包兰铁路东岗镇隧道病害整治毕业设计很有参考价值

装订线毕业设计(论文)题目：包兰铁路东岗镇隧道病害整治 系 别： 轨 道 工 程 系 专 业： 城市轨道交通技术 班 级： 学生姓名： 指导教师： 完成日期： 前 言包兰铁路东岗镇隧道病害整治的工程地质野外调查工作自4月9日起展开，截止5月10日结束。调查由东岗镇隧道概况展开，对地形地貌、工程地质特征、不良地质现象及水文地质特征等进行了全面调查。并结合隧道病害严重情况，参考了正在修建的宝兰二线东岗镇隧道所提供的有关信息和资料，在隧道所处环境区域，采集了岩样、土样及水样，并做了相关的实验和化学实验分析，其目的就是要分析判断隧道病害产生的本质性原因，以使包兰铁路东岗镇隧道病害问题能够彻底解决。目 录第1章 东岗镇隧道概况1第2章 地形地貌特征1第3章 工程地质特征1 3.1地层岩性1 3.2地质构造3第4章 不良地质现象5 4.1陷穴5 4.2冲沟5第5章 地震6第6章 水文地质特征6 6.1地下水的形成条件6 6.2地下水的赋存与排泄7 6.3地下水水化学特征8 6.4地下水补给量概算8第7章 隧道病害类型及病害发生原因10 7.1病害类型特征10 7.2诱发病害的基本因素10第8章 隧道病害病害检测12 8.1检测内容12 8.2检测原理12 8.3检测仪器及方法：12 8.4检测布置：13第9章 隧道渗漏水的病害及其防治施15 9.1隧道渗漏水的主要原因16 9.2 隧道渗漏水的表现形式17 9.3 隧道防水放渗的不足17 9.4 隧道施工的主要方法及常用的材料18 9.5 常用堵漏防水技术20 9.6 丙凝灌浆法施工工艺 21 9.7 我国隧道防水堵漏材料发展现状23第10章 隧道衬砌结构的病害及其防治措施25 10.1衬砌结构性病害25 10.2衬砌混凝土病害25 10.3衬砌裂损原因26 10.4隧道衬砌裂损常规整治方法29 10.5局部改建及改建 37第11章 隧道的翻浆冒泥病害及其防治措施41 11.1翻浆冒泥研究的方向与方法41 11.2影响翻浆冒泥的主要因素41 11.3翻浆冒泥的种类及特征42 11.4翻浆冒泥的形成原因42 11.5路基翻浆冒泥的机理分析44 11.6整治方案的提出48 11.7翻浆冒泥病害的整治措施49第12章 隧道的排水系统淤堵病害及其防治措施53 12.1防排水系统53 12.2实施工艺及要求60 12.3背水面内贴式防水61第1章 东岗镇隧道概况隧道始建于1956年，起迄里程K984+878.56K985+453.56，全长575m。隧道的进口和出口分别位于R=1000和R=390m的缓和曲线上，隧道内为4.5和5.3两个单面坡,向兰州方面为上坡，净空高 6550mm，进口端长K984+878.56K985+224.56为曲墙仰拱衬砌，设中心排水沟，出口端长985+224.56K985+453.56为直墙无仰拱衬砌，设左侧排水沟，碎石道床。1993年线路电化改造时，由于隧道净空不能满足电化要求，采用了以落道为主，辅以拱顶局部凿挖衬砌混凝土，改换碎石道床为混凝土宽枕道床的一系列改建措施，并设置了双侧保温水沟及边墙竖向排水盲沟。由于综合因素所致隧道渗漏水严重，曾于1996年、1997年、1999年先后多次进行过整理，其中拆换仰拱219m，增设各类排水盲沟百余条，改建隧道左侧排水沟，以及隧道左侧增设340.5m长的平行泄水洞一座。但终因复杂的工程地质条件及水文地质条件的影响与控制，目前隧道的翻浆冒泥、渗漏水、排水系统淤堵、衬砌混凝土腐蚀等病害依然很严重，需要更进一步的整治。第2章 地形地貌特征隧道所处地貌环境为兰州盆地的东部边缘，在黄河南岸III级阶地前缘穿越古城坪而过，东端线路与深切的V型谷阳洼沟正交，西端线路沿II级阶地后缘西延。III级阶地台面较为平坦，略向北倾斜，海拔高程15801600m，相对于黄河的高差约80余米，阶地周边坡陡谷深，发育大小不等的黄土冲沟，坡面发育独立的或串珠状的黄土陷穴，植被较稀疏。第3章 工程地质特征隧道所处黄河III级阶地为基座阶地，上部覆盖第四系上更新统风积黄土和冲积黄土，其下为冲洪积卵砾石层，下伏上第三系中新统紫红色泥岩、砂岩及砾岩，以及加里东期侵入花岗闪长岩，受区域地质构造的影响，基座基岩节理裂隙发育，给地下水的形成赋予了较好的运移与储存空间，从而对工程地质条件造成了不良影响。3.1地层岩性3.1.1 加里东期侵入岩（r3）灰白色花岗闪长岩，分布于隧道出口段，K985+223K985+453.56洞门及以西，主要矿物成分为斜长石、石英、角闪石，全晶质中粗粒结构，块状构造，岩性坚硬，受地质构造影响，岩体风化程度差异很大，可见裸露岩体的斜长石存在不同程度的高岭石化，属强中等风化。