隧道衬砌裂损整治

　　隧道衬砌裂损整治（damagerepairoftunnelliningcracking）为了整治隧道衬砌裂损病害而采取的措施。

　　隧道衬砌，是承受山岭地层压力、防止围岩变形坍落、以及阻挡地下水渗漏的建筑物。由于隧道衬砌受地层压力、地下水压力、围岩膨胀性或冻胀性压力、腐蚀性介质和温度的作用以及施工中人为不良因素的影响等，致使隧道衬砌在运营中产生裂损变形，影响隧道的正常使用，统称为隧道衬砌裂损病害。在中国运营铁路隧道中，衬砌裂损病害约占全部隧道长度的4%。

　　地层压力的大小，主要取决于工程地质和水文地质条件和围岩的物理力学特性，也与隧道埋深、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关。

　　裂损类型按裂纹走向可分为纵向裂纹、斜向裂纹及环向裂纹3种。根据统计资料纵向裂纹约占80%，斜向裂纹约占5%，环向裂纹约占15%。按衬砌受力变形及裂口特征可分为：①衬砌受弯张口型裂纹；②内缘受压闭口型裂纹；③衬砌受剪错台型裂纹；④收缩性环向裂纹等。其中，以拱腰受弯张口型纵向裂纹，拱腰处衬砌向内位移最为常见，相应拱顶部位发生内缘受压闭口型裂纹，拱顶处衬砌向上位移。当衬砌被各种裂纹切割成小块状时，容易造成结构失稳发生坍落,对运营安全威胁最大。

　　裂纹危害环向裂纹，一般对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。主要危害有：①降低衬砌结构对围岩的承载能力；②侵入建筑限界，使隧道净空变小，影响超限货物通过；③拱部衬砌掉块，影响行车及人身安全；④裂缝漏水，造成钢轨扣件锈蚀，道床翻浆，寒冷地区产生冻害；⑤铺底和仰拱破坏，基床翻浆，线路变形，降速运行，大量增加维修量；⑥在运营条件下整治裂纹病害，干扰运输大。

　　裂损原因①在设计阶段由于各种原因难以取得准确的地质资料，造成围岩种类划分不准，衬砌类型（几何形状或厚度）选择不当，施工中又未得到纠正，或施工中对正确的设计进行了错误的变更，都会造成衬砌结构与围岩实际荷载不相适应。②由于修建时受技术条件限制，施工方法不当，管理不善，造成工程质量不良。③排水设备不完善、养护维修不好。

　　裂损预防加强地质勘探及施工中地质复查工作，正确选择衬砌类型断面和施工方法；采用先进的施工技术设备，尽量减少施工对围岩的扰动，提高衬砌质量。

　　整治原则既有隧道衬砌裂损病害的整治，首先要加强观测，掌握裂纹变形和地质资料，查清原因，对不同裂损地段采用不同的工程措施；注意对衬砌漏水、腐蚀、冻害的综合整治，达到稳定围岩，加固衬砌，确保安全的目的；合理安排施工，减少对运营的干扰；精心测量，保证加固后的隧道满足限界；精心施工，加强量测监控、确保喷锚加固、拱背压浆等项整治的施工质量。

　　对严重裂损变形的隧道衬砌，进行整治加固时，以往临时加固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，钢拱架可在衬砌外架设；净空不富裕时，凿槽嵌入衬砌内。作为永久加固措施，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；衬砌严重裂损变形侵入隧道建筑眼界地段，采用更换衬砌的办法整治。但套拱与更换衬砌，有施工进度慢、劳动强度大、工程费用高、行车干扰大等缺点。特别是爆破拆除旧衬砌，对围岩产生扰动，易导致地层压力增大，塌方断道事故，宜慎重采用。

　　整治方法—喷锚加固法1974年在成昆线碧鸡关隧道首次应用喷锚支护加固裂损衬砌获得成功。1979年铁道部决定对该项新技术在全路推广。喷锚加固衬砌新技术与套拱或更换衬砌的方法相比，它具有喷层与原圬工面结合力强，使新旧拱组合成整体结构，能充分发挥原裂损衬砌的剩余承载能力，以及施工工序简便、施工进度快、劳动强度小、工程费用低、行车干扰少、抗裂性能好、安全可靠性高等优点。喷锚加固裂损衬砌，分为素喷、网喷、锚网喷和喷射钢纤维混凝土等。根据围岩稳定情况，衬砌裂损程度和整治要求选用。

　　素喷适用于围岩压力小拱部衬砌裂损变形基本稳定，裂纹宽小于5mm地段。

　　网喷设钢筋网喷射混凝土。当拱部、边墙张裂宽度大于5mm，并有错台；围岩压力较大，病害仍在发展（或局部裂损加固），加固时可通过调整主筋直径和网格尺寸、喷层厚度等参数，来达到不同的加固要求。

　　锚网喷设锚杆加网喷。围岩较整体或有膨胀特性，有钻孔成孔锚固条件地段。加设锚杆后，可以充分发挥衬砌与围岩的整体共同承载能力。

　　喷射纲纤维混凝土宜采用早强硫酸盐水泥，并掺专用速凝剂以及适量纲纤维的喷射混凝土。早期强度发展特别快（12h达到30MPa）；后期强度高。抗裂、抗渗、抗腐蚀、抗震性能好，收缩量小、粘结力强。特别适用于运营线桥隧抢修、抗震加固及电化前隧道拱顶裂损和漏水的综合整治。

　　其他整治措施

　　压浆填充衬砌的裂缝及背后空隙，改善衬砌受力状态，是加固围岩和提高衬砌承载能力的措施。实践表明，隧道压浆，应选用可灌筑性好，抗渗性、耐腐蚀性较好的廉价材料（水泥粉煤灰砂浆、水泥黏土砂浆）。

　　改建加深侧沟、更换铺底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，一般采用改建加深侧沟或增建深侧沟，更换铺底方法整治。当隧底为黏土质泥岩或为有膨胀性的页岩时，宜增设仰拱，以防止边墙下沉、内移和隧底隆起。

　　更换衬砌换拱、换边墙一般情况下不宜采用。试验证明，开裂的衬砌仍然具有一定的承载能力。即便严重裂损错台，并局部侵限的衬砌，可在钢拱架的临时支护下，采用凿除其侵限部分，采用网喷的办法来恢复和提高承载能力。

　　增设套拱工艺过程较复杂，顶部弧长约2m范围的新旧拱之间，有接触不密合（需压浆弥补）的缺点。因此套拱加固的旧方法，已被网喷新技术取代，但工作量小，又无喷射设备时仍可使用。

　　有些隧道傍山穿越断层破碎带，由于山体滑坡、古错落体复活，或修复线时距既有线隧道太近，施工时二次扰动，使围岩压力骤增，导致衬砌裂损特别严重，且发展迅猛，此时，仅仅采用上述整治衬砌裂损的措施是不够的，还必须同时采取整治山体滑坡，在围岩内钻孔压浆稳固山体围岩，减少偏压力及处理好地表和地下水的截、排水措施。