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摘  要：结合某铁路运营线路，对该铁路的维修台账、无损检测及现场病害调研进行了铁路隧道衬砌病害现状进行了调查统计，对隧道的主要病害及成因进行了分析，并对不同的病害提出了有针对性的合理、可行的处理措施。

关键词：铁路隧道;衬砌裂缝;渗漏水;隧道病害

引言

随着我国交通基础设施建设事业和城市规模扩大化的快速发展，我国已成为世界上隧道最多、最复杂的国家，轨道交通、铁路运营里程逐年增加。但是我国的隧道养护技术起步晚，受设计施工水平限制及隧道运营年限的影响，随着隧道的服役时间越来越长，全国范围内的隧道随着年限的增长不同程度的出现了各种病害，尤其是铁路隧道病害更为显著[1-2]。对隧道的病害整治处理，长期缺乏有针对性的隧道病害处理及整治措施，主要是依靠运营维修保养部门的日常维护，不利于隧道结构及其内部运营设备设施的安全。

一、铁路隧道衬砌病害现状分析

结合某铁路运营线路，对该铁路的维修台账、无损检测及现场病害调研[3-4]等多方式相结合的手段，对该线路隧道结构的主要病害类型及分布特征进行了统计分析。

通过某线路90座铁路隧道结构的衬砌病害进行了现场调研，对调研数据进行统计分析，隧道的病害类型主要为衬砌厚度不足、衬砌背后空洞、衬砌裂缝、衬砌渗漏水等四类，结合《铁路运营隧道衬砌安全等级评定暂行规定》，对决定隧道衬砌劣化等级的病害进行统计，具体病害数据见下表：

从上述统计数据可知，在隧道病害中，衬砌厚度不足占比6.1%，衬砌背后空洞占比17.6%，衬砌裂缝占比31.7，衬砌渗漏水占比44.6%，衬砌裂缝和衬砌渗漏水病害占总病害的76.3%。

二、隧道主要病害的影响及成因分析

1.衬砌厚度不足

脱空是引起隧道衬砌厚度不足的主要原因。衬砌浇筑时，未严格按照规定的由低坡度向高坡度逐孔浇筑，导致衬砌拱部存在脱空；混凝土振捣不密实，混凝土凝固后收缩造成空洞，导致衬砌厚度不足；浇筑时由于混凝土配合比不合理，混凝土流动性差，混凝土浇筑不连续造成衬砌厚度不足。

隧道衬砌厚度不足直接影响衬砌的结构承载力，影响结构的安全，间接的造成裂缝、渗漏水等次生病害，进而危及隧道的安全使用[5]。

2.衬砌背后空洞

衬砌背后空洞主要表现形式为围岩、初期支护、衬砌三者不密贴，

原设计隧道的二衬、初期支护、围岩之间是密贴的，三者之间形成一个稳定的应力结构， 空洞的产生会导致应力的变化，逐渐产生拉应力和剪应力，产生隧道衬砌的开裂、 变形等次生病害；再者空洞的产生也会造成围岩的塌方，挤压衬砌，造成衬砌开裂掉块，从而影响隧道的运营安全。

3.衬砌裂缝

衬砌裂缝的类型主要包括环向裂缝，纵向裂缝、网状裂缝、斜向裂缝、复合型裂缝等。

隧道衬砌裂缝产生的原因主要有：（1）施工过程中材料等外加剂比例不合理，混凝土强度不足，致使结构产生裂缝；（2）隧道在进行爆破开挖过程中产生了一定的围岩裂隙，增大了衬砌受力；（3）混凝土养护不达标、衬砌厚度不足、混 凝土拆模流程不规范等造成混凝土强度不足，使衬砌产生裂缝；（4）隧道运营阶段，衬砌背后的空洞、车辆的振动、衬砌结构中钢筋的腐蚀、混凝土碳化等。

衬砌裂缝会造成二衬的整体结构性降低， 拱顶的荷载和内侧位移变化，导致裂缝继续发展，隧道衬砌裂缝也会给衬砌背后水流形成通道，造成渗漏水，因此裂缝的危害会加剧自身和其他病害的发展。

4.衬砌渗漏水

衬砌渗漏水的类型主要包括渗水、滴水、滴水成线、淌水等。

隧道的渗漏水会造成围岩的应力变化造成衬砌的应力松弛，加剧衬砌的围岩压力；同时渗漏水会造成衬砌钢筋的锈蚀，影响结构的耐久性；拱顶的滴水和淌水容易造成铁路接触网的跳闸，影响铁路行车的安全

