隧道及地下工程的灾害事故及其防治技术二

隧道及地下工程的灾害、事故及其防治技术

张子新教授、博导同济大学地下建筑与工程系，上海，200092

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1介绍提纲一、隧道的灾害防护、保养与养护二、隧道及地下工程事故分析2一、隧道的灾害防护、保养与养护3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4隧道主要病害包括：隧道水害、衬砌裂损、隧道冻害、震害、洞内空气污染和火灾5隧道水害与隧道防水6隧道乱水害凤的种举类及索其危磨害隧道钥渗漏锄水隧道那渗漏括，按途发生庄的部们位分桶为：昼拱部券有渗尊水、构滴水筒、漏屋水成遥线和隙成股排射流茎四种峰，边浮墙有押渗水降、淌葛水两占种，减少数洗有涌箱水灾格害。危害：隧谊道渗摇水对染隧道浇稳定含、洞设内设殖施、舟行车此安全贝、地建面建位筑和爹隧道刷周围帝水环仓境产榨生诸尝多不只利影沉响甚胞至威锄胁。衬砌令周围单积水危害:水压逃过大沿时导质致衬破砌破押裂软化待围岩言，从滑而加来大衬谅砌压夫力，近导致停衬砌饰破裂膨胀菊性围针岩体循积膨僵胀，鸣导致粗衬砌犹破裂寒冷既地区店引发军冻胀浪病害7潜流羡冲刷概念另：由扛于地锅下水倾渗流零和流蚁动而当产生青的冲哪刷和址溶蚀蔑作用较。危害虑：衬砌摘基础谷下沉酬，边寄墙开伯裂或贤仰拱协、整互体道此床下帝沉开夺裂围岩迅滑移牢错动早导致挺衬砌薯变形牧开裂超挖烧回填鸡不实捆或未初全部循回填骑着，师引起更围岩氧坍塌灵，导杏致衬凳砌破难坏。89边墙衔溶洞街出水10涌水11水害曲的成罚因可以圈归结捧为客丛观和丘主观艘两方煌面原隆因：隧道孙穿越岸含水盈的不榨良地坐层隧道丈衬砌咳防水伍及排堆水设猴施不抚完善12防水悉设计启应考基虑地等表水出、地桶下水升、毛绢细管猪水等略的作夜用，鸟以及志由于缩慧人为运因素阴引起基的附创近水宽文地塘质改续变的翠影响防水摘原则故：防葵、排晋、截映、堵岗相结心合，块刚柔超并济碎，因地夏制宜夺，综趴合治关理。隧道烂防水哀结构佣多采城用塑咐料板沿防水蠢层和渔防水炸混凝暮土。粘同时亮要重师视混明凝土续的“够裂缝鹅”处交理。对于艺承受杀高压饥水的奋隧道虚防水堤或防截水要荐求高驱的地低下工卷程要索考虑乐多层典防线轰，层毙层设搜防。隧道万的防兴水设股计13细部牲构造尿防水隧道萌与地声下结双构的暗施工妥缝、济变形贺缝、将后浇针带、币穿墙姻管、采埋设拨件、狭孔口热等处区是整效个工碑程防壳水的寸薄弱刃环节咱，对拢于细肢部构听造的筒设计壤与施模工要控认真把对待址。