高速铁路隧道衬砌裂缝病害及其整治措施研究
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[摘 要]我国的高速铁路建设在这几年以来得到了迅猛发展，与此同时，隧道的挖掘技术及其设备性能也得到了快速提升，而由于地质、人为等因素的影响，隧道衬砌裂缝病害问题也日益露出来。隧道是高速铁路建设中的重要工程构筑物，而衬砌裂缝又是高速铁路隧道的主要病害，这种危害性不仅牵涉到铁路隧道的建筑结构的安全问题，更直接关系到列车的正常运行以及工作人员、旅客的人身生命安全，因此，隧道衬砌裂缝病害问题已引起相关部门的高度重视。本文首先阐述隧道衬砌裂缝的成因及其危害性的表现，然后就如何整治高速铁路隧道衬砌裂缝问题提出了相关应对之策。
[关键词]隧道；衬砌裂缝；整治措施；加固方法
中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）06-0106-01
引言
从大量的隧道实际现场中可以看出，高速铁路隧道经常会不可避免的出现衬砌裂缝，这是列车正常运营中的最大安全隐患，因为，一旦出现隧道衬砌裂缝，其后会引发一系列的连锁病害，最明显的是带来衬砌变形以及渗漏水，所以衬砌裂缝问题不仅危害性大，而且波及面广，一方面是破坏了工程结构的完整性，降低隧道的抗压强度，另一方面导致隧道渗水、漏水，又进一些步加剧了衬砌结构的损坏程度，因此，对于隧道衬砌裂缝病害的整洁措施应多策并举、综合治理。
一、高速铁路隧道衬砌裂缝病害的成因及其危害表现
铁路隧道衬砌，是保障高速铁路列车正常运行的重要工程建筑物，它的作用主要是承受山地压力，防止围岩变形和坍落，如果衬砌表面出现纵向裂纹，斜向裂纹或环向裂纹三种裂缝类型时，也就意味着铁路隧道出现了张裂、压溃或错台等不稳定性因素，这种状态下，隧道结构很容易发生崩塌，甚至于隧道的整体性遭到破坏，对高速列车的运行安全带来极大的威胁[1]。一般来说，由于高速铁路隧道衬砌裂缝病害所致的危害表现在以下几个方面：
（一）如果在施工测量过程中的放线不精确，很容易造成衬砌厚度不到位，因此，崩边、崩块的现象就时有发生，特别是当高速列车快速通过隧道时，由于工程结构不稳定，很有可能带来衬砌松动，甚至崩块掉落，由于列车速度快，这种崩块直接会击穿动车组车厢，这极大的威胁到列车安全运行。
（二）由于混凝土在温度上升时产生压应力，当温度下降时，混凝土出现开裂，从而影响到混凝土的整体完整性，降低衬砌结构对围岩的承载能力，容易造成工程的使用年限缩短。
（三）如果隧道内壁松动，当列车快速通过隧道时，其吹起的沙粒灰尘会遮蔽隧道光线，使信号灯的作用无法发挥，这是很严重的安全隐患。特别是如果由于隧道内壁而造成钢筋裸露于外时，钢筋很容易形成锈蚀，这样的安全隐患更大。
（四）列车在快速通过隧道的过程中，会产生气流漩涡，而这种气流漩涡的风向与错台的方向相反，从而干扰列车的正常行驶[2]。
二、高速铁路隧道衬砌裂缝病害的整洁措施
（一）加大对高速铁路隧道衬砌裂缝病害预防措施
（1）为了从源头上控制工程隐患，杜绝铁路隧道裂缝病害，需要多方参与，共同治理，比如施工单位、监理单位就是两个重要部门，前者负责严格按设计图纸的要求进行精心施工，确保锚喷加固衬砌，拱背压浆等工程项目的施工质量，后者负责监管到位。
（2）隧道衬砌结构设计必须建立在大量的地质勘探基础之上，这样才能因地制宜，根据不同的工程地质、水文条件设计不同的工程结构。设计部门是保障铁路隧道安全的一个关键的部门，只有在进行大量的测量以后做出的工程设计方案，才能保证铁路隧道工程与实际地质结构匹配。
（3）在隧道施工的过程中，开掘设备越先进，对围岩的挠动就越少，因此，引进先进的施工设备并对设备熟练操作，是防止隧道衬砌裂缝的重要因素。
