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隧道病害是一个世界性的难题。日本是隧道较多的国家之一，近年来，日本铁路运营隧道相继出现了数起危及行车安全的事故，引起了有关部门的高度重视。1999年6月27日福冈县境内一座隧道边墙上重达200kg的混凝土砸在高速行驶的列车上，为此对377处不安全的混凝土衬砌进行了加固。日本运输省对全国3529座公路隧道检查，结果发现60％以上的隧道都存在着不同程度的病害。

作为铁路运输的咽喉部分，运营隧道结构的安全状况影响着客货运输的效率、效益及安全。但是，由于水害、冻害、不良地质及衬砌材料侵蚀等原因，致使运营隧道的衬砌混凝土产生开裂、变形，产生疏松、剥落、掉块等，使衬砌的有效厚度减薄，降低衬砌结构的承载能力及其使用寿命；病害严重的将导致衬砌结构失稳、破坏，即结构继续使用的安全性(即结构能继续使用的可靠性)降低，随着病害的继续发展，终会导致衬砌结构失稳破坏，影响运输安全。

据铁道部资料统计，1999年铁路运营隧道合格率为65.2％，2000年隧道合格率为65.7％。有些隧道的病害还相当严重，甚至已危及到行车安全。铁路部门每年都投入大量的人力、物力和资金用于隧道病害的维修和整治，但隧道设备的状况仍然没有根本好转。

1、铁路运营隧道病害的主要类型

铁路隧道的病害类型主要包括：渗漏水病害(包括冻害)、衬砌结构裂损病害、基底破损病害以及其他类型病害等。而这其中，渗漏水病害和衬砌结构破损病害是影响隧道安全性的主要因素。

1.1 隧道渗漏水病害类型隧道渗漏水病害类型包括隧道漏水、涌水(拱部滴水、隧底冒水、孔眼渗水)、隧道衬砌周围积水、潜流冲刷、侵蚀性水对衬砌的侵蚀以及冻害等几种。

1.1.1 隧道漏水和涌水。隧道围岩的地下水，或洞**地表水直接地(无衬砌)和间接地(通过衬砌的薄弱环节)以渗、漏、淌、涌等形式进入隧道内所造成的危害，叫漏水或涌水。这是隧道中常见的一种病害。

1.1.2 衬砌周围积水。隧道建成后，地表水或地下水向隧道周围渗流汇集，如不能及时排走将引起隧道出现病害就称为积水。

1.1.3 侵蚀性水对衬砌的侵蚀(水蚀)。围岩中地下水因含有类、类和类等化学成分，对混凝土衬砌起腐蚀作用而形成病害(水蚀病害)。

1.1.4 冻害。在严寒地区，地下水或地表水进入隧道后，冻结成冰，造成隧道功能受损害，称为冻害。根据冻害的现象，冻害类型可分为挂冰、冰锥、冰塞、冰楔、围岩冻胀、衬砌材质冻融破坏和衬砌冷缩开裂等7种。

1.2 铁路隧道衬砌结构裂损

隧道衬砌裂损类型包括衬砌变形、衬砌移动和衬砌开裂3种。

1.2.1 衬砌变形。衬砌变形有横向变形和纵向变形两种。而横向变形是主要变形。衬砌横向变形是指衬砌由于受力原因而引起拱轴形状的改变。

1.2.2 衬砌移动。衬砌移动是指衬砌的整体或其中一部分出现转动(倾斜)、平移和下沉(或上抬)等变化。衬砌移动也有纵向移动和横向移动之分。对于大多数已发生裂损的衬砌，往往是纵向和横向移动同时出现。

1.2.3 衬砌开裂。衬砌开裂是指衬砌表面出现裂缝，是衬砌变形的结果。

隧道衬砌裂缝一般是指作为隧道主要结构的二次衬砌混凝土表面的可见裂缝，它是指二次衬砌混凝土中的不连续面，这些薄弱部位是引起混凝土破坏的主要原因。

2、隧道衬砌裂损的加固技术

在运营条件下，对隧道衬砌裂损的修补与整治是一项复杂而艰巨的工程。一般应在加强观测，掌握裂纹变形情况和地质资料，查清病害原因的基础上，对不同裂损地段，采用不同的工程措施。同时注意对衬砌漏水、腐蚀等病害，一并综合进行整治。贯彻彻底整治的原则，达到稳定围岩，加固衬砌，确保运营安全的目的。