据高速公路东岗高架桥桥基钻探资料证实，风化层厚度为522.10m。隧道出口端岩体X节理发育，节理走向分别为340和30，倾角近于直立，分别为78和75，花岗闪长岩岩质坚硬，为IV类围岩，o =1000kpa。3.1.2 上第三系中新统沉积岩（N1s）分布于隧道进口段，K985+223984+878.56洞门以及东，并向南延伸与南部山区相连，构成古城坪一部分，马鞍桥与桃树坪全部的基座隐伏。岩性为紫红色砂岩、薄层泥岩及砾岩，泥钙质胶结，具水平层理，微向北东倾斜，产状2718,与上覆第四系地层和下伏加里东期侵入岩呈角度不整合接触。砂岩成分以石英、长石为主，断面可见0.53.0mm大小的白色或灰白色可溶盐晶体颗粒。泥岩成分为粘土矿物，干燥状态时比较坚硬，遇水易软化。砾岩成分为灰白色花岗闪长岩，一般砾径220cm，风化严重，锤击易形成散粒的砂状。该套地层受地质构造影响，存在不很严重的倾斜和褶曲，抗风化能力差，据有关钻探揭露，风化层厚度达10.012.5m，为IV级软岩，III类围岩，o =400Kpa600Kpa。3.1.3 第四系上更新统冲洪积层（Q3alpl）覆盖于隧道拱顶上部标高1535m处以上，总厚度约45m左右，是构成黄河III级阶地的主要地层，一般可分为上下两层，下部为卵砾石层，厚度28m，青灰色，磨圆度较好，多呈浑圆状，砂泥质充填胶结，粒径20200mm的约占6070%，220mm的约占1520%，小于2mm的在25%以内。据现施工的宝兰二线隧道开挖剖面观察，卵石的分选性较阶地后缘好，粒径以2050mm的居多数，呈潮湿饱和状态，中密，为II级普通土，II类围岩，0 =400Kpa。上部为一般新黄土，棕黄色或褐黄色，具水平层理，土质不均，含砂粒和粘粒，厚度大于30m，根据土样试验所得指标平均值为：天然含水量W=11.2%,容重r=16.4KN/m3，液限WL=27.3%,塑限WP=17.6%，塑性指数Ip=9.7，为黄土状粉质砂粘土。半干硬，II级普通土，II类围岩，0 =150Kpa200Kpa。3.1.4 第四系上更新统风积层（Q3eol）风积新黄土，覆盖在III级阶地表层，厚度26m，其中表层 1.5m内为耕植土。浅黄色，具大孔隙，公路路堑剖面处可见垂直节理发育。土质疏松且均一，无层理，据试验，天然含水量W=9.8%，天然容重r=15.6KN/m3，液限WL=26.7%，塑限WP=17.4%，塑性指数Ip=9.3,湿陷系数s=0.049,自重湿陷系数=0.042，属强烈自重湿陷性黄土，稍湿，属II级普通土，II类围岩，0150Kpa。隧道进口处地层产状如图1所示：3.2 地质构造本区在大地构造上属兰州断陷盆地东边缘。盆地边缘由元古界黑云母片岩、片麻岩，加里东期花岗岩及第三系砂砾岩、泥岩组成，上部覆盖第四系卵砾层和黄土。受近东西向主干断裂控制和新构造运动的作用，地壳呈震荡式垂直上升，形成现今黄河多级阶地分明的地貌景观。隧道工程环境的地质构造特征主要有下述方面：3.2.1 断层与褶皱3.2.1.1 桑园峡断层：在阶地前端沿黄河流向发育，是构成断陷盆地的主干断裂之一。断层发育在加里东期花岗闪长岩地层中，据地层接触关系可判断为逆断层，断层走向控制了黄河流向，河流深切而形成的桑园峡峡谷足以证实黄河沿破碎带径流。3.2.1.2 阳洼沟断层：该断层在隧道进口端向东约100m处与线路正交，走向为345左右，向南延伸到南部高山区，地貌呈深切的V型谷。断层发生在第三系红砂岩和加里东期花岗闪长岩两套地层中，为正断层，断层面倾向70左右，伴生牵引挠曲特征，致使两盘红砂岩产状不一致。沟西为下盘，相对上升，近断层面弯曲部分剥蚀，形成溯源侵蚀不深的冲沟，使远离断层面的红砂岩地层挠起微向隧道倾斜，在进口端洞门处形成缓倾角向斜构造，岩层产状23022；沟东为上盘，相对下降，红砂岩层产状变陡，产状为2536。3.2.2 构造节理与风化裂隙紫红色砂岩和灰白色花岗闪长岩均发育两组X型剪节理，垂直发育，节理面平直，呈密闭状态，隧道进口端公路边红砂砾岩剖面中可见将直径18cm的花岗岩漂石齐整地剪为两半。红砂岩中发育的两组节理产状，一组走向355，倾角为86，另一组走向265，倾向82；花岗闪长岩中的两组节理产状为，一组走向340，倾角78，另一组走向30，倾角75，是构造节理的典型代表。勘察区露头基岩表层多分布密集并相互交切的风化裂隙，破坏了基岩的完整性，裂隙一般呈张开状，发育无一定方向性，据高速公路钻探资料证实，红砂岩风化层厚10.012.5m，花岗闪长岩风化层厚5.022.1m。