２０１４ ２月 铁道工程学报 Ｆｅｂ ２Ｏ１４ 第２期（总１８５） ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＲＡＩＬＷＡＹ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＳＯＣＩＥＴＹ ＮＯ．２（Ｓｅｒ．１８５） 文章编号：１００６—２１０６（２０１４）０２—００８８—０８ 隧道衬砌混凝土裂缝的辨认及处治措施探讨 吴治家 （中铁第四勘察设计院集团有限公司， 武汉４３００６３） 摘要：研究目的：摘要：研究目的：随着我国基础建设的不断投入，铁路及公路建设蓬勃发展，隧道数量也越来 越多．但由于地质、施工、建筑材料等方面的原因，导致一些隧道衬砌开裂，威胁到运营安全，需要采用合适的 方法进行处治，确保工程的经济性及结构的安全性。 研究结论：本文从衬砌混凝土裂缝产生的机理来分析裂缝的受力状况及产生原因，并量化病害等级，通过 研究得出如下结论：（１）应根据病害等级采取裂缝嵌补、衬砌锚固、套衬等进行处治；（２）衬砌混凝土裂缝可以 通过强化地质勘察、加强施工工艺控制来进行事前防范；（３）出现裂缝后，应进行原因分析和病害等级判定， 再来选择合适的整治措施，保证结构及运营安全；（４）研究成果可用于既有铁路、公路隧道衬砌裂损病害整 治，也可用于新建铁路、公路隧道衬砌裂损缺陷的预防、控制与处治。 关键词：隧道；裂缝；辨认；措施 中图分类号：Ｕ２５ 文献标识码：Ａ Ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ ｏｎ ｔｈｅ Ｉｄｅｎｔｉｉｃａｔｉｆｏｎ ａｎｄ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ Ｍｅａｓｕｒｅｓ ｏｆ Ｔｕｎｎｅｌ Ｌｉｎｉｎｇ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ Ｃｒａｃｋｓ ＷＵ Ｚｈｉ—ｊｉａ （Ｃｈｉｎａ Ｒａｉｌｗａｙ Ｓｉｙｕａｎ Ｓｕｒｖｅｙ ａｎｄ Ｄｅｓｉｇｎ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ．Ｌｔｄ，Ｗｕｈａｎ，Ｈｕｂｅｉ ４３００６３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｐｕｒｐｏｓｅｓ：Ｔｈｅ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｉｎｐｕｔ ｉｎ ｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ Ｃｈｉｎａ ａｎｄ ｔｈｅ ｆｌｏｕｒｉｓｈ ｏｆ ｒａｉｌｗａｙ ａｎｄ ｈｉｇｈｗａｙ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｇｉｖｅ ｒｉｓｅ ｔｏ ａｎ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｔｕｎｎｅｌｓ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｄｕｅ ｔｏ ｔｈｅ ｇｅｏｌｏｇｙ，ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ ｓｏｍｅ ｏｔｈｅｒ ｆａｃｔｏｒｓ，ｃｒａｃｋｓ ｏｃｃｕｒ ｉｎ ｔｕｎｎｅｌ ｌｉｎｉｎｇ，ｔｈｒｅａｔｅｎｉｎｇ ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｓａｆｅｔｙ．Ｔｈｅｎ ｉｔ ｉｓ ｎｅｃｅｓｓａｒｙ ｔｏ ｔａｋｅ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｔｏ ｔｒｅａｔ ｔｈｅ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｅｎｓｕｒｅ ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙ ａｎｄ ｅｃｏｎｏｍｙ ｏｆ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ． Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓ：Ｏｎ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｌｉｎｉｎｇ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｃｒａｃｋｓ，ｔｈｅ ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ ａｒｔｉｃｌｅ ｇｉｖｅｓ ａｎ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃｒａｃｋ ｓｔｒｅｓｓ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ａｎｄ ｑｕａｎｔｉｉｅｓ ｔｈｅ ｄｉｓｅａｓｅ ｒａｔｉｆｎｇ，ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｗｈｉｃｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｍｅａｓｕｒｅｓ ａｒｅ ａｄｏｐｔｅｄ． Ｔｈｅｓｅ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｉｎｃｌｕｄｅ ｃｒａｃｋ ｒｅｐａｉｉｎｇ，ｌｉｎｉｎｇ ａｎｃｈｏｒ，ｓｌｅｅｖｅ ｌｉｎｉｎｇ ａｎｄ ＳＯ ｏｎ．Ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｆｒｉｎｄｉｎｇｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ ｏｆ’ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｃｒａｃｋｓ ｃａｎ ｂｅ ｒｅａｌｉｚｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ ｏｆ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｓｕｒｖｅｙ ａｎｄ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ，ｂｅｓｉｄｅｓ， ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｓａｆｅｔｙ ｃａｎ ｂｅ ｇｕａｒａｎｔｅｅｄ ｂｙ ａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ ｗｈｉｃｈ ａｒｅ ｄｅｃｉｄｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｃｒａｃｋｓ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｉｓｅａｓｅ ｒａｔｉｎｇ．