维普资讯 http://www.cqvip.com ・隧道／地下工程・ 宝中铁路老爷岭隧道病害整治 邓国珍，王 超，付国才 （中铁四局集团第五工程有限公司，江西九江３３２０００） 摘要：结合宝中铁路老爷岭隧道病害段整治工程，对拱背空 断层破碎带至膨胀土过渡段，地质条件复杂，围岩压力 大，应力集中。在衬砌荷载增大或应力集中的情况下， 加上该病害段采用矿山法掘进，模筑衬砌，结构承受外 洞、拱顶裂缝、开裂（严重处拱部掉块）、渗漏水等病害状况，简 要分析病害成因，并根据病害程度，按照分类治理原则，介绍该 工程采取的整治措施。 关键词：铁路隧道；衬砌病害；整治 中图分类号：ｕ４５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００４—２９５４（２００８）１０～００９６—０２ １ 工程概况 宝中铁路老爷岭隧道，位于甘肃省崇信县境内，施 工里程ＤＫ１５０＋８５６～ＤＫ１５４＋８１４，运营里程Ｋ１４８＋ ０７１～Ｋ１５２＋０２９，隧道全长３ ９５８ ｍ，为单线隧道设计。 本隧道于１９９０年ｌ０月开工，１９９３年９月竣工，１９９４年 １１月临管运营，１９９５年６月１日正式交付运营。洞身 结构按矿山法和新奥法施工原理进行设计。隧道病害 段运营里程为Ｋ１４９＋８２５～Ｋ１４９＋９４２，总计１１７ ｍ，该 段衬砌为常规模筑衬砌，衬砌断面拱部厚５０ ｃｍ，拱脚厚 ７２ ｃｍ，先拱后墙法施工。本次整治的隧道病害段通过 第三系红黏土（遇水强膨胀），为Ⅲ类膨胀土，并且地处 断层破碎带至膨胀土过渡段，地下水较发育。 该段隧道病害主要集中为拱顶或拱顶左右的纵向 混凝土不规则挤压剥落，最大掉块尺寸１５０ ｃｍ Ｘ ４５ ｃｍ ×８ ｃｍ（长Ｘ宽×高）。拱顶局部已经开裂并有错台。 另外拱腰及拱脚附近产生较大裂缝，左侧裂缝最大宽 度５ ｍｍ，右侧裂缝最大宽度１０ ｍｍ，个别裂缝处伴随 渗漏水现象，局部拱背空洞最大处达到７０ ｃｍ，边墙状 态良好。上述病害尤其是纵向裂缝造成的剥落掉块， 已经对正常运营和行车安全构成了严重威胁，为了减 小行车产生的震动，该段线路行车限速２５ ｋｍ／ｈ。 ２隧道病害原因分析 结合现场病害勘察成果及相关技术资料，根据理 论及经验分析，认为形成本次病害原因主要由以下几 方面造成的。 ２．１ 地质条件复杂、围岩应力集中 该段隧道通过地层以Ⅲ类膨胀土为主，并且地处 收稿日期：２００８—０４—２４ 作者简介：邓国珍（１９７Ｏ一），男，工程师，２００４年毕业于北方交通大学 土木工程专业。 力相对较差，拱部衬砌在外力作用下被挤裂破坏。 ２．２拱背存在空洞 ２０世纪９Ｏ年代初期该隧道开挖施工期间拱部曾 出现过小规模坍方，或者存在拱部超挖现象，受当时施 工工艺水平和机械条件限制，回填不太密实，以致衬砌 背后留下较大空洞，使衬砌受力不均匀。由于拱背空 洞的普遍存在，尤其在围岩较破碎的过渡段，经过多年 运营扰动，坍塌下来的围岩对衬砌造成损害。在拱背 存在空洞的情况下，理论上所考虑的对衬砌有利的围 岩弹性抗力实际不存在，使衬砌受力不利，在衬砌两侧 拱脚受到挤压时，拱顶混凝土外侧（靠围岩侧）缺少约 束受拉开裂，内侧混凝土受挤压剥落掉块。 ２．３ 拱部开裂 采用先拱后墙法施工的衬砌，由于拱部封顶质量难 以保证，并且拱部衬砌在围岩压力和自重作用下，发生 拱脚位移或产生不均匀下沉，从而导致拱部衬砌开裂。 ２．４ 衬砌混凝土早期收缩变形 衬砌混凝土早期施工时的温度、养护及拆模时间 等因素，使衬砌产生收缩变形，导致拱部出现较多裂 纹。拆模时间过早及养护时间不够，都会导致衬砌产 生较大收缩变形，同时又因承载及抵抗变形能力差，很 容易造成混凝土衬砌垂直轴向的收缩性裂缝。 ３整治原则和总体整治方案 ３．１ 整治原则 根据隧道病害现状及发展趋势，针对具体病害成 因，以确保运营行车安全、不降低隧道结构安全、不留 后患为前提，遵循“安全、彻底”的原则，完成本次整治 工程。 本次整治工程为铁路运营隧道，在正式施工前，首 先同铁路运输、供电、工务等单位签订好要点配合等相 关协议，根据运输部门批复的“作业天窗”时间，从要 点确认到出洞销点要充分利用天窗时间，紧凑安排每 次作业工序。 ３．２总体整治方案 正式整治施工时，首先对压溃范围内已经与衬砌 主体分离的混凝土，采用凿除松散剥落体混凝土处理； 铁道标准设／／－ＲＡ儿ＷＡＹ ＳＴＡＮＤＡＲＤ ＤＥＳＩＧＮ ２００８（１０） 维普资讯 http://www.cqvip.com 邓国珍，王超，付国才一宝中铁路老爷岭隧道病害整治 ・隧道／地下工程・ 对拱部及拱脚混凝土裂缝，采用凿槽嵌补环氧树脂胶 砂混凝土处理；对该病害段拱部全部采用安设格栅钢 ②需安装格栅的部位，沿拱部环向，自两侧拱腰至 起拱线下１ ｍ范围内，凿格栅槽，凿成深８ ｃｍ、外宽１０ ｃｍ、内宽４ ｃｍ的梯形槽（拱腰至拱顶部位不用凿槽）， 架（钢架底脚伸入边墙１ ｍ），拱脚采用两排锁脚锚杆 加固，锚杆长４ ｍ，每榀钢架间挂网并喷混凝土加固， 以期达到增强拱圈混凝土承载力和整体性的目的；最 后根据现场对拱部衬砌探孔检查情况，有针对性地对 确保拱腰以下外露部分格栅突出原混凝土面不超过５ ｃｍ，凿槽应错开进行，确保施工安全，并先将槽线切割 出，以防破坏槽两侧混凝土。 拱背压浆回填密实。 ４病害整治施工 ４．１ 作业平台及机械设备配置 主要作业设备轨道车及平板车租赁，根据隧道净 空和具体施工需要，利用（ｂ４２ ｍｍ脚手管在平板车上 搭设２级作业平台，并确保平台的牢固与稳定性。每 次洞内施工后，车辆退出停在崇信站网工区内。 在平板车上安放发电机（３０ ｋＷ）、空压机（２０ ｍ ）、湿喷机、压浆机、混凝土搅拌机等设备，并固定牢 靠。电钻、风钻、切割机等设备随用随带。 ４．２清除拱部破碎混凝土 将拱部已经与主体衬砌分离的破碎混凝土进行彻 底清除，消除隐患，每个天窗作业班在撤出隧道前将清 除的混凝土垃圾及时清理，并丢弃到隧道外指定地点。 清理前要对破碎混凝土周边裂缝详细查看，减小扰动， 必要时做好支顶工作，防止有大块混凝土突然掉落 伤人。 ４．３裂缝处理 为保证现有拱部衬砌的整体受力效果，对现拱部 衬砌产生的所有裂缝进行补缝处理，以修复拱部结构 的整体性，具体工艺如下。 （１）凿槽：首先对裂缝处进行凿槽。长度为裂缝 全长且两端各延伸不小于２０ ｃｍ，凿槽深度不小于ｌ０ ｃｌｎ；槽宽：槽口不小于１０ ｃｍ，槽底不小于６ ｃｍ。 （２）封闭槽口：封闭前用高压风清理槽腔至干净、 干燥，在槽壁上先涂环氧树脂浆液，再用膨胀砂浆封闭 槽口。 （３）对局部渗水点采取割槽埋“ｕ”形软管将水引 排至边墙脚侧沟内，然后在槽壁上先涂环氧树脂浆液， 再用膨胀砂浆封闭槽口。 ４．４钢格栅、锚杆、网片的加工及安装 由于隧道裂缝相对较为严重，为保证拱背注浆时 安全，在注浆前对该段拱部全部加设钢格栅，钢格栅底 脚伸人边墙１ ｍ。钢格栅、锚杆及网片加工在进行拱 部补缝的同时，在洞外场地按照技术交底要求同步加 工，以缩短工期。 （１）格栅的加工和安装 ①格栅采用三角形断面，主筋采用４）２２ ｍｍ螺纹 钢，箍筋采用４）１２ ｍｍ筋，３０ ｃｍ一环，４）６ ｍｍ钢筋加强。 铁道标准设计ＲＡ儿ＷＡＹ ＳＴＡＮＤＡＲＤ ＤＥＳＩＧＮ ２００８（１０） ③完成凿槽后即进行锁固锚杆的安设工作，锚杆 采用４）２２ ｍｍ全粘药卷锚杆，钻孔直径大于钢筋直径 约１５ ｍｍ，达到设计孔深后，将孔眼吹净，放置锚固药 卷，立即将钢筋匀速插入，孔口用木楔临时封固，钢筋 尾端外露长度１０ ｃｍ；施工时，避免敲击和碰撞已安装 好的锚杆。 ④每榀格栅的具体尺寸依据对应断面的实际尺寸 来加工，以确保安装准确、密贴，每榀格栅分两节加工， 现场焊连接，格栅两脚端和顶部用Ｌ＝４ ｍ、４）２２ ｍｍ锁 脚锚杆固定并与格栅焊接牢固。 ⑤格栅与格栅问，环向利用７根４，２２ ｍｍ螺纹钢 焊接成整体。 （２）格栅间拱部混凝土的凿毛、清除污尘：人工凿 毛，用钢刷进行表面的清尘，保证拟喷混凝土与原拱圈 混凝土表面较好粘合在一起。 （３）格栅间拱部挂设钢筋网，采用４）６ ｍｍ钢筋，１５ ｃｍ×１５ ｃｍ网格布置，钢筋网应保证离原拱圈混凝土 面距离为５ ｃｍ左右，钢筋网与格栅间焊接固定，网格 之间用扎丝绑扎固定。 （４）格栅间拱脚采用两排锁脚锚杆进行加固，４）２２ ｍｍ锚杆长Ｌ＝４ ｍ。 注：每榀格栅ｌ曰距１．２ ｍ，锁定锚杆与钢格栅采用钢 板牢固焊接，格栅间挂网、喷射混凝土。 图１ 拱部增设钢格栅加固示意（单位：ｃｍ） ４．５喷射混凝土 对已完成上述工序的段落进行喷射Ｃ２５混凝土 封闭，厚８～２０ ｃｍ。喷射混凝土时，采取分段、分片、 分层由下而上顺序进行，分段长度小于６ ｍ。对于喷 层较厚部位分层喷射，后一层喷射在前一层混凝土终 凝后进行，终凝后间隔１ ｈ以上再次喷射时，用风、水 清洗受喷面。 维普资讯 http://www.cqvip.com
・隧道／地下工程・ 改建铁路峰福线峰南段既有隧道病害整治 周刘刚，祝安龙 （中铁工程设计咨询集团有限公司城市轨道交通设计研究院，北京１０００２０） 摘 要：借助工程实例，具体阐述峰福线峰南段铁路在电气化 改造＿Ｔ－程中，全线５９座既有隧道土建结构的净空利用原则，结 构运营状态检测与评估方法，较为严重的隧道结构背后空洞、 时维持既有隧道衬砌形式。 经勘察阶段对全线隧道内净空进行测量显示，包 括前述３座采用“隧限一１Ａ”的隧道在内，全线隧道内 劣化、裂损、渗漏水、底板开裂下沉、侧沟变形等病害情况及其 具体的整治思路和措施。 净空均基本满足“隧限一２Ａ”要求。