风化裂隙及其风化层不仅改变了红砂岩和花岗闪长岩既有的工程地质性质，也为地下水的运移和赋存提供了必要的条件。第4章 不良地质现象4.1 陷穴阶地表层覆盖的风成黄土，陷穴发育，多集中分布在阶地东西两侧的斜坡地带，由降雨汇集水和农田灌溉水沿黄土垂直节理渗入侵蚀形成。陷穴多呈柱状发育，直径一般为0. 5m 1.2m，深度约15m，分布特征以独立形式为主，偶遇串珠状形式。隧道西侧顶部稍偏南斜坡上的陷穴，虽经整理，但由于上部边缘台阶式梯田灌溉过程中的跑水，已有新的陷穴形成。一些串珠状陷穴在下部以暗沟形式连通，使其成为溯源侵蚀型冲沟的雏形，尤以进口端洞口左上方桃园与斜坡相接部位形成的陷穴和冲沟最为典型，分布比较集中，达7处之多，最深为4.10m。最大的直径为3m，深 0.6m，发育在桃园南边近斜坡处。陷穴的发育不仅破坏斜坡的完整，重要的是成为地表水下渗的通道，为地下水的形成提供有利的条件，从而改变工程环境地质条件。需要引起重视的是，有些陷穴的形成发育是由人为因素诱发的，如隧道进口上方的两处陷穴，均由高压电杆地锚处回填不实和拔去电杆后回填不实的坑而引发陷穴。4.2 冲沟勘察区冲沟十分发育，多分布在阶地周边，其特点是沟短深切，纵坡大，呈“V”型状。控制冲沟形成的地质因素有两种，一种是疏松黄土在地表水动力冲蚀作用下，极易下蚀形成冲沟。另一种是受基座基岩原地表形态与完整程度的制约，若基岩原本凹凸或破碎缺损，被后期第四纪沉积物覆盖后，极可能在这些地方形成深切基岩的冲沟。如阶地前缘陇海线隧道进口处附近，则发育一条垂直于该隧道的冲沟，虽然纵深不大，但已深切基岩，冲沟出口已与公路持平，与隧道相交处隧道埋深较浅。该冲沟的深切主要是基座基岩破损形成的，冲沟继续发展，将会对隧道的安全构造威协。第5章 地震根据现行中国地震烈度区划图，本地区地震基本烈度为八度区。第6章 水文地质特征6.1 地下水的形成条件6.1.1对可能补给地下水的人为因素调查勘察区主要单位有甘肃省化工研究院、兰州市城关区奶牛场、兰州钢厂水库、东岗村硅铁冶炼厂，其余面积为东岗村的果园菜地及零星住户。312国道以南为桃树坪及长屲山。6.1.1.1 排水甘肃省化工研究院位于隧道南侧上方的阶地平坦区，其北院墙距隧道约50m，生产和生活用水量200350m3/d，其中生产用水量约占总用水量的70%，生活及其他用水量约占30%。在院内建有150m3和1200m3的两个半地下式供水储水库，总储水量为1350m3，另外建有生产污水处理池，将生产污水经处理达到环卫排放标准后，沿着隧道进口洞门南侧的冲沟，排放在线路右侧的市污水处理厂。该单位的污水是否存在渗漏，目前无法查明。但北半部厂区降雨汇集水的排泄，则是通过压埋于围墙根部的两根8寸钢管排向隧道的上方，其中一根排向果园，另一根的排水被洞顶天沟截获，一部分则下渗斜坡（斜坡未修排水沟与天沟接连）。兰州市城关区奶牛场位于隧道上方稍偏北的阶地平坦区，用水量为25m3/d，主要供牛饮用，不存在严重的排放污水问题，故对地下水的补给影响很小。兰州钢厂水库位于隧道上方的南侧，距隧道较远，水库院内面积约1200m2，建有一座约300m3的地下供水储水库，主要供给东岗镇兰钢厂部分家属区及桃树坪的生活用水，无多余水排放，对地下水没有补给影响。目前该储水库准备改扩建，扩大对桃树坪的供水能力，将由拱星墩乡接管。东岗村硅铁冶炼厂位于隧道东南方约500m处阶地半腰，该厂无供水系统，生产与生活用水主要靠水车拉运，用水量4060m3/d，生产污水直接排放在厂房墙外的阳洼沟内，经地表径流排入黄河。从污水径流的地形条件分析，排污水对隧道地下水不存在补给条件。首先污水径流沟谷的标高低于隧道底的标高，其次排污沟距隧道进口约100m，并且中间隔一条深切的冲沟。6.1.1.2灌溉水隧道所处的III级阶地台地区，除企业单位占用地之外，均为东岗村的园林菜地，约有250余亩，每年从3月下旬到11月中旬均需泵送黄河水进行浇灌，每月灌溉次数和用水量不定，根据各农户的需要随时开泵送水，因此灌溉是分散形式进行的。正常情况下，菜地一般8天左右灌溉一次，果园每年灌溉78次，灌溉方式均为大水漫灌。除蒸发消耗外，其余则以渗入方法补给地下水。根据调查访问所得，古城坪灌溉水是七十年代初引黄上坪的，灌溉历史近30年，形成一种比较稳定的灌溉循环周期。另外，勘察区以南的桃树坪以及与其相连的长屲山，均存在果园和绿化灌溉问题，长屲山自九十年代中后期以后，泵送黄河水以喷灌形式进行人造林的灌溉，每亩年用水量为400600m3，与降水量相比，要远远大于年降水量，其渗入补给地下水的可能性依然存在。