全國隧道常見災害與防治技術

1隧道常見災害及其防治技術

土木工程學院江學良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1997年技術狀態(tài)檢查統(tǒng)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(xiàn)象隧道3270座，占運營總數(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5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。67邊墻溶洞出水8涌水9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10防水責設計彼應考驚慮地認表水鈔、地項下水翠、毛盤細管追水等傻的作屆用，姿以及存由于腫人為非因素哲引起額的附擺近水論文地熊質改析變的勉影響防水逮原則浙：防鑄、排樓、截伴、堵說相結今合，程剛柔俘并濟簽，因地治制宜嘩，綜毛合治盈理。隧道楚防水痰結構允多采倚用塑沸料板姐防水蓮層和桑防水膽混凝妹土。推同時姜要重誘視混產凝土絕的“擁裂縫矮”處丘理。對于器承受現(xiàn)高壓纖水的奏隧道爸防水股或防犬水要舊求高頃的地浪下工株程要鬧考慮芹多層午防線燭，層置層設回防。隧道義的防準水設蘿計11細部洞構造線防水隧道潤與地脈下結幫構的溝施工慘縫、旅變形個縫、市后澆少帶、君穿墻脊管、吹埋設授件、椅孔口嘗等處哲是整歸個工謹程防裙水的帆薄弱脊環(huán)節(jié)傳，對賢于細酬部構雖造的丟設計幼與施捉工要酸認真并對待須。12施工咽縫防許水13變形安縫的盲防水1415隧道坑排水隧道腦排水洞內墻排水洞外屆排水豎向毯盲溝環(huán)向懲盲溝縱向仿盲管排水輩溝截水祖溝排水勝溝洞門禁仰坡被防護1617盾構烤隧道齒防水揪主要昌是解蝕決管早片本木身的罪防水以和管候片接棉縫的訓防水襯砌敏管片擾的防速水方倉法：籌管片聚結構暗的自仙防水;管片然的制涉作精瞧良管片饒的防訓水措塌施：邁密封佩墊防惜水、還嵌縫庸防水輕、螺玻栓孔短防水子、二篇次襯布砌盾構將隧道笨防水1819襯砌方類型朋和防帖水：該襯砌時由防練水混儉凝土忍，鋼框板或種鋼板住與混位凝土犯復合卡材料循制作來，在兵侵蝕復性介趕質中祖采用脂耐侵氧蝕材滾料或畫做內庫襯保書護層管筒獄的接鋤口是荷關鍵雀，形著式有幫剛性臺接口爽、剛享柔結音合接鞠口和縫柔性各接口頂管恥隧道吩防水20不同嗎形式塔的頂帶管接猾頭形塌式剛性乞接口剛柔泡結合糕接口21柔性北接頭22沉管片隧道別防水端分為洲管段用自身至防水姿、管循段外投防水加和管續(xù)段接礙頭防伸水特點臘：1）采甩用水弟密型回的防槳水技錄術；2）采利用柔菌性接田頭，孟常采幅用的缸是性騙能優(yōu)隙越的GI蜓NA和OM崗EG擊A型橡潮膠止宴水帶方所形肚成的泰柔性固接頭抗形式饅；3）三團種防獨水形撤式的勞綜合勉應用保形成顆嚴密鼻的防道水體侮系沉管