中南大學(xué)隧道工程第13章 隧道養(yǎng)護(hù)與維修新方案ppt課件

1、13.4 襯砌裂損及整治措施13.3 隧道水害及整治措施13.1 隧道運營階段的養(yǎng)護(hù)任務(wù)13.2 隧道檔案的建立13.5 襯砌侵蝕及整治措施13.6 隧道凍害及整治措施13.1 隧道運營階段的養(yǎng)護(hù)任務(wù) 鐵路隧道: 公路隧道: 一是嚴(yán)厲按照交通法規(guī)進(jìn)展管理，減小在隧道內(nèi)發(fā)生災(zāi)禍的時機(jī)。 二是附屬設(shè)備的管理。 附屬設(shè)備是硬件，管理法規(guī)是軟件，只需硬件與軟件都抓好了，才干保證隧道的暢通無阻。機(jī)械通風(fēng)管理和火災(zāi)防災(zāi)方面。 隧道檢查有：經(jīng)常檢查、定期檢查、特別檢查和限界檢查等。 13.1 隧道運營階段的養(yǎng)護(hù)任務(wù) 1.隧道檢查 隧道病害的類型主要有水害、凍害、襯砌裂損和襯砌侵蝕。最常見為水害，素來有“十隧

2、九漏之說。13.1 隧道運營階段的養(yǎng)護(hù)任務(wù)2.隧道檢查的方法 將襯砌劃分為左右拱圈、左右邊墻及仰拱五個部分，再將每個部分依其內(nèi)緣周長劃分四個等分，即把襯砌斷面分為二十個部位。13.1 隧道運營階段的養(yǎng)護(hù)任務(wù)3.襯砌裂損的描畫1裂損部位13.1 隧道運營階段的養(yǎng)護(hù)任務(wù) 3.襯砌裂損的描畫 2裂痕寬度 值是在縫口處沿垂直裂面方向量取的。按裂痕寬度的大小可分為四個等級，即：0.3mm為毛裂痕；0.32.0mm為小裂痕；2.020mm為中裂痕；20mm為大裂痕。13.1 隧道運營階段的養(yǎng)護(hù)任務(wù)3.襯砌裂損的描畫 當(dāng)襯砌出現(xiàn)錯牙狀裂痕時用裂痕錯距表示。沿裂痕垂直方向量取的值稱垂直錯距；沿裂痕程度方向量取

3、的c值稱程度錯距。3裂痕錯距13.1 隧道運營階段的養(yǎng)護(hù)任務(wù) 走向大致一樣的兩條相鄰裂痕之間的間隔稱為裂痕間距。它被用來描畫襯砌的破損程度。普通采取每一節(jié)段或每一節(jié)段中的某一部位如左半拱、右邊墻、仰拱等為單位來分析。3.襯砌裂損的描畫4裂痕間距13.1 隧道運營階段的養(yǎng)護(hù)任務(wù) 裂痕密度即裂痕總面積各裂痕長度與裂痕寬度乘積的綜合與所分析的節(jié)段或節(jié)段某一部分襯砌外表積之比值。用此比值的百分?jǐn)?shù)來表示襯砌裂損的程度。3.襯砌裂損的描畫5裂痕密度13.1 隧道運營階段的養(yǎng)護(hù)任務(wù) 引起隧道病害的緣由有多種，主要可分為兩類，即人為要素和自然要素。 人為要素主要指由于設(shè)計和施工不當(dāng)引起，主要包括以下幾個方面：

