既有线铁路隧道衬砌病害整治及现场卡控重难点
新线介入办 蓝鹏
摘要：概述既有线铁路隧道衬砌常见病害，分析病害产生的原因，并根据不同病害提出对应的整治措施，继而对整治过程中现场卡控重难点进行分析研判，对既有线铁路隧道病害整治关键控制项点积累经验，保证既有线运营维护安全。
关键词：既有线、铁路隧道、衬砌、病害整治、卡控重难点。
在云贵川等山区铁道线上，长大隧道作为其中重要的组成部分，避免了线路绕行，大大缩减了线路长度，也极大的确保了列车运行。但是，从现正在新建及正在运营的隧道来看，有相当一部分隧道出现了衬砌空响、开裂、渗漏水等病害，严重危及既有线铁路的运营安全。在设计院针对隧道衬砌不同的病害类型制定整治措施后，如何在确保行车安全的情况下进行病害整治，也成为了一个重点研究课题。本文就以既有大丽铁路单线隧道衬砌病害缺陷整治措施及施工过程中卡控重难点进行分析研讨。
一、隧道衬砌病害整治类型
1.衬砌漏水。大多数隧道的衬砌漏水多发生在隧道施工中的施工缝、沉降缝、伸缩缝。经进一步分析除富水隧道常年存在渗漏水以外，其余均为季节性渗漏水。
2.衬砌裂纹。多数长大隧道存在纵向裂纹、横向裂纹和斜向裂纹。典型的结构性裂纹主要为施工缝处的闭合性裂纹，风险性极大。
3.衬砌空洞。衬砌空洞多位于隧道的拱部,主要与施工工艺及现场质量控制有关。
4.衬砌剥落掉块。衬砌剥落、掉块的原因比较复杂，可能的原因有施工冷逢或异物(包括防水板)切割。砼本身强度不足，砼受腐蚀后疏松等原因。
二、隧道衬砌病害整治措施
（一）隧道衬砌渗漏水。
渗漏水施工坚持“以排为主，局部封堵，堵排结合”的原则。根据现场渗漏水位置，在边墙确定泄水孔位置，钻设泄水管，后根据出水特征等情况，选择是否需要开槽引排施工，最后进行注浆封堵。注浆采用针孔注浆，材料采用聚氨酯等遇水迅速膨胀的封堵材料。最终将该部位的水截流排入侧沟。
（二）衬砌裂纹。
裂纹整治需根据裂纹的位置、宽度、深度等因素判断是否为结构性裂纹还是浅表性的收缩裂纹。若为非结构性的浅表性的收缩裂纹采用注环氧树脂封堵裂纹，表面涂刷水泥基渗透结晶型防水涂料。若为结构性裂纹需进一步根据裂纹形式进行再次划分，大概划分如下。
纵向裂纹：若整板纵向裂纹深度未贯穿二衬厚度，则采用在裂缝两侧0.5m处先进行引孔后再打2.5m长骑缝锚杆（根据衬砌后岩体是否完整、衬砌是否空洞、是否有水的情况确定锚杆形式。如岩体完整、无水、无空洞时采用φ25mm砂浆锚杆；如岩体完整、有水，空洞时采用φ25mm中空锚杆加固），沿裂缝两侧呈梅花形交错布置，骑缝锚杆完成后，实施沿缝凿孔压浆封堵；锚杆端头需用膨胀水泥砂浆回填，并与原衬砌打磨平整。
闭合性裂纹：根据闭合性裂纹裂损范围进行确定。
1.对于裂损范围较小(圆弧矢高小于30cm)的裂纹，裂纹较深(超过衬砌厚度的50%)或松动的，将裂损范围内的衬砌混疑土凿除后，对混疑土表面进行打磨处理，并涂刷水泥基渗透结晶型防水涂料:裂纹较浅、稳定的弧形区采用沿缝凿孔压浆封堵处理。压浆封堵后表面涂刷环氧树脂封闭
2.对于裂损范围较大(圆弧矢高大于30cm)的裂纹，若裂纹深度小于原衬砌设计厚度40%或衬砌为钢筋混凝土的，采用沿缝凿孔压浆封堵处理，压浆封堵后表面涂刷环氧树脂封闭。
3.对于裂损范围较大(圆弧矢高大于30cm)的裂纹，若深度大于原衬砌设计厚度40%，当裂纹位于拱部，采取拱部拆换（钢筋混凝土地段可按90°拆换，素混凝土地段按129°15’37”拆换）。
（三）衬砌空洞。
二衬空洞指隧道衬砌混凝土存在空洞、孔洞等情况，一般情况下同时具备脱空和厚度不足的特征。根据验证后的衬砌厚度及强度满足设计要求，且无裂纹和渗漏水，则根据现场情况可做以下措施处理。
1.衬砌内部未暴露的较小空洞面积1平方米以下，衬砌厚度在20cm及以上，可进行衬砌内部注浆，以填充空隙，恢复衬砌混凝土密实度和整体衬砌强度。
2.当空洞面积较大，大于1平方米以上或伴有裂缝、强度不足等其它问题时，采取加固补强或拆除重建。
（四）衬砌剥落掉块。
根据衬砌剥落掉块的具体位置分为以下两类。
1.施工缝剥落掉块
若能满足隧道结构性、功能性要求，观感质量存在缺陷的施工缝剥落掉块，则采取彻底凿除破损、松动的混凝土块或砂浆块后打磨平整，刷涂水泥基渗透结晶型涂料的方式进行处理。若不能满足隧道结构性、功能性要求，本身存在缺陷的，则按相关缺陷整治措施进行缺陷整治。
2.施工缝以外的衬砌剥落掉块