泄隧道里防水23GI報NA斷面丘止水錢設計24基本弟方法皆：適當硬疏通注漿斃堵水增設詞內防炒水層水害袍整治尊技術稿關鍵最：分析妥病害喪成因牲，對鴉癥整島治合理府選擇情防水淋材料嚴格囑施工泛工藝運營迷隧道玩的水丙害治次理25隧道嘗襯砌懶裂損耍及其芹防治26襯砌灰裂損軟的常筋見病朋害襯砌謠變形糾、開經裂、跨滲漏階水端墻吸、側樓墻、撈翼墻分位移伍、開腦裂路面斷拱起排、沉捐陷、著錯臺蕩、開橡裂27襯砌建開裂28對不奧良地靜質地去段襯難砌，彼應貫狂徹“母寧強閣勿弱挨，寧緒曲勿亮直，顏加強敘襯砌腿過渡免段，針寧長丹勿短煙”的金原則盡量吹減少慶對圍懂巖的恩的擾糟動，凈提高稱襯砌膛質量禮。大喪力推皇廣光企面爆渾破，蜜錨噴魔支護夢，提動高混累凝土勤永久仙性襯談砌的嚇抗裂頸、抗裂滲性邊能。預防旨措施29襯砌貝變形迎、開夜裂的蘭治理廳措施若襯取砌背久面存慢在空刻隙，根可在眼襯背齡壓注每水泥喚砂漿由于度襯砌四厚度瓦不足,年久救變質抬，或志裂縫索區(qū)域丸過大，影響捏到襯聾砌強兔度，擴可在戴襯砌版面噴椒射混太凝土襯砌思裂縫溝穩(wěn)定寧時處紛理可采誦用壓病注環(huán)飯氧水脊泥砂倒?jié){或歌水泥部砂漿震的方羨法加茅固對于哲襯砌杜表面惰腐蝕房誠、剝蜻落及摧灰縫奮脫落筒可先響清除墓表面稈然后歪加噴明一層室混凝綱土整治料措施30路面補拱起汪、沉形陷、穿錯臺漲、開如裂處看理誘因采取祝措施圍巖辟側壓掀力過薦大，繼導致蓮兩邊求側墻昂內移旦而引桃起的薦路面山拱起在路候面下鴨加設晚水平零支撐路面皮局部劍沉陷壘、錯作臺、勵嚴重神碎裂挖出醉破損綿的路峽面以波及其鳴下部寬的基交層，湊重鋪賽路面治理傲滲漏凝水，叛并將丟水引暢入兩蛛側邊描溝3132對洞原口的婦檢查附與養(yǎng)渡護須引剛起注賊意的我方面制：擋墻剛、邊適坡的熟穩(wěn)定壁性洞口挪的排捉水、雅防水夏系統(tǒng)危石33泥石襲流堵臨塞洞乎口3435隧道孟凍害36常見涉的凍載害種年類：拱部匹掛冰貿、邊勾墻結笨冰；圍巖戲凍脹嶄破壞丟，引塌起襯宅砌變桌形破收壞；襯砌絮發(fā)生嗚冰楔隧道冰內網印線掛割冰危害傻性：隧道褲凍害前會導豈致襯捉砌凍時脹開踩裂，特甚至仇疏松壘剝落沿，造瞇成隧假道襯者砌結稅構的仙失穩(wěn)窮破壞艷，降個低襯號砌結幅構的燭安全棗可靠狹性，堆嚴重禁影響標運輸兼的安趁全和海正常鑒運行矩。37嚴寒備及寒殿冷地餅區(qū)隧欣道凍百害的醬防治俱，其籮基本怠措施嶺是：綜合進治水更換劑或改系造土鑼壤保溫趁防凍加強岔結構輝，如集加設汪仰拱倒襯砌匠，采云用防丘水鋼煮筋混辭凝土粒襯砌壇，錨棍噴混茄凝土仆加固雅，加顧抗凍胞脹錨更桿等舞。通過獎加深毛邊墻遍，加母強底及部排音水等逢方法蜘防止農融坍凍害塑的防箱治38隧道奶的震拋害與輔抗震39隧道侍的震上害類委型及掏特征19惹06年美價國舊剪金山免發(fā)生8.朝3級地駱震，平嚴重干破壞梨了位調于斷討裂帶桃上的饑兩座嫂隧道賓；19裝23年日天本關周東發(fā)撕生8.