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【摘 要】 随着我国经济的迅猛发展，隧道和地下工程也得到发展，但是由于种种原因，部分铁路隧道存在着不同程度的病害，为了保证国家和人民的生命财产安全，铁路建设部门必须高度重视铁路隧道病害的整治技术。本文对铁路隧道病害产生的原因及防治进行了探讨。
【关键词】 铁路隧道;病害;成因;防治
一、铁路隧道病害成因分析
1、隧道开挖对地下水的影响
隧道开挖引起围岩应力的释放和重分布。改变围岩的力学特性和水的径流路线，使周围的水向隧道内汇集和积聚，隧道处于地下水的包围中，给隧道渗漏水创造了条件。同时隧道周围地下水渗流场的改变，进一步引起应力场的不断调整，可能引起的局部应力集中、地层不均匀沉降或滑移面活动都将对隧道结构造成破坏，使得衬砌结构出现裂缝等，形成渗漏水通道，使隧道产生渗漏水。
2、混凝土施工中产生的渗漏水通道
混凝土施工中产生渗漏水通道主要包括以下几个方面的原因：（1）混凝土浇筑时水灰比过大，容易形成开放性毛细泌水管路。（2）混凝土拌合物和易性不佳、混凝土质地不够均匀、水泥浆未能与骨料表面很好粘结、未能很好灌满捣实产生疏松层或留下各种形状的缝隙与孔洞，形成透水缝隙。（3）衬砌混凝土材料中有杂物，腐烂后形成缝隙或孔洞。特别是在两环混凝土接缝部位，由于挡头板未拆除干净，腐烂后形成缝隙而渗水。（4）施工缝、沉降缝、伸缩缝等“三缝”处理不当，产生的漏水缝隙。（5）防水板安装不规范，未处理好防水板的接缝和破损部位，导致渗水、排水管路堵塞。
3、隧底破损或混凝土强度等级不够
基底破损一般是由于仰拱施工时废渣未清理干净或者有积水，仰拱基底厚度不足，经列车反复碾压后，形成翻浆冒泥等现象。混凝土设计等级满足不了现在重载铁路的运营，甚至表面混凝土剥落、钢筋锈蚀等，混凝土碳化深度已达到（部分超过）钢筋保护层厚度，钢筋无碱性混凝土防护，钢筋普遍出现浮锈或锈蚀现象。钢筋锈蚀一方面使得钢筋截面削弱，另一方面影响钢筋与混凝土间黏结性能，并会造成混凝土的开裂剥离，若继续发展下去，耐久性引发的病害将直接影响到结构的承载能力，且病害发展速率将加剧，结构的使用性能将出现衰减。
二、病害的治理
隧道病害最直观的表现形式为隧道渗漏水、衬砌开裂、路面下沉或翻浆冒泥等，对其进行整治处理是非常复杂的系统工程，既涵盖设计施工，也涉及营运管理。
1、隧道衬砌裂损的整治
由于种种原因，譬如地层的压力作用、围岩膨胀性或冻胀性压力作用或者施工技术的不完善使得隧道衬砌结构物容易产生裂损，从而影响隧道的正常使用，因此，我们必须及时有效地做到隧道衬砌裂损的整治。例如可以采用压浆的方法填充衬砌后空隙，约束其变形，固结稳定衬砌背后松散围岩，填充衬砌裂缝孔隙;用改建加深（或新设）侧沟、更换铺底的方法来解决泥质基岩隧道基床排水不良，铺底混凝土破损等问题;对于拱圈衬砌严重裂损变形，断面大部分侵入隧道建筑限界这一病害可以采用换拱的方法来解决。
2、隧道洞门损坏的整治
隧道洞门设计不恰当或施工质量不完善，容易造成隧道洞门的破损，从而影响隧道的使用和交通的正常运行，我们采取行之有效的整治技术，避免种种危害交通安全的现象发生。针对端墙前倾、洞口段衬砌拱墙环向裂开这一问题，我们可以采取清除坍滑土体，更换墙后冻胀土，并加强排水的整治技术来解决;对于端墙及洞口段衬砌纵裂这一病害，我们可以及时地采取加固地基，封闭基面，防止地表水下渗，网喷加固裂损衬砌的方法来解决;对崩坍落石现象我们可以采取修建支挡墙或喷锚加固围岩，接长明洞防护的办法来整治。总之，对于隧道洞门损坏的种种症状，我们都要做到具体问题具体分析，及时妥善地处理。
3、渗漏量较大的病害的治理
