城市轨道交通桥隧维修与养护 课件 3.1隧道常见病害

城市轨道交通桥隧维修与养护隧道常见病害CommondiseasesoftunnelCONTENTS目录衬砌劣化Liningdeterioration衬砌裂损Liningdanege渗漏水Waterleakage道床病害Diseasesoftrackbed1渗漏水漏水种类隧道衬砌周围积水潜流冲刷渗漏水的成因渗漏水衬砌裂损衬砌劣化道床病害一、漏水种类根据水量，水压的大小不同，隧道衬砌的渗漏水现象一般表现为渗、滴、淌、涌。“渗”是指地下水从衬砌外向内润湿，使衬砌内出现面积大小不等的渗润，但水仍附着在衬砌的内表面；衬砌表面呈湿润状态，并像冒汗一样出现水珠。“滴”是指水滴间断地脱离衬砌落人隧底，有时连续出水，也称作滴水成线：拱部漏水成为水滴，不断下滴。“淌”是指漏水连续顺衬砌内侧墙流淌而下，漏水呈明显水流从裂隙中流出或拱部滴水成线。“涌”是指有一定压头的水从衬砌裂隙中喷出。渗漏水衬砌裂损衬砌劣化道床病害二、隧道衬砌周围积水运营隧道中地表水或地下水向隧道周围渗流汇集，如果不能迅速排走将会引起以下病害：水压较大时会导致衬砌破裂。使原完好的围岩及围岩的结构面软弱夹层因浸水而软化或泥化，失去承载力，对衬砌压力增大而导致衬砌破裂。使膨胀性围岩体积膨胀，导致衬砌破坏。在寒冷地区发生冰胀和冻胀，快速导致衬砌破坏。渗漏水衬砌裂损衬砌劣化道床病害三、潜流冲刷潜流冲刷主要是指由于地下水渗流和流动而产生的冲刷和溶蚀作用，其危害有：衬砌基础下沉，衬砌开裂或者仰拱、整体道床下沉开裂。围岩滑移错动导致衬砌变形开裂。对超挖回填不密实或未全部回填者，引起围岩坍塌，导致衬砌破坏。侵蚀性水对衬砌的侵蚀。渗漏水衬砌裂损衬砌劣化道床病害除地下水丰富外，主要是由隧道设计与施工不当造成的。如对衬砌周围地下水的水源、水量，水质调查分析不足，对防排水考虑不周，对结构防蚀、耐冻、抗渗也未做专项设计。隧道穿过含水的地层。如穿过砂类土或漂卵石类土含水地层：断层带节理及裂醴发育，含裂隙水的岩层：石灰岩，白云岩等可溶性岩层，有充水的溶洞或暗河等与隧道相连通时：浅埋隧道地段，地表水沿覆盖层的裂隙渗到隧道内。四、渗漏水的成因渗漏水衬砌裂损衬砌劣化道床病害隧道衬砌综合治水设施不完善或年久失效。如原建隧道衬砌防排水设备不全，隧道衬砌背后存在积水或承压水：混凝土衬砌施工质量差，孔裂缝多，自身防水能力差：防水层(内贴式、外贴式或中间夹层)施工质量不良，或材质耐久性差：施工缝，伸缩缝，沉降缝等接缝处理不当，或未做好防水处理：衬砌变形，腐蚀后产生的裂缝渗漏水：既有排水设备，如衬砌背后的暗沟、盲沟、无衬砌的辅助坑道、排水孔等年久失修阻塞。四、渗漏水的成因2衬砌裂损衬砌变形衬砌移动衬砌开裂衬砌缺陷渗漏水衬砌裂损衬砌劣化道床病害隧道衬砌是为了防止围岩变形或坍塌，沿隧道洞身周边用钢筋混凝土等材料修建的承受地层压力的永久性支护结构。由于形变压力、松动压力，地层沿隧道纵向分布的不均匀作用温度和收缩应力作用、围岩膨胀性或冻胀性压力作用、腐蚀性介质作用，施工人为因素、运营车辆的循环荷载作用等，隧道衬砌结构物产生裂缝和变形，影响隧道的正常使用，统称为隧道衬砌裂损病害。衬砌裂损是隧道病害的主要形式，其类型主要有衬砌变形、衬砌移动、衬砌开裂、衬砌缺陷四种。渗漏水衬砌裂损衬砌劣化道床病害一、衬砌变形衬砌变形主要是指衬砌发生收敛变形，造成隧道净空减小，或侵占预留的加固空间，包括断面变形，错台错缝，边墙下沉等。衬砌断面变形是指衬砌由于受力而引起拱轴形状的改变。错台错缝一般发生在隧道起拱线或施工缝处，其产生的主要原因是隧道起拱线或施工缝处较为薄弱，受剪切应力作用而出现错台错缝。通常，边墙下沉伴随着隧道底板隆起，继而造成隧底上抬和整体下沉，使隧道衬砌发生变形和破坏。渗漏水衬砌裂损衬砌劣化道床病害二、衬砌移动衬砌移动是指衬砌的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。对于大多数发生裂损的衬砌，往往是纵向与横向移动同时出现。三、衬砌开裂衬砌开裂是指衬砌表面出现裂纹，裂缝或贯通衬砌全部厚度的裂纹、包括张裂、压溃和错台：①张裂。张裂是弯曲受拉和偏心受拉引起的裂损。②压溃。压溃是弯曲或偏心受压引起的衬砌裂损。③错台。错台是由剪切应力引起的裂缝。渗漏水衬砌裂损衬砌劣化道床病害三、衬砌开裂隧道衬砌裂缝根据裂缝走向及其和隧道长度方向的相互关系，分为纵向裂缝，环向裂缝和斜向裂缝三种，如图3-1所示。