重性能，并出现井控断面减少的位置，进行锚杆安装于灌浆稳固完成后，可采取加衬技术。加衬技术是对锚杆与灌浆稳固技术的完善。加衬是指于衬砌里边加灌一层混凝土，让所加灌的混凝土分担原本的衬砌建筑所承受的重量。加衬能够在很大程度上预防危害衬砌的深度形变，不仅如此，加衬还能使衬砌表面防水。

5）结构换新技术。顾名思义，隧道病害整治中的结构换新技术就是讲衬砌损坏严重的结构材料进行更换，将原本已经损坏失去承重功能的衬砌结构通过爆破等方式去除，再使用新的衬砌建筑对其进行全新优化。对于隧道衬砌结构损坏严重，开裂复杂，裂缝较宽同时出现表面物质掉落，丧失衬砌性能的衬砌危害，可以采取结构换新技术进行隧道危害整治，将损坏的衬砌更新。在进行衬砌结构换新作业中，要通过以下几点操作保证维修的安全性：设立钢架撑住衬砌结构，阻止衬砌进一步变形；灌浆稳固围岩，同时借助灌浆管稳固已经损坏的衬砌；采取静态击毁和掌控爆破技术将原本的衬砌混凝土除下，同时注意合理安排开挖尺寸；尽早设立早期支护，监督施工质量。

6）排水技术。排水技术主要用于隧道水害危害整治，是将隧道渗水和漏水排出衬砌结构的`一项整治技术。因为隧道水害是隧道中一项影响作用较大的病害，水害的存在不仅会直接影响隧道建筑体衬砌结构的稳定性，还会引发其他的隧道病害，因此要加强对其的整治。一般隧道渗水与漏水位置是在衬砌正向、环向和侧面，针对这三个位置进行排水整治，能够有效解决隧道水害问题。具体技术设置如图2所示。

3结语

隧道病害整治 第6篇

摘要：隧道工程中最常见的病害是隧道衬砌开裂，衬砌开裂是隧道出现衬砌渗水的主要原因，而防水措施是连拱隧道施工中的一个难点，因此对衬砌裂缝产生的过程和原因以及裂缝病害的特征研究显得十分重要。

关键词：连拱隧道 衬砌裂缝

0 引言

公路隧道在运营中常出现一些病害，如:渗漏水、衬砌开裂、隧道冻害和衬砌腐蚀等，其中最常见的病害是隧道衬砌开裂，衬砌开裂是隧道出现衬砌渗漏水的主要原因，而防水措施是连拱隧道中的一个难点，因此对衬砌裂缝的产生过程和原因以及裂缝病害的特征研究显得十分重要。本文详细分析了西汉高速公路黄花岭双联拱隧道衬砌裂缝病害特征及裂缝产生的过程和原因，并简单介绍了用碳纤维加固法对裂缝进行修补的施工工艺。

1 项目简介

西汉高速公路黄花岭双联拱隧道全长135米，为整体式隧道，隧道最大开挖宽度23.8米，最大开挖高度10米。隧道进口4米，出口3米，进洞位置较差，与山体呈30度斜交。一侧山势较高，另一侧山势较低，形成明显的自然偏压。隧道围岩为浅灰色花岗岩，粗粒结构，弱片麻状构造。其中：Ⅰ类围岩16米，Ⅱ围岩20米，Ⅲ围岩99米。围岩表层全风化成松散碎石土状全风化至全强风化层厚度较大，对隧道稳定性影响较大。围岩中节理发育，隧道附近发育一条断层，与之平行的节理贯通性好，规模大。裂隙水发育。施工中采用钻爆发施工，初期支护为锚喷支护结合钢拱架施工，二衬为45厘米C30钢筋混凝土，中隔墙为1.6m厚C30钢筋混凝土。

2 裂缝的调查统计

该隧道的病害主要是衬砌裂缝，可归纳为以下几种:①隧道衬砌沿中隔墙施工缝出现环向裂缝；②中隔墙沿施工缝出现竖向裂缝，由于中隔墙的单元长为8m，衬砌的单元长为10m，两者变形不协调，致使中隔墙开裂将衬砌拉裂，裂缝沿环向延伸长度不一；③隧道衬砌在拱肩两侧沿纵向出现较长裂缝，裂缝遍布隧道全长，有的裂缝从衬砌外部向衬砌内层倾斜延伸；④隧道北出口有两处在衬砌与中隔墙结合部渗水；⑤隧道北出口一字墙左侧渗水较多。对该隧道的调查以及统计得出如下的大致结果列于表1，并示于图1中。纵向裂缝，沿隧道纵轴展开，基本呈水平状。主要有以下几种展布状态:平直(基本成一直线)、起伏(基本直线，细部有弯曲起伏)、弧形(呈弧形弯曲)与分叉。环向裂缝，垂直于隧道轴线沿隧道衬砌环向展开，展布状态同纵向裂缝。本次调查中大部分的裂缝形状是弧形，部分属于起伏形。斜向裂缝，与隧道纵轴以及隧道横截面均有一定角度，展布状态同纵向裂缝。调查结果示于表2与图2中。

3 连拱隧道衬砌裂缝产生的过程和原因分析

混凝土在外力作用下会产生内力和变形。当承受荷载较低时，混凝土并不出现损坏迹象；当荷载逐渐增加到一定水平后，混凝土表面出现许多小裂缝；当荷载继续增加，这些裂缝会蔓延并贯通；当达到极限荷载时，混凝土会产生最终破坏。试件在加荷载过程中，裂缝的发展经历了裂缝微裂、临界扩展、失稳性断裂等几个阶段。隧道衬砌裂缝开展原因是复杂的、多方面的，裂缝发展形式不同，其产生的原因也不相同，主要因素如下:

3.1 施工因素 ①平行于隧道衬砌环，因施工质量与混凝土结构本身等因素出现裂缝。②受施工技术条件限制，施工质量管理松弛和不善，混凝土材料检验不力，施工配合比控制不严，水灰比过大，混凝土捣实质量不佳，拱部浇注间歇施工形成水平工作缝，混凝土模板不平等因素，修成的隧道衬砌在施工缝处产生裂缝，以及衬砌混凝土表面产生蜂窝麻面等衬砌质量不良，降低承载能力；③施工测量放线发生差错、欠挖、模板拱架支撑变形、塌方等原因，造成局部衬砌厚度偏薄或衬砌结构受力不对称，降低了衬砌承载能力；④由于施工方法和施工组织不当，在施工过程中各工序紧跟不上不能及时成环，如落中槽挖马口时拱部衬砌悬空段过长、支撑段长度过短，支撑的稳固条件和强度不足，都会造成不均匀沉降和拱脚内移，常在拱顶和拱腰处出现裂缝；⑤模筑混凝土衬砌拱背部位常出现拱顶衬砌与围岩不密贴的空隙，不及时回填密实，就形成拱腰承受围岩较大荷载，拱顶在一定范围存在空载，从而形成对拱部衬砌不利的“马鞍型”受力状态，正是导致拱腰内移张裂、相应拱顶上移、内缘受挤压等常见病害产生的荷载条件。

3.2 设计因素 ①隧道施工工序问题：现阶段的一般施工工序都是先易后难，先修建山坡外的隧洞，然后是修建山坡内的隧洞，这样当修建完山坡外的隧洞再修建山坡内的隧洞时，扰动产生的荷载都由中隔墙承担，对中隔墙的受力不利，所以中隔墙出的裂缝较多；②因围岩级别划分不准、衬砌类型选择不当，造成衬砌结构与围岩实际荷载不相适应而引起衬砌裂缝病害；③隧道穿过偏压地段时，没有采用偏压衬砌；④隧道穿过断层破碎带、褶皱区等局部围岩松散压力或结构力较大的地段，衬砌结构没有相应地采取加强措施；⑤基底软弱和易风化围岩地段，未设可靠防水设施，混凝土铺底厚度及强度不足，使得隧道发生不均匀沉降。

3.3 地质因素 地质因素包括水的作用、复杂地质条件，如地震带、断裂带、滑坡及偏压等等，是一些纵向裂缝和斜向裂缝产生的主要因素，对隧道衬砌裂缝的产生有很大影响。纵向裂缝和斜向裂缝大多数出现在进出口处，由偏压、滑坡、水的作用等造成的。

4 整治措施

碳纤维布粘贴施工工艺流程见图3

5 总结

本文详细的阐述了连拱隧道衬砌裂缝的特征及产生裂缝的过程和原因，并根据衬砌裂缝的开裂程度与发展规律，对隧道衬砌裂缝提出了合理的整治措施。

参考文献：

[1]吴启勇.连拱隧道衬砌裂缝病害特征与处治技术研究.长安大学申请硕士学位论文，2005.5.

