高速铁路隧道常见病害的整治及预防

高速铁路隧道常见病害的整治及预防摘要：结合隧道综合整治实践，总结隧道综合整治的方法和要点，将病害造成的影响与损失降至最低限度，确保结构稳定、畅通、运行安全。在此基础上提出预防隧道工程病害应注意的问题，对隧道和地下工程施工具有一定的指导作用。关键词：高速铁路；隧道；病害；整治；预防一、 工程概况贵广铁路设计时速250km/h预留提速条件，穿越被视为“工程禁区〃的喀斯特地形地貌区，桥隧比最高达92%，是典型的西南艰险山区高速铁路。本文结合贵广铁路六标隧道整治实践，详细阐述如何合理整治与科学预防隧道和地下工程病害。二、 高速铁路隧道病害种类和成因分析（一） 隧道病害种类中铁十二局贵广铁路六标隶属于中国铁路南宁局集团有限公司管辖，隧道施工过程中、交付运营前和运营过程中按相关规定，隧道衬砌经历了多次、全面细致的检查，发现了较多的工程质量缺陷，综合分析可分为表面病害和非表面病害两种，表面病害即肉眼可见的病害，包括冷缝、掉块、裂缝、错台、露筋、蜂窝麻面、渗漏水等；非表面病害包括衬砌厚度不够，强度未达到设计要求，衬砌背后脱空、仰拱填充与仰拱间离缝等。（二） 隧道病害成因分析隧道病害的成因是复杂多方面的，有设计、施工、地质等诸多方面的原因，根据贵广铁路和其他铁路工程实践经验，将病害成因总结如下表1。表1隧道病害分析表三、高速铁路隧道病害整治原则及整治措施（一） 隧道病害整治原则高速铁路隧道病害整治在不中断运营的情况下进行，尽量减少对运营的影响。整治以保证结构受力安全为前提，尽量减小结构使用功能的降低，尽量以二次衬砌补强和加固为主，不对初期支护进行处理，尽量减少对二次衬砌、防水层的破坏。降低病害整治费用。病害整治时尽量利用既有临时设施，如便道、房屋、水源等，以降低费用。选择合理的整治方案，根据病害产生的原因和隧道围岩地质等具体因素针对性地选择合理有效的整治方案。（二） 隧道病害整治措施高速铁路隧道病害的成因不同，其整治方案亦不相同，只有弄清病害成因，才能对症下药做到事半功倍。以下结合贵广铁路隧道整治实践，浅谈应对高速铁路隧道不同病害的整治措施及注意事项。施工冷缝施工冷缝根据所处的位置和衬砌类型不同，采用不同的整治措施：素砼衬砌边墙冷缝，采用骑缝锚杆（锚管）补强，补强后采用注浆封缝处理。素砼衬砌拱部冷缝，采用骑缝锚杆（锚管）补强，补强后采用套衬补强。钢筋砼衬砌施工冷缝采用注浆封缝处理。衬砌混凝土裂缝衬砌混凝土产生裂缝的原因是多方面的，根据裂缝的部位和开裂程度分别采用如下整治措施：表层非贯通性裂纹，无错台，且通过观测不再发展，采用骑缝锚杆（锚管）补强和注浆封缝处理。环向贯通性裂缝，若为施工工艺造成的，且无错台，并通过观测裂缝不再继续发展，采用骑缝锚杆（锚管）补强和注浆封缝处理。骑缝锚杆用于衬砌后岩体完整、无水、无空洞时；骑缝锚管用于软质岩、有水、衬砌背后有空洞或回填不密实时。锚杆（锚管）沿裂缝两侧交错布置，距裂缝50cm、沿裂缝间距1.0m。错台裂缝的错动侧设两排骑缝锚杆（管），间距1.0m，梅花形布置。锚杆（锚管）端头槽在锚杆（锚管）的抗拔力达到设计强度后，用膨胀水泥砂浆回填，并与原衬砌打磨平整。锚杆端头通过螺母与垫板连接；锚管端头焊接（堆焊）于垫板上，焊缝高度不小于10mm。封缝材料可视情况采用水泥砂浆、膨胀水泥胶泥或环氧砂浆等，注浆材料无水裂缝采用环氧浆液；有水裂缝采用水溶性聚氨酯浆液。注浆压力应根据裂缝大小、衬砌质量等综合确定，一般为0.2〜0.6MPa。对于衬砌拱部纵向结构性裂缝（张开型），或者衬砌拱部存在3条以上局部非纵向结构性裂缝（张开型）或网状结构性裂缝，由于该种裂缝产生已导致衬砌有效厚度减薄，造成结构一定程度的破坏，对裂缝先采用骑缝锚杆（锚管）补强，锚杆（锚管）补强后采用套衬补强。具体整治措施如下：第一步缺陷部位打设固小22锚固型锚杆，锚杆灌注饱满；第二步原有衬砌表面凿毛，凿毛厚度2cm，完成后将凿毛面清理干净，以保证新旧混凝土连接良好；第三步植①18定位钢筋钎钉，钎钉间距0.5mx0.5m（环向x纵向），梅花形布置，钎钉长40cm，伸入原有衬砌内20cm，采用A级植筋胶；第四步墙脚每处打设2根3.0m长①25锁脚锚杆，纵向间距0.5m，角度分别为45°、60°；第五步施作套衬钢筋，采用HRB335①18、HPB235^10>HPB235^8内外双层布置，主筋、分布筋间距为25cm。