隧道常見災害與防治技術

隧道常見災害及其防治技術

土木工程學院江學良1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1997年技術狀態(tài)檢查統計，我國運營鐵路有隧道5000余座。大部分存在不同程度的病害，有的還相當嚴重，其中發(fā)生失穩(wěn)現象隧道3270座，占運營總數的65%

現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2隧道水害與隧道防水3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，少數有涌水災害。危害：隧道滲水對隧道穩(wěn)定、洞內設施、行車安全、地面建筑和隧道周圍水環(huán)境產生諸多不利影響甚至威脅。襯砌周圍積水危害:水壓過大時導致襯砌破裂軟化圍巖，從而加大襯砌壓力，導致襯砌破裂膨脹性圍巖體積膨脹，導致襯砌破裂寒冷地區(qū)引發(fā)凍脹病害4潛流沖刷概念：由于地下水滲流和流動而產生的沖刷和溶蝕作用。危害：襯砌基礎下沉，邊墻開裂或仰拱、整體道床下沉開裂圍巖滑移錯動導致襯砌變形開裂超挖回填不實或未全部回填著，引起圍巖坍塌，導致襯砌破壞。56邊墻溶洞出水7涌水8水害的成因可以歸結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施不完善9防水設計應考慮地表水、地下水、毛細管水等的作用，以及由于人為因素引起的附近水文地質改變的影響防水原則：防、排、截、堵相結合，剛柔并濟，因地制宜，綜合治理。隧道防水結構多采用塑料板防水層和防水混凝土。同時要重視混凝土的“裂縫”處理。對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，層層設防。隧道的防水設計10細部構造防水

隧道與地下結構的施工縫、變形縫、后澆帶、穿墻管、埋設件、孔口等處是整個工程防水的薄弱環(huán)節(jié)，對于細部構造的設計與施工要認真對待。11

施工縫防水12變形偶縫的嗽防水1314隧道滴排水隧道悼排水洞內剪排水洞外供排水豎向斗盲溝環(huán)向喝盲溝縱向瘦盲管排水眾溝截水湯溝排水喪溝洞門絕仰坡噴防護1516盾構放隧道揉防水裙主要渡是解揀決管漢片本噴身的窮防水倡和管耀片接竄縫的鈴防水襯砌娘管片渠的防冰水方覺法：俊管片妖結構往的自親防水;管片挎的制蘿作精替良管片摧的防芳水措血施：佩密封駁墊防荒水、蜂嵌縫救防水筒、螺徒栓孔嘩防水撲、二淹次襯己砌盾構頁隧道優(yōu)防水1718襯砌收類型敬和防歡水：壩襯砌水由防勵水混盟凝土場，鋼霧板或旁鋼板攀與混派凝土聚復合替材料忍制作萍，在賠侵蝕標性介倍質中娘采用謙耐侵毫蝕材液料或泰做內浮襯保勿護層管筒榴的接稀口是錘關鍵剝，形謹式有美剛性哈接口傍、剛迷柔結溪合接古口和料柔性疤接口頂管喂隧道提防水19不同員形式各的頂券管接篇頭形僚式剛性脂接口剛柔體結合查接口20柔性魔接頭21沉管栽隧道執(zhí)防水評分為粒管段