既有线隧道病害的整治方法 第7篇

隧道建设完成一段时间之后就会投入运营使用, 但是由于隧道施工过程中对施工环境的观察不到位、施工技术以及设备的限制, 就会导致在隧道营运过程中会出现不同程度的病害, 影响隧道的使用安全。而为了能够有效的保障隧道处于健康良好的使用状态, 就必须要加强隧道病害的整治力度。我国近年来的隧道病害主要有以下几种类型。

1.1 隧道建筑的界限过小

我国不同的隧道由于建设的时代的不同, 受到不同的条件以及技术的限制, 导致隧道的建筑界限过小, 同时由于一些隧道内部线路的半径也较小, 在一定程度上就会限制载物货车的行驶, 影响货物的运输。另外, 某些隧道的衬砌也出现了严重的刮痕, 就会限制车辆装载的重量, 影响车辆行驶的安全, 限制了隧道的运输作用。

1.2 隧道出现漏水的现象

随着隧道的建设营运, 在隧道的使用过程中可能会出现隧道漏水的情况, 而一旦隧道开始漏水就会影响到道路的养护, 尤其是在寒冷的地区, 甚至会在隧道内部形成锥形的冰柱, 严重影响了建筑界限对于交通的规范性。除此之外, 隧道漏水还会使衬砌出现冻胀裂损以及线路的冻胀, 在一定程度上会改变行车的线路形态, 影响行车的安全;同时由于隧道渗水, 对隧道内部的部分设备会造成锈蚀等现象, 加速设备的老化及损坏的速度, 甚至会促使质量较差的混凝土衬砌发生腐蚀, 很大程度的缩短了隧道维修养护的周期, 从而致使维修费用大幅增加。另外, 在冬季的日常维修过程中, 由于天气较寒冷, 隧道渗水就会出现冰冻, 而刨冰在一定程度上也会增加隧道的养护费用, 同时也增加了维修的工作难度。

1.3 隧道衬砌的腐蚀裂损

隧道衬砌的腐蚀裂损会在一定程度上降低衬砌的承载能力, 隧道衬砌向外突出, 影响到建筑界限, 危及载物货车的行驶安全。另外, 隧道衬砌腐蚀裂损会导致岩石掉落, 在对到顶部形成破洞, 很大程度上影响着维护人员以及行车人员的人身安全问题。

1.4 隧道排水沟出现冻结

隧道排水沟在其使用过程中没有定期的维修, 埋藏的深度也较浅, 冬季寒冷时节就会出现冻结的现象, 堵塞水槽内部, 致使积水不能够排出, 严重时就会使积水溢出至道床, 最终结成冰冻, 而这种情况则会影响到道床的正常状态, 道床会有一定程度的突起, 导致线路形状的改变, 危及到车辆行驶的安全。

2 既有线隧道病害的整治方法

2.1 隧道衬砌腐蚀病害的整治方法

(1) 增加或者是改善隧道排水设备。很多隧道内部可能在建设过程中没有排水通道, 那么就要有针对性的进行排水通道的建设, 对隧道内部积水进行排除;另一部分隧道的内部排水设施或者是通道由于使用时间过长, 出现腐蚀损坏的现象, 就要及时对排水通道进行维修改善, 进一步加强隧道的排水能力, 防止出现衬砌腐蚀的现象;而对于隧道衬砌背后地下水位较高的情况, 可能会出现大面积的渗透腐蚀, 针对这种情况就要采取排堵结合对漏水腐蚀进行整治, 通过钻孔降低排水通道, 将衬砌背后的地下水进行排除, 避免再次出现衬砌腐蚀的状况, 保障隧道的使用安全。

(2) 提高衬砌防水侵蚀的能力。对于隧道顶部出现破洞或者是隧道拱部的衬砌出现漏水腐蚀的现象, 需要及时进行拱背压浆的处理, 而如果在处理之后还有部分漏水, 就要进一步进行衬砌圬工内压浆处理, 对其进一步完善。另外, 若是衬砌没有破裂损坏, 但是混凝土大面积出现渗漏水的现象, 需要进行内贴式防水蚀层的建设, 首先进行防水蚀砂浆的喷射, 紧接着就进行阳离子乳化沥青乳胶的喷涂, 对隧道进行加固防蚀处理。最后如果发现严重腐蚀的隧道, 就要采用防蚀混凝土进行翻修重建, 以便于能够彻底解决隧道衬砌腐蚀病害的问题。

2.2 隧道衬砌裂损病害的整治方法

(1) 锚喷加固。在隧道出现衬砌裂损病害时, 如果隧道有足够的空间或者是能够满足成锚固的条件时, 可以对隧道衬砌进行锚喷加固处理, 解决隧道衬砌裂损的问题;如果隧道出现基床排水不良, 铺底混凝土破损翻浆冒泥等现象, 则需要对隧道侧沟进行加深或者是增建新的侧沟, 进一步更换隧道铺底, 保障隧道的安全。

2.3 隧道渗水病害的整治方法

隧道出现渗水的现象时, 需要进行一系列的调查, 确定水源以及现有的防排水的设备情况, 再根据隧道的实际情况, 制定合理有效的整治措施。首先, 可以对水源进行拦截, 将流向隧道的水源进行引排, 可以增加洞顶的截水沟的建设, 或者是进行防渗漏铺砌等填补工程, 有效的在根源上进行渗水的整治;其次, 可以采取隧道堵水的措施, 在隧道内部对衬砌的渗漏处进行封堵, 例如, 衬砌圬工内压浆、喷浆以及喷涂抹面封闭等内贴式防水层。

2.4 隧道冰冻病害的整治方法

(1) 完善隧道内部防排水相关设施。在严寒季节, 可以对所有的隧道进行综合整治, 预防冻害的发生;而对于气温低于零下十五度, 粘性土冻深在一点五米到二点五米之间, 水量较少的状态下, 可以进行深水沟的加深建设, 将其埋入更深的地下, 防止其出现冻害;而气温低于零下二十五摄氏度, 粘性土冻深大于二点五米, 水量较大的情况下, 可以进行防寒泄水洞的建设, 进一步避免冻害的影响, 保障隧道的使用安全。

(2) 采用网喷混凝土, 加设防冻锚杆。在进行隧道的维护管理中, 如果发现有冻胀性的围岩, 而隧道又具有锚固的相关条件, 就可以进行网喷混凝土建设, 同时有效的加设防冻锚杆, 保障隧道的安全使用。

3 结论

通过本文的分析研究, 可以看出隧道的病害受到多方面的影响, 这些病害在一定程度上都会危及到车辆行驶的安全, 因此, 相关研究人员针对这些问题进行研究探讨, 进一步提出了解决隧道病害的措施, 有效的对这些病害进行整治, 保障了既有线隧道的使用质量以及车辆的行驶安全, 从而推动社会的发展与进步。

参考文献

[1]徐卓宁.寒区铁路运营隧道渗漏水检测与整治技术[J].铁道建筑.2014 (07) .

[2]赵晋友, 周鲁, 周书明.重载铁路隧道设计技术探讨[J].隧道建设.2012 (03) .

