浅谈铁路隧道的特点以及相关的施工方法

朱玉美

（江苏省交通技师学院，江苏 镇江 212006）

1 铁路隧道

1.1 铁路运营隧道病害现状

目前铁路运营隧道病害状况严重，有些已达到了威胁铁路行车安全的程度。因此有必要采取可靠的检测方法来检测和评估隧道的实际状况，同时检测的数据也为隧道日常的维修保养及必要的整治工程提供了系统完整的依据。因此，就形成了从日常维护、检测评估到病害整治的一整套技术体系，从而使铁路隧道的运营管理技术提高到一个新的水平。最后通过一个工程实例的分析，进一步明确了隧道病害工作的紧迫性和必要的检测评估所起的指导作用。

我国自1888年开始建造第一座铁路隧道以来，迄今已有110余年的修建历史，根据统计，目前我国铁路运营隧道已达5200 余座，总长达2500 km 以上。其中60%以上存在着不同程度的病害。据铁道部资料统计，1999年铁路运营隧道失格率为65.2%，2000年隧道失格率为65.7%。有些隧道的病害还相当严重，甚至已危及到行车安全。2001年12月宝中线清凉山隧道衬砌掉块都险些造成严重的行车事故。铁路部门每年都投入大量的人力、物力和资金用于隧道病害的维修和整治，但隧道设备的状况仍然没有根本好转。因此，必须通过系统的研究，总结铁路隧道的病害特点，完善隧道病害检测评估手段，制定出符合我国铁路特点的一整套检测方法。形成从日常维护、病害检测、病害整治到质量跟踪的一整套技术体系，以适应信息化目标管理的需要，使运营隧道的日常维护和病害整治提高到一个新的水平。

1.2 铁路运营隧道病害的主要类型

铁路隧道的病害类型主要包括：渗漏水病害(包括冻害)、衬砌结构裂损病害、基底破损病害以及其他类型病害等。而这其中，渗漏水病害和衬砌结构破损病害是影响隧道安全性的主要因素。

隧道渗漏水病害类型包括隧道漏水、涌水（拱部滴水、隧底冒水、孔眼渗水）、隧道衬砌周围积水、潜流冲刷、侵蚀性水对衬砌的侵蚀以及冻害等几种。

隧道衬砌裂损类型包括衬砌变形、衬砌移动和衬砌开裂3种。衬砌开裂是指衬砌表面出现裂缝,是衬砌变形的结果。隧道衬砌裂缝一般是指作为隧道主要结构的二次衬砌混凝土表面的可见裂缝，它是指二次衬砌混凝土中的不连续面，这些薄弱部位是引起混凝土破坏的主要原因。

2 隧道病害的检测评估以及检测方法

隧道病害的发展是有一个过程的，如果能在隧道病害恶化之前发现，并及时采取整治措施，则可大大提高铁路运营隧道的安全性。因此，进行隧道的检测评估是非常必要的。但传统的检测评估一般都是依靠经验，采取定性化的方法，随着技术的进步，仅仅采用定性化指标对隧道病害状况进行描述分析显然已不能满足目前的使用和养护要求。因为定性化的指标在实际的操作过程中很容易受人为因素的影响，比如对于某座病害隧道的判别，不同的工程技术人员可能会根据各自的经验得出差别较大的判别结果，这对于隧道的养护、维修和正常运营都会造成很大的影响。因此，采用一些仪器设备对病害隧道的状况进行科学的检测评估，得出定量化指标来评价隧道病害的实际状况是非常必要的。在目前，主要的检测手段有地质雷达和超声波等无损检测法。

2.1 声波检测法

在混凝土中传播的超声波,其速度和频率反映了混凝土材料的性能、内部结构和组成情况，混凝土的弹性模量和密实度与波速和频率密切相关，即强度越高，其超声波的速度和频率也越高。所以，可通过测定混凝土声速来推定其强度。超声波检测仪主要用于衬砌强度检测。声波检测的具体方法为：根据隧道不同区段衬砌强度的差异，布置多个测站，以便更客观地反映隧道的病害状况。同时为保证检测结果的可靠性，在同一测站中应布置不同的测点，然后取其平均值，这样可使检测结果更加合理。

2.2 探地雷达检测法

在地下传播的超高频电磁波当遇到有电性差异的界面或目标体时 (介电常数和电导率不同)即发生反射。探地雷达检测法是通过对所接收的反射波进行叠加、滤波和以不同方式显示等一系列处理，并根据回波的速度和时间确定目标层的位置,再根据回波的形态、强度及其变化等判定目标的性质。探地雷达对隧道及围岩的检测主要包括以下几方面内容：

2.2.1 隧道衬砌厚度,可设不同的测线,从而分别测出拱顶、拱腰、拱脚及边墙位置的衬砌厚度,必要时也可测出道床仰拱的厚度,同时还可沿隧道的横断面进行厚度探测。

2.2.2 隧道周围2～3m 范围 (根据需要可进行调整)内的围岩状况、钢筋及钢拱架、格栅钢架等分布,并可准确定位。

2.2.3 隧道衬砌或围岩中排水盲沟的分布及堵塞或畅通情况、高寒地区的冻融情况。

2.2.4 隧道围岩或衬砌中的裂隙水分布、初衬与二次衬砌之间的密实状况以及衬砌间空洞的展布情况;在岩溶地区还可测出溶洞的位置和范围。

2.2.5 隧道围岩超挖部分的位置、分布和回填情况,超挖空间回填的性质及空间的展布情况;隧道欠挖情况可通过衬砌厚度反算得出。

2.2.6 衬砌中的裂隙分布,尤其是衬砌深部不易为肉眼看出的裂隙分布和发展趋势;配合强度检测可对衬砌状况做出全面的评价。

以上主要介绍了有关铁路隧道的现状和病害，因此我们必须对于这些病害采取一定的加固措施，来保证铁路隧道的结构强度以及稳定性。这里主要介绍一种方法对于铁路隧道采用塌方注浆加固技术。

3 铁路隧道采用塌方注浆加固技术

3.1 注浆加固原理

注浆加固原理是浆液通过高压设备压注到隧道围岩裂隙、裂缝中经过物理化学作用,即能将破碎围岩或松散颗粒在短时内胶结成整体,起到超前预支护作用,为隧道开挖施工安全提供保障,又能增强围岩的整体稳定性。

3.2 施工工艺

施工程序为：施作业浆墙→工作面小导管预注浆→环向密排超前小导管预注浆→上台阶开挖50cm 及支护→上台阶开挖50cm及架设初期支护型钢→第二排环向超前小导管预注浆→网喷C20 混凝土→注浆→开挖下一循环。重复上述步骤,直至完成上台阶开挖。然后完成中部及下部开挖。中部及下部台阶开挖时应注意先开挖一侧边墙,再开挖另一边,不能两边同时进行,以防掉拱。

4 结束语

本文主要针对铁路隧道的一些情况进行了一些简单的阐述，随后讲述了与这种隧道有关的隧道塌方注浆加固技术，这种方法在隧道的施工过程中得到了广泛的应用，并且各有特色。随着隧道施工技术的进一步发展，这种施工技术必然有更大的进步。

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