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铁路隧道衬砌脱空与渗漏水的原因及预防措施.pdf

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铁路隧道衬砌脱空与渗漏水的原因及预防措施.pdf

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铁路隧道衬砌脱空与渗漏水的原因及预防措施.pdf

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■闫苹
中铁十九局集团第六工程有限公司,江苏无锡214028
摘要:在介绍改造后的成昆铁路广昆段扩能改良项目工程概况的基础上,分析了隧道衬砌脱空的原因、隧道衬砌脱空的危害、隧
道衬砌脱空发生发展过程和隧道衬砌脱空的预防措施,分析了隧道渗漏水原因并提出了预防措施,总结了实施上述预防措施取得
的良好施工效果,可供从事铁路隧道工程施工技术人员参考。
关键词:铁路隧道;衬砌脱空;渗漏水;原因分析;预防措施
1工程概况隧道衬砌组成的整个系统的荷载不连续。

中北部,该线路起于广通北,经一平浪、禄丰、双湄村、
温泉、读书铺,到昆明西为止。其中温泉至昆明西路段纳初始支护脱空后,松弛围岩的不断堆积,造成初始支
入昆明枢纽统一实施。广通北到温泉段为国家一级复线铁护所承受的荷载越来越大,从而导致初始支护变形或损坏。
路,设计速度为160km/h(预留200km/h),线路长度为当松弛围岩的堆积超过初始支护容许阈值时,最终导致初
。始支护脱落甚至坍塌。
经现场勘察,
水病害。为此,在详细分析了该路段隧道衬砌脱空的危害与初始支护脱空现象相似,衬砌脱空也会造成类似甚
和成因的基础上,提出了预防措施;在详细分析了该路段至更严重的变形或损坏。不同之处是,通常在隧道衬砌结
隧道渗漏水原因的基础上,提出了预防措施。构设计时,会预留相应的承载力余量。而且在隧道衬砌出
现空洞病害的初期阶段,受初始支护已承受的局部荷载的
2隧道衬砌脱空作用,使得隧道衬砌脱空危险的严重程度会有所降低。
隧道衬砌脱空可划分为2个方面,
衬砌脱空。其原因、危害、发生发展过程和预防措施分述在隧道工程施工过程中,如果初始支护脱空与衬砌脱
如下。空同步存在,将严重增加铁路隧道的破坏程度,致使隧道

,其
初始支护脱空,是指初始支护完成后,其与围岩之间常见的形式主要有以下2种:一是初始支护和(或)衬砌
存在空洞。造成衬砌脱空的具体原因是:围岩和初始支护支护体系的坍塌,将直接导致铁路隧道的坍塌;二是松散
之间未实现精密接触,在初始支护完成后,造成围岩部分荷载会造成拱支架断裂和(或)交叉开裂,这种空隙危险
区域减少约束力甚至完全失去约束力。对围岩的约束力丧会造成拱裂,甚至产生砌块掉落,进而导致衬砌开裂部位
失后,在自由变形力的推动下,将导致松弛区和塑性区的发生渗水事故。
无限制扩展。松弛区和塑性区的累积和扩展,
续接触边界及其范围的荷载。
围的持续增加,将导致失效概率的显著增加。衬砌脱空往往发生在隧道施工初始支护环节。在该环
,初始支护的背后受某些因素影响出现了空洞。此时
衬砌脱空是指隧道衬砌与初始支护的接触不连续,造初始支护空洞部位的围岩未被约束,随后围岩开始自由形
成衬砌与初始支护之间产生空洞,导致围岩、初始支护、变。围岩的松散区域或塑性区域不断扩张,导致空洞部位
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用户·施工CONSUMERS&CONSTRUCTION
围岩与隧道结构接触面之间的荷载不断增加或发生不规则要采取以下措施:一是标出周边孔和槽孔位置,加强放样
的变化。当荷载达到一定水平或不规则变化过于强烈时,精度控制;二是根据实际地质条件,及时调整爆破参数;
空洞部位周边的围岩会开始坍塌式的脱落,对隧道衬砌产三是对超挖部位,通过网喷混凝土进行填充;四是对于欠
生冲击,并带来一系列严重后果。挖部位,及时通过补炮来处置;五是认真按照分层操作步骤,
,并保持初始支撑表
铁路隧道受脱空影响的区域主要集中在围岩、初始支层的平滑度。
护、衬砌部位。
密接触的状态。只要出现衬砌脱空,就会造成这3个部位如果防水层的挂点不合适或预留松弛度不合规,初始
的接触状态发生难以预料的变化,引起围岩形变、落石、支护与衬砌混凝土之间容易产生防水板与初始支护脱空、
隧道结构受冲击等病害。这些病害不但会对隧道施工质量混凝土破坏防水层、由于防水层折叠导致结构混凝土集中
造成影响,而且会对现场施工人员、设备、后期铁路运营切割等问题。因此,为了确保防水层的铺设质量,务必布
等造成安全隐患[1],因此衬砌脱空的影响重大,不可忽视。设合理的挂点,掌控好防水层的松弛度[3]。