因为自北向南分布的古城坪、马鞍桥、桃树坪等在地貌单元上同属隧道通过的黄河III级阶地，而桃树坪所处位置为阶地后缘，与长屲山紧密相连，上覆地层均为第四纪堆积物，所以，不能排除长屲山灌溉水下渗后对阶地前缘地下水侧向补给的可能性。6.1.2 大气降水入渗补给兰州地区年均降水量325mm ，降水入渗是勘察区地下水形成的另一主要补给源，由于地表岩性为垂直节理发育的黄土，具有透水性强的特点，降雨容易下渗补给地下水。6.2 地下水的赋存与排泄根据宝兰二线东岗镇隧道设计阶段的钻孔勘探资料，地下水位标高1519.941537.09m，埋藏深度49.0061.50m，地下水赋存在卵石层底部和紫红砂岩的上部，其类型为潜水，总的径流趋势是自南向北。地下水的排泄是以泉的形式和隧道中渗漏水的形式进行，而隧道是地下水排泄的主要通道。调查中发现，在新建隧道进口外左侧冲沟中有小股水流，流量为0.21L/s，溯源追索中发现水流为冲沟两侧地下水排泄汇集而成。该洞门左测约15m处有地下水呈片状从砂岩裂隙中渗溢。在被调查隧道进口洞门处右侧护坡泄水孔中有地下水呈股状流出，实测流量为0.0084L/s，（即0.725m3）。而宝兰一线隧道侧沟的实测总排水量为30.154m3/d（见表1）。并对被调查隧道内的渗漏水位置及特征逐一进行了调查。表6-1 地下水的排泄测流点一览表编号测流位置测流方式流量（m3/d）1隧道进口端左侧冲沟三角堰18.142隧道进口洞门右端墙容积法0.713陇海线隧道进口右侧水沟三角堰30.156.3 地下水水化学特征从两方面了解了地下水的水化学成分。其一是采集了地下水的主要储水地层红砂岩岩样，在地下水渗溢处，因无法采集到水样进行水质分析，便在该处采取岩样进行分析。其二是采集不同地下水溢出部位的水样进行水质分析（见表2）将二者结果进行比较，分析水质变化原因。从水值分析结果可知，地下水属于SO42-CL-Mg2+Ca2+型水，SO42-含量高达9.6g/L9.8g/L,CL- 含量达6.8g/L6.9g/L,属于强腐蚀性地下水，对隧道衬砌混凝土具有硫酸盐强腐蚀作用。地下水的PH值界于7.847.86之间，基本无酸性侵蚀。从岩石易溶盐分析结果看，有地下水活动处岩石的易溶盐阳离子都低于无地下水的岩石，这种结果符合地下水运动过程的淋滤规律。地下水在径流过程中将岩石中的易溶盐溶解并随水流运移，当水中易溶盐含量达到过饱和后，活性较高的Ca2+、Mg2+便以胶体成分沉淀下来。因此，可进一步推断，地下水的化学类型主要受含水层易溶盐成分及含量的控制。由于第三系红砂岩中Ca、Mg、CL、SO4等易溶盐含量较高，致使地下水化学类型成为SO42-CL-Mg2+Ca2+型水，而淤堵隧道排水系统的灰白色胶体物正是地下水中含量极高的易溶盐物质沉淀所致。 6.4 地下水补给量概算通过调查结果分析，勘测区地下水的补给主要是灌溉水和大气降水的渗入补给，排泄途经主要是以少数露头的泉水，隧道渗漏水、隐蔽径流等形式。因此，将地下水的补给量分为灌溉渗入补给量和大气降水渗入补给量两大部分计算。6.4.1 计算公式： （1）灌溉水渗入量：Q灌 =Fq （2）降水渗入量：Q降=1000FA其中：Q补给量(m3/年)；F灌溉或受雨覆盖面积（亩或km2）;q灌溉定额（m3/亩）；A降水量（mm/年）；渗入系数。6.4.2 计算参数的确定 F灌溉面积是根据调查所得。马鞍桥为170亩，古城坪为80亩，桃树坪为60亩，（合计0.207km2）；长屲山北坡人造林从1：5万地形图量得约1800亩（1.2km2）； q灌溉定额根据灌频选择菜地每年1800m3/亩。绿化人造林按4 50m3/ 亩。表2 岩样易溶盐与水质分析一览表编号取样位置Ca2+Mg2+Cl-HCO32-CO32-SO42-PH值总硬度总减度矿化度1#水样K984+9981321.074003.196827.67113.865.019755.947.845324.26113.86268002#水样隧道进口洞门右端墙1281.024603.686934.02147.6509638.857.865884.70147.65277083#岩样宝兰二线隧道洞外左侧25m渗水处851106701031011307.691901100.284#岩样包兰隧道进口左堑坡处454516001802515908.14902100.46 注：表中单位，水样以mg/L,岩样以mg/kg计。 Ca2+以CaCO3计。 A降水量采用年平均气象资料324.5mm； 渗入系数采用经验数值，取值0.04;将上述参数代入相应计算公式求得地下水灌溉渗入补给量54720m3/年，平均每天为149.92m3/天；降水渗入补给量18262.9m3/年，平均每天补给量为50.04m3/天。