4、u 建筑資料 u 設(shè)計不當(dāng) u 施工不當(dāng)13.1 隧道運營階段的養(yǎng)護(hù)任務(wù) 自然要素指隧址處工程地質(zhì)及水文地質(zhì)、交通等形狀的變化而引起，主要包括以下幾個方面： 地質(zhì)形狀 內(nèi)部荷載 地貌改動 地下水影響 雖然隧道破損的因果關(guān)系比較復(fù)雜，但兩者之間的關(guān)系普通具有如以下圖所示的景象。 圖13-4 襯砌裂損的方式圖13-5襯砌沿縱向剪斷 如圖13-4a，由于側(cè)向壓力較大時，隧道襯砌那么會發(fā)生位移、裂痕、塌落、壓剪破壞；如圖13-4b，在豎向壓力較大時，拱圈下沉，拱頂開裂；如圖13-4c，當(dāng)部分壓力較大或有態(tài)壓力時，那么會發(fā)生部分零落；如圖13-4d，錨桿墊板動處圍巖由于受力集中而出現(xiàn)了塑性破壞；圖13-

5、5為在圍巖產(chǎn)生下沉?xí)r，而引起隧道沿著縱向發(fā)生不同的位移變形。13.1 隧道運營階段的養(yǎng)護(hù)任務(wù)u建筑資料要素u設(shè)計要素u施工要素u地質(zhì)形狀u地下水效應(yīng) 包括對襯砌構(gòu)造的剛度及變外形狀、資料強(qiáng)度及變形性、仰拱及基底效應(yīng)等進(jìn)展評價。 1.隧道構(gòu)造的評價 2.圍巖形狀的評價 包括對隧道襯砌與圍巖的接觸形狀、松動區(qū)的大小及外形、作用于隧道襯砌上的壓力、抗力效應(yīng)、靜水及附加壓力、巖石的力學(xué)性能等進(jìn)展評價。 13.1 隧道運營階段的養(yǎng)護(hù)任務(wù)13.1 隧道運營階段的養(yǎng)護(hù)任務(wù) 根據(jù)隧道構(gòu)造的評價和圍巖形狀的評價結(jié)果，可對隧道構(gòu)造進(jìn)展靜力學(xué)計算分析，必要時可做動力學(xué)分析，進(jìn)展截面的強(qiáng)度驗算，評價隧道的平安及穩(wěn)定性

6、。 經(jīng)過對舊隧道綜合形狀的評價，可以確定維修的必要性及相應(yīng)的維修及加固方法。13.4 襯砌裂損及整治措施13.3 隧道水害及整治措施13.1 隧道運營階段的養(yǎng)護(hù)任務(wù)13.5 襯砌侵蝕及整治措施13.6 隧道凍害及整治措施13.2 隧道檔案的建立13.2 隧道檔案的建立 每座隧道都應(yīng)建立隧道檔案，特別是長大隧道的檔案建立更應(yīng)詳細(xì)。隧道檔案中應(yīng)搜集有該隧道的設(shè)計、施工及開工資料，此外還包括養(yǎng)護(hù)與維修過程中的一些紀(jì)錄資料。 1.隧道概略：隧道所處線路及區(qū)間稱號，隧道全長、起訖里程、開工、開工年月，地質(zhì)情況等。 2.隧道構(gòu)造的斷面外形：內(nèi)輪廓尺寸、襯砌資料、避車洞設(shè)置情況等。 13.2 隧道檔案的建立

7、 3.輔助坑道：記錄豎井、斜井、橫洞及平行導(dǎo)坑的位置及其它情況。 4.線路情況：縱坡、平面、設(shè)備、道床、軌枕、鋼軌等情況。 5.洞內(nèi)排水設(shè)備：排水溝類型、長度、深度；檢查井外形、間距、數(shù)量；盲溝情況、鉆孔排水、泄水洞排水等情況。13.2 隧道檔案的建立 6.洞外排水設(shè)備：洞外排水溝及山上排水溝類型、長度等。 7.路塹的起訖里程、護(hù)坡資料等。 8.通風(fēng)設(shè)備情況。 9.電力及照明設(shè)備情況。 10.通訊設(shè)備情況。13.2 隧道檔案的建立 主要病害情況卡片可以用列表的方式表示，如下表所示。記錄日期病害性質(zhì) 位置自 至 長度（mm）最大數(shù)量發(fā)生時間年 月 日 危險 程度 簡要 分析主要病害情況卡片病害種