（二）制定高速铁路隧道衬砌裂缝病害加固措施
（1）锚固注浆加固法
如果高速铁路隧道衬砌裂缝的长度在 10 米以上，宽度0.5厘米以上，而且衬砌后背形成了空洞，这种状态下的衬砌加固法，就采用锚固注浆法。锚固注浆法所采用的材料一般包括水泥砂浆、防水砂浆、中空锚杆以及化学注浆液等，锚固注浆是当前技术条件下通常采用较普遍的隧道衬砌加固法，它对于提升隧道围岩稳定性有着重要作用。如果隧道山体中的围岩坚硬，那么就可以通过钻孔、压降以及锚杆打入方式进行加固施工，这样，一方面使衬砌周围岩体产生粘结，另一方面又可以形成承载拱，这种较厚的承载拱保障了工程的稳定性；如果隧道山体中的围岩比较散碎，在对其进行压浆以后，又使各种大小的固结圈在围岩周围区域形成，从而分散隧道围岩的压力[3]。
（2）碳纤维加固法
如果高速铁路隧道衬砌裂缝长度大于 5 米而小于 10 米，宽度0.5厘米，而且衬砌厚度达不到承载要求，这种状态下的衬砌加固法，就采用碳纤维加固。碳纤维布加固法是当前技术条件下处理混凝土的裂缝的主要方式之一，它的工艺流程是这样的，首先是在裂缝处粘贴碳纤维材料，哪里有裂缝，就将碳纤维粘贴在哪里，从而使碳纤维布与混凝土梁相互粘结在一起，不仅增大衬砌结构的承载力，而且也可以增大其抗弯承载力。通常情况下，为了增加隧道衬砌结构承载力，都是通过加固衬砌结构混凝土材料的方式。
（3）高速铁路隧道结构及衬砌裂缝同时加固方法
如果高速铁路隧道衬砌裂缝特别大，而且衬砌出现了变形，处理这种裂缝以及变形问题就更复杂，既需要提升它的稳定性，又需要将其结构强度做进一步的增强。也就是说，需要做隧道结构及衬砌裂缝2套工艺流程，双管齐下，才能稳定结构、加固衬砌裂缝。具体要求是：高速铁路隧道衬砌偏压荷载下降10個百分点，而混凝土抗拉强度又需要提升10个百分点[4]。
（4）其他加固方法
除了以上所述锚固注浆加固法、碳纤维加固法、隧道结构及衬砌裂缝同时加固法以外，在隧道衬砌裂缝处理过程中，还可以采用其它的一些整治措施，比如骑缝注浆法、凿槽嵌补法、直接涂抹法。如果高速铁路隧道衬砌裂缝长度在 5 米以下，宽度大于0.3厘米而小于0.5 厘米之间，而且裂缝剪力错动和渗漏非常严重，那么，这种状态下的整治措施是骑缝注浆法； 如果高速铁路隧道衬砌裂缝长度在 5 米以下，宽度小于0.3 厘米，也就是说裂缝比较轻微时，这种状态下的整治措施是凿槽嵌补法；如果高速铁路隧道衬砌裂缝宽度 0.5毫米以下 ，也就是说裂缝非常轻微，工程结构没有受到任何影响，这种状态下的整治措施是直接涂抹法。
三、结束语
在高速铁路隧道设计、施工过程中，都需要对隧道衬砌病害进行有效防范的治理，如前文所述，高速铁路隧道衬砌裂缝整治一方面要预防，另一方面要采取一定的科学治理方法进行整治，而在对以上整治方法的实际应用过程中，还要根据裂缝实际情况，选择合理的加固方案.对不同的情况采用不同的方法，在达到整治效果。在具体整治过程中，要做到整治到位，避免多次返工而影响工程隧道的整治效果，以确保高速铁路隧道的正常使用。
参考文献：
[1]杨成勇. 高速铁路隧道衬砌裂缝病害及其整治措施研究[J]. 建筑技术开发， 2017， 44（6）：53-54.
[2]李多伟. 高速铁路隧道衬砌裂缝整治措施研究[J]. 价值工程， 2016， 35（8）：70-72.
[3]王硕， 闫晶. 高速铁路隧道衬砌开裂因素及整治对策研究[J]. 山西建筑， 2016， 42（5）：203-204.
[4]王薇， 邓俊， 尹俊涛. 空间裂缝病害下铁路隧道衬砌结构安全性研究[J]. 中国安全生产科学技术， 2016， 12（1）：33-37.
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