隧道衬砌裂损的预防和整治

张建亮

摘要：隧道是铁路、道路、水渠、各类管道等遇到岩、土、水体障碍时开凿的穿过山体或水底的内部通道，隧道安全问题事关重大，鉴于此，本文对隧道衬砌裂损的预防和整治进行了探讨。

关键词：隧道 衬砌 措施

一、隧道衬砌的产生机理与变形危害

隧道衬砌是承受地层压力、防止围岩变形坍落的工程主体建筑物。地层压力的大小，主要取决于工程地质和水文地质条件和围岩的物理力学特征，同时与施工方法、支护衬砌是否及时和工程质量的好坏等因素有关。由于形变压力、松动压力作用、地层沿隧道纵向分布及力学性态的不均匀作用、湿度和收缩应力的作用、围岩膨胀性和冻胀性压力作用，腐蚀性介质作用、施工中人为因素、运营车辆的循环荷载作用等，使隧道衬砌结构物产生裂缝和变形，影响隧道的正常使用，统称为隧道衬砌裂损病害。衬砌裂损是隧道病害的主要形式，隧道衬砌裂损破坏了隧道结构的稳定性，降低了衬砌结构的安全可靠性，因影响隧道的正常使用，甚至危及行车安全。

二、衬砌裂损的预防措施

加强地质勘探工作，为隧道衬砌结构设计提供准确的工程地质与水文地质资料。采用地质雷达探测、开挖面超前钻探方法进行超前地质预报，加强施工中的地质复查核实，正确选择施工方法和衬砌断面。对不良地质地段衬砌，应贯彻“宁强勿弱，宁直勿曲，加强衬砌过渡段，宁长勿短”的设计原则。为了弥补设计上的缺陷，作为现场施工技术人员，要对开挖暴露后的围岩情况及时与设计图纸进行核对，如有不符之处不可盲目照图施工，而应立即会同现场设计人员协商做出相应的变更。采用先进的施工技术设备，尽量减少施工对围岩的扰动，提高衬砌质量。大力推广光面爆破，锚喷支护，提高喷混凝土永久性衬砌的抗裂、抗渗性能。采用模板台车进行模筑混凝土，进行壁后压浆提高混凝土衬砌与围岩之间的密实性。

三、衬砌裂损的整治措施

1、裂缝修整。(l)小裂缝，又无渗水，可用水泥浆嵌补，或先凿槽后再用1:1水泥砂浆或环氧树脂砂浆涂抹。为防止砂浆固结收缩，可在制备时加10%－17%微膨胀剂;(2)裂损严重，拱圈有多道裂缝，部分失去承载能力，原则上拆除重建，一般用锚网喷或喷射早强钢纤维混凝土;(3)开裂严重，但拱圈基本形状无较大变形时，可采用素喷或网喷混凝土整治;对严重裂损变形的隧道衬砌，以往作为临时的加固措施和施工安全防护措施，常使用钢拱架支护，当隧道净空足够时，可在衬砌内边架设;净空不富裕时，采用凿槽嵌入衬砌内。作为永久性加固措施，在净空富裕时，过去常采用在隧道内增设钢筋混凝土套拱加固;当衬砌严重裂损变形侵入隧道建筑限界地段，则采用更换衬砌的办法整治。但套拱与更换衬砌的办法，都具有施工进度慢、劳动强度大、工程费用高、行车干扰大等缺点。特别是爆破拆除旧衬砌时，不可避免地要对围岩产生再一次扰动，导致地层压力进一步增大，塌方断道事故时有发生，不仅增加工程处理难度，而且严重干扰正常运营。喷射早强钢纤维混凝土，具有早期强度特别高，抗裂、抗渗、抗震、抗硫酸盐腐蚀性能好等优点，特别适用于运营铁路桥遂建筑物抢修工程、抗震加固和电气化前隧道拱顶裂损、漏水的综合整治;对运营隧道衬砌、腐蚀病害的综合整治也是适用技术。

2、衬砌背后空洞压浆。压浆可以填充拱背(墙背)空隙，约束衬砌变形，固结稳定衬砌背后松散围岩，填充衬砌裂缝孔隙，因此对衬砌背后空洞采用压浆是惯用的方法。压浆填充拱背空隙，是改善衬砌受力状态，提高衬砌承载能力的一项必要措施。隧道压浆耗费水泥量较大，为了节省水泥和投资，可选用水泥粉煤灰砂浆、水泥沸石粉砂浆、水泥粘土砂浆等可灌性好，抗渗性、耐腐蚀性较好的廉价材料。衬砌产生裂损、漏水、腐蚀病害，采用网喷混凝土和压注水泥粉煤灰砂浆综合整治，取得较好效果。

3、底板的稳定处理。底板既是传力结构又是受力结构，底板不稳定直接影响仰拱的稳定性。易风化泥化的泥质岩类隧底，排水不良，铺底容易损坏，产生翻浆冒泥病害，是运营线较常见的一种病害，一般采用改建加深侧沟或增建侧沟、更换铺底方法整治。当为粘土质泥岩或为有膨胀特性的页岩时，宜增设仰拱，以防止边墙下沉、内移和隧底隆起。加深排水沟，疏干地下水，消除底板软化。对已软化的底板可采取置换或注浆加固。

4、换拱、换边墙。隧道承载力模型试验证明，开裂的衬砌依然具有一定的承载能力。即便是严重裂损铺台，并局部侵限的衬砌，在钢拱架的临时支护下，可采用凿除其侵限部分，加强网喷的办法来恢复和提高承载力。所以，换拱、换边墙，一般情况下不宜使用。只有在衬砌严重变形、其断面大部分侵入建筑限界，必须拆除扩大限界的情况下，才采用更换衬砌的整治方法。

总之，隧道衬砌裂损对隧道的安全、健康、正常运营有重要影响和威胁。因此，在隧道规划和设计阶段要预防可能的病害、危害，进行合理设计;在隧道运营阶段要及时检查、发现病害，分析病害成因，采用合理的整治设计和施工方法。如此，才能保证隧道这些生命线工程的安全、畅通运营。◆

参考文献：

1、史常青，确保铁路隧道不渗不漏的施工技术研究，隧道标准设计，2005(2)

2、祝和权，隧道渗漏水综合治理技术的研究，中国铁路，2005(4)

作者单位：中铁二十局集团第二工程有限公司