隧道养护技术-隧道衬砌裂损及其防治

项目八隧道衬砌裂损及防治

任务一基础知识任务二衬砌裂缝处治任务三稳固岩体任务四衬砌更换与加固任务五衬砌裂损的预防技术任务四衬砌更换与加固一、压浆加固1.圬工体内压浆加固衬砌裂损发展非常缓慢或者已呈稳定，可以进行圬工体内压浆，一般以压环氧树脂浆为主，并选择无水季节施工。2.砌背后压浆加固主要是针对衬砌的外鼓和整体侧移。在拱后压浆增加拱的约束可以起到提高衬砌刚度和稳定性的作用，所以一般可以局部应用，主要在发生外鼓变形的部位。任务四衬砌更换与加固二、嵌补加固对已呈稳定暂不发展的裂缝，如果不能采取压浆加固者则采用嵌补加固。1、以岩石强度或岩石的物理性质指标为代表的分类方法。2、以岩体构造、岩性特征为代表的分类方法。3、与地质勘探手段相联系的分级方法。4、组合多种因素的分级方法。任务四衬砌更换与加固三、喷锚加固

裂损衬砌的所有内鼓变形和向内移动的裂损部位，采用（预应力）锚杆加固岩体（如图所示），可将衬砌与岩体嵌固在一起，形成一个均匀压缩带，以增强围岩的稳定性。四、

套拱加固如果混凝土质量差，厚度不够，或受机车煤烟侵蚀，掉块剥落严重，并且拱顶净空有富余时，可对衬砌拱部加筑套拱或全断面加筑套拱（如图所示）。任务四衬砌更换与加固拱部套拱加固全断面套拱加固任务四衬砌更换与加固五、更换衬砌拱部衬砌破坏严重，已丧失承载能力，用其它整治补强手段难以保证结构稳定，或者衬砌严重侵入限界，采用其它整治措施有困难时，采用全拱更换，彻底根除病害。

六、其它加固手段当仅有墙脚内移而不下沉和隧底岩土隆起时，可在墙基处增设混凝土支撑以扩大基础。隧底围岩软弱下沉或隧底填充上鼓时，可加设仰拱。项目九隧道衬砌腐蚀任务一隧道衬砌腐蚀基础知识任务二隧道衬砌腐蚀整治任务三隧道衬砌腐蚀预防

隧道衬砌腐蚀基本稳定任务一基础知识隧道衬砌腐蚀是指隧道衬砌结构受到物理或化学作用被腐蚀的现象。衬砌腐蚀开裂及变酥危害：腐蚀使混凝土变酥松，强度下降，降低衬砌的承载能力。缩短隧道使用寿命，危及行车安全。任务一基础知识隧道衬砌腐蚀分为物理腐蚀和化学腐蚀。物理腐蚀冻融交替部位的冻胀性裂损干湿交替部位的盐类结晶性胀裂损坏化学腐蚀：硫酸盐侵蚀、镁盐侵蚀、软水溶出性侵蚀和一般酸类腐蚀隧道衬砌腐蚀的分类和特点腐蚀介质活动性地下水基本稳定易腐蚀物任务一基础知识腐蚀三要素隧道衬砌腐蚀的影响因素：1、衬砌污工的质量和水泥的品种；2、渗流到衬砌内部的环境水含侵蚀性介质的种类和浓度；3、环境的温度和湿度等自然条件。任务一基础知识环境水对混凝土侵蚀的判定标准项目九隧道衬砌腐蚀任务一隧道衬砌腐蚀基础知识任务二隧道衬砌腐蚀整治任务三隧道衬砌腐蚀预防

任务二隧道衬砌腐蚀整治整治原则隧道衬砌防腐蚀措施，应首先从搞好勘测设计着手，掌握隧道工程地质和水文地质资料。查明环境水含侵蚀性介质的来源和成分，在正确判定其对衬砌混凝土侵蚀的程度的基础上，因地制宜地采取防治措施。整治原则为：因地制宜，综合整治，彻底整治。任务二隧道衬砌腐蚀整治腐蚀成因（3）生物作用菌类、昆虫等的侵害作用，包括使材料因虫蛀、腐朽而破坏，如木材的腐蚀等。