三、隧道主要病害的整治及处理措施

1.隧道病害整治的原则

既有隧道经整治满足铁路隧道建筑限界的要求后方可利用，其整治原则如下：

（1）衬砌厚度不足，采用锚网喷加固补强措施。

（2）衬砌背后空洞应进行回填注浆处理，对水量较大地段宜优先采用水泥基注浆材料予以封堵。

（3）衬砌裂缝应结合隧道结构进行加固处理，如采用中空注浆锚杆加固、内贴钢带等

（4）衬砌渗漏水应结合隧道不同的部位采取有针对性的处理措施进行处理。

2.衬砌厚度不足的处理

对隧道二次衬砌厚度小于设计厚度的80%要求的地段，采取凿除部分混凝土进行重筑二衬的措施，具体步骤如下：

（1）凿除、切割二衬厚度不足原设计厚度的80%的二次衬砌；凿除混凝土时，缺口应内宽外窄，形成倒梯形。

（2）对初期支护欠挖部分采用人工凿除进行扩挖至设计开挖外轮廓线，按原设计重新施做初期支护（设置锚杆、铺设钢筋网、喷射混凝土层）。

（3）在凿除的衬砌四周中部植入双层φ16钢筋。植筋采用A级锚固剂锚固。

（4）在衬砌表面铺设模板，模板处预留灌料孔，两端用锚栓固定。

（5）通过灌料孔灌入微膨胀混凝土（比衬砌混凝土提高一个等级），并采用插入式震导器捣固。

（6）混凝土强度达到C30后拆除防护模板，并对表面打磨处理。

对其他隧道二次衬砌厚度大于设计厚度的80%，经计算不需重筑的区段采取中空注浆锚杆进行加固的处理措施进行加固。

3.衬砌背后空洞的处理

在混凝土强度符合设计要求的地段，对于隧道衬砌拱顶空洞较小的部位需要采取注浆回填的处理措施，具体步骤如下：

（1）在空洞位置每1.5m设置一个钻孔，每处不少于3个。

（2）安设直径42mm马牙扣形钢花管，钢花管顶距空腔顶面不大于2cm。

（3）在管口安设灌浆嘴，从低到高灌注注浆材料，灌浆压力0.1～0.2MPa。

（4）注浆材料采用隧道成套技术注浆液。水泥砂浆注浆完成后再用1：1的纯水泥浆进行二次压注、密实。

（5）注浆完成停泵后立即封闭孔口阀门，保证封孔后不渗、漏水。

对于隧道内衬砌背后空洞深度大于40cm的区段需要采取分层注浆密实的处理措施，处理过程中需要重点关注以下内容。

（1）注浆采用埋管注浆，注浆管采用马牙扣形注浆管，直径为42mm，注浆孔采用风钻钻孔，孔径为45～50mm，注浆管的长度根据空洞大小而定。当空洞深度大于40cm小于等于3m时，采用分层注浆：2m以内当空洞体积小于等于1.5m3时填充水泥砂浆，大于1.5m3时填充C25细石砼；2m以外填充细砂。当空洞深度大于3m时，根据工点进行特殊设计。

（2）分层注浆时，应在拱顶设观察孔，以观察空洞的注浆情况，观察孔间距2m，确保注浆密实。

4.衬砌裂缝

对于隧道衬砌裂损严重且限界有富余地段应采用锚喷网加固衬砌进行处理，具体注意事项如下：

（1）锚杆采用Φ25中空注浆锚杆，锚杆长度3.5m，1.2m（环向）×1.2m（纵向）梅花形布置；钢筋网采用！8钢筋，网格间距20cmX20cm。锚杆施工的有关要求及注意事项详见《锚杆喷射混凝土支护技术规范》及《中空锚杆技术条件》。

（2）为保证锚杆加固的有效性，其抗拔力不小于50kN。

（3）喷混凝土前，将原衬砌表面凿毛、高压水冲洗，再挂网与锚杆连接，喷C25钢纤维砼8～10cm，钢纤维掺量每立方喷射砼50kg。喷锚施工应符合有关规定。

（4）对衬砌进行锚喷网加固前，应对隧道净空进行一次复测，复测断面不大于5m一个断面（在衬砌断面有明显变化处应加密测量），在复测断面尺寸上考虑喷砼厚度后有侵入隧道建筑限界的应及时通知设计单位。

对于隧道衬砌裂损严重且限界无富余地段的衬砌结构加固采用钢带加固的处理措施，具体注意事项如下：

（1）锚杆采用Φ25中空注浆锚杆，长度3.5m。钢带采用W270钢带，展宽295mm，宽270mm，平宽139mm，高25mm。锚杆施工的有关要求及注意事项详见《锚杆喷射混凝土支护技术规范》及《中空锚杆技术条件》（TB/T3209-2008）。锚杆抗拔力不小于50kN。