2.1 加固隧道围岩

2.1.1 深孔压浆法

在衬砌上均匀布置孔位，用风钻打深度4-6米的孔，向衬砌周围破碎围岩体内压浆，加周围岩。使衬砌周嗣的围岩在1.5米的范围形成一个固结圈，使作用在衬砌上的地层压力大小和分布产生有利转化，来有效地稳定围岩同衬砌本身共同受力。同时也可防止地下水的渗入，有利于衬砌结构受力与防水。

2.1.2 深锚杆加固法

对围岩类别较好的岩体，可以在衬砌上均匀布置孔位，用风钻打深度4-6米的孔，进行压浆，然后再打入金属锚杆。这样可使衬砌周围的破碎不稳定岩体相互粘结，形成一定厚度的承载拱；在水平层状的岩石中把数层岩层串联成一个组合梁，与衬砌共同受力，防止衬砌变形和破损。采用锚杆加固不仅可以有效地控制衬砌的变形，提高衬砌的稳定性，而且可以使作用在衬砌上的地层压力大小和分布产生有利转化。

2.1.3 支挡加固和治水稳固围岩对偏压隧道或位于滑坡地段，有可能产生新滑动的隧道，可以采用修建排水设施，防止地表水渗入岩体。同时修筑抗滑墙或抗滑桩来预防山体失稳与滑坡。

2.2 衬砌加同

2.2.1 喷锚加固裂损衬砌

这类方法是目前衬砌加固常用的方法。这类方法的优点是不用拱架、模板，喷层与凿毛洗净的原污工面粘结力强。施工进度快，对行车干扰少，劳动强度低，工程费用低，安全可靠性高。同时喷层早期强度高，密实度高，抗渗性好。一般情况下常常和加固隧道围岩结合使用，充分发挥衬砌与围岩的共同作用。目前喷锚加固常用的有素喷、网喷、锚网喷、喷射钢纤维混凝土和嵌轨网喷。

2.2.2 嵌补衬砌裂纹

即沿裂纹凿成内口稍大于外口的楔性槽，槽宽不宜小于5cm，槽深应接近缝深，并大于5cm。用水冲洗槽子，使粘接良好。一般采用MIO水泥砂浆嵌填捣实，好用膨胀性水泥砂浆填灌。如裂缝宽度较大时，也可以采用混凝土填补。如果有条件.采用环氧树脂或环氧树脂砂浆嵌补裂缝效果更好。这种方法适用于衬砌局部开裂，但经过一段时间已经停止发展或者衬砌被各向裂纹破坏较严重，但衬砌仍是一个完整的整体，尚未丧失承载能力，而且裂纹已经停止发展的情况。

2.2.3 钢筋混凝土套拱

采用钢筋混凝土套拱加强原衬砌，一般钢筋混凝土厚度为20-30cm。在现场多采用单心圆拱以适应不均匀的围岩压力。钢筋混凝土套拱这种方法主要适用于隧道拱部开裂严重，拱**压劈掉块，拱腰纵裂错台，但还具有一定的整体性和承载能力，而EL边墙基本完好的情况。不宜采用喷锚整治的，而又未达到拆除重建的严重程度的隧道。

2.2.4 嵌补衬砌

如果裂缝发展较快，且有规则，衬砌的整体性也较好，可考虑局部或全环形加设钢拱支撑。钢支撑设置方法、大小、间距等视隧道限界净空尺寸，外载的大小而定。一般是将衬砌凿开，埋人固定钢拱架或钢轨。若拱部设钢拱，拱脚支撑在墙**或预埋拱

脚处牛腿上，若全断面支撑，接头要形成刚性节点。为了考虑纵向抗弯能力，支撑纵向应加强联结，安装后如隧道净空允许，在原衬砌外再浇筑混凝土套拱。

2.2.5 更换衬砌

更换拱部、边墙衬砌这种方法一般情况下不宜采用，因为开裂的衬砌仍然具有一定的承载能力。重建的新衬砌一般采用钢筋混凝土结构.这样可以提高衬砌的承载能力。并且能针对不同闻岩压力分布情况配置钢筋，衬砌厚度可以减少，便于满足隧道净空要求，减少开挖数量。但钢筋绑扎和灌注混凝土施工比较困难。因此也常常采用拆除旧衬砌，用钢拱架作为临时支撑，然后将{刊拱架埋人新建隧道衬砌的混凝土中，形成钢拱架钢筋混凝土。

