全國隧道常見災(zāi)害與防治技術(shù)二

1隧道常見災(zāi)害及其防治技術(shù)

土木工程學(xué)院江學(xué)良2我國各類隧道均存在不同程度的病害。以隧道鐵路為例：根據(jù)1997年技術(shù)狀態(tài)檢查統(tǒng)計(jì)，我國運(yùn)營鐵路有隧道5000余座。大部分存在不同程度的病害，有的還相當(dāng)嚴(yán)重，其中發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象隧道3270座，占運(yùn)營總數(shù)的65%

現(xiàn)狀隧道常見的主要病害包括：隧道水害、襯砌裂損、隧道凍害、與震害3隧道水害與隧道防水4隧道水害的種類及其危害

隧道滲漏水隧道滲漏，按發(fā)生的部位分為：拱部有滲水、滴水、漏水成線和成股射流四種，邊墻有滲水、淌水兩種，少數(shù)有涌水災(zāi)害。危害：隧道滲水對(duì)隧道穩(wěn)定、洞內(nèi)設(shè)施、行車安全、地面建筑和隧道周圍水環(huán)境產(chǎn)生諸多不利影響甚至威脅。襯砌周圍積水危害:水壓過大時(shí)導(dǎo)致襯砌破裂軟化圍巖，從而加大襯砌壓力，導(dǎo)致襯砌破裂膨脹性圍巖體積膨脹，導(dǎo)致襯砌破裂寒冷地區(qū)引發(fā)凍脹病害5潛流沖刷概念：由于地下水滲流和流動(dòng)而產(chǎn)生的沖刷和溶蝕作用。危害：襯砌基礎(chǔ)下沉，邊墻開裂或仰拱、整體道床下沉開裂圍巖滑移錯(cuò)動(dòng)導(dǎo)致襯砌變形開裂超挖回填不實(shí)或未全部回填著，引起圍巖坍塌，導(dǎo)致襯砌破壞。67邊墻溶洞出水8涌水9水害的成因可以歸結(jié)為客觀和主觀兩方面原因：隧道穿越含水的不良地層隧道襯砌防水及排水設(shè)施不完善10防水設(shè)計(jì)應(yīng)考慮地表水、地下水、毛細(xì)管水等的作用，以及由于人為因素引起的附近水文地質(zhì)改變的影響防水原則：防、排、截、堵相結(jié)合，剛?cè)岵?jì)，因地制宜，綜合治理。隧道防水結(jié)構(gòu)多采用塑料板防水層和防水混凝土。同時(shí)要重視混凝土的“裂縫”處理。對(duì)于承受高壓水的隧道防水或防水要求高的地下工程要考慮多層防線，層層設(shè)防。隧道的防水設(shè)計(jì)11細(xì)部構(gòu)造防水

隧道與地下結(jié)構(gòu)的施工縫、變形縫、后澆帶、穿墻管、埋設(shè)件、孔口等處是整個(gè)工程防水的薄弱環(huán)節(jié)，對(duì)于細(xì)部構(gòu)造的設(shè)計(jì)與施工要認(rèn)真對(duì)待。12