暫自身百防水膝、管駕段外撲防水屬和管千段接王頭防踩水特點購：1）采渡用水口密型軋的防杰水技麥術；2）采緊用柔楊性接辱頭，稍常采遠用的慣是性愁能優(yōu)閑越的GI塊NA和OM蕩EG礦A型橡惹膠止灣水帶憲所形鄰成的庸柔性峽接頭園形式膠；3）三礦種防裳水形聽式的銅綜合鴿應用齒形成蠟嚴密塑的防擠水體與系沉管換隧道屆防水22GI已NA斷面嶄止水貨設計23基本車方法攀：適當范疏通注漿滑堵水增設灰內防釘水層水害刷整治揮技術殖關鍵敏：分析佛病害備成因粘，對腸癥整盼治合理漸選擇筐防水咳材料嚴格魚施工忙工藝運營很隧道磁的水害害治厚理24隧道可襯砌現裂損都及其矛防治25襯砌到裂損潔的常琴見病菠害襯砌君變形管、開貸裂、揀滲漏浩水端墻虜、側掃墻、戀翼墻陸位移漂、開績裂路面宗拱起逢、沉拴陷、搬錯臺濾、開涂裂26襯砌著開裂27對不教良地榆質地檔段襯邀砌，陪應貫廚徹“鑼寧強攪勿弱顯，寧姻曲勿餅直，竭加強盾襯砌往過渡裳段，鞠寧長疏勿短器”的德原則盡量綁減少栽對圍弄巖的曬的擾未動，光提高例襯砌距質量攤。大削力推歷廣光碗面爆舊破，頁錨噴氧支護忌，提評高混水凝土正永久沿性襯柳砌的廳抗裂舊、抗民滲性筋能。預防典措施28襯砌浩變形退、開補裂的腦治理瓜措施若襯績砌背畝面存節(jié)在空橡隙，猛可在法襯背恨壓注拍水泥蠟砂漿由于禁襯砌蔑厚度面不足,年久歲變質各，或卷裂縫給區(qū)域屆過大，影響威到襯渠砌強歲度，棗可在氧襯砌編面噴屢射混祖凝土襯砌吃裂縫括穩(wěn)定搖時處緒理可采協用壓抖注環(huán)賢氧水趟泥砂盾漿或案水泥有砂漿慚的方介法加奮固對于尋襯砌稼表面戚腐蝕牙、剝樸落及勺灰縫碎脫落員可先派清除旁表面董然后鴿加噴丸一層利混凝稼土整治奧措施29路面必拱起貞、沉澡陷、忙錯臺紙、開沫裂處荷理誘因采取芹措施圍巖隔側壓愁力過毀大，育導致絲式兩邊鋪側墻才內移沒而引把起的江路面扯拱起在路贊面下疼加設駐水平呀支撐路面里局部桐沉陷冷、錯菜臺、虛嚴重語碎裂挖出鏟破損著的路棟面以賠及其載下部誓的基械層，縱重鋪革路面治理米滲漏解水，跡并將葬水引陪入兩營側邊痛溝3031對洞禽口的狡檢查房誠與養(yǎng)鮮護須引折起注豬意的痕方面脾：擋墻鎖、邊繁坡的喇穩(wěn)定啦性洞口舒的排盞水、雄防水要系統危石32泥石傍流堵名塞洞冷口3334隧道跑凍害35常見引的凍病害種館類：拱部紛掛冰廢、邊饅墻結件冰；圍巖因凍脹臭破壞添，引繡起襯在砌變添形破惜壞；襯砌泳發(fā)生拿冰楔隧道寇內網猾線掛次冰危害男性：隧道晌凍害夕會導胳致襯車砌凍碎脹開蒙裂，蓬甚至鵝疏松殺剝落池，造扛成隧羅道襯堵砌結嘩構的寶失穩(wěn)仙破壞共，降辯低襯隔砌結謙構的前安全塔可靠骨性，蕉嚴重句影響托運輸蘆的安抹全和駁正常詢運行攪。36嚴寒叉及寒壇冷地舒區(qū)隧投道凍陜害的續(xù)防治杏，其幕基本技措施堂是：綜合或治水更換玩或改涼造土恰壤保溫叉防凍加強器結構丙，如途加設采仰拱就襯砌圓，采唯用防引水鋼他筋混胳凝土磚襯砌乒，錨渴噴混恩凝土編加固順，加郊抗凍授脹錨雁桿等輛。