对于水压较大、孔洞较大且渗漏量大的孔洞或裂缝可以采用注浆堵漏法治理。通常注浆材料要具有凝结时间可控、固结后的强度高、良好抗渗性、高强粘结力以及耐久能力，并能抗腐蚀和无毒无污染等特性。注浆法按工艺可分为单液注浆和双液注浆。单液注浆即是采用压浆系统的压力泵加压将注浆材料直接压入漏水裂缝中，但是该类方法不能控制防渗材料的凝结时间。双液注浆顾名思义则是采用两个压力泵将两种材料溶液压入混合器中，混合后再压入渗漏裂缝。双液注浆通过两种材料的不同比例来控制混合材料的凝结时间，从而具有高效的防渗修补能力。对于围岩或衬砌背后注浆，通常采用以无机材料为主的浆液，如水泥浆或水泥、水玻璃浆等。对于衬砌背后空洞较大的病害可以用砂浆，而对于隧道衬砌渗漏严重情况下常采用水泥-水玻璃浆液。
4、大范围面渗漏病害的治理
一般来说在增设附加的防水层的同时采用刮、刷，以及喷的工艺来解决大范围的面渗漏水病害。此时采用的材料应该具有凝固时间较短，有一定的膨胀性能，抗渗性要强，另外能够很好地与衬砌牢固的粘结在一起的特点。目前隧道中比较常用的抹面防水材料有三大类：第一类为无机材料，如高效抗渗的无机双快水泥、掺有防水材料的砂浆以及能够渗透进混凝土中的无机渗透材料;第二类为有机材料，如聚氨酯涂料或者具有防水性能的沥青材料;第三类为有机与无机的混合材料，如聚合物水泥砂浆等。
三、技术处理
1、注浆加固堵水技术
注浆作为加固围岩的一种手段，在隧道病害治理中所起的作用主要表现在加固地层以提高围岩的承载力和充填衬砌背后空洞使衬砌均匀受力，从而达到阻止衬砌结构继续变形或破坏。同时，浆液能充填岩体裂（孔）隙（洞），降低地层透水系数，同时能够修补衬砌混凝土结构裂缝达到加固和阻水的双重目的。通常采用的浆液有普通硅酸盐水泥单液浆、水泥水玻璃双组份浆液及化学浆液等。
2、锚杆支护技术
锚杆具有悬吊作用、组合梁作用、紧固作用及均匀压缩拱作用，在隧道结构产生病害部位安设锚杆，可有效提高围岩的整体承载能力，将已产生裂缝的衬砌混凝土与已加固的围岩结合在一起，阻止衬砌结构的进一步破坏。
3、混凝土喷射技术
隧道的混凝土喷射采用干喷工艺，因而如何减小回弹率和粉尘是关键。影响回弹量的主要因素很多，要降低回弹率必须采取综合治理的方法。
（1）混凝土喷射机参数
混凝土干料输送过程中，水泥、砂石由于比重、粒径不同，在风压作用下，往往出现混凝土干料分离的“管道效应”，且管路越长，“管道效应”就越严重。为降低回弹率，减小“管道效应”，实际施工中，我们把输料管的距离控制在30m的范围内。
水泥采用425号普通硅酸盐水泥。喷射砼用砂经试验测试，选用中粗砂，细度模数大于2.5，粒径0.2mm的颗粒不超过20%。为减少堵管，石子采用卵石，粒径为5-15mm，且级配连续。速凝剂的作用是能使喷射的混凝土速凝快硬，适当加大一次喷射厚度和缩短喷射层间隔时间，减少回弹损失。鳊门隧道采用湘-01型速凝剂，掺量为水泥重量的4%，取得了良好的减少回弹效果。
（2）施工过程
喷面清理与挂网拱部工作面的灰尘要用高压水喷洗干净，钢筋网采用10钢筋编制，网目150×150mm，幅宽11m，通过牵钉固定在拱面，在锚喷加固段，钢筋网与锚杆焊接牢固。凿毛与涂刷聚合物胶水拉毛聚合物胶水由LT-101丙烯酸改性乳液与水泥按1：0.5-1调和而成。待拱部凿毛后，便可涂刷聚合物胶水进行拉毛处理，且宜在混凝土喷射前30min进行涂刷。
四、结束语
隧道病害是非常普遍的现象，其原因是多方面的，既有地质、环境方面的客观因素;也有施工、设计方面的人为因素。隧道病害一方面大大恶化了施工条件和铁路运营条件，另一方面直接威胁到隧道的结构和运营安全。隧道病害的整治必须把各种技术综合运用，以提高隧道修建的技术水平;治理的时机应选择在施工期进行，要坚持“一次根治、不留后患”的治理原则。
参考文献：
[1]林辉杰.隧道工程常见病害的成因及防治[J].今日科苑.2008（04）.