所有钢筋均采用焊接方式连接，主筋采用单面焊，焊接长度10d，主筋与定位钎钉，锚杆和勾筋采用点焊，保证钢筋焊接牢固，在喷射或者模筑混凝土之前保证有足够的稳定性和牢固性；第六步施作套衬混凝土，套衬混凝土采用喷C35纤维混凝土或者模筑C35混凝土；第七步套衬混凝土内表面打磨，刷渗透性结晶防水涂料。注意整治时，套衬连续施作长度不应大于12m（一板衬砌长度）。施工缝错台在衬砌厚度、强度能保证结构安全的条件下，对错台凸出部分采用手持砂轮打磨平整、圆顺。衬砌漏筋对衬砌露筋进行酸洗除锈后采用高压清洗，清洗完毕晾干后，对酸洗范围内钢筋和混凝土涂刷环氧树脂处理。衬砌混凝土蜂窝麻面在二衬厚度、强度能保证结构安全的条件下，对衬砌混凝土表面蜂窝麻面观感质量缺陷采用清除松动的砂浆块、混凝土骨料后打磨平整，并涂刷水泥基渗透结晶型材料。衬砌混凝土渗漏水隧道衬砌结构在一定地下水压力作用下，衬砌存在的缺陷和病害成为渗漏水的通道，造成衬砌混凝土或施工缝出现点漏、线漏、面漏等渗漏水情况。根据衬砌渗漏水的情况及部位，采用衬砌内部注浆处理、衬砌凿槽排水处理、裂缝嵌缝堵漏处理、衬砌局部面漏整治处理等。衬砌混凝土欠厚、脱空衬砌欠厚将引起局部应力其中，使隧道结构受力不利，故需采取相关措施进行补强。对比检测资料衬砌厚度与原设计差异，结合隧道建设实际情况，对各类型衬砌拱墙厚度缺陷进行分级，并采取相应整治措施。对二次衬砌拱部背后存在空洞，衬砌强度满足设计要求，衬砌厚度局部不满足设计要求，根据所处地质条件可以先对拱部衬砌背后进行注浆，待回填密实后，再涂刷防碳化层。喷涂水泥基渗透结晶型材料时采用机械喷涂方式，困难地段也可采用人工刮涂的方式。对二衬拱部局部存在空洞，衬砌欠厚缺陷等级评定为轻微以上，且衬砌拱部大面积（大于50%，即每隧道延米面积8E）欠厚且欠厚大于30%时，衬砌欠厚缺陷范围采用套衬补强。施作套衬时预留注浆孔，套衬施作完成并达到设计强度后，对衬砌脱空处进行钻孔注浆回填。对二衬拱部局部存在空洞，衬砌欠厚缺陷等级评定为轻微以上，但衬砌拱部较小面积（小于50%，即每隧道延米面积8E）欠厚且衬砌厚度小于30cm时，衬砌欠厚缺陷范围采用局部拆换补强。对于二衬拱部较大的空洞，采用混凝土输送泵，在衬砌混凝土上开口以泵送混凝土进行回填，然后在由孔洞内进行注浆加固。衬砌混凝土强度不足实践中很少发生强度不足的情况，一旦发生只有拆除衬砌重新施作。要求我们在施工过程中采取有效的预防措施：原材料必须合格，严格控制配合比，保证计量准确，外加剂按规定掺加，混凝土搅拌均匀。健全试验制度，按规定检查塌落度和制作砼试件，并做好详细的试验记录。仰拱填充与仰拱间离缝隧道仰拱填充与仰拱间离缝采用注浆加固处理，于轨道板两侧仰拱填充面钻设小32孔注浆加固，注浆材料采用硫铝酸盐水泥，注浆孔纵向间距5m，深度钻入仰拱内30cm。因无法探清仰拱回填现状，注浆前要进行注浆试验，根据试验确定注浆的初步压力，在后续正式注浆时先采用初步压力进行注浆，在注浆过程中，确保不顶起道床板的前提下，注浆压力根据现场实际情况及监测情况进行适当调整，注浆全程应对轨道结构进行监测。防止出现异常情况。为加强仰拱与仰拱填充、仰拱填充与顶面后浇层的连接，小32钻孔注浆完成后在注浆孔内插入^25连接钢筋。四、高速铁路隧道病害的预防找到了高速铁路隧道病害的原因，就能采取针对性的措施在各个阶段进行早期预防。从而减少隧道及地下工程病害的发生。慎选设计、施工方案科学合理的设计、施工方案对杜绝隧道病害的发生非常重要。例如段内寺岭隧道，设计时考虑了出口段的偏压影响，避免了因偏压造成的系列病害。又如中短隧道在地质差的条件下通常采用先拱后墙法施工，在开挖马口时最容易发生拱脚不均匀沉降而引起开裂，因此有必要进一步探索研究，选取合理的施工方案避免这一病害的发生。由此可见，科学合理的设计、施工方案对预防隧道病害的发生至关重要。严格按设计、施工方案施工设计、施工方案都有充分的依据，在施工时必须尊重设计、施工方案的科学性和严肃性，做到按设计、施工方案施工。加强质量控制大部分因施工原因发生的病害都与施工过程中的质量控制不严有关。因此，只要加强施工过程中的质量控制，就可以在很大程度上杜绝相关病害的发生。建立完善的检查体系建立健全完善的隧道结构检查体系，可以在病害劣化发现前进行详细的