通過丈加深譜邊墻茶，加田強底厭部排找水等圾方法迅防止闊融坍凍害堂的防片治37隧道脫的震騎害與縫抗震38隧道仗的震本害類扶型及染特征19摩06年美勤國舊柔金山啄發(fā)生8.悅3級地歸震，別嚴重妙破壞屬了位職于斷逃裂帶睬上的奶兩座蛋隧道量；19延23年日鉆本關機東發(fā)證生8.忙2級地副震，隔區(qū)鐵聾路線染上82座隧降道遭全到破筑壞或請變形;19拖52年美文國克裙斯發(fā)父生7.挎7級地仍震，谷穿越題地震磚斷裂章帶的妙四座貸鐵路峰隧道戚全部屢都發(fā)扔生了裙嚴重柱破壞吊；19航83年距胖上海盯市15唉0k檢m以外聯的洋許面上音發(fā)生6級地共震，史打浦死路管灰片上膽的出孕現了5座可河見裂襪縫；19媽95年在腐日本顛阪神窄大地掩震中,地鐵稍結構燈發(fā)生貿了很發(fā)大破量壞，摟車站常結構遲破壞祝尤為早明顯鋒。神愧戶高習鐵大悼開車站槐的震編害情真況，戴用明街挖法莊于19民64年建軋成，騎中柱圓（B4滿00認×D著10偷00估m(xù)m，3.碑5m）約30根完兔全破霞壞，腎頂板配下沉搞約3m，隧闊道斷賓面變掠成M形。39隧道雙的震宜害類速型及宅特征隧道動的中醬柱上兇端或痰下端仇混凝況土剝銅落，槳鋼筋御彎曲鋤。在朋線路里方向兔及垂雕直方鑒向上走，軸曉向鋼晚筋鼓貢出，墊箍筋職也有架許多藍破壞警的，錢在側臣壁的緣瑞隅角買部分占也發(fā)失生裂話縫及涌變位絕但無抗顯著蚊破壞霞。在阪劇神大打地震拘中，替山嶺基隧道杜也遭趨到嚴鋼重的什破壞櫻。主隊要是如側壁訊的壓銀潰裂釣紋及瓣拱部秒剪切澆剝落汗及環(huán)膚向開籍裂。喉許多針建于20世紀60年代蕩的隧傳道，靠由于酷設計蛋時未閣考慮普淺埋培地層盼變形表的影殃響，拐隧道賄結構初的變砌形性贏能不井能承欄受這劑次大基地震歸，拱翅頂部燥分發(fā)辭生較戀嚴重珠的剪怖切裂為紋及俱剝落季，隧掌道橫澆斷面且方向蹤蝶發(fā)生厘混凝承土片單的剝汪落。命如山責陽新熱干線扶的六掏甲隧料道，40隧道線的震同害類陸型及廚特征長16落23住5m，橫亡切六躲甲斷由層系售，地銜震后姐隧道隊的水廣泥內敞壁有攤眾多短裂縫資，裂封縫長湊達數擺十米種的地園方有3處，躲隧道套的檢廁查通炮道在罩百米放范圍漿內出孤現裂嗽縫。19丈99年9月21日，昆我國種臺灣翅省臺勉中地彼區(qū)發(fā)棄生了瘡里氏7.鑰3級地玩震（貍集集完地震照）,那次辜大地腐震造狹成23險75人死雨亡,婦10辟00艇0多人寶受傷竊，30竊00悼0多座踐建筑蒜物倒混塌。逮地震轉發(fā)生彎后,通過或對臺末中地瘦區(qū)57座山陽嶺隧炕道進造行調銀查,發(fā)現疫除了8座隧怎道未瘦受損萌壞外,其余49座都槍有不隔同程貧度的箱損壞,而且晉表現濱出不椒同。杠形提式的懶損壞,如襯買砌開側裂、梨襯砌景剝落介、洞會門破伸壞、冒地下盜水涌徒入、節(jié)鋼筋裙鼓出染及彎遮曲、騾襯砌禮移位葉、底卷板開恨裂及膀由于跌邊坡榜破壞索造成承的隧咸道坍脫塌。41都汶獻公路11座隧賞道示趕意圖汶川卻地震隧道質的震王害類洗型及陰特征都江堰－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）都汶公路二級路段（單坎梁子隧道、草坡隧道、桃關隧道、福堂壩隧道、徹底關隧道、毛家灣隧道、皂角灣隧道）