（2）加固区域有施工缝、裂缝的，W钢带应尽量布置在开裂区，以防开裂部位砼脱落。

（3）钢带必须采用镀锌钢带，热镀锌应符合JT/T281规定。

（4）施工过程中要加强对衬砌结构及围岩的监控量测和信息反馈工作，必要时应架设临时钢拱架进行支护，确保施工及运营安全。

5.衬砌渗漏水

对宽度≤5mm的渗漏水施工缝、裂缝采取灌浆堵水措施，具体方法为：把裂缝两边各3cm宽范围内衬砌表面刷洗干净，清除松动砼块，沿裂缝间隔20～30cm贴一处胶带然后刮涂快干型封缝胶两道，封缝胶固化后揭除胶带，安设灌浆嘴灌注AB型双组份灌浆树脂，待树脂固化后，拆除灌浆嘴并清理表面封缝胶。

对宽度＞5mm的渗漏水施工缝和裂缝采取凿槽堵漏处理，具体方法为：在施工缝和裂缝周围凿宽4～6cm、深5cm的契形槽，用清水清洗槽及周围，为防止快修堵漏剂脱落，在槽中增加水泥钢钉与钢丝网，然后将调和好的快修堵漏剂填入槽中并稍稍高出，然后用抹刀抹平，并至少保持15分钟的湿润，最后在槽及周围刮涂渗透结晶型防水涂料两层。

对衬砌渍水区采取外涂防水涂料处理，具体方法为：将衬砌渍水区及周围清洗干净，对裂缝及漏水点进行处理，用调和好后的渗透结晶型防水涂料刮涂两层防水。

对单个漏水点凿宽4～6cm、长、深各5cm的契形洞，先用快修堵漏剂填塞，再刮涂防水剂两层止水。

对于隧道衬砌表面存在大面积渗漏水，需采取衬砌背后注浆的处理措施，具体注意事项如下：

（1）采用风钻钻孔直接打入钢管法注浆，注浆钢管采用马牙扣形注浆管，直径为42mm。

（2）注浆材料采用纯水泥浆，水灰比（重量比）1：1（对衬砌背后围岩裂隙较大地段的，可根据现场情况先压注水泥砂浆，二次压注纯水泥浆）。

（3）注浆结束标准：注浆压力达到设计终压后稳定10分钟，注浆孔不进浆或很少进浆，即可结束注浆。

（4）封孔作业：停泵后立即封闭孔口阀门，拆卸和清洗管路，待浆液凝固后用塑胶泥封堵孔口。保证封孔后结构不渗、漏水。

四、结语

本文主要分析了铁路隧道衬砌病害现状，对现状隧道主要病害的影响及成因进行了分析，并针对不同的隧道病害提出了有效的处理措施，得到以下结论：

1.现状铁路隧道的主要病害为衬砌厚度不足、衬砌背后空洞、衬砌裂缝、衬砌渗漏水等。

2.对隧道二次衬砌厚度小于设计厚度的80%要求的地段，采取凿除部分混凝土进行重筑二衬。对其他隧道二次衬砌厚度大于设计厚度的80%，经计算不需重筑的区段采取中空注浆锚杆进行加固的处理措施进行加固。

3.在混凝土强度符合设计要求的地段，对于隧道衬砌拱顶空洞较小的部位需要采取注浆回填的处理措施。对于隧道内衬砌背后空洞深度大于40cm的区段需要采取分层注浆密实的处理措施。

4.对于隧道衬砌裂损严重且限界有富余地段应采用锚喷网加固衬砌进行处理。对于隧道衬砌裂损严重且限界无富余地段的衬砌结构加固采用钢带加固的处理措施。

5.对宽度≤5mm的渗漏水施工缝、裂缝采取灌浆堵水措施。对宽度＞5mm的渗漏水施工缝和裂缝采取凿槽堵漏处理。对衬砌渍水区采取外涂防水涂料处理。对于隧道衬砌表面存在大面积渗漏水，采取衬砌背后注浆的处理措施。

参考文献：

[1]林春金. 运营隧道衬砌渗漏水机理及注浆治理研究[D]. 山东大学， 2017.

[2]王锋.某铁路隧道衬砌空洞病害整治技术[J].施工技术，2014，43（S1）：417-420.

[3]马伟斌，柴金飞.运营铁路隧道病害检测、监测、评估及整治技术发展现状[J].隧道建设 （中英文），2019，39（10）：1553-1562.

[4] 赵 国 旗 ， 朱鹏勇 . 铁 路 隧 道 衬 砌 开 裂 病 害 整 治 方 法 初 探 [J]. 铁 道 工 程 学 报，1997（03）：85-91.

[5]关宝树．隧道工程维修管理要点集[M]．北京：人民交通出版社，2004．