14施工钉缝防绕水15变形状缝的尿防水1617隧道爱排水隧道负排水洞内沿排水洞外抗排水竖向屡盲沟环向亦盲沟纵向步盲管排水誓沟截水鸦沟排水征沟洞门臂仰坡柔防护1819盾构违隧道凉防水多主要赴是解颠决管渔片本风身的母防水涨和管奶片接旷缝的提防水衬砌械管片宜的防辜水方乎法：饶管片勇结构概的自现防水披;管盆片的触制作激精良管片茄的防今水措枕施：泄密封艺垫防今水、管嵌缝坛防水禽、螺魂栓孔毅防水疗、二叫次衬祝砌盾构形隧道殊防水2021管片优接头吹常出夺现的湿几个暂问题灭和解聚决办吉法接头陶区混乘凝土赖剥落小型粒管道器密封旧件22拐弯虹区混雨凝土脏裂开能增企大柔与性的磁几何蛛尺寸23十字基接头脆泄漏接口磨自动弱闭合租（能闲在压管力下勉自动寇挤出梢粘性测物质策）24密封职松动倒钩针设计25嵌入卡封顶懂块滑动所材料俱表面26衬砌闷类型循和防不水：互衬砌庭由防霉水混零凝土列，钢且板或傻钢板懒与混址凝土宗复合纪材料价制作抵，在预侵蚀明性介苗质中胡采用叮耐侵还蚀材搜料或盏做内俭衬保虹护层管筒方的接锦口是区关键皮，形撑式有凶刚性恨接口碰、刚吊柔结德合接谷口和失柔性昂接口顶管镜隧道爹防水27不同生形式热的顶闯管接扒头形兔式刚性镜接口刚柔架结合腰接口28柔性宁接头29沉管基隧道刘防水船分为绒管段评自身拌防水刷、管互段外认防水轨和管锹段接云头防棉水特点舞：1肃）采赠用水宪密型居的防牢水技齐术；表2）局采用伴柔性不接头滔，常殖采用插的是孙性能敢优越巩的G窑IN析A和枣OM倍EG掉A型悔橡胶体止水扎带所壳形成瘦的柔画性接涝头形颈式；跨3）凶三种漠防水易形式蓄的综庭合应然用形县成严伶密的祥防水季体系沉管永隧道盒防水30GI想NA良断面邪止水耀设计31基本再方法落：适当候疏通注浆百堵水增设木内防刚水层水害童整治额技术盏关键塘：分析挪病害绘成因丑，对梨症整索治合理个选择泡防水装材料严格庸施工转工艺运营侦隧道陕的水苗害治励理32隧道能衬砌译裂损颜及其广防治33衬砌倾裂损幻玉的常关见病弱害衬砌嫂变形刘、开奋裂、坑渗漏带水端墙崖、侧识墙、园翼墙是位移坊、开盏裂路面得拱起代、沉附陷、编错台铁、开求裂34衬砌暮开裂35对不锻良地惨质地冻段衬专砌，指应贯运彻“亡宁强浓勿弱韵，宁邻曲勿怀直，矩加强惨衬砌指过渡漠段，冶宁长乖勿短袖”的贪原则尽量测减少悲对围持岩的军的扰展动，姓提高妈衬砌横质量愉。大时力推瞎广光出面爆广破，剥锚喷脆支护缸，提促高混希凝土竹永久楼性衬乖砌的谣抗裂庸、抗史渗性毕能。预防离措施36衬砌开变形泻、开重裂的爆治理非措施若衬絮砌背骆面存刘在空暑隙，拾可在炮衬背午压注竭水泥当砂浆由于徒衬砌灰厚度吨不足,年久漂变质骗，或咐裂缝甜区域牢过大，影响塑到衬罩砌强惠度，谜可在践衬砌辛面喷来射混兴凝土衬砌概裂缝闪稳定义时处拢理可采窝用压角注环糊氧水舍泥砂掌浆或艇水泥福砂浆脱的方议法加柿固对于绝衬砌偷表面戏腐蚀肺、剥右落及嫩灰缝盖脱落室可先炎清除左表面应然后议加喷速一层束混凝俭土整治禁措施37路面岂拱起专、沉带陷、侵错台顾、开职裂处颈理诱因采取枕措施围岩钉侧压牢力过乌大，慈导致睛两边倡侧墙挎内移樱而引壳起的缘瑞路面被拱起在路予面下义加设镜水平流支撑路面搜局部氧沉陷尖、错亩台、阻严重奇碎裂挖出奸破损绝的路闸面以柜及其金下部霉的基母层，绣重铺水路面治理剥渗漏知水，住并将未水引予入两册侧边坐沟38无损雨检测3940对洞爸口的举检查蚊与养抄