高铁隧道衬砌裂缝病害与整治技术

摘要：高铁隧道衬砌裂缝病害现象经常发生，也是衬砌渗漏水的高发位置，在发现裂缝时，根据产生的裂缝的严重程度，并结合裂缝分布情况，需及时选取合理的整治措施和技术对其进行整治。同时对于裂缝的预防工作也必须高度重视，在施工过程中必须按照既定的设计规范和设计强度来进行施工，加强施工过程中的监督、检查力度，确保最终工程质量的达标，保证后期运营安全。

关键词：高铁隧道；衬砌裂缝；整治技术

1导言

裂缝的出现不仅影响隧道的使用功能，降低隧道的抗渗能力，而且会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低结构材料的耐久性，影响隧道的承载能力，而裂缝又是隧道衬砌混凝土结构中一种普遍存在的病害现象，高铁隧道衬砌裂缝处置不当会给后期运营安全留下极大的隐患，因此要在施工中采取各种有效的预防措施来预防裂缝的出现和发展，保证隧道结构的稳定性，及交付使用后的安全。

2高铁隧道衬砌裂缝病害的成因及分布

2.1因隧道衬砌结构承受不均匀的围岩压力产生的衬砌裂缝及分布

能够导致铁路隧道衬砌结构承受不均匀围岩压力的原因有很多。如当隧道穿过靠近地质断层或破碎带的那一侧时，就会使得隧道两侧的衬砌结构承受不对称或不平衡的围岩压力，进而隧道一侧会形成结构变形而产生裂缝。此外，裂缝的分布主要是因为靠近裂隙或者侧断层围岩主动荷载的大小和倾角的不同所导致的衬砌的变形程度而定。

2.2因隧道衬砌存在空洞而产生的裂缝及分布

当铁路隧道衬砌的背后存在空洞时，因有空洞的部位会使隧道产生一种凸向围岩一侧的自由变形，隧道裂缝由此产生。而且这种空洞的大小会影响裂缝的数量和深度。空洞越大，衬砌结构发生形变的区域和程度就越大，所产生的裂缝数量就越多、深度也更深。另外，值得一提的是，根据空洞所处的位置的不同，导致隧道衬砌产生裂缝的部位也就不一样。隧道拱顶空洞除了会在裂缝的衬砌结构位置发生，还会在隧道左右两侧墙角发生。在隧道右侧衬砌拱腰位置的空洞，在隧道右侧衬砌拱腰、隧道左侧墙角、过渡位置和隧道右侧仰拱等位置也都可能会有裂缝；而右侧边墙存在空洞的，则只有空洞的位置处会产生裂缝。

2.3因隧道的衬砌拱顶厚度不达标产生的裂缝

如果铁路隧道衬砌拱顶位置厚度不达标，拱顶衬砌就会产生结构变形，进而产生裂缝。但根据拱顶厚度的不同，产生的裂缝间距和深度就不同。随着拱顶厚度的不断减少，裂缝的间距会缩短，深度会增加。随着拱顶厚度的不断减少，裂缝的间距会缩短、深度会增加。

3高铁隧道衬砌裂缝整治措施和施工工艺

3.1细微裂缝

隧道衬砌混凝土表面出现一些没有扩展性的细微裂缝，这种裂缝是稳定的，一般不会影响结构的使用和耐久性。以往为保证观感质量，通常很多施工单位会选择涂刷砂浆或混凝土原浆，最后用刮抹料、调色料处理混凝土表面，但是现阶段的高铁项目具有一定的特殊性，验收标准与普铁、公路有较大差别，以往的常规涂抹修补方法针对高铁项目已经不适用，此类细微裂缝一般不作处理。

3.2较深裂缝

此类裂缝宽度度及深度均比细微裂缝要严重，且裂缝有扩展性的可能，必须要进行相应的处理方可，目前施工中，一般采用封胶处理，封胶材料材料通常选用环氧树脂系胶结剂，裂缝严重的需采用注浆方法处理。

3.3贯通性裂缝及其处理施工工艺及方法

贯通性裂缝的危害较大，可能影响隧道的衬砌质量，同时也是衬砌渗漏水的主要出水点，对隧道衬砌贯通裂缝通常采用注浆的办法处理。

3.3.1注浆所用材料及配合比

（1）环氧树脂砂浆配比，环氧树脂：水泥：细砂：乙二胺：二丁酯=1：1.6：3.2：0.1：0.12，其中乙二胺是固化剂，二丁酯是稀释剂。经试验合格后确定及采用。

（2）注浆的配制

在钢制容器中称取定量的环氧树脂，加热至38～42℃之间，然后加入增韧剂稀释剂搅拌均匀后，再加入固化剂充分搅拌即成，若是胶泥则与固化剂一道加入水泥并搅拌，配制好的浆液或胶泥要在40分钟内用完。