委2級地肯震，姐區(qū)鐵提路線詞上82座隧榴道遭蹄到破元壞或甲變形;19蜓52年美歌國克猴斯發(fā)法生7.尤7級地持震，鍵穿越載地震量斷裂魂帶的慕四座牲鐵路頭隧道滾全部名都發(fā)攏生了御嚴重穩(wěn)破壞長；19窮83年距售上海憲市15獎0k貢m以外尚的洋誘面上屈發(fā)生6級地默震，配打浦降路管盛片上黃的出殺現(xiàn)了5座可嘗見裂戚縫；19貪95年在戲日本繁阪神矛大地捧震中,地鐵膊結構傷發(fā)生孔了很皺大破帽壞，魯車站羽結構遲破壞智尤為旗明顯學。神渴戶高撈鐵大碧開車站互的震秀害情鄰況，聚用明匪挖法汗于19訪64年建梢成，痕中柱聚（B4流00處×D其10船00君mm，3.夕5m）約30根完臨全破畫壞，編頂板感下沉啦約3m，隧訊道斷腰面變歷成M形。40隧道解的震挨害類紡型及節(jié)特征隧道歷的中護柱上乖端或危下端灣混凝架土剝圓落，在鋼筋怖彎曲約。在紅線路求方向矩及垂糊直方無向上勉，軸適向鋼溜筋鼓匆出，衡箍筋舉也有境許多爺破壞聲的，舌在側含壁的炕隅角易部分堅也發(fā)秩生裂硬縫及傳變位捐但無崖顯著載破壞惱。在阪項神大環(huán)地震述中，盲山嶺加隧道翅也遭最到嚴脈重的柄破壞鐘。主始要是航側壁拜的壓碌潰裂查紋及分拱部嗽剪切哀剝落萌及環(huán)悲向開盜裂。素許多繪建于20世紀60年代紗的隧陵道，遷由于親設計適時未閥考慮址淺埋李地層管變形鴉的影躬響，耗隧道柄結構吊的變虹形性沒能不黃能承介受這浩次大瓜地震榆，拱泥頂部跑分發(fā)竄生較米嚴重闖的剪侍切裂云紋及岸剝落逝，隧帖道橫泳斷面攔方向粗發(fā)生摘混凝捷土片鳳的剝初落。正如山淘陽新狹干線絕的六辯甲隧晝道，41隧道稠的震餐害類嚼型及哨特征長16環(huán)23皂5m，橫批切六贊甲斷博層系租，地嬌震后液隧道豆的水誤泥內江壁有刃眾多債裂縫嶄，裂僚縫長齒達數(shù)稈十米聽的地滋方有3處，御隧道怨的檢肺查通誓道在園百米姨范圍毅內出紀現(xiàn)裂原縫。19窩99年9月21日，爹我國鬼臺灣辜省臺沒中地拍區(qū)發(fā)坑生了摔里氏7.越3級地荷震（中集集遇地震擦）,那次問大地晶震造鴨成23廊75人死抬亡,秤10紹00胸0多人降受傷擋，30更00驕0多座煤建筑爐物倒邪塌。刷地震蛛發(fā)生歉后,通過劑對臺懸中地阻區(qū)57座山資嶺隧說道進淹行調爬查,發(fā)現(xiàn)千除了8座隧汗道未甲受損叉壞外,其余49座都窄有不宏同程濤度的她損壞,而且芬表現(xiàn)泰出不個同。純形安式的兄損壞,如襯洋砌開傳裂、沈襯砌崗剝落從、洞通門破坐壞、伯地下負水涌泉入、飛鋼筋尊鼓出滅及彎拖曲、瘦襯砌昆移位蘭、底匪板開贊裂及傘由于駛邊坡引破壞呀造成哨的隧普道坍罪塌。都汶惜公路11座隧參道示鞭意圖汶川山地震隧道昨的震揉害類沿型及秀特征都江堰－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）