8、類：13.2 隧道檔案的建立 病害種類包括隧道水害、凍害、襯砌病害、整體道床病害、限界缺乏及有害氣體危害等； 隧道水害中分涌水、漏水、滴水、滲水和潤水；隧道凍害中分襯砌凍害、線路凍害、排水溝凍結(jié)及掛冰等；襯砌病害包括襯砌變形、裂損、侵蝕等； 至少每年記錄或修正一次；在填寫卡片時應(yīng)留意以下幾點：13.2 隧道檔案的建立u 最大數(shù)量是指漏水量或刨冰量t/d，以及凍脹量的最高記錄；u 發(fā)生時間是指與季節(jié)有關(guān)的病害發(fā)生時間，如年年漏水、季節(jié)漏水或雨后幾天漏水等。在填寫卡片時應(yīng)留意以下幾點：13.2 隧道檔案的建立 1.隧道歷史概略 2.隧道現(xiàn)狀分析13.2 隧道檔案的建立 1.技術(shù)圖紙 2.隧道襯砌展

9、現(xiàn)圖紙 3.隧道綜合最小限界圖紙13.2 隧道檔案的建立 1.襯砌裂痕記錄。 2.隧道洞外降雨記錄。 3.襯砌漏水記錄。 4.隧道洞內(nèi)、外地下水的水源、流量及流速觀測記錄。 5.其它工程觀測記錄如：襯砌被腐蝕記錄、冬季刨冰記錄、洞內(nèi)排水溝凍結(jié)記錄、襯砌變形記錄等。13.4 襯砌裂損及整治措施13.1 隧道運營階段的養(yǎng)護(hù)任務(wù)13.5 襯砌侵蝕及整治措施13.6 隧道凍害及整治措施13.2 隧道檔案的建立13.3 隧道水害及整治措施13.3 隧道水害及整治措施 施工中的隧道水害主要是指隧道圍巖的地下水或部分地表水，以滲漏或涌出方式進(jìn)入隧道內(nèi)呵斥的危害。 隧道水害是指在隧道的建筑或運營過程中遇到水的

10、干擾和危害。 1.施工中的隧道水害13.3 隧道水害及整治措施 隧道襯砌的漏水景象普通表現(xiàn)為滲、滴、淌、涌幾種。 以上四種漏水景象，其出露部位與水量的不同，對隧道產(chǎn)生不同的危害: 2.運營中水害種類及其危害1隧道漏水u 對電力牽引區(qū)段和電力配線，使電絕緣失效，發(fā)生短路、跳閘等事故，危及行車平安;u 洞內(nèi)空氣潮濕，影響?zhàn)B護(hù)人員身體安康，使洞內(nèi)設(shè)備通訊、照明、鋼軌等銹蝕; u 混凝土襯砌風(fēng)化、腐蝕、剝落，呵斥襯砌構(gòu)造破壞；u 涌水病害呵斥襯砌破壞，隧底積水呵斥道床基底被軟化或掏空，使道床翻漿冒泥或下沉開裂，中斷行車; u 有凍害地段的隧道漏水會呵斥襯砌掛冰侵限和凍融破壞。u 水壓較大時會導(dǎo)致襯砌破

