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[摘 要]随着我国铁路隧道施工规模的扩大，铁路隧道施工质量越来越受到社会的广泛关注。铁路隧道工程施工难度系数大且工序繁杂，稍不注意便可能导致众多质量问题的出现，其对铁路后期施工安全及营运安全均造成到了不同程度的影响。在本案，笔者就铁路隧道二衬开裂为研究对象，并结合工程实例，探析铁路隧道开裂机理及防治措施。
[关键词]铁路隧道 二衬开裂机理 防治措施
中图分类号：U457 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）20-0309-01
铁路隧道施工质量质量事关社会活动及经济活动的正常开展。就铁路隧道工程自身而言，铁路隧道二衬开裂事关隧道整体结构稳定性及铁路后期施工安全及营运安全。因铁路隧道砼二次衬砌开裂原因并不单一，则其开裂机理研究及防治措施探析的有效性将受到极大的制约。
一、铁路隧道二次衬砌砼开裂类型
铁路隧道二次衬砌砼开裂的类型包括干燥收缩、约束收缩；开裂的模式主要有：
1.铁路隧道二次衬砌砼开裂发生于拱腰部及拱顶附近范围，且裂缝均顺着隧道纵向并呈直线分布，即纵向裂缝；
2. 二次衬砌砼开裂发生于变断面及起拱线范围，且裂缝以规则间隔形式并呈环向分布或裂缝顺着隧道全周分布，即环向裂缝；
3. 二次衬砌砼开裂发生于隧道施工缝附近，且裂缝顺着隧道纵向分布。此处裂缝主要表现为短裂缝；
4. 二次衬砌砼开裂发生于隧道拱部，且开裂方向不规则并呈网目状或龟甲状分布。
二、铁路隧道二次衬砌开裂原因
（一）碱-骨料反应
待砼加水搅拌完毕，水泥内碱便快速溶解，且碱液会与活性骨料内活性氧化硅间发生化学反应，并生成胶状碱-硅胶。碱-硅胶是一种遇水膨胀的物质，其膨胀体积为3倍原体积，并最终导致砼涨裂。由碱-骨料导致的裂缝存在裂缝呈地图状、缝间存有白色沉淀胶体等特性。之所以出现碱-硅胶，其原因为施工砼内掺合料、水泥、水内碱含量及外加剂等用量超标等。
（二）荷载
造成铁路隧道二衬产生形状各异的裂缝的原因为隧道构件遭受不同性质的荷载的作用。此外，若铁路隧道二次衬砌施工地质条件为软弱围岩、浅埋、挤压型围岩、膨胀性围岩或破碎围岩等，其必将因衬砌受力随机性大、荷载分布不均匀而导致铁路隧道局部弯矩过大，并最终导致隧道斜向裂缝的出现。
（三）施工方法
1.铁路隧道光面爆破施工效果不理想，即欠挖严重、局部超挖严重、衬砌厚度不匀等，总而导致断面局部因应力大而产生二次衬砌裂缝；
2.隧道二次衬砌砼没有严格实行整体台车，以至于模板与砼间附着效果不良或模板下沉变形等病害概率不断增加，并最终导致断面层局部开裂；
3.若砼拆模强度不足或砼强度不符合设计要求，其势必会导致衬砌砼因受力过早而出现衬砌开裂。
4.若拆模、安装模板、松动台车等操作压力过大，其势必会导致施工缝附近砼上部模板局部接触面产生裂缝，此裂缝分布多为斜向或环向。
三、针对以上原因提出预防措施及治理方法
（一）工程概况
渝怀铁路深埋隧道DK360+850—DK360+925施工段地处桐麻林背斜核部，此核部有两条断层（F1/F2）发育，围岩浅处溶蚀裂隙发育，中部溶蚀孔洞及裂隙发育，深部溶蚀孔洞及溶蚀裂隙发育；岩溶水位深约363.0.m，隧道渗透系数0.022m/d，隧道顶部发育有岩溶溶蚀孔洞，且地下水水平位移条件良好。
此隧道衬砌开裂情况为：DK360+830—DK360+870段裂缝（见下图），该路段开挖之初无涌泉现象，但开挖后却出现多处涌水点且涌水量越来越大，待涌水以压股水流出时，其还伴有大量泥沙。
DK360+910—DK360+960段裂缝（见下图），该路段于衬砌之初便出现几处渗水，且随着降雨量地增加，隧道围岩水压因充水而增大，并最终造成DK360+916及DK360+928段开裂、DK360+914—DK360+932段开裂、DK360+925—DK360+930开裂。
（二）铁路隧道二次衬砌开裂防治措施
1.施工阶段
