1、土木工程系 第 9 页 共 9 页隧道病害形成的原因及整治的措施指导老师：金虎姓 名：王娟 学 号：CD20140875 时 间：2013/12/26隧道病害形成的原因及整治的措施 隧道是埋置于地层中的工程建筑物，是人类利用地下空间的一种形式。广义上是指：以某种用途、在地面下用任何方法按规定形状和尺寸修筑的断面积大于2m2的洞室。铁路隧道在运营中会出现渗漏水(水害)、衬砌裂损、隧道冻害、衬砌腐蚀、震害和洞内空气污染等病害，还有火灾威胁。这些病害和危害对隧道的安全、舒适、正常运营有重要影响和威胁。因此、在隧道规划和设计阶段要预防可能的病害、危害、进行合理设计；在隧道施工阶段要采用合理的施工工艺、
2、方法、措施和材料，以保证施工质量。在隧道运营阶段要及时检查、发现病害，分析病害成因，采用合理的整治设计和施工方法。如此，才能保证铁路隧道工程的安全，畅通运营。水害水害：在施工期间，由于涌水导致施工机具乃至坑道被淹，给 施工带来极大的困难。 运营中的隧道， 因为漏水、 涌水导致衬砌裂破， 隧底吊空， 铺底或仰拱破碎，道床翻浆冒泥；严寒地区隧道，因漏水冻融以致衬砌损坏，结 冰侵限，危机行车安全；岩溶发育地区的隧道，因大量涌水涌泥掩埋路线，中断 运输。而且长大越岭隧道，一般涌水量较大，危害也大。主要有以下原 因： 一：设计问题 1洞内渗漏水的不确定性导致防排水的针对性较差。 隧道设计中地质钻孔较少，
3、工程及水文地质资料不足，对隧道通过的断层带、 破碎带的位置判断不准，设计中大都套用定型图，缺乏针对性的加强设计。 因此， 尽管隧道富水地层只是在部分地段，但处理不当也会对整座隧道带来危害。 2. 联拱隧道中墙顶部低凹成槽，形成汇水区域导致隧道漏水。 3沉降缝沉降，使得防水板的拉裂。 d.无仰拱地段易出现路面渗水。 4.隧道断面变化处，如竖井、斜井以及人行通道等与正洞交叉处防水板的铺 设质量难以保证，使得隧道漏水。 二：施工问题 1.防水板的固定使防水板的整体性被破坏。2.二次衬砌浇注时盲管易被压瘪，使水流不畅。 3.喷射混凝土表面刺物易导致防水板穿孔。 4.防水板的搭接难以达到密贴，不渗水的效
4、果。 5.洞内排水板因施工技术和防水板本身等原因致使悬挂起来困难且很难达 到与围岩密贴的要求。整治隧道漏水的基本方法需要截、堵、排结合，因地制宜，综合治理。其常用的方法是： （1） 加强地表和地下水的疏排 对地表水丰富的浅埋隧道，当地表沟谷坑洼积水、渗水对隧道有影响时，采 用疏导积水，填平沟谷、砌沟排水等措施，使地表水形成良好的排水系统。对地 下水丰富的隧道，应增设水沟，将但侧沟改为双侧沟或者加深水沟。对涌水量更 大的长大隧道，仅靠隧道内排水沟不能将流入隧道的地表水及地下水排出时候， 需要增设平行导洞排水。对于严寒地区的隧道，衬砌后的地下水渗漏到隧道中， 冻结成冰，悬挂在拱部成冰溜，帖附在边墙
