隧道衬砌裂损及其防治高速铁路隧道工程习淑娟石家庄铁路课

主讲教师：习淑娟石家庄铁路职业技术学院

隧道衬砌裂损及其防治

高速铁路隧道工程工作任务：（1）对隧道衬砌裂损进行分析和研究，找出产生原因；（2）针对隧道衬砌裂损的原因，提出相应的整治措施。一、隧道衬砌裂损类型及主要危害由于隧道受到地层压力的作用，使隧道衬砌结构物产生裂缝和变形。整治隧道衬砌裂损首先要消灭已有的衬砌裂损带来的对结构及运营的危害，并防止再加大裂损，其次采取以稳固围岩为主，稳固围岩与加固衬砌相结合的综合治理措施。1、衬砌裂损的类型衬砌裂损的类型主要有：衬砌开裂；衬砌变形；衬砌腐蚀破坏；衬砌背后空洞；仰拱破碎，道床下沉，翻浆冒泥等。①衬砌开裂隧道衬砌开裂根据走向及其隧道长度方向的相互关系，分为纵向裂缝、环向裂缝和斜向裂缝三种。环向工作缝裂纹，一般对于衬砌结构正常承载影响不大。拱部和边墙的纵向及斜向裂纹，破坏结构的整体性，危害较大。纵向裂缝平行于隧道轴线，危害性最大，发展可引起隧道掉拱、边墙断裂甚至整个隧道塌方；斜向裂缝一般和隧道纵轴成45°左右，其危害性仅次于纵向裂缝，也需认真加固；环向裂缝主要由纵向不均匀荷载、围岩地质变化、沉降缝等处理不当所引起，多发生在洞口或不良地质地带与完整岩石地层的交接处。②衬砌变形混凝土衬砌发生收敛变形、造成隧道净空不够或侵占预留加固的空间，个别隧道的混凝土衬砌侵入30-40mm，此运营隧道需定期进行限界测量，作为加固的依据。③衬砌腐蚀破坏我国西南地区不少铁路隧道混凝土衬砌被酸性地下水所腐蚀。这些地区的地下水，硫酸根（SO42-

）在水中含量高达6000mg/L，因而造成混凝土衬砌和道床被腐蚀成豆腐渣状，强度降低30％，这种混凝土衬砌的处理和加固难度较大。④衬砌背后空洞衬砌与围岩之间没有回填密实或回填不密实处，该部位容易出现较大的移动和外鼓。

⑤仰拱破碎，道床下沉，翻浆冒泥直接影响行车安全，加固修衬又受行车时间限制，因此施工时必须及时处理。2、隧道衬砌裂损的主要危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，影响隧道的正常使用，甚至危及行车安全。二、隧道衬砌裂损整治措施1、衬砌裂损整治原则①加强观测，掌握裂缝变形情况和地质资料，查清病因，对不同裂损地段，采用不同的工程措施；②对渗透水、腐蚀等病害，一并综合进行整治，贯彻彻底整治的原则；③合理安排施工慢性封锁计划，尽量减少对正常运营的扰动；④精心测量，保证加固后的隧道净空满足隧道限界的要求，确保锚喷加固衬砌、拱背压浆等整治措施的施工质量。2、衬砌裂损整治措施①裂缝整修小裂缝，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，可在制备砂浆时加入10%-17%为膨胀剂；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；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。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隧建筑物抢修工程、抗震加固和电气化隧道拱顶裂损、漏水的综合整治。②衬砌背后空洞注浆注浆可以填充拱背空隙，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注浆是惯用的方法。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深侧沟、更换铺底方法整治。④换拱、换边墙隧道承载力模型试验证明，开裂的衬砌仍然具有一定的承载能力。即便是严重裂损错台，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