护须引蛮起注飞意的芳方面格：挡墙塞、边轿坡的灶稳定嚼性洞口酒的排阵水、招防水钢系统危石41泥石莫流堵挖塞洞赤口4243隧道捏冻害44常见胳的冻辩害种刚类：拱部穴挂冰希、边万墙结晶冰；围岩谅冻胀盾破坏荐，引础起衬森砌变霸形破互坏；衬砌才发生缠冰楔隧道晋内网工线挂顶冰危害亡性：隧道荡冻害迁会导针致衬升砌冻妨胀开堪裂，甜甚至兼疏松蔽剥落弓，造础成隧穗道衬轻砌结剪构的炮失稳怎破坏形，降叔低衬晚砌结梅构的孤安全著可靠桃性，泳严重片影响喜运输为的安壶全和乳正常匠运行拖。概念荐：冻结螺圈、岛融化喂圈45严寒究及寒僚冷地敬区隧暂道冻来害的意防治如，其民基本企措施篇是：综合闲治水更换沙或改遍造土位壤保温旨防冻加强弹结构米，如莲加设拆仰拱西衬砌惠，采蝴用防狐水钢萝筋混酷凝土摊衬砌凭，锚亏喷混烫凝土肺加固龄，加域抗冻眉胀锚塘杆等婆。通过召加深股边墙奔，加匹强底腾部排逮水等寺方法亚防止阔融坍冻害亏的防骨治46衬砌晌腐蚀47隧道畜衬砌制腐蚀夺分为让物理夜腐蚀报和化源学腐葛蚀。物理申腐蚀冻融副交替双部位详的冻惰胀性露裂损干湿烦交替失部位桌的盐衣类结现晶性污胀裂蓄损坏化学匆腐蚀窑：硫酸兰盐侵锡蚀、讨镁盐海侵蚀毕、软受水溶聚出性踏侵蚀聋和一柏般酸衬类腐德蚀隧道侵腐蚀喉的分恰类和丙影响才因素48提高滩衬砌谣的密隔实度带和整身体性外掺净加料举法：闹比如苗掺加仁粉煤墨灰可隐以去锻除游视离的买Ca由(O卡H)2。选用锣耐侵宣蚀水你泥加强稠衬砌际外排弄水措鸣施在衬域砌表狐面做唇隔离甚防水汗层采用弟与侵吓蚀性坑环境魂水不冰起化惑学反蒙应的民天然魂石料哗筑衬怨砌向衬键砌背北后压杏注防石蚀浆跟液等防治嘉措施49隧道抗的震解害与示抗震50特点晋：地下浑结构肠在地批震作招用下叉，由迈于周馋围岩院土介讯质的毯存在六，会优发生专不同绸于地俩面结魄构的猛响应隧道酸容易小发生饰震害菊的地吴段与叨部位隧道而洞口特殊伶地层庭条件衬砌那有缺起陷的兆地段猾和部玻位对隧晒道震汇害的幼认识51隧道雄震害宗与支昏护的贡关系吨：当围贤岩不倦稳定罩时，烟衬砌岭只要度能与燃围岩鬼保持愈大致肃一致峰的变配形，蹄既不篮致产启生严杠重的洁震害支护党与围秋岩密派贴对缝隧道雪震害棋十分拍重要萄。推过广新塑奥法劝施工哗、采笔用喷猾锚衬存砌及准复合会衬砌烘，衬景砌背膛后压饥浆等遗措施威。为保景证机止构具孔有适仅应地保层变菌形的露能力箩，应干适当绍减少赤结构负的刚偷度曲墙块式衬隶砌优吨于直谊墙式略，封折闭衬危砌优适于未等封闭滋式单线刃隧道滑的裂拿缝出捞现在杜仰拱涂、拱康顶内饿侧以短及仰著拱拱染趾的童外侧52隧道属抗震亿加固答与震颂害整挑治问题加固巴方法有滑舰坡危思险的庸不安铜全斜尽坡新设观抵抗待偏压另的加逗厚边中墙混家凝土丘、拱返架保扯护工续程抖，内求衬砌港，锚梯杆加粘固工凝程表面猫有岩占石滑庙下危趣害的兴洞口延长朴隧道省，重句新衬慢砌，周进行蝴防护有泥希石流粒危险柜的洞嘉口治理巾山坡繁，筑托防沙勇堤有山蓄体崩脱毁、绩流沙车历史粥，以棋及随妈喷水锐有泥悦砂流湖出的巧的区育间山体愧注浆打及排叠水衬砌座背后者有空轧洞回填陶注浆53地铁就震害墙与抗筛震19今95巷年日宝本阪休神地仗震表瓦明，伪强烈针地震悉时，组地下乱结构古震害洗严重伸；同抓时地歼下铁收道延猎伸范炉围广曾，其绳间场秀地土缝的特蜓性复左杂多存变，狸土层写的液篮化、验震陷补等现登象亦处会对庙地铁逢造成伏间接铅影响住。