全国隧道常见灾害与防治技术

1隧道常见灾害及其防治技术

土木工程学院江学良2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3隧道水害与隧道防水4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5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。67边墙溶洞出水8涌水9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10防水责设计彼应考惊虑地认表水钞、地项下水翠、毛盘细管追水等傻的作届用，姿以及存由于肿人为非因素哲引起额的附摆近水论文地熊质改析变的勉影响防水逮原则浙：防铸、排楼、截伴、堵说相结今合，程刚柔俘并济签，因地治制宜哗，综毛合治盈理。隧道楚防水痰结构允多采倚用塑沸料板姐防水莲层和桑防水胆混凝妹土。推同时姜要重诱视混产凝土绝的“拥裂缝矮”处丘理。对于器承受现高压纤水的奏隧道爸防水股或防犬水要旧求高顷的地浪下工株程要闹考虑芹多层午防线烛，层置层设回防。隧道义的防准水设萝计11细部洞构造线防水隧道润与地脉下结帮构的沟施工惨缝、旅变形个缝、市后浇少带、君穿墙脊管、吹埋设授件、椅孔口尝等处哲是整归个工谨程防裙水的帆薄弱脊环节传，对贤于细酬部构虽造的丢设计幼与施捉工要酸认真并对待须。12施工咽缝防许水13变形安缝的盲防水1415隧道坑排水隧道脑排水洞内墙排水洞外届排水竖向毯盲沟环向惩盲沟纵向仿盲管排水辈沟截水祖沟排水胜沟洞门禁仰坡被防护1617盾构烤隧道齿防水揪主要昌是解蚀决管早片本木身的罪防水以和管候片接棉缝的训防水衬砌敏管片扰的防速水方仓法：筹管片聚结构暗的自仙防水;管片然的制涉作精瞧良管片饶的防训水措塌施：迈密封佩垫防惜水、还嵌缝庸防水轻、螺玻栓孔短防水子、二篇次衬布砌盾构将隧道笨防水1819衬砌方类型朋和防帖水：该衬砌时由防练水混俭凝土忍，钢框板或种钢板住与混位凝土犯复合卡材料循制作来，在兵侵蚀复性介赶质中祖采用脂耐侵氧蚀材滚料或画做内库衬保书护层管筒狱的接锄口是荷关键雀，形着式有帮刚性台接口爽、刚享柔结音合接鞠口和缝柔性各接口顶管耻隧道吩防水20不同吗形式塔的顶带管接猾头形塌式刚性乞接口刚柔泡结合糕接口21柔性北接头22沉管片隧道别防水端分为洲管段用自身至防水姿、管循段外投防水加和管续段接碍头防伸水特点腊：1）采甩用水弟密型回的防桨水技录术；2）采利用柔菌性接田头，孟常采幅用的缸是性骗能优隙越的GI蜓NA和OM岗EG击A型橡潮胶止宴水带方所形肚成的泰柔性固接头抗形式馒；3）三团种防独水形撤式的劳综合勉应用保形成颗严密鼻的防道水体侮系沉管泄隧道里防水23GI报NA断面丘止水钱设计24基本弟方法皆：适当硬疏通注浆毙堵水增设词内防炒水层水害袍整治尊技术稿关键最：分析妥病害丧成因牲，对鸦症整岛治合理府选择情防水淋材料严格嘱施工泛工艺运营迷隧道玩的水丙害治次理25隧道尝衬砌懒裂损耍及其芹防治26衬砌灰裂损软的常筋见病朋害衬砌谣变形纠、开经裂、跨渗漏阶水端墙吸、侧楼墙、捞翼墙分位移伍、开脑裂路面断拱起排、沉捐陷、著错台荡、开橡裂27衬砌建开裂28对不奥良地静质地去段衬难砌，彼应贯狂彻“母宁强阁勿弱挨，宁绪曲勿亮直，颜加强叙衬砌腿过渡免段，针宁长丹勿短烟”的金原则尽量吹减少庆对围懂岩的恩的扰糟动，净提高称衬砌膛质量礼。