摘要：按照铁路工务部门对隧道病害分类的有关规定及统计资料，目前国内隧道病害主要表现为严重渗漏水、结构衬砌的腐蚀裂损、仰拱或铺底的变形损坏，约占隧道病害的75%以上。为了保障隧道安全运营，国内外学者在既有线铁路隧道病害整治技术与设备方面都做了大量相关研究。本文分析了既有线铁路隧道病害整治技术以及设备发展的现状。
关键词：既有线铁路；隧道病害；整治技术；整治设备；发展现状
1 既有线铁路隧道病害整治技术
1.1 隧道病害检测及安全评估技术
隧道病害检测方面，我国铁路工务部门很早就对既有线铁路隧道病害检测技术进行了相关研究，其中铁道部工务局编制的《铁道工务技术手册（隧道）》[8]中系统阐述了隧道衬砌裂损、隧道结构渗漏水以及隧道冻害等常见类型病害的基本检测方法。关宝树主编的《隧道工程维修管理要点集》参考国外相关文献资料，对隧道变异检测方法进行了详细介绍，此外还分析了隧道各种变异产生的原因，并以实例的形式给出了相应的对策。
随着病害检测技术的发展，铁路隧道常见病害的检测已由传统的有损检测、微破损检测逐渐向无损检测的方向发展。无损检测技术具有检测效率高、适用范围广以及不破坏隧道衬砌结构和使用性能等特点，是隧道病害检测技术的发展趋势。国内外常见的无损检测方法主要有探地雷达（地质雷达）法、声波/超声波法、回弹法、激光扫描法、红外热像法、超声回弹综合法等。目前国内相关研究院所已经对隧道无损检测技术的科研成果进行了转化。隧道病害安全评估技术方面，主要从隧道各类病害分级和隧道总体健康评估两个方面着手进行研究。目前隧道病害分级已经逐步由定性分级向定量分级、定性与定量相结合的分级方向发展，从单一指标分级向多指标综合分级的方向发展，从直接对病害本身进行分级发展到根据病害对隧道结构的影响程度进行分级。
现行的《铁路运营隧道衬砌安全等级评定暂行规定》中列出了隧道各类病害等级评定量化指标，为隧道病害分级提供了评价指标量化依据。隧道整体安全评估方面，相关研究人员采用不同的评估方法和评估计算模型进行了研究。如聂智平等采用厚度不均及与围岩脱空的隧道衬砌断面作为力学分析模型，采用直刚法程序对所选衬砌断面进行受力分析并计算出衬砌极限承载能力，以此评估隧道衬砌结构安全性；宋瑞刚等结合隧道病害检测结果，对衬砌背后空洞采用平面弹塑性计算分析，系统分析了空洞分布情况、空洞大小等对隧道各截面安全系数的影响，同时明确提出隧道衬砌结构与围岩脱空是造成隧道衬砌裂损的重要原因之一。
1.2隧道病害整治方法和工艺
隧道病害整治方法与工艺研究方面，铁道部工务局在《铁路公务技术手册（隧道）》中根据铁路隧道病害基本特征，对渗漏水、衬砌腐蚀、衬砌裂损、隧道冻害、洞门损坏、整体道床损坏、附属构筑物损坏等七类病害的防治对策和施工方法进行了较为详细的规定。关宝树结合国内和日本隧道衬砌病害加固试验与工程实例，根据病害成因，对地压变异、衬砌劣化与剥落、渗漏水与冻害等几类病害的基本特征进行了分析描述，分别介绍了补强钢拱架、补强锚杆、内衬补强纤维板、护板、架设金属网、喷射内衬、开裂压注、注浆等多种补强治理方法及各方法的使用原则、适用范围和注意事项等。在长期的铁路隧道病害整治工作中，各路局工务部门也通过多年的探索，积累了丰富的病害治理方法及工艺，针对各类隧道病害的常见整治方法大致可以分为病害隧道结构加固、渗漏水病害整治、衬砌裂损病害整治及隧底病害整治等，各病害整治方法具体工艺简要介绍。
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2 既有线铁路隧道病害整治设备
2.1 既有线铁路隧道病害整治通用配套设备