施工縫防水13變形縫的防水1415隧道排水隧道排水洞內(nèi)排水洞外排水豎向盲溝環(huán)向盲溝縱向盲管排水溝截水溝排水溝洞門仰坡防護(hù)1617盾構(gòu)隧道防水主要是解決管片本身的防水和管片接縫的防水襯砌管片的防水方法：管片結(jié)構(gòu)的自防水;管片的制作精良管片的防水措施：密封墊防水、嵌縫防水、螺栓孔防水、二次襯砌盾構(gòu)隧道防水1819襯砌撤類型假和防雜水：甲襯砌榴由防峽水混尤凝土奪，鋼伴板或盈鋼板近與混萍凝土骨復(fù)合沃材料償制作棵，在四侵蝕逐性介笨質(zhì)中亭采用娘耐侵蘭蝕材孕料或餅做內(nèi)鞋襯保禁護(hù)層管筒鹿的接學(xué)口是偵關(guān)鍵枝，形舞式有敏剛性邀接口集、剛逗柔結(jié)破合接站口和噴柔性爹接口頂管隧既道防水20不同外形式亂的頂旺管接陰頭形巧式剛性接名口剛?cè)岱澜Y(jié)合喂接口21柔性接舉頭22沉管娃隧道喂防水砍分為候管段百自身捎防水撓、管培段外斜防水融和管間段接矮頭防覽水特點(diǎn)：1）采用增水密型穿的防水抱技術(shù)；2）采確用柔屋性接經(jīng)頭，傳常采刻用的癢是性簽?zāi)軆?yōu)朗越的GI娃NA和OM統(tǒng)EG陵A型橡膠捉止水帶勒所形成供的柔性問接頭形驢式；3）三種丙防水形斯式的綜關(guān)合應(yīng)用肺形成嚴(yán)勿密的防坊水體系沉管隧芬道防水23GI盼NA斷面利止水買設(shè)計(jì)24基本拆方法個(gè)：適當(dāng)焰疏通注漿尾堵水增設(shè)幻玉內(nèi)防蝴水層水害優(yōu)整治禁技術(shù)住關(guān)鍵意：分析擇病害余成因遼，對(duì)槽癥整秒治合理臣選擇判防水克材料嚴(yán)格飄施工茅工藝運(yùn)營樹隧道乳的水咽害治坊理25隧道將襯砌嶄裂損盟及其句防治26襯砌裂球損的常谷見病害襯砌憲變形蛾、開說裂、億滲漏像水端墻捎、側(cè)續(xù)墻、不翼墻王位移塵、開頌裂路面誤拱起游、沉生陷、腸錯(cuò)臺(tái)隨、開迫裂27襯砌開鍛裂28對(duì)不纖良地恩質(zhì)地塵段襯廊砌，恭應(yīng)貫魚徹“輪寧強(qiáng)拒勿弱嘆，寧燃曲勿透直，勇加強(qiáng)畜襯砌旗過渡例段，得寧長(zhǎng)渡勿短妄”的淚原則盡量減突少對(duì)圍成巖的的毯擾動(dòng)，藝提高襯橡砌質(zhì)量尸。大力謙推廣光輪面爆破甩，錨噴獲支護(hù)，廣提高混綱凝土永妖久性襯唯砌的抗刮裂、抗雷滲性能騎。預(yù)防蠅措施29襯砌變隊(duì)形、開哲裂的治送理措施若襯恨砌背辮面存冠在空柔隙，協(xié)可在詠襯背賞壓注其水泥謊砂漿由于緊襯砌妄厚度蔥不足,年久走變質(zhì)湊，或售裂縫賴區(qū)域證過大，影響贈(zèng)到襯鋒砌強(qiáng)襖度，宴可在探襯砌嫂面噴累射混旺凝土襯砌塑裂縫虛穩(wěn)定反時(shí)處干理可采用嚇壓注環(huán)障氧水泥掛砂漿或劍水泥砂京漿的方翠法加固對(duì)于襯考砌表面盤腐蝕、酬剝落及診灰縫脫小落可先絲式清除表滾面然后瘋加噴一漿層混凝供土整治磚措施30路面洽拱起樹、沉仍陷、僅錯(cuò)臺(tái)詞、開施裂處窩理誘因采取籠措施圍巖側(cè)泊壓力過戲大，導(dǎo)聞致兩邊葡側(cè)墻內(nèi)舞移而引票起的路眾面拱起在路侍面下聰加設(shè)駁水平貌支撐路面局膏部沉陷蕩、錯(cuò)臺(tái)勢(shì)、嚴(yán)重掉碎裂挖出肉破損善的路借面以超及其凈下部純的基貼層，容重鋪系路面治理犯滲漏黑水，缸并將摩水引遙入兩軌側(cè)邊煙溝3132對(duì)洞慨口的鎮(zhèn)檢查堡與養(yǎng)綿護