铁路隧道衬砌纵向裂缝产生原因分析及整治
摘要：伴随着社会经济的发展与时代的不断进步，我国的交通变得越来越便利了，人们出行的交通路线、方式等都有着很大的进步与变化，交通事业的发展变
得越来越好。

在铁路工程中隧道扮演着十分重要的角色，在一些地势中建设铁路
隧道通过改善路线线形可以极大地缩短里程以及时间，这样一来不仅提高了铁路
的整体运营效益，还减小了因为修建铁路而占的面积，没有浪费土地资源，在铁
路建设工程它是一个很好的修建方式，也因为它的各种优点被广泛地应用在大多
数的铁路建设工程中。

本文主要对铁路隧道衬砌纵向裂缝产生的原因进行了分析，并提出了相关的整治措施。

关键词：铁路隧道；衬砌；纵向裂缝；产生原因；整治
引言：
我国地大物博，不同地域所拥有的自然条件是有着一定差异的，在修建铁路
隧道时要针对不同地质采用不同的方法，因为隧道穿越的地段所包含的山体地质
等不可能是一直保持不变的。

在实际情况中引起隧道砌裂缝的原因有很多，可能
是前期的调查不够充分，比如膨胀性围岩、局部软弱性围岩或者一些具有侵蚀性
的环境水等，没有对它们进行充分的调查，埋下了在后期的运营中出现裂缝的种子；可能是一些隧道段的衬砌施工质量不达标，存在着一些缺陷；还可能是不够
重视衬砌结构，没有对其进行加强，同时也未采取合适的防治措施。

这就必须要
对其进行及时的修理防治，才可能预防后期出现更严重的现象，比如渗透水、设
备腐蚀损坏等，才能保障行车速度以及通过车辆的安全性。

一、隧道衬砌纵向裂缝产生的原因
（一）设计不足
在施工前期对隧道进行设计的过程中，可能会因为存在的一些问题从而导致
隧道衬砌纵向裂缝的产生，我们要避免这些问题的存在才能使设计更贴近预期效果。

首先是在偏压地段中没有采用偏压衬砌，这样就容易出现塌方现象，尤其是
在较严重的偏压地段；其次是对围岩的级别划分不恰当，采取了不恰当的衬砌类型，这样在实际运行下就会出现围岩的承载能力和衬砌的结构不符合，从而导致
隧道出现衬砌裂缝的现象；然后是对一些基底较软弱的地段，缺乏防排水系统的
设置，对于仰拱也缺乏加固、加强的措施；最后是对围岩较松散或者压力比较大
的地段，比如破碎带、断层、褶皱区等，缺乏相应的加固、加强措施。

（二）施工方面
1、在施工的过程中挖拱顶时往往会多挖出一部分，使得其比需要的要大很多，所以在衬砌浇筑时围岩和混凝土不能够完全贴合，而对于这些多出来的部分又没
有及时进行回填，更有甚者直接不进行回填，这样拱顶衬砌的背后就会存在着一
部分空隙，当上面的岩土出现塌落现象时，拱顶不会对其进行承载，很大部分重
量是需要拱腰来进行承载的，这种受力状态就是典型的“马鞍形”受力。

这种受力
状态维持久了后就会使得拱顶出现上移的现象，拱腰内部会发生移动从而出现张
裂的现象，内缘会受到挤压从而导致裂缝的产生。

如果在拱腰、边墙衬砌背后有
较大的空洞，衬砌和围岩也不能完全贴合，当周围岩土对其作用时也会出现裂缝
现象，一方面是拱顶出现下沉现象，导致其内缘衬砌受拉从而形成了张口裂缝，
另一方面是拱腰出现外移现象，导致其衬砌受弯从而形成闭口裂缝。

2、未选择合适的施工方法。

如果选择先拱后墙的施工方法，它的拱架会因为支撑力不足而出现变形以及下沉的现象，这样的话拱部衬砌就会变得不均匀，也
出现下沉的现象，所以在施工前期拱顶和拱腰就会出现裂缝现象。

还有很多不恰
当的施工操作也会造成拱部衬砌产生不均匀沉降，从而导致裂缝的出现，比如不
及时衬砌成环、拱架落脚虚空、锁脚锚杆不扎实、开挖后悬空跨度过大等。

3、在施工中进行测量时由于放线的不准确从而导致的问题也有很多，比如超欠挖、初支变形、坍方等，对这些问题缺乏妥善的处理。

在施工初期时，由于搭
建的支护侵入了衬砌的限界，使得二次衬砌的混凝土厚度不足。

在对二次衬砌施
工时间的确定上也未进行严谨的计算，仅凭经验进行大致的估算，不能保障其安
全性和可靠性，这样在实际运行时二次衬砌就承载不了预期中那么大的压力。

还
有一些为了降低投入成本，删除了浅埋、软弱地层中的预留变形量，这样就忽略
了在后期的实际运行中围岩自由沉降的特性，使得隧道寿命变短。

4、在进行开挖的过程中会使用到爆破技术，但当前的该技术还不够成熟，往往挖出来的结果达不到预期效果，不是多出一部分就是欠缺一部分，使得衬砌厚
度不均匀，所以就会导致衬砌断面局部应力过大。