国内目前进行既有线铁路隧道病害整治时多使用一些建筑工程领域通用设备，如电锤钻、搅拌机、注浆泵、电焊机、空压机、发电机组等。这些通用设备设计制造技术已趋于成熟，产品生产厂家众多，造成其在市面上种类繁多、鱼目混珠、质量参差不齐。因此在进行通用设备配套选型时必须综合考虑通用设备的功能、技术性能、可靠性、操作维护便捷性以及造价等以提高隧道病害整治效果。文献调研资料显示，国内对隧道病害整治通用设备配套的研究较少，中铁西南科学研究院有限公司根据隧道病害整治工艺中各工序所需设备，通过搜集与整理大量资料，建立了既有线铁路隧道病害整治设备数据库，提出了适用于隧道常见病害整治的设备配套表，可根据具体的病害情况制定相应的整治措施并选用相应的整治设备。
2.2 既有线铁路隧道病害综合整治作业台车
既有线铁路隧道病害整治时，台车作为病害整治机具、整治材料和作业人员载运及作业平台，其设计的合理性对既有隧道病害整治效率及质量影响较大。而相关研究文献表明，目前国内对隧道施工用多功能作业台车的研究较多。如中铁一局集团有限公司研制的 JGMZY10 型隧道作业台车主要用于双线铁路隧道、公路隧道、水工隧洞等防水板铺设，拱架安装，构件安装及小件吊装等作业。水利水电五局研究设计的一种可拆卸式作业台车可进行多种宽度和高度的拆卸组装，适合铁路、公路以及水利行业等隧道施工重复使用。然而在隧道病害整治方面，作业台车的研究相对较少。有报道的已经进行应用的病害整治台车其自动化程度相对较低，台车本身的操作又给作业工人增加了额外的劳动强度。中铁西南科学研究院有限公司设计研究了一种能同时完成隧道内诸如结构加固、渗漏水整治、衬砌裂损整治及隧底病害整治等综合整治作业的多功能病害综合整治作业台车，所设计的台车可靠、实用、快捷，与病害整治设备配套方案联合使用可大幅提高既有线铁路隧道病害综合整治效率和质量。
3 提高隧道设计方案的合理性
隧道设计方案的合理性直接关系到隧道结构质量。目前在铁路隧道设计中仍然以工程类比法为主，基本上套用标准图进行设计，而部分设计人员盲目套用隧道设计标准图，对施工工艺和施工水平缺乏了解，导致设计出的方案可操作性、安全性和经济性较差，在施工过程中难以实现，影响隧道施工质量。当隧道设计前期地质勘察钻孔相对较少时，易造成设计人员对工程及水文地质资料掌握不足，进而对隧道通过的断层带、破碎带的位置判断不准，影响了隧道设计方案的合理性。此外现有隧道衬砌结构设计上也存在较大的问题，其隧道断面型式一定程度上缺乏合理性和对地质条件的适应性，大部分结构上都存在下厚上薄、应力集中等问题；隧道衬砌和仰拱一般分开浇筑，所形成的施工缝较大程度地减弱了隧道底部的结构强度，且容易渗漏水，从而给隧道安全运营留下隐患。因此，隧道设计时应加强地质勘察，综合考虑地形、地质、水文、气象、及运营施工条件，进行多方案的技术、经济、环保比较，同时建议积极采用隧道全环整体模筑衬砌结构设计方案等，使得隧道的设计方案更为合理，以从设计源头控制隧道病害的发生。
结束语：
综上所述，目前国内学者从隧道病害检测、评估、整治方法和工艺、整治配套设备及材料、病害整治专用设备等多个方面进行了大量的研究工作。然而病害整治是一项系统性工程，必须系统全面地进行隧道病害综合整治成套技术研究，并且使研究成果及时推广应用于隧道病害整治实践中，才能有效改变既有线铁路隧道综合整治作业施工难度高、劳动力密集且劳动强度大的现状。
参考文献：
[1] 曹彦国.交通隧道养护中研发和推广新技术、新材料的思考[J].天津职业院校联合学报，2015，（2）： 66-74.
[2] 张建伟.运营隧道健康检测评估模型研究[D].重庆： 重庆交通大学，2012.
论文作者:冯飞鹏
论文发表刊物:《基层建设》2018年第30期
论文发表时间:2018/11/16
标签：隧道论文; 病害论文; 铁路论文; 作业论文; 台车论文; 渗漏水论文; 结构论文; 《基层建设》2018年第30期论文;