浅谈金鸡岩隧道衬砌病害整治

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浅谈金鸡岩隧道衬砌病害整治作者吕波松藻煤电公司运输销售部工务段摘要概述金鸡岩隧道衬砌病害，分析其产生的原因，提出切实可行的检测和整治措施,为提高隧道支护结构的质量，保证隧道的安全，和后续隧道的维护与整治积累经验。铁路隧道衬砌病害关键词1引言金鸡岩隧道位于运销部专用铁路金麻区间段，线路甲.程CK15+850.89-CK17+233.6,全长1382.73米，1967年设计,1973年通车。在上世纪80年代开始逐步出现衬砌开裂,近年的观测，该隧道裂缝已经过了活跃期，冇必要对其进行加固和整治，以确保行千女全。2现状2.1隧道结构该隧道衬砌采用《隧新参001》设计及施工，采用直墙带仰拱的封闭式衬砌结构。根据不同地质进行了三段单独设计，隧道拱圈采用140级栓，边墙衬砌采用140级片石栓和100号浆砌块石。该隧道穿过地层有三叠纪下统玉龙山组泥灰岩•石灰岩互层、二叠纪上统长兴纽厚层石灰岩，石灰岩节理较为发育，石灰岩溶蚀现象较为严重，隧道出口段节理张开，岩层松散呈柱状，隧道通过的滑岩块及重力堆积块碎石土壤层较多。2.2裂缝现状整个隧道大面积地出现裂缝，隧道中部•至出口段尤其严垂，从观测数据来看，最大裂缝宽度达到115亳米，各种类型的裂缝均有发生，纹理走向I•分复杂。2.2裂缝类型隧道衬砌裂缝根据裂缝走向及其与隧道纵向的相互关系，分为纵向裂缝、环向裂缝、和斜向裂缝三种。2.2.1纵向裂缝纵向裂缝平行丁•隧道轴线，其危害最人。其发展可引起隧道掉拱，边墙断裂甚至整个隧道的塌方。金鸡岩隧道的纵向裂缝在拱顶、拱腰和边墙部位均较多，在拱顶其至形成了800米左右 的贯通裂纹。 2.2.2环向裂缝环向裂缝主要山纵向不均匀荷载、围岩地质变化、沉降缝等处理不当所引起的。金鸡岩隧道的环向裂缝多发牛在洞口或不良地质地带少完整岩层的交接处，约占裂缝总长的30%〜40%。2.2.3斜向裂缝斜向裂缝一般和隧道纵轴呈45°左右，常因混凝土的环向应力和纵向受力组介而成的拉应力造成的，危害性仅次于纵向裂缝。金鸡岩隧道的斜向裂缝在整个隧道均有发生，其中隧道中部至出口段斜向裂缝发展较大，长度长，裂缝宽度大。2.2.4隧道衬砌剥落掉块同时，隧道顶部和边墙剥落掉块也相当严重，曾经发生掉块打到机午的情况，给行车女全带来较人影响。3衬砌病害产生的原因3.1施工方面3.1.1施工方法施工方法主要决定于隧道所出地区的地质构造和［羽岩。由于当时正处在文革时期，施工技术落后，施丄设备简陋，限制了施工方法的选择。在此条件下修建的隧道，难免会产生病害。3.1.2支护支护是隧道的关键环节，衬砌的施做和冇关参数的选择也是重要因素。从现场检测情况来看，当时毛洞开挖不够平整，存在人量超挖现象，衬砌背后与围岩不密贴，冋填不密实,长期运营之厉，由于水的侵入和风化而破坏衬砌结构，尤其是拱部，所以会出现拱部的开裂或掉块。3.2运营方rti于我部专用铁路长期采用蒸汽机车运营，机乍所排放烟气和地下水对衬砌的侵蚀，造成衬砌开裂和漏水，使支护结构强度降低，影响衬砌的质量和隧道的使用寿命。 2.3突发荷载方面金鸡岩隧道属于偏床隧道，山于煤矿采空区影响，造成隧道遭受超出承载力的突发荷载,导致衬砌结构的破坏。4衬砌开裂的整治3.1整治原则以稳固围岩为主，加固衬砌为辅。并尽可能的从源头上加以整治，并且尽早不尽晚。2.2整治措施整治方法主要为：注浆加固、结构补强和重建。注浆加I古I主要是针对煤层采空区及其附近岩体进行的；结构补强主要是对一般病害段二次衬砌内侧施作钢筋混凝土套衬，以提高结构的承载能力；结构重建主耍是拆除病害严重段的二次衬砌，重新施作新的钢筋混凝土结构。4.3整治方案比较2.3.1注浆加固拱墙注浆多采用单液水泥浆全孔一次性灌注。底部注浆多采用单液水泥浆、双液水泥水玻璃浆及水泥砂浆。注浆结束后，通过钻孔取芯和压水试验检查注浆效果。由于该隧道原有施匸质量差，衬砌与围岩之间形成的空洞较人，该处地质条件复杂，溶洞较多，加上我们缺乏当时的竣工资料和衬砌以外的岩体调查资料，因此我们曾经对该隧道做过一次注浆试验。