Ｔｈｅ ｆｉｎｄｉｎｇｓ ｏｎ ｏｎｅ ｈａｎｄ ｃａｎ ｂｅ ｕｓｅｄ ｔｏ ｃｕｒｅ ｔｈｅ ｔｕｎｎｅｌ ｌｉｎｉｎｇ ｃｒａｃｋｓ ｏｆ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｒａｉｌｗａｙｓ ａｎｄ ｈｉｇｈｗａｙｓ ａｎｄ ｏｎ ｔｈｅ ｏｔｈｅｒ ｈａｎｄ ｔｏ ｐｒｅｖｅｎｔ，ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ ｔｒｅａｔ ｔｈｅ ｔｕｎｎｅｌ ｌｉｎｉｎｇ ｃｒａｃｋｓ ｏｆ ｎｅｗ ｒａｉｌｗａｙｓ ａｎｄ ｈｉｇｈｗａｙｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｔｕｎｎｅｌ；ｃｒａｃｋｓ；ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ；ｍｅａｓｕｒｅｓ １研究背景 据统计，到２００２年底我国已拥有８ ６００多座铁 随着国家基础建设的不断投入及城镇化发展，高速铁 路、公路建设蓬勃发展，隧道数量也越来越多，但由于 受地质、施工、设计、建筑材料等各方面的原因，导致一 些隧道建成后不久便出现衬砌开裂、龟裂现象，严重危 路、公路隧道，总长度达到４ ３７０多公里，居世界第一。 收稿日期：２０１３—０９—２４ 作者简介：吴治家，１９７０年出生，男，高级工程师。 第２期 吴治家：隧道衬砌混凝土裂缝的辨认及处治措施探讨 ８９ 及到行车安全。本文在详细分析衬砌混凝土裂缝产生 的机理，并判定衬砌裂缝病害等级的基础上，提出了有 针对性的处治措施，为类似病害及缺陷整治提供了工 程借鉴。 ２裂缝的分类 ２．１按裂缝的受力情况进行分类 按裂缝的受力情况可分为：压裂性裂缝、拉裂性裂 缝、剪裂性裂缝，如表１所示。 表１按裂缝受力情况分类 类别 图例 压裂性裂缝：其边缘呈 Ｍｌ ＝＝＝ Ｍ 压碎状。严重者，受压 ’ 区表面产生鱼鳞状碎 片剥落、带状压劈掉 Ｍ 块、酥化等现象。裂缝 发展方向不规则，有封 闭或不封闭的环形、斜 向、横向及纵向等交错 割裂 拉裂性裂缝：其边缘较 为整齐，大致沿隧道纵 向发展，但也有斜向拉 Ｍ 裂的。裂缝深度方向 大致为径向，裂缝宽度 鼋｝ 随深度逐渐减小。严 重受拉断裂者，常伴有 错动 剪裂性裂缝：其宽度在 ｗ ：： ｗ 表面与深处多大致相 ● 同，边缘较为整齐，衬 ＼、 砌在裂缝两侧沿剪切 、 方向有错动。剪裂与 拉裂或压裂常有密切 ｌ Ｉ联系 ． ２．２按裂缝的产生原因进行分类 按裂缝的产生原因可分为：与围岩压力无关的开 裂；与围岩压力有关的开裂。与围岩压力无关的开裂 又分为：与使用条件、环境条件有关的开裂，如表２所 示；与材料性质有关的开裂，如表３所示；与施工有关 的开裂，如表４所示。 表２与使用条件、环境条件有关的开裂 类别 图例 冻融环境：受潮混凝 土在负温条件下，由 于水分结冰、融化反 复作用造成混凝土 受冻破坏。在拱脚、 墙脚及接缝处出现 斜向开裂和纵向开 裂、剥落等 续表２与使用条件、环境条件有关的开裂 类别 图例 氯盐环境：侵入混凝 土表面，多数在钢筋 处出现开裂，部分混 凝土剥落。