趙國強(qiáng)

摘要： 本文以平南鐵路電氣化改造工程既有隧道病害整治項(xiàng)目為例，細(xì)述了既有線隧道普遍存在的病害情況、形成原因，并提出了相應(yīng)的整治措施，經(jīng)過施工實(shí)踐證明其可行。

Abstract： By taking the existing tunnel project of Pingnan railway electrification project as an example， this paper describes the common disease situation and causes of the existing tunnels， puts forward the corresponding improvement measures and prove its feasibility by the construction practice.

關(guān)鍵詞： 既有線；隧道；病害；整治

Key words： existing line；tunnel；disease；renovate

中圖分類號：U457 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2016）32-0149-03

0 引言

隨著我國《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃（2008年調(diào)整）》中關(guān)于高速鐵路“四縱四橫”規(guī)劃的穩(wěn)步實(shí)施，越來越多的既有長大干線需要相應(yīng)進(jìn)行擴(kuò)能改造。在這些運(yùn)營多年的線路上，許多隧道不同程度地存在各種病害，其不僅制約了線路的擴(kuò)能改造，而且危及到列車的運(yùn)營安全，必須得到有效的整治。本文以作者負(fù)責(zé)的平南鐵路電氣化改造工程既有隧道病害整治設(shè)計(jì)項(xiàng)目為例，細(xì)述了既有隧道普遍存在的病害情況、形成原因以及相應(yīng)的整治措施，以期為從事既有隧道病害整治的設(shè)計(jì)、施工人員提供經(jīng)驗(yàn)借鑒。

1 工程概況

平南鐵路電化工程共有5座隧道，分別是甘坑隧道（L-350m）、托坑隧道（L-163m）、長嶺皮隧道（L-96m）、紅花嶺隧道（L-404m），長度403.5m、龍華隧道（L-2051m），前4座單線隧道1992年開工興建，1993年底建成運(yùn)營，龍華隧道為雙線隧道，2008年開工興建，2010年建成運(yùn)營。

外業(yè)勘測期間，通過收集秋檢資料、現(xiàn)場調(diào)查、無損檢測等方式，將各隧道的病害情況進(jìn)行歸類統(tǒng)計(jì)，總計(jì)滲水漏水85處，襯砌裂縫25處，區(qū)域漬水348m2，襯砌厚度不足1處，襯砌背后不密實(shí)處6處，道床翻漿冒泥1處，將所有情況繪入各隧道病害情況展示圖。

2 病害分析

2.1 襯砌病害

襯砌病害主要有襯砌裂損、襯砌變形等，造成這些病害的原因是：洞口段淺埋偏壓段，在地應(yīng)力長期作用下，襯砌出現(xiàn)破損開裂；塌方未有效處理，導(dǎo)致圍巖松弛，成為垂直荷載作用在拱頂，引起拱部開裂；各種原因造成的襯砌與圍巖不密貼，使得襯砌承受荷載不均勻，不能提供地層反力，造成襯砌開裂、掉塊；襯砌混凝土澆筑時(shí)造成的局部厚度不足、回填不密實(shí)等問題，以及圍巖應(yīng)力重分布、地下水作用等各種因素，加劇了襯砌破損、變形使得混凝土構(gòu)件強(qiáng)度急劇降低。

2.2 道床翻漿冒泥

有仰拱地段，翻漿冒泥的成因多是由于軟質(zhì)地段節(jié)理、裂隙較發(fā)育，開挖時(shí)的擾動(dòng)使原本密封的節(jié)理縫隙變成張性節(jié)理并延長，為地下水儲存創(chuàng)造了條件，大量的地下水匯集于此，此時(shí)隧底成為隔水層，而排水系統(tǒng)的淤積堵塞、排水不暢，致使地下水位升高，長期浸泡基底，在列車動(dòng)載反復(fù)作用下，軟化、研磨軟巖成泥。無仰拱地段，鋪底厚度較薄，基底的軟化與密實(shí)度不足，致使鋪底混凝土出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，兩個(gè)因素互為因果，循環(huán)往復(fù)，翻漿冒泥現(xiàn)象愈為嚴(yán)重。

