薛煒

（甘肅建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 甘肅 蘭州 730000）

隧道是我國鐵路交通運(yùn)輸系統(tǒng)當(dāng)中重要組成部分， 其完好性對(duì)軌道列車的行駛安全有著直接的影響。 當(dāng)前既有隧道由于最初修建技術(shù)以及施工技術(shù)的限制， 在后期的運(yùn)營管理過程中也會(huì)出現(xiàn)各種各樣的病害， 其中襯砌破損、 滲漏水等都是影響隧道安全最常見的問題。 對(duì)此， 相關(guān)隧道管理部門也應(yīng)當(dāng)加大對(duì)隧道病害的研究， 采取科學(xué)的措施來治理病害， 以此來提高隧道的使用安全性和壽命， 這對(duì)于我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)步發(fā)展有著重要的作用。

1 既有隧道病害

1.1 病害特點(diǎn)

1.1.1 普遍性

普遍性是隧道病害最主要的特點(diǎn)之一。 經(jīng)過調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)， 我國既有隧道中存在病害問題的隧道占據(jù)總隧道量的69%， 其中鄭州病害隧道占有當(dāng)?shù)乜偹淼懒康?5%。 除此之外， 在我國北方地區(qū)， 由于季節(jié)溫差較大， 冬季容易出現(xiàn)凍融變化， 進(jìn)而對(duì)隧道的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度產(chǎn)生嚴(yán)重的影響， 這也是隧道病害普遍性的原因之一[1]。

1.1.2 復(fù)雜性

引起隧道病害的原因有多種， 從根本上來看可能是因?yàn)榈刭|(zhì)水文條件， 氣候問題或者是隧道設(shè)計(jì)、施工過程中所產(chǎn)生的質(zhì)量問題等等。 由于因素眾多，在隧道病害處理過程中需要相關(guān)工作人員認(rèn)真分析，將隧道可能出現(xiàn)的病害全部羅列出來， 進(jìn)而采取針對(duì)性措施進(jìn)行修補(bǔ)， 以此來提高病害整治質(zhì)量。

1.1.3 反復(fù)性

通常情況下， 在隧道出現(xiàn)病害問題后， 相關(guān)管理人員需要組織維修團(tuán)隊(duì)進(jìn)行及時(shí)的整治處理。 但很多隧道病害屬于后天環(huán)境因素所導(dǎo)致的， 進(jìn)而使病害出現(xiàn)反復(fù)性。 例如， 針對(duì)隧道滲漏水病害而言，很多施工單位對(duì)此種病害處理主要是采取噴注水泥砂漿的手段來進(jìn)行整治， 雖然當(dāng)時(shí)處理具有良好的效果， 在長時(shí)間的使用下， 凍融情況再次出現(xiàn)， 噴層也會(huì)出現(xiàn)破損， 進(jìn)而再次出現(xiàn)滲漏水情況[2]。

1.1.4 區(qū)域性

隧道病害具有一定區(qū)域性的特點(diǎn)。 在我國西北、東北地區(qū)， 大部分隧道病害都是由凍融因素所造成的。 很多地區(qū)的隧道在實(shí)際運(yùn)營管理過程中并沒有做好防水排水工作， 導(dǎo)致隧道當(dāng)中出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象，進(jìn)而引發(fā)線路凍脹問題， 這也嚴(yán)重的影響了鐵路運(yùn)行系統(tǒng)的安全性。 而在我國南部區(qū)域， 隧道表層水壓過高問題較為突出， 這也導(dǎo)致襯砌因承受不住長時(shí)間的水壓而出現(xiàn)開裂， 進(jìn)而威脅到列車行駛安全。

1.2 病害類型

1.2.1 隧道襯砌裂損

襯砌裂損是隧道病害當(dāng)中最主要的一種， 同樣也是危害較大的病害之一。 隧道襯砌裂損主要可以分為襯砌開裂、 襯砌變形以及襯砌腐蝕破壞等幾種。而從襯砌裂損方向來區(qū)分， 可以將其分為縱向裂縫、環(huán)向裂縫以及斜向裂縫三種。 根據(jù)襯砌裂損的情況來看， 可以將其分為細(xì)微裂縫， 一般性裂縫以及密集裂縫。

1.2.2 隧道滲漏水病害

在隧道病害當(dāng)中， 滲漏水是其中最常見的一種，該種病害主要是隧道圍巖當(dāng)中的地下水或地表水以滴落、 噴射、 涌出的方式進(jìn)入隧道當(dāng)中。 如果隧道出現(xiàn)滲漏水病害， 相關(guān)工作人員需要及時(shí)進(jìn)行處理，否則將會(huì)越來越嚴(yán)重， 進(jìn)而影響到隧道結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，還有可能造成隧道塌落事故[3]。