[2]张陶.隧道施工病害的成因及防治探讨[J].中国新技术新产品.2012（02）.
【关键词】 铁路隧道;病害;成因;防治
一、铁路隧道病害成因分析
1、隧道开挖对地下水的影响
隧道开挖引起围岩应力的释放和重分布。改变围岩的力学特性和水的径流路线，使周围的水向隧道内汇集和积聚，隧道处于地下水的包围中，给隧道渗漏水创造了条件。同时隧道周围地下水渗流场的改变，进一步引起应力场的不断调整，可能引起的局部应力集中、地层不均匀沉降或滑移面活动都将对隧道结构造成破坏，使得衬砌结构出现裂缝等，形成渗漏水通道，使隧道产生渗漏水。
2、混凝土施工中产生的渗漏水通道
混凝土施工中产生渗漏水通道主要包括以下几个方面的原因：（1）混凝土浇筑时水灰比过大，容易形成开放性毛细泌水管路。（2）混凝土拌合物和易性不佳、混凝土质地不够均匀、水泥浆未能与骨料表面很好粘结、未能很好灌满捣实产生疏松层或留下各种形状的缝隙与孔洞，形成透水缝隙。（3）衬砌混凝土材料中有杂物，腐烂后形成缝隙或孔洞。特别是在两环混凝土接缝部位，由于挡头板未拆除干净，腐烂后形成缝隙而渗水。（4）施工缝、沉降缝、伸缩缝等“三缝”处理不当，产生的漏水缝隙。（5）防水板安装不规范，未处理好防水板的接缝和破损部位，导致渗水、排水管路堵塞。
3、隧底破损或混凝土强度等级不够
基底破损一般是由于仰拱施工时废渣未清理干净或者有积水，仰拱基底厚度不足，经列车反复碾压后，形成翻浆冒泥等现象。混凝土设计等级满足不了现在重载铁路的运营，甚至表面混凝土剥落、钢筋锈蚀等，混凝土碳化深度已达到（部分超过）钢筋保护层厚度，钢筋无碱性混凝土防护，钢筋普遍出现浮锈或锈蚀现象。钢筋锈蚀一方面使得钢筋截面削弱，另一方面影响钢筋与混凝土间黏结性能，并会造成混凝土的开裂剥离，若继续发展下去，耐久性引发的病害将直接影响到结构的承载能力，且病害发展速率将加剧，结构的使用性能将出现衰减。
二、病害的治理
隧道病害最直观的表现形式为隧道渗漏水、衬砌开裂、路面下沉或翻浆冒泥等，对其进行整治处理是非常复杂的系统工程，既涵盖设计施工，也涉及营运管理。
1、隧道衬砌裂损的整治
由于种种原因，譬如地层的压力作用、围岩膨胀性或冻胀性压力作用或者施工技术的不完善使得隧道衬砌结构物容易产生裂损，从而影响隧道的正常使用，因此，我们必须及时有效地做到隧道衬砌裂损的整治。例如可以采用压浆的方法填充衬砌后空隙，约束其变形，固结稳定衬砌背后松散围岩，填充衬砌裂缝孔隙;用改建加深（或新设）侧沟、更换铺底的方法来解决泥质基岩隧道基床排水不良，铺底混凝土破损等问题;对于拱圈衬砌严重裂损变形，断面大部分侵入隧道建筑限界这一病害可以采用换拱的方法来解决。
2、隧道洞门损坏的整治
隧道洞门设计不恰当或施工质量不完善，容易造成隧道洞门的破损，从而影响隧道的使用和交通的正常运行，我们采取行之有效的整治技术，避免种种危害交通安全的现象发生。针对端墙前倾、洞口段衬砌拱墙环向裂开这一问题，我们可以采取清除坍滑土体，更换墙后冻胀土，并加强排水的整治技术来解决;对于端墙及洞口段衬砌纵裂这一病害，我们可以及时地采取加固地基，封闭基面，防止地表水下渗，网喷加固裂损衬砌的方法来解决;对崩坍落石现象我们可以采取修建支挡墙或喷锚加固围岩，接长明洞防护的办法来整治。总之，对于隧道洞门损坏的种种症状，我们都要做到具体问题具体分析，及时妥善地处理。
3、渗漏量较大的病害的治理