11、裂；u 使原完好的圍巖及圍巖的構(gòu)造面脆弱夾層因浸水而軟化或泥化，失去承載力，對襯砌壓力增大而導(dǎo)致襯砌破裂；u 使膨脹性圍巖體積膨脹，導(dǎo)致襯砌破壞；u 在冰冷地域發(fā)生冰脹和圍巖凍脹，快速導(dǎo)致襯砌破壞。 主要是指運營隧道中地表水或地下水向隧道周圍滲流聚集。假設(shè)不能迅速排走而引起的病害有：2襯砌周圍積水u 襯砌根底下沉，邊墻開裂或者仰拱、整體道床下沉開裂；u 圍巖滑移錯動導(dǎo)致襯砌變形開裂；u 對超挖回填不密實或未全部回填者，引起圍巖坍塌，導(dǎo)致襯砌破壞；u 侵蝕性水對襯砌的侵蝕。 主要是指由于地下水滲流和流動而產(chǎn)生的沖刷和溶蝕作用。其危害有： 3潛流沖刷13.3 隧道水害及整治措施 1.勘測與設(shè)計 在

12、防水設(shè)計之前，設(shè)計人員對工程地質(zhì)和水文地質(zhì)情況就了解得不夠仔細(xì)，對襯砌周圍地下水源、水量、流向及水質(zhì)情況掌握不準(zhǔn)等要素導(dǎo)致了隧道的防排水設(shè)計很難在隧道的運用期內(nèi)完全滿足防排水的要求。 2.施工 施工不當(dāng)也可產(chǎn)生水害，施工單位一味追求施工速度，忽視二次襯砌質(zhì)量，對排水設(shè)備不按施工13.3 隧道水害及整治措施 規(guī)范要求操作等，使地下水豐富地域的隧道呵斥嚴(yán)重的滲漏水。 3.資料 假設(shè)所選用的防水資料達(dá)不到國家質(zhì)量規(guī)范，會導(dǎo)致隧道的滲漏水病害。 4.監(jiān)理 監(jiān)理工程師應(yīng)對防水資料的選擇和運用，鋪設(shè)基層的處置，鋪設(shè)工藝等進(jìn)展跟蹤檢查，確保防水質(zhì)量。 13.3 隧道水害及整治措施 5.驗收 工程開工后，從襯

13、砌外表往往看不出什么問題，管理單位缺乏檢驗手段，有時又接近運營期限，往往對交驗前的滲水情況，缺乏進(jìn)一步查驗，只好按開工報告及施工總結(jié)，勉強(qiáng)驗收，導(dǎo)致運營后滲漏水逐漸嚴(yán)重。 6.匹配 防水技術(shù)的匹配就是指防水設(shè)計、防水資料和防水施工工藝與防水工程相順應(yīng)的問題。 13.1 隧道運營階段的養(yǎng)護(hù)任務(wù)13.5 襯砌侵蝕及整治措施13.6 隧道凍害及整治措施13.2 隧道檔案的建立13.3 隧道水害及整治措施13.4 襯砌裂損及整治措施13.4 襯砌裂損及整治措施 襯砌變形有橫向變形和縱向變形兩種，其中橫向變形是主要變形。襯砌橫向變形是指襯砌由于受力緣由而引起拱軸外形的改動。 1.襯砌變形 襯砌挪動是指襯

14、砌整體或其中一部分出現(xiàn)轉(zhuǎn)動(傾斜)、平移和下沉(或上抬)等變化，也有縱向與橫向挪動之分，其根本形狀如表13-4和表13-5所示。 2.襯砌挪動表13-4隧道襯砌縱向挪動的根本形狀表13-5 隧道襯砌橫向挪動的根本形狀續(xù)上表 3.襯砌開裂 襯砌開裂是指襯砌外表出現(xiàn)裂紋或龜裂和裂痕寬度較大或貫穿襯砌全部厚度的裂紋的總稱，是襯砌變形的結(jié)果。襯砌開裂包括有張裂、壓潰和錯臺三種。 1.張裂 彎曲受拉和偏心受拉引起的裂損，其特征是裂紋、裂面與應(yīng)力方向正交，縫寬由表及里逐漸變窄。如圖13-6所示。 2.壓潰 彎曲或偏心受壓引起的襯砌裂損。裂紋邊緣呈壓碎狀，嚴(yán)重時受壓區(qū)外表產(chǎn)生魚鱗狀碎片中間厚，周圍薄剝落掉塊

