运营铁路隧道的病害整治

1、运营铁路道的病害整中铁瑞威运营铁路隧道的病害整治技术及新材料应用目前我国约 5000 余座的运营铁路隧道中占总 65.7%的 3433 座隧道失格， 存在各类病害如渗漏水衬砌裂损基底病害等这些病害从不同程度上危及着 行车安全、制约着铁路提速，因此如何利用成熟技术和新型材料，高效、便捷、 安全地整治好各类病害，确保铁路运营隧道的耐久、畅通，是一个普遍、严峻而 需亟待解决的问题近年来北京中铁瑞威基础工程有限公司与北京交大隧道中 心及各铁路局在路内联合开展隧道病害整治工作，一直重视深入分析病害成因、 优选整治方案合理引用国外的和自行研发新材料等方面的工作成功地完成了 一些隧道的病害整治项目取得了满意

2、的工程效益并得到了用户和管理部门的 好评。1. 运营铁路隧道的主要病害及成因我国铁路隧道的设计和施工经历了不同阶段论是支护形式还是开挖方式在 不同历史阶段也各不相同另外我国幅源辽阔各地区的气候水文和地质条件 也复杂多样，因此，我国铁路隧道的病害现象有着以下特征：病害隧道数量多， 病害种类丰富，病因复杂多样。同时各类病害又是并发存在的，互为原因、相互 转化的，为便于研究和整治，拟作以下分类：1.1 渗漏水病害运营隧道的渗漏水是我国铁路隧道较为普遍的病害，对于非电气化的铁路区 段，一般不直接妨碍行车，易被忽视，但长期不治的各类水害能使衬砌腐蚀、钢 轨锈蚀、轨枕腐烂、路基翻浆冒泥；对于电气化隧道，可

3、能危及行车安全，严寒 地区可能产生冻害或挂冰侵界等情况。 造成隧道渗漏水病害的主要原因有） 衬砌的防排水系统失效；（2）衬砌混凝土自身密实度不够，泌水管路较通畅； （3）地下水对衬砌混 凝土的化学腐蚀；1 / 6（4）施工原因造成的衬砌混凝土缺陷，如拌和不均、有杂物、骨料污染、接 缝处理不当、施工方法不当、拆模过早而开裂等； （5）衬砌裂损。1.2 衬砌结构性病害隧道衬砌结构性病害主要包括衬砌裂损衬砌变形主要表现为隧道衬砌的各 类裂缝、勾缝脱落、压溃、错台、断面变形或缩小等。 造成衬砌结构性病害的 原因主要有：（1）地质的影响：当围岩压力过大或分布不均匀，超过衬砌实际强度和刚度 时，衬砌就会产

4、生裂缝、变形或位移，严重时会产生局部掉块、失稳，甚至拱坍 墙倒。（2）地形的影响：隧道在傍山临水时容易产生偏压，当洞顶覆盖层较薄时， 易造成衬砌开裂。（3）地下水的影响：地下水的动静压作用、严寒地区的冻胀力、地下水作用 于隧道体周围的软弱破碎岩层导致衬砌周围出现空洞等约束不均匀都有可能 造成衬砌开裂。（4）衬砌结构形式的影响：由于衬砌计算时的假定与实际受力状态有一定差 异，当差异较大时，容易引起衬砌开裂。（5）施工方法与施工质量的影响：由于施工方法不同、施工质量不好，造成 围岩松动，压力增大，衬砌厚度不够、强度不足，衬砌背后回填不密实，运营后 会出现结构的变形和裂损。（6）运营维护的影响：列车

5、的振动、煤烟、蒸气等对衬砌强度影响，如果养 护工作不及时跟上，或病害整治效果差，也将会加剧或产生衬砌的裂损。 中铁瑞威1.3 衬砌混凝土病害运营铁路隧道的衬砌混凝土病害指由物理或化学等原因引起的衬砌混凝土强 度下降开裂腐蚀疏松表面脱落或掉块等现象从而降低了结构的耐久性， 会诱发其它类型的病害，直接缩短隧道的使用寿命。引起这类病害的主要原因有：2 / 6（1）衬砌混凝土受侵蚀性环境介质如各种酸、碱、盐以及大气中各种有害气 体与混凝土中某些组分通过化学反应而产生的化学反应侵蚀。主要包括溶出性 （或软水）侵蚀，分解性（或酸型）侵蚀，盐类（硫酸盐、析盐、苛性碱、碱溶 液）侵蚀，油类侵蚀和生物侵蚀破坏等

6、；（2）由于配制混凝土时原材料中含有一定数量的碱或“碱活性”骨料，而发 生因反应生成物吸水膨胀导致混凝土开裂的碱骨料反应。（3）由于碳化作用或氯盐污染而破坏混凝土中钢筋的钝化膜，即去钝化，如 果混凝土中具有适当的湿度钢筋开始锈蚀进一步发展至混凝土顺筋胀裂保 护层及部分边角脱落；（4）衬砌混凝土的冻溶破坏是重要病害之一，由于混凝土微孔隙中的水，在 温度正负交替作用下形成冰胀压力和渗透压力联合作用的疲劳应力在这种疲 劳应力的作用下混凝土产生了由表及里的剥蚀作用，从而降低混凝土的强度；（5）此外，衬砌混凝土由于受温度、收缩、膨胀、不均匀沉降等因素而引起 的变形裂缝都会降低混凝土的强度、结构的安全使用