5、成冰柱，积聚在道床上成冰丘，都可 能侵限及危害行车安全，而且结冰冻胀，导致衬砌破坏、脱落，应增设防寒泄水 洞来治理寒冷地区隧道水害，且泄水洞应设在最大冻结线以下。 （2） 注浆堵水 注浆材料要求：可灌性好；凝结时间可控，固化最好是突变的；固化 体强度高、抗渗性好、粘结力强、微膨胀、耐久性好；材料来源广，价格便宜； 施工工艺简单，无毒，对环境无污染。 （3） 增设内防水层 内防水层虽然不能阻止水流入衬砌内，但可以阻止水流如隧道内。 （4） 将隧道结构和防排水综合考虑。 连拱隧道，选择合理的中墙形状和支撑形式可以有效防止隧道的渗漏水情况，比如采用仰拱支撑，顶部不回填的中隔墙形式要比顶部支撑，顶部回
6、填的中墙形式要更有力于排水处理。 （5）防排水应综合考虑，对不同类型的隧道采用不同的方法，如山岭隧道 防水以排为主， 堵排结合； 对海底隧道和城市地铁隧道则是以堵为主，堵排结合。从防水设计、施工指导思想上要求把防水一次做好，即以排为主不留后患；采用新奥法施工的隧道均为复合式衬砌，中间设有防水层，在有水地段做好疏导水，在铺设土工布和防水膜，在水地段只铺设防水膜，而且防水膜的选择厚度也应有区别。冻害冻害：其形成原因它主要是由于渗漏的地下水通过混凝土裂缝渗出，在渗点出口处受低温的影响冻结成冰，尤其在施工接缝处渗水点多，结冰明显，逐渐积累冰柱、冰溜子。在围岩良好的地段，一旦施工时衬砌壁后留有空隙，渗透
7、岩层的地下水就会在排水不通畅的情况下聚集在空隙内，结冰冻胀，产生冰冻压力，常年积累，冰冻压力就像楔子一样，给衬砌结构造成不可逆转的塑性变形。在围岩不良地段，当围岩层面含水较多时，拱部衬砌就会因冻胀压力而下沉、开裂，边墙墙中内鼓，墙顶内移，水渗入混凝土产生纵向和环向裂纹。由于施工原因，不可避免存在着衬砌发生冰楔的情况。这些冻害的形成首先和当地的地质情况有着密切的联系。隧道区地下水类型为基岩裂隙水，且各渗漏段裂隙尤为发育，含水量丰富。其次由于衬砌周围超挖尺寸大小不等，部份位置超挖回填用料不当。回填不密实，从而导致衬砌外侧产生大量积水，因此在外界低气温的影响下，衬砌周围会形成一个季节性冻结圈。进入冬
8、春交季后，随着气温的回升，冻结部位开始解冻，冰融化成水，这时水就会去寻找出路，此时由于隧道环向、纵向排水管埋深加较浅，冻结在圈内，大部份已经发生冰塞无法发挥其排水功能，因此这些水就会在压力作用下，透过衬砌的薄弱环节渗漏出来，此时隧道的冻害就通过冰溜子、漏水、裂缝等形式表现出来。随着气温的进一步回升，冻结圈全部解冻、环向、纵向排水管逐渐恢复了它的排水功能，此时的漏水现象也就随之消失。另外，隧道的冻害形成还与围岩的岩性及其分布、隧道的设计和施工都有很大的的关系。冻害的治理寒冷地区隧道冻害的防治其基本措施包括：综合治水、更换土壤、保温防冻等。综合治水：隧道冻害的根本原因是围岩地下水冻结，如果能将水排
9、除在冻结圈外，就能够达到防治冻害的目地，即综合治水是防治冻害的最基本措施，它的主要包括下面几点：1.对有冻害的段落增设或改进防、排水系统，不允许衬砌背后积水，并防止圈外的地下水向冻结圈内移动。2.衬砌背后空隙用砂浆或水泥浆等材料回填密实。3.深埋泄水洞等排水设施，确保在任何天气条件下不冻结。更换土壤：更换土壤实质就是把冻胀性土改造为非冻胀性土，其方法主要有如下几点：1.向冻结圈内注入水玻璃水泥浆或其它化学浆液。使围岩固结而消除冻胀性。2.向冻结圈内注入憎水性填充材料，使之堵塞所有孔隙，裂隙、从而阻止水分的迁移和聚冰。保温防冻：通过控制温度使围岩中的水分达不到冰点，从而达到防治冻害的目的，主要方