(hù)須引澡起注侮意的馬方面筋：擋墻、癢邊坡的賢穩(wěn)定性洞口籍的排唉水、秩防水再系統(tǒng)危石33泥石流謝堵塞洞墾口3435隧道凍素害36常見蹤蝶的凍橋害種融類：拱部掛游冰、邊自墻結(jié)冰孤；圍巖凍曉脹破壞背，引起站襯砌變?nèi)剐纹茐镍f；襯砌發(fā)蠻生冰楔隧道浮內(nèi)網(wǎng)吵線掛猛冰危害性慢：隧道私凍害纏會(huì)導(dǎo)周致襯苗砌凍旁脹開叨裂，不甚至套疏松親剝落槍，造噴成隧幼道襯亮砌結(jié)受構(gòu)的朝失穩(wěn)摟破壞縱，降刪低襯蠟砌結(jié)周構(gòu)的饑安全瓶可靠萍性，餅嚴(yán)重告影響嶼運(yùn)輸乎的安曬全和山正常研運(yùn)行馬。37嚴(yán)寒趴及寒您冷地雄區(qū)隧觀道凍恥害的未防治嚇，其娘基本厭措施執(zhí)是：綜合治晚水更換能或改毀造土市壤保溫貝防凍加強(qiáng)艘結(jié)構(gòu)序，如搜加設(shè)姥仰拱鵲襯砌推，采劍用防存水鋼烤筋混表凝土刺襯砌尋，錨睬噴混宜凝土廳加固煮，加按抗凍拴脹錨抬桿等廟。通過勢(shì)加深薯邊墻焦，加匆強(qiáng)底符部排鍵水等劍方法邀防止廈融坍凍害跟的防吸治38隧道繁的震坊害與蹄抗震39隧道的系震害類伸型及特打征19幼06年美摧國舊配金山直發(fā)生8.住3級(jí)地套震，旱嚴(yán)重側(cè)破壞撞了位奧于斷美裂帶棄上的正兩座珠隧道摩；19匯23年日本溜關(guān)東發(fā)漲生8.2級(jí)地爺震，宴區(qū)鐵掠路線范上82座隧吵道遭距到破捧壞或桿變形;19蒙52年美文國克鎖斯發(fā)忽生7.7級(jí)地鮮震，遼穿越較地震恢?jǐn)嗔寻蓭У钠逅淖夎F路插隧道刪全部徹都發(fā)繭生了屢嚴(yán)重賀破壞筐；19俱83年距謀上海詞市15蹲0k艙m以外的半洋面上擦發(fā)生6級(jí)地耍震，零打浦組路管鈴片上強(qiáng)的出鴉現(xiàn)了5座可遇見裂棵縫；19榜95年在日協(xié)本阪神改大地震宴中,地鐵料結(jié)構(gòu)嘆發(fā)生鉗了很窩大破森壞，旺車站胃結(jié)構(gòu)幣破壞睜尤為璃明顯析。神艷戶高導(dǎo)鐵大便開車站的照震害情乘況，用盈明挖法咱于196毫4年建成換，中柱聞（B4秘00精×D茶10面00悠mm，3.規(guī)5m）約30根完擾全破倡壞，怪頂板由下沉叛約3m，隧道勝斷面變栗成M形。40隧道姑的震噴害類句型及臭特征隧道拐的中默柱上帳端或浩下端膝混凝廉土剝存落，押鋼筋央彎曲胸。在裝線路解方向它及垂妖直方典向上躍，軸繳向鋼右筋鼓羞出，幣箍筋事也有嚇許多留破壞循的，歇在側(cè)駝壁的辣隅角魄部分頓也發(fā)去生裂筋縫及部變位妙但無度顯著鈔破壞殖。在阪神娃大地震寒中，山翁嶺隧道寇也遭到稈嚴(yán)重的謙破壞。辣主要是麗側(cè)壁的紋壓潰裂挪紋及拱恰部剪切論剝落及鼻環(huán)向開賽裂。許隱多建于20世紀(jì)60年代藏的隧鎖道，攔由于隸設(shè)計(jì)督時(shí)未糠考慮者淺埋卷地層故變形洞的影暫響，畜隧道燥結(jié)構(gòu)尋的變榨形性配能不谷能承密受這洋次大郊地震賤，拱鋒頂部給分發(fā)傅生較葛嚴(yán)重夸的剪戶切裂鄭紋及廳剝落胃，隧遷道橫針斷面薯方向確發(fā)生百混凝假土片艦的剝俊落。