鐵路隧道常見(jiàn)病害分析及預(yù)防整治技術(shù)
瀏覽量：2303 發(fā)布時(shí)間：2017.01.06鐵路隧道在施工和運(yùn)營(yíng)中常見(jiàn)病害的種類及造成的危害，分析了各種病害的成因，提出了隧道病害的治理技術(shù)和防范措施。
鐵路；隧道病害；防治技術(shù)隧道是鐵路線路穿越山嶺的主要手段，在運(yùn)營(yíng)中常常會(huì)出現(xiàn)對(duì)隧道安全運(yùn)營(yíng)有重要影響和威脅的病害。因此，在隧道規(guī)劃和設(shè)計(jì)階段要預(yù)防可能的病害，進(jìn)行合理設(shè)計(jì)；在施工階段要采用合理的施工工藝、方法、措施和材料，最大限度地提升隧道的工程質(zhì)量；
在隧道運(yùn)營(yíng)階段要及時(shí)檢查、發(fā)現(xiàn)病害，分析病害成因，采用合理的整治和維護(hù)方法。這樣，才能保證鐵路隧道工程的安全、暢通運(yùn)營(yíng)。
1 、隧道常見(jiàn)病害種類和成因分析
隧道病害根據(jù)成因的不同，包括水害、襯砌裂損、襯砌腐蝕、隧道凍害等多種。
1.1 隧道水害：
隧道水害是指在隧道修建和運(yùn)營(yíng)過(guò)程遇到的水的干擾和危害，是最常見(jiàn)的隧道病害。主要指圍巖的地下水和地表水以滲漏或涌出的形式進(jìn)入隧道內(nèi)造成的危害。隧道滲漏水對(duì)隧道穩(wěn)定、洞內(nèi)設(shè)施、行車安全、地面建筑和隧道周圍環(huán)境產(chǎn)生諸多不良影響，降低使用壽命，
威脅運(yùn)營(yíng)安全。輕則造成洞內(nèi)空氣潮濕，影響施工人員身體健康，機(jī)械設(shè)備銹蝕，絕緣設(shè)備失效，電路短路，漏電傷人；重則導(dǎo)致人員傷害，沖毀洞內(nèi)機(jī)械設(shè)備，形成塌方，淹沒(méi)工作面，中斷施工，造成重大經(jīng)濟(jì)損失。造成水害的原因主要有以下幾個(gè)方面：
1.1.1 隧道開(kāi)挖對(duì)地下水的影響：
①隧道開(kāi)挖會(huì)引起圍巖應(yīng)力的釋放和重分布，改變圍巖的力學(xué)特性及水的涇流路線，造成四周的水向隧道內(nèi)匯集和積聚，使隧道處于地下水的包圍中，給隧道滲漏水創(chuàng)造了條件；
②隧道四周地下水滲流場(chǎng)的改變，進(jìn)一步引起應(yīng)力場(chǎng)的不斷調(diào)整，可能引起的局部應(yīng)力集中、地層不均勻沉降或滑移面活動(dòng)都將對(duì)隧道結(jié)構(gòu)造成破壞，使得襯砌結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫等，形成滲漏水通道，產(chǎn)生滲漏水；
③隧道開(kāi)挖可能引起的古滑坡復(fù)活或新滑坡、或礦產(chǎn)采空區(qū)失穩(wěn)、或大的塌方、或大量失水后的地面沉陷以及地震或人為誘發(fā)地震等都會(huì)破壞隧道襯砌結(jié)構(gòu)，引起隧道滲漏水病害。
1.1.2 混凝土施工中產(chǎn)生的滲漏水通道：
①混凝土澆筑時(shí)水灰比過(guò)大，形成開(kāi)放性毛細(xì)泌水管路；
②混凝土拌和物和易性不佳、混凝土質(zhì)地不夠均勻、水泥漿未能與骨料表面很好黏結(jié)、未能很好灌滿搗實(shí)產(chǎn)生疏松層或留下各種外形的縫隙與孔洞，形成透水縫隙；
③襯砌混凝土材料中有雜物，腐爛后形成縫隙或孔洞。在兩環(huán)混凝土接縫部位，由于擋頭板未拆除干凈，腐爛后形成縫隙而漏水；
④“三縫”處理不當(dāng)，產(chǎn)生漏水縫隙；
⑤防水板安裝不規(guī)范，未處理好防水板的接縫和破損部位，導(dǎo)致滲水，排水管路堵塞。
1.2 襯砌裂損：
隧道襯砌是承受地層壓力、防止圍巖變形坍落的工程主體建筑物。地層壓力的大小，主要取決于工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件和圍巖的物理力學(xué)特性，同時(shí)與施工方法、支護(hù)襯砌是否及時(shí)和工程質(zhì)量的好壞等因素有關(guān)。由于形變壓力作用、松動(dòng)壓力作用、地層沿隧道縱向分布及力學(xué)性態(tài)的不均勻作用、溫度和收縮應(yīng)力作用、圍巖膨脹性或凍脹性壓力作用、腐蝕性介質(zhì)作用、施工中人為因素、運(yùn)營(yíng)車輛的循環(huán)荷載作用等，使隧道襯砌結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生裂縫和變形，統(tǒng)稱為隧道襯砌裂損病害。襯砌裂損是隧道病害的主要形式，隧道襯砌裂損破壞了隧道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，降低了襯砌結(jié)構(gòu)的安全可靠性，影響隧道的正常使用，甚至危及行車安全。襯砌裂損變形的主要危害有：①降低襯砌結(jié)構(gòu)對(duì)同巖的承載能力；②使隧道凈空變小，侵入建筑限界，影響車輛安全通過(guò)；③拱部襯砌掉塊，影響行車和人身安全；④裂縫漏水，造成洞內(nèi)設(shè)施銹蝕，道床翻漿；⑤鋪底和仰拱破損，基床翻漿、線路變形。