值得注意的是,衬砌脱空的影响往往是一个递进的过根据铁路隧道施工工艺规定,热熔垫圈需根据“梅花形”
程。衬砌脱空在初期的影响力并不大,其原因在于多数隧进行布设。按规范要求,在设置热熔垫圈的过程中,禁止
道施工中的初始支护,可在施工前期对隧道及周边围岩的钉头超出热熔垫圈表面位置,这样可以有效防止防水板被
载荷提供一定支撑力。这种支撑力在初始支护崩坏之前能刺穿。
延缓衬砌脱空发展速度。如果能及时处理衬砌脱空问题,
可将衬砌脱空的影响力控制在最低。或者通过治理衬砌脱悬挂防水板时,应根据设计和松弛度的相关要求,预
空,使其影响力降为零。可见在铁路隧道施工中,应做好留防水板的长度(防水板的长度应沿纵向预留)。一般情况
衬砌脱空预防工作。下,初始支护的平整度是松弛度保留的主要依据。应防止
。合理预留防水板,
形成衬砌脱空的因素比较复杂,由浅入深可分为3个应保障基层表面与防水板满足紧密结合的需要。根据初始
层次:支护的相关条件,本项目决定纵向预留≥15cm,顺线路方
其一,空洞是导致衬砌脱空的直接因素。只要隧道、≥60cm。
围岩、初始支护之间存在空洞,衬砌脱空必然产生。
产生的因素较多,例如:初支平整度差[2]、初支不密实、一是隧道墙体浇筑。浇筑隧道墙体混凝土时,要从观
作业人员故意遮挡、二衬混凝土浇筑未冲顶等,都会产生察窗按顺序进行浇筑,~,
衬砌空洞。其余按设计要求进行。
其二,衬砌空洞来源于隧道周边围岩及初始支护之间二是隧道拱顶浇注。在浇筑拱顶混凝土过程中,检验
存在不连续接触的关系。这种关系说明这两者之间连接不排气管的装配状况,保证装配合格的排气管安装在拱顶上
紧密,在应力作用下会不断扩张,由此产生空洞。部。浇筑拱顶混凝土时,先清除泵送口的混凝土,然后封
其三,隧道周边围岩及初始支护之间之所以会出现不堵中央预留口,最后用遥控泵从拱顶进行浇筑。在浇筑过
连续接触关系,其因素有于多个层面,例如,支护结构不当、程中,一定要确保拱顶衬砌的密实度。
支护施工有误、地质灾害影响、施工人员问题等。三是混凝土振捣。当墙体混凝土浇筑完毕后,应开启
总体而言,衬砌脱空成因复杂,影响重大。但是只要隧道两侧底部的振捣设备进行振捣;当拱顶混凝土浇筑完
及时发现和治理,可以很好地控制衬砌脱空问题,可避免毕后,应开启拱顶振动设备进行振捣。经过振捣后,当混
其影响力扩张,可避免造成严重后果。因此,施工人员应凝土表面的粉煤灰比例达到其表面的1/2时,表明振捣已
高度重视衬砌脱空问题,并采用钻孔和雷达扫描等技术手满足要求。
段,对衬砌脱空早发现、早治理。

一般情况下,铁路隧道支撑脱空大致体现在以下3个我国的铁路系统遍布全国,在富水路段发生漏水不可
方面:支撑空化、衬砌空化、支撑和衬砌同时空化,以下避免。因为水具有自然的流动性和水流压力的传递性,在
重点说明衬砌脱空的预防措施。富水地区设计铁路隧道时,衬砌结构的抗水压能力通常会
。如果富水地区的衬砌结构出现问题,将会引发铁路
施工单位在施工前期,大都注重追求工程进度,容易隧道漏水病害。铁路隧道发生渗漏水病害后,会对隧道衬
带来隧道成型质量较差、超挖现象严峻等问题。因此,需砌结构带来损坏。这种恶性循环将会严重影响铁路隧道正
182工程机械与维修
常运营。隐蔽隧道段衬砌后的积水,通常需要引到中央沟进行合并
,一同排出隧道外。引出积水的管道有一定的标准,一