阿如山宜陽新幣干線菠的六短甲隧摧道，41隧道的趴震害類吊型及特匪征長(zhǎng)162慎35m，橫低切六紹甲斷敵層系鉤，地尋震后搭隧道樸的水驚泥內(nèi)寒壁有嘩眾多效裂縫散，裂遣縫長(zhǎng)置達(dá)數(shù)瞧十米哨的地沉方有3處，隧獸道的檢抬查通道富在百米顏范圍內(nèi)榜出現(xiàn)裂間縫。19腐99年9月21日，我購國臺(tái)灣倡省臺(tái)中芳地區(qū)發(fā)黃生了里殲氏7.3級(jí)地喇震（音集集面地震夸）,那次大液地震造和成237飼5人死停亡,旺10威00襯0多人籍受傷控，300朝00多座建久筑物倒佩塌。地鳥震發(fā)生慨后,通過對(duì)凡臺(tái)中地線區(qū)57座山符嶺隧辛道進(jìn)牢行調(diào)旨查,發(fā)現(xiàn)除民了8座隧道箱未受損云壞外,其余49座都有費(fèi)不同程濁度的損下壞,而且磁表現(xiàn)伴出不子同?？匦螏r式的員損壞,如襯砌識(shí)開裂、僅襯砌剝腎落、洞味門破壞牢、地下芝水涌入抖、鋼筋鹽鼓出及克彎曲、份襯砌移柴位、底訴板開裂灶及由于劫邊坡破藏壞造成撕的隧道致坍塌。都汶公曾路11座隧盈道示慨意圖汶川何地震隧道岔的震被害類保型及牽特征都江堰－映秀：

都汶高速（紫坪鋪隧道、龍洞子隧道、龍溪隧道）

映秀-汶川：

都汶公路臥龍連接線（燒火坪隧道）都汶公路二級(jí)路段（單坎梁子隧道、草坡隧道、桃關(guān)隧道、福堂壩隧道、徹底關(guān)隧道、毛家灣隧道、皂角灣隧道）

1.洞口榮邊坡喜滑塌僵與崩渣塌（13處）洞口娃邊坡伸滑塌洞口別邊坡壓滑塌龍洞衰子隧族道出污口的嗽震害龍溪隧等道出口再高陡邊宋坡崩落2.洞門榴裂損主要脹發(fā)生腹在端貓墻式脅和柱間墻式賺洞門伯結(jié)構(gòu)霧中。桃關(guān)隧苦道圓掏弧形鋼端墻腹開裂蜻與松漢脫max董:50州cm洞口段拘坍方（5處）3.襯砌扭及圍賭巖坍欺塌龍溪隧床道K21好+57孟5-5刮80拱部薪地震小坍方龍溪部隧道董二襯巴坍落縱向?yàn)榱芽p4.襯砌唯開裂丈及錯(cuò)究位都汶公識(shí)路11座隧董道中8座隧道律出現(xiàn)了余不同程鄙度的襯擇砌開裂橫向相張裂環(huán)向堵破裂茫與錯(cuò)肯臺(tái)（最大屆可達(dá)20c互m）斜向提剪裂底板騰強(qiáng)烈根隆起5.底板開噴裂及隆晚起底板燙強(qiáng)烈靈隆起初期支培護(hù)鼓出轟、剪裂6.初期支塞護(hù)變形膨及開裂初期荒鋼架炊潰屈地下隧扁道屬于腳幾何線炒性結(jié)構(gòu)冤，在地途震荷載兼的作用秩下，由蝴于周圍深介質(zhì)的哲存在，撞其動(dòng)態(tài)嘗反應(yīng)會(huì)駁呈現(xiàn)出只與地面句建筑不劫同的特乖性，主舒要變現(xiàn)豈為：1)地下隧泉道的振肺動(dòng)變形隊(duì)受周圍仔介質(zhì)的肉約束作潑用明顯,結(jié)構(gòu)煮的動(dòng)歸力反慚應(yīng)一淡般不顛明顯廈。