大丧力推皇广光企面爆浑破，蜜锚喷魔支护梦，提动高混累凝土勤永久仙性衬谈砌的吓抗裂颈、抗裂渗性边能。预防旨措施29衬砌贝变形迎、开夜裂的兰治理厅措施若衬取砌背久面存慢在空刻隙，根可在眼衬背龄压注每水泥唤砂浆由于度衬砌四厚度瓦不足,年久救变质抬，或志裂缝索区域丸过大，影响捏到衬聋砌强兔度，扩可在戴衬砌版面喷椒射混太凝土衬砌思裂缝沟稳定宁时处纷理可采诵用压病注环饭氧水脊泥砂倒浆或歌水泥部砂浆震的方羡法加茅固对于哲衬砌杜表面惰腐蚀房诚、剥蜻落及摧灰缝奋脱落筒可先响清除墓表面秆然后歪加喷明一层室混凝纲土整治料措施30路面补拱起汪、沉形陷、穿错台涨、开如裂处看理诱因采取祝措施围岩辟侧压掀力过荐大，继导致莲两边求侧墙昂内移旦而引桃起的荐路面山拱起在路候面下鸭加设晚水平零支撑路面皮局部剑沉陷垒、错作台、励严重神碎裂挖出醉破损绵的路峡面以波及其鸣下部宽的基交层，凑重铺赛路面治理傲渗漏凝水，叛并将丢水引畅入两蛛侧边描沟3132对洞原口的妇检查附与养渡护须引刚起注贼意的我方面制：挡墙刚、边适坡的熟稳定壁性洞口挪的排捉水、雅防水夏系统危石33泥石袭流堵临塞洞乎口3435隧道孟冻害36常见涉的冻载害种年类：拱部匹挂冰贸、边勾墙结笨冰；围岩戏冻胀崭破坏丢，引塌起衬宅砌变桌形破收坏；衬砌絮发生呜冰楔隧道冰内网印线挂割冰危害傻性：隧道裤冻害前会导岂致衬捉砌冻时胀开踩裂，特甚至仇疏松垒剥落沿，造眯成隧假道衬者砌结税构的仙失稳穷破坏艳，降个低衬号砌结幅构的烛安全枣可靠狭性，堆严重禁影响标运输兼的安趁全和海正常鉴运行矩。37严寒备及寒殿冷地饼区隧欣道冻百害的酱防治俱，其箩基本怠措施岭是：综合进治水更换剂或改系造土锣壤保温趁防冻加强岔结构辉，如集加设汪仰拱倒衬砌匠，采云用防丘水钢煮筋混辞凝土粒衬砌坛，锚棍喷混茄凝土仆加固雅，加顾抗冻胞胀锚更杆等舞。通过奖加深毛边墙遍，加母强底及部排音水等逢方法蜘防止农融坍冻害塑的防箱治38隧道奶的震抛害与辅抗震39隧道侍的震上害类委型及掏特征19惹06年美价国旧剪金山免发生8.朝3级地骆震，平严重干破坏梨了位调于断讨裂带桃上的饥两座嫂隧道宾；19装23年日天本关周东发撕生8.委2级地肯震，姐区铁提路线词上82座隧榴道遭蹄到破元坏或甲变形;19蜓52年美歌国克猴斯发法生7.尤7级地持震，键穿越载地震量断裂魂带的慕四座牲铁路头隧道滚全部名都发拢生了御严重稳破坏长；19穷83年距售上海宪市15奖0k贡m以外尚的洋诱面上屈发生6级地默震，配打浦降路管盛片上黄的出杀现了5座可尝见裂戚缝；19贪95年在戏日本繁阪神矛大地捧震中,地铁膊结构伤发生孔了很皱大破帽坏，鲁车站羽结构迟破坏智尤为旗明显学。神渴户高捞铁大碧开车站互的震秀害情邻况，聚用明匪挖法汗于19访64年建梢成，痕中柱聚（B4流00处×D其10船00君mm，3.夕5m）约30根完临全破画坏，编顶板感下沉啦约3m，隧讯道断腰面变历成M形。40隧道解的震挨害类纺型及节特征隧道历的中护柱上乖端或危下端湾混凝架土剥圆落，在钢筋怖弯曲约。在红线路求方向矩及垂糊直方无向上勉，轴适向钢溜筋鼓匆出，衡箍筋举也有境许多爷破坏声的，舌在侧含壁的炕隅角易部分坚也发秩生裂硬缝及传变位捐但无崖显著载破坏恼。在阪项神大环地震述中，盲山岭加隧道翅也遭最到严脉重的柄破坏钟。主始要是航侧壁拜的压碌溃裂查纹及分拱部嗽剪切哀剥落萌及环悲向开盗裂。素许多绘建于20世纪60年代纱的隧陵道，迁由于亲设计适时未阀考虑址浅埋李地层管变形鸦的影躬响，耗隧道柄结构吊的变虹形性没能不黄能承介受这浩次大瓜地震榆，拱泥顶部跑分发窜生较米严重闯的剪侍切裂云纹及岸剥落逝，隧帖道横泳断面拦方向粗发生摘混凝捷土片凤的剥初落。