主講教師：習(xí)淑娟石家莊鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院

隧道襯砌裂損及其防治

高速鐵路隧道工程工作任務(wù)：（1）對(duì)隧道襯砌裂損進(jìn)行分析和研究，找出產(chǎn)生原因；（2）針對(duì)隧道襯砌裂損的原因，提出相應(yīng)的整治措施。一、隧道襯砌裂損類型及主要危害由于隧道受到地層壓力的作用，使隧道襯砌結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生裂縫和變形。整治隧道襯砌裂損首先要消滅已有的襯砌裂損帶來(lái)的對(duì)結(jié)構(gòu)及運(yùn)營(yíng)的危害，并防止再加大裂損，其次采取以穩(wěn)固圍巖為主，穩(wěn)固圍巖與加固襯砌相結(jié)合的綜合治理措施。1、襯砌裂損的類型襯砌裂損的類型主要有：襯砌開(kāi)裂；襯砌變形；襯砌腐蝕破壞；襯砌背后空洞；仰拱破碎，道床下沉，翻漿冒泥等。①襯砌開(kāi)裂隧道襯砌開(kāi)裂根據(jù)走向及其隧道長(zhǎng)度方向的相互關(guān)系，分為縱向裂縫、環(huán)向裂縫和斜向裂縫三種。環(huán)向工作縫裂紋，一般對(duì)于襯砌結(jié)構(gòu)正常承載影響不大。拱部和邊墻的縱向及斜向裂紋，破壞結(jié)構(gòu)的整體性，危害較大。縱向裂縫平行于隧道軸線，危害性最大，發(fā)展可引起隧道掉拱、邊墻斷裂甚至整個(gè)隧道塌方；斜向裂縫一般和隧道縱軸成45°左右，其危害性僅次于縱向裂縫，也需認(rèn)真加固；環(huán)向裂縫主要由縱向不均勻荷載、圍巖地質(zhì)變化、沉降縫等處理不當(dāng)所引起，多發(fā)生在洞口或不良地質(zhì)地帶與完整巖石地層的交接處。②襯砌變形混凝土襯砌發(fā)生收斂變形、造成隧道凈空不夠或侵占預(yù)留加固的空間，個(gè)別隧道的混凝土襯砌侵入30-40mm，此運(yùn)營(yíng)隧道需定期進(jìn)行限界測(cè)量，作為加固的依據(jù)。③襯砌腐蝕破壞我國(guó)西南地區(qū)不少鐵路隧道混凝土襯砌被酸性地下水所腐蝕。這些地區(qū)的地下水，硫酸根（SO42-

）在水中含量高達(dá)6000mg/L，因而造成混凝土襯砌和道床被腐蝕成豆腐渣狀，強(qiáng)度降低30％，這種混凝土襯砌的處理和加固難度較大。④襯砌背后空洞襯砌與圍巖之間沒(méi)有回填密實(shí)或回填不密實(shí)處，該部位容易出現(xiàn)較大的移動(dòng)和外鼓。

⑤仰拱破碎，道床下沉，翻漿冒泥直接影響行車安全，加固修襯又受行車時(shí)間限制，因此施工時(shí)必須及時(shí)處理。2、隧道襯砌裂損的主要危害襯砌裂損是隧道病害的主要形式，隧道襯砌裂損破壞了隧道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，降低了襯砌結(jié)構(gòu)的安全可靠性，影響隧道的正常使用，甚至危及行車安全。二、隧道襯砌裂損整治措施1、襯砌裂損整治原則①加強(qiáng)觀測(cè)，掌握裂縫變形情況和地質(zhì)資料，查清病因，對(duì)不同裂損地段，采用不同的工程措施；②對(duì)滲透水、腐蝕等病害，一并綜合進(jìn)行整治，貫徹徹底整治的原則；③合理安排施工慢性封鎖計(jì)劃，盡量減少對(duì)正常運(yùn)營(yíng)的擾動(dòng)；④精心測(cè)量，保證加固后的隧道凈空滿足隧道限界的要求，確保錨噴加固襯砌、拱背壓漿等整治措施的施工質(zhì)量。2、襯砌裂損整治措施①裂縫整修小裂縫，又無(wú)滲水，可用水泥漿嵌補(bǔ)，或先鑿槽后再用1:1水泥砂漿或環(huán)氧樹(shù)脂砂漿涂抹，為防止砂漿固結(jié)收縮，可在制備砂漿時(shí)加入10%-17%為膨脹劑；裂損嚴(yán)重，拱圈有多道裂縫，部分失去承載能力，原則上拆除重建，一般用錨網(wǎng)噴或噴射早強(qiáng)鋼纖維混凝土；開(kāi)裂嚴(yán)重，但拱圈基本形狀無(wú)較大變形時(shí)，可采用素噴或網(wǎng)噴混凝土整治。對(duì)嚴(yán)重裂損變形的隧道襯砌，以往作為臨時(shí)的加固措施和施工安全防護(hù)措施，常使用鋼拱架支護(hù)，當(dāng)隧道凈空足夠時(shí)，可在襯砌內(nèi)邊架設(shè)；凈空不富裕時(shí)，采用鑿槽嵌入襯砌內(nèi)。作為永久性加固措施，在凈空富裕時(shí)，過(guò)去常采用在隧道內(nèi)增設(shè)鋼筋混凝土套拱加固，當(dāng)襯砌嚴(yán)重裂損變形侵入隧道建筑限界地段，則采用更換襯砌的辦法整治。噴射早強(qiáng)鋼纖維混凝土，具有早期強(qiáng)度特別高，抗裂、抗?jié)B、抗震、抗硫酸鹽腐蝕性能好等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于運(yùn)營(yíng)鐵路橋隧建筑物搶修工程、抗震加固和電氣化隧道拱頂裂損、漏水的綜合整治。②襯砌背后空洞注漿注漿可以填充拱背空隙，約束襯砌變形，固結(jié)穩(wěn)定襯砌背后松散圍巖，填充襯砌裂縫孔隙，因此對(duì)襯砌背后空洞采用注漿是慣用的方法。③底板的穩(wěn)定處理底板既是傳力結(jié)構(gòu)又是受力結(jié)構(gòu)，底板不穩(wěn)定直接影響仰拱的穩(wěn)定性。易風(fēng)化泥化的泥質(zhì)巖類隧底，排水不良，鋪底容易損壞，產(chǎn)生翻漿冒泥病害，是運(yùn)營(yíng)線較常見(jiàn)的一種病害。一般采用改建加深側(cè)溝或增建深側(cè)溝、更換鋪底方法整治。④換拱、換邊墻隧道承載力模型試驗(yàn)證明，開(kāi)裂的襯砌仍然具有一定的承載能力。即便是嚴(yán)重裂損錯(cuò)臺(tái)，并局部侵限的襯砌，在鋼拱架的臨時(shí)支護(hù)下，可采用鑿除其侵