隧道常见灾害与防治技术

隧道常见灾害及其防治技术

土木工程学院江学良1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2隧道水害与隧道防水3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4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。56边墙溶洞出水7涌水8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9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10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。11

施工缝防水12变形偶缝的嗽防水1314隧道滴排水隧道悼排水洞内剪排水洞外供排水竖向斗盲沟环向喝盲沟纵向瘦盲管排水众沟截水汤沟排水丧沟洞门绝仰坡喷防护1516盾构放隧道揉防水裙主要渡是解拣决管汉片本喷身的穷防水倡和管耀片接窜缝的铃防水衬砌娘管片渠的防冰水方觉法：俊管片妖结构往的自亲防水;管片挎的制萝作精替良管片摧的防芳水措血施：佩密封驳垫防荒水、蜂嵌缝救防水筒、螺徒栓孔哗防水扑、二淹次衬己砌盾构页隧道优防水1718衬砌收类型敬和防欢水：坝衬砌水由防励水混盟凝土场，钢雾板或旁钢板攀与混派凝土聚复合替材料忍制作萍，在赔侵蚀标性介倍质中娘采用谦耐侵毫蚀材液料或泰做内浮衬保勿护层管筒榴的接稀口是锤关键剥，形谨式有美刚性哈接口傍、刚迷柔结溪合接古口和料柔性疤接口顶管喂隧道提防水19不同员形式各的顶券管接篇头形僚式刚性脂接口刚柔体结合查接口20柔性魔接头21沉管栽隧道执防水评分为粒管段暂自身百防水膝、管驾段外扑防水属和管千段接王头防踩水特点购：1）采渡用水口密型轧的防杰水技麦术；2）采紧用柔杨性接辱头，稍常采远用的惯是性愁能优闲越的GI块NA和OM荡EG矿A型橡惹胶止湾水带宪所形邻成的庸柔性峡接头园形式胶；3）三矿种防裳水形听式的铜综合鸽应用齿形成蜡严密塑的防挤水体与系沉管换隧道届防水22GI已NA断面崭止水货设计23基本车方法攀：适当范疏通注浆滑堵水增设灰内防钉水层水害刷整治挥技术殖关键敏：分析佛病害备成因粘，对肠症整盼治合理渐选择筐防水咳材料严格鱼施工忙工艺运营很隧道磁的水害害治厚理24隧道可衬砌现裂损都及其矛防治25衬砌到裂损洁的常琴见病菠害衬砌君变形管、开贷裂、拣渗漏浩水端墙虏、侧扫墙、恋翼墙陆位移漂、开绩裂路面宗拱起逢、沉拴陷、搬错台滤、开涂裂26衬砌著开裂27对不教良地榆质地档段衬邀砌，陪应贯厨彻“锣宁强搅勿弱显，宁姻曲勿饼直，竭加强盾衬砌往过渡裳段，鞠宁长疏勿短器”的德原则尽量绑减少栽对围弄岩的晒的扰未动，光提高例衬砌距质量摊。大削力推历广光碗面爆旧破，页锚喷氧支护忌，提评高混水凝土正永久沿性衬柳砌的厅抗裂旧、抗民渗性筋能。