铁路隧道病害整治方法探讨

铁路隧道病害整治方法探讨随着我国西部大开发战略的实施，铁路建设不断向西部地区延伸，因此对 隧道病害的预防整治具有了很强的紧迫性和必要性。隧道是铁路、道路、水渠、 各类管道等遇到岩、土、水体等障碍时开凿的穿过山体或水底的内部通道，是“生 命线”工程。铁路隧道、公路隧道和地铁隧道属交通隧道，是主要的隧道类型。 我国地域辽阔，自然条件差异很大，隧道所穿越山体的工程地质和水文地质条件 复杂多样，加之隧道受设计与施工技术条件的限制，铁路隧道病害已影响着运输 的安全，制约了铁路运输的健康快速发展。标签：铁路;隧道病害;安全成昆铁路自四川省成都至云南省昆明，全长1134千米，原为国防三线建设 的重点工程，1958年7月动工，1970年7月1日正式投入运营，为中国铁路主 要干线之一。成昆铁路最大的特点就是桥隧相连，每2.5公里一座隧道，每1.7 公里一座桥梁。沿途地势险俊，跨越大渡河峡谷，大凉山，沿金沙江谷地南下云 贵高原，沿途矿产资源丰富。当然，地质灾害也相当严重，为了整治各类病害， 铁路部门每年都要耗费大量的人力、物力、财力，但是对于病害的整治分析我国 还处于相对落后的地位。例如对于已发生病害的隧道，其承载力如何、是否需要 加固，尚没有统一标准，广大的养护、维修人员总是从经验推断病害隧道的可靠 性，从而进行维修加固。在当今社会经济高速发展的情形下，对铁路运输的需求 量在逐渐增大，铁路运输的发展将偏向高速和重载运输。这样就会加重铁路线路 的承载能力，造成铁路线路损害，严重影响铁路运输。铁路隧道在运营中会出现 渗漏水（水害）、衬砌裂损、衬砌腐蚀、隧道冻害、震害和洞内空气污染等病害， 还有火灾威胁。这些病害和危害对隧道的安全、舒适、正常运营有重要影响和威 胁。一、隧道水害是指在隧道修建和运营过程遇到的水的干扰和危害，是最常见 的隧道病害。隧道渗漏水（水害）对隧道稳定、洞内设施、行车安全产生诸多不 良影响甚至威胁，影响内部结构及附属设施，降低使用寿命，严重时将危害到隧 道及地下工程的运营安全。轻则造成洞内空气潮湿，机械设备锈蚀，电路短路， 漏电伤人;重则威胁人员安全，冲毁洞内机械设备，造成塌方，造重大经济损失。隧道水害的成因是，修建隧道，破坏了山体原始的水系统平衡，隧道成为所 穿过山体附近地下水集聚的通道。当隧道围岩与含水地层连通，而衬砌的防水及 排水设施、方法不完善时，就必然要发生隧道水害。运营中的隧道在整治水害时应贯彻“防、截、排、堵结合，因地制宜，综合 治理”的原则。常用的整治运营隧道漏水的基本方法有：（1）隧道内适当疏排：在衬砌外面设置排水设施，一般都要凿开衬砌， 扩挖围岩。常用方法：增设盲沟、围岩排水扩孔、增设排水沟。在衬砌内面设 置排水系统，增设泄水孔、引水暗槽、集水钻孔。（2）增设防水层：外贴防水层，常用压注法，通过压力将防水浆液注入 到衬砌外面的超挖回填空隙以及围岩的节理裂隙内，在衬砌外围形成一个防渗 幕。衬砌内贴防水层，常用方法，清理衬砌表面后，喷射水泥砂浆或混凝土， 既防水粘结强度又强的材料。（3）隧道外增设截水设施：通过增设地表截水、地下截水、泄水洞、钻孔 截水、拦截暗河、防渗帷幕截水等，降低水对隧道的危害。二、隧道衬砌是承受地层压力、防上围岩变形坍落的工程主体建筑物。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、温度 和收缩应力作用、围岩膨胀性或冻胀性压力作用、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。衬砌裂损变形的主要危害有：降低衬砌结构对同岩的承载能力；使隧道净空 变小，侵入建筑限界，影响车辆安全通过;拱部衬砌掉块，影响行车和人身安全; 裂缝漏水，造成洞内设施锈蚀，道床翻浆;铺底和仰拱破损，基床翻浆、线路变 形。预防和整治衬砌裂损，必须采取稳固围岩为主，稳固围岩和加固衬砌相结合 的综合治理措施。常用方法有：（1）稳固岩体，常用方法锚杆加固岩体，自衬砌内向围岩内打入一定数量 和深度的金属锚杆、钢筋砂浆锚杆或砂浆锚杆，把不稳固的岩块固定在稳定的岩 体上，通过锚杆加固，保证岩体不被地下水的软化泥化作用破坏。（2）加固衬砌，采用嵌补裂缝，架设钢拱架、锚杆、喷射钢纤维混凝土加 固，加固边墙基础等措施进行加固。三、衬砌腐蚀是指衬砌背后的腐蚀性环境水，容易沿衬砌的毛细孔、工作缝、 变形缝及其他孔洞渗流到衬砌内侧，成为隧道渗漏水，对衬砌混凝土和砌石、灰 缝产生物理性或化学性的腐蚀反应。隧道衬砌腐蚀使混凝土变酥松，强度下降，降低隧道衬砌的承载能力，还会 导致钢轨及扣件腐蚀，缩短使用寿命，危及行车安全。