正如山淘阳新狭干线绝的六辩甲隧昼道，41隧道稠的震餐害类嚼型及哨特征长16环23皂5m，横批切六赞甲断博层系租，地娇震后液隧道豆的水误泥内江壁有刃众多债裂缝崭，裂僚缝长齿达数秆十米听的地滋方有3处，御隧道怨的检肺查通誓道在园百米姨范围毅内出纪现裂原缝。19窝99年9月21日，爹我国鬼台湾辜省台没中地拍区发坑生了摔里氏7.越3级地荷震（中集集遇地震擦）,那次问大地晶震造鸭成23廊75人死抬亡,秤10绍00胸0多人降受伤挡，30更00骄0多座煤建筑炉物倒邪塌。刷地震蛛发生歉后,通过剂对台悬中地阻区57座山资岭隧说道进淹行调爬查,发现千除了8座隧汗道未甲受损叉坏外,其余49座都窄有不宏同程涛度的她损坏,而且芬表现泰出不个同。纯形安式的兄损坏,如衬洋砌开传裂、沈衬砌岗剥落从、洞通门破坐坏、伯地下负水涌泉入、飞钢筋尊鼓出灭及弯拖曲、瘦衬砌昆移位兰、底匪板开赞裂及伞由于驶边坡引破坏呀造成哨的隧普道坍罪塌。都汶惜公路11座隧参道示鞭意图汶川山地震隧道昨的震揉害类沿型及秀特征都江堰－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）

1.洞口给边坡私滑塌庭与崩谨塌（13处）洞口真边坡挨滑塌洞口俗边坡猴滑塌龙洞趋子隧奋道出借口的捕震害龙溪钩隧道忠出口奥高陡落边坡计崩落2.洞门米裂损主要录发生前在端页墙式阻和柱格墙式品洞门膏结构巧中。桃关隧借道圆厉弧形草端墙拌开裂著与松惯脱ma尘x:皇50需cm洞口吼段坍务方（5处）3.衬砌宇及围尚岩坍挪塌龙溪伤隧道K2趴1+投57沿5-庙58纸0拱部讨地震泄坍方龙溪摇隧道塞二衬蛛坍落纵向四裂缝4.衬砌岔开裂仁及错迁位都汶蒙公路11座隧墓道中8座隧吊道出可现了今不同骑程度影的衬栏砌开权裂横向优张裂环向颠破裂耗与错剥台（最窃大可补达20垒cm）斜向沈剪裂底板扒强烈满隆起5.底板劫开裂抗及隆开起底板乱强烈谅隆起初期腾支护敲鼓出光、剪骡裂6.初期唇支护鸟变形梯及开康裂初期果钢架价溃屈地下啄隧道霜属于烛几何臣线性士结构樱，在困地震绑荷载品的作匙用下辞，由咱于周继围介各质的岁存在黑，其政动态托反应洋会呈布现出帝与地暴面建击筑不筒同的眼特性揪，主摇要变通现为散：1)地下涉隧道赚的振械动变酬形受田周围钳介质柱的约肌束作扎用明饮显,结构长的动奥力反或应一拴般不起明显桐。2)在地沸震荷鼠载作覆用下,当地远下隧塞道结寸构存监在明少显惯营性或另周围漫介质跳与结晌构间央的刚缸度失轻配时,结构坏会产敏生过命度变笼形而喉破坏方。3)地下饶隧道纯震害浪多发哭生在余地质薄条件摔有较朱大变聚化的沸区域;相反霉如果话地质钱条件治均匀,即便咽震级厚较大,结构相也较燃安全。4)地下句隧道摆若穿抛过地悠质不术良地杆带也拖易遭搁震害庄。5)结构享断面物形状章及刚批度发把生明合显变呢化的盾部位逢，如害隧恫蓝进出亡口等打部位该均为未抗震傻的薄拳弱环点节。5)地下螺隧道呼的破阀坏形眠式主惰要是本弯曲这裂缝稠、竖脉向裂比缝混董凝土推脱落哲和钢宴筋外什露等。衬砌的剪陆切移任位。当隧道涨建在坏断层猎破碎赏带上甩时,常常概会发贫生这行种形师式的晃破坏桑。在聋台湾赶“9·斥21导”地震岛中,位于钓断层镇带上域的一厚座输间水隧什道就锐发生唇了这冈种破女坏。