2.3 滲水、漏水、漬水

隧道襯砌與水有關(guān)的病害，基本都是“防、排、堵、截”系統(tǒng)失效造成的，例如，防水板的破損、混凝土的裂損、排水管道的堵塞、截水盲溝的淤塞等，而隧址區(qū)降雨量較大、地表水、地下水豐富導(dǎo)致隧道襯砌周圍有了充足的水源。種種因素疊加一起、相互影響，造成隧道襯砌滲水、漏水、漬水現(xiàn)象越來越突出。

3 病害治理

對既有隧道出現(xiàn)的病害情況進(jìn)行分類分析后，有針對性地采取措施進(jìn)行治理，設(shè)計(jì)的重點(diǎn)集中在三項(xiàng)：隧道襯砌結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)；隧道滲漏水整治設(shè)計(jì)；隧道道床基底整治設(shè)計(jì)。

3.1 襯砌裂損治理

襯砌裂損加固前先對裂縫進(jìn)行嵌補(bǔ)，對隧道的滲漏水進(jìn)行封堵、引排，根據(jù)裂損程度，采取相應(yīng)的措施：輕微地段嵌補(bǔ)入AB型雙組份灌漿樹脂；嚴(yán)重地段采用自進(jìn)式中空錨桿注漿加固；長度大于6m的單條滲水裂縫，沿縫兩邊分別鉆設(shè)1排自進(jìn)式中空錨桿注漿加固，排距1m，每排中錨桿距離1m，錨桿長度為4m；龜裂滲水裂縫地段且限界富余時(shí)，采用錨噴網(wǎng)加強(qiáng)支護(hù)，錨桿長度與間距根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇，噴射混凝土采用C25鋼纖維混凝土，厚度為10cm；龜裂滲水裂縫地段且限界無富余時(shí)，在襯砌表面沿環(huán)向鑿槽，在槽內(nèi)鉆設(shè)自進(jìn)式中空錨桿，注漿后埋入與錨桿尾部位置相符的開孔W270鋼帶，錨桿與鋼帶采用螺栓連接，槽內(nèi)植入U(xiǎn)型鋼筋后，剩余空間采用C25鋼纖維細(xì)石混凝土噴平。如圖1所示。

3.2 二次襯砌厚度不足治理

根據(jù)《鐵路運(yùn)營隧道襯砌安全等級評定暫行規(guī)定》，當(dāng)實(shí)測襯砌厚度與設(shè)計(jì)厚度比值<0.6，且連續(xù)長度<5m時(shí)，或比值≥0.6且<0.75，但連續(xù)長度>5m時(shí)，襯砌缺陷判定為“嚴(yán)重”級；當(dāng)實(shí)測襯砌厚度與設(shè)計(jì)厚度比值<0.6，且連續(xù)長度>5m時(shí)，襯砌缺陷判定為“極嚴(yán)重”級。對襯砌缺陷判定為“嚴(yán)重”級的采用自進(jìn)式中空錨桿注漿加固，錨桿長度與間距根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇，噴射混凝土采用C25鋼纖維混凝土，厚度為10cm。對襯砌缺陷判定為“極嚴(yán)重”級的應(yīng)采用錨桿加鋼帶方法進(jìn)行加固，在襯砌表面沿環(huán)向鑿槽，在槽內(nèi)鉆設(shè)自進(jìn)式中空錨桿，注漿后埋入與錨桿尾部位置相符的開孔W270鋼帶，錨桿與鋼帶采用螺栓連接，槽內(nèi)植入U(xiǎn)型鋼筋后，剩余空間采用C25鋼纖維細(xì)石混凝土噴平。如圖2所示。

3.3 襯砌背后空洞治理

較嚴(yán)重的空洞應(yīng)進(jìn)行襯砌背后回填注漿處理，注漿孔采用風(fēng)鉆鉆孔，孔徑45～50mm。注漿材料采用水泥砂漿，水灰比1：1，灰砂比1：2.5，回填注漿壓力控制在0.1～0.2MPa?？斩瓷疃取?0cm 時(shí)，一次性填充。當(dāng)空洞深度> 40cm且≤3m 時(shí)，分層注漿：2m以內(nèi)當(dāng)空洞體積≤1.5m3時(shí)注入水泥砂漿，>1.5m3時(shí)注入C25細(xì)石混凝土；2m以外吹入細(xì)砂。同時(shí)存在襯砌裂損與襯砌厚度不足的地段，應(yīng)先進(jìn)行加固整治，再進(jìn)行空洞注漿。分層注漿前先對注漿區(qū)域前后5m范圍內(nèi)采用I18工字鋼架臨時(shí)支撐，間距1.0m/榀。襯砌背后空洞注漿與隧道滲漏水一起進(jìn)行綜合整治。如圖3所示。