任务二隧道衬砌腐蚀整治腐蚀成因

（1）物理作用一般是指干湿变化、温度变化、冻融循环等。这些作用会使材料发生体积变化或引起内部裂纹的扩展，而使材料逐渐破坏，如混凝土、岩石、外装修材料的热胀冷缩等。

（2）化学作用包括酸、碱、盐等物质的水溶液及有害气体的侵蚀作用。这些侵蚀作用会使材料逐渐变质而破坏，如水泥石的腐蚀，钢筋的锈蚀、混凝土在海水中的腐蚀、石膏在水中的溶解作用等。隧道衬砌腐蚀防治措施任务二隧道衬砌腐蚀整治提高衬砌的密实度和整体性外掺加料法：比如掺加粉煤灰可以去除游离的Ca(OH)2。选用耐侵蚀水泥加强衬砌外排水措施在衬砌表面做隔离防水层采用与侵蚀性环境水不起化学反应的天然石料筑衬砌向衬砌背后压注防蚀浆液等项目九隧道衬砌腐蚀任务一隧道衬砌腐蚀基础知识任务二隧道衬砌腐蚀整治任务三隧道衬砌腐蚀预防

任务三隧道衬砌腐蚀预防衬砌腐蚀预防预防衬砌老化预防隧道侵蚀任务三隧道衬砌腐蚀预防预防隧道侵蚀水是隧道衬砌腐蚀的至害媒介，防腐蚀先治水。水的侵蚀包括溶出性侵蚀（即非结晶性侵蚀）、结晶性侵蚀和复合性侵蚀（溶出性和结晶性两种侵蚀同时作用或交替作用）。任务三隧道衬砌腐蚀预防预防隧道侵蚀

（1）溶出性侵蚀

预防该类侵蚀，只要预防衬砌渗漏水（2）结晶性侵蚀

预防该类侵蚀，需防止衬砌渗漏水，并防止混凝土浸水，可采用抗侵蚀混凝土修筑衬砌或利用防蚀层。（3）复合性侵蚀

前两种方法综合运用任务二隧道衬砌腐蚀整治预防衬砌老化主要措施

1、采用抗侵蚀混凝土：

抗侵蚀水泥材料选择抗硫酸盐水泥、火山灰质水泥；抗各种化学腐蚀的矾土水泥。

1、采用防蚀层：

将耐腐蚀材料铺设在衬砌混凝土表面，使之成为防蚀层，提高衬砌抗腐蚀能力。

任务三隧道渗漏水整治技术项目七隧道水害及隧道防水任务三隧道渗漏水整治技术隧道渗漏水形式多种多样，但其渗漏水机理是一致的，即渗水处与结构外地层存在水力联系或结构存在渗水通道。渗漏水治理时需仔细分析渗漏水成因，从根本入手，采取针对性的措施，才能较为彻底地根治渗漏水，切不可盲目封堵，治标不治本，否则只能欲速则不达，事倍功半。根据渗漏水产生机理及施工经验，渗漏水治理施工应遵循“排堵结合、刚柔相济、因地制宜、综合治理”的原则。