1.洞口靜邊坡垂滑塌虹與崩惰塌（13處）洞口房誠邊坡屈滑塌洞口省邊坡這滑塌龍洞狠子隧尊道出桐口的疼震害龍溪傳隧道尺出口輛高陡渾邊坡拳崩落2.洞門燒裂損主要耳發(fā)生您在端領墻式衡和柱攝墻式纖洞門槳結構很中。桃關綠隧道皆圓弧似形端繭墻開巧裂與哭松脫ma耽x:習50項cm洞口遣段坍爭方（5處）3.襯砌逢及圍腹巖坍枕塌龍溪似隧道K2鐘1+絡57稅5-腫58趁0拱部巷地震誕坍方龍溪腸隧道贈二襯攻坍落縱向腔裂縫4.襯砌相開裂些及錯重位都汶綢公路11座隧腔道中8座隧決道出套現了惠不同孕程度啦的襯財砌開江裂橫向亦張裂環(huán)向拿破裂圈與錯猛臺（最黨大可愚達20帳cm）斜向勤剪裂底板楚強烈序隆起5.底板淘開裂界及隆她起底板帆強烈融隆起初期傾支護棗鼓出倦、剪俊裂6.初期駕支護訴變形號及開得裂初期但鋼架仍潰屈地下館隧道荷屬于前幾何悟線性巴結構鴿，在錘地震釣荷載信的作覆用下但，由它于周扇圍介肥質的車存在舊，其局動態(tài)裳反應墨會呈革現出狀與地翼面建斷筑不典同的蘋特性默，主焰要變狹現為航：1)地下星隧道輪的振票動變異形受楊周圍菌介質屠的約螞束作遠用明朗顯,結構抓的動定力反渠應一隊般不哀明顯習。2)在地脆震荷拆載作摸用下,當地忙下隧絲式道結狀構存刮在明選顯慣選性或危周圍徹介質塊與結漿構間峰的剛埋度失宜配時,結構利會產傘生過倚度變邪形而剛破壞栗。3)地下討隧道現震害眼多發(fā)哪生在回地質粥條件毀有較運大變囑化的腎區(qū)域;相反險如果溪地質姐條件駝均勻,即便轎震級洪較大,結構田也較掘安全跌。4)地下框隧道柴若穿正過地份質不庫良地山帶也旬易遭港震害謹。5)結構演斷面呆形狀照及剛嬌度發(fā)蛛生明眼顯變臣化的貼部位息，如疾隧恫氧進出牌口等婦部位叨均為符抗震假的薄曉弱環(huán)狼節(jié)。5)地下準隧道溝的破魄壞形尾式主劇要是輔彎曲稀裂縫瘋、豎效向裂也縫混開凝土聾脫落冠和鋼臭筋外設露等。襯砌的剪媽切移缸位。當隧道四建在俊斷層歡破碎確帶上朱時,常常各會發(fā)律生這火種形住式的叮破壞頸。在帆臺灣吳“9·油21吵”地震喜中,位于態(tài)斷層究帶上屬的一掩座輸凍水隧修道就臣發(fā)生懲了這笛種破擁壞。宏由于卵斷層洗的移款位,該輸麻水隧嚼道在呀進水罵口下談游18蜂0m處發(fā)肉生了騾剪切目滑移,如圖6-愛18所示,隧道測在豎詢直方向分開4隧道咐震害蔥的主刷要表杠現形巴式襯砌困剪切獄移位濫圖m,在水進平方閘向分爹開3m祖,整個主隧道女發(fā)生挪嚴重伴破壞清。(2位)邊坡狐破壞效造成獄的隧鉆道坍壩塌邊坡唐破壞率造成朋的隧忘道坍童塌(3擴)襯砌鄰開裂地震固中,襯砌斑開裂倍是最肥常發(fā)保生的掌現象靈。這均種形越式的朝襯砌扣破壞循在又急可分圍為縱開向裂淋損、丟橫向交裂損子、斜洞向裂伏損、嘆斜向極裂損糞進一便步發(fā)熱展所奔致的環(huán)腹向裂需損、荒底板柜裂損艷以及觀沿著循孔口才如電港纜槽尾、避袖車洞滾或避截人洞芒發(fā)生舟的裂趨損。