[3]彭林军, 杨晓杰, 陶毅, 李术忱.寒区铁路运营隧道渗漏水防治技术[J].西安科技大学学报.2010 (04) .

[4]代高飞, 朱合华, 夏才初.某公路隧道病害成因分析与治理研究[J].中国安全科学学报.2005 (12) .

鲘门隧道病害整治工程治理技术 第8篇

关键词：鲘门隧道,病害整治,轻质土,锚注技术

0前言

近年来,随着中国交通基础设施建设规模的逐步扩大,高速公路建设迅猛发展。隧道里程占路线总里程的比例越来越高,中国已建隧道不同程度地存在衬砌开裂、变形以及渗漏水等问题[1]。隧道二衬背后的空洞、衬砌的质量问题往往和隧道渗漏水并存,且相互交织和作用。目前国内真正解决集渗漏水、空洞填充、二衬质量(偏薄开裂)等问题为一体的工程实例报道还很难看到,一些工程实例只是对单一问题进行处理,如对渗漏水问题的堵排水、拱部空洞灌注水泥砂浆填充等。这些方法在病害规模稍大时,往往不能有效地解决隧道的渗漏水问题,也不能有效加强拱部结构的稳定性,使病害治理的效果不甚理想。

广东鲘门隧道病害整治工程在空洞填充、衬砌加固和渗漏水整治等方面采用了新的设计和施工技术,包括空洞轻质土灌注、中空锚杆锚注以及利用聚合物拉毛技术减少回弹和粉尘,使病害整治与加强拱部结构互相结合,取得了良好的经济效益和工程效果,为类似病害工程的整治提供了参考经验。

1 工程概况

1.1 隧道概况

鲘门隧道位于深汕高速公路西段海丰县境内,是一个双向分离式隧道。左线隧道长1220m,两车道;右线隧道长1231m,两车道。隧道路面宽度约9m。隧道处在丘陵地区,地形起伏较大,进口坡角约40°,出口坡角约45°。隧道穿过的地层主要为第四系全新统海积层和第四系残、坡积层及侏罗系上绞组。隧道进出口处有2～5m残坡积层出露,其成分为含碎石粘性土,下伏基岩为花岗岩及其风化层,围岩类别主要为Ⅱ、Ⅲ类,岩体节理十分发育,衬砌背后的拱部围岩由于施工等原因影响,孔隙、裂隙发育明显;洞身段以微风化花岗岩为主,局部辉长岩脉岩侵入,围岩类别为Ⅳ、Ⅴ类,均为硬质岩,质地比较完整。左线隧道及右线隧道进出口均为明洞衬砌,其余地段采用复合式衬砌。

鲘门隧道存在的主要病害有:隧道拱部二次衬砌背后存在空洞或回填不密实,有的地段空洞规模巨大,空洞高度达1m多并且连通;隧道局部二次衬砌厚度小于设计厚度;隧道局部二衬存在裂缝,使得隧道在拱部和侧墙的裂缝和施工缝处存在严重的渗漏水问题,影响了拱部结构的稳定性。鲘门隧道病害整治包括渗漏水整治与拱部结构加强相互结合的过程。

1.2 施工方案

在隧道病害整治初始方案中,拱部空洞采取灌注M20水泥砂浆来回填。由于在施工中发现隧道空洞规模巨大且基本连通,最深空洞达1.5m;同时,水泥砂浆流动性、干缩和渗透性都比较大,不易保证渗漏水整治的效果。于是调整了整治方案,整个拱部空洞灌注轻质土,且注浆方式分为3级(见表1);衬砌结构补强根据空洞规模和二衬的厚度分别采用素喷混凝土、挂网喷射混凝土和锚杆加挂网喷射混凝土的措施;隧道渗漏水整治采取拱部以堵为主,边墙以排为主,防、堵、排、截相结合的综合整治方案。

2 轻质土仰灌施工技术

2.1 轻质土特性

气泡混合轻质土(简称轻质土)是土建工程领域近年来开发的一种新型轻质填土材料,它是在原料土(砂、粘土等)中按照一定比例添加固化剂、水和气泡经充分混合搅拌后所形成[2]。其主要特点是密度小,强度和密度可以调整,气泡的体积含有率大,同时具有良好的施工特点:可通过管道泵送,最大输送距离可达1500m,最大泵送高度可达30m;施工时不需要机械振捣和碾压作业,施工后也不需要养生,施工工期短;轻质土中气泡体积含有率大,成品的体积可达原材料体积的3倍以上,可提高施工材料的运送率[3]。因此,在机械设备、人员不方便进入的狭小空间内、远距离及施工工期短等情况下,选择轻质土作为填土材料。

2.2 施工设备

为保证轻质土灌注的效果和提高施工效率,可通过轻质土灌注试验来获得具有最佳泵送性的机械设备和各项参数。由常规设备灌注轻质土的试验结果(表2)可见,这些常规设备的压送性比较差,灌注后的轻质土性质变化过大,达不到轻质土的灌注效果[4]。

MT-DFG型风压动灌浆罐(见图1)根据混凝土喷射机原理研制。进浆口与搅拌系统连接,出浆口和输浆管连接,风压机与进气管连接提供输送动力。灌浆罐体积可以根据施工要求与搅拌系统的搅拌能力相配套,常规设计体积为0.6m3。由于轻质土浆液的特殊性,采用的灌浆压力要小,试验表明当灌浆罐压力恒定在0.6MPa时,能使灌浆罐输送管流速较小并稳定,轻质土浆液压送后的单位体积质量变化幅度很小,配合适当的管径,具有很高的灌注效率和效果。每套轻质土灌注设备还包括两台卧式搅拌机、一台气泡发生器(见图2)和一台风压机,一个台班可以灌注轻质土达45m3以上。

2.3 施工工艺

轻质土灌注主要施工流程包括如下几个环节:

(1)钢拱架制安:钢拱架作为一种临时支撑,主要是考虑到隧道局部衬砌太薄(≤20cm),部分区段空洞注浆量较大,在灌注的轻质土未形成良好的自稳拱结构前,会对拱部衬砌稳定性产生不利影响,因而通过钢拱架的临时支撑,保证轻质土施工时拱部的稳定性。

(2)成孔:钻孔采用风钻钻孔,孔径为45～50mm,钻孔间距为3m,梅花型布置。钻孔后须清孔,然后埋设注浆管。注浆管采用马牙扣形注浆管,直径为42mm,注浆管的长度根据空洞大小而定。同时拱顶还应设观察孔,观察孔间距为2m。

(3)轻质土仰灌施工工艺:每套轻质土灌注设备中,风压机作为动力设备,给灌浆罐提供压力灌注轻质土的同时,还与发泡筒相连,把产生的气泡输送到搅拌机与混凝土浆液混合从而产生轻质土浆液。轻质土固化材料为P.0425普通硅酸盐水泥,材料配合比通过试验进行技术和经济对比后确定为:水灰比0.45,气泡浆液体积比0.6,每方水泥用量416kg,砂用量250kg,标准试件密度为750kg/m3,抗压强度1.43MPa。

轻质土灌注工艺流程如图3所示,首先按照确定的配合比将水泥、砂和水在搅拌机中混合搅拌成原浆,同时发泡筒内产生的气泡泵送至搅拌机内与原浆混合成轻质土浆液。将搅拌机内的轻质土浆液送入特制的轻质土灌浆罐便可进行轻质土的灌注。

1)初步灌浆:初步灌浆要求风压机风量大于3 m3/min,灌浆罐压力为0.7MPa。由于轻质土的密度会随着一次浇筑厚度的增大而增大,因而需分层灌注轻质土。

分层注浆每层浇筑的厚度为30～40cm,其方法如下:当3号注浆孔(见图4)进行注浆,1、5号观察孔观测有浆液冒出时,停止注浆,即达到第一层注浆厚度,待第一层强度达到设计强度的70%后,再进行第二层注浆工序,发现2、4号的观测孔有浆液冒出时,暂停注浆,待第二层强度达到设计强度的30%后,再对剩余空隙进行注浆填充。每层厚度基本相等为宜,但第一层厚度不应大于40cm。同时注浆应该按照一定的顺序:沿隧道轴线逐段压注,每段先注拱部最低一排孔,后注拱顶,先两头后中间。

