全国隧道常见灾害与防治技术二

1隧道常见灾害及其防治技术

土木工程学院江学良2我国各类隧道均存在不同程度的病害。以隧道铁路为例：根据1997年技术状态检查统计，我国运营铁路有隧道5000余座。大部分存在不同程度的病害，有的还相当严重，其中发生失稳现象隧道3270座，占运营总数的65%

现状隧道常见的主要病害包括：隧道水害、衬砌裂损、隧道冻害、与震害3隧道水害与隧道防水4隧道水害的种类及其危害

隧道渗漏水隧道渗漏，按发生的部位分为：拱部有渗水、滴水、漏水成线和成股射流四种，边墙有渗水、淌水两种，少数有涌水灾害。危害：隧道渗水对隧道稳定、洞内设施、行车安全、地面建筑和隧道周围水环境产生诸多不利影响甚至威胁。衬砌周围积水危害:水压过大时导致衬砌破裂软化围岩，从而加大衬砌压力，导致衬砌破裂膨胀性围岩体积膨胀，导致衬砌破裂寒冷地区引发冻胀病害5潜流冲刷概念：由于地下水渗流和流动而产生的冲刷和溶蚀作用。危害：衬砌基础下沉，边墙开裂或仰拱、整体道床下沉开裂围岩滑移错动导致衬砌变形开裂超挖回填不实或未全部回填着，引起围岩坍塌，导致衬砌破坏。67边墙溶洞出水8涌水9水害的成因可以归结为客观和主观两方面原因：隧道穿越含水的不良地层隧道衬砌防水及排水设施不完善10防水设计应考虑地表水、地下水、毛细管水等的作用，以及由于人为因素引起的附近水文地质改变的影响防水原则：防、排、截、堵相结合，刚柔并济，因地制宜，综合治理。隧道防水结构多采用塑料板防水层和防水混凝土。同时要重视混凝土的“裂缝”处理。对于承受高压水的隧道防水或防水要求高的地下工程要考虑多层防线，层层设防。隧道的防水设计11细部构造防水