襯砌醫(yī)縱向犬裂損弓圖襯砌悄橫向部裂損貝圖襯砌香斜向萍裂損粱圖襯砌詢環(huán)向刊裂損謝圖底板時裂損軌圖孔口隸附近堂襯砌早裂損另圖(4摧)邊墻宣開裂由于育顯著舞的邊殲墻向悉內變禮形造辦成的宅隧道壩破壞廳。這哥種變削形可贈以造錫成邊僚墻襯佩砌的黑大量盜開裂,甚至可導致鹿邊溝傾的倒績塌。邊墻由變形隧道叮震害狗的機秒理現場姐調查站表明,隧道釋及地豆下結亡構的論震害譜形態(tài)慚的差僅異與地眾震強陰度、丟震中雷距、躲地震群波的童特性濤、地擔震力襪的作坊用方驚向、沸地質盆條件澤、襯壁砌條狡件、頂隧道貍與圍揮巖的長相對腹剛度顫、施灶工方語法、察施工錘的難欺易程姥度以希及施歸工過修程中機是否塊出現跌坍方摘等有誼密切釣關系擴。根汪據以發(fā)往地饑下結鴿構在堪地震軌中所帖表現疫的行銀為可測知,地震融的主紅要或永次要餐效應銜均可劣使隧美道結搏構遭鋒受破掛壞。田這些漫效應僻包括喘兩個訓方面:(1劫)圍巖輔失穩(wěn),主要桌指圍醉巖的勞變形堤、差月異位紹移、麥震害使和液繡化；(2)地震火慣性買力,主要站指強斬烈的香地層驅運動渾在結鏈構中債所產慰生的村慣性頃力所丈造成朱的破稿壞。隧道墓震害渡的機澤理圍巖弓失穩(wěn)間和地浸震慣梢性力幻玉作用是地蹈下結儉構震頓害的固兩種妖主要盜原因掉。對出于同昆一程牲度的弄大地棉搖動叫而言,如果石僅論瞎及結孟構的淺慣性直力,地下宣結構宏要比楊地面誕結構磚安全歡的多煎。這疤是因川為地川下結畫構處綠于周曠圍地勝層的萍約束陽之中,并與收地層隙一起績運動耳。因報而,地下睡結構紹在地慚震運斜動過拖程中,僅僅克按照流其相李對于勤地層蟲的質香量密海度和蒜剛度漫分擔彎一部桃分地沉震變肌形和財荷載,而不莫像地裝面結乖構那萬樣,承擔軌全部繭的慣尺性力謹。研究邀表明:隧道籠結構咽抵抗縱向唐的拉千壓和迫橫向言的剪肥切兩漂種作用用的能泰力,并不等因結例構剛棋度的杰加強裝而有鑰很大鋼改善旨。所碎以,隧道測結構采的抗振震設屆計原葡則應擊當考襯慮這顆種破繁壞作宿用,使設器計的亂結構阻應有合足夠疲的韌貼性以闊吸收宗地震設所產興生的確相位姜衍生踢應力準和相姓對變猛位,同時孕又不壤損害陰其承繳受靜橡載的灑能力槽。一偽味加岔強結廣構,試圖苗讓結毛構去超抵抗蓮相當寨大的享強制露變位蠻所產誼生的掀內力來是不知現實釀的。（1）選親址與另規(guī)劃憂設計懼方面在強誘震區(qū)差避免夕隧道吼直接凳穿越韻活動你斷裂螺，穿慮越活合動斷錘裂帶過的次聯級斷異層時沫必須春要加社強抗節(jié)震設廳防措畏施，知在次炎級斷崇裂帶通兩側徒一定耕范圍侵內二蘭次襯招砌應乒采用扯鋼筋吊混凝富土結聲構。隧道挑抗減繪震啟脅示（2）洞邊口段山嶺連隧道漠洞口坑邊坡兩在強榨震作示用下宰的穩(wěn)底定性晃直接疏關系質到隧載道運俱營安候全，層地震仍中極莫易產鬼生崩弟滑、協掩埋問洞口城、毀霉壞洞雙門、若中斷無交通漁。因此倍，強認震區(qū)繞洞口鍬邊坡竹應加析大防與護力鴉度，趟將邊押坡防脈護、雖洞口如明洞斥和洞系門結攔構作阻為一酷個系毫統進毫行綜指合設肆計，彼在條號件允河許的