对于水压较大、孔洞较大且渗漏量大的孔洞或裂缝可以采用注浆堵漏法治理。通常注浆材料要具有凝结时间可控、固结后的强度高、良好抗渗性、高强粘结力以及耐久能力，并能抗腐蚀和无毒无污染等特性。注浆法按工艺可分为单液注浆和双液注浆。单液注浆即是采用压浆系统的压力泵加压将注浆材料直接压入漏水裂缝中，但是该类方法不能控制防渗材料的凝结时间。双液注浆顾名思义则是采用两个压力泵将两种材料溶液压入混合器中，混合后再压入渗漏裂缝。双液注浆通过两种材料的不同比例来控制混合材料的凝结时间，从而具有高效的防渗修补能力。对于围岩或衬砌背后注浆，通常采用以无机材料为主的浆液，如水泥浆或水泥、水玻璃浆等。对于衬砌背后空洞较大的病害可以用砂浆，而对于隧道衬砌渗漏严重情况下常采用水泥-水玻璃浆液。
4、大范围面渗漏病害的治理
一般来说在增设附加的防水层的同时采用刮、刷，以及喷的工艺来解决大范围的面渗漏水病害。此时采用的材料应该具有凝固时间较短，有一定的膨胀性能，抗渗性要强，另外能够很好地与衬砌牢固的粘结在一起的特点。目前隧道中比较常用的抹面防水材料有三大类：第一类为无机材料，如高效抗渗的无机双快水泥、掺有防水材料的砂浆以及能够渗透进混凝土中的无机渗透材料;第二类为有机材料，如聚氨酯涂料或者具有防水性能的沥青材料;第三类为有机与无机的混合材料，如聚合物水泥砂浆等。
三、技术处理
1、注浆加固堵水技术
注浆作为加固围岩的一种手段，在隧道病害治理中所起的作用主要表现在加固地层以提高围岩的承载力和充填衬砌背后空洞使衬砌均匀受力，从而达到阻止衬砌结构继续变形或破坏。同时，浆液能充填岩体裂（孔）隙（洞），降低地层透水系数，同时能够修补衬砌混凝土结构裂缝达到加固和阻水的双重目的。通常采用的浆液有普通硅酸盐水泥单液浆、水泥水玻璃双组份浆液及化学浆液等。
2、锚杆支护技术
锚杆具有悬吊作用、组合梁作用、紧固作用及均匀压缩拱作用，在隧道结构产生病害部位安设锚杆，可有效提高围岩的整体承载能力，将已产生裂缝的衬砌混凝土与已加固的围岩结合在一起，阻止衬砌结构的进一步破坏。
3、混凝土喷射技术
隧道的混凝土喷射采用干喷工艺，因而如何减小回弹率和粉尘是关键。影响回弹量的主要因素很多，要降低回弹率必须采取综合治理的方法。
（1）混凝土喷射机参数
混凝土干料输送过程中，水泥、砂石由于比重、粒径不同，在风压作用下，往往出现混凝土干料分离的“管道效应”，且管路越长，“管道效应”就越严重。为降低回弹率，减小“管道效应”，实际施工中，我们把输料管的距离控制在30m的范围内。
水泥采用425号普通硅酸盐水泥。喷射砼用砂经试验测试，选用中粗砂，细度模数大于2.5，粒径0.2mm的颗粒不超过20%。为减少堵管，石子采用卵石，粒径为5-15mm，且级配连续。速凝剂的作用是能使喷射的混凝土速凝快硬，适当加大一次喷射厚度和缩短喷射层间隔时间，减少回弹损失。鳊门隧道采用湘-01型速凝剂，掺量为水泥重量的4%，取得了良好的减少回弹效果。
（2）施工过程
喷面清理与挂网拱部工作面的灰尘要用高压水喷洗干净，钢筋网采用10钢筋编制，网目150×150mm，幅宽11m，通过牵钉固定在拱面，在锚喷加固段，钢筋网与锚杆焊接牢固。凿毛与涂刷聚合物胶水拉毛聚合物胶水由LT-101丙烯酸改性乳液与水泥按1：0.5-1调和而成。待拱部凿毛后，便可涂刷聚合物胶水进行拉毛处理，且宜在混凝土喷射前30min进行涂刷。
四、结束语
隧道病害是非常普遍的现象，其原因是多方面的，既有地质、环境方面的客观因素;也有施工、设计方面的人为因素。隧道病害一方面大大恶化了施工条件和铁路运营条件，另一方面直接威胁到隧道的结构和运营安全。隧道病害的整治必须把各种技术综合运用，以提高隧道修建的技术水平;治理的时机应选择在施工期进行，要坚持“一次根治、不留后患”的治理原则。
参考文献：
[1]林辉杰.隧道工程常见病害的成因及防治[J].今日科苑.2008（04）.
[2]张陶.隧道施工病害的成因及防治探讨[J].中国新技术新产品.2012（02）.