针对渝怀铁路隧道二次衬砌开裂问题，笔者认为应该实行水平收敛、涌水量及拱顶下沉监测等防治措施，以确保工程施工进度、规避裂缝扩大及保障施工安全。若想有效防止衬砌结构因水压过大而被破坏，则应增加线路左侧排水沟泄水孔数量，以降低水压作用。以衬砌开裂程度及检测结果为依据，并于DK360+830—DK360+870间实行工字型钢支撑，其间距应保持在1m，且使用鋼筋横向连接支撑架。于DK360+910—DK360+930间实行格栅钢拱架支撑，格栅钢拱架主筋组成成分为4根Φ22mm螺纹钢筋，且格栅间距应维持在1.4m。格栅间连接筋为螺栓钢筋（Φ22mm）连接，但避车洞位置连接钢筋型号应为Φ40mm，连接筋间距应为1.5。
（二）开挖及衬砌施工后期
以监测结果为依据，渝怀隧道DK360+850—DK360+925施工段仰拱地板变形程度更大，且DK360+910—DK360+960、DK360+830—DK360+890段左侧拱墙裂缝规模更大，其中存在的一定数量的严重裂缝已致使隧道衬砌出现漏水现象。隧道衬砌及开挖完毕的钻探及物探结果显示，渝怀隧道DK360+850—DK360+925施工段左侧为岩溶管道裂隙发育，且DK361+764段岩溶管道与其间存在较大关系。DK360+870—DK360+920段、DK360+870—DK360+950段基地均分布有充填溶洞及溶蚀破碎带，以防正洞被岩溶水淹没及道床被岩溶水携带物掩盖。淤塞属于救援通道的平行导坑，则应以岩溶水径流方向为依据，将泄水洞设于线路左侧，以便引流及截排岩溶水，且在泄水洞泄压作用下，降低正洞衬砌结构稳定性受岩溶水的影响程度。此外，应针对DK360+945—DK360+955段、DK360+865—DK360+925段基地溶洞，开展必要的压浆处理，并针对裂缝段衬砌，实行拆除重建措施。
结束语
综上，针对铁路隧道二次衬砌开裂防治问题，笔者认为应该以铁路隧道衬砌开裂具体成因为依据，并基于分析的基础上，提出针对性强、可操作性高的防治措施。实践证明，就涌水量大及岩溶裂缝发育的铁路隧道衬砌而言，应该实行排水或注浆等防治措施。
参考文献
[1] 高军.新建铁路隧道二衬开裂与渗漏成因和防治措施[J].铁道技术监督，2010，38（8）：14-16.
[2] 张翾.大断面黄土隧道支护结构力学特性研究[D].北京交通大学，2010.
[3] 刘洪斌.浅埋及偏压隧道洞口段进洞施工技术[J].居业，2012，（2）：83-86.
[4] 郝挺宇，曹擎宇.纤维素纤维在高铁隧道衬砌混凝土中的应用研究[C].//第
[关键词]铁路隧道 二衬开裂机理 防治措施
中图分类号：U457 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）20-0309-01
铁路隧道施工质量质量事关社会活动及经济活动的正常开展。就铁路隧道工程自身而言，铁路隧道二衬开裂事关隧道整体结构稳定性及铁路后期施工安全及营运安全。因铁路隧道砼二次衬砌开裂原因并不单一，则其开裂机理研究及防治措施探析的有效性将受到极大的制约。
一、铁路隧道二次衬砌砼开裂类型
铁路隧道二次衬砌砼开裂的类型包括干燥收缩、约束收缩；开裂的模式主要有：
1.铁路隧道二次衬砌砼开裂发生于拱腰部及拱顶附近范围，且裂缝均顺着隧道纵向并呈直线分布，即纵向裂缝；
2. 二次衬砌砼开裂发生于变断面及起拱线范围，且裂缝以规则间隔形式并呈环向分布或裂缝顺着隧道全周分布，即环向裂缝；
3. 二次衬砌砼开裂发生于隧道施工缝附近，且裂缝顺着隧道纵向分布。此处裂缝主要表现为短裂缝；
4. 二次衬砌砼开裂发生于隧道拱部，且开裂方向不规则并呈网目状或龟甲状分布。
二、铁路隧道二次衬砌开裂原因
（一）碱-骨料反应
待砼加水搅拌完毕，水泥内碱便快速溶解，且碱液会与活性骨料内活性氧化硅间发生化学反应，并生成胶状碱-硅胶。碱-硅胶是一种遇水膨胀的物质，其膨胀体积为3倍原体积，并最终导致砼涨裂。由碱-骨料导致的裂缝存在裂缝呈地图状、缝间存有白色沉淀胶体等特性。之所以出现碱-硅胶，其原因为施工砼内掺合料、水泥、水内碱含量及外加剂等用量超标等。
（二）荷载
造成铁路隧道二衬产生形状各异的裂缝的原因为隧道构件遭受不同性质的荷载的作用。此外，若铁路隧道二次衬砌施工地质条件为软弱围岩、浅埋、挤压型围岩、膨胀性围岩或破碎围岩等，其必将因衬砌受力随机性大、荷载分布不均匀而导致铁路隧道局部弯矩过大，并最终导致隧道斜向裂缝的出现。