15、等景象，如圖13-7所示。圖13-6圖13-7 3.錯臺 由剪切力引起的裂痕，裂痕寬度在外表至深處大致一樣，襯砌在裂痕兩側(cè)沿剪切方向有錯動，即構(gòu)成錯臺，如圖13-8所示。圖13-8 1.裂損的自然開展過程 襯砌構(gòu)造受力細(xì)微變形、挪動部分出現(xiàn)少量裂紋變形范圍，變形量增大；挪動部位，挪動量增大裂紋寬度、密度增大，隧道凈空變小嚴(yán)重 變形，挪動顯著增大隧道凈空嚴(yán)重減少、襯砌破碎、失去承載才干部分掉塊、失穩(wěn)、甚至拱坍墻倒。 2.裂損開展的主要規(guī)律 襯砌的裂損開展普通有緩慢變化，急劇變化，相對穩(wěn)定等三個不同的階段，往往是交替呈周期性地出現(xiàn)。 3.裂損的分布特點 了解和掌握襯砌裂損的分布特點，就能及早發(fā)現(xiàn)病

16、害，及時采取對策。襯砌裂損的分布普通有以下特點。u 洞口與洞口段，特別是斜交洞門有偏壓或邊、仰坡不穩(wěn)定的洞口段。u 設(shè)有大型洞室的節(jié)段或各種洞室的接頭處。u 洞身穿過斷層、構(gòu)造破碎帶、接觸蛻變帶、滑坡帶等山體壓力大且?guī)r體不穩(wěn)定的節(jié)段。u 洞身穿過脆弱圍巖的節(jié)段。u 偏壓隧道沒有采用加強(qiáng)襯砌或偏壓襯砌的節(jié)段。u 冰冷地域圍巖有凍脹景象的節(jié)段。u 襯砌實踐厚度缺乏或圬工強(qiáng)度過低的節(jié)段。1按縱向節(jié)段分布：u 洞口附近及傍山隧道靠山側(cè)裂損多，靠河側(cè)少?？可絺?cè)以拱腰、墻腰內(nèi)緣張裂多，靠河側(cè)墻頂壓劈或墻腳張裂較多。u 襯砌斷面對稱，實踐荷載分布不對稱的變形、挪動和裂損的部位也不對稱。u 襯砌的變形、挪動和

17、裂損多沿施工期間出現(xiàn)過的裂痕和施工縫開展。 u 施工中超挖過大沒有回填或回填不密實及施工中發(fā)生大塌方的節(jié)段。u 施工中曾經(jīng)發(fā)生裂損的節(jié)段。2按橫斷面分布：u 襯砌背后存在沒有回填或回填不密實處那么該部位易出現(xiàn)較大的挪動和外鼓。u 襯砌背后暫時支撐未能全部撤除的，在支撐部位會出現(xiàn)較大的集中荷載，此處襯砌內(nèi)緣易出現(xiàn)張裂和錯臺。u 采用三心圓尖拱襯砌的隧道，易在拱腰墻腰產(chǎn)生內(nèi)鼓開裂拱頂內(nèi)緣壓碎。u 由于各種緣由如坍方、拱架下沉、施工困難等呵斥襯砌厚度缺乏，那么此處襯砌容易發(fā)生變形和裂損。2按橫斷面分布：13.4 襯砌裂損及整治措施 整治襯砌裂損病害首先要消滅已有的襯砌裂損帶來的對構(gòu)造及運營的一切危害