因滨此，氏对地扇铁抗悄震性们能的窃研究饮应该庭引起规重视梨。54对9迈5年咳阪神逼地震塞资料笨总结毙发现逗，地臣震破肝坏主森要特赵点：不对指称结缝构发部生的锈破坏似比对惩称结蚁构严拨重上层海结构诉比下贸层破喇坏严澡重。破坏哥主要馅发生叛在中乒柱上地下熟结构剃上部童土层焰越厚爪，破禾坏越粘轻。纵墙学和横应墙均丢出现轧大量谢的斜塔向裂呀纹，亏特别绳是角少点部批位。亩顶板谷与侧拖墙的穿破坏扁程度阅与中椒柱密傲切相驶关区间夜隧道扩的破态坏形势式主比要是幅裂缝街，其派中多盘为侧棍墙中痛部的蚊轴向焦弯曲脾裂缝55隧道怒及地崭下工覆程安粒全与密防灾56隧道御和地系铁建追筑结咱构复狐杂、敌环境令密闭票，加泼上人耽员密狗集，仇一旦鼻发生真火灾鞠，扑俘救相桥当困乓难，愧往往牢会造陡成重牌大的厦人员递伤亡谁和财访产损权失隧道标火灾讯的危龟害性5720桑03走年2牙月1叫8日柴上午插，由水于一凶名中勤年男掘子纵弃火，艺韩国陆大邱移市地因铁一照号线肥的中腰央路亩车站铲顷刻谅间被泥烈焰麻和浓贼烟吞抹没，感两列泡满载划乘客何的地州铁列阔车被闭烧毁柿。根颂据韩树国官故方提穷供的广数字笔，当宣时有捕12茎6人捞死亡物，1震46钻人受之伤，誉另有创31嘴8人票下落厦不明5859火灾饺现场塌试验秒结果60隧道弱火灾访的主巩要原傍因1.臭车趣辆电贪气线时路短猫路、惊汽化园器失舟灵、赠载重恨汽车司气动肚系统盗故障壳等引额发火油灾。2.仔隧干道内搏道路利狭小鹿，能盛见度昏较差户、情错况又映较复压杂，纽奉容易千发生但车辆追相撞乒事故率，也鼻可引降发隧顶道火耕灾。3.烛隧冈道内掠通行谈的车其辆所待载货将物可铺能有窑易燃鹊易爆均物品英，遇走明火羊（或辉热源毁）发蕉生燃渔烧或受自燃坟。61主要猛防火失措施1.搭采用剃耐火卡材料2.们较长茄的隧浪道划外分防峰火分庆区3.迈隧道横内设生置自竹动的雨水喷岗淋灭功火系描统和或火灾此自动敲报警送系统异，以券及配答备各辟类便牵携式华灭火俯器。4.肺设置修疏散蓝避难槐设施步，如南避难蹲通道乞、隧乒道两船侧的仁诱导擦路、醋定点爪急救盖避难占场所尚等5.烫加强洪隧道蝴消防纹管理锤和交左通管义理以券及经万常检居查隧登道的省防火辣安全刊工作62地铁催火灾搭的主把要原敬因1.弃地沙铁车笨站在葡装修祸、设撒备、静办公球等方处面存带在一检定数融量的御可燃范物，吓操作训不慎茶引发暂火灾2.馒施游工中范进行卫焊接热、切偿割作趟业以键及工荷作人铅员吸段烟、晋列车植运行老时产装生的晶电弧未等原睁因。3.滥乘鸽客违蜂反规腾定，麻以及帐车上嫂电器茎设备赶故障匹等原项因4.轿变秧配车敌站设绪备故鄙障导捏致火次灾5.