周天平 宋強(qiáng) 龔鵬飛

中國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年底中國鐵路營業(yè)里程達(dá)13. 1萬km。其中，投入運(yùn)營的鐵路隧道15117座，總長16331 km。在既有鐵路隧道運(yùn)營期間，經(jīng)過運(yùn)營期列車荷載作用，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)，完善隧道病害檢測評估手段，結(jié)合實(shí)際制定出符合我國鐵路特點(diǎn)的一整套檢測方法[1]。形成從日常維護(hù)、病害檢測、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裂、壓潰、錯(cuò)動、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灌注過快，混合料分散不均勻，振搗不充分，拌合時(shí)間過長；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)生膨脹開裂，集料中的泥分出現(xiàn)不規(guī)則網(wǎng)狀開裂，水泥的水化熱發(fā)生熱脹開裂、水泥異常凝結(jié)發(fā)生不規(guī)則開裂、風(fēng)化巖和低質(zhì)量的集料發(fā)生爆炸狀開裂、下沉開裂。

（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)量問題；⑤地下水對整個(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)營鐵路隧道檢測、監(jiān)測技術(shù)

2.1 鐵路隧道檢測、監(jiān)測體系

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

2.2 拱墻襯砌表觀型病害劣化評定方法

（1）襯砌變形或移動的等級評定方法是按襯砌變形、移動、下沉等的發(fā)展速度來劃分的。量測襯砌變形或移動的方法可采用投影式斷面測定儀或利用激光對隧道的橫斷面進(jìn)行測試； 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，對隧道的凈空位移進(jìn)行測定。在隧道凈空位移測定前，必須在隧道襯砌上安設(shè)標(biāo)志，設(shè)置測線。

（2）襯砌開裂的等級評定，主要是根據(jù)裂縫的長度、寬度和深度來確定，還應(yīng)考慮裂縫的發(fā)展速度加以判斷[3]。

（3）對于壓潰劣化等級劃分是根據(jù)所在的部位（重點(diǎn)是拱部）、范圍、深度的大小。確定開裂的長度和寬度、錯(cuò)臺深度等可用折尺、比尺等進(jìn)行，而測定裂縫的發(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)志等方法來測定。黏接帶應(yīng)采用尼龍或聚酯材料。

2.3 拱墻襯砌結(jié)構(gòu)型病害劣化評定方法

（1）襯砌混凝土厚度可采用儀器探測和鉆孔取樣等方法進(jìn)行評定。

（2）襯砌背后空洞或回填不密實(shí)，可采用儀器探測、敲擊聲檢和鉆孔取樣等方法進(jìn)行評定。（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)行評定。（4）襯砌材料劣化可采用目測和儀器探測等方法進(jìn)行評定。（5）多種結(jié)構(gòu)型病害并存時(shí)，應(yīng)按劣化等級最嚴(yán)重的一項(xiàng)評定。

2.4 隧道病害狀況評估

在聲波檢測法以及探地雷達(dá)檢測法的幫助下，其可對鐵路運(yùn)營隧道的實(shí)際病害發(fā)生情況予以有效的檢測，相關(guān)人員便可根據(jù)所獲取的檢測結(jié)果來對隧道病害情況加以評估。其中，評估內(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

隧道病害處治的過程中，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程中，既要對現(xiàn)有病害情況進(jìn)行修復(fù)，又要對出現(xiàn)此類病害的根源進(jìn)行根除，真正做到標(biāo)本兼治。