1.洞口給邊坡私滑塌庭與崩謹塌（13處）洞口真邊坡挨滑塌洞口俗邊坡猴滑塌龍洞趨子隧奮道出借口的捕震害龍溪鉤隧道忠出口奧高陡落邊坡計崩落2.洞門米裂損主要錄發(fā)生前在端頁墻式阻和柱格墻式品洞門膏結構巧中。桃關隧借道圓厲弧形草端墻拌開裂著與松慣脫ma塵x:皇50需cm洞口吼段坍務方（5處）3.襯砌宇及圍尚巖坍挪塌龍溪傷隧道K2趴1+投57沿5-廟58紙0拱部討地震泄坍方龍溪搖隧道塞二襯蛛坍落縱向四裂縫4.襯砌岔開裂仁及錯遷位都汶蒙公路11座隧墓道中8座隧吊道出可現(xiàn)了今不同騎程度影的襯欄砌開權裂橫向優(yōu)張裂環(huán)向顛破裂耗與錯剝臺（最竊大可補達20壘cm）斜向沈剪裂底板扒強烈滿隆起5.底板劫開裂抗及隆開起底板亂強烈諒隆起初期騰支護敲鼓出光、剪騾裂6.初期唇支護鳥變形梯及開康裂初期果鋼架價潰屈地下啄隧道霜屬于燭幾何臣線性士結構櫻，在困地震綁荷載品的作匙用下辭，由咱于周繼圍介各質的歲存在黑，其政動態(tài)托反應洋會呈布現(xiàn)出帝與地暴面建擊筑不筒同的眼特性揪，主搖要變通現(xiàn)為散：1)地下涉隧道賺的振械動變酬形受田周圍鉗介質柱的約肌束作扎用明飲顯,結構長的動奧力反或應一拴般不起明顯桐。2)在地沸震荷鼠載作覆用下,當?shù)剡h下隧塞道結寸構存監(jiān)在明少顯慣營性或另周圍漫介質跳與結晌構間央的剛缸度失輕配時,結構壞會產敏生過命度變籠形而喉破壞方。3)地下饒隧道純震害浪多發(fā)哭生在余地質薄條件摔有較朱大變聚化的沸區(qū)域;相反霉如果話地質錢條件治均勻,即便咽震級厚較大,結構相也較燃安全。4)地下句隧道擺若穿拋過地悠質不術良地桿帶也拖易遭擱震害莊。5)結構享斷面物形狀章及剛批度發(fā)把生明合顯變呢化的盾部位逢，如害隧恫藍進出亡口等打部位該均為未抗震傻的薄拳弱環(huán)點節(jié)。5)地下螺隧道呼的破閥壞形眠式主惰要是本彎曲這裂縫稠、豎脈向裂比縫混董凝土推脫落哲和鋼宴筋外什露等。襯砌的剪陸切移任位。當隧道漲建在壞斷層獵破碎賞帶上甩時,常常概會發(fā)貧生這行種形師式的晃破壞桑。在聾臺灣趕“9·斥21導”地震島中,位于釣斷層鎮(zhèn)帶上域的一厚座輸間水隧什道就銳發(fā)生唇了這岡種破女壞。欠由于聚斷層丘的移擱位,該輸甘水隧檔道在她進水李口下演游18怪0m處發(fā)掠生了俘剪切朝滑移,如圖6-漲18所示,隧道霧在豎排直方向分開4隧道振震害什的主撿要表殖現(xiàn)形刊式襯砌隔剪切坊移位火圖m,在水抱平方姥向分寇開3m歷,整個晚隧道敗發(fā)生啊嚴重爪破壞艘。(2槍)邊坡瞇破壞謹造成味的隧步道坍吐塌邊坡喪破壞繪造成尚的隧櫻道坍核塌(3呈)襯砌爆開裂地震醉中,襯砌莊開裂縫是最慌常發(fā)惱生的險現(xiàn)象息。這饞種形盤式的驅襯砌粉破壞送在又衰可分載為縱如向裂紀損、暖橫向莊裂損悟、斜嬌向裂和損、停斜向桐裂損保進一振步發(fā)之展所例致的環(huán)腸向裂叛損、妄底板賣裂損攤以及康沿著億孔口壤如電險纜槽錘、避躲車洞鄉(xiāng)豐或避邪人洞打發(fā)生巨的裂宿損。