狸人单为纵梯火和贱恐怖乓袭击63主要筹防火就措施1.指车站搞的布赤局应锯合理拢，采嘴取防歇火墙向、水氧幕等饼措施曾。严怜格限享制车彼站内禾各类穗易燃位物品2.兼加强吗隧道撒维修植施工啄管理3.孔地铁胸客车挤采用错不燃薯材质岛制造4.桂地铁黑变电勤站、议高压羡电缆欺应在复地面丈建筑旺敷设壳。5.苗设计购时考旷虑火威灾排栏烟要胃求6.哭自动驴监控衰系统摧；灭描火淋段喷系乡丰统64火灾缺时的诵烟雾惹排放糖系统65附属姿设施贪的养激护66隧道姑附属凭设施把养护倾工作捡范围瞧包括炎：照明询、通赞风、厦排水质、消震防等隧道津的维识修保贯养检伐查包迷括经器常检育查、驶定期冰检查喝以及蚊特殊利检查67通风对于拾利用猎竖井胳、边炼窗通虑风者鞠，应彼随时血检查浴，清搂除井井内杂摘物对各认式通焰风机捆、管垮道、疲机电粉、动逃力设贿备等流，每铁月进翁行一洽次运少转情怀况检堪修68照明通过乌遮阳匙棚、厉减光笋格栅恰、绿缺化等隐尽量徐保持脑洞外本附近迎低亮伯度采用葡路面能标线介、路拒缘石师、刷方白色罢反光泡材料良等方撤式，究提高海隧道叉亮度次并诱典导视腐线加强座隧道累内路翻面、兄侧墙蹈、顶痒棚和恒照明皱灯具更的清她扫工惊作设置制的照贼明器骄应当华防震红、防对水、足防尘挑，并协作定汪期检鞠查69二、径隧道佣及地伯下工柿程事磨故分网析●盾构珠隧道－事故破调查咽及分筹类－事蛛故原梳因分太析－工殃程对怕策●公路纷隧道70盾构属隧道点－事故换调查路及分央类盾构蛾法中姨常见碧的施斥工事信故类浮型有放以下窝几种经：结饼压力读舱土棕体在档隔板弟传递禽的推低力作绩用下技发生层固结陈，结洲成硬线块的阻现象任。闭塞闭塞躺是由柏于土粪体成今拱使混得不愉能正砌常出嫁土进名入土烘体压该实充剖满压暂力舱萍，而水缺乏进流塑矛性的坡土体柄又使常搅拌走翼的幅阻力页上升此，加涂大刀厌盘扭态矩进砌而引师起施蒜工困居难。喷涌盾构肠掘进弟打开场螺旋呼输送材器阀朱门出凝土时柴，以呆水为口主，指水和切砂混悟合从租出土怨口喷佳涌而觉出，广散落肉在隧已道内箱，皮尊带运洗输无右法带即走土绘体。开挖研面失缺稳由于音千斤焰顶、今隔板广传递听到压屡力舱朱的压推力不桐能均木匀作困用于坟开挖德面，法而使隶开挖辟面失要去稳番定的斩现象怪。地表呢发生窝沉降隧道牵施工增中不贺论采亡用何捷种施挂工方宋法都吧会产饼生不偷同程马度的存地面韵沉降晴，盾伟构法竭也不搜例外匆。特气别是愚在松购软饱勤和和雅含水喷不稳带定的扎淤泥扁质粘爹土层勤的浅待覆土锻隧道待中，阔这种穿现象港尤为鼻明显匹。盾使构法录施工冒中要词求将络地面屡沉降圾控制消在允涝许的倾范围宅内。茅当地欣面沉丝式降超敏出允身许范狱围时秤，会贿引起伏地面婚建筑统物墙悔体开腾裂，宰个别饰地点夕由于赏墙体奖开裂陈而产具生不稿良的芬影响殿。渗漏作水不论移何种糟隧道冲施工衫，都吃要对氧渗漏现水采加取相沿应的问措施漠及时瞎加以建控制毫和治晌理，张否则兰会隧负道施戴工带诵来严沫重威漫胁，理因此佩渗漏熟水量晒应符吓合结禾构防尾水标座准。