隧道逃生管道工程中隧道襯砌侵蝕及原因整治分析

摘要：

隧道襯砌腐蝕使混凝土變酥鬆，強度下降，降低隧道襯砌的承載能力，還會導致鋼軌及扣件腐蝕，縮短使用壽命，危及行車安全。隧道襯砌裂損破壞了隧道結構的穩定性，降低了襯砌結構的安全可靠性，影響隧道正常使用，甚至危及行車安全。為確保隧道建築物的安全使用，應積極對襯砌侵蝕和襯砌殘損病害進行防治。

襯 砌 侵 蝕

原 因

襯砌背後的腐蝕性環境水，容易沿襯砌的毛細孔、工作縫、變形縫及其他孔洞滲流到襯砌內側，成為隧道滲漏水，對襯砌混凝土和砌石、灰縫產生物理性或化學性的侵蝕作用，造成襯砌腐蝕。

隧道襯砌腐蝕分為物理性侵蝕和化學性腐蝕兩類。物理侵蝕的種類主要有凍融交替部位的凍脹性裂損和乾濕交替部位的鹽類結晶性裂損壞兩種。化學侵蝕是一個很複雜的物理化學過程。綜合國內外的研究成果，根據主要物質因素和腐蝕破壞機理，可分為硫酸鹽侵蝕、鎂鹽侵蝕、溶出性侵蝕、碳酸鹽侵蝕和一般性侵蝕5種。

產生腐蝕的三個要素是第一、腐蝕介質的存在；第二、易腐蝕物質的存在；第三、地下水的存在且具有活動性。隧道襯砌腐蝕使混凝土變酥鬆，強度下降，降低隧道襯砌的承載能力，還會導致鋼軌及扣件腐蝕，縮短使用壽命，危及行車安全。為確保隧道建築物的安全使用，應積極對襯砌腐蝕病害進行防治。

措 施

應首先從搞好勘測設計著手，掌握隧道工程地質和水文地質資料，查明環境水含侵蝕性介質的來源和成分，在正確判定其對襯砌混凝土侵蝕的程度的基礎 上，因地制宜地採取防治措施。針對隧道腐蝕產生的原因和條件。目前，對隧道侵蝕採取的防治措施主要有以下幾種。

（1）提高襯砌的密實度和整體性。

（2）外摻加料法。

（3）選用耐侵蝕水泥。

（4）加強襯砌外排水措施。

（5）使用密實的與混凝土不起化學作用的材料，在襯砌外表面做隔離防水層。

（6）採用與侵蝕性環境水不起化學反應的天然石料砌築襯砌。

（7）向襯砌背後壓注防蝕漿液。

（8）防腐蝕混凝土。

防蝕層是一種對混凝土表面進行處理的方法，把各種耐腐蝕材料鋪設在襯砌混凝土的表面，使之成為一層防蝕層。隧道襯砌一般採用防蝕層和防水層合二為一，在襯砌外面鋪設。

抗侵蝕水泥材料的選擇：抗硫酸鹽水泥、火山灰質水泥具有較好的抗硫酸鹽和海水腐蝕的能力；礬土水泥抗各種化學腐蝕的能力較強；火山灰質水泥對各種化學侵蝕介質也有較好的抵抗能力，價格又便宜，適合於在中、低侵蝕性介質中使用，但其抗凍性較差，使用時需加註意。對於抗硫酸鹽侵蝕的隧道，在注漿與澆注混凝土時以採用低鹼高抗硫酸鹽水泥為佳；在運營維修、養護堵漏、抹面、噴混凝土或砂漿時，以選用雙快水泥為佳。

襯 砌 殘 損

原 因

隧道襯砌是承受地層壓力、防上圍岩變形坍落的工程主體建築物。地層壓力的大小，主要取決於工程地質和水文地質條件和圍岩的物理力學特性，同時與施工方法、支護襯砌是否及時和工程質量的好壞等因素有關。由於形變壓力、鬆動壓力作用、地層沿隧道縱向分布及力學性態的不均勻作用、溫度和收縮應力作用、圍岩膨脹性或凍脹性壓力作用、腐蝕性介質作用、施工中人為因素、運營車輛的循環荷載作用等，使隧道襯砌結構物產生裂縫和變形，影響隧道的正常使用，統稱為隧道襯砌裂損病害。

襯砌裂損是隧道病害的主要形式，隧道襯砌裂損破壞了隧道結構的穩定性，降低了襯砌結構的安全可靠性，影響隧道的正常使用，甚至危及行車安全。襯砌裂損變形的主要危害有：

(1)降低襯砌結構對同岩的承載能力；

(2)使隧道凈空變小，侵入建築限界，影響車輛安全通過；

(3)拱部襯砌掉塊，影響行車和人身安全；

(4)裂縫漏水，造成洞內設施鏽蝕，道床翻漿，嚴寒和寒冷地區產生凍害；

(5)鋪底和仰拱破損，基床翻漿、線路變形、危及行車安全，被迫降低車輛運行速度，量增加養護維修工作量；

(6)在運營條件下對裂損襯砌進行大修整治，施工與運輸互相干擾，費用增大。

措 施

針對襯砌裂損病害提出整治措施：裂縫整修，襯砌背後空洞壓漿，底版的穩定處理，換拱、換邊牆。

1.襯砌裂損修補施工方法

對於襯砌出現的無水或滲水裂縫，可以使用R-IIAB雙組分灌漿樹脂進行灌注粘合。對於襯砌混凝土裂縫較大，有補強加固要求的，用高強纖維板進行加固補強，包括碳纖維板、鋼板及芳綸纖維等。尤其是碳纖維材料具有優異的物理力學性能，其抗拉強度一般為2500MPa-3550MPa，是普通鋼材的10倍-15倍。其彈性模量一般為2.35*105MPa-5.0*105MPa，相當於鋼的1.1倍-2.4倍。

2.滲漏、涌水裂縫的處理

對於隧道富水地帶因襯砌裂損出現的滲漏水或修補施工遺留的各類孔、洞，修補結構缺陷可以採取速凝堵水砂漿、聚合物改性水泥基修補砂漿、防水砂漿三種材料配套使用的方法來完成病害整治。由於以上漏水點或漏水裂縫大多在應力集中區，所以在用以上方法治理後，需採用防水砂漿噴塗進行表面柔性防護。

對於施工縫、伸縮縫或其他活動裂縫的滲漏水病害，可以先採用注漿（防水型灌漿料）防水措施，然後將需嵌補的施工縫、伸縮縫或其他活動裂縫清理乾淨，使用封縫膠進行縫隙嵌補，表面噴塗防水砂漿，進行柔性防護。

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