2)二次注浆:由于轻质土仰灌施工的复杂性,灌注后的浆液会流淌沉积,加上衬砌背后空洞的不均匀,初步灌注并不能完全灌满空洞,因而为了保证灌注质量和同时强化隧道渗漏水的整治效果,需进行补充灌浆,待轻质土达到一定的强度后,在拱顶位置重新钻孔,补充灌注纯水泥砂浆,灌浆压力≥1.0MPa。

(4)封孔作业:轻质土注浆结束标准为:当注浆压力稳定上升达到设计压力稳定10min时,不进浆或进浆量很少即可停止注浆,进行封孔作业。

3 锚注与混凝土喷射技术

3.1 锚注施工技术

轻质土填充完成后,拱部二衬背后的空洞已基本得到填充,拱部结构的稳定性也得到了加强。但由于隧道进出口段的围岩质量偏差,加上施工爆破作业不合理、超开挖等原因,使得围岩孔隙、裂隙发育严重,而且局部二次衬砌偏薄并伴有裂隙。这些孔隙、裂隙不仅是渗漏水的通道,也造成了安全隐患。而集锚固与注浆为一体的中空锚杆注浆技术则能很好地解决这一难题。首先锚杆注浆改善了围岩物理和力学性能,并填充了轻质土未能灌满的局部小空洞,封堵衬砌裂缝,提高了隧道的抗渗性;同时加强了由于锚杆的锚固作用,进一步提高整个隧道拱部整体稳定性。

锚注支护主要包括如下几个环节:

(1)锚固钻孔与安装:钻孔采用YT28型气腿式凿岩机将自进式中空锚杆钻至设计孔深,再在锚杆外侧安设一根伸至孔顶的软管作为排气孔和观察孔,然后安装垫板和螺母及止浆塞,其中垫板要紧贴拱部二衬,螺母拧紧。锚杆长为3m,锚杆间距为1.2m,呈梅花型布置。

(2)锚杆初步注浆:注浆材料采用M20水泥砂浆,注浆压力为0.5～0.8MPa,注浆结束的前提条件是软管出现返浆现象且注浆压力不超过设计压力,继续注浆待达到设计终压后稳定10min,不再进浆或很少进浆,即可结束注浆。如果软管没有出现返浆但注浆压力已严重偏大,使得不能正常注浆,则通过打开软管释放适当的孔隙内压力,再按标准继续注浆;如果软管出现了返浆现象,但锚杆的注浆量却严重偏小,为了保证锚杆的注浆效果,需进行适当的处理:保持稳定的注浆压力一定时间,待浆液稳定后,再缓慢增加注浆压力继续注浆。

(3)锚杆二次注浆:浆液对岩石的充填情况及形成的“网络”效果,是同注浆浆液中物质颗粒的大小紧密相关的,颗粒越细,能注入的岩石孔隙就越小,注浆形成的“网络”效应就越好;反之,形成的“网络”效应就越差[5]。此时,我们便可进行锚杆二次注浆,注浆浆液改为颗粒更细的化学浆液,二次注浆应在初步注浆浆液终凝前进行,注浆压力为0.8～1.0MPa。通过二次注浆完善了锚杆的注浆效果,隧道的渗漏水病害也基本得到了很好的控制。

(4)渗漏水整治:隧道的渗漏水整治宜在混凝土喷射前进行。在锚杆注浆完成后,隧道的渗漏水问题已经得到了很好的控制。隧道的渗漏水位置主要集中在拱部和侧墙的施工缝和裂缝等位置。拱部宽度在3mm以上的裂缝,可以通过安置锚杆用手压泵灌注化学浆液的方法堵漏;宽度在3mm内的裂缝处,则通过安设灌浆嘴的灌注化学浆液堵漏的措施。侧墙处渗漏水整治则堵排结合进行。

3.2 混凝土喷射技术

喷射混凝土目的在于恢复二次衬砌厚度,进一步加强拱部结构的稳定性。鲘门隧道分为素喷和网喷C20混凝土,采用干喷法的施工工艺。为了减小喷射的混凝土回弹和降低粉尘,我们采取了如下的技术措施:一是严格把关原材料的质量并通过试验确定最佳的材料配合比,水泥:砂:石=1:1.55:1.6;二是合理确定输料管距离、风压水压等各项参数;三是由于喷射混凝土过程中,回弹物以石子为主,砂子次之,因而要减少喷射混凝土尤其是石子的回弹,关键是要降低开始喷射时石子的回弹,利用拱部涂刷一定厚度的粘性聚合物拉毛技术,即增加了拱部的弹性,使喷射的石子得到缓冲,同时增加了喷射混凝土与拱部的粘结,较好地降低了刚开始喷射时混凝土的回弹率;四是要严格掌握喷射施工时的喷面宽度、喷嘴离喷面的距离、喷头运行方式、水灰比、喷射顺序、搭接方式等操作技术,并加强隧道的通风条件,降低粉尘。

4 结论

(1)通过对空洞轻质土灌浆、锚杆注浆、衬砌裂缝注浆的立体多层次的灌注配合锚杆和混凝土喷射加固(见图5),鲘门隧道的拱部空洞填充、拱部衬砌结构加固和渗漏水整治均取得了良好的效果。

(2)综合灌注后的浆液与围岩、二衬、锚杆之间形成了良好的自稳密闭多层次结构,既堵塞了渗漏水的通道,解决了拱部渗漏水问题,也增强了隧道的整体稳定性。

(3)施工完成后的抽芯试验结果表明:轻质土基本充满了所有拱部空洞,轻质土强度和密度满足设计要求。底层轻质土由于上部压力作用,损失部分气泡后密度和强度略有提高,但由于轻质土能够形成自稳拱结构,所以影响不大。

(4)锚杆的拉拔试验中没有发生锚杆被整根拔出破坏的情况,表明锚杆全长均匀锚固,整套中空锚杆的灌浆工艺达到了良好的灌注效果,整个拱部达到了整体稳定要求。

参考文献

[1]王文广,代高飞等.某公路隧道病害成因与治理[J].重庆大学学报(自然科学版),2005,28(12):102-103.

[2]陈忠平,王树林.气泡混合轻质土及其应用综述[J].中外公路,2003,23(5):117-123.

[3]蔡力,陈忠平等.气泡混合轻质土的主要力学特性及其应用综述[J].公路交通科技,2005,22(12):71-74.

[4]顾欢达,顾熙.影响气泡轻质土工材料施工稳定性的因素及其试验研究[J].岩土工程技术,2003,(1):24-27.