对于个别渗漏范围广、渗漏情况较为严重的隧道，一般是由于防水系统遭受到较为严重的破坏或结构后水源补给较为充足，为提高治水效果，在逐项治理前应进行一次系统的衬砌后回填注浆，以达到减小衬砌后贮水空间、阻塞部分渗水通道的目的。回填注浆可通过预留注浆管或重新安设注浆管进行，深度以穿过二衬距初支表面5cm为宜，注浆材料以水泥单液浆掺加适量膨胀剂或膨润土水泥浆为主，必要时也可采用水泥—水玻璃等快凝浆材。回填注浆过程中应严格控制压力等参数，避免对结构产生破坏。对于范围非常小的渗水，可采用在房屋、楼宇、地下室工程中广为使用的聚氨酯堵漏剂（俗称：发泡剂）配合针式注浆设备进行封堵，其注入衬砌后会快速侵入周边空隙，迅速膨胀已达到阻塞渗水通道的目的。处理前处理后对于有明显出水点，形成明流的渗漏水，我们采用埋设排水盲管的方法将漏水引导排出。首先，用切割机在出水点周围及水流路径上切“V”型槽，切槽宽度深度应考虑将埋设排水管的直径，如槽宽过宽，不易后续封堵表面，在形成引排水通道后，漏水容易从槽两边扩散形成新的出水点；又如槽深度过深，在拱顶及拱腰有倾角的位置后续封面填充时，会由于材料自重过大而造成不密实或脱落，影响处理效果，一般宽度大于排水管体直径1cm左右，深度大于管体半径1cm为宜；然后，选用市场随处可见的软质的PVC，PE管，之所以选用“软质”排水管，是因为隧道洞身多为弧形，“软质”材料能更好的帖近衬砌，随洞身弧度改变而管体不会破坏。将管体从中剖开，清槽后平顺的扣于槽内，并加以固定，管内可填充少量类如土工布条的吸水物质，以起到集中吸附漏水不向管体四周扩散的作用；最后采用具有防水性质且快干的填充材料如防水腻子、环氧砂浆树脂、锚固剂等将槽身填实，表面抹平。处理前切槽后抹平槽身处理后项目八隧道衬砌裂损及防治

任务一基础知识任务二衬砌裂缝处治任务三稳固岩体任务四衬砌更换与加固任务五衬砌裂损的预防技术任务二衬砌裂缝处治1、整治原则整治衬砌裂损病害首先要消灭已有的衬砌裂损带来的对结构及运营的一切危害，并防止再加大裂损。其次是采取以稳固围岩为主，稳固围岩与加固衬砌相结合的综合治理措施。2、裂缝的种类（1）张裂弯曲受拉和偏心受拉引起的裂损，其特征是裂纹、裂面与应力方向正交，缝宽由表及里逐渐变窄。如图所示。任务二衬砌裂缝处治（2）压溃弯曲或偏心受压引起的衬砌裂损。裂纹边缘呈压碎状，严重时受压区表面产生鱼鳞状碎片（中间厚，四周薄）剥落掉块等现象，如图所示。（3）错台由剪切力引起的裂缝，裂缝宽度在表面至深处大致相同，衬砌在裂缝两侧沿剪切方向有错动，即形成错台，如图所示。2、以岩体构造、岩性特征为代表的分类方法。3、与地质勘探手段相联系的分级方法。4、组合多种因素的分级方法。任务二衬砌裂缝处治3、表面修补法

对已呈稳定暂不发展的裂缝，如果不能采取压浆加固者则采用嵌补加固。任务二衬砌裂缝处治4、压浆修补法（1）圬工体内压浆加固：衬砌裂损发展非常缓慢或者已呈稳定，可以进行圬工体内压浆，一般以压环氧树脂浆为主，并选择无水季节施工。（2）衬砌背后压浆加固：主要是针对衬砌的外鼓和整体侧移。在拱后压浆增加拱的约束可以起到提高衬砌刚度和稳定性的作用，所以一般可以局部应用，主要在发生外鼓变形的部位。5、拱部挂网、喷锚裂损衬砌的所有内鼓变形和向内移动的裂损部位，采用（预应力）锚杆加固岩体（如图所示），可将衬砌与岩体嵌固在一起，形成一个均匀压缩带，以增强围岩的稳定性。任务二衬砌裂缝处治项目八隧道衬砌裂损及防治