隧道与地下结构的施工缝、变形缝、后浇带、穿墙管、埋设件、孔口等处是整个工程防水的薄弱环节，对于细部构造的设计与施工要认真对待。12

施工缝防水13变形缝的防水1415隧道排水隧道排水洞内排水洞外排水竖向盲沟环向盲沟纵向盲管排水沟截水沟排水沟洞门仰坡防护1617盾构隧道防水主要是解决管片本身的防水和管片接缝的防水衬砌管片的防水方法：管片结构的自防水;管片的制作精良管片的防水措施：密封垫防水、嵌缝防水、螺栓孔防水、二次衬砌盾构隧道防水1819衬砌撤类型假和防杂水：甲衬砌榴由防峡水混尤凝土夺，钢伴板或盈钢板近与混萍凝土骨复合沃材料偿制作棵，在四侵蚀逐性介笨质中亭采用娘耐侵兰蚀材孕料或饼做内鞋衬保禁护层管筒鹿的接学口是侦关键枝，形舞式有敏刚性邀接口集、刚逗柔结破合接站口和喷柔性爹接口顶管隧既道防水20不同外形式乱的顶旺管接阴头形巧式刚性接名口刚柔防结合喂接口21柔性接举头22沉管娃隧道喂防水砍分为候管段百自身捎防水挠、管培段外斜防水融和管间段接矮头防览水特点：1）采用增水密型穿的防水抱技术；2）采确用柔屋性接经头，传常采刻用的痒是性签能优朗越的GI娃NA和OM统EG陵A型橡胶捉止水带勒所形成供的柔性问接头形驴式；3）三种丙防水形斯式的综关合应用肺形成严勿密的防坊水体系沉管隧芬道防水23GI盼NA断面利止水买设计24基本拆方法个：适当焰疏通注浆尾堵水增设幻玉内防蝴水层水害优整治禁技术住关键意：分析择病害余成因辽，对槽症整秒治合理臣选择判防水克材料严格飘施工茅工艺运营树隧道乳的水咽害治坊理25隧道将衬砌崭裂损盟及其句防治26衬砌裂球损的常谷见病害衬砌宪变形蛾、开说裂、亿渗漏像水端墙捎、侧续墙、不翼墙王位移尘、开颂裂路面误拱起游、沉生陷、肠错台随、开迫裂27衬砌开锻裂28对不纤良地恩质地尘段衬廊砌，恭应贯鱼彻“轮宁强拒勿弱叹，宁燃曲勿透直，勇加强畜衬砌旗过渡例段，得宁长渡勿短妄”的泪原则尽量减突少对围成岩的的毯扰动，艺提高衬橡砌质量尸。大力谦推广光轮面爆破甩，锚喷获支护，广提高混纲凝土永妖久性衬唯砌的抗刮裂、抗雷渗性能骑。预防蝇措施29衬砌变队形、开哲裂的治送理措施若衬恨砌背辫面存冠在空柔隙，协可在咏衬背赏压注其水泥谎砂浆由于紧衬砌妄厚度葱不足,年久走变质凑，或售裂缝赖区域证过大，影响赠到衬锋砌强袄度，宴可在探衬砌嫂面喷累射混旺凝土衬砌塑裂缝虚稳定反时处干理可采用吓压注环障氧水泥挂砂浆或剑水泥砂京浆的方翠法加固对于衬考砌表面盘腐蚀、酬剥落及诊灰缝脱小落可先丝式清除表滚面然后疯加喷一浆层混凝供土整治砖措施30路面洽拱起树、沉仍陷、仅错台词、开施裂处窝理诱因采取笼措施围岩侧泊压力过戏大，导闻致两边葡侧墙内舞移而引票起的路众面拱起在路侍面下聪加设驳水平貌支撑路面局膏部沉陷荡、错台势、严重掉碎裂挖出肉破损善的路借面以超及其净下部纯的基贴层，容重铺系路面治理犯渗漏黑水，缸并将摩水引遥入两轨侧边烟沟3132对洞慨口的镇检查堡与养绵护须引澡起注侮意的马方面筋：挡墙、痒边坡的贤稳定性洞口籍的排唉水、秩防水再系统危石33泥石流谢堵塞洞垦口3435隧道冻素害36常见踪蝶的冻桥害种融类：拱部挂游冰、边自墙结冰孤；围岩冻晓胀破坏背，引起站衬砌变裙形破坏鸦；衬砌发蛮生冰楔隧道浮内网吵线挂猛冰危害性慢：隧道私冻害缠会导周致衬苗砌冻旁胀开叨裂，不甚至套疏松亲剥落枪，造喷成隧幼道衬亮砌结受构的朝失稳搂破坏纵，降删低衬蜡砌结周构的饥安全瓶可靠萍性，饼严重告影响屿运输乎的安晒全和山正常研运行马。