铁路隧道衬砌病害原因分析及整治 第9篇

蛇口峁隧道位于黄羊城沟及新城川河的分水岭地段, 为穿越蛇口峁的越岭双线隧道, 全长5 804 m, 里程:K55+663~K61+467。于1989年9月开工, 1993年3月主体工程竣工, 总工期42个月, 采用钻爆法施工, 喷锚支护。蛇口峁隧道位于黄土梁峁分水岭区, 梁峁起伏, 冲沟发育, 相对高差50 m~200 m, 自然山坡度20°~50°, 部分坡面呈陡坡或陡壁, 洞身穿越山梁, 山梁最高高程1 340 m, 洞身最大埋深160 m。

穿越地层为侏罗系中下统泥岩、砂岩互层 (J1-2Ms+Ss) , 间夹煤层 (J1-2Cb) 。泥岩、砂岩互层 (J1-2Ms+Ss) :灰黄色、灰绿色。泥岩, 紫红色夹灰色, 泥质及粉砂泥质结构, 薄层~厚层状构造, 质软易风化剥落;砂岩, 灰黄、灰白色, 中细粒结构, 薄层~厚层状构造, 成分以长石、石英为主, 泥、钙质胶结, 岩质尚坚硬。泥岩、砂岩呈互层状, 层理平缓, 节理较发育, 局部间夹煤线, 风化颇重, 岩体较破碎, Ⅳ级软石, σ0=600 k Pa。煤层 (J1-2Cb) :呈厚层状夹于砂、泥岩互层中, 厚度约6 m, 黑色, 煤质良好, 呈块状, 具光泽, 性脆, 污手, Ⅳ级软石, σ0=600 k Pa。

神朔铁路穿越燕山山脉, 地质条件复杂, 铁路隧道多。神朔铁路自1996年运营以来, 隧道病害日益增多。长隧道较多出现衬砌开裂、渗漏水, 甚至有些隧道出现错台, 严重威胁和影响铁路正常运营和行车安全。对发现的隧道病害进行彻底整治, 以保证列车行车安全。本文就隧道常见病害的整治进行分析。

1 铁路隧道主要病害类型

对铁路隧道进行现场调查, 结合地质雷达无损检测手段, 内窥镜成像技术, 确定铁路隧道主要存在以下病害:

1) 衬砌漏水。多数隧道的衬砌漏水多发生在隧道施工中的施工缝、沉降缝、伸缩缝, 较集中分布在隧道的拱腰至边墙部位。根据漏水严重程度不同分为:渗水、滴水、淌水和涌水, 神朔铁路隧道水害主要为:前3项, 即渗水、滴水、淌水。

2) 衬砌裂纹。多数长隧道存在纵向裂纹、横向裂纹和斜向裂纹。纵向裂纹主要位于隧道的拱部, 横向裂纹与斜向裂纹分布较分散, 在隧道的各个部位均有分布。

3) 衬砌腐蚀。衬砌腐蚀多位于隧道的拱部, 神朔铁路衬砌腐蚀病害较少。腐蚀部位多与渗漏水相关。

4) 衬砌压溃及剥落。有多个隧道拱部、拱腰出现掉块、掉皮病害, 此类病害严重影响线路运营及行车安全, 对有掉块的病害, , 应加强对掉块部位的监控, 最好及早进行整治。

5) 衬砌的变形和位移。衬砌变形和位移有两种, 包括横向变形、纵向变形, 并且纵向变形主要是衬砌上抬、下沉出现错台现象。

6) 衬砌背后空洞、不密实。隧道衬砌背后的空洞以及不密实是否存在、存在状况, 可以通过地质雷达无损检测手段来检测, 而对于较严重的空洞, 则应该引起注意, 有条件的应该注意及时进行整治。

2 隧道衬砌病害产生的五大原因

2.1 设计方面的原因

设计单位在设计前的地质地貌调查判断不够详细、准确, 都会严重影响隧道施工、质量和运营期间的寿命。

2.2 施工技术方面的原因

1) 施工方法、工艺的影响。由于施工方法、工艺、相关设备的选择不当, 以及施工条件的制约, 难免造成质量缺陷。如:支护是隧道的关键环节, 回填不密实处产生空洞, 使本身受力不均的衬砌遭到破坏, 从而出现衬砌裂损。2) 施工单位因素。个别施工单位在施工中, 为了争取效益, 从而对各项施工环节标准的降低等等, 造成衬砌渗漏水或腐蚀, 严重影响衬砌结构的安全和隧道投入运营后的使用寿命。

2.3 运营方面的关系

隧道在投入运营后, 由于列车运行的频繁震动和所排放烟气 (少数内燃机车线路) 也会给隧道衬砌结构造成一定的损坏。

2.4 维护方面的因素

在某些隧道所属单位现已重视隧道的日常保养。例如:打设排水孔, 使隧道存在渗漏水病害时避免窜流造成大面积的衬砌损坏;在衬砌表面裂纹的部位设置裂纹观测块, 实时监控病害发展等。

2.5 人为的无意识破坏和突发荷载的原因

1) 人为的无意识因素。隧道所处附近居民安全及防范意识淡薄。在隧道附近大面积开挖或让其顶部承受超出额定荷载力的突发荷载。

2) 自然因素的突发荷载。比如设计阶段没有考虑到, 而在施工时候出现的地震、泥石流等地质变化不稳定因素, 也会破坏衬砌支护结构。

3 隧道衬砌病害整治

3.1 衬砌渗漏水整治

1) 衬砌内防水注浆和衬砌壁后防水注浆加固方法。

由于初衬、二衬之间有空隙或者由于衬砌内混凝土疏松、有孔洞而造成的衬砌内大面积渗漏水的时候, 可以考虑通过衬砌内注浆的方法, 既可以提高衬砌强度和抗蚀防水能力, 也可以达到分段赶水, 从而通过边墙排水盲沟将水排至边沟, 排出隧道;对于由于衬砌壁后围岩地质条件差, 存在疏松、空洞、集水而造成的严重裂损渗漏水的情况, 特别是针对单式衬砌的渗漏水, 可以采用浆液注入到衬砌壁后的方法, 从而可以使围岩加固和密实 (见图1, 图2) 。

2) 衬砌内贴式防水方法。

首先对拱部衬砌表面进行清理, 将混凝土结构表面要清理保证露出的表面平整, 如果不平整, 或者有麻面、孔洞等等情况的话, 可以用聚合物改性水泥基修补砂浆或聚合物砂浆填塞抹平整, 从而有效确保防水材料均匀地覆盖。将衬砌表面喷水湿润, 但水不能太多, 不能流淌, 再喷涂不少于2遍的配制好的防水砂浆浆液 (呈浓奶油状) 。

3) 盲沟排水施工方法。

有些拱部渗水、漏水以及边墙涌淌水现象严重的部位, 应在涌水点的边墙位置开泄水孔, 从而可以减小涌水点水压, 然后再用速凝堵水砂浆封堵漏水点或使用灌浆料灌浆防水, 如果效果不明显, 并且隧道地质不错, 环境允许排水, 可以采用边墙盲沟排水方法。有些高寒地区需要对排水盲沟采取保温措施, 必须保证集水口不会受冻, 反之, 如果不能保证这一点, 并且在围岩、衬砌间有浅表水的存在, 或者在不换装原有盲沟的要求下, 就要考虑衬砌保温, 以保证冬季盲沟排水畅通, 防止冻胀病害发生。

3.2 衬砌残损整治

1) 衬砌裂损修补施工方法。

对于衬砌出现的无水或渗水裂缝, 可以使用R-11AB双组分灌浆树脂进行灌注粘合。对于衬砌混凝土裂缝较大, 有补强加固要求的, 用高强纤维板进行加固补强, 包括碳纤维板、钢板及芳纶纤维等。尤其是碳纤维材料具有优异的物理力学性能, 其抗拉强度一般为2 500 MPa~3 550 MPa, 是普通钢材的10倍~15倍, 其弹性模量一般为2.35×105MPa~5.0×105MPa, 相当于钢的1.1倍~2.4倍。

2) 渗漏、涌水裂缝的处理。

对于隧道富水地带因衬砌裂损出现的渗漏水或修补施工遗留的各类孔、洞, 修补结构缺陷可以采取速凝堵水砂浆、聚合物改性水泥基修补砂浆、防水砂浆三种材料配套使用的方法来完成病害整治。由于以上漏水点或漏水裂缝大多在应力集中区, 所以在用以上方法治理后, 需采用防水砂浆喷涂进行表面柔性防护。

对于施工缝、伸缩缝或其他活动裂缝的渗漏水病害, 可以先采用注浆 (防水型灌浆料) 防水措施, 然后将需嵌补的施工缝、伸缩缝或其他活动裂缝清理干净, 使用封缝胶进行缝隙嵌补, 表面喷涂防水砂浆, 进行柔性防护。