2)在地南震荷創(chuàng)載作搬用下,當(dāng)?shù)靥滤砝说澜Y(jié)卸構(gòu)存璃在明們顯慣琴性或疾周圍民介質(zhì)跟與結(jié)尖構(gòu)間身的剛繩度失塌配時(shí),結(jié)構(gòu)會(huì)凈產(chǎn)生過執(zhí)度變形傷而破壞著。3)地下隧紫道震害桌多發(fā)生扮在地質(zhì)武條件有狡較大變情化的區(qū)曠域;相反買如果執(zhí)地質(zhì)垮條件問均勻,即便柏震級(jí)膀較大,結(jié)構(gòu)也珍較安全。4)地下杠隧道而若穿征過地民質(zhì)不賣良地區(qū)帶也趴易遭錄震害芹。5)結(jié)構(gòu)廟斷面戲形狀騙及剛揚(yáng)度發(fā)聽生明天顯變巡壽化的作部位毫，如庫隧恫糊進(jìn)出貝口等糟部位倉均為扮抗震況的薄俗弱環(huán)館節(jié)。5)地下臨隧道堅(jiān)的破亮壞形喚式主績(jī)要是查彎曲果裂縫厚、豎鉗向裂首縫混蔑凝土咸脫落伙和鋼卡筋外天露等。襯砌的剪切目移位。當(dāng)隧道建堆在斷層袋破碎帶戲上時(shí),常常葛會(huì)發(fā)文生這告種形聽式的抬破壞必。在君臺(tái)灣譽(yù)“9·漏21姜”地震中,位于斷錄層帶上診的一座記輸水隧擊道就發(fā)天生了這大種破壞只。由于肺斷層的碎移位,該輸泛水隧左道在縫進(jìn)水架口下握游180泡m處發(fā)烈生了嘉剪切肚滑移,如圖6-1扒8所示,隧道定在豎躬直方向分開4隧道震化害的主搭要表現(xiàn)抽形式襯砌剪鴉切移位博圖m,在水桃平方律向分教開3m掉,整個(gè)隧數(shù)道發(fā)生垃嚴(yán)重破水壞。(2)邊坡免破壞閥造成圣的隧江道坍痰塌邊坡改破壞堤造成銀的隧膚道坍蠅塌(3貼)襯砌開它裂地震中,襯砌數(shù)開裂嗽是最毛常發(fā)貍生的真現(xiàn)象灘。這偶種形均式的裕襯砌冤破壞忙在又輩可分孫為縱始向裂板損、記橫向序裂損衛(wèi)、斜暮向裂死損、微斜向賽裂損膛進(jìn)一慨步發(fā)麗展所刃致的環(huán)向階裂損、底底板裂耗損以及啄沿著孔蜂口如電菜纜槽、揮避車洞錯(cuò)或避人逢洞發(fā)生怠的裂損錫。襯砌確縱向釘裂損止圖襯砌躺橫向嗎裂損南圖襯砌糞斜向狐裂損而圖襯砌環(huán)減向裂損主圖底板裂晉損圖孔口長(zhǎng)附近濤襯砌肆裂損掏圖(4洽)邊墻敏開裂由于顯慕著的邊擱墻向內(nèi)胃變形造仙成的隧蹄道破壞幕。這種壓變形可告以造成述邊墻襯索砌的大閱量開裂,甚至導(dǎo)粗致邊溝謠的倒塌碑。邊墻變私形隧道震慢害的機(jī)得理現(xiàn)場(chǎng)病調(diào)查外表明,隧道及主地下結(jié)拌構(gòu)的震擋害形態(tài)愈的差異與地震法強(qiáng)度、磨震中距母、地震億波的特匠性、地勿震力的斗作用方臉向、地課質(zhì)條件些、襯砌個(gè)條件、喇隧道與績(jī)圍巖的般相對(duì)剛秩度、施確工方法籌、施工臨的難易倚程度以劍及施工鏡過程中健是否出超現(xiàn)坍方持等有密獎(jiǎng)切關(guān)系域。根據(jù)農(nóng)以往地蝕下結(jié)構(gòu)匠在地震娃中所表乓現(xiàn)的行阻為可知,地震程的主野要或安次要賞效應(yīng)上均可刷使隧工道結(jié)辣構(gòu)遭挺受破詢壞。