对因施工质量或 因线路长期运营、拨道、抬道养护维修的原因，造成部 分隧道个别断面存在边墙和拱脚部位侵入“隧限一 ２Ａ”限界，曲线地段单侧加宽不足等情况，对其净空复 测核实，显示其净空高度均满足接触网采用全链形悬 关键词：改建铁路；既有隧道；隧道净空；电化挂网；渗漏 水：结构裂损 中图分类号：Ｕ４５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００４—２９５４（２００８）１０—００９８—０５ 挂方式时，正常情况下（带电通过高５ ３００ ｍｍ超限货 物）接触线距轨面的最低高度、接触网结构高度及空 １ 工程概况 气绝缘距离的总和，即隧道中线处轨顶面至拱顶的净 高至少为６ ３００ ｍｍ；净空宽度均满足超过“最大级超限 峰福线峰南段即原来的横南线，北接浙赣线江西 省境内的横峰站，终点为福建省南平市，于１９９３年开 工修建，１９９８年底交付运营。 本次电化改造沿线既有隧道５９座，总长３７．２４８ 货物装载限界”并有７０ ｍｍ以上净距的要求，即隧道 中线至侧墙净宽至少为２ ３００ ｍｍ，曲线地段在此基础 上相应满足改建隧道曲线加宽要求。 故全线隧道基本维持既有净空，不做改扩建处理。 在电化改造或运营过程中，铁路局工务部门可根据具 体净空收敛监测情况，视具体程度，分别予以线路拨 ｋｍ。全线既有隧道结构基本采用整体式衬砌，结构混 凝土设计强度等级为Ｃ１５和Ｃ２０。 ２ 隧道建筑限界及净空利用 正、落道或内净空扩建处理。 ３既有隧道病害概况 本线修建时按内燃牵引、预留电化条件考虑，只有 其中３座隧道按“隧限一１Ａ”设计施工。 本次电气化改造，全线无新／增建隧道，电化改造 收稿日期：２００８—０６—２０；修回日期：２００８—０７—０７ 作者简介：周刘刚（１９８１一）男，工程师，毕业于长安大学隧道与地下工 程专业。 ● 。●Ｉ［ＩＩ● ● ◆ＩＩ－● 根据本次电气化改造的主要任务和技术要求，以 及总体投资限额和隧道病害整治造价，遵循铁道部鉴 定中心的可研审查意见及鉴修概算会议精神，将本线 既有隧道病害分为：“影响电化挂网的病害”，“影响隧 ４．６拱背压浆 压浆充填拱背空洞可以形成护拱，减轻拱顶、拱腰 冲击荷载，并使拱背受力均匀，形成弹性抗力。压浆施 工前采用现场钻探孔的方法，确定拱顶衬砌背后空洞实 际情况。压浆孔间距：１．５～２ ｍ纵向间距，孔口布置于 ５ 结语 宝中铁路老爷岭隧道病害段整治工程通过在衬砌 内侧增设格栅钢架护拱，压浆充填衬砌背后空洞等综 合措施，消除了隧道病害，保证了隧道结构的安全和正 拱顶至两侧拱腰范围内。拱顶压注２０号水泥砂浆，采 用压浆机进行压注，注浆压力控制在０．２～０．３ ＭＰａ，达 到注浆终压２ ｍｉｎ后拆除注浆管，要遵循自下而上、先小 常使用功能，达到了彻底整治、不留后患的目的。无论 如何，在隧道施工过程中应严格控制，开挖时保持围岩 稳定，做好初期支护，确保衬砌背后密实才是保证隧道 结构安全的根本途径。 参考文献： ［１ｊ ＴＢ１０２０４－－２００２，铁路隧道施工规范［Ｓ］． ［２］ 苑存宇．大秦线李家嘴隧道衬砌病害整治［Ｊ］．铁道标准设计， ２００７（１２）：７４—７５． 后大的原则。由于现拱顶衬砌局部受力破坏，对空洞高 度大于０．５ ｍ的地段，为防止压浆时造成拱顶坍塌，同 时也为了降低造价，采用先灌注Ｃ２０细石混凝土，凝固 后后再分次压注２０号水泥砂浆的方法充填。由于注浆 效果在本次病害处治中作用至关重要，每次压浆后要现 场检查实际效果，确保注浆后拱背密实。 ９８ 『３］ 铁运『１９９９１１４６号部令，铁路桥隧建筑物大修维修规则［Ｓ］． 铁道标准设计ＲＡＩＬＷＡＹ ＳＴＡＮＤＡＲＤ ＤＥＳＩＧＮ ２００８（加）