2.2.6 隧道底部加固

通过现场试验、室内模型试验、理论分析等手段找提出了合理的隧道底部结构形式和排水系统设计及可行的施工方法。

(1)单线隧道直墙衬砌底部结构：加厚铺底，由20em加厚到40cm.或20cm钢筋混凝土铺底；提高铺底混凝土标号，由C10到C20混凝土；加深两侧边墙及侧沟深至轨面线以下1.6m。

(2)单线隧道曲墙仰拱断面：由原混凝土充填改为与仰拱同一标号C20混凝土。

(3)隧道底部采用顺接衬砌断面。将原标准设计大墙底改为与仰拱顺接，八心圆断面，使底部结构力学条件更为良好。

(4)深排水沟的埋置深度：深排水沟水面应低于隧道铺底面20cm。

(5)深排水沟埋设位置，单线隧道深排水沟放置两侧。

2.2.7 增设仰拱

此方法适用于粘土质泥岩软弱隧底，边墙下沉，或者膨胀性围岩，基底病害地段，以及既有仰拱破损地段改建。一般仰拱厚30-50cm，采用C20混凝土。仰拱与边墙连接必须凿毛，增设钎钉加强连接。同时应设深侧沟，以利排水和维修。

3、隧道渗漏水加固

整治运营隧道渗漏水病害的原则，应做到拱部边墙不滴水、隧底不涌水、道床不积水、安装设备的孔眼和锚杆不渗水；寒冷地区洞内无冻害、冻胀、无积水。

3.1 压注桨液

如果衬砌渗漏水较为普遍，采用压注浆液补强防水适宜。通过压力将防水浆液注入衬砌与围岩孔隙及岩层节理中，阻止地下水的渗入，使地下水按地下水原来的水系活动，疏导引出。常用的压浆方式主要有单泵压浆和双泵压浆两种。

注浆压力、注浆孔间距、应用材料选择、以及浆液的水灰比等，均应按衬砌渗漏水情况确定。一般规律是：大范围渗水布孔宜密钻孔宜浅，裂隙渗漏布孔宜疏钻孔宜深。孔径大于40mm，深入围岩一般应大于20cm。注浆孔一般采用四方形和三角形两种布置方式。

3.2 衬砌作防水层

作防水层是目前国内外整治隧道衬砌渗漏应用普遍的方法，效果明显，施工简便，费用较低。从耐久性的角度看，采用外贴式防水层效果较好。但限于隧道净空与施工安全等问题，目前采用较少。目前常用方法的有砂浆抹面、喷涂防水层、粘贴防水卷材等。作为内贴防水层，目前在隧道维修养护中较为大量采用。

3.3 新型复合防水层

通常使用：①喷涂M1500水泥密封剂防水层；②采用“优止水"(U-Seal)高效防水剂进行表面处理；③采用UP2000结构修补剂进行修补；④采用ADEX混凝土结构修补防护体系；⑤刚柔兼顾复合防水层：刚柔兼顾复合防水层是由刚性和柔性多种材料组成，利用刚性、柔性材料的互补作用，合理的层次结构，使复合防水层达到刚柔兼顾多道防水的目的。刚柔兼顾复合防水层由底层、找平层、柔性层、保护层四层组成。

4、隧道截排水

4.1 截水措施

是指在地表水与地下水来源处将水截断，防止流向隧道内的方法。

4.2 排水措施

排水方法是将通过衬砌渗入的地下水，引向洞内水沟排走。常用的几种方法有：排水暗槽，衬砌后盲沟等，是隧道内普遍使用的方法。但衬砌厚度太薄，或要求疏干衬砌周边岩层厚度太厚时，可采用下列几种方案：

4.2.1 泄水洞方案：泄水洞主要用于暗河、泉眼等涌水量大的地区。修筑时要设置在隧道地下水上游方向，其断面大小，视流量要求外，尽可能减小。做到能施工维修，疏通为原则，一般宽为0.8m，高度为1.6m。长大隧道施工遗留平行导坑，也可修筑成泄水洞，利用其靠隧道一侧向隧道**部横向钻孔，来排除隧道**部地下水。

4.2.2 侧洞潜孔排水：利用大避车洞。向隧道两则纵向钻孔排水，如渗水段无避车洞，可向衬砌壁后凿挖侧洞，其深度为2.0m，高为2.8m。

结　论

作为铁路运输的咽喉部分，运营隧道结构的安全状况影响着客货运输的效率、效益及安全。但是影响结构继续使用的安全性(即结构能继续使用的可靠性)，随着病害的继续发展.终会导致衬砌结构失稳破坏，影响运输安全。论文分析了目前隧道病害的主要原因及加固方法，为运营隧道病害的治理提供技术支持。