铁路隧道出现漏水的客观因素,通常是铁路隧道项目穿孔波纹管和直径100mm的纵向双壁穿孔波纹管。直径为
施工场地的自然条件。依据施工经验,发现铁路隧道漏水50mm的圆形双壁穿孔波纹管之间的距离也有相应的标准,
地层大多具有围岩软弱、裂隙发育、结构松散、围岩渗透通常每隔10m设置一次。
性强等地质特征,并且地下含水率较高,孔隙水、裂隙水、
岩溶水等高水压会破坏铁路隧道的防水层,降低隧道接缝4施工效果
的有效性,从而产生铁路隧道衬砌渗漏病害。改造后的成昆铁路广昆段扩能改良项目竣工后,通过
,发现隧道衬砌存在很多脱空缺陷,大
由于设计不合理导致铁路隧道出现渗漏水。施工过程部分衬砌脱空在工区出口的位置形成。
中发现,铁路隧道项目排水工程设计不理想、排水系统布在基岩与二衬初始支护脱空部位注入水泥砂浆;初始
置不科学、防御线路设计参数设置不合理、铁路隧道防支护与二衬脱空范围较大部位,采取换衬或套衬方法进行
渗指标设计不合理等,均会造成铁路隧道出现漏水。总处理;较小脱空部位采取注入化学水泥材料方法进行处理。
之,未选择适宜的设计参数和措施,造成后续工程的直接经上述修复施工后,进行复查的结果表明,隧道衬砌
误差[4]。空化现象已经消除,衬里厚度完全满足质量标准。然后对
,检查结果是:施工缝位置无空隙,
。一年之后,对整体项目进行质
用调整平行导坑标高的方法降低隧道水位。合理设计量检验,检验结果是:运行中的隧道未发现显著的工程缺陷,
排水管道,可将隧道正洞流出的水顺利流入排水管道。防这说明本项目的施工质量满足设计标准。
止隧道漏水的最基本方法,是降低铁路隧道的水位。通常
情况下,降低铁路隧道水位的方式是平行导坑高程法。这5结语
种方法的重点是为了保障排水管道的科学设计。科学设计施工经验说明,衬砌的纵向钢筋在施工时从施工接缝
排水管,可确保铁路隧道内的正常排水。处中断,不但不会影响隧道结构的稳固性,而且便于环形
,同时不影响工程质量。此外,初始支护的
在进口工作区通常采取牵引法固定止水带,在出口工平整度是松弛度保留的重要基础,因此要保证初始支护的
作区采取悬挂法进行固定,在二衬接缝处采用背贴式橡胶平整度和松弛度的科学性。
止水带[5]。这3种方式均具有良好的施工效果,具体施工本文所探讨的隧道工程,在工程施工期间,通过改进
方法可根据施工现场的实际情况进行确定。应将仰拱与混开挖支护、铺设防水层、安装止水带等施工工艺,防止隧
凝土施工缝错位。为了避免隧道出现渗水问题,混凝土浇道后期运营中出现漏水和衬砌脱空问题,获得了良好的施
注应严格遵守相关施工工艺要求。工质量和可靠的铁路运营效果。

可使用搭接方法连接止水带。在搭接止水带的过程中,
需将高出部分切除,并进行相应的粘接。钢边止水带须采
取铆接工艺连接,必须严格执行铆接工艺的技术要求。连
接止钢边水带时,应先进行相应的粘贴,再进行铆接,其
搭接长度务必满足质量规定。该铆接技术可有效预防止水参考文献
带在安装过程中的质量缺陷,保障工程质量满足设计要求。[1][J].
,2021(7):107-109.
在背贴式止水带施工过程中,先在防水板上明确其具[2][J].工程建设与设
体位置,然后通过胶带将背贴式止水带粘贴在防水层上。计,2019(17):173-175.
在中埋式止水带入口处施工过程中,由于施工地形呈阶梯[3][J].工程建设
状,止水带安装难度较大;出口工作区应采取固定装置进与设计,2017(1):105-107.
行固定。止水带固定位置应精准,确保拆模后的施工质量。[4][J].建筑
通过施工发现,该工艺方法操作相对简单。技术开发,2018(5):103-104.
[5]李筠,王立川,肖敏,[J].
不同位置的积水,其排泄位置通常也不同。例如:隧道建设,2015(12)1331-1337.
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