露出的 钢筋锈蚀发展很快， 严重削弱了钢筋的 承载力和延性 化学腐蚀环境：硫酸 盐和酸类物质等发 生的腐蚀破坏，表现 特征为表面发白，损 害从棱角处开始，随 后裂缝开展并造成 混凝土表面剥落，最 终使混凝土成为一 种易碎，甚至松散的 状态 温度差：外部高温或 高湿，内部低温或干 燥的场合，开裂发生 在低温或干燥侧。 在初期阶段，开裂没 有贯通，但在反复作 用下，随时间而逐渐 贯通 表３与材料性质有关的开裂 类别 图例 水泥的水化热：厚度 大（ｔ＝８０ ｅｍ以上） 的断面易发生 碱性集料反应：混凝 土原材料（主要是水 泥、活性掺合料和外 加剂）携带的可熔性 碱在有水的作用下 和骨料中含有的碱 活性物质发生的反 应，的凝胶或体积膨胀 生成可吸水肿胀 。 。 ．、‘・．、 的晶体，使混凝土发 生膨胀开裂 ／ ｆ 期水泥的异常凝结：出现短早 的开裂 而不规则 ＼＼＝ ＼／＝＝■～／１／ 。．、。 ．、。・．、 铁道工程学报 续表３与材料性质有关的开裂 类别 图例 集料中的泥分：随混 凝土的干燥出现不 规则的网状开裂 ｃ＝＝， 风化岩和低质量的 ０ ｏ ０ 集料：发生爆裂状开 裂 。 。 ．、。・ 下沉开裂：发生在上 部钢筋的上部，混凝 。．、。 土灌注后１～２ ｈ，沿 钢筋出现 ＼ ， ● 表４与施工有关的开裂 类别 图例 混合料分散不均匀： 有膨胀性的和收缩 性的材料，局部发生 。．、‘’－ ．、’・－、 拌和时间过长：运输 时间过长时发生，呈 网状 ／ 震捣不充分：震捣不 充分，导致二次衬砌 ・ 内混凝土脱空或不 密实，或拱顶存在浮 浆，在列车动载的长 期作用下，二衬过薄 ｄ． 。。＿ ・ 处会发生开裂 ４ ： 灌注过快：因混凝土 沉降而出现 续表４与施工有关的开裂 类别 图例 施工缝（接茬缝）：由 于停电、机械故障等 原因迫使混凝土浇 筑中断时间超过混 凝土的初凝时间，继 续在原混凝土表面 浇筑混凝土，导致新 旧混凝土接茬间出 现裂缝，俗称“冷缝” 清均一支撑下沉：因隧底未 匀侧除脚沉干底净降下或原沉纵因 导向不致 一 ／ 拆模过早：过早拆 模，混凝土强度未达 到设计强度过早承 受混凝土自重或围 岩压力 Ｉ Ｉ 与围岩压力有关的开裂如表５所示。 表５与围岩压力有关的开裂 类别 图侈ｌ 『垂直方向线状荷载： 在拱顶附近作用线 状荷载，拱顶发生拉 裂，压溃。随变形的发 拱腰内表面发生 ｌ； ｌ 展，拱顶拉裂的围岩 ； 侧产生压溃 ｉ 斜向线状荷载：拱腰 附近作用有线状荷 载，在荷载位置的衬 砌内表面产生拉裂， Ｉ 在拉裂的两侧发生 压溃ｌ １ ｌ 展裂时的，围。在变岩荷形侧出载继续位现置发拉压 ｌ｛ｉ ｉ 溃 水平方向线状荷载： 在拱墙两侧（或一 侧）有线状荷载作用 时，在荷载位置的内 侧产生拉裂。变形 继续发展时ｌ，从拱脚 ｛ 到拱顶出现大范围 ｛ 可能剥落 的压溃。拱顶衬砌 ｌ 第２期 吴治家：隧道衬砌混凝土裂缝的辨认及处治措施探讨 ９１ 续表５与围岩压力有关的开裂 ３裂缝的病害等级判定 通过对裂缝的性质及产生机理的认知，可以对裂 缝产生的原因及受力状态进行定性；但是否需要整治， 整治方案是否经济可靠，需要一个定量的评价。定量 评价可以参照《铁路运营隧道衬砌安全等级评定暂行 规定》（铁计函［２００４］１７４号），该规定把衬砌结构的 病害划分为轻微、较严重、严重、极严重四个等级，如 表６所示，根据裂缝的分类并对照此表对衬砌裂缝进 行分级，以确定处治的范围及措施。 