7、和耐久性。1.4 基底类病害运营铁路隧道的基床病害主要指由于隧道基底病害和渗漏水等引起的道床下 沉、开裂、翻浆冒泥等现象。基床病害容易导致线路几何状态难以保持，制约列 车提速，危及行车安全，严重时能造成列车在隧道内脱轨倾覆。基床病害的成因主要包括：当基底为软弱层，如风化的基岩、断层破碎带、超 挖部分为浮碴填充层等由于其强度低结构松散容易被水浸泡软化或被水冲 刷流失列车动载的反复作用使基底泥水多沿边墙缝人行道与道床的接缝或其 他薄弱环节（如中心及侧水沟）等处涌向道床，形成翻浆冒泥，进而使基底局部 淘空，造成道床断裂。另外，还有软岩膨胀底鼓等原因。1.5 其它病害危及隧道运行安全，形成隧道病害的因

8、素还有很多，包括：山体滑坡挤压 隧道衬砌造成衬砌裂损隧道穿越溶岩地层形成围岩空洞洞口处塌方落石等 等，不在此处一一赘述。2. 隧道病害的检测一、检测内容3 / 6（一）隧道衬砌病害检测主要使用地质雷达法、回弹法、结合现场调查。 主 要检测内容如下：1、隧道二次衬砌厚度雷达检测；2、隧道二次衬砌背后回填密实度（有无空隙、空洞病害）； 3、衬砌混凝土 强度检测；4、隧道相关调查（渗漏水病害调查、衬砌残损调查等）。 5、隧道限界检测； 二、检测原理中铁瑞威检测依据：铁路工程物理勘探规程TB10013-2021 铁路隧道衬砌无损检测规程 TB10223-2004； 铁路工程结构混凝土强度检测规程；铁路

9、运营隧道衬砌安全等级评定暂行规定铁运函【】174 号。1、地质雷达检测原理本次隧道衬砌厚度及背后密实程度检测采用地质雷达探测方法进行该方法 通过地质雷达发射天线向地下连续发射脉冲式高频电磁波遇到有电性差异的 界面或目标（介电常数和电导率不同时即发生反射波和透射波接收天线接 收反射波并经电缆传递给主机在主机显示屏上形成实时的时间剖面根据记录 到的反射波的到达时间和求得的电磁波在介质中的传播速度定界面或目标体 的深度；同时根据反射波的形态、强弱及其变化等因素来判定目标体的性质。 三、检测仪器及方法：主要用到两种仪器：地质雷达仪（Sir-20 型主机，配备 400M 天线）；用于衬砌检测。美国 GS

10、SI 公司生产的 型地质雷达中铁瑞威4 / 6瑞士产的 DIGI 型全自动数字回弹仪 用于衬砌强度检测四、检测布置：（一）隧道检测按设计要求，每座隧道布置 条雷达测（即：拱顶、左右拱脚、左右边墙）进 测如右示意图强度检测在隧道边墙测点每 50m 一测点限界检测按委托求， 或每 5 米做一个断面。线行检布置方要3 整治技术和新材料的应用3.1 衬砌渗漏水病害整治技术3.1.1 注浆防水（1） 衬砌壁后注浆对于由衬砌壁后围岩疏松空洞集水而造成的严重裂损渗漏水尤其是单式 衬砌的渗漏水病害整治将专门的浆液注入到衬砌壁后以加固和密实围岩堵 塞裂缝而治水是比较普遍的方法在衬砌壁后围岩有疏松或空洞漏水部位布

11、 置间距为 2m4m 的注浆孔先疏后密中间插补孔深以穿透衬砌厚度进入围岩 约 1030cm 为宜，孔径42cm。埋设注浆管，使用压力洗孔，然后采用防水型 TGRM 泥基特种灌浆料进行注浆施工时孔口压力控制在 0.40.6Mpa 以下， 并注意观察浆液的串孔和裂缝的跑浆情况注意封堵直至压满为止如遇到吃 浆量过大时，可暂停注浆，重新设孔隔天再注，以避免浆液扩散过大造成浪费。 对于衬砌壁后的较大空洞有条件时可先灌注不分散砂浆或混凝土然后补灌防 水型 TGRM 水泥基特种灌浆料如果衬砌状态欠佳可考虑采用轻质型 水泥 基特种灌浆料进行回填注浆，以减少衬砌负荷。中铁瑞威图 3-1-1图 3-1-2注浆示意

12、图注浆孔节点图 （2）衬砌内防水注浆针对淌涌水形式的衬砌裂缝如果衬砌背后没有大的空洞可根据渗漏水分布 情况，在完成拱部衬砌裂缝封堵后，将浆液注入到衬砌体内或初、二衬之间，以5 / 6加固和密实衬砌、堵塞裂缝，提高衬砌强度和抗蚀防水能力，同时分段赶水，集 中由边墙排水槽排至边沟。注浆时，先按 12m 间距布设注浆孔，孔深应严格等于或小于各段的钢筋混凝 土衬砌厚度，不能打透初期支护，孔径为 42mm埋设注浆管。先进行压水试验， 确定渗透范围和合理孔间距。然后采用超细防水型 水泥基特种灌浆料进行 注浆施工，注浆时孔口压力控制在 0.4Mpa 以下，压浆时注意观察浆液的串孔和 裂缝的发展情况，注意封堵和调整注浆参数，直至压满为止。衬砌内注浆适合于复合衬砌中因一二衬之间有空隙或衬砌内混凝土疏松有孔洞而造成的大面积渗漏水。 3-1-4 注浆断面示意图图 3-1-3注浆孔布置示意图 图3.1.2 凿缝填充堵漏整治衬砌孔洞