任务一基础知识任务二衬砌裂缝处治任务三稳固岩体任务四衬砌更换与加固任务五衬砌裂损的预防技术任务五衬砌裂损的预防技术

一、勘察设计措施1.隧道设计时，应进行详细勘察以准确划分围岩级别，在此基础上选择恰当的衬砌类型，使衬砌结构与围岩实际荷载相适应而避免衬砌裂缝病害。2.隧道穿过偏压地段、断层破碎带、褶皱区等局部围岩松散压力或结构压力较大的地段，衬砌结构要相应地采取加强措施，进行特殊设计。3.隧道衬砌用混凝土必须选择合适的水灰比，以延缓混凝土随时间推移发生碳化，降低寒冷地区材料劣化。任务五衬砌裂损的预防技术二、施工控制措施1.隧道施工时应处理好施工缝、变形缝（温度缝、沉降缝）。因施工质量问题没有处理好而出现裂缝，主要表现为平行于隧道衬砌环的裂缝，裂缝产生的原因主要是施工质量和混凝土本身的因素。2.改善施工条件，加强施工中各个环节的质量控制，加强混凝土材料检验，严格控制施工配合比、水灰比。避免由于在隧道衬砌的施工缝处产生裂缝，以及衬砌表面产生蜂窝麻面等不良现象，降低承载能力。3.进行准确的施工放样。防止超欠挖、模板拱架支撑变形、塌方等情况的发生，造成衬砌厚度偏薄或结构受力不对称，降低衬砌的承载能力。1、岩石强度或岩石的物理性质指标为代表的分类方法。2、以岩体构造、岩性特征为代表的分类方法。3、与地质勘探手段相联系的分级方法。4、组合多种因素的分级方法。任务五衬砌裂损的预防技术4.选择合适的施工方法，进行合理的施工组织。避免由于施工方法不当和施工组织不当，在施工过程中各工序紧跟不上不能及时成环，会造成不均匀沉降和拱脚内移，常在拱顶和拱腰处出现裂缝。5.隧道衬砌混凝土浇筑时及时回填拱顶空隙。模筑混凝土衬砌拱背常出现拱顶衬砌与围岩不密贴的空隙，不及时回填密实，就形成拱腰承受围岩较大荷载，拱顶在一定范围内存在空载，从而形成对拱顶衬砌不利的马鞍型受力状态，导致拱腰内移张裂、相应拱顶上移、内缘受挤压等常见病害。项目二隧道衬砌裂损及防治

任务一基础知识任务二衬砌裂缝处治任务三稳固岩体任务四衬砌更换与加固任务五衬砌裂损的预防技术隧道衬砌裂损的描述充分稳定不稳定基本稳暂时稳定任务一基础知识破损部位将衬砌划分为左右拱圈、左右边墙及仰拱5个部分，再将每个部分依周长划分4个等份，即把隧道衬砌断面分为20个部位，如图。衬砌各部位的划分1、以岩石强度或岩石的物理质指标为代表的分类方法。2、以岩体构造、岩性特征为代表的分类方法。3、与地质勘探手段相联系的分级方法。4、组合多种因素的分级方法。任务一基础知识2

衬砌移动衬砌移动是指衬砌整体或其中一部分出现转动(倾斜)、平移和下沉(或上抬)等变化，也有纵向与横向移动之分。3

衬砌开裂衬砌开裂是指衬砌表面出现裂纹和裂缝或贯通衬砌全部厚度的裂纹的总称。衬砌开裂包括有张裂、压溃和错台三种。1

衬砌变形衬砌变形有横向变形和纵向变形两种，其中横向变形是主要变形。衬砌横向变形是指衬砌由于受力原因而引起拱轴形状的改变。隧道衬砌裂损的分类任务一基础知识隧道衬砌裂损的成因1、设计、地质方面的原因

(1)勘测结果很难保证完整准确；

(2)衬砌的类型选择不当。2、施工方面的原因(1)施工方法选择不当；(2)施工质量不过关。3、地下水方面的原因

(1)地下水的动、静压力作用可将衬砌压裂；

(2)严寒地区冻胀也是衬砌裂损的原因。4、运营维护方面的原因隧道衬砌在运营中，养