新這些殿效應(yīng)辣包括憲兩個(gè)慢方面:(1)圍巖斗失穩(wěn),主要初指圍菜巖的恢變形層、差援異位勞移、懷震害堆和液徹化；(2)地震慣鳴性力,主要指拍強(qiáng)烈的社地層運(yùn)宣動(dòng)在結(jié)家構(gòu)中所探產(chǎn)生的痰慣性力衫所造成灑的破壞拘。隧道震該害的機(jī)準(zhǔn)理圍巖膽失穩(wěn)未和地縫震慣羞性力桌作用是地下顧結(jié)構(gòu)震肅害的兩父種主要破原因。凡對(duì)于同從一程度嚷的大地痰搖動(dòng)而肅言,如果樹僅論求及結(jié)爐構(gòu)的獻(xiàn)慣性斬力,地下結(jié)禿構(gòu)要比盼地面結(jié)桃構(gòu)安全觸的多。椒這是因豪為地下硬結(jié)構(gòu)處聯(lián)于周圍許地層的同約束之擦中,并與月地層壞一起練運(yùn)動(dòng)穗。因煩而,地下結(jié)黃構(gòu)在地巧震運(yùn)動(dòng)雖過程中,僅僅錘按照揮其相恒對(duì)于傍地層失的質(zhì)喊量密畝度和匹剛度井分擔(dān)漲一部機(jī)分地朵震變尤形和靠荷載,而不像抹地面結(jié)腹構(gòu)那樣,承擔(dān)希全部寺的慣捧性力斗。研究部表明:隧道結(jié)循構(gòu)抵抗縱向未的拉伶壓和耍橫向炎的剪截切兩啦種作猛用的能吐力,并不因系結(jié)構(gòu)剛避度的加有強(qiáng)而有坑很大改肢善。所齊以,隧道社結(jié)構(gòu)岡的抗諸震設(shè)藥計(jì)原繞則應(yīng)跪當(dāng)考容慮這寸種破飽壞作舊用,使設(shè)決計(jì)的佛結(jié)構(gòu)爭(zhēng)應(yīng)有鋒足夠掘的韌處性以怒吸收鮮地震倒所產(chǎn)激生的盲相位濾衍生魔應(yīng)力傭和相感對(duì)變助位,同時(shí)又密不損害拔其承受匙靜載的畏能力。密一味加撥強(qiáng)結(jié)構(gòu),試圖袋讓結(jié)朗構(gòu)去壁抵抗證相當(dāng)敗大的飽強(qiáng)制館變位殼所產(chǎn)領(lǐng)生的朽內(nèi)力長(zhǎng)是不義現(xiàn)實(shí)顯的。（1）選址銷與規(guī)劃品設(shè)計(jì)方蠻面在強(qiáng)銷震區(qū)午避免喪隧道徐直接猜穿越址活動(dòng)哀斷裂革，穿歪越活笑動(dòng)斷掃裂帶坡的次乓級(jí)斷炎層時(shí)貝必須治要加移強(qiáng)抗味震設(shè)舅防措且施，耐在次彈級(jí)斷濟(jì)裂帶朝兩側(cè)添一定礙范圍甲內(nèi)二號(hào)次襯莖砌應(yīng)逃采用國鋼筋腥混凝方土結(jié)客構(gòu)。隧道抗減襲震啟為示（2）洞撤口段山嶺癢隧道幻玉洞口猴邊坡豆在強(qiáng)方震作陡用下木的穩(wěn)蹦定性蛛直接變關(guān)系專到隧孟道運(yùn)相營安疑全，庭地震磨中極啄易產(chǎn)計(jì)生崩橫滑、貓掩埋節(jié)洞口鈔、毀煤壞洞產(chǎn)門、竹中斷厲交通產(chǎn)。因此，凳強(qiáng)震區(qū)誕洞口邊廚坡應(yīng)加績(jī)大防護(hù)堂力度，智將邊坡