隧道工程劣化及变异维修管理

1、隧道工程劣化及变异维修管理,维修管理是指混凝土结构物在使用期间，保持结构物性能在容许范围内的技术行为。,第一节 隧道工程维修管理的基本认识,我国铁路隧道劣化评定标准,隧道工程维修管理,隧道劣化等级划分,隧道工程维修管理,衬砌裂损劣化的等级,隧道工程维修管理,衬砌裂损劣化的等级(续),隧道工程维修管理,PH值与隧道衬砌腐蚀程度等级,我国铁路隧道的修建已有近100年的历史，许多隧道都已经进入高维修管理阶段，维修管理费将大幅度地增长，这是不容忽视的。,隧道工程维修管理,例如,衬砌表面发生开裂,衬砌背后空洞,衬砌厚度不足,开裂发展等,铁路隧道衬砌表面开裂,结构物劣化曲线,隧道工程维修管理,维修管理基本

2、模式是：检查发现变异推定变异原因明确变异后的结构物的健全度制订相应的整治措施整治。 也就是采用“早期发现及时维护”或者说是“勤检查、早发现、少维修”的维修管理模式。,隧道工程维修管理,(1)还没有真正地把维修管理的理论和方法运用到隧道的维修管理中。,隧道工程维修管理的现状和存在的问题：,隧道工程维修管理,(2)缺乏早期发现变异现象的检查和检测方法。,(3)对既有隧道功能状态的判定和评价方法有待提高。,(4)目前，我国有近百年历史的铁路隧道已经进人“高维修”管理期。,(5)目前，我国铁路隧道变异的整治方法落后。,隧道工程维修管理,第二节 隧道变异的检查,铁路隧道的检查系统,隧道工程维修管理,第三

3、节 隧道变异现象、原因及特征,隧道工程维修管理,变异项目,漏水发生的比例，包括轻微漏水在内，约占60。除漏水以外的变异开裂是最多的，其次是剥离、施工缝张开、石灰析出等。,漏水发生的比例,隧道工程维修管理,除漏水外的变异发生的比例,隧道工程维修管理,使用年代构成比,隧道工程维修管理,发生变异(漏水除外)的隧道，20世纪60年代前后的隧道发生变异的较多。与营运中的隧道相比，即变异发生的比例，20世纪3080年代发生的比例较高，特别是40年代最多。而80年代以后和30年代以前变异发生的比例较低。,隧道工程维修管理,变异原因,既有隧道发生的变异，有因外力所造成的，有因材质劣化所造成的，也有是因漏水所造

4、成的。此外，设计施工条件也会产生一定的影响。一般来说，发生变异时，下表所列的变异原因多数是重复作用的。因此，即使进行详细的调查，有时也很难对变异原因作出明确的判定。,隧道工程维修管理,隧道工程维修管理,隧道工程维修管理,隧道工程维修管理,隧道工程维修管理,隧道工程维修管理,隧道工程维修管理,隧道工程维修管理,变异特征,一、因地压产生的开裂的形态,隧道工程维修管理,二、松弛地压引起的隧道变异,松弛土压的模式图 a)水平成层围岩的情况；b)非水平成层围岩的情况,隧道工程维修管理,1.发生机制,衬砌背后有空洞,风化使节理面结合强度降低,因砂质围岩中细颗粒成分流失,施工衬砌厚度不足,衬砌劣化，砖及砌块

5、衬砌接缝材料劣化,隧道工程维修管理,2.开裂的形态,拱部突然坍塌示意图 a)坍塌前的状态；b)坍塌后的状态,隧道工程维修管理,突发性崩塌 a)衬砌强度不充分；b)衬砌强度充分；c)衬砌破坏,隧道工程维修管理,三、偏压、坡面蠕动引起的隧道变异,a)隧道上部滑坡蠕动；b)偏压地形；c)坡面挖方；d)河流冲剧；e)河流水位降低使边坡崩塌,隧道工程维修管理,四、滑坡引起的隧道变异,a)滑面与隧道交叉；b)隧道在滑面之下,隧道工程维修管理,五、膨胀性土压引起的隧道变异,a)剪切开裂；b)避车洞变异；c)边墙前倾；d)边墙水平开裂,隧道工程维修管理,六、承载力不足引起的隧道变异,a)洞口、河侧下沉；b)断

6、层河破碎带；c)洞口不均匀下沉,隧道工程维修管理,七、水压、冻胀力引起的隧道变异,a)水压作用；b)冻胀力作用,隧道工程维修管理,渗水引起的地下水位的变动,上部贮水池引起的地下水位的变动,隧道工程维修管理,八、地层下沉引起的隧道变异,隧道工程维修管理,九、地震引起的隧道变异,隧道工程维修管理,十、材质劣化引起的隧道变异,隧道工程维修管理,第四节 隧道变异对策,一、地震,排土：清除坡面崩坍和衬砌崩落的土砂、衬砌掉块，以尽早恢复交通功能。排土时，要充分注意不要诱发新的崩坍和崩坍的进一步发展。,（一）应急恢复方法,临时支撑：开裂和挤出等受害严重，如不处理会产生剥离和崩落的危险时，应用钢支撑设置临时支