对隧道侵蚀采取的防治措施主要有以下几种：（1）提高衬砌的密实度和整体 性。（2）外掺加料法。（3）选用耐侵蚀水泥。（4）加强衬砌外排水措施。（5）使 用密实的与混凝土不起化学作用的材料，在衬砌外表面做隔离防水层。（6）采用 与侵蚀性环境水不起化学反应的天然石料砌筑衬砌。（7）向衬砌背后压注防蚀浆 液。（8）防腐蚀混凝土。四、隧道冻害是寒冷地区和严寒地区的隧道内水流和围岩积水冻结，引起隧 道拱部挂冰、边墙结冰、洞内网线设备挂冰、围岩冻胀、衬砌胀裂、隧底冰椎、 水沟冰塞、线路冻起等，影响到安全运营和建筑物的正常使用的各种病害。隧道冻害会导致衬砌冻裂开胀，甚至疏松剥落，造成隧道衬砌结构的失稳破 坏，降低衬砌结构的安全可靠性，严重影响运输的安全和正常运行。严寒及寒冷 地区隧道冻害的防治，其基本措施是（1）综合治水；（2）更换土壤；（3）保温防 冻；（4）结构加强；（5）防止融坍等可根据实际情况综合运用。五、震害就是地震对铁路隧道桥梁的危害。据成都铁路局初步统计，“5.1汶川大地震，共有270余座铁路桥开裂及支 座破坏经过临时处理后运行，严重影响铁路运营速度。铁路桥梁的震害主要有： （1）支座破坏。支座螺栓被剪断，被拔出，支座限位装置破坏;辊轴支座上，下 摆错位（2）墩台破坏。墩身出现贯通的环状裂缝：墩身混凝土局部崩裂;桥墩侧 倾移位，桥台移位等（3）落梁。铁路桥梁工程可行性研究阶段，主要是解决桥 位问题，同时也要考虑桥型问题，那么，在地震动峰值加速度较大的地区，对桥 位和桥型如何考虑？是摆在设计人员面前的一个重要问题。从汶川大地震的桥梁 震害，我们得到了以下启示和建议：（1）在工程阶段应强化抗震设计；（2）桥位 场地的选择；（3）合理的结构选型和布置；（4）恰当的结构体系的采用。六、隧 道洞内污染指有害气体堆积对隧道中行驶的列车和人员财产和生命安全造成危 害。与隧道洞内污染有关的因素有：氮氧化物、一氧化碳和油烟等有害物质过高； 有害气体的浓度与隧道长度、坡度、牵引车数量、柴油机负荷因素也有关；另隧 道无论其长短，其有害气体主要分布在隧道三分之二至列车出口端的一段。运营 隧道内有害气体的综合防治措施有：机械通风;提高通过隧道的列车速度;改善通 风条件;加强防烟门及个体防护和加强运营管理措施。七、隧道火灾的危害。隧道和地铁建筑结构复杂，环境密闭，加上人员密集， 一旦发生火灾扑救相当困难，往往会造成重大人员伤亡和财产损失。隧道火灾主 要原因有：（1）车辆电气线路短路，汽化器失灵，载重汽车气动系统故障等引发 火灾。（2）隧道内道路狭小，能见度较差，情况又较复杂，容易发生车辆相撞事 故。（3）隧道内通行的车辆所载货物可能有易燃易爆物品，遇明火（或热源）发 生燃烧或自然。主要防火措施有：（1）采用耐火材料；（2）较长的隧道划分防火 分区；（3）隧道内设置自动的水喷淋灭火系统和火灾自动报警系统，以及配备种 类便携式灭火器。（4）设置避难设施，如避难通道，隧道两侧的诱导路，定点急 救避难场所等。（5）加强隧道消防管理和交通管理以及经常检查隧道的防火安全 工作。八、附属设施的养护。隧道附属设施养护工作范围包括：通风、照明、排水、 消防等。（1）通风：对于利用竖井、边窗者，应随时检查，清除井内杂物;对各 式通风机、管道、机电、动力设备等，每月进行一次运转情况检修。（2）照明： 通遏遮阴棚、减光格栅、绿化等尽量保持洞外附近低亮度;采用路面标线、路缘 石、刷白色反光材料等方式，提高隧道亮度并诱导视线;加强隧道内路面、侧墙、 顶棚和照明灯具的清扫工作;设置的照明器应防震、防水、防尘，并作定期检查。结论隧道病害是非常普遍的现象，其原因是多方面的，既有地质、环境方面的客 观因素;也有施工、设计方面的人为因素。隧道病害一方面大大恶化了施工条件 和铁路运营条件，另一方面直接威胁到隧道的结构和运营安全。隧道病害的整治 必须各种技术综合运用，提高隧道修建的技术水平;治理的时机应选择在施工期 进行，要坚持“一次根治、不留后患”的治理原则。参考文献：1杨新安，黄宏伟.隧道病害与防治M.上海：同济大学出版社，2003郑晋文.关于隧道渗漏水处理的研究J.科技情况开发与经济，20043 金海.关于隧道衬砌产生裂缝的原因及防治J.西部探矿工程，20054 崔凌秋.寒冷地区隧道渗漏与冻害综合防治技术探讨J.现代隧道技术， 2005姓名：刘华;性别：女;年龄：30岁;所属单位：成都铁路局六盘水工务段;职 称：助理工程师;从事工作领域：铁路桥隧养护维修及复测设计姓名：徐应立;性别：男;年龄：30岁;所属单位：成都铁路局六盘水工务段; 职称：助理工程师;从事工作领域：铁路线路养护维修及复测设计