1.2.3 隧道凍害

凍害是我國西北部、 北部、 東北部隧道中常見的一種病害形式。 該地區(qū)冬季氣溫降低， 圍巖內(nèi)部地下水會(huì)出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象， 水在結(jié)冰后出現(xiàn)膨脹情況，進(jìn)而導(dǎo)致襯砌出現(xiàn)開裂和變形等問題， 這也嚴(yán)重的影響了隧道的使用安全。

2 隧道病害原因

2.1 施工工藝不達(dá)標(biāo)

施工工藝是影響隧道質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)， 高效的施工工藝選擇和應(yīng)用對(duì)提高隧道工程應(yīng)用價(jià)值， 降低后期病害出現(xiàn)概率有著重要的作用。 但從目前我國既有隧道角度來看， 很多地區(qū)的隧道在施工過程中， 由于技術(shù)和設(shè)備的限制， 導(dǎo)致在實(shí)際施工過程中工藝并不能滿足工程的實(shí)際需求。 我國大部分鐵路隧道主要建設(shè)在崇山峻嶺之間， 施工環(huán)境較為惡劣， 很多隧道基地施工可能是在積水的情況下進(jìn)行的， 但在實(shí)際的施工過程中相關(guān)施工人員也并沒有根據(jù)施工環(huán)境情況來進(jìn)行補(bǔ)救措施， 進(jìn)而導(dǎo)致基地混凝土抗壓強(qiáng)度不能滿足設(shè)計(jì)方案的需求， 這也極大的提高了隧道出現(xiàn)病害的概率[4]。

2.2 隧道基地結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案不完善， 隧道排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)不符合實(shí)際要求

通過對(duì)既有隧道的分析， 很多隧道在建設(shè)過程中由于技術(shù)能力不足， 在基地設(shè)計(jì)時(shí)較為單薄， 很多隧道的圍巖襯砌混凝土施工均以10cm為主， 雖然后期部分隧道進(jìn)行了重新的修正和改造， 但20cm的襯砌厚度也難以滿足隧道基地結(jié)構(gòu)的實(shí)際使用需求。在實(shí)際的應(yīng)用過程中， 隧道圍巖襯砌等均會(huì)受到列車動(dòng)載荷的影響， 再加上地下水的作用， 整個(gè)道床下基地受力也變得更加復(fù)雜， 此種情況下傳統(tǒng)的施工方案和技術(shù)也難以應(yīng)對(duì)隧道基地結(jié)構(gòu)的應(yīng)用需求，進(jìn)而導(dǎo)致隧道后期出現(xiàn)病害。 除此之外， 在部分既有隧道當(dāng)中， 原有的排水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并不能滿足當(dāng)前隧道的應(yīng)用需求。 例如， 當(dāng)前既有隧道排水溝通常在隧道中心或是在隧道側(cè)面， 無論哪一種隧道排水溝形式， 均在隧道襯砌結(jié)構(gòu)以內(nèi)， 該種排水溝設(shè)計(jì)方式導(dǎo)致水溝附近道床較為淡薄， 在使用過程中容易出現(xiàn)裂損。 除此之外， 部分隧道建設(shè)部位地下水量較大， 在長時(shí)間的沖壓上會(huì)出現(xiàn)襯砌漏水問題，進(jìn)而影響到隧道的生產(chǎn)安全性。

2.3 列車的反復(fù)作用力

列車在隧道當(dāng)中行駛過程中會(huì)產(chǎn)生較大作用力，進(jìn)而引起震動(dòng)， 長此以往， 會(huì)導(dǎo)致隧道襯砌出現(xiàn)裂縫問題。 特別是在雨季， 地表水會(huì)隨著隧道口， 襯砌縫隙等流入隧道當(dāng)中， 這也導(dǎo)致道床長時(shí)間處于浸泡狀態(tài)， 進(jìn)而出現(xiàn)基地結(jié)構(gòu)軟化的情況， 此時(shí)列車通過時(shí)， 道床在載荷的作用下會(huì)出現(xiàn)下沉情況，在列車通過后道床上載荷消失， 整體道床會(huì)復(fù)位上抬， 道床下部基地空隙又會(huì)進(jìn)入泥漿等破碎物， 在長時(shí)間的作用下， 道床下部空洞越來越大， 甚至引發(fā)道床下沉等重大事故。 除此之外， 在列車行駛過程中所產(chǎn)生的震動(dòng)也會(huì)使隧道周邊圍巖逐步的粉化、破碎， 進(jìn)而引發(fā)襯砌破裂等問題[5]。