（三）施工方法
1.铁路隧道光面爆破施工效果不理想，即欠挖严重、局部超挖严重、衬砌厚度不匀等，总而导致断面局部因应力大而产生二次衬砌裂缝；
2.隧道二次衬砌砼没有严格实行整体台车，以至于模板与砼间附着效果不良或模板下沉变形等病害概率不断增加，并最终导致断面层局部开裂；
3.若砼拆模强度不足或砼强度不符合设计要求，其势必会导致衬砌砼因受力过早而出现衬砌开裂。
4.若拆模、安装模板、松动台车等操作压力过大，其势必会导致施工缝附近砼上部模板局部接触面产生裂缝，此裂缝分布多为斜向或环向。
三、针对以上原因提出预防措施及治理方法
（一）工程概况
渝怀铁路深埋隧道DK360+850—DK360+925施工段地处桐麻林背斜核部，此核部有两条断层（F1/F2）发育，围岩浅处溶蚀裂隙发育，中部溶蚀孔洞及裂隙发育，深部溶蚀孔洞及溶蚀裂隙发育；岩溶水位深约363.0.m，隧道渗透系数0.022m/d，隧道顶部发育有岩溶溶蚀孔洞，且地下水水平位移条件良好。
此隧道衬砌开裂情况为：DK360+830—DK360+870段裂缝（见下图），该路段开挖之初无涌泉现象，但开挖后却出现多处涌水点且涌水量越来越大，待涌水以压股水流出时，其还伴有大量泥沙。
DK360+910—DK360+960段裂缝（见下图），该路段于衬砌之初便出现几处渗水，且随着降雨量地增加，隧道围岩水压因充水而增大，并最终造成DK360+916及DK360+928段开裂、DK360+914—DK360+932段开裂、DK360+925—DK360+930开裂。
（二）铁路隧道二次衬砌开裂防治措施
1.施工阶段
针对渝怀铁路隧道二次衬砌开裂问题，笔者认为应该实行水平收敛、涌水量及拱顶下沉监测等防治措施，以确保工程施工进度、规避裂缝扩大及保障施工安全。若想有效防止衬砌结构因水压过大而被破坏，则应增加线路左侧排水沟泄水孔数量，以降低水压作用。以衬砌开裂程度及检测结果为依据，并于DK360+830—DK360+870间实行工字型钢支撑，其间距应保持在1m，且使用鋼筋横向连接支撑架。于DK360+910—DK360+930间实行格栅钢拱架支撑，格栅钢拱架主筋组成成分为4根Φ22mm螺纹钢筋，且格栅间距应维持在1.4m。格栅间连接筋为螺栓钢筋（Φ22mm）连接，但避车洞位置连接钢筋型号应为Φ40mm，连接筋间距应为1.5。
（二）开挖及衬砌施工后期
以监测结果为依据，渝怀隧道DK360+850—DK360+925施工段仰拱地板变形程度更大，且DK360+910—DK360+960、DK360+830—DK360+890段左侧拱墙裂缝规模更大，其中存在的一定数量的严重裂缝已致使隧道衬砌出现漏水现象。隧道衬砌及开挖完毕的钻探及物探结果显示，渝怀隧道DK360+850—DK360+925施工段左侧为岩溶管道裂隙发育，且DK361+764段岩溶管道与其间存在较大关系。DK360+870—DK360+920段、DK360+870—DK360+950段基地均分布有充填溶洞及溶蚀破碎带，以防正洞被岩溶水淹没及道床被岩溶水携带物掩盖。淤塞属于救援通道的平行导坑，则应以岩溶水径流方向为依据，将泄水洞设于线路左侧，以便引流及截排岩溶水，且在泄水洞泄压作用下，降低正洞衬砌结构稳定性受岩溶水的影响程度。此外，应针对DK360+945—DK360+955段、DK360+865—DK360+925段基地溶洞，开展必要的压浆处理，并针对裂缝段衬砌，实行拆除重建措施。
结束语
综上，针对铁路隧道二次衬砌开裂防治问题，笔者认为应该以铁路隧道衬砌开裂具体成因为依据，并基于分析的基础上，提出针对性强、可操作性高的防治措施。实践证明，就涌水量大及岩溶裂缝发育的铁路隧道衬砌而言，应该实行排水或注浆等防治措施。
参考文献
[1] 高军.新建铁路隧道二衬开裂与渗漏成因和防治措施[J].铁道技术监督，2010，38（8）：14-16.
[2] 张翾.大断面黄土隧道支护结构力学特性研究[D].北京交通大学，2010.
[3] 刘洪斌.浅埋及偏压隧道洞口段进洞施工技术[J].居业，2012，（2）：83-86.
[4] 郝挺宇，曹擎宇.纤维素纤维在高铁隧道衬砌混凝土中的应用研究[C].//第