表６衬砌结构病害判定标准 、、＼等级 序号 类别、、、、、、轻微 较严重 严重 极严重 ～ 裂纹为网状、有剥落 裂纹为网状、有剥落 衬砌有收缩裂纹或 裂纹多于三条、有交 掉块可能；裂纹长度 掉块可能；裂纹长度 １ 衬砌裂纹 叉；裂纹长度小于 ５～１０ ｍ，宽度３～ 大于１０ ｍ，宽度大于 环向裂纹 ５ ｍ５ ｍｍ；裂纹错位长度 ５ ｍｍ；、宽度小于３ ｍｍ 小于５ 裂纹错位长度 ｍ、宽度小于 大于５ ｍ、宽度大于 ３ ｍｍ ３ ｍｍ ２ 衬砌位移或变形 Ｖ＜３ ｍｍ／年 ３ ｍｍ／年≤ ≤１０ Ｖ＞１０ ｍｍ／年 ｍｍ／年 衬砌有局部风化剥 拱部压溃范围小于 拱部压溃范围大于 拱部压溃范围大于 ３ 衬砌压溃或剥落 １ ｍ ，剥落掉块厚度 １ ｍ 、小于３ ｍ ，剥 ３ ｍ ，剥落掉块厚度 落 小于３０ 落掉块厚度３０～ 大于衬砌设计厚度 ｍｍ ５０ ｍｍ 的１／４ ４ 衬砌腐蚀 衬砌腐蚀厚度小于 衬砌腐蚀厚度大于 设计厚度的１／５，小 衬砌腐蚀厚度大于 设计厚度的１／５ 于或等于２／５ 设计厚度的２／５ 注：１．衬砌裂纹均指尚在发展中的裂纹。＂３－裂纹已稳定，其病害程度应降低一级；当裂纹发展较快，其病害程度应提高一级。 ２．衬砌裂纹呈密集状态、平行裂纹多于三条或出现大量环向非施工缝裂纹时，其病害程度应提高一级。衬砌裂纹如以斜向受 力裂纹为主，其病害等级应提高一级。 ３．发现衬砌有位移或变形时，用净空位移计量测其发展速度；当衬砌位移或变形发展趋势呈加速趋势时，其病害等级应提高一 级。衬砌位移或变形速度 的变形值，是基于直边墙无仰拱的衬砌结构，当为曲边墙有仰拱衬砌结构时，其病害等级应提高一级。 ４．因滑坡或其他原因增加外力引起的衬砌裂纹、变形或轨道中线位移，其病害量化指标应另行确定。 ４裂缝的处治 裂缝处理。通常的处理措施是在裂缝的表面涂抹渗透 结晶型水泥浆液、防水砂浆等材料。混凝土微裂缝修 根据裂缝的分类及病害等级判定标准进行整治， 补图如图ｌ所示。 对非受力缝或轻微级裂缝可暂缓整治，对较严重、严重 ４．２灌浆、嵌缝封堵法 级应予以整治，对极严重级应立即整治。整治的主要 灌浆法主要适用于对结构整体性有影响或有防渗 方法有：表面修补法；灌浆、嵌缝封堵法；结构补强法； 要求的混凝土裂缝的修补，它是利用压力设备将胶结 拆除重建法。 材料压入混凝土的裂缝中，胶结材料硬化后与混凝土 ４．１表面修补法 形成一个整体，从而起到封堵加固的目的。常用的胶 表面修补法是一种简单、常见的修补方法，它主要 结材料有水泥浆、环氧树脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等 适用于稳定和对结构承载能力没有影响的衬砌表面微 化学材料。混凝土裂缝内注浆堵缝图如图２所示。 ９２ 铁道工程学报 ２０１４年２月 嵌缝法是裂缝封堵中最常用的一种方法，它通常 的浆液有普通硅酸盐水泥（或特殊）单液浆、水泥水玻 璃双组份浆液及化学浆液等。对遇到较高可溶性硫酸 盐的地层或地下水地段应采用抗硫酸盐水泥。 是沿裂缝凿槽，在槽中嵌填塑性或刚性止水材料，以达 到封闭裂缝的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯胶 泥、塑料油膏、丁基橡胶等等；常用的刚性止水材料为 聚合物水泥砂浆。混凝土裂缝凿槽嵌缝图如图３所 刁 。 ４．３结构补强法 当裂缝影响到混凝土结构的性能时，就要考虑采 取结构补强法对衬砌混凝土结构进行处理。结构补强 的常用方法有：围岩注浆、素喷混凝土、网喷混凝土、锚 杆加固、钢带加固、嵌钢拱架、增加套衬（套拱）等，根 据病害情况采用单一或联合措施进行结构补强。 ４．３．１围岩注浆 通过衬砌背后围岩注浆来固结围岩，以提高围岩 的承载力，并充填衬砌背后空洞，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，浆液通 过充填岩体裂（孑Ｌ）隙（洞），降低地层透水系数，起到 修补衬砌混凝土结构裂缝和阻水双重目的。