塌陷其他已事故71上海垮地铁病四号富线事熔故照声片（勇1）72上海岩地铁抹四号刷线事封故照优片（征2）73上海诱地铁挑四号词线事内故照贺片（沿3）74上海茄地铁致四号国线事倡故照盟片（维4）75北京亩地铁饰五号柱线崇丽文门喘车站事故突现场承的坍塌塌钢拆筋76广州帖地铁惊三号求线事呢故照耳片(眉1)77广州潮地铁痰三号更线事辆故照爱片(勺2)78台湾豪高雄情坑內姑滲水残情形端及阻伴漏79陷下瞧去的难车子808182事故阵原因伟分析结饼散原因佣分析闭塞肿原因部分析喷涌念原因店分析开挖检面失替稳原遍因分桥析地表垃发生鄙沉降稳原因静分析渗漏江水原牺因分芒析坍塌兽原因纹分析其他蛛事故防原因僚分析83工程排对策结饼1、正掘进蜡时注稀泡沫钢剂，拦改善攀土体检的和应易性影，预响防粘珍土结拥块2、析盾构究刀盘蛋在设讨计上海应考择虑对盯泥岩裹的切渡削功姿能，吨使刀衫盘尽呈少出员现粘唐结堵娱塞3、挨也可饮以在恢刀盘贸背面辈和土培舱胸努板上枣增设暖空心街搅动初棒，贩增加两搅拌酷强度忍和范灿围，破并且追空心令棒内勇还可芳以预棕留注蔬水孔圈，以爆便清浅洗刀娃盘和怀土舱泳。4、锦空转棋刀盘除，使策泥饼端在离萝心力抗的作斥用下架脱落84闭塞从人采孔进竖入到培密闭炼舱内困除去协障碍贞物；加固仇好开誓挖面食前的弓地基勒土，世将盾翻构机刃停留减在加容固体饲范围扑中，狂从盾喝构机游侧面时除去呈障碍密物（垦存在辩埋设箱物和伯作业燥带的赏制约脚）；在开荒挖面傅前筑业工作汁井，功牵行桨盾构裕机入孝内，在从地休面一志侧除信去障共碍物附（要衣增加肆费用短和工孙期）工程懂对策85喷涌关闭揪螺旋胃输送敞器情依况下芹继续殊掘进抄，让况切削传下的五土体基挤出时土舱颈内的抚水。京采取包这种胀措施桶时，垮要预斗防舱握内压裹力过侮高，业造成和盾构挣前方滥隆起跌、冒昏浆以扩及盾恢尾被虏击穿界等。提前蛋采用绒气压文平衡战模式妖掘进耽，但纵要预贯防漏宋气事印件的提发生寸。加入拐高浓陕度泥弃浆或锻泡沫呜，改辅善土纤体的乳和易糕性，紧使土漆体中第的颗析粒和将泥浆状成为群一整勺体。盾构洁选型炊方面里，螺端旋输棵送器请选择诱具有吐土塞俗效应跪的中陡轴式款螺杆尖和简掌短式末螺杆湿。在盾轨构刀培盘设知计时蛮，优籍化设硬计好织刀盘催的开拴口率叨和刀铸具，博使切脖削进丹仓的丝式颗粒啄较小滩且均图匀。如果鹿施工秒特别征困难懒的情讯况下凳，在韵螺旋井输送帖器某敏一位悉置安浮装连稿接管森道，茫改成东泥水章盾构唐出土柏模式工程脖对策86开挖却面失昨稳施工奴单位鸟控制牢好压垒力舱闹的应惯有压龙力，拼防止吉开挖沸面失矩稳；为了筹保证绍开挖疑面的秀稳定乐，重驴要的甚是要腊使开得挖下拦来的灾土砂谨具有白塑性舞流动哨性，贝并使们土砂眯确实宗充满告压力碍舱内性，同趣时还盛应是秃开挖旨下来暗的土想砂具精有止因水性汇。同时峡为了科一边秒保持席开挖诵面的锣稳定诱一边勺顺利阻进行构推进胀，则喜需要脉适量脑的进滋行排爬土，猴维持滋排土厌量和鄙开挖预量的峰平衡工程刮对策87地表觉发生腐沉降在发盏生沉茂降