3.3 隧道衬砌侵蚀病害的整治

对于隧道衬砌存在的麻面、起鼓、松散、剥落、空洞、露石和钢筋锈蚀等病害, 要先进行注浆将衬砌壁后整治之后, 再修补防护衬砌表面。

3.4 衬砌掉块、掉皮整治方法

衬砌掉块掉皮一般采用挂网锚杆加喷浆综合处理。

4 结语

隧道病害其原因也是有诸多方面的, 包括地质条件、设计、施工方法、施工工艺等多方面的因素。隧道病害在一定程度, 甚至很大程度上影响了施工条件和铁路运营条件, 有时候也直接影响到隧道的结构和运营安全。所以, 隧道病害的整治必须先清楚其原因, 然后针对性地采取合理有效的方法进行治理。

参考文献

对高速公路隧道病害整治技术的探讨 第10篇

公路是关系到我国公路运输事业发展的关键, 对我国经济发展有着重要的影响。公路养护工作是推动交通事业发展、保障公路运输的重要工作, 是为我国经济发展提供快速、方便、安全、畅通道路运输的基础。现代公路隧道管理的根本目的是延长公路使用寿命、提高公路质量。因此, 公路隧道养护体系的建立中应着重对公路养护技术管理体系、质量管理体系进行完善与优化。积极引入养护新技术, 为预防性公路养护奠定基础。整合养护资源, 提高养护水平, 以现代化的养护体系为基础, 科学的开展公路养护工作, 为我国公路运输事业奠定基础、为我国经济发展奠定基础。

二、我国高速公路隧道病害种类

第一, 隧道渗漏水, 目前我国高速公路建设势头正猛, 工程质量也在稳步提高, 隧道防、排水问题也已受到足够的重视, 但大部分隧道建成后没多久仍然出现渗漏水现象, 尤其对高速公路隧道, 隧道开挖引起围岩应力的释放和重分布, 古滑坡复活或新滑坡、矿产采空区失稳、大的塌方、大量失水后的地面沉陷以及地震或人为诱发地震等都会破坏隧道衬砌结构, , 改变围岩的力学特性和水的泾流路线, 使周围的水向隧道内汇集和积聚, 隧道周围地下水渗流场的改变, 进一步引起应力场的不断调整, 可能引起的局部应力集中、地层不均匀沉降或滑移面活动都将对隧道结构造成破坏, 形成渗漏水通道, 使隧道产生渗漏水。

第二, 隧道衬砌结构破损, 隧道衬砌结构破损是指隧道衬砌开裂变形、片块剥离以及大块坍落。隧道衬砌结构如果裂缝交错分布, 密度较大, 并伴有片块剥落, 严重错台, 侵入净空限界, 使原衬砌失去使用功能其原因概括起来有地质原因、设计不完善、施工原因和其他人为因素 (如在隧道附近取土、采矿等) 。隧道开挖后, 如坡体产生变形, 严重时可导致洞身构筑物的变形开裂, 其中反映在施工方面的问题比较普遍, 如强度不足、厚度不够、模板变形、拆模过早及浇筑时机不合适等。但地质原因在衬砌结构破损成因方面起主要作用, 尤其是地基不均匀沉陷和山体滑移错动。

三、隧道病害整治方法

第一, 注浆加固堵水技术, 注浆作为加固围岩的一种手段, 在隧道病害治理中所起的作用主要表现在加固地层以提高围岩的承载力和充填衬砌背后空洞使衬砌均匀受力, 从而达到阻止衬砌结构继续变形或破坏。隧道所处地质条件复杂, 地表为坡积碎石土层, 松散破碎, 浆液能充填岩体裂 (孔) 隙 (洞) , 降低地层透水系数, 同时能够修补衬砌混凝土结构裂缝达到加固和阻水的双重目的。根据实际围岩变化情况, 调整施工方案, 在施工逐步掘进的过程中, 出现问题, 现场研究处理, 提高隧道的安全性。

第二, 结构抽换技术, 在线路修建过程中, 不可避免地要对自然边坡进行改造。在出现地质病害中, 隧道与病害体的空间关系控制地质病害的性质和规模, 采用架设钢架支撑, 抑制结构变形发展, 注浆加固围岩, 并利用注浆管悬吊既有裂损衬砌;运用静态破碎及控制爆破技术拆除1日有裂损混凝土, 并严格控制开挖进尺, 及时进行初期支护并加强监控量测, 避免隧道衬砌结构裂缝交错分布, 片块剥落, 严重错台, 侵入净空限界, 使原衬砌失去使用功能。

第三, 渗漏水引排技术, 国内所有双连拱隧道一般是中隔墙和拱脚处的防水问题都或多或少的存在设计不够完善、施工工艺达不到设计要求等现象, 在隧道病害整治过程中, 综合采用了注浆加固堵水技术、结构抽换技术、中空锚杆加固技术、引排技术和软基袖阀式注浆加固技术等。从而造成该处严重渗漏水。建设单位及早认识到隧道的病害将对隧道结构和以后的运营直接构成威胁, 引排技术和软基袖阀式注浆加固技术是对双连拱隧道进行注浆堵水过程中, 采取普通水泥浆液和超细水泥浆液的配合使用, 采用了注浆堵水结合引排水和单独引排水治理两种方案, 基本达到了一次根治、不留后患的整治目的, 整治后隧道结构稳定, 不渗不漏。

第四, 科学合理的施工, 在隧道施工中, 科学的施工方法和施工工艺是控制灾害发生和发展的重要方面, 隧道施工在在施工图设计阶段, 地质勘察的重点查清不良地质灾害体的坡体结构, 在线路设计中调整线路通过灾害体的形式或主动进行防护。弥补地质勘察的不足, 若发现地质情况有变化, 可立即调整设计、施工方案。每种工程措施都有优缺点, 要注意各自的适用条件, 应根据具体情况选用工程量措施, 使其充分发挥作用, 才能做到经济合理。在养护质量管理的基础上, 注重技术、材料对养护质量的影响, 加强养护过程的质量管理。以先进的技术、科学的施工管理为提高公路质量奠定基础。

四、总结

高速公路隧道对于我国的交通事业的发展起着不可替代的作用, 病害整治要各种技术综合运用, 由专业队伍来进行, 要坚持“一次根治、不留后患”的治理原则。保证高速公路隧道的健康发展, 依据不同的情况和实际围岩变化, 调整施工方案, 科学的施工方法和施工工艺是控制病害发生和发展的重要方面, 它包括施工季节的选择、开挖顺序的确定、防护工程的及时实施等方面。加强施工中动态监测, 采用信息施工法, 可以有效地指导施工和验证设计的合理性及可靠性。从而避免高速公路隧道病害的产生, 不断促进我国公路运输事业的发展, 为我国经济发展奠定基础。

摘要：随着我国社会主义市场经济的快速发展, 交通运输的需求量和等级要求越来越高, 高等级公路、铁路的建设蓬勃发展, 修建的隧道数量越来越多。但由于设计、施工、地质等各方面的原因, 导致一些隧道产生结构变形、开裂、错台、渗漏水等病害, 从而大大降低了线路的级别, 情况严重的使隧道失去使用价值, 给国民经济带来巨大损失。文章介绍和分析了高速公路隧道病害的种类和防治方法, 探讨了隧道病害的治理技术, 以期对高速公路隧道的健康发展提供参考。

关键词：高速公路隧道,病害,整治技术

参考文献

[1]、王铭远.路面早期损坏的原因探析[].黑龙江科技信息, 2007 (7) .