环向裂缝，一般对于衬砌结构正常承载影响不大。拱部和边墙的纵向和斜向裂纹，破坏结构的整体性，危害较大。渗漏水衬砌裂损衬砌劣化道床病害四、衬砌缺陷隧道可能存在的衬砌厚度不足，衬砌背后严重空洞，衬砌背后回填不密实等缺陷。这些剑陷在外界各种因素的影响下继续发展，就会进一步引起隧道发生开裂，变形等各种形式的破坏，使得衬砌结构的稳定性和可靠性受到影响。衬砌厚度不足隧道建设过程中，如果施工单位偷工减料或未按照设计图纸进行施工，使建成隧道衬砌厚度未达到设计要求厚度，导致衬砌结构承载力无法达到设计值，直接危害到结构的安全性。得指出的是，早期隧道衬砌拱顶常因施工工艺等问题无法达到设计的厚度。渗漏水衬砌裂损衬砌劣化道床病害四、衬砌缺陷衬砌背后空洞1.隧道衬砌与围岩之间常存在空院或两者之间回填不够密实，造成隧道衬砌与围岩不能紧密贴合，一般称为“背后空洞”。衬砌背后空洞既与隧道施工工艺，工法有关，又与隧道周围地质水文条件，隧道防排水方式相关。隧道施工过程中，由于施工工艺与工法等原因，背后大多存在空洞或回填不密实，特别在拱顶与拱腰等部位极易产生该类施工问题。衬砌背后回填物中可能存在松散土体，在长期的运营过程中，地下水会将它们冲走而形成空洞。此外，隧道用岩中包含易溶成分，在地下水溶解与冲蚀作用下也可能产生空洞。渗漏水衬砌裂损衬砌劣化道床病害四、衬砌缺陷2.隧道衬砌与围岩之间常存在空院或两者之间回填不够密实，造成隧道衬砌与围岩不能紧密贴合，一般称为“背后空洞”。衬砌背后空洞既与隧道施工工艺，工法有关，又与隧道周围地质水文条件，隧道防排水方式相关。隧道施工过程中，由于施工工艺与工法等原因，背后大多存在空洞或回填不密实，特别在拱顶与拱腰等部位极易产生该类施工问题。衬砌背后回填物中可能存在松散土体，在长期的运营过程中，地下水会将它们冲走而形成空洞。此外，隧道用岩中包含易溶成分，在地下水溶解与冲蚀作用下也可能产生空洞。衬砌背后空洞会影响衬砌结构与围岩之间的相互作用以及结构的承载状态，即可能会造成应力集中，形成偏压效应，导致衬砌受力不均衡或局部承载，引发或加剧其他类型的衬砌病害。渗漏水衬砌裂损衬砌劣化道床病害四、衬砌缺陷不均匀沉降隧道穿越平原丘陵，崇山峻岭，区段地质条件千差万别。隧道赋存区域岩层可能存在大量的节理、溶洞，裂隙与断层等不良地质构造。隧道施工期间的扰动往往加剧了地层之间的相互运动或地层内部变形，不同区域地层变形的不一致则可能造成隧道发生不均匀变形和承受不利荷载:隧道运营过程中，地下水冲刷，溶洞，岩物理力学性质不均匀，各向异性等因素都可能造成隧道周围地层发生不均匀变形或运动，引发衬砌结构不均匀沉降，使其发生变形与裂损。渗漏水衬砌裂损衬砌劣化道床病害四、衬砌缺陷内空侵限隧道内设备或衬砌结构侵入隧道建筑限界时，将对隧道的运营产生严重的安全隐患，内空侵限的主要原因有:围岩后期沉降过大。围岩后期沉降引起衬砌结构变形过大，从而使衬砌结构侵入建筑限界内。这一般多发生于膨胀性围岩或软质岩等大变形地段。施工原因。施工过程中，施工放样误差，浇筑二次衬砌混凝土时跑模等情况可能引起隧道断面内空不足。为了避免因施工原因而引起的内空侵限问题，施工中必须加强测量放样工作，开挖与喷射混凝土施工后应复核断面内空尺寸，并须验算模板台车的整体刚度，防止模板变形等问题的发生。3衬砌劣化渗漏水衬砌裂损衬砌劣化道床病害地铁运营环境下，按照规范进行耐久性设计的隧道混凝土衬砌通常能满足设计年限要求。但由于隧道渗漏水和裂损病害的影响，衬砌性能的劣化也是地铁隧道不可忽视的重要病害形式之一。长期的渗漏水容易导致衬砌混凝土风化剥落，水中的侵蚀性介质还会加剧混凝土的劣化。衬砌开裂后，内壁空气中的二氧化碳和外壁地下水中的腐蚀离子侵入速度大大加快，混凝土的碳化速度和劣化速度显著增加。同时，混凝土保护层的失效会导致钢筋直接接触外部潮湿空气和地下水，发生锈蚀膨胀，进一步加剧衬砌开裂，以致发生局部衬砌脱落。衬砌劣化使衬砌结构强度减小，使用寿命缩短，甚至会导致钢轨及扣件腐蚀，危及行车安全。4道床病害轨道交通区间隧道的结构形式一般为两种，即柔性结构和刚性结构。前者是采用盾构法施工的预制拼装衬砌，后者是采用明挖和暗挖法施工的现浇混凝土。柔性结构隧道整体道床病害特征表现在水沟两侧与道床出现渗漏水、翻浆、冒泥。由于隧道不均匀沉降、管片拼装误差等产生的管片错位，致使管片外侧土体泥浆返渗到管片内，引起水沟内翻浆冒泥。渗漏水衬砌裂损衬砌劣化道床病害渗漏水衬砌裂损衬砌劣化道床病害刚性结构区间隧道整体