合计地下水的天然补给量为199.96m3/天。第7章 隧道病害类型及病害发生原因7.1 病害类型特征经实际勘察，隧道病害主要发生在进口段K984+878.56K985+224之间曲墙衬砌段，其病害特征有以下几方面：7.1.1渗漏水：表现形式为拱顶漏水，拱腰块状或片状渗水，边墙条带状流水，衬砌混凝土工作缝处呈环形渗漏，隧道左侧较右侧严重，洞口附近较洞内严重。7.1.2混凝土腐蚀：表现形式为边墙素喷混凝土起泡、鼓挠、变酥、剥落，局部有白色易溶盐析出并呈泡粒状分布在混凝土表面。7.1.3翻浆冒泥：主要发生在曲线墙衬砌段的道床，泥浆呈紫红色或暗灰色，从轨枕两侧被列车动载作用挤出，与道渣混合，局部地段已将道渣固结。泥浆稠度大，不宜流动的地段，泥浆呈叠层式泥砣分布在轨枕两侧，高约十多厘米，直径为1015cm。7.1.4排水系统淤堵：所有排水盲沟及线路左侧保温水沟被粘稠胶状物淤堵，致使保温侧沟积水倒流道床，盖板多处损坏，平行泄水洞无水流可排。7.2诱发病害的基本因素7.2.1地下水的富集与排泄因素：隧道通过区为黄河级阶地前缘，处于地下水富集与排泄的部位。由于组成阶地基座的地层为裂隙比较发育和风化较严重的砂岩，上覆具有良好孔隙的松散卵砾石层，首先使地下水具备了赋存的环境条件。其次随着灌溉用水量的增加，灌溉水和大气降水下渗成为地下水的主要形成条件和补给源，地下水接受补给后沿微倾向北的砂岩层面运移。而红砂岩在隧道进口端受阳洼沟断层的牵引作用，呈缓倾角挠起向隧道前进方向倾斜，岩层产状23022（见图1）。在洞口附近形成一个缓倾角的向斜，从而使地下水在这一地段滞留富集，这便是洞口外有两处地下水露头和隧道进口附近渗漏水严重的主要原因。而隧道的建设，将砂岩中近于直立的两组“X”节理切割，产状为35586和26582，使地下水赋存空间的“X”节理与隧道连通，形成地下水排泄通道，这是造成隧道的拱顶和左侧墙严重渗漏水的另一因素。7.2.1.1地下水的水质影响因素：地下水在较长距离的运移径流过程中，不断地与含水层中的易溶盐及其有害物质发生作用，使其品质发生变化，具有极强的侵蚀性（见水质分析报告）,硫酸根离子和卤化物含量极高，当地下水沿隧道衬砌薄弱部位（如工作缝、岩面接触处等）渗流时，对衬砌混凝土产生腐蚀，使隧道衬砌混凝土发生起泡、剥落等病害。另外，地下水运动过程中的淋滤作用，将红砂岩中富含的易溶盐溶解，使红砂岩较发育的裂隙更加进一步地扩大，成为地下水的赋存空间和运移通道，同时将溶解的物质随水流带到排水盲沟等排水系统，沉淀其中，堵塞排水系统，造成隧道排水不畅的病害和道床翻浆冒泥病害。7.2.1.2人为影响因素：隧道经历了电化改造和多次整治病害的过程，每次施工都会对隧道围岩及其衬砌产生不同程度的影响，如电化改造过程中的凿顶增高，虽然进行了喷射混凝土补强，但凿顶过程中已对完整衬砌混凝土构成了损伤，使衬砌变薄或产生裂痕。又如边墙增埋盲管和平行泄水洞的施工，都将对衬砌和围岩的完整性产生影响。且隧道施工受行车运营的干扰，只能在小范围内展开工作面，这样便有较多工作缝产生。再有施工工艺稍有不慎，很可能都会给后期病害的产生留下隐患。隧道病害的整治主要是渗漏水，曲墙地段的排水、损坏的素喷混凝土以及道床翻浆冒泥，应结合病害特征，采取有效措施。第8章 隧道病害病害检测8.1检测内容8.1.1隧道衬砌病害检测主要使用地质雷达法、回弹法、结合现场调查。主要检测内容 ： （1）、隧道二次衬砌厚度雷达检测；（2）、隧道二次衬砌背后回填密实度（有无空隙、空洞病害）；（3）、衬砌混凝土强度检测；（4）、隧道相关调查（渗漏水病害调查、衬砌残损调查等）。（5）、隧道限界检测；8.2 检测原理检测依据：铁路工程物理勘探规程TB10013-2010；铁路隧道衬砌无损检测规程TB10223-2004；铁路工程结构混凝土强度检测规程TB10426-2004；铁路运营隧道衬砌安全等级评定暂行规定铁运函【2004】174号。8.2.1地质雷达检测原理本次隧道衬砌厚度及背后密实程度检测，采用地质雷达探测方法进行。该方法通过地质雷达发射天线向地下连续发射脉冲式高频电磁波，当遇到有电性差异的界面或目标体（介电常数和电导率不同）时即发生反射波和透射波。接收天线接收反射波并经电缆传递给主机，在主机显示屏上形成实时的时间剖面。根据记录到的反射波的到达时间和求得的电磁波在介质中的传播速度，确定界面或目标体的深度；同时根据反射波的形态、强弱及其变化等因素来判定目标体的性质。8.3检测仪器及方法：8.3.1主要用到两种仪器： 地质雷达仪（Sir-20型主机，配备400M天线）；用于衬砌检测。