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原文传递铁路隧道风险及病害分析与预防措施研究

论文题名：	铁路隧道风险及病害分析与预防措施研究
关键词：	铁路隧道;安全风险;病害整治
摘要：	随着国家加大对铁路建设项目的投资，今年来，我国铁路运营里程逐年增加，在开通铁路线路中，隧道里程占了加大的比重。截至2016年底，全国累计投入运营的铁路隧道共有13205座，累计长度13583km，是世界上铁路隧道最多的国家。目前，在建铁路隧道，共计2078座，累计长度6733km，近期将开工的3586座，累计长度8033 km。特长隧道分布:其一全国10km以上投入运营的铁路隧道136座，累计长度1986.4km;其二全国20km以上投入运营的铁路隧道20座，累计长度437.4km。　　随着铁路运输需求的及运营里程不断扩大，铁路隧道风险及病害发生的次数也在不断增大，铁路隧道风险事件的发生往往伴随着人员伤亡、经济财产重大损失及行车中断等不良后果，本文在对铁路隧道主要风险及病害分析与预防措施典型案例分析同时，结合现有的技术方案，对重点风险及病害整治中取得较为成功的工艺说明及工法进行了较为详细的介绍，对后续病害的整治有一定的指导作用，通过案例及实际分析，目前国内运营隧道的病害及施工中存在的分析，分析其产生原因有以下几种: 　　第一，设计原因而造成的先天不足，如早期修建的陇海、宝成、成昆等线路，因经验不足，盲目照搬国外，在选线时为缩小隧道长度而洞口处理不当导致边坡失稳;忽略了列车运行时对隧底的破坏作用，仰拱或铺底设计强度不足造成隧道变形裂损;排水沟深度不足导致隧底排水不畅而产生道床翻浆冒泥。　　第二，施工质量低劣。如施工单位不按设计和规范施作防水设施造成结构渗漏;施工中因隧道围岩稳定性好而忽略仰拱或铺底的质量，特别是清底工作得不到重视而影响铺底的质量;监理不力，隐蔽工程和混凝土工程不能按规范施工而导致结构缺陷。　　第三，特殊地质条件下高难度技术问题解决不当，为隧道日后运营埋下隐患。第四，随使用年限的延长，衬砌材料劣化变质。　　第五，高寒地区的冻害，造成衬砌结构裂损破坏。　　第六，在煤层地区，由于采煤形成空区，引起隧道围岩应力重分布，使围岩失稳，导致结构裂损破坏。　　通过归纳总结，对隧道风险及病害分类如下: 　　铁路隧道风险的类型主要有:坍方、突水突泥及其他，如火灾、爆炸、支架及钢筋垮塌等。其中，坍方风险发生频次最高，占事故总量最高，危害也最大;其次为突水突泥事故。　　隧道病害主要有:拱部开裂掉块、敲击空响（打开为空洞、厚度不足）、修补脱落、衬砌钢筋数量不足或位置不正确、渗漏水或涌水、混凝土不密实、环向止水带切割混凝土及隧道基础沉降异常等。　　目前，隧道工程的质量问题比较突出，危害很大，开通后的安全风险也很高。归纳总结其特点有四个:一是隐蔽性，众所周知，铁路隧道在建成后，我们只能看到外部衬砌表观情况，对其背后是否存在脱空、衬砌厚度是否满足设计要求等均无法直观的发现;二是突发性，铁路隧道安全风险事故及病害往往存在不确定性，例如下文中所述的掉块、坍塌、突泥突水等现象的发生，在事前无法及时准确的判断，当事故发生时往往就造成了行车中断或人员伤亡等事故;三是复杂性，中国地域面积广阔，地质条件及地理环境复杂多变，在按照现有的规范及设计进行勘探的情况下，往往存在部分风险地段辨识不到位的情况，这就导致铁路事故频频发生;四是反复性，如文中所述的隧道渗漏水现象，在我国已开通的铁路中有很大的比重，这类问题一般情况下都难以得到彻底的根治。　　在长期的铁路隧道病害整治工作中，各路局工务部门通过多年的探索，已掌握了一套行之有效的病害治理办法和治理标准。但是由于资金不足及行车的需要，目前病害治理的方法仍然停滞在突击式局部修补，仅能满足临时行车的需要，而不能达到根治的目的。这主要是由于:第一、对病害发生的机理认识不清;第二、病害对结构的危害程度和行车提速的影响评价不准;第三、受资金和技术等客观条件制约，工艺、材料比较落后;第四、整治方法和施工组织上存在不足。因此，国内铁路运营的长远发展，必须从彻底根治既有病害隧道，使病害治理从现有的盲目性和局部突击性向系统化、标准化方向发展，形成科学合理的工法体系。　　在大量案例分析及计算的基础上，得出以下结论。　　1.隧道基础沉降变形异常通过加强对隧道地质情况及地质构造充分分析，结合有效的日常观测资料，通过对处理方案计算得出V级围岩下仰拱处位移与受力均大于Ⅵ级围岩情况，且V级围岩下仰拱在注浆和打设钻孔灌注桩后，初支仰拱处轴力仍较大，所以对于Ⅴ级围岩下的仰拱加固处理建议在注浆的基础上打设钻孔灌注桩;而对于Ⅴ级围岩下的仰拱加固处理，在注浆后仰拱隆起如果能保持在1mm内，可以不再打设钻孔灌注桩。　　2.拱部开裂掉块、敲击空响（打开为空洞、厚度不足）、修补脱落、衬砌钢筋数量不足或位置不正确、渗漏水或涌水、混凝土不密实、环向止水带切割混凝土等隧道运营期发生的隧道病害，在施工前期，通过先进的施工工艺及有效的管理措施，可以较大程度的避免病害的发生。　　3.坍方、突水突泥等在施工过程中发生的隧道风险，通过采用物探技术、加强超前地质预报工作，结合实际的围岩监控量测数据，在风险发生前期对其进行预判及处置，能够极大的减少该类事故的发生。　　4.隧道风险及病害的发生与建设管理者责任意识及从业水平有较大的关系，这就要求我们在后续的建设过程中加强人员管控力度。
作者：	刘强强
专业：	建筑与土木工程
导师：	李德武;王涛
授予学位：	硕士
授予学位单位：	兰州交通大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文