5、在施工过程中采用的是整体式钢模板台车，如果检查口设置不当就会不方便进行振捣，在进行浇筑混凝土时就会出现很严重的漏振现象，而附着式振捣器
又很难对其进行全方位的振捣，这样就会导致振捣的混凝土不够均匀。

6、还有一些其余原因可能会造成裂缝现象，比如偷工减料、野蛮施工、不按设计施工、不按程序施工等等。

二、隧道衬砌纵向裂缝的整治措施
（一）做好前期准备工作
在施工前期需要做好相关的准备工作，首先是需要加强地质勘探工作，做好
施工前期地质勘查工作，为隧道衬砌结构设计提供准确的工程地质与水文地质资料。

其次可以采用地质雷达探测做好地质超前预报，加强施工过程中的地质复查
核实工作，以便及时修正设计正确选择施工方法和衬砌类型。

这是隧道施工现场
经常发生的问题，为了弥补设计上的缺陷，现场工程技术人员要对开挖暴露后的
围岩情况及时与设计图纸进行核对，发现不符之处不可盲目施工，应立即会同现
场设计人员协商做出相应的变更。

比如笔者参加的南塘山隧道工程，该工程进口位于白云区钟落潭镇光明村，
出口位于白云区钟落潭镇白土村，隧址位于南塘山森林公园。

地貌属于丘陵区域，地形起伏较大，植被覆盖茂密。

南塘山隧道进口里程为DK67+029.00，出口里程
为DK68+890.00，本隧道为双线隧道，全长1861m，隧道最大埋深约119.5m。

隧
道进口采用帽檐斜切式洞门，出口采用直切式洞门，进出口边仰坡率为1：1.5。

隧道进口至右DK67+259.64位于1600m半径的左偏曲线上，右DK67+259.64至右DK67+738.85位于直线上，右DK67+738.85至隧道出口位于2500m半径的左偏曲
线上；隧道进口至右DK68+700位于6‰上坡段，右DK68+700至出口位于2.6‰
下坡段。

确定了这些数据后再采用先进的施工设备、工艺和方法，尽量减少施工对周
围围岩的扰动，确保围岩自稳能力不下降。

严格选择原材料，严格控制混凝士的
质量和技术标准，包括水泥、碎石、砂、水、外加剂等原材料，这样减少了很多
不必要的工序，节约时间，提高了工作效率。

（二）加固围岩
如果围岩失稳就会造成衬砌出现裂缝，而且很容易出现在洞口及浅埋段，由
于设计二次衬砌混凝土的结构是按照全断面进行受力检算的，而实际施工是一个
相对间隔分步的过程，特别是地质不良地段，施工单位应提前作好施工期间可能
出现不利因素的应对措施及结构的临时支护措施，必要时申请变更，否则一旦二
次衬砌混凝土开裂、错位，处理起来相当困难。

另外衬砌裂缝较易出现在塌方空
洞及衬砌空洞处。

在塌方空穴处理时，往往会采用填浆砌石、预留注浆孔的办法，这些方法都要求洞穴内回填稳定支撑牢固，出水点引排水通畅，并确保注浆时水
路不被堵塞。

初支完成或二次衬砌混凝土施工后要及时注浆回填密实是确保塌穴
不再失稳造成破坏二次衬砌混凝土的关键。

超挖造成的二次衬砌背后的较大空洞，也应注浆回填不宜久拖。

近年来，运营隧道出现衬砌裂缝和坍塌事故，主要是该
类空洞没有回填密实日久造成围岩失稳所致。

为防止以上原因造成衬砌裂缝，可
采用衬砌背后空洞回填注浆、超前小导管注浆、大管棚超前支护、地表注浆、隧
道径向注浆等措施加固围岩。

（三）二次衬砌表面补强
在进行补强二次衬砌表面时需要用钢板等粘在衬砌内表面，控制裂缝的发展
和衬砌变形，防止衬砌掉块、剥落。

混凝土作为多组材料组成的脆性材料，裂缝
的存在是客观的。

应加强衬砌混凝土的施工管理，避免或减少混凝土裂缝的产生。

对于出现的有害裂缝应及时进行处理，防止裂缝继续发展和漫延，影响衬砌结构
的稳定。

（四）套衬补强
如果隧道衬砌产生了密集的裂缝，这种现象虽然不足以危及隧道结构安全，
但经加固后仍有较强的载荷能力，且净空断面存在缩小的余地，在安设锚杆、注
浆加固的基础上，可以考虑施作套衬。

套衬就是在既有衬砌内表面再浇筑一定厚
度的混凝土，与既有衬砌共同承担围岩压力，套衬可以有效地阻止既有衬砌进一
步裂损变形。

三、结束语
根据这篇文章我们能够了解到哪些因素会导致铁路隧道衬砌会产生纵向裂缝
的问题以及具体可以通过哪些方式来对降低裂缝现象的出现以及出现后可进行的
养护操作，同时不断创新施工工艺和技术流程，与时俱进不断的总结经验，争取
为我国的铁路隧道事业做出应有的贡献。

参考文献：
[1]杨成勇. 高速铁路隧道衬砌裂缝病害及其整治措施研究[J]. 建筑技术开发，2017，44（6）：53-54.
[2]陈江，阳军生，曹能学，肖小文. 铁路隧道衬砌裂缝整治及衬砌补强加固设计研究[J]. 中国安全生产科学技术，2014，10（9）：134-139.。