图a 美国GSSI公司生产的SIR-20型地质雷达图b 瑞士产的DIGI2000型全自动数字回弹仪 用于衬砌强度检测8.4检测布置：8.4.1隧道检测图c 陈其检测测线位置示意图按设计要求，每座隧道布置5条雷达测线（即：拱顶、左右拱脚、左右边墙）进行检测，如上c示意图；强度检测在隧道边墙布置测点，每50m一测点。限界检测按委托方要求，或每5米做一个断面。第9章 隧道渗漏水的病害及其防治措施运营隧道的渗漏水是我国铁路隧道较为普遍的病害，对于非电气化的铁路区段，一般不直接妨碍行车，易被忽视，但长期不治的各类水害能使衬砌腐蚀、钢轨锈蚀、轨枕腐烂、路基翻浆冒泥；对于电气化隧道，可能危及行车安全，严寒地区可能产生冻害或挂冰侵界等情况。造成隧道渗漏水病害的主要原因有：（1）衬砌的防排水系统失效；（2）衬砌混凝土自身密实度不够，泌水管路较通畅；（3）地下水对衬砌混凝土的化学腐蚀；（4）施工原因造成的衬砌混凝土缺陷，如拌和不均、有杂物、骨料污染、接缝处理不当、施工方法不当、拆模过早而开裂等；（5）衬砌裂损。隧道工程防排水是隧道工程设计的主要内容。如果没有可靠的防排水措施，地下水就会侵入，乃至危害运营和影响隧道使用寿命。目前，隧道工程最大的病害就是渗漏水。整治渗漏，既困难费用又高。因此，从设计时就引起重视，精心设计，精心施工。隧道开挖过程将对围岩造成扰动，导致围岩变形，裂隙发生扩展、导通，引起岩石中地下水下渗进入隧道，改变地下水流场，地下水位下降，而地下水位的下降则可能导致原有地下水排泄点如泉水出现流量减小甚至断流，从而引发新的环境、生态问题，并导致纠纷。因此，隧道的防渗堵漏不仅是隧道本身的需要，也是、生态保护和水资源保护的要求。隧道漏水不仅会降低混凝土衬砌的耐久性，而且降低隧道内各种设施的功能，恶化隧道内的环境;在寒冷地区，隧道漏水还将使隧道路面冻结，顶部产生冰柱，从而影响隧道的正常交通。在隧道防水的理论依据、防水方法的优化、整体防水与细部防水相结合、防水体系的经济性和合理性等方面，都有待于更进一步研究。我国地下工程防水技术规范(GBJ10887)对地下工程的防水提出了总的治理原则，即“防、排、截、堵相结合，因地制宜、综合治理”。所谓“防”是指工程结构设计必须要有防水技术内容，要强调必须优先采用防水混凝土做自防水结构，要使工程本身具有阻水和防水渗入的能力。“排”是要求工程要具有完整的排水系统，以减少渗水压力及渗水量，为进一步防水创造条件。“截”是指工程位置的地表水、渗漏水、地下裂缝水要用排水沟、导管等排水系统引走。“堵”是指工程已出现结构渗漏时，采用压浆、抹面、喷涂、嵌堵等方法将渗漏水堵住，为防水施工创造条件。隧道渗漏水的防治与很多因素有关，是一项系统工程。在设计、施工、材料、验收等各个环节必须严格按规范要求去做，才可能达到设计要求的防水质量。铁路系统直到1986年才颁布了相应标准，在铁路隧道方面，我国的铁路隧道设计规范(TBJ385)、铁路隧道施工规范)(TBJ20486)以及铁路隧道新奥法指南都要求根据总的防水治理原则，对铁路隧道的阻水、防水渗漏能力规定了具体技术要求，要形成完整的防排水系统，以达到防水可靠，经济合理的目的。隧道工程在施工或运营阶段出现的各类病害严重影响了隧道功能，造成隐患，危及交通安全。这些病害主要表现为：(1)衬砌过度变形、裂损、剥落掉块;(2)地下水的渗漏和涌出。因此，对隧道进行防水防渗就变得非常必要。9.1隧道渗漏水的主要原因大致可分成自然因素和人为因素2种。9.1.1自然因素开挖隧道对地下水的影响，是隧道发生渗漏水的客观因素。根据水力学和水文地质学原理，地下水从高压水位向低压水位流动，有其固定的流线，由于隧道的开挖，形成临空面的低水压区，改变了围岩的力学特性和地下水泾流路线，使周围地下水向隧道内汇集和积聚，给衬砌及底部渗漏水留下隐患。隧道开挖影响范围的大小与地层的渗透系数、水位高低、过水断面大小有关，此外还受大气降水、隧道进深及隧道周围溶洞、泉眼、水库或江、河、湖泊的影响。9.1.2 人为因素(1)隧道防排水系统不完善：1)排水管道设置不合理、排水沟深度及宽度不够或被泥、砂、灰浆、浆液堵死无法正常排水;2)混凝土施工接缝、结构连接、混凝土缺陷部位的防水设计、材料、施工工艺及质量检验不严格。(2)对特殊地段(侵蚀性地下水、寒冷及严寒地区等)没有采取特殊处理措施：1)混凝土衬砌在侵蚀性介质经常作用下，出现起毛、酥松、蜂窝麻面等导致材料强度降低，衬砌厚度变薄，导致渗漏水并日趋严重;2)寒冷及严寒使衬砌背后积水冻结，造成衬砌混凝土冻胀开裂渗漏水;衬砌混凝土本身多次冻融循 环而开裂渗漏水;3)排水沟结冰无法满足排水要求，基底积水、结冰，线路不均匀隆起。