3.4 隧道滲漏水治理

隧道滲漏水整治時(shí)，拱部主堵、邊墻主排，采用“防、堵、排、截”手段綜合治理，滲漏水整治結(jié)合隧道襯砌裂損、襯砌背后注漿等進(jìn)行綜合治理。

隧道拱部大面積滲漏水地段，在拱部襯砌背后進(jìn)行注漿堵水。注漿鋼管采用？準(zhǔn)42馬牙扣形注漿管，注漿孔間距視具體情況可調(diào)整，一般為3m（縱）×2m（環(huán)），梅花型布置。注漿孔用風(fēng)鉆鉆孔，孔徑為45～50mm。注漿管長度根據(jù)襯砌實(shí)際厚度調(diào)整，但需深入巖層>30cm。注漿材料采用水泥漿，水灰比（重量比）1：1。如果襯砌背后圍巖裂隙較大，先壓注水泥砂漿，二次壓注純水泥漿。注漿壓力控制初壓0.1～0.2MPa、終壓0.4～0.5MPa。注漿前采用I18工字鋼架進(jìn)行臨時(shí)支撐。

施工縫及裂縫滲漏水一般地段，采用在襯砌內(nèi)鑿楔形槽并填充“滲克寶”快速堵漏劑進(jìn)行堵水。施工縫及裂縫滲漏水嚴(yán)重地段進(jìn)行鑿槽埋設(shè)？準(zhǔn)100mm半圓形PVC管進(jìn)行引排，然后用“滲克寶”快速堵漏劑進(jìn)行封堵處理，再刮涂“滲克寶”滲透結(jié)晶型防水涂料。出現(xiàn)股水、射流的漏水縫，鑿槽埋管進(jìn)行引排。

襯砌表面濕漬區(qū)域，拱部用高壓水沖洗后刮涂“滲克寶”滲透結(jié)晶型防水涂料，邊墻一般地段以間隔25m鑿槽引排。

存在滴水點(diǎn)、淌水點(diǎn)的地段采取鑿楔形槽，填充“滲克寶”快速堵漏劑后，表面刮涂“滲克寶”滲透結(jié)晶型防水涂料。如存在承壓水，埋管進(jìn)行引排處理。滴水點(diǎn)、淌水點(diǎn)病害處理在注漿前處理完成。

3.5 道床翻漿冒泥治理

道床翻漿冒泥地段，采用注入加固型TGRM水泥基特種灌漿料，水灰比為0.4：1，其作用有兩個(gè)：固結(jié)基底，防其繼續(xù)泥化；填充空洞或不密實(shí)地段。注漿管采用？準(zhǔn)42馬牙扣形注漿管，注漿孔用風(fēng)鉆鉆孔，孔徑為45～50mm，鉆孔傾角為15°、30°。鉆孔完成后清孔、埋設(shè)注漿管。埋管前在馬牙扣處纏繞鉛油麻絲，錘入鋼管進(jìn)孔內(nèi)時(shí)務(wù)必使麻絲與孔壁充分?jǐn)D壓緊密?？淄庵車褂盟苣z泥封堵嚴(yán)密。注漿壓力控制初壓0.1～0.3MPa、終壓0.5～0.6MPa。如圖4所示。

4 結(jié)語

既有隧道病害整治，技術(shù)難度大、作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)高，考慮到鐵路正常運(yùn)營，必須杜絕反復(fù)治理的情況出現(xiàn)。病害整治設(shè)計(jì)前，必須進(jìn)行全面、準(zhǔn)確、客觀的調(diào)查分析，這是有效治理的大前提。在分析基礎(chǔ)上，根據(jù)具體病害的情況與成因，綜合比較各種方案的可行性。本文所列舉的治理措施經(jīng)過現(xiàn)場實(shí)踐檢驗(yàn)，效果顯著，基本實(shí)現(xiàn)了“一次根治，不留隱患”的治理目標(biāo)。

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