隧道病害整治 第11篇

【关键词】高速公路;隧道;病害成因

随着我国国民经济的快速稳定发展，对交通运输的需求量和等级要求越来越高，高等级公路、铁路的建设蓬勃发展，修建的隧道数量越来越多。但是由于设计、施工、地质等各方面的原因，导致一些隧道产生结构变形、开裂、错台、渗漏水等病害，大大降低了线路的级别，并威胁到安全运营，情况严重的使隧道失去使用价值，给国民经济带来巨大损失。

1.高速公路隧道病害种类和成因分析

据有关资料统计，目前高速公路隧道病害主要表现在：严重渗漏水、结构衬砌的腐蚀裂损、仰拱或铺底的变形损坏导致路面的破坏。几乎所有的隧道病害都与渗漏水有着直接或间接的关系，隧道结构的缺陷给隧道渗漏水提供了通道，隧道渗漏水的长期作用又会加剧隧道侵蚀破坏，特别是在围岩有地下水并具有侵蚀性的情况下，对衬砌和隧道设备的腐蚀更加严重。在运营期间，地下水常通过混凝土衬砌变形缝、施工缝、裂缝甚至混凝土孔隙等通道渗漏进隧道中，造成洞内通信、供电、照明等设备处于潮湿环境而发生锈蚀、霉烂、变质、失效，若使路面积水，就会改变路面反光条件，引起眩光，造成车辆打滑，危及行车安全。

1.1选线不当引起的病害

由于复杂的地质、地形条件，造成崩塌、落石、滑坡、泥石流等病害大量发生，经常造成洞口堵塞、衬砌开裂、泥石流倒灌，导致铁路运输中断，修建明洞的工作从未停止过，有的明洞接长不止一次，一遇雨季仍经常出现险情，中断行车，最后只好改线绕行。

1.2设计不合理可能预留的隧道病害

作为地下工程的隧道，其设计理念与地面工程不同，应该采取动态设计理念，动态设计是新奥法施工的精髓所在。无论在铁路隧道施工中，还是在公路隧道施工中，对设计参数的调整或变更多数仅依据围岩级别，只有少数根据监测的动态数据参数进行调整；一般来说，出现目前意义上的设计变更，通常是出现了大的塌方、变形、断层、涌水、溶洞、煤系地层（或瓦斯）等情况，在隧道施工中距离真正意义上的动态设计还有一定差距，因此，难免由于设计上的缺陷增加了隧道病害出现的可能性：

1.2.1设计断面形式不合理。如铁路隧道Ⅲ、Ⅱ、I级围岩一般采用直墙断面、不设仰拱，若有膨胀性夹层或遇水易软化的围岩，尤其是这些不利岩层处于边墙部位时，若仍采用赢墙，边墙根可能出现开裂现象，遇水易软化的围岩有可能造成边墙基底承载力不足，产生不均匀沉降，出现裂纹（裂缝）或错台。

1.2.2初期支护能力不足，造成坍塌、变形过大或使二次衬砌承受较大围岩压力。

1.2.3二次衬砌安全储备不足，如有些隧道施工中出现了比较大的坍方，二次衬砌仍采用素混凝土，造成运营后素混凝土出现裂缝。

1.2.4排水设计不合理。对具有膨胀性、遇水软化围岩，应设置仰拱和深排水沟，事实上多数基底出现翻浆冒泥病害的隧道均存在基底积水、排水不畅等问题。

1.2.5未充分考虑混凝土的防腐蚀性，这主要是由于对地下水的腐蚀性调查不清楚造成的。

1.3施工不当预留的病害

1.3.1回填不密实或存在空洞，由于超挖或坍方，没有按规范认真做好回填或压注浆工作，造成初期支护与围岩之间留有较大范围的空隙，尤其是拱部；或二次衬砌浇筑原因使拱部或拱腰出现局部脱空现象，或混凝土振捣不密实。由于不密实或存在空洞，形成积水空间，使隧道出现渗漏水，或使隧道与围岩不能形成一个有机整体，不能很好发挥围岩的弹性抗力作用。

1.3.2施工中的偷工减料，造成塌方，而对塌方处理不彻底，预留不密实、脱空等缺陷。

1.3.3施工中的偷工减料，如锚杆数量、质量不符合设计要求，造成初期支护不足或支护安全储备减弱，预留安全隐患。

1.3.4由于欠挖或变形过大，造成二次衬砌厚度不足。

1.3.5所选防水材料不合格（不合理）或防水板的铺设存有缺陷造成隧道渗漏水。

1.3.6所选水泥不合格或混凝土配比不合理，造成二衬混凝土强度不能满足设计要求。

1.3.7混凝土骨料不合格，造成强度不足或不能满足设计的特殊要求，若采用人工机制砂、石，除对骨料进行力学试验外，还应进行各种成分含量分析。

1.3.8在石灰岩地区特别应注意地下水，尤其是裂隙水的水质化验，检验地下水是否具有腐蚀性。边沟的水没有腐蚀性，裂隙水未必不具有腐蚀性。

1.3.9在遇水软化的围岩中，隧底浮碴未清理干净就浇注仰拱或铺垫层，易造成隧底翻浆冒泥。

1.4维护不当引起的病害

1.4.1洞外排水系统遭破坏，未及时修复，可能使或增加隧道渗漏水的可能。

1.4.2洞内水沟被堵，造成基底积水，可能使基底围岩软化，产生翻浆冒泥。

1.4.3对出现的小的裂纹（缝）、小（少）的渗漏水重视不够，或预见不足，未能采取有效措施，遏制其发展。

1.4.4对已出现病害的隧道，或病害原因分析不清楚，或处理措施不当，或处理不彻底，造成病害继续发展，形成更大的病害或形成危害。

2.隧道病害整治技术

2.1注浆加固堵水技术

注浆作为加固围岩的一种手段，在隧道病害治理中所起的作用主要表现在加固地层以提高围岩的承载力和充填衬砌背后空洞使衬砌均匀受力，从而达到阻止衬砌结构继续变形或破坏。同时，浆液能充填岩体裂（孔）隙（洞），降低地层透水系数，同时能够修补衬砌混凝土结构裂缝达到加固和阻水的双重目的。通常采用的浆液有普通硅酸盐水泥或特殊)液浆、水泥水玻璃双组份浆液及化学浆液等。

2.2锚杆支护技术

锚杆具有悬吊作用、组合粱作用、紧固作用及均匀压缩拱作用，在隧道结构产生病害部位安设锚杆，可有效提高围岩的整体承载能力，将已产生裂纹的衬砌混凝土与已加固的围岩结合在一起，阻止衬砌结构的进一步破坏。

2.3套衬技术

病害治理中如衬砌产生的裂缝不密集，尚不足以危及隧道结构安全，经加固后仍有较强的承载能力，而且存在净空断面缩小的余地，在安设锚杆、注浆加固的基础上，可以考虑施作套衬。套衬就是在既有衬砌内表面再灌注一定厚度的混凝土，与既有衬砌共同承担围岩压力。套村可以有效地阻止既有衬砌进一步裂损变形，同时可起到防水的作用。

2.4结构抽换技术

隧道衬砌结构如果裂缝交错分布，密度较大，并伴有片块剥落，严重错台，侵入净空限界，使原衬砌失去使用功能，则应考虑拆除旧的衬砌结构，重新施作新的衬砌。结构抽换过程中，必须采取如下措施，保证施工和隧道结构安全。

①架设钢架支撑，抑制结构变形发展；②注浆加固围岩，并利用注浆管悬吊既有裂损衬砌；③运用静态破碎及控制爆破技术拆除1日有裂损混凝土，并严格控制开挖进尺；④及时进行初期支护并加强监控量测。

2.5渗漏水引排技术

地下水在高速公路隧道病害成因中，是最活跃、最具破坏力的因素，隧道渗漏水病害治理难度最大，其治理效果能够综合反映隧道整治质量。对于从衬砌表面（主要在“三缝”部位）渗漏出来的地下水，必须配合采用引排技术治理。

3.结语

在隧道病害整治过程中，综合采用注浆加固堵水技术、结构抽换技术、中空锚杆加固技术、引排技术和软基袖阀式注浆加固等技术。尤其是对双连拱隧道进行注浆堵水过程中，采取普通水泥浆液和超细水泥浆液的配合使用，采用了注浆堵水结合引排水和单独引排水治理两种方案，目前来看，两种方案都达到了预期的效果。高速公路隧道病害整治要各种技术综合运用，由专业队伍来进行，治理的时机最好选择在通车前进行，要坚持一次根治、不留后患。