试验发现大量浆体注入后，并未发现浆体注满的情况，无法在费效比上得出结论。况且在衬砌破损严重的地段注浆，如果施工措施不当，还会造成衬砌整体爆裂,发生严重的施工事故，因此放弃了该方法。4.3.2挂网锚喷挂网锚喷属于衬砌补强，即：在起拱线以上部位按照一定密度钻植锚杆孔，分别灌粘结剂如环氧树脂等，然后将锚杆植入孔中，并绑扎拱部钢筋，形成钢筋网，在帶毛的拱圈混凝土面上涂上新IH混凝土界向剂，然后喷上加速凝剂的混凝土砂浆，形成一个整体。同样，由于该隧道衬砌与围岩Z间的空洞较大，围岩破碎，衬砌开裂严重，加上新的钢筋混凝土砌体增加了拱圈重量，因此对锚杆布置的要求很高，对围岩的岩体情况依赖性人,对施T.质虽要求较|MJo 该方法适用于对拱部裂纹轻微的地段的处理，在衬砌破损严重的地段不适用，且该方法处理成本较高。 4.3.3拆除重建病害严重段拆除重建。拱、墙注浆完毕后，利用控制爆破的方法拆除病害严重地段的二次衬砌和水沟外边墙。然后架设钢支撑，绑扎双层钢筋，在墙底沿隧道纵向设置钢筋混凝土地梁，边墙钢筋焊接在地梁钢筋上，以形成整体。钢筋绑扎完毕，最后喷射混凝土，达到使用强度的要求。此方法处理较为彻底，但是投入太人。4.3.4钢拱架及锚杆加固4.3.4.1衬砌开裂严重地段在衬砌内缘加设永久性型钢钢架，钢架采用II125型钢，钢架与衬砌不密贴处用微膨胀砂浆填塞，并用锚固件耳衬砌固定，环向间距lm,钢架品与品Z间间距设置1-1.加，并用4)20连接筋联接，钢架女装好后，对钢拱架进行除锈并涂防锈漆及灰沿油。见示意图。钢拱架安装示意图然后封堵裂缝，对拱部冋填注浆，使拱部受力均匀。冋填注浆应首先在隧道轮廓准确如眼，并用红汕漆标注，利用租用平板轨道车搭设固定架，采用人工手持风钻机钻眼，钻进过程中，勤测量，保证钻孔方向和角度满足要求，并及时对偏斜进行修正。压浆孔钻好后进行孔口处设止浆塞，注浆采用高压注浆泵，注20号水泥砂浆，注浆压力0.5〜2.OMPa,浆液配比现场试验确定。注浆时先注无水孔，后注冇水孔,从拱顶向拱脚方向灌注。遇窜浆或跑浆时，则采取间隔一孔或儿孔灌注的方法施工。并严格控制注浆压力，发现问题及时停止压浆。 Z后在起拱线以上0.6m加两排径向砂浆锚杆对衬砌进行加固，锚杆长3.5m,纵向2m,呈梅花型布置。最后对剥落掉块处，先清除掉块、凿毛用清水冲洗干净，采用环氧树脂嵌补。4.3.4.2塞尖有裂缝错台段首先在塞尖两侧设砂浆锚杆对衬砌进行加I古I,锚杆长3.5m,间距塞尖上下0.6m,纵向2m,呈梅花型布置。2锚杆施工时，根据隧道内面情况和整治方案要求布置孔位，人工手持风钻钻眼，钻孔与隧道内面成法线，孔径4）42mmo注浆前，将孔眼吹净，注浆时将注浆管插至孔底，随注浆的进行匀速拔出注浆管。砂的粒径不大于3mm,使用前过筛，严防石块和杂物等混入。（砂浆配介比：水泥：砂=1:1.9〜1:2,水灰比：0.38〜0.45）注浆后立即插入杆体,位置居中,孔口可用木楔临时固处，钢筋尾端外露不宜过长；及时安装垫板，垫板应密贴殓面，安装好后不得敲击和碰撞。锚杆砂浆必须饱满，必须作拉拔试验，每300根锚杆抽检一组，每组3根,毎根锚杆的锚固力不得低于规范要求。见示意图。拱部起拱线/边墙/N锚杆施工示意图其次对塞尖裂缝处加分段进行凿除，清理十净，采用微膨胀性径填塞，使边墙、拱部、连成整体。4.3.4.3拱部其他裂缝段首先对裂缝进行封堵，再进行冋填注浆。 4.3.4.4塞尖其他裂缝段首先进行凿除并清理T净，再采用T硬性混凝十•填塞，消除衬砌结构的薄弱环节。4.3.4.5施工注意事项型钢拱架必须满足限界耍求和接触网安全距离耍求。锚杆施丄必须符合《铁路隧道喷锚构筑法施工规范》的耍求。施工过程屮，过于破碎的拱顶和边墙必须提前处理，以保证施工女全。5结论采用钢拱架及锚杆加I古I方法，技术成熟，国铁隧道处理广泛采用，适用于衬砌破损严重地段和地质情况复杂地段。在经济上，处理隧道延长1米在1-1.2万元左右，投入成木合理，效费比较高，是金鸡岩隧道衬砌病害治理的首选方案，目前□经治理了30米，效果显著，建议推广使用。参考资料：1、杨新安《隧道病害与防治》，同济计人学出版社。