10、法如下：1.在隧道内加筑保温层、防止衬砌周围形成季节性冻结圈，主要材料有：加气混凝土、泡沫混凝土、浮石混凝土等，一般厚度为20cm40cm.2.作局部处理时可向围岩注入一些化学防冻的材料，降低水的冰点。3.供热防冻，常做临时采用，主要有红外线融冰、电热、锅炉采暖等。除了上面的措施外，加强衬砌结构，防止融塌等措施都是隧道冻害防治的重要内容。衬砌侵蚀 衬砌背后的腐蚀性环境水，容易沿衬砌的毛细孔、工作缝、变形缝及其他孔洞渗流到衬砌内侧，成为隧道渗漏水，对衬砌混凝土和砌石、灰缝产生物理性或化学性的侵蚀作用，造成衬砌腐蚀。隧道衬砌腐蚀分为物理性侵蚀和化学性腐蚀两类。隧道衬砌腐蚀使混凝土变酥松，强度下降，
11、降低隧道衬砌的承载能力，还会导致钢轨及扣件腐蚀，缩短使用寿命，危及行车安全。产生腐蚀的三个要素是第一、腐蚀介质的存在；第二、易腐蚀物质的存在；第三、地下水的存在且具有活动性。为确保隧道建筑物的安全使用，应积极对衬砌腐蚀病害进行防治。隧道衬砌防腐蚀措施，应首先从搞好勘测设计着手，掌握隧道工程地质和水文地质资料，查明环境水含侵蚀性介质的来源和成分，在正确判定其对衬砌混凝土侵蚀的程度的基础上，因地制宜地采取防治措施。针对隧道腐蚀产生的原因和条件。目前，对隧道侵蚀采取的防治措施主要有以下几种。(1)提高衬砌的密实度和整体性。(2)外掺加料法。(3)选用耐侵蚀水泥。(4)加强衬砌外排水措施。(5)使用密
12、实的与混凝土不起化学作用的材料，在衬砌外表面做隔离防水层。(6)采用与侵蚀性环境水不起化学反应的天然石料砌筑衬砌。(7)向衬砌背后压注防蚀浆液。(8)防腐蚀混凝土。衬砌残损 隧道衬砌是承受地层压力、防上围岩变形坍落的工程主体建筑物。地层压力的大小，主要取决于工程地质和水文地质条件和围岩的物理力学特性，同时与施工方法、支护衬砌是否及时和工程质量的好坏等因素有关。由于形变压力、松动压力作用、地层沿隧道纵向分布及力学性态的不均匀作用、温度和收缩应力作用、围岩膨胀性或冻胀性压力作用、腐蚀性介质作用、施工中人为因素、运营车辆的循环荷载作用等，使隧道衬砌结构物产生裂缝和变形，影响隧道的正常使用，统称为隧道
13、衬砌裂损病害。衬砌裂损是隧道病害的主要形式，隧道衬砌裂损破坏了隧道结构的稳定性，降低了衬砌结构的安全可靠性，影响隧道的正常使用，甚至危及行车安全。衬砌裂损变形的主要危害有：(1)降低衬砌结构对同岩的承载能力；(2)使隧道净空变小，侵入建筑限界，影响车辆安全通过；(3)拱部衬砌掉块，影响行车和人身安全；(4)裂缝漏水，造成洞内设施锈蚀，道床翻浆，严寒和寒冷地区产生冻害；(5)铺底和仰拱破损，基床翻浆、线路变形、危及行车安全，被迫降低车辆运行速度，量增加养护维修工作量；(6)在运营条件下对裂损衬砌进行大修整治，施工与运输互相干扰，费用增大。针对衬砌裂损病害提出整治措施：裂缝整修，衬砌背后空洞压浆，底版的稳定处理，换拱、换边墙。- 9 -