7、撑。,隧道工程维修管理,衬砌的改筑；,（二）永久恢复方法,套内衬(钢筋混凝土、喷混凝土等)；,回填压浆；,堵漏水措施,在决定整治方法时，应调查该地区过去的地震经历、受害经历；同时要预计出地层的规模、震域中心等。,隧道工程维修管理,近接施工的整治措施,二、近接施工,隧道工程维修管理,三、衬砌劣化、剥落,表曲清扫是当衬砌表团被煤烟、游离石灰、晶花、霉菌、油脂等附着物污染时，清除这些括染物的方法。,（一）表面清扫,表面清扫作为其他对策的前处理也是必须进行的作业。特别是在内表面补强、部分改建中，为了既有衬砌和补修材料确实地附着，要特别仔细地进行表面清扫。,隧道工程维修管理,凿除适用于衬砌块有掉落的可能

8、和衬砌表面局部劣化的场合，或其他对策的前处理时采用。,（二）凿除,断面修复在凿除处及衬砌断面缺损部分进行。,进行凿落时，应根据状况用补修材料修复断面。,（三）断面修复,作为剥落、凿除后的处理，可用混有高分子材料(环氧树脂等)的砂浆充填、涂抹进行断面修复。一般来说，要采用金属网和锚栓等使之与衬砌一体化。断面修复地点宽广时，也可采用防护板等。,隧道工程维修管理,断面修复的事例（模式图）,隧道工程维修管理,砖、混凝土砌快、石材等衬砌，当接缝材料劣化、母材健全时，可采用嵌缝施工。,（四）嵌缝,嵌缝是除去劣化的接缝材料并充填接缝砂浆的方法。作业方法有人工作业法和机械（砂浆枪）作业法。,隧道工程维修管理,

9、压气法嵌缝施工 a)施工概要图；b)嵌缝喷嘴,隧道工程维修管理,开裂压注适用于有可能块状化的开裂地点。,（五）开裂压注,一般来说，开裂压注是向开裂处压注注浆材料，使因开裂而降低的刚性得到某种程度恢复。在素混凝土衬砌的场合，即使发生开裂通常认为结构体也是十分安全的。因此，开裂压注的目的是用压注注浆材料确保衬砌的一体性。,隧道工程维修管理,压气法嵌缝施工开挖宽度小的场合的实施例,隧道工程维修管理,（六）防护板,防护板适用于开裂处和部分混凝土施工缝处，适用于由于局部的材料劣化，在比较小的范围内衬砌块有可能掉落的场合或设置拱架或内衬净空没有富裕的场合。,防护板的施工例（断面修复+防护板+锚杆）,隧道工

10、程维修管理,（七）金属网,金属网、销钉适用于开裂处和部分混凝土施工缝处，适用于由于局部的材料劣化，在比较狭小的范围内衬砌块有可能掉落的场合以及隧道断面富余少的场合。,金属网施工是用锚栓等把金属网固定在衬砌表面上，以防止掉落。施工范围比较广的场合，也有用平钢和型钢配合金属网的。,隧道工程维修管理,隧道工程维修管理,隧道工程维修管理,（八）内衬,大范围劣化达10以上时，视劣化状态、地压等外力的有无及程度、限界富裕量等，选择喷射法或现灌混凝土法。,喷射法,现灌混凝土法,隧道工程维修管理,（九）局部改建及改建,1.局部改建,局部改建应用于开裂、接缝错动、剥离、剥落等衬砌材料劣化程度显著，而且深及内部，

11、用嵌缝、防护板等不充分时。,2.改建,改建应用于隧道全断面或拱部、边墙大部分的材料劣化显著，不能维持衬砌的功能，而用其他方法不能处理时。,隧道工程维修管理,（十）衬砌漏水、冻害,隧道工程维修管理,防止线状漏水的对策,1.导水法,导水法是把衬砌施工缝及开裂处的漏水，沿漏水地点成线状的，通过不闭塞的水路导入排水沟的方法。这是通常所采用的方法。导水法有在衬砌表面装平行管的导水法(导水管)和在漏水处修V型或U型沟槽，而后用管材或合成橡胶等整形材料进行导水的方法(沟槽法)。,防止线状漏水的对策，依对漏水处理的方法有导水法和止水法两种。,隧道工程维修管理,2.止水法,(1)用止水材料填充沟槽的方法,用止水

12、材料填充沟槽的方法适用于漏水程度轻微(滴水)、沿着漏水发生的施工缝和开裂等线状止水而无有害影响时。,V型沟槽止水法,隧道工程维修管理,（2）开裂注浆止水法,开裂注浆止水法适用于漏水程度轻微(滴水程度)、沿漏水发生的开裂呈线状止水而无不良影响时。,采用注浆方法，要达到完全止水的目的是困难的。所以，与用止水材料填充沟槽的方法一样，该法原则上只适用于漏水量在滴水程度以下、漏水范围有限的情况。,隧道工程维修管理,a) 开裂宽度小时；b)开裂宽度大时,隧道工程维修管理,防止面状漏水的对策,1.喷射法、涂层法,喷射法和涂层法适用于大范围发生漏水，但漏水量小，止水无有害影响时，或与其他有效整治漏水对策并用时。,防止面状漏水对策，按施工方法包括喷射法、涂层法、防水板及防水薄膜等方法。,隧道工程维修管理,2.防水板,防水板适用于漏水呈面状而且大量产生，净空断面有富余时。,防水板是由工厂预制的，把它张挂在衬砌表面，从板的背后进行面状导水。这种方法主要用于拱部的漏水。,3.背后压注法,“背后压注法”是指用压注方法充填衬砌背后、路基下、隧道周边围岩中的空隙、空洞的方法。,隧道工程维修管理,4.降低水位法,降低水位法适用于漏水范围广，漏水量也大，地下水位高，因列车运行和漏水使土砂流失并在隧