因衬砌剥落、掉块的原因比较复杂，整治前应根据现状和竣工图、设计文件、检查和观测记录以及其他相关资料分析原因，缺陷病害程度，再制定处理方案。
三、隧道衬砌整治现场卡控重难点
（一）衬砌空洞钻孔注浆施工。
为恢复衬砌混凝土密实度和整体衬砌强度，采取钻孔注浆的方式对空隙进行填充。该项施工过程中应重点卡控以下几方面：
1.既有设备的保护。每次天窗作业施工前，需对作业点前后 2 米范围的绝缘子用海绵整体包裹。作业范围延伸 2m 区段的接触线用海绵软管进行包裹防护，承力索用预绞式铠装护线条进行包裹防护。在道床板上铺设无纺布，防止落物污染道床板和钢轨及扣件。
2.整治范围的确定。施工前应根据实际的衬砌厚度缺陷范围和衬砌背后不密实、空洞的大小及范围对钻孔位置进行确认，防止整治达不到预期效果。
3.注浆材料的选择及调配。注浆材料采用微膨胀强结合材料，采用水泥浆液时，标号不低于M20。施工前应先进行注浆试验，并通过现场试验调整配合比（确保初凝时间在25分钟左右）。还需确认该隧道地下水是否含有腐蚀性，若有的话应根据侵蚀环境类型采用对应耐侵蚀的材料。
4.注浆压力的重点控制。需根据现场衬砌形式（钢筋混凝土或素混凝土）进行确定注浆压力，注浆过程中应严密观察衬砌状况，若发现衬砌有异常、变形、开裂或既有裂隙有加速发展趋势等，则应立即停止注浆，以确保衬砌安全。
注浆监控实时监测示意图如下：
5.注浆孔的卡控。注浆前应对钻孔进行编号，钻孔及注浆过程中应对钻孔、注浆压力、注浆量等进行详细记录，根据钻孔情况确定注浆钢管长度。注浆结束标准应以注浆压力和注浆时间、注浆量综合判定。当达到下述情况之一时即可结束注浆：a．当注浆压力达到设计终压并稳定5min以上，吸浆量很少或者不吸浆时；b．当注浆量达到或超过理论注浆量，孔口管出现冒浆时。注浆完成后，应及时采用封堵措施，防止浆块掉落，影响安全。
（二）闭合性裂纹、衬砌空洞、衬砌剥落等严重病害需拆换的施工。
为保证隧道衬砌的整体性和功能性，部分病害需进行拆换施工，该项施工应重点卡控以下几方面：
1.监控设备的安装。为确保整治施工过程的安全控制，必须在施工前安装视频监控（接入调度指挥系统）对施工地段实行24h监测，以防止因施工造成的行车安全隐患。
2.既有设备的保护。每次天窗作业施工前，需对作业点前后 2 米范围的绝缘子用海绵整体包裹。作业范围延伸 2m 区段的接触线用海绵软管进行包裹防护，承力索用预绞式铠装护线条进行包裹防护。在道床板上铺设无纺布，防止落物污染道床板和钢轨及扣件
3.拆除既有衬砌卡控重点。
（1）临时加固措施。拆除前应严格按照施工方案对拆除段及前后衬砌进行钢架临时加固，重点对钢架的固定的锚杆位置、深度进行确认，并对稳固程度进行拉拔试验。
钢带加固示意图如下：
（2）拆除范围的卡控。拆除二次衬砌时，应在临时加固措施前提下，边缘先采用切割工艺切割到位后再凿除衬砌混疑土，减少对拆换范围以外的衬砌产生扰动破坏。每次拆除应根据天窗时间严格控制拆除面积，严禁大面积拆除，防止出现无法凿除完造成施工顶点，无法正常开通线路，扰乱运输秩序。拆除期间如发现变形较大、衬砌混凝土裂损严重，立即停止拆除。
4.带模注浆卡控重点。
（1）模板安装的稳固性。模板安装前要对中部打设吊模的Φ25中空锚杆的布置情况进行确认，重点是对锚杆纵环向间距、锚杆深度、锚杆注浆情况及拉拔力是否达到设计强度进行确认。满足要求后用模板将混凝土凿除区域全部封闭，模板和衬砌之间的缝隙须用泡沫胶进行封闭完全。
模板安装加固示意图如下：
（2）注浆过程的卡控。在注浆前应先进行砂浆试验，确保聚合物砂浆在隧道内施工环境温度条件下，终凝时间确保在40分钟左右。每个天窗砂浆泵送前，必须先做小样实验，现场工务、监理、施工方三方见证下，满足施工的前提下，方可泵送施工。注浆过程中要时刻观察注浆压力和流量的变化，防止因注浆压力过大或浆液过满导致胀模。
四、结束语
造成隧道衬砌病害是有很多原因的，包括地质条件、设计、施工方法、施工工艺等多方面的因素。既有线铁路隧道病害若整治过程关键项点卡控不到位或整治完成后不达标将直接影响到隧道的结构和运营安全。所以，隧道病害的整治必须先弄清楚其原因，针对性地采取合理有效的方法进行治理，继而做好过程中的关键项点卡控，方可最大程度的确保既有线铁路运营安全。
【评语】：文章对隧道衬砌病害进行深入研究，并分析相关施工重点，将安全主线贯穿其中，确保安全施工，有效施工。