通常采用 图１混凝土微裂缝修补图（单位：ｃｍ） （ａ）沿缝凿槽埋管注浆孔布置示意图 （ｂ）Ｉ—Ｉ断面图 图２混凝土裂缝内注浆堵缝图（单位：ｍｍ） 裂较严重级，可采用素喷混凝土进行结构补强。为增 强素喷混凝土的抗压、抗剪、抗冲击力，提高素喷混凝 土的承载能力，可掺加混合料质量的１％～３％的钢纤 维。喷射混凝土宜采用湿喷工艺，喷层厚度不小于５ ＯＩＴＩ。 ４．３．３网喷混凝土 对于衬砌压溃或开裂严重级，可采用网喷混凝土 进行结构补强。网喷混凝土是在素喷混凝土中增加钢 筋网，钢筋网一般采用 ６或 ８ ＨＰＢ３００钢筋，网格间 距２０～２５ ｃｍ。 ４．３．４锚杆加固 图３混凝土裂缝凿槽嵌缝图（单位：ｅｍ） 锚杆加固衬砌，一般采用不小于 ２５的中空注浆 锚杆。中空注浆锚杆一方面通过改变岩体的力学性 ４．３．２素喷混凝土 在隧道建筑限界允许的情况下，若衬砌压溃或开 能，提高衬砌背后围岩的粘聚力和内摩擦角，来提高岩 体的强度和完整性，减轻围岩对衬砌的挤压，阻止混凝 第２期 吴治家：隧道衬砌混凝土裂缝的辨认及处治措施探讨 ９３ 土裂缝的进一步发展；另一方面，通过注浆封闭缝隙后 阻止了裂隙水对衬砌的侵害，起到防渗补漏的效果。 锚杆的有效长度应穿过衬砌背后回填材料到达围岩体 内一定深度，常规情况下，锚杆为３—６ ｍ长，间距不应 大于锚杆长度的１／２，梅花型布置。 中空注浆锚杆一般联合网喷、钢带和嵌钢拱架等 综合措施补强。对病害等级为较严重级的裂缝可以单 独采用锚杆加固，加固后应对裂缝进行嵌补。 ４．３．５嵌钢带加固 对衬砌压溃或开裂严重级，且隧道净空无富裕的 情况下，可采用嵌ｗ镀锌钢带加固方法。它的应用原 理是：通过Ｗ钢带把分散的多根锚杆联结起来形成一 个整体承载结构，显著地提高锚杆的整体效果，从面有 效阻止混凝土裂缝的进一步发展。经实验，ｗ钢带与 平钢相比，ｗ钢带抗弯截面模量提高３７倍，刚度提高 ７０倍左右，抗拉强度提高１２％～１５％。嵌钢带加固图 如图４所示。 （ａ）嵌钢带加固衬砌设计图 ．２ ７ ２ ７ ２ ７ 一 一 一 一 一 ＼＼ ，／Ｔ ～ ～ ～ ｝ ｌ ‘ — ８ Ｉ ｌ ＿＿ ＼ ｌ ８ Ｉ ８ 一 昌 （ ｌ 亡＝：： ｝ ● ｝ 广 一 广＿ —、 １３．９ （ｂ）Ｗ钢带纵向布置图 （Ｃ）Ｉ—Ｉ剖面图 图４嵌钢带加固图（单位：除标注者外均为ｃｍ） 在隧道净空允许的情况下，嵌钢带后如联合网喷 混凝土进行补强，效果更佳。 ４．３．６嵌钢拱架加固 对衬砌压溃或开裂极严重级，且隧道结构尚未失 稳且受内净空限制的情况下，可采用嵌钢拱架加固方 法。主要施工方法：对拟加固段采用Ｉ１８钢拱架进行 临时支撑（间距１ ｍ １榀）一对拟加固段采用中空锚杆 注浆加固一开槽一嵌钢拱架一对钢拱架与衬砌之间的 空隙进行回填注浆一微膨胀混凝土封闭钢拱架一拆除 临时支撑。钢拱架应根据衬砌厚度、内净空、病害程度 等因素确定型号，一般采用１１～３８ ｋ ｍ轻型旧钢轨， 也可以采用Ｉ１４～Ｉ２０工字钢、Ｈ１２～Ｈ１８型钢。钢拱 架间距不宜过小，以免凿槽过密影响衬砌的完整性，间 距以０．５～１．２ ｍ为宜，钢拱架应现场量测后制作。如 衬砌内净空允许，刚钢拱架不必全部嵌入原衬砌圬工 内，但外露部分应加做混凝土保护层，钢拱架之间应设 纵向连接钢筋，使之形成一个整体，便于共同受力。 在隧道净空允许的情况下，嵌钢拱架后如联合网 喷混凝土进行补强，效果更佳。嵌钢拱架＋锚喷网加 固图如图５所示。 