襯砌紡縱向萌裂損仔圖襯砌峽橫向永裂損追圖襯砌疼斜向襖裂損抖圖襯砌陷環(huán)向濁裂損紹圖底板符裂損脹圖孔口敞附近倚襯砌他裂損辣圖(4引)邊墻導開裂由于介顯著扇的邊少墻向層內變筍形造訂成的付隧道袍破壞柿。這獻種變踐形可孕以造之成邊需墻襯銹砌的駝大量財開裂,甚至底導致惕邊溝敏的倒猶塌。邊墻后變形隧道陜震害潛的機拔理現(xiàn)場尼調查漂表明,隧道煉及地賴下結赴構的半震害憲形態(tài)膽的差瘡異與地雅震強緣瑞度、吼震中內距、辛地震潮波的倍特性訂、地請震力尖的作培用方如向、遍地質皇條件睡、襯重砌條狡件、驢隧道買與圍末巖的蘆相對助剛度受、施央工方感法、宵施工疼的難澇易程哀度以飲及施維工過慢程中芳是否惱出現(xiàn)火坍方漂等有庫密切普關系份。根而據以愿往地蕩下結塌構在核地震創(chuàng)中所忍表現(xiàn)騾的行按為可非知,地震個的主棟要或伙次要弱效應告均可鈴使隧濱道結劃構遭袍受破貪壞。戀這些笛效應丈包括新兩個躁方面:(1畜)圍巖集失穩(wěn),主要變指圍蠻巖的同變形恩、差被異位聽移、躺震害薪和液恩化；(2)地震茫慣性弟力,主要褲指強放烈的徐地層臟運動瓶在結蓮構中鼠所產侵生的醋慣性傳力所良造成華的破矮壞。隧道頸震害拜的機搞理圍巖偵失穩(wěn)涉和地弦震慣耐性力執(zhí)作用是地投下結淡構震醒害的率兩種怖主要看原因謀。對宵于同尖一程抵度的庸大地者搖動既而言,如果炎僅論裁及結絹構的描慣性倒力,地下喇結構米要比腸地面感結構服安全差的多持。這尚是因罷為地杯下結走構處懇于周坡圍地喪層的啄約束鳳之中,并與恒地層文一起悄運動蹲。因昏而,地下懶結構暖在地襲震運餐動過幅程中,僅僅渣按照工其相慰對于遵地層尼的質秧量密晉度和陵剛度撓分擔尊一部脾分地災震變鏡形和牢荷載,而不榆像地許面結摩構那寸樣,承擔閉全部愛的慣出性力健。研究士表明:隧道虹結構淚抵抗縱向腦的拉當壓和勿橫向見的剪筍切兩碌種作嚴用的能提力,并不哈因結魔構剛恥度的委加強減而有繩很大博改善拜。所錫以,隧道翻結構孩的抗逼震設芹計原皺則應購當考牧慮這受種破搖壞作垃用,使設喬計的網結構柔應有拐足夠便的韌蘋性以披吸收盛地震砌所產稈生的新相位案衍生池應力魚和相王對變灶位,同時塘又不咸損害掠其承歇受靜夜載的貢能力摸。一捆味加況強結妙構,試圖今讓結旋構去碗抵抗店相當氣大的良強制熔變位牛所產習生的減內力書是不噴現(xiàn)實址的。（1）選洽址與嬸規(guī)劃饞設計山方面在強栗震區(qū)仙避免望隧道糞直接渾穿越犁活動呼斷裂朗，穿弄越活雕動斷探裂帶腰的次僅級斷綱層時嫩必須皺要加頑強抗紗震設耳防措興施，去在次驅級斷筍裂帶掉兩側罷一定擦范圍刻內二塊次襯骨砌應協(xié)采用臭鋼筋本混凝痛土結在構。隧道抗減協(xié)震啟案示（2）洞枕口段山嶺巾隧道將洞口英邊坡衡在強挨震作攔用下恐的穩(wěn)廳定性殘直接碎關系謀到隧榆道運齒營安肥全，驕地震怨中極阿易產為生崩奸滑、艱掩埋歐洞口與、毀艷壞洞油門、擠中斷瓜交通垂。因此偉，強久震區(qū)焦洞口投邊坡其應加幻玉大防璃護力繳度，際將邊艙坡防編護、堆洞口訓明洞態(tài)和洞直門結臘構作迫為一重個系乳統(tǒng)進慚