(3)铁路隧道施工规范不完善：现行铁路隧道施工规范对隧道结构及施工防排水，只作了总体要求，定性说明多，定量指标少，而且内容也不够全面，有些概念还比较模糊，既造成对防水质量要求的不同理解，也不能有效地约束设计及施工单位。隧道出现渗漏水还有很多因素，如：在隧道工程质量的控制上存在管理问题，也有技术问题;引起隧道渗漏水的原因主要是防水材质不良或违反操作规程造成的，具体可分为以下几类：(1)管片在制作时养护不合理，表面出现气孔和龟缩裂缝;管片在运输、拼装中受挤压、碰撞，缺边掉角;(2)水膨胀橡胶粘贴不牢，或下坡时过早浸水使膨胀止水效果降低;(3)管片拼装质量差，螺栓未拧紧，接缝张开过大;(4)手孔、螺栓孔、注浆孔等薄弱部位未加防水垫片，封孔施工质量差。9.2 隧道渗漏水的表现形式隧道渗漏水主要表现为点渗漏、缝渗漏和面渗漏三种形式，根据其渗漏水量的不同，又分为慢渗漏水和快渗漏水。当工程发现渗漏水的现象时，需要根据具体情况和工程特点，采用不同材料、工艺和机具设备进行封堵。首先应做好下面几项准备工作：9.2.1 查找渗漏水来源首先对工程周围的水质、水源、土质等情况进行调查，掌握水位随季节变化的规律和地表水的情况，以确定工程所承受的最大水压。此外还应了解生产用水、生活用水的上下管道是否完好，以便查明引起渗漏的原因，为制定防水堵漏方案与切断水源提供依据。9.2.2 从结构上分析渗漏水原因首先要了解结构的强度、刚度是否满足要求，以及地基是否存在不均匀沉降等问题，因为上述因素都可能导致结构开裂而造成渗漏。堵漏修补工作应在结构稳定、裂缝不再继续扩展的情况下进行。9.2.3 检查材料质量对工程所用防水材料进行检验，以判断工程渗漏水是否由材料质量不良或选材不当而引起的。在对以上几点进行分析的基础上，按照处理止水与防水相结合的原则，到现场进行实地调查，将漏水部位、数量根据渗漏形式进行分类编号统计，绘制堵漏平面展示图，即可制定堵水堵漏方案。9.3 隧道防水放渗的不足设计与施工规范中，虽然对各种隧道的防水均做了相应规定，但仍有较多的不足之处，主要表现在：(1)部分规范缺少明确的防水等级划分，即隧道防水的等级不明确。对铁路隧道只要求按照一般地下工程的防水原则实施，没有明确的防水等级和具体要求;对隧道的具体情况如隧道所在线路等级、牵引类型、隧道所在地区或地段、隧道不同部位及隧道的长度等因素也缺乏定量的防水指标。(2)大部分隧道规范对防水等级的划分比较模糊。不同的隧道工程，采用不同的等级划分标准。(3)防水设计缺乏充分可靠的理论依据。由于地质情况复杂，勘探费用昂贵，通过勘探往往还不能掌握隧道的地质情况，多数还要用试验和估算的方法推测，无法为隧道防水设计及规定提供足够的理论依据。(4)隧道防水施工、监理及验收不规范。尽管隧道设计与施工规范都有防水规定，但由于各种防水措施大都缺乏经济、效率上的系统研究;对防水施工、监理及验收也都缺乏相应的规范，防水要求随意性强，没有统一的评价标准;施工监理也缺乏防水施工工艺等方面的监理规程。隧道竣工后，质量管理部门也缺乏有效检验手段和相应的验收规范，仅从衬砌表面上看不出什么问题，就按合格验收，无法保证运营后不出现渗漏水现象。9.4 隧道施工的主要方法及常用的材料隧道防水不能停留在局部的防水对策上，而要考虑隧道设施用途的所有问题作为运营这些设施的必要条件。目前国内外对隧道的施工主要有沉埋法、新奥法和盾构法3种，沉埋法常用于水下隧道的施工;新奥法主要用于山岭隧道;而盾构法常用于城市地下工程，如地下铁道等。尽管不同专业从材料和构造方面实施防水的做法还不统一，但隧道防水技术主要有3种类型，一是从围岩、结构和附加防水层着手以防为主的水密型防水，二是从疏水、泄水着手以排为主的泄水型或引流自排型防水，三是防排结合的混合型防水。隧道衬砌渗漏水的种类：隧道渗漏水大致可分为以下几种：(1)结构接缝渗漏;(2)裂缝引起渗漏;(3)混凝土受腐蚀引起渗漏。渗漏形式可分为点、线、面3种。按出水量不同可分慢渗、快渗、漏水和涌水。隧道复合式衬砌是新奥法施工隧道的基本形式。它被应用于国内外大量的隧道工程，具有先进合理，防水可靠的优点。这种复合衬砌由一次支护、二次模注混凝土以及防水层组成。通常先安装钢筋网、锚杆、钢支架，喷射混凝土，形成初期支护系统;接着在喷层上铺土工合成材料(起保护防水薄膜和将水引导到隧道排水系统作用)，用钉子将塑料圆盘钉入喷层固定;然后用热焊法将聚氯乙烯薄膜固定在塑料圆盘上;最后用双焊缝将相邻薄膜连接起来。这种做法易于干法或湿法安装;价格较便宜;安装质量可以检验;合理安装可保证不透水。