谈铁路隧道二衬开裂机理及处理预防

谈铁路隧道二衬开裂机理及处理预防

李守鹏

云南公投建设集团有限公司云南昆明650032

摘要：铁路隧道二次衬砌开裂防治问题，应该以铁路隧道衬砌开裂具体成因为依据，并基于分析的基础上，提出针对性强、可操作性高的防治措施。实践证明，就涌水量大及岩溶裂缝发育的铁路隧道衬砌而言，应该实行排水或注浆等防治措施。

关键词：铁路隧道二衬开裂机理防治措施

前言：

在铁路隧道施工过程中，二衬开裂是一种重要的质量缺陷，对铁路隧道施工有着重要的影响，为了有效预防二衬开裂现象的发生，应该对铁路隧道施工过程进行全面地了解，并根据施工的实际经验，正确分析二衬开裂的机理，掌握二衬开裂的影响因素和特点。以此为依据制定具体的二衬开裂预防措施，消除二衬开裂这一质量缺陷，保证铁路隧道施工能够在整体质量上获得全面的提高。

1铁路隧道二衬开裂机理分析

1.1地质环境影响

从铁路隧道施工过程来看，二衬开裂的出现其影响因素较多，其中地质因素是一种重要的原因。从目前掌握的信息来看，如果地层中存在裂缝的可能，那么在隧道施工中就容易出现二衬开裂。而且对于铁路隧道施工而言，地质问题是一种主要的影响因素。地质条件复杂的地段容易在隧道施工中出现多种质量问题。由此可见，应当掌握施工技术对铁路隧道施工的影响，根据地质条件正确分析地质特点，做到根据地质特点选择施工方法，保证隧道二衬不受地质因素的影响。

1.2施工进度的影响

有些时候在铁路隧道施工过程中，为了追求进度，在施工过程中存在赶工现象。具体的影响就是施工进度过快会导致前期施工未结束就进入了后阶段的施工，导致了隧道挖掘过程中，多种工序发生重叠，造成了隧道施工不规范，以及隧道施工质量不达标问题的出现，从而影响隧道的开挖和砌筑质量。特别是隧道在掌子面容易出现严重的质量缺陷，进而造成二衬开裂，使得隧道的坚固程度和承载力受到较大的影响。因此，合理控制施工进度，并加强施工进度管理，是消除因盲目施工而导致质量缺陷的重要手段。

1.3水泥材质的影响

在铁路隧道施工过程中，水泥是重要的建筑材料。其中水泥的标号及水泥的搅拌质量是决定隧道砌筑质量的关键。如果在隧道二衬砌筑过程中水泥标号不达标，或者水泥在搅拌过程中存在问题，都会诱发二衬开裂的发生，使隧道二衬出现严重的质量问题。在铁路隧道施工过程中，应认真分析水泥的影响，掌握水泥的特点，根据图纸要求以及隧道的强度要求，合理选择水泥标号，并掌握正确的搅拌方法，保证水泥在隧道施工中得到正确应用。所以，应对水泥的影响引起足够的重视。

2铁路隧道二次衬砌开裂原因

2.1碱-骨料反应

待砼加水搅拌完毕，水泥内碱便快速溶解，且碱液会与活性骨料内活性氧化硅间发生化学反应，并生成胶状碱-硅胶。碱-硅胶是一种遇水膨胀的物质，其膨胀体积为3倍原体积，并最终导致砼涨裂。由碱-骨料导致的裂缝存在裂缝呈地图状、缝间存有白色沉淀胶体等特性。之所以出现碱-硅胶，其原因为施工砼内掺合料、水泥、水内碱含量及外加剂等用量超标等。

2.2荷载

造成铁路隧道二衬产生形状各异的裂缝的原因为隧道构件遭受不同性质的荷载的作用。此外，若铁路隧道二次衬砌施工地质条件为软弱围岩、浅埋、挤压型围岩、膨胀性围岩或破碎围岩等，其必将因衬砌受力随机性大、荷载分布不均匀而导致铁路隧道局部弯矩过大，并最终导致隧道斜向裂缝的出现。

2.3施工方法

铁路隧道光面爆破施工效果不理想，即欠挖严重、局部超挖严重、衬砌厚度不匀等，总而导致断面局部因应力大而产生二次衬砌裂缝；隧道二次衬砌砼没有严格实行整体台车，以至于模板与砼间附着效果不良或模板下沉变形等病害概率不断增加，并最终导致断面层局部开裂；若砼拆模强度不足或砼强度不符合设计要求，其势必会导致衬砌砼因受力过早而出现衬砌开裂。

3针对以上原因提出预防措施及治理方法

3.1铁路隧道二次衬砌开裂防治措施

针对渝怀铁路隧道二次衬砌开裂问题，笔者认为应该实行水平收敛、涌水量及拱顶下沉监测等防治措施，以确保工程施工进度、规避裂缝扩大及保障施工安全。若想有效防止衬砌结构因水压过大而被破坏，则应增加线路左侧排水沟泄水孔数量，以降低水压作用。以衬砌开裂程度及检测结果为依据，并于DK360+830―DK360+870间实行工字型钢支撑，其间距应保持在1m，且使用钢筋横向连接支撑架。于DK360+910―DK360+930间实行格栅钢拱架支撑，格栅钢拱架主筋组成成分为4根Φ22mm螺纹钢筋，且格栅间距应维持在1.4m。格栅间连接筋为螺栓钢筋（Φ22mm）连接，但避车洞位置连接钢筋型号应为Φ40mm，连接筋间距应为1.5。

3.2温、湿度控制

在混凝土内部和外部设置温度测点，并设置保温材料温度测点，现场温度监测数据由数据采集仪自动采集，并进行整理分析，每一个测点的温度值及各测点位置与表面测点的温差值，作为研究调整控制措施的依据，防止混凝土出现温度裂缝。如果二衬混凝土施工正值夏季，如何降低混凝土入模温度是施工控制的重点之一。可采取水泥罐加遮阳棚，并洒冷水降温。沙石料的料仓搭设遮阳棚，必要时可洒冷水降温，或用篷布覆盖。拌合水采用井水，必要时加冷块或增加制冷机组。充分利用气温低的时间来浇筑混凝土等措施，保证混凝土夏季入模温度不高于32℃,冬季入模温度不低于5℃。混凝土拆模后，及时进行养护，保持混凝土处于湿润状态，养护期限14天为易。采取洒水养护，用橡胶软管连接高压水管浇洒于衬砌表面，或是制作简易养护台架进行洒水养护。

结语

铁路隧道施工质量质量事关社会活动及经济活动的正常开展。就铁路隧道工程自身而言，铁路隧道二衬开裂事关隧道整体结构稳定性及铁路后期施工安全及营运安全。因铁路隧道砼二次衬砌开裂原因并不单一，则其开裂机理研究及防治措施探析的有效性将受到极大的制约。

参考文献：

[1]高军.新建铁路隧道二衬开裂与渗漏成因和防治措施[J].铁道技术监督，2010，38（8）：14-16.

[2]郝挺宇.大断面黄土隧道支护结构力学特性研究[D].北京交通大学，2010.

[3]高军.新建铁路隧道二衬开裂与渗漏成因和防治措施[J].铁道技术监督，2010，38（8）：14-16.