2.4 水的侵蝕作用

地下水、 雨水的侵蝕是影響隧道安全最主要的因素。 在我國北部地區(qū)， 冬季氣溫較低， 隧道當(dāng)中的水會(huì)出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象， 進(jìn)而導(dǎo)致隧道內(nèi)部水無法通過排水溝排除。 由于水凍結(jié)所發(fā)生物力形態(tài)變化，會(huì)對(duì)圍巖、 襯砌、 道床產(chǎn)生巨大的壓力， 進(jìn)而使隧道的整體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)破壞。 在春季氣溫升高后， 結(jié)冰融化， 由于冰面表層與空氣接觸， 溫度相對(duì)內(nèi)部更高， 進(jìn)而表層水分最先開始溶解， 隨著冰層的不斷融化， 水分也在不斷的滲透圍巖、 基地， 從而導(dǎo)致凍融效應(yīng)加劇， 嚴(yán)重甚至可能引發(fā)圍巖掉落、 基地沉降等問題。

2.5 日常維護(hù)不到位

從目前我國隧道運(yùn)行情況來看， 日常維護(hù)不到位是導(dǎo)致隧道病害出現(xiàn)的關(guān)鍵因素。 相關(guān)工作人員需要定期的對(duì)隧道進(jìn)行檢查維護(hù)， 針對(duì)其中可能出現(xiàn)的病害進(jìn)行處理， 以此來確保隧道能夠正常、 安全運(yùn)轉(zhuǎn)。 但目前我國很多隧道的養(yǎng)護(hù)工作難以執(zhí)行到位。 例如： 洞內(nèi)積水沒有及時(shí)清理， 針對(duì)襯砌裂縫沒有進(jìn)行合理的整治， 在軌道錯(cuò)位不良地段一味的采用墊橡膠墊板來維持， 此種方式不僅會(huì)導(dǎo)致隧道病害加劇， 嚴(yán)重甚至?xí)l(fā)隧道垮塌， 進(jìn)而威脅到行車安全。

3 既有隧道病害整治方法

3.1 隧道加固

在隧道病害整治工作當(dāng)中， 隧道加固是其中最主要的措施。 目前我國在隧道加固工作當(dāng)中所應(yīng)用的方式主要有以下幾方面。

3.1.1 套襯加固

此種加固工藝主要適用于既有隧道混凝土質(zhì)量差、 厚度不足的情況， 或者襯砌圍巖風(fēng)化嚴(yán)重出現(xiàn)掉塊剝落的情況。 如果隧道在加固過程中凈空高度不足， 也可應(yīng)用套襯加固工藝。 套襯加工工藝施工首先需要修復(fù)人員將需要加固位置鑿毛， 以此增加混凝土附著力， 之后利用鉆釬打孔， 安裝釬釘， 而后在釬釘上焊接鋼筋網(wǎng)， 并涂刷界面劑， 之后安裝模板并澆筑混凝土， 以此來完成套襯加固。 但施工人員在混凝土澆筑完成后需要進(jìn)行科學(xué)的養(yǎng)護(hù)， 確保加固質(zhì)量。

3.1.2 利用紡綸纖維布進(jìn)行加固

相比較其他隧道加工工藝， 利用紡綸纖維布進(jìn)行加固不僅施工操作簡單， 而且不會(huì)影響到隧道的凈空高度， 加固成本也相對(duì)較低。 在施工之前， 相關(guān)工作人員需要認(rèn)真檢查病害區(qū)域， 在確定病害區(qū)域后準(zhǔn)備材料和工具， 并對(duì)病害區(qū)域表面進(jìn)行畫線和預(yù)處理， 之后在病害位置涂抹地膠， 之后利用找平膠進(jìn)行找平， 確保施工面的平整度， 之后粘貼紡綸纖維布， 為了避免后期紡綸纖維布脫落， 需要利用鉆孔設(shè)備進(jìn)行錨固， 錨固完成后可以進(jìn)行浸澤膠表涂， 同時(shí)為了加固質(zhì)量， 需要對(duì)表面涂層進(jìn)行合理的養(yǎng)護(hù)處理。

3.1.3 粘鋼板加固

粘鋼板加固手段是當(dāng)前隧道加固領(lǐng)域中較為先進(jìn)的技術(shù)工藝， 該種工藝主要是利用鋼板來替代鋼筋， 以此來提高既有隧道襯砌承載能力。 在粘鋼板加固工藝技術(shù)應(yīng)用之前， 相關(guān)工作人員要對(duì)即將加固的襯砌部分進(jìn)行計(jì)算， 同時(shí)還需要測(cè)定混凝土強(qiáng)度等級(jí)， 如果混凝土強(qiáng)度低于C15， 則不能采用該種手段。 在實(shí)際加工過程中， 施工人員首先需要將混凝土表面打毛， 并清除表面附著物， 之后利用化學(xué)藥劑除去鋼板銹蝕物和雜質(zhì)， 而后在混凝土表面和鋼板表面同時(shí)涂抹膠水， 鋼板粘貼后需要壓緊，直至膠水固化， 最后工作人員需要針對(duì)鋼板進(jìn)行防腐處理， 避免出現(xiàn)腐蝕情況。