如果在拼装衬砌中使用密封垫，则密封垫的接触压力要足以承受静水压力，且不能妨碍衬砌的安装。但通常密封垫与衬砌间的容差对接触压力的影响很大。复合衬砌的防水层设于一次支护与二次模注之间，表面光滑，除了防水，它还能减少喷射混凝土与二次衬砌模注混凝土之间约束应力，防止二次模注混凝土产生裂缝。隧道复合式衬砌防水层常采用PVC、ECB(乙烯醋酸乙烯与沥青共聚物)、EVA(乙烯醋酸乙烯共聚物)、LDPE(低密度聚乙烯膜)及HDPE等材质。但不同国家采用防水层的厚度不同，如西欧及美国多用1.53.0mm，日本常用0.40.8 mm。通常防水层的做法有两种。为防止防水膜不受损伤，保证防水的可靠性，对于LDPE膜或EVA膜，均应在膜下加设45mm泡沫塑料衬砌或2.6 3.2mm无纺布做缓冲层，而防水膜连接则常采用塑料胀管、热融塑料垫圈、钢垫圈、木螺丝钉等锚固材料。复合衬砌也存在许多问题，主要是：(1)初期支护难以保护;(2)施工期长，施工工艺复杂;(3)防水板间的连接方式不易得到保证，焊接工艺要求高;(4)防水板在隧道壁上的固定方式难以保障;(5)二次衬砌施工时易将防水板撞破。尽管各国对隧道防水的标准和做法不一样，各种防水方法的效益相差也很大。但实践表明，要想做到隧道不漏水，单一防水方法已很难胜任。当前人们已趋向于采用混合防水法，通过多道防线，层层设防，以达到隧道不漏水。不漏水的隧道首先应遵循以下几点。(1)地质勘探要尽可能地合理，多渠道了解地质资料。(2)结合地质情况，采取防、排、堵、截综合治理方法，刚性防水和柔性防水相辅相成，不同专业系统再结合自己的特点和要求有所侧重。(3)尽量采取复合衬砌防水或二次衬砌防水，充分利用结构的自防水，并合理地布置排水管和排水沟。(4)合理选择高性能防水层和结构自防水材料，加强接缝和变形缝细部防水的处理。我国现有的隧道防水措施都是依据现行技术规范，并借鉴国外的成熟技术来实施的。隧道衬砌渗漏水的封堵原则：(1)应根据漏水部位、漏水种类、水源及漏水量确定其整治方案及选材。(2)查找并切断水源，尽量使修堵工作在无水状态下进行。在渗漏水状态下进行修堵时，要尽量通过做好引水，变大漏为小漏，变线漏为点漏，变片漏为孔漏的办法，减少漏水面积，方便施工操作，防止水压冲坏施工材料。(3)对隧道内衬砌的渗漏水区域，应采用注浆、嵌堵、排水综合治理措施。具体操作要遵守“拱堵墙排，堵排结合”的原则及“先拱后墙”的顺序，先将拱部水堵住，再在边墙上做排水处理。9.5 常用堵漏防水技术目前隧道处理渗漏水的方法很多，但都必须结合本工程的实际情况出发，合理、科学选择才能确定最佳方案及取得最佳效果。根据材料及方式大体可分为：注浆、灌浆和开槽等方法。 9.5.1注浆与灌浆法A、砂浆注浆：即水泥砂浆，按水泥：砂：水=1:1:1的配合比，适当参入一定量的外加剂，制成注浆浆液。通过注浆压力泵及注浆设备，把水泥砂浆注入渗漏部位。此方法的浆液凝固时间较长且强度较低，适合用于二衬混凝土背后注浆以及微渗湿处，对渗漏水明显或渗漏水量大很难起到止水效果。B、改性水溶性聚胺脂注浆法：在使用前将引发剂、发泡剂、固化剂在压浆机里进行聚合反应并通过压力泵注入到漏水部位预留的空腔内，在一定的时间内会凝固在空腔的缝隙中，从而达到高强度，快止水、无变性的作用。此方法适合用于由混凝土空洞而出现的渗漏。它的注浆浆液调配严格、复杂，凝固时间较长。C、氰凝灌浆法：以氰酯和聚醚树脂制成的主体（预聚体）材料，与一些添加剂组成的化学灌浆液，此液体遇水不发生反应，当灌注到漏水部位内，与水发生反应，形成固结体，抗压强度及抗渗能力有所提高，但用此材料有毒性，并且材料造价高。D、丙凝灌浆法：是由丙稀酰胺和甲撑双丙烯胺两种有机化合物按一定的比例混合后在氧化剂、还原剂、引发剂的使用下，经引发、聚合交联反应后，短时间内形成富有弹性但不溶于水以及一般溶剂的高分子硬性凝胶材料，它可以封闭水在空腔、砂空隙或结构物裂隙、空隙中的通道，从而达到制止漏水的目的。此方法无毒无害且环保，易操作。图91 结构组分序号名称分子结构作用A1PolyairyamideH2C=CH2-CONLL2单体2MBAMH2C=CH2-CONLL2 C-LLH2C=CH2-CONLL2高联体3DMAPN(CH2)2NCH2CHC2N缓凝剂4Kfe(CN)6还原剂5H2NCH2CH2NH2引发剂B1sodimmciraleC6H3O7Na22H2O稳定剂2(NH4)2S2O3氧化剂9.5.2开槽引排法：即在出现渗漏水的施工缝，进行开槽形成一个小型的人造排水沟，在沟中预埋倒扣U型PVC管，直接将水引至检查井或隧道底板中间U型排水槽内排出。此方法是在灌注浆无法处理、渗漏水