预防典措施28衬砌浩变形退、开补裂的脑治理瓜措施若衬绩砌背亩面存节在空橡隙，猛可在法衬背恨压注拍水泥蜡砂浆由于禁衬砌蔑厚度面不足,年久岁变质各，或卷裂缝给区域届过大，影响威到衬渠砌强岁度，枣可在氧衬砌编面喷屡射混祖凝土衬砌吃裂缝括稳定摇时处绪理可采协用压抖注环贤氧水趟泥砂盾浆或案水泥有砂浆惭的方介法加奋固对于寻衬砌稼表面戚腐蚀牙、剥朴落及勺灰缝碎脱落员可先派清除旁表面董然后鸽加喷丸一层利混凝稼土整治奥措施29路面必拱起贞、沉澡陷、忙错台纸、开沫裂处荷理诱因采取芹措施围岩隔侧压愁力过毁大，育导致丝式两边铺侧墙才内移没而引把起的江路面扯拱起在路赞面下疼加设驻水平呀支撑路面里局部桐沉陷冷、错菜台、虚严重语碎裂挖出铲破损著的路栋面以赔及其载下部誓的基械层，纵重铺革路面治理米渗漏解水，迹并将葬水引陪入两营侧边痛沟3031对洞禽口的狡检查房诚与养鲜护须引折起注猪意的痕方面脾：挡墙锁、边繁坡的喇稳定啦性洞口舒的排盏水、雄防水要系统危石32泥石傍流堵名塞洞冷口3334隧道跑冻害35常见引的冻病害种馆类：拱部纷挂冰废、边馒墙结件冰；围岩因冻胀臭破坏添，引绣起衬在砌变添形破惜坏；衬砌泳发生拿冰楔隧道寇内网猾线挂次冰危害男性：隧道晌冻害夕会导胳致衬车砌冻碎胀开蒙裂，蓬甚至鹅疏松杀剥落池，造扛成隧罗道衬堵砌结哗构的宝失稳仙破坏共，降辩低衬隔砌结谦构的前安全塔可靠骨性，蕉严重句影响托运输芦的安抹全和驳正常询运行搅。36严寒叉及寒坛冷地舒区隧投道冻陕害的续防治杏，其幕基本技措施堂是：综合或治水更换玩或改凉造土恰壤保温叉防冻加强器结构丙，如途加设采仰拱就衬砌圆，采唯用防引水钢他筋混胳凝土砖衬砌乒，锚渴喷混恩凝土编加固顺，加郊抗冻授胀锚雁杆等辆。通过丈加深谱边墙茶，加田强底厌部排找水等圾方法迅防止阔融坍冻害堂的防片治37隧道脱的震骑害与缝抗震38隧道仗的震本害类扶型及染特征19摩06年美勤国旧柔金山啄发生8.悦3级地归震，别严重妙破坏属了位职于断逃裂带睬上的奶两座蛋隧道量；19延23年日钻本关机东发证生8.忙2级地副震，隔区铁聋路线染上82座隧降道遭全到破筑坏或请变形;19拖52年美文国克裙斯发父生7.挎7级地仍震，谷穿越题地震砖断裂章带的妙四座贷铁路峰隧道戚全部屡都发扔生了裙严重柱破坏吊；19航83年距胖上海盯市15唉0k检m以外联的洋许面上音发生6级地共震，史打浦死路管灰片上胆的出孕现了5座可河见裂袜缝；19妈95年在腐日本颠阪神窄大地掩震中,地铁稍结构灯发生贸了很发大破量坏，搂车站常结构迟破坏祝尤为早明显锋。神愧户高习铁大悼开车站槐的震编害情真况，戴用明街挖法庄于19民64年建轧成，骑中柱圆（B4满00认×D着10偷00估mm，3.碑5m）约30根完兔全破霞坏，肾顶板配下沉搞约3m，隧阔道断宾面变掠成M形。39隧道双的震宜害类速型及宅特征隧道动的中酱柱上凶端或痰下端仇混凝况土剥铜落，桨钢筋御弯曲锄。在朋线路里方向兔及垂雕直方鉴向上走，轴晓向钢晚筋鼓贡出，垫箍筋职也有架许多蓝破坏警的，钱在侧臣壁的缘瑞隅角买部分占也发失生裂话缝及涌变位绝但无抗显著蚊破坏霞。在阪剧神大打地震拘中，替山岭基隧道杜也遭趋到严钢重的什破坏樱。主队要是如侧壁讯的压银溃裂钓纹及瓣拱部秒剪切浇剥落汗及环肤向开籍裂。喉许多针建于20世纪60年代荡的隧传道，靠由于酷设计蛋时未阁考虑普浅埋培地层盼变形表的影殃响，拐隧道贿结构初的变砌形性赢能不井能承栏受这剂次大基地震归，拱翅顶部燥分发辞生较恋严重珠的剪怖切裂为纹及俱剥落季，隧掌道横浇断面且方向踪蝶发生厘混凝承土片单的剥汪落。命如山责阳新热干线扶的六掏甲隧料道，40隧道线的震同害类陆型及厨特征长16落23住5m，横亡切六躲甲断由层系售，地衔震后姐隧道队的水广泥内敞壁有摊众多短裂缝资，裂封缝长凑达数摆十米种的地园方有3处，躲隧道套的检厕查通炮道在罩百米放范围浆内出孤现裂嗽缝。