高铁隧道衬砌裂缝病害与整治技术分析

高铁隧道衬砌裂缝病害与整治技术分析马斌中铁十二局集团第二工程有限公司摘要：在当今的经济社会之中，高铁的建设数量与建设规模正在不断增加，而高铁建设与应用过程中的一些问题也开始逐渐显露出来，其中的一个典型问题就是高铁隧道衬砌裂缝问题。基于这一情况，本文对其裂缝病害的产生原因及其整治技术进行分析。关键词：高铁隧道；衬砌裂缝病害；形成原因；治理技术1前言位置

表2具体配筋情况间距

型号

高铁隧道衬砌裂缝的形成及其发展不仅会对高铁隧道的正常使用造成不利影响，严重的情况下甚至会引发安全事故。所以，对于高铁隧道衬砌裂缝的成因，相关单位应该进行全面分析，并通过有效的整治技术进行治理。2某高铁隧道衬砌的几何模型沿着隧道走向

本次所研究的某高铁隧道总长度是3087m，整个隧道段的围岩级别属于II-V级围岩。在研究过程中，主要将该衬砌作为研究的对象，并对其结构的计算模型进行建立，表1就是该断面的几何参数表。表1

某高铁隧道衬砌的几何参数

23cm15cm20cm

Φ14Φ8Φ22

沿着横断面径向

沿着横断面环向

净高度

净宽度

仰拱部厚度墙拱部厚度

模型长度

3高铁隧道衬砌裂缝病害的成因分析3.1隧道两侧外围的覆土厚度不同或不均匀如果隧道两侧外围的覆土厚度不够均匀，就会形成地形偏压，进而使得隧道两边的衬砌结构所承受到的围岩压力不对称。在这样的情况之下，隧道两边衬砌拱腰的部位就会形成很多条深度是10cm左右、间距是0.25m左右的裂缝，如果隧道的覆土比较深，裂缝的深度和数量也都会更多。这就是导致高铁隧道衬砌裂缝形成的一个主要原因。12.17m14.3m30cm50cm100cm

3.2隧道局部承受了较大的主动围岩负载在裂缝从节理缝隙之中穿过，或者是从靠近隧道衬砌某侧地质断层和破碎带之中穿过时，主动围岩就会给隧道的局部带来较大荷载，随之而来的就是地质偏压的形成，隧道两边的衬砌结构也会受到来自于围岩的不对称压力。在这样的情况之下，隧道一侧就会比其他位置产生更加严重的结构变形情况，进而使得衬砌变形以及裂缝分布情况呈现出不同。随着负荷的逐渐加大，首先会在临近节理的、侧断层以及裂隙的位置产生裂缝；当荷载超过了一定值之后，隧道衬砌没有节理、侧断层以及裂隙的部位也会有裂缝出现。但是荷载的倾角作用又刚好与其相反，如果荷载的倾角在45°以下，隧道衬砌没有节理、侧断层以及裂隙的位置就会出现缝隙，但是在其倾角超过45°的情况下，在临近节理的、侧断层以及裂隙的位[1]置就会产生裂缝。图1某高铁隧道衬砌结构模型图3.3隧道衬砌的背后存在空洞该隧道的衬砌配筋具体情况如表2所示。如果在隧道衬砌的背后存在空洞，在这个位置就会有自由变形出现，且自由变形会凸向围岩所在的一侧，空洞位置的2020.02