欠由于聚断层丘的移搁位,该输甘水隧档道在她进水李口下演游18怪0m处发掠生了俘剪切朝滑移,如图6-涨18所示,隧道雾在竖排直方向分开4隧道振震害什的主捡要表殖现形刊式衬砌隔剪切坊移位火图m,在水抱平方姥向分寇开3m历,整个晚隧道败发生啊严重爪破坏艘。(2枪)边坡眯破坏谨造成味的隧步道坍吐塌边坡丧破坏绘造成尚的隧樱道坍核塌(3呈)衬砌爆开裂地震醉中,衬砌庄开裂缝是最慌常发恼生的险现象息。这馋种形盘式的驱衬砌粉破坏送在又衰可分载为纵如向裂纪损、暖横向庄裂损悟、斜娇向裂和损、停斜向桐裂损保进一振步发之展所例致的环肠向裂叛损、妄底板卖裂损摊以及康沿着亿孔口壤如电险缆槽锤、避躲车洞乡丰或避邪人洞打发生巨的裂宿损。衬砌纺纵向萌裂损仔图衬砌峡横向永裂损追图衬砌疼斜向袄裂损抖图衬砌陷环向浊裂损绍图底板符裂损胀图孔口敞附近倚衬砌他裂损辣图(4引)边墙导开裂由于介显著扇的边少墙向层内变笋形造订成的付隧道袍破坏柿。这献种变践形可孕以造之成边需墙衬锈砌的驼大量财开裂,甚至底导致惕边沟敏的倒犹塌。边墙后变形隧道陕震害潜的机拔理现场尼调查漂表明,隧道炼及地赖下结赴构的半震害宪形态胆的差疮异与地雅震强缘瑞度、吼震中内距、辛地震潮波的倍特性订、地请震力尖的作培用方如向、遍地质皇条件睡、衬重砌条狡件、驴隧道买与围末岩的芦相对助刚度受、施央工方感法、宵施工疼的难涝易程哀度以饮及施维工过慢程中芳是否恼出现火坍方漂等有库密切普关系份。根而据以愿往地荡下结塌构在核地震创中所忍表现骡的行按为可非知,地震个的主栋要或伙次要弱效应告均可铃使隧滨道结划构遭袍受破贪坏。恋这些笛效应丈包括新两个躁方面:(1畜)围岩集失稳,主要变指围蛮岩的同变形恩、差被异位听移、躺震害薪和液恩化；(2)地震茫惯性弟力,主要裤指强放烈的徐地层脏运动瓶在结莲构中鼠所产侵生的醋惯性传力所良造成华的破矮坏。隧道颈震害拜的机搞理围岩侦失稳涉和地弦震惯耐性力执作用是地投下结淡构震醒害的率两种怖主要看原因谋。对宵于同尖一程抵度的庸大地者摇动既而言,如果炎仅论裁及结绢构的描惯性倒力,地下喇结构米要比肠地面感结构服安全差的多持。这尚是因罢为地杯下结走构处恳于周坡围地丧层的啄约束凤之中,并与恒地层文一起悄运动蹲。因昏而,地下懒结构暖在地袭震运餐动过幅程中,仅仅渣按照工其相慰对于遵地层尼的质秧量密晋度和陵刚度挠分担尊一部脾分地灾震变镜形和牢荷载,而不榆像地许面结摩构那寸样,承担闭全部爱的惯出性力健。研究士表明:隧道虹结构泪抵抗纵向脑的拉当压和勿横向见的剪笋切两碌种作严用的能提力,并不哈因结魔构刚耻度的委加强减而有绳很大博改善拜。所锡以,隧道翻结构孩的抗逼震设芹计原皱则应购当考牧虑这受种破摇坏作垃用,使设乔计的网结构柔应有拐足够便的韧苹性以披吸收盛地震砌所产秆生的新相位案衍生池应力鱼和相王对变灶位,同时塘又不咸损害掠其承歇受静夜载的贡能力摸。一捆味加况强结妙构,试图今让结旋构去碗抵抗店相当气大的良强制熔变位牛所产习生的减内力书是不喷现实址的。（1）选洽址与婶规划馋设计山方面在强栗震区仙避免望隧道粪直接浑穿越犁活动呼断裂朗，穿弄越活雕动断探裂带腰的次仅级断纲层时嫩必须皱要加顽强抗纱震设耳防措兴施，去在次驱级断笋裂带掉两侧罢一定擦范围刻内二块次衬骨砌应协采用臭钢筋本混凝痛土结在构。隧道抗减协震启案示（2）洞枕口段山岭巾隧道将洞口英边坡衡在强挨震作拦用下恐的稳厅定性残直接碎关系谋到隧榆道运齿营安肥全，骄地震怨中极阿易产为生崩奸滑、艰掩埋欧洞口与、毁艳坏洞油门、挤中断瓜交通垂。因此伟，强久震区焦洞口投边坡其应加幻玉大防璃护力缴度，际将边舱坡防编护、堆洞口训明洞态和洞直门结腊构作迫为一重个系乳统进惭