铁路隧道基底病害产生机理和整治措施

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1、铁路隧道基底病害产生机理和整治措施　　摘要：随着人们对地下空间的不断开发和利用，铁路隧道的数量不断增多。隧道作为修建在地下的构筑物，由于忽略某些影响隧道稳定及技术合格的因素，或是在修建施工中没有保证质量，结果一旦隧道环境条件与实际条件不符便会产生种种隧道病害。隧道基底病害的产生和发展是列车动载、地下水、施工质量等多种因素综合作用的结果，各因素之间又有着相互促进，相互恶化的关系。所以加深对铁路隧道基底病害的了解和整治就显得尤为重要了。关键词：铁路隧道，基底病害，机理，整治措施中图分类号：U45文献标识码：A一、引言隧道基底病害是指既有铁路隧道经过一定时间

2、的运营后，在隧道底部出现的基底开裂、破损、下陷、翻浆、冒泥等现象。轻者表现为基底间断性纵裂，缝内干燥，局部接缝有少量稀薄泥浆呈扇状渗出；严重者表现为基底连续成段开裂，沉陷错台，道碴粘结成团块状，泥浆粘稠一直没达到轨腰，隧道洞内终年潮湿泥泞，轨道几何状况不良。隧道基底病害对铁路运营造成严重危害，恶化行车条件，严重危及行车安全。本文主要结合目前铁路隧道基底病害，论述了铁路隧道基底病害产生的机理和一些整治措施。7二、铁路隧道隧道基底病害现状1、我国铁路隧道病害严重我国铁路隧道病害，尤其足隧道底部病害严重。根据最近资料统计，全国现有运营隧道近5000座出，延长

3、3000km．计有3800座占65‰的隧道存在着不同程度的病害，合格率仅为35％。郑州铁路局管内共有隧道1152座，其合格率仅为25%。其中直接影响行车的翻浆冒泥病害占20％。个别工务段基底病害隧道率可高达50％，如襄渝线六里坪工务段管内共有隧道76座，翻浆冒泥病害隧道有31座，成昆线隧道病害也很严重，其病害隧道率高达67%。从上述调查数据充分表明我国既有隧道基底病害非常严重，它将直接影响铁路运输安全。2、运营隧道病害整治困难，费用大且不易根治很多隧道病害是施工时留下的隐患，经过数年的运营病害越来越严重，如襄渝线大巴山隧道原为整体道床，多处发生翻浆冒泥

4、病害后全部改为碎石道床，运营几年后局部又发生翻浆冒泥病害。三、铁路隧道道基底病害机理1、列车的反复动力作用7(1)作用于隧道基底及基岩上的动应力值具有随机性，它和机车车辆的轴重、运行速度、轨道的技术条件等有关。计算和实测结果表明，列车动应力在基底上的分布以横断面上钢轨下截面处应力最大，接近0.3MPa；沿线路纵向基底动应力最大。这种不均衡的动应力作用使得基底结构中产生较大的弯拉应力，实测最大弯拉应力达到1.0MPa以上，基底混凝土结构在这种弯拉应力的作用下会开裂破坏。(2)由于隧道基底结构不可能与基底围岩很好的粘结共同变形，基底下基岩在列车动载的反复作

5、用下，受到加压、退压、振动、冲击，部分岩块破碎、粉化，这进一步恶化了隧道基底结构的受力条件，导致隧道基底翻浆冒泥病害的发生。随着列车牵引重量的增加，速度的提高，振动荷载作用的时间、频率均会增加，这将加剧隧道底部结构和基岩的变形，从而加剧基底病害的发生。2、地下水的侵蚀作用大量的实地调研表明，隧道基底发生翻浆冒泥病害无一例外都是发生在隧道处于富水地层或地下水位高的区域，水对基底病害的产生主要起两方面的作用。7(1)地下水对隧道基底基岩会产生侵蚀软化作用，在列车往复交变冲击荷载的作用下，表层基岩逐渐磨损形成小颗粒或逐渐浆化，这些微小围岩颗粒或浆液被水带走，

6、从而使得隧道基底与基岩接触面的不平整度逐渐加剧，隧道基底结构局部的淘空状态也逐渐加剧；同时，地下水对隧道基底(钢筋)混凝土结构本身的各种性能也会产生一定的影响，在隧道基底处于积水状态时，隧道基底混凝土与基岩之间的粘结力也会大大降低。因此，隧道基底地下水的存在恶化了隧道基底结构的受力状态。(2)隧道基底地下(积)水赋存于围岩裂隙以及围岩与隧道基底结构接触面之间的空隙中，水的补充和消散通道只有基岩以及基底混凝土开裂后的裂隙，因此基底积水处于一种相对的封闭状态。当有列车经过时，在列车高速冲击荷载的作用下，处于隧道基底的地下水来不及消散，必然产生很高的孔隙水压

7、力。这种孔隙水压力同列车冲击荷载叠加，并共同作用于隧道基底混凝土结构上，必然加速隧道基底结构疲劳裂纹的形成和扩展。在列车往复冲击荷载的作用下，对地下水产生反复抽吸作用，隧道基底结构受到附加的拉压交变的孔隙水压力的作用，必然会加速其破坏过程。3、隧隧道底部结构设计薄弱、排水设计不合理7目前我国铁路隧道所采用的标准图对隧道拱部和边墙的设计较强，基底设计较为薄弱，且隧道基底受力复杂，除受围岩压力以外，还受到列车振动荷载长期作用，在富水地区隧道基底结构还受到地下水压力的作用。在排水设计方面，我国既有铁路隧道多采用单侧水沟，水沟布置于隧道衬砌结构内，它不仅排泄隧

8、道内各种水，而且围岩中的地下水也通过泻水孔流人隧道内的排水沟。另外，单侧水沟情况下，即使水沟水