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分析研究与探讨切割器在裂缝的表面凿出V型槽，V型槽的深度应该控制在3cm~6cm之间，宽度应该控制在3cm~10cm之间，然后通过钢丝刷或者是压缩空气来清除砼碎屑粉尘，接下来，可以通过高压是来冲洗裂缝之中的杂物，最后让裂缝充分自然地干燥。第三步，对注浆嘴进行预埋。在裂缝扩槽和清洗等这些工作完成之后，就可以开始进行注浆嘴的设置。在此过程中，应该根据实际裂缝的大小、结构形式以及走向来确定注浆嘴间距。在纵横交叉的位置都需要进行注浆嘴的设置，且需要在每一条缝隙上进行注浆嘴、排气嘴以及出浆嘴的设置。在此过程中，可以将嵌入式的预埋注浆嘴作为注浆嘴进行预埋，且应该沿着缝隙的全长进行预埋，为保障注浆嘴的稳定性，可以将环氧胶泥用来对其进行固定处理。第四步，压气试漏检测。在环氧胶泥的强度到达一定程度之后（通常是三小时左右），需要对注浆嘴进行压气试漏检查以及畅通检查。压气试漏的气压应该控制在0.2MPa~0.4MPa之间，试漏过程中，可以将肥皂水涂在封口位置和注浆嘴四周，如果有泡沫出现，则说明注浆嘴有漏气情况，需要及时应用促凝灰浆来密封修补。第五步，注浆。在经过压气试漏检查确定合格之后，注浆工作就可以开始。在注浆之前，首先应该打开每一个注浆嘴的阀门，然后通过压缩空气来吹干净缝隙和孔道，使其处在无尘、无水的状态。在具体的注浆过程中，可以通过单孔注浆的形式来进行，通过从上到下、由浅到深的顺序，从一端到另一端，在每一条缝隙上循序渐进地进行注浆。注浆时，首先在自制的注浆钢罐之中倒入配置好的浆液，然后将罐盖旋紧，将出浆管末端的活接头与埋好的注浆嘴连接起来。接下来，就可以开动小型空压机，并将压力控制在0.2MPa~0.5MPa之间，将注浆阀门打开，使浆液灌注到缝隙之中。经过三到五分钟，待临近的注浆嘴之中冒出浆液之后，就可以将阀门关闭，并一直按照这样的方式进行注浆，直到完成了所有缝隙的注浆为止。第六步，养护。注浆之后，应该通过自然养护的方法进行养护。在该隧道所处的环境之下，浆液的硬化时间在24小时左右，在浆液硬化13小时之后就可以将注浆嘴拆除，并准备下一个环节的施工。第七步，封闭调色。在完成了裂缝的注浆施工之后，应该通过抹面砂浆或者是混凝土原浆的方法进行其表面的封闭调色。缝隙也会呈现出集中分布的特征。空洞大小对于裂缝数量以及裂缝深度有着直接的决定作用，如果空洞有着比较大的尺寸，那么衬砌结构出现变形的区域也就会很大，裂缝的深度以及裂缝的数量也会越大，在这样的情况下，该位置的混凝土就会出现严重的恶化现象，甚至会出现混凝土掉皮的情况。空洞的位置不同，其产生的影响作用也就不同，如果空洞处在隧道的拱顶位置，出现裂缝的不仅仅是衬砌结构，同时也可能波及到隧道左右两侧的墙角。如果空洞处在隧道右边衬砌的拱顶位置，隧道的右侧衬砌拱腰位置、左侧墙角位置、过渡位置以及右侧的仰拱顶位置都会出现裂缝。如果空洞处在右侧边墙的位置，则仅仅会在空洞部位出现裂缝。3.4隧道衬砌拱顶厚度不足如果隧道衬砌拱顶位置的厚度不足，拱顶位置的衬砌结构会比其他位置的衬砌结构出现更加严重的变形情况。如果拱顶的厚度是原来设计厚度的90%，在这个位置就会出现7.5cm左右深、0.25m左右间距的很多条裂缝。如果拱顶的厚度是原来设计厚度的80%，在这个位置就会出现15cm左右深、0.25m左右间距的很多条裂缝。如果拱顶的厚度是原来设计厚度的70%，出现裂缝的深度和数量会显著增加，且间距也会显著降低，在这个位置上，将会出现28cm左右深度、0.2m左右间距的更多条裂缝，裂缝甚至会从衬砌截面之中贯穿。如果拱腰位置的厚度超过了原来设计厚度的80%，在衬砌结构之中就不会出现裂缝，但是如果低于这个限制，拱腰就会出现与[2]拱顶位置类似的裂缝情况。如果拱墙位置的厚度不足原来设计厚度的90%，拱墙也会出现和拱顶位置相类似的裂缝情况。4高铁隧道衬砌裂缝病害的治理技术4.1细微裂缝的治理技术如果在高铁隧道的衬砌表面产生了一些细微的裂缝，且这些裂缝比较稳定，并不具备延展性，这样的裂缝通常都可以自愈，并不会对整个衬砌结构的耐久性及其正常使用造成影响。考虑到衬砌结构的美观性，在维护过程中，可以先将出现裂缝的表面清洗干净，然后在表面涂刷相应配比的混凝土原浆或者是砂浆，最后通过颜色料以及刮抹料等对混凝土表面进行处理，使其和周围的混凝土颜色保持一致，这样才可以有效保障整个衬砌结构的美观性。4.24.2.1注浆材料和配比第一是环氧树脂砂浆的配比，其中，水泥：环氧树脂：乙二胺：细沙：二丁酯的比例应该为1.6：1:0.1:3:0.12。在这些物质之中，乙二胺起到了固化剂的作用，二丁酯起到了稀释剂的作用，在配比之后要进行试验，确定合格之后才可以投入实际应用。第二是注浆的配制，首先应该在钢制的容器之中进行环氧树脂的定重称取，然后对其进行过加热，加热的温度应该控制在38℃~42℃之间，将增韧剂加入其中，经稀释搅拌均匀以后再将固化剂加入其中，对其进行充分的搅拌，同时也可以将固化剂和胶泥刷一同加入到水泥之中进行搅拌。对于配置好的注浆或者是胶泥，一定要保障在四十分钟之内用完，这样才能使其质量得到有效保障。4.2.2具体施工工艺第一步，对压力注浆系统进行布置。在槽内每间隔0.5m骑缝钻一个孔，考虑到裂缝的部位、走向、深度和宽度等多方面原因，可以对孔进行适当调整，孔的深度可以在裂缝深度的二分之一或者是三分之二，通常情况下，孔的深度应该在15cm以上。具体的施工过程中，孔的深度还需要根据现场的实际裂缝情况进行确定，不可以从衬砌之中穿过，否则将会出现漏[3]浆现象。第二步，对裂缝进行处理。首先，可以通过手持电动钢片贯通性裂缝的治理技术5结束语综上所述，本文以某工程为例，介绍了高铁隧道衬砌裂缝病害的成因及其具体的治理措施。通过研究发现，衬砌裂缝的形成与隧道两侧外围的覆土厚度不同或不均匀、隧道局部承受了较大的主动围岩负载、隧道衬砌的背后存在空洞以及隧道衬砌拱顶厚度不足有着直接关系。没有延展性的微小裂缝可以自愈，但是具有延展性的大裂缝一定要及时进行处理，这样才可以有效保障高铁隧道的使用质量及其安全性。参考文献：[1]李宇杰,徐会杰,王梦恕等.地铁暗挖隧道无筋复合衬砌损伤加固试验研究[J].地下空间与工程学报,2018(6):1512~1518.[2]刘正初,田鲁鲁,郭永发等.地铁明挖区间隧道衬砌开裂及沉降治理措施[J].中国水运（下半月）,2018(2):215~217.[3]郭二宁.隧道混凝土衬砌裂缝的成因及处理[J].工程技术研究,2018(6):131~132.作者简介：马斌（1985—）男，汉，内蒙古呼和浩特市，本科（学士），工程师（中级），研究方向：隧道。182

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