19丈99年9月21日，昆我国种台湾翅省台勉中地彼区发弃生了疮里氏7.钥3级地玩震（狸集集完地震照）,那次辜大地腐震造狭成23险75人死雨亡,妇10辟00艇0多人宝受伤窃，30窃00悼0多座践建筑蒜物倒混塌。逮地震转发生弯后,通过或对台末中地瘦区57座山阳岭隧炕道进造行调银查,发现疫除了8座隧怎道未瘦受损萌坏外,其余49座都枪有不隔同程贫度的箱损坏,而且晋表现滨出不椒同。杠形提式的懒损坏,如衬买砌开侧裂、梨衬砌景剥落介、洞会门破伸坏、冒地下盗水涌徒入、节钢筋裙鼓出染及弯遮曲、骡衬砌礼移位叶、底卷板开恨裂及膀由于跌边坡榜破坏索造成承的隧咸道坍脱塌。41都汶献公路11座隧赏道示赶意图汶川却地震隧道质的震王害类洗型及阴特征都江堰－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）

1.洞口静边坡垂滑塌虹与崩惰塌（13处）洞口房诚边坡屈滑塌洞口省边坡这滑塌龙洞狠子隧尊道出桐口的疼震害龙溪传隧道尺出口辆高陡浑边坡拳崩落2.洞门烧裂损主要耳发生您在端领墙式衡和柱摄墙式纤洞门桨结构很中。桃关绿隧道皆圆弧似形端茧墙开巧裂与哭松脱ma耽x:习50项cm洞口遣段坍争方（5处）3.衬砌逢及围腹岩坍枕塌龙溪似隧道K2钟1+络57税5-肿58趁0拱部巷地震诞坍方龙溪肠隧道赠二衬攻坍落纵向腔裂缝4.衬砌相开裂些及错重位都汶绸公路11座隧腔道中8座隧决道出套现了惠不同孕程度啦的衬财砌开江裂横向亦张裂环向拿破裂圈与错猛台（最党大可愚达20帐cm）斜向勤剪裂底板楚强烈序隆起5.底板淘开裂界及隆她起底板帆强烈融隆起初期倾支护枣鼓出倦、剪俊裂6.初期驾支护诉变形号及开得裂初期但钢架仍溃屈地下馆隧道荷属于前几何悟线性巴结构鸽，在锤地震钓荷载信的作覆用下但，由它于周扇围介肥质的车存在旧，其局动态裳反应墨会呈革现出状与地翼面建断筑不典同的苹特性默，主焰要变狭现为航：1)地下星隧道轮的振票动变异形受杨周围菌介质屠的约蚂束作远用明朗显,结构抓的动定力反渠应一队般不哀明显习。2)在地脆震荷拆载作摸用下,当地忙下隧丝式道结状构存刮在明选显惯选性或危周围彻介质块与结浆构间峰的刚埋度失宜配时,结构利会产伞生过倚度变邪形而刚破坏栗。3)地下讨隧道现震害眼多发哪生在回地质粥条件毁有较运大变嘱化的肾区域;相反险如果溪地质姐条件驼均匀,即便轿震级洪较大,结构田也较掘安全跌。4)地下框隧道柴若穿正过地份质不库良地山带也旬易遭港震害谨。5)结构演断面呆形状照及刚娇度发蛛生明眼显变臣化的贴部位息，如疾隧恫氧进出牌口等妇部位叨均为符抗震假的薄晓弱环狼节。5)地下准隧道沟的破魄坏形尾式主剧要是辅弯曲稀裂缝疯、竖效向裂也缝混开凝土聋脱落冠和钢臭筋外设露等。衬砌的剪妈切移缸位。当隧道四建在俊断层欢破碎确带上朱时,常常各会发律生这火种形住式的叮破坏颈。在帆台湾吴“9·油21吵”地震喜中,位于态断层究带上属的一掩座输冻水隧修道就臣发生惩了这笛种破拥坏。宏由于卵断层洗的移款位,该输麻水隧嚼道在呀进水骂口下谈游18蜂0m处发肉生了骡剪切目滑移,如图6-爱18所示,隧道测在竖询直方向分开4隧道咐震害葱的主刷要表杠现形巴式衬砌困剪切狱移位滥图m,在水进平方闸向分爹开3m祖,整个主隧道女发生挪严重伴破坏清。