37严寒趴及寒您冷地雄区隧观道冻耻害的未防治吓，其娘基本厌措施执是：综合治晚水更换能或改毁造土市壤保温贝防冻加强艘结构序，如搜加设姥仰拱鹊衬砌推，采剑用防存水钢烤筋混表凝土刺衬砌寻，锚睬喷混宜凝土厅加固煮，加按抗冻拴胀锚抬杆等庙。通过势加深薯边墙焦，加匆强底符部排键水等剑方法邀防止厦融坍冻害跟的防吸治38隧道繁的震坊害与蹄抗震39隧道的系震害类伸型及特打征19幼06年美摧国旧配金山直发生8.住3级地套震，旱严重侧破坏撞了位奥于断美裂带弃上的正两座珠隧道摩；19汇23年日本溜关东发涨生8.2级地爷震，宴区铁掠路线范上82座隧吵道遭距到破捧坏或杆变形;19蒙52年美文国克锁斯发忽生7.7级地鲜震，辽穿越较地震恢断裂吧带的棋四座轨铁路插隧道删全部彻都发茧生了屡严重贺破坏筐；19俱83年距谋上海词市15蹲0k舱m以外的半洋面上擦发生6级地耍震，零打浦组路管铃片上强的出鸦现了5座可遇见裂棵缝；19榜95年在日协本阪神改大地震宴中,地铁料结构叹发生钳了很窝大破森坏，旺车站胃结构币破坏睁尤为璃明显析。神艳户高导铁大便开车站的照震害情乘况，用盈明挖法咱于196毫4年建成换，中柱闻（B4秘00精×D茶10面00悠mm，3.规5m）约30根完扰全破倡坏，怪顶板由下沉叛约3m，隧道胜断面变栗成M形。40隧道姑的震喷害类句型及臭特征隧道拐的中默柱上帐端或浩下端膝混凝廉土剥存落，押钢筋央弯曲胸。在装线路解方向它及垂妖直方典向上跃，轴缴向钢右筋鼓羞出，币箍筋事也有吓许多留破坏循的，歇在侧驼壁的辣隅角魄部分顿也发去生裂筋缝及部变位妙但无度显著钞破坏殖。在阪神娃大地震寒中，山翁岭隧道寇也遭到秆严重的谦破坏。辣主要是丽侧壁的纹压溃裂挪纹及拱恰部剪切论剥落及鼻环向开赛裂。许隐多建于20世纪60年代藏的隧锁道，拦由于隶设计督时未糠考虑者浅埋卷地层故变形洞的影暂响，畜隧道燥结构寻的变榨形性配能不谷能承密受这洋次大郊地震贱，拱锋顶部给分发傅生较葛严重夸的剪户切裂郑纹及厅剥落胃，隧迁道横针断面薯方向确发生百混凝假土片舰的剥俊落。阿如山宜阳新币干线菠的六短甲隧摧道，41隧道的趴震害类吊型及特匪征长162慎35m，横低切六绍甲断敌层系钩，地寻震后搭隧道朴的水惊泥内寒壁有哗众多效裂缝散，裂遣缝长置达数瞧十米哨的地沉方有3处，隧兽道的检抬查通道富在百米颜范围内榜出现裂间缝。19腐99年9月21日，我购国台湾倡省台中芳地区发黄生了里歼氏7.3级地喇震（音集集面地震夸）,那次大液地震造和成237饲5人死停亡,旺10威00衬0多人籍受伤控，300朝00多座建久筑物倒佩塌。地鸟震发生慨后,通过对凡台中地线区57座山符岭隧辛道进牢行调旨查,发现除民了8座隧道箱未受损云坏外,其余49座都有费不同程浊度的损下坏,而且磁表现伴出不子同。控形岩式的员损坏,如衬砌识开裂、仅衬砌剥肾落、洞味门破坏牢、地下芝水涌入抖、钢筋盐鼓出及克弯曲、份衬砌移柴位、底诉板开裂灶及由于劫边坡破藏坏造成撕的隧道致坍塌。都汶公曾路11座隧盈道示慨意图汶川何地震隧道岔的震被害类保型及牵特征都江堰－映秀：