3.3.2施工工艺

（1）压力注浆系统布置：在槽内骑缝每隔0.5m钻一孔，视裂缝的部位、宽度、深度及走向可适当调整，孔深为衬砌厚度的1/2或2/3，一般不少于15cm，根据现场裂缝情况确定孔深，并不得穿透衬砌以防跑浆。

（2）裂缝处理：首先在裂缝表面用手持电动钢片切割器锯凿V型槽，槽宽3～10cm、深3～6cm，然后用钢丝刷及压缩空气将砼碎屑粉尘清除干净，再利用高压水对裂缝内部污物进行冲洗，最后进行充分的自然干燥。

（3）预埋注浆嘴：完成裂缝扩槽及清洗等工作后，开始埋设注浆嘴，注浆嘴的间距根据裂缝大小、走向及结构形式而定。纵横交叉处均有设置，每条缝上设有注浆、排气、出浆的注浆嘴。注浆嘴采用钳入式预埋注浆嘴，埋入后沿裂缝全长均用环氧胶泥固定。

（4）封闭裂缝：注浆嘴固定后将裂缝表面用环氧胶泥进行封闭。宽度以填充满沟槽为宜，并在表面酌情加宽2cm。

（5）压气试漏检测：待环氧胶泥具一定强度（约3h）后，进行压气试漏和畅通情况检查。气压保持在0.2～0.4Mpa间，试漏时在封口及注浆嘴四周涂上肥皂水检查。若出现泡沫，表示漏气，需采用促凝灰浆修补密封。

（6）注浆：压气试漏检测合格后，即开始进行注浆工作。注浆前将所有注浆嘴上的阀门打开，用压缩空气将孔道及裂缝吹干净，达到无水、无尘状态。注浆采用单孔注浆，在一条裂缝上采取由浅到深、由下到上、由一端到另一端的顺序进行。注浆时将配制好的浆液倒入自制的注浆钢罐内，旋紧罐盖，将出浆管末端的活接头接在埋好的注浆嘴上。然后开动小型空压机使压力保持在0.2～0.5Mpa，再打开注浆阀门，浆液即被注入裂缝中。经过3～5min，待浆液从邻近的注浆嘴冒出后，即关闭阀门，如此顺序进行直到注完为止。

（7）注浆结束：注浆结束一般以吸浆率0.1L/min为标准，结束再前继续稳注几分钟即可停止。当结束注浆关闭阀门后，立即拆除管路，及时用压气将注浆嘴和注浆管路中的残留浆液吹净，并用丙酮剂水冲洗管路及擦洗工具。

（8）养护：采取自然养护，在隧道环境下24h可硬化，注浆嘴在浆液硬化12h后拆下，继续下一循环施工时复用。

（9）粘贴碳纤维布

为进一步对二衬混凝土补强，裂缝注浆结束后在粘贴一层宽碳纤维布，清除衬砌表面所需粘贴碳纤维布宽度范围内的其他材料，露出混凝土结构层并用修复材料将表面修复平整。按设计要求对裂缝进行灌缝或封闭处理，然后配置并涂刷底层碳纤维粘帖胶，最后粘帖碳纤维布。

4结论

隧道衬砌混凝土裂缝形成原因较为复杂，往往是多种因素综合作用的结果，凝土裂缝主要原因是施工操作不符合规范要求造成，材料质量或混凝土结构配合比不能达到设计及规范要求产生裂缝重要原因之一；外界因素如高地应力、膨胀土导致仰拱隆起，黄土隧道基地承载力不足导致仰拱不均匀沉降而产生裂缝。

隧道裂缝的形式多种多样，处置方法也很灵活，首先要仔细查明原因和准确判断其影响程度，然后在综合考虑安全性、可靠性、耐久性、适用性、经济性的基础之上，制订切实可行的治理措施。更重要的是我们应从设计、施工根本抓起，加强施工管理，提高施工质量，建立完善质量监督体系以减少隧道衬砌裂缝，防止该类病害对高铁隧道行车安全造成不利影响。

参考文献

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