1.3 襯砌腐蝕：
襯砌背后的腐蝕性環(huán)境水，容易沿襯砌的毛細(xì)孔、工作縫、變形縫及其他孔洞滲流到襯砌內(nèi)側(cè)，成為隧道滲漏水，對(duì)襯砌混凝土和砌石、灰縫產(chǎn)生物理性或化學(xué)性的侵蝕作用，造成襯砌腐蝕。隧道襯砌腐蝕分為物理性侵蝕和化學(xué)性腐蝕兩類。隧道襯砌腐蝕使混凝土變酥松，強(qiáng)度下降，降低襯砌的承載能力，還會(huì)導(dǎo)致鋼軌及扣件腐蝕，縮短使用壽命，危及行車安全。產(chǎn)生腐蝕的3個(gè)要素：①腐蝕介質(zhì)的存在；②易腐蝕物質(zhì)的存在；③地下水的存在且具有活動(dòng)性。
1.4 隧道凍害：
隧道凍害是寒冷地區(qū)的隧道內(nèi)水流和圍巖積水凍結(jié)，引起的影響隧道安全運(yùn)營(yíng)和附屬物正常使用的各種危害。隧道凍害會(huì)導(dǎo)致襯砌凍裂開(kāi)脹，甚至疏松剝落，造成隧道襯砌結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)破壞，降低襯砌結(jié)構(gòu)的安全可靠性，嚴(yán)重影響運(yùn)輸安全。常見(jiàn)的隧道凍害種類有：隧道拱部掛冰、邊墻結(jié)冰、洞內(nèi)網(wǎng)線設(shè)備掛冰、圍巖凍脹、襯砌脹裂、隧底冰椎、水溝冰塞、線路凍起等。凍害形成的主要原因有：寒冷氣溫的作用；季節(jié)凍結(jié)圈的形成；隧道在設(shè)計(jì)和施時(shí)，對(duì)防凍問(wèn)題沒(méi)有考慮或考慮不周，造成襯砌防水能力不足；洞內(nèi)排水設(shè)施埋深不夠、治水措施不當(dāng)，都會(huì)造成和加重運(yùn)營(yíng)階段隧道的凍害。
2 、隧道病害的整治技術(shù)
2.1 常用的整治隧道水害的方法：
①注漿堵水；②向襯砌背后圍巖注漿；③向襯砌內(nèi)部注漿；④向基底注漿；⑤增設(shè)內(nèi)防水層。內(nèi)防水層雖然不能阻止水流進(jìn)入襯砌內(nèi)，但可阻止水流進(jìn)入隧道內(nèi)。增設(shè)內(nèi)防水層的方式有3種：①刷涂；②刮壓；③噴涂。
2.2 襯砌裂損病害整治措施：
裂縫整修，襯砌背后空洞壓漿，底版的穩(wěn)定處理，換拱、換邊墻。
2.3 隧道襯砌防腐蝕措施：
主要從搞好勘測(cè)設(shè)計(jì)著手，掌握隧道工程地質(zhì)和水文地質(zhì)資料，查明環(huán)境水含侵蝕性介質(zhì)的來(lái)源和成分，在正確判定其對(duì)襯砌混凝土侵蝕的程度的基礎(chǔ)上，因地制宜地采取防治措施。針對(duì)隧道腐蝕產(chǎn)生的原因和條件。目前，對(duì)隧道侵蝕采取的防治措施主要有以下幾種：
①提高襯砌的密實(shí)度和整體性；②外摻加料法；③選用耐侵蝕水泥；④加強(qiáng)襯砌外排水措施；⑤使用密實(shí)的與混凝土不起化學(xué)作用的材料，在襯砌外表面做隔離防水層；⑥采用與侵蝕性環(huán)境水不起化學(xué)反應(yīng)的天然石料砌筑襯砌；⑦向襯砌背后壓注防蝕漿液；
⑧使用防腐蝕混凝土。
2.4 隧道凍害的防治：
基本措施是綜合治水、更換土壤、保溫防凍、結(jié)構(gòu)加強(qiáng)、防止融坍等，可根據(jù)實(shí)際情況綜合運(yùn)用。
3 結(jié)論
隧道病害是非常普遍的現(xiàn)象，其原因是多方面的，既有地質(zhì)、環(huán)境方面的客觀因素；也有施工、設(shè)計(jì)方面的人為因素。隧道病害一方面大大惡化了施工條件和鐵路運(yùn)營(yíng)條件，另一方面直接威脅到隧道的結(jié)構(gòu)和運(yùn)營(yíng)安全。隧道病害的整治必須各種技術(shù)綜合運(yùn)用，提高隧道修建的技術(shù)水平；治理的時(shí)機(jī)應(yīng)選擇在施工期進(jìn)行，要堅(jiān)持“一次根治、不留后患”的治理原則。