3.1.4 噴射混凝土加固

如果隧道襯砌開裂較為嚴(yán)重， 但整體結(jié)構(gòu)沒有較大的損壞， 并且隧道結(jié)構(gòu)承載力相對(duì)較強(qiáng)時(shí)可以應(yīng)用噴射混凝土的施工工藝手段進(jìn)行加固。 通常情況下， 噴射混凝土加固工藝主要有三種形式， 分別為素噴混凝土加固法、 網(wǎng)噴混凝土加固法以及錨桿鋼筋網(wǎng)噴射混凝土加固法。 素噴混凝土加固工藝主要應(yīng)用在裂縫寬度在5 ～20mm之間的情況下， 并且在此種狀態(tài)下隧道出現(xiàn)輕微環(huán)列或少許圍巖脫落的情況下也可應(yīng)用此種手段； 網(wǎng)噴混凝土加固法主要應(yīng)用在縱向裂縫并有輕微環(huán)裂等網(wǎng)狀交叉裂縫情況當(dāng)中； 錨桿鋼筋網(wǎng)噴射混凝土加固法主要應(yīng)用在隧道出現(xiàn)兩道大于3mm的裂縫， 或但裂縫寬度大于15mm的情況下， 相比較前兩種加固工藝手段， 錨桿鋼筋網(wǎng)噴射混凝土加固法利用錨桿、 鋼筋網(wǎng)、 噴層進(jìn)行隧道加固， 具有更好的加固效果。

3.2 隧道滲漏水問題整治

3.2.1 點(diǎn)狀滲漏水整治

1） 直接堵漏法： 直接堵漏工藝手段是當(dāng)前隧道點(diǎn)狀滲漏水病害整治的主要措施， 該種工藝技術(shù)主要應(yīng)用在滲漏點(diǎn)較小， 其中水壓不足的情況。 在直接堵漏工藝手段的應(yīng)用過程中， 施工人員需要明確漏水點(diǎn)， 并以漏水點(diǎn)為圓心， 根據(jù)滲漏水情況開鑿直徑10 ～40mm、 深度20 ～200mm的孔洞， 之后利用高壓水槍進(jìn)行沖洗， 而后利用粘接性良好、 防水性能好的材料進(jìn)行堵漏， 最后施工人員需要磨平堵漏材料， 并根據(jù)材料性能進(jìn)行科學(xué)的養(yǎng)護(hù)， 進(jìn)而保障堵漏質(zhì)量。

2） 注漿堵漏法： 注漿堵漏工藝手段主要應(yīng)用在隧道點(diǎn)狀滲漏水情況較為嚴(yán)重， 并且水壓較大的情況下。 在注漿堵漏法的應(yīng)用過程中， 首先需要對(duì)滲漏位置進(jìn)行鉆孔， 并清理孔洞內(nèi)部雜物， 之后在相應(yīng)位置埋設(shè)注漿管， 利用高壓泵注入水泥堵漏漿，而后采取封孔養(yǎng)護(hù)， 以此來確保施工質(zhì)量。

3.2.2 線狀滲漏水整治

線狀漏水整治工藝主要應(yīng)用在隧道出現(xiàn)連續(xù)漏水， 但水量較小的情況下。 通常針對(duì)隧道線狀漏水處理工藝主要以襯砌嵌縫堵漏施工工藝為主。 襯砌嵌縫堵漏施工過程中， 針對(duì)縫寬在5mm范圍之內(nèi)的可以采用環(huán)氧砂漿進(jìn)行嵌縫處理， 相關(guān)施工人員首先需要根據(jù)漏水縫隙情況進(jìn)行開槽， 通常處理溝槽形狀以梯形為主， 之后在其中配置環(huán)氧砂漿補(bǔ)漏，在補(bǔ)漏工作完成后進(jìn)行封槽養(yǎng)護(hù)。 如果縫隙寬度在5mm以外， 則需要采用灌漿處理， 開槽工藝與環(huán)氧砂漿嵌縫處理開槽工藝相同， 之后清理裂縫， 并在其中埋設(shè)灌漿嘴， 而后利用灌漿器進(jìn)行灌漿， 直至槽身填滿。 在灌漿工序完成后需要清理灌漿底座和堵頭， 并針對(duì)漿水性質(zhì)進(jìn)行合理的養(yǎng)護(hù)。

4 結(jié)語

由于各方面因素的影響， 既有隧道病害已經(jīng)成為影響我國鐵路系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要因素， 因此，相關(guān)部門和企業(yè)也應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)既有隧道病害的關(guān)注，加大在該方面的投入， 借助科學(xué)的手段來整治既有隧道所出現(xiàn)的病害， 進(jìn)而提高隧道質(zhì)量， 為鐵路運(yùn)行安全提供重要保障。