(2位)边坡狐破坏效造成狱的隧钻道坍坝塌边坡唐破坏率造成朋的隧忘道坍童塌(3扩)衬砌邻开裂地震固中,衬砌斑开裂倍是最肥常发保生的掌现象灵。这均种形越式的朝衬砌扣破坏循在又急可分围为纵开向裂淋损、丢横向交裂损子、斜洞向裂伏损、叹斜向极裂损粪进一便步发热展所奔致的环腹向裂需损、荒底板柜裂损艳以及观沿着循孔口才如电港缆槽尾、避袖车洞滚或避截人洞芒发生舟的裂趋损。衬砌医纵向犬裂损弓图衬砌悄横向部裂损贝图衬砌香斜向萍裂损粱图衬砌询环向刊裂损谢图底板时裂损轨图孔口隶附近堂衬砌早裂损另图(4摧)边墙宣开裂由于育显著舞的边歼墙向悉内变礼形造办成的宅隧道坝破坏厅。这哥种变削形可赠以造锡成边僚墙衬佩砌的黑大量盗开裂,甚至可导致鹿边沟倾的倒绩塌。边墙由变形隧道叮震害狗的机秒理现场姐调查站表明,隧道释及地豆下结亡构的论震害谱形态惭的差仅异与地众震强阴度、丢震中雷距、躲地震群波的童特性涛、地担震力袜的作坊用方惊向、沸地质盆条件泽、衬壁砌条狡件、顶隧道狸与围挥岩的长相对腹刚度颤、施灶工方语法、察施工锤的难欺易程姥度以希及施归工过修程中机是否块出现跌坍方摘等有谊密切钓关系扩。根汪据以发往地饥下结鸽构在堪地震轨中所帖表现疫的行银为可测知,地震融的主红要或永次要餐效应衔均可劣使隧美道结搏构遭锋受破挂坏。田这些漫效应僻包括喘两个训方面:(1劫)围岩辅失稳,主要桌指围醉岩的劳变形堤、差月异位绍移、麦震害使和液绣化；(2)地震火惯性买力,主要站指强斩烈的香地层驱运动浑在结链构中债所产慰生的村惯性顷力所丈造成朱的破稿坏。隧道墓震害渡的机泽理围岩弓失稳间和地浸震惯梢性力幻玉作用是地蹈下结俭构震顿害的固两种妖主要盗原因掉。对出于同昆一程牲度的弄大地棉摇动叫而言,如果石仅论瞎及结孟构的浅惯性直力,地下宣结构宏要比杨地面诞结构砖安全欢的多煎。这疤是因川为地川下结画构处绿于周旷围地胜层的萍约束阳之中,并与收地层隙一起绩运动耳。因报而,地下睡结构绍在地惭震运斜动过拖程中,仅仅克按照流其相李对于勤地层虫的质香量密海度和蒜刚度漫分担弯一部桃分地沉震变肌形和财荷载,而不莫像地装面结乖构那万样,承担轨全部茧的惯尺性力谨。研究邀表明:隧道笼结构咽抵抗纵向唐的拉千压和迫横向言的剪肥切两漂种作用用的能泰力,并不等因结例构刚棋度的杰加强装而有钥很大钢改善旨。所碎以,隧道测结构采的抗振震设届计原葡则应击当考衬虑这颗种破繁坏作宿用,使设器计的乱结构阻应有合足够疲的韧贴性以阔吸收宗地震设所产兴生的确相位姜衍生踢应力准和相姓对变猛位,同时孕又不壤损害阴其承缴受静橡载的洒能力槽。一伪味加岔强结广构,试图苗让结毛构去超抵抗莲相当寨大的享强制露变位蛮所产谊生的掀内力来是不知现实酿的。（1）选亲址与另规划忧设计惧方面在强诱震区差避免夕隧道吼直接凳穿越韵活动你断裂螺，穿虑越活合动断锤裂带过的次联级断异层时沫必须春要加社强抗节震设厅防措畏施，知在次炎级断崇裂带通两侧徒一定耕范围侵内二兰次衬招砌应乒采用扯钢筋吊混凝富土结声构。隧道挑抗减绘震启胁示（2）洞边口段山岭连隧道漠洞口坑边坡两在强榨震作示用下宰的稳底定性晃直接疏关系质到隧载道运俱营安候全，层地震仍中极莫易产鬼生崩弟滑、协掩埋问洞口城、毁霉坏洞双门、若中断无交通渔。因此倍，强认震区绕洞口锹边坡竹应加析大防与护力鸦度，趟将边押坡防脉护、虽洞口如明洞斥和洞系门结拦构作阻为一酷个系毫统进毫行综指合设肆计，彼在条号件允河许的