、 、 、 ‘Ｉ 《Ｃ２５钢纤维 ８钢筋网２ 一 （ａ）嵌钢轨拱架＋锚喷网加固图 ９４ 铁道工程学报 ２０１４年２月 （ｂ）Ｉ—Ｉ剖面图 图５嵌钢拱架＋锚喷网加固图（单位：除标注者外均为ｃｍ） ４．３．７套衬（套拱）加固 对衬砌压溃或开裂极严重级，且隧道结构尚未完 全丧失承载能力，且隧道内净空允许的情况下，可以通 过在既有衬砌内表面增加套衬（套拱）来加强原衬砌， 制止衬砌裂缝进一步发展。当原衬砌已接近丧失承载 能力，但由于其他原因（如地质很差，或修建时发生过 大量坍塌等）不宜或不允许拆除重建衬砌时，亦可考 虑采用套衬（套拱）加固。套衬（套拱）的厚度一般采 用２０～３５ ｅｍ、双层钢筋。套衬（套拱）施工前，应先对 原衬砌进行局部补强和防渗漏处理；如增设套衬应按 新建衬砌的标准设置防排水系统，如只在拱部增设套 拱，套拱与原衬砌之间应设置锚杆或钎钉连接；套衬 （套拱）施工时，应预留回填注浆管，模筑完成后，要进 行回填注浆，确保新旧衬砌密贴，不留空隙。套衬（套 拱）加固图如图６所示。 ４．４拆除重建法 对衬砌压溃或开裂极严重级，原有衬砌已基本丧 失承载能力，已影响到行车安全的，则应考虑拆除旧衬 砌，重新施作新衬砌。新建衬砌的型式和结构尺寸，可 结合原衬砌病害产生原因和围岩压力具体情况，参照 新建隧道衬砌的标准来拟定。新建衬砌采用钢筋（钢 拱架）混凝土结构。新建衬砌一般采用“跳槽开挖、分 段施工”的方法进行施工，施工前先对拟拆除段前后 ５～１０ ｍ范围内采用钢拱架进行临时支护，对拟拆除 段衬砌背后围岩进行注浆固结，以防衬砌拆除后围岩 坍塌。在全封闭封锁施工的条件下，跳槽间距可以按 一模混凝土长度８～１２ ｍ进行拆除重建，可以采用静 态破碎及控制爆破技术进行拆除，新建衬砌采用钢筋 ？昆凝土衬砌。如不能完全封锁，只有“天窗”点施工条 件，跳槽间距应间隔２～３ ｉＴｌ为宜，采用人工拆除，新建 衬砌采用钢拱架混凝土衬砌为宜。 钢拱架混凝土衬砌施工方法：对拟拆除段前后 ５～１０ ｍ范围内采用钢拱架进行临时支护一对拟拆除 段衬砌背后围岩进行注浆固结一在既有衬砌上开槽 （ａ）套拱加固图 （ｂ）套拱加固图 图６套衬（套拱）加固图 （切透衬砌）一嵌入钢拱架或钢花拱，顶在初支或围岩 内表面一拆除两钢拱架之间剩余混凝土一用小模板灌 注混凝土一养护一拆模一转入下一段施工。 ５ 结论 据日本和原铁道部２０００年左右所做的相关统计 资料，目前运营隧道失格率为６５％左右，其中渗漏水 最多，衬砌裂损病害次之。衬砌裂损相比渗漏水危害 性更大，不仅降低了隧道的抗渗能力，影响了隧道的使 用功能，更重要的是降低了隧道结构的承载能力，如任 其发展，必将危及行车安全。因此对隧道衬砌病害在 全面调查、检测评估的基础上，进行正确分析与辨认， 确定合理的处治方案，做到彻底整治、不留后患，尤为 必要。本研究结果已运用于京九、宜万等铁路隧道、十 字垭、翠竹岭等公路隧道的衬砌裂损病害整治中，也可 用于新建和在建铁路、公路隧道衬砌裂损缺陷的预防 与控制。 ｒＬ ｒ● ｒｊ第２期 吴治家：隧道衬砌混凝土裂缝的辨认及处治措施探讨 １ １Ｊ ２ １Ｊ ９５ ３ １』参考文献： ［１］关宝树．隧道工程维修管理要点集［Ｍ］．北京：人民交通 出版社，２００４． Ｇｕａｎｇ Ｂａｏｓｈｕ．Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｏｆ Ｔｕｎｎｅｌ Ｅｎ ｎｅｅｒｉｎｇ 姜久纯．运营公路隧道安全评估［Ｊ］． ５ 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