都汶高速（紫坪铺隧道、龙洞子隧道、龙溪隧道）

映秀-汶川：

都汶公路卧龙连接线（烧火坪隧道）都汶公路二级路段（单坎梁子隧道、草坡隧道、桃关隧道、福堂坝隧道、彻底关隧道、毛家湾隧道、皂角湾隧道）

1.洞口荣边坡喜滑塌僵与崩渣塌（13处）洞口娃边坡伸滑塌洞口别边坡压滑塌龙洞衰子隧族道出污口的嗽震害龙溪隧等道出口再高陡边宋坡崩落2.洞门榴裂损主要胀发生腹在端猫墙式胁和柱间墙式赚洞门伯结构雾中。桃关隧苦道圆掏弧形钢端墙腹开裂蜻与松汉脱max董:50州cm洞口段拘坍方（5处）3.衬砌扭及围赌岩坍欺塌龙溪隧床道K21好+57孟5-5刮80拱部薪地震小坍方龙溪部隧道董二衬巴坍落纵向为裂缝4.衬砌唯开裂丈及错究位都汶公识路11座隧董道中8座隧道律出现了余不同程鄙度的衬择砌开裂横向相张裂环向堵破裂茫与错肯台（最大届可达20c互m）斜向提剪裂底板腾强烈根隆起5.底板开喷裂及隆晚起底板烫强烈灵隆起初期支培护鼓出轰、剪裂6.初期支塞护变形膨及开裂初期荒钢架炊溃屈地下隧扁道属于脚几何线炒性结构冤，在地途震荷载兼的作用秩下，由蝴于周围深介质的哲存在，撞其动态尝反应会驳呈现出只与地面句建筑不劫同的特乖性，主舒要变现岂为：1)地下隧泉道的振肺动变形队受周围仔介质的肉约束作泼用明显,结构煮的动归力反惭应一淡般不颠明显厦。2)在地南震荷创载作搬用下,当地太下隧浪道结卸构存璃在明们显惯琴性或疾周围民介质跟与结尖构间身的刚绳度失塌配时,结构会净产生过执度变形伤而破坏著。3)地下隧紫道震害桌多发生扮在地质武条件有狡较大变情化的区旷域;相反买如果执地质垮条件问均匀,即便柏震级膀较大,结构也珍较安全。4)地下杠隧道而若穿征过地民质不卖良地区带也趴易遭录震害芹。5)结构庙断面戏形状骗及刚扬度发听生明天显变巡寿化的作部位毫，如库隧恫糊进出贝口等糟部位仓均为扮抗震况的薄俗弱环馆节。5)地下临隧道坚的破亮坏形唤式主绩要是查弯曲果裂缝厚、竖钳向裂首缝混蔑凝土咸脱落伙和钢卡筋外天露等。衬砌的剪切目移位。当隧道建堆在断层袋破碎带戏上时,常常葛会发文生这告种形听式的抬破坏必。在君台湾誉“9·漏21姜”地震中,位于断录层带上诊的一座记输水隧击道就发天生了这大种破坏只。由于肺断层的碎移位,该输泛水隧左道在缝进水架口下握游180泡m处发烈生了嘉剪切肚滑移,如图6-1扒8所示,隧道定在竖躬直方向分开4隧道震化害的主搭要表现抽形式衬砌剪鸦切移位博图m,在水桃平方律向分教开3m掉,整个隧数道发生垃严重破水坏。(2)边坡免破坏阀造成圣的隧江道坍痰塌边坡改破坏堤造成银的隧肤道坍蝇塌(3贴)衬砌开它裂地震中,衬砌数开裂嗽是最毛常发狸生的真现象滩。这偶种形均式的裕衬砌冤破坏忙在又辈可分孙为纵始向裂板损、记横向序裂损卫、斜暮向裂死损、微斜向赛裂损膛进一慨步发丽展所刃致的环向阶裂损、底底板裂耗损以及啄沿着孔蜂口如电菜缆槽、挥避车洞错或避人逢洞发生怠的裂损锡。衬砌确纵向钉裂损止图衬砌躺横向吗裂损南图衬砌粪斜向狐裂损而图衬砌环减向裂损主图底板裂晋损图孔口长附近涛衬砌肆裂损掏图(4洽)边墙敏开裂由于显慕著的边搁墙向内胃变形造仙成的隧蹄道破坏幕。这种压变形可告以造成述边墙衬索砌的大阅量开裂,甚至导粗致边沟谣的倒塌碑。边墙变私形隧道震慢害的机得理现场病调查外表明,隧道及主地下结拌构的震挡害形态愈的差异与地震法强度、磨震中距母、地震亿波的特匠性、地勿震力的斗作用方脸向、地课质条件些、衬砌个条件、喇隧道与绩围岩的般相对刚秩度、施确工方法筹、施工临的难易倚程度以剑及施工镜过程中健是否出超现坍方持等有密奖切关系域。根据农以往地蚀下结构匠在地震娃中所表乓现的行阻为可知,地震程的主野要或安次要赏效应上均可刷使隧工道结辣构遭挺受破询坏。新这些殿效应辣包括宪两个慢方面:(1)围岩斗失稳,主要初指围菜岩的恢变形层、差援异位劳移、怀震害堆和液彻化；(2)地震惯鸣性力,主要指拍强烈的社地层运宣动在结家构中所探产生的痰惯性力衫所造成洒的破坏拘。隧道震该害的机准理围岩胆失稳未和地缝震惯羞性力桌作用是地下顾结构震肃害的两父种主要破原因。凡对于同从一程度嚷的大地痰摇动而肃言,如果树仅论求及结炉构的献惯性斩力,地下结秃构要比盼地面结桃构安全触的多。椒这是因豪为地下硬结构处联于周围许地层的同约束之擦中,并与月地层坏一起练运动穗。因烦而,地下结黄构在地巧震运动虽过程中,仅仅锤按照挥其相恒对于傍地层失的质喊量密亩度和匹刚度井分担涨一部机分地朵震变尤形和靠荷载,而不像抹地面结腹构那样,承担希全部寺的惯捧性力斗。研究部表明:隧道结循构抵抗纵向未的拉伶压和耍横向炎的剪截切两啦种作猛用的能吐力,并不因系结构刚避度的加有强而有坑很大改肢善。所齐以,隧道社结构冈的抗诸震设药计原绕则应跪当考容虑这寸种破饱坏作旧用,使设决计的佛结构争应有锋足够掘的韧处性以怒吸收鲜地震倒所产激生的盲相位滤衍生魔应力佣和相感对变助位,同时又密不损害拔其承受匙静载的畏能力。密一味加拨强结构,试图袋让结朗构去壁抵抗证相当败大的饱强制馆变位壳所产领生的朽内力长是不义现实显的。（1）选址销与规划品设计方蛮面在强销震区午避免丧隧道徐直接猜穿越址活动哀断裂革，穿歪越活笑动断扫裂带坡的次乓级断炎层时贝必须治要加移强抗味震设舅防措且施，耐在次弹级断济裂带朝两侧添一定碍范围甲内二号次衬茎砌应逃采用国钢筋腥混凝方土结客构。隧道抗减袭震启为示（2）洞撤口段山岭痒隧道幻玉洞口猴边坡豆在强方震作陡用下木的稳蹦定性蛛直接变关系专到隧孟道运相营安疑全，庭地震磨中极啄易产计生崩横滑、猫掩埋节洞口钞、毁煤坏洞产门、竹中断厉交通产。因此，凳强震区诞洞口边厨坡应加绩大防护堂力度，智将边坡