【参考文献】

隧道病害整治 第12篇

关键词：铁路建设,铁路隧道,隧道基地,病害机理

在铁路运行实践中, 隧道可能出现塌陷、破损、冒泥浆、渗水、外侧扩展等现象。如果不及时采取补救措施, 可能出现隧道基底纵向断裂, 甚至可能导致基底局部沉陷等严重事故, 影响列车的顺畅和安全运行。接下来, 将对隧道基底病害的形成机理进行研究, 并就如何整治, 这些病害进行分析。希望对提升铁路病害的防治水平, 从而保障铁路正常运行有积极意义。

1 隧道基底病害的形成原因

( 1) 地下水的侵蚀作用。泥浆病害的产生在多数情况下都是由地下水层渗漏或者浸泡所引发的。在地下水渗漏情况发生后, 一方面会破坏隧道基底的土层, 导致土层流失。另一方面, 会进一步地破坏基底岩石和混凝土结构。基底岩石和混凝土结构被浸泡、磨损, 会逐渐变成浆液或者微小颗粒, 它们会被水流带走, 从而导致基底空心化。如此一来, 基底混凝土、岩石和钢轨的粘结力会大大破坏, 在外部应力作用下, 极可能引发轨道变形等更为严重的后果。 ( 2) 隧道底部结构设计薄弱、排水设计不合理。当前, 我国铁路隧道设计中存在“重视拱部, 轻视底部”的现象。如果严格按照设计图施工, 那么有些基底通常是10 号素混凝土, 混凝土的标号较低。如此低级别的基底设计显然如果受到过大的围岩压力以及地下水的挤压和浸泡, 其稳定性和承压能力就值得怀疑。同时, 如果隧道位于富水区, 那么排水沟需要同时排除隧道内、泄水孔同时流入的水, 就极可能导致基底积水漫出排水沟, 从而浸泡道床。 ( 3) 列车的反复动力作用。列车在经过隧道基地时, 会对其产生一定的动力作用。这种动力作用的大小、方向以及冲击程度与列车的重量、运行速度等紧密相关。在不同条件列车反复经过所产生的动力作用下, 隧道基地被反复压迫、拉引和冲击, 因而容易出现基底中心偏移。根据研究, 列车动应力在基底横断面、纵向基底处的动应力作用形式存在差异。弯拉应力破坏可能导致基底混凝土出现裂缝和空洞。进一步地, 钢轨下方基底会受到底面拉引, 同时基底中心位置会出现顶面拉引, 这两种不一致的拉引会对基底造成撕裂。 ( 4) 日常养护维修不到位。在铁路运行的过程中, 铁路管理部门能否进行科学合理的养护也与隧道基底完好性相关。然而, 铁路日常养护和维修中仍然存在较多的问题。比如, 没有及时清除隧道基地的淤积, 导致积水长期浸泡基底, 可能破坏混凝土、基岩和道床等。另外, 没有及时清除隧道内由乘客丢弃的固体垃圾, 可能导致排水孔被堵塞, 也会造成积水。

2 隧道基底结构累积疲劳破损机理

根据材料理论的研究成果, 在反复的应力作用下, 隧道基底材料会逐渐产生裂纹; 进一步地, 裂纹会逐步扩展; 如果应力作用力继续, 那么就会产生材料裂缝。钢筋混凝土的累积疲劳破损同样会经过这三个阶段。如图1 所示, 材料在应力作用达到一定程度后才会进入下一个破坏阶段。在图1 中, 如果A表示反复载荷作用, T表示作用时间。那么, 如果反复载荷作用一直停留在A1状态, 则材料的累计疲劳不足以使其产生应变状态变化。一旦反复荷载作用达到A2, 材料就会发生阶跃效应。也就是说, 反复荷载作用的累计必须达到ΔA。这就是累积疲劳破损机理, 它同样适用于隧道基底材料破损研究。

3隧道基底病害的整治对策分析

3.1既有隧道基底病害整治方案

(1) 提高隧道基底结构的抗动载能力。在列车反复荷载作用下, 累计疲劳会促使基底结构发生疲劳裂纹。进一步地, 如果出现积水侵蚀等现象, 那么基底结构的破坏会进一步加剧。为此, 需要在施工的过程中科学合理地结合使用钢筋混凝土结构, 它不仅具有较强的强度, 而且具有良好的抗拉应力效果。

( 2) 排疏地下水, 改善基底及基岩的工作状态。隧道积水的来源主要有两类, 其一是地下水渗漏, 其二是地面降水汇集。后者受当地气候影响较大, 前者则长时间存在。因此, 如果要彻底整治隧道基底病害, 就需要做好积水排除工作, 尤其要注意地下水渗漏的变化, 一旦出现淤积就需要及时清除。需要在施工时将排水沟的深度设计在0. 5m左右;同时, 需要尽量采用双侧沟排水。

( 3) 严控施工质量。着重加强对基底混凝土的施工控制, 确保混凝土材料选择、存储和运输符合质量规范; 严格混凝土施工工艺, 防止出现分层、离析现象。另外, 施工时需要及时排水、清理基底, 预防基底地不密实从而形成空洞等病害。

( 4) 空洞注浆处理。在正式对空洞进行注浆处理之前, 需要做好管路压力测试, 防止后续作业出现管道空载、管道破裂和漏浆等。同时, 设计合理的注浆顺序, 一般要遵循“由地向上”的基本顺序。在注浆处理过程中, 需要合理控制水灰比, 并对注浆压力进行实时监控, 防止对周围衬砌的破坏。

( 5) 仰拱轨道板渗水漏水处理。首先, 按照裂缝针孔法堵漏工艺, 向施工缝渗水部位两侧进行灌注1∶ 1 水泥浆及丙烯酸盐灌浆, 钻孔深度0. 3 ~ 1. 0m。其次, 需要在渗水、冒水范围内进行开槽处理, 将仰拱或铺底顶面凿开倒梯形沟槽接通至隧道中心排水沟内, 槽内坡度≥2% 。

( 6) 加强施工后的验收检测工作, 通车前及时处理。就隧道基底工程而言, 需要在工程结束后严格对照设计方案、施工设计图纸、质量检测标准体系, 对施工落实程度进行验收。如果发现漏洞、偏差或者错误, 需要及时研究补救方案。另外, 需要在正式通车之前进行再次验收, 确保工程质量达到通常标准。

( 7) 防治结合, 加强维护。铁路病害的整治工作通常是在病害已经产生一定破坏作用后才进行的, 此时不仅会消耗更多的材料和人力, 而且可能影响列车的顺利通过。在隧道基底完工后, 就需要开始养护。一方面, 要注意保持双侧沟的畅通, 及时清理固体垃圾。另一方面, 需要注意检查排水盲沟是否堵塞, 保持道床的整洁干燥。

3. 2 对新建铁路隧道基底结构形式的建议

对于铁路隧道, 其基底结构形式的设计应该充分考虑到病害的防治。当前主要采用的基底结构形式在软质基岩和富水层条件下极易产生积水, 并会进一步诱发其他病害。因此, 基底结构形式的设计应该在铺设横向排水盲沟或者粘性防水层; 在富水区排水沟外侧增设2 条以上纵向排水盲沟; 在增加基底混凝土厚度的同时, 增加钢筋嵌入基岩的深度。新的形式能够更为有效地保持床道干燥, 从而避免基底累积疲劳超过界限。

4 结束语

铁路是我国现行最为重要的交通形式。为了降低铁路运行难度, 缩短铁路运行时间并提升运行效率和安全性, 通常需要开凿隧道。然而, 受设计方案、施工质量、列车荷载以及自然因素的影响, 隧道病害发生的频率较高, 尤其是隧道基底病害的形成对铁路运行带来经济、安全方面的隐患。因此, 铁路设计人员、施工方以及维护管理方需要对病害产生的机理进行研究并不断探索整治案。

参考文献

[1]马凌宇.京包线旗下营隧道基底结构病害整治对策探讨[J].铁道建筑, 2015 (02) :76-78.