隧道衬砌裂损病害整治技术研究

隧道衬砌裂损病害整治技术研究

崔秀龙1吴小萍[1，2阳军生1

(1.中南大学土木建筑学院，长沙 410075；2.伦敦大学学院交通研究中心,伦敦 WC1E 6BT)

摘要：根据国内外衬砌裂损研究的现状，吸取隧道衬砌裂损整治比较成功的经验，详细划分衬砌裂损的分类方法并分析病害产生的原因，在此基础上提出既有线铁路隧道衬砌裂损检测与病害整治技术，提出加固围岩和加固衬砌结构并举治理隧道衬砌裂损病害的方法，并将此方法用于思蒙四号隧道病害整治的工程实例中，证明了该方法的可行性，为后续隧道的建设、维护和整治积累经验。

关键词：铁路运输；衬砌裂损；检测；整治

The Study on Remedying Technology of the

Cracked Tunnel Lining

CUI Xiulong [1],WU Xiaoping [1, 2],YANG Junsheng [1]

(1.School of Civil and Architectural Engineering, Central South University, Changsha Hunan 410075,

China; 2. Centre for Transport Studies, University College London, London, WC1E 6BT, UK)

Abstract：According to the status of domestic and abroad study on the cracked tunnel lining, and learn the successful experiences of remedy about the cracked tunnel lining while to divide the classification of the cracked tunnel lining in detail and analyzes the reasons that generating its disease, on the basis of all these, propose the detection and remediation technology of the cracked tunnel lining of existed railway tunnels and propose the method of reinforce the rock and tunnel lining on remedying technology of the cracked tunnel lining ,the method has been applied to actual case of the remedy of SiMeng 4# , it proves the feasibility of the method, which will enriches the experience for the following tunnel’s construction, maintenance and remediation.

Keywords：railway transportation, the cracked tunnel lining, inspection, remedy

我国地域辽阔，各类自然条件差异很大，隧道所穿越山体的工程地质及水文地质条件复杂多变，同时既有隧道又受修建时期的设计与施工技术条件的限制,既有线隧道病害随着既有线铁路隧道使用时间增加及混凝土使用年效，也在不断发展，尤其是随着既有线路列车速度的不断提高和客运专线的大量建设，铁路隧道大量增加，中、长、特长隧道越来越多,研究隧道病害的预防整治具有了很强的紧迫性和必要性，特别是隧道衬砌裂损的问题日益受到人们的关注，因此隧道衬砌裂损问题是一个普遍、严峻而亟待解决的问题。

作者简介：崔秀龙（1984-），男，E-mail：Cuixiulong2004csu@

1 衬砌裂损病害国内外研究现状

在隧道衬砌裂损病害整治技术研究方面，国外进行了较多的研究工作，主要有隧道衬砌及隧道衬砌围岩力学性能、隧道衬砌裂损病害分类、类型及程度对隧道结构稳定性、刚度的影响，衬砌几何形状与刚度、施工技术与方法、支护衬砌是否及时等因素、有害物质及浓度分布范围、洞内空气的污染影响因 素、有害气体对隧道衬砌腐蚀的影响和改善措施等问题进行了较深入的研究。

我国主要对混凝土裂缝产生原因及机理、围岩应力、围岩特征、衬砌刚度、隧道埋置深度及施工技术、隧道衬砌裂损的调查、检测、评价、控制和整治,隧道大气环境污染的调查、监测、评价和控制进行了研究。

2 衬砌裂损病害的类型与成因分析[1—4]

2.1衬砌裂损病害类型

衬砌裂损病害类型主要有衬砌开裂、衬砌变形、衬砌移动。其中衬砌开裂是衬砌裂损病害的主要表现形式。

隧道衬砌裂缝根据裂缝走向及其和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。拱部和边墙的纵向和斜向裂纹，破坏结构的整体性，危害较大。

2.2衬砌裂损的成因分析

2.2.1 设计、地质方面的原因

客观上，隧道穿越山体的工程地质与水文地质条件复杂多变，受地质勘测的数量、深度及技术所限，最后的勘测结果很难保证完整准确，特别是对于地质构造特殊岩性特异以及地下水破坏作用较强的围岩的勘测如果不准确，在进行设计工作时可能对某些地段的的围岩级别划分不准确，从而导致衬砌的类型选择不当，为日后的衬砌裂损埋下隐患。

2.2.2 施工方面的原因

(1) 施工方法选择不当。施工方法的选择应根据隧道所处的地质条件、隧道断面、隧道长度、工期要求、机具装备、技术力量等情况确定。但由于施工工艺、施工设备等方面的原因，很难达到施工方法的要求（例如围岩稳定性、水影响等），因此，在一些情况下，衬砌裂损在所难免。

(2) 施工质量不过关。运营隧道衬砌裂损除少部分与设计、地质、环境、结构老化等因素有关外，大部分都与施工质量有关。主要表现在施工单位管理不善，追求施工速度，造成施工质量不良，例如工程测量发现发生误差，欠挖，模板拱架支撑变形，塌方，过早拆除支撑，混凝土捣实质量不佳、对超挖部分回填不实、防排水处理措施不当等。

2.2.3 地下水方面的原因

地下水的动、静压力作用，也可将衬砌压裂。严寒地区冻胀也是衬砌裂损的原因之一。当围岩背后存在空洞时，地下水便会存积在其中，从而增大围岩压力而引起裂损。尤其当隧道处于软质围岩围岩环境中，软质围岩因侵水发生泥化或软化而失去承载力或产生塑性流动对衬砌的压力增大；围岩的结构面及软弱夹层因侵水发生软化、滑动失稳对衬砌压力增大，均会导致衬砌的裂损。根据有关实测资料表明，雨季与旱季相比，围岩压力有的要增加一倍，而这一因素极易产生隧道衬砌裂损的发生与已有裂损的发展。