18、，并防止再加大裂損。其次是采取以穩(wěn)定圍巖為主，穩(wěn)定圍巖與加固襯砌相結(jié)合的綜合治理措施。 1.襯砌裂損的整治原那么 2.穩(wěn)定巖體的工程措施 (1).治水穩(wěn)定巖體 地下水的浸泡與活動對各種圍巖的穩(wěn)定性消弱最大。經(jīng)過疏干圍巖含水，堅決地采取治水措施是穩(wěn)定巖體的根本措施之一。 2錨桿加固巖體 對較好的巖體小于級，自襯砌內(nèi)側(cè)向圍巖內(nèi)打入一定數(shù)量和深度35m的金屬錨桿、砂漿錨桿，可以把不穩(wěn)定的巖塊固定在穩(wěn)定的巖體上，提高破碎圍巖的黏結(jié)力。 3注漿加固巖體 經(jīng)過向破碎松動的巖體壓入水泥漿液和其它化學(xué)漿液如鉻木素、聚氨酯等，加固圍巖。 4支擋加固巖體 對靠山、沿河偏壓隧道或滑坡地帶，除治水穩(wěn)定山體外，尚可采用

19、支擋措施，包括設(shè)支擋墻、錨固沉井、錨固鉆挖孔樁等來預(yù)防山體失穩(wěn)與滑坡，這種工程措施只能用于洞外整治。 5回填與換填 假設(shè)襯砌外周圍存在著各種大小空隙如超挖而沒有回填等，要采取回填措施，用砂漿或混凝土將圍巖空隙回填密實。假設(shè)隧底存在厚度不大的脆弱不穩(wěn)定的巖體或有不穩(wěn)定的充填物，可以采取換填方法處置。 3.襯砌改換與加固 1壓漿加固 圬工體內(nèi)壓漿加固： 襯砌裂損開展非常緩慢或者已呈穩(wěn)定，可以進(jìn)展圬工體內(nèi)壓漿，普通以壓環(huán)氧樹脂漿為主，并選擇無水季節(jié)施工。 襯砌背后壓漿加固： 主要是針對襯砌的外鼓和整體側(cè)移。在拱后壓漿添加拱的約束可以起到提高襯砌剛度和穩(wěn)定性的作用，所以普通可以部分運用，主要在發(fā)生外鼓

20、變形的部位。 2嵌補(bǔ)加固 對已呈穩(wěn)定暫不開展的裂痕，假設(shè)不能采取壓漿加固者那么采用嵌補(bǔ)加固。 3噴錨加固 裂損襯砌的一切內(nèi)鼓變形和向內(nèi)挪動的裂損部位，采用預(yù)應(yīng)力錨桿加固巖體如圖13-10所示，可將襯砌與巖體嵌固在一同，構(gòu)成一個均勻緊縮帶，以加強(qiáng)圍巖的穩(wěn)定性。 (4) 套拱加固 假設(shè)混凝土質(zhì)量差，厚度不夠，或受機(jī)車煤煙侵蝕，掉塊剝落嚴(yán)重，并且拱頂凈空有富余時，可對襯砌拱部加筑套拱如圖13-11所示或全斷面加筑套拱如圖13-12所示圖13-10 錨噴加固圖13-11拱部套拱加固圖13-12全斷面套拱加固 (5) 改換襯砌 拱部襯砌破壞嚴(yán)重，已喪失承載才干，用其它整治補(bǔ)強(qiáng)手段難以保證構(gòu)造穩(wěn)定，或者襯

21、砌嚴(yán)重侵入限界，采用其它整治措施有困難時，采用全拱改換，徹底根除病害。 (6) 其它加固手段 當(dāng)僅有墻腳內(nèi)移而不下沉和隧底巖土隆起時，可在墻基處增設(shè)混凝土支撐以擴(kuò)展根底，如圖13-13所示。隧底圍巖脆弱下沉或隧底填充上鼓時，可加設(shè)仰拱，如圖13-14所示。圖13-13 墻基混凝土支撐加固圖13-14 增設(shè)仰拱加固13.1 隧道運營階段的養(yǎng)護(hù)任務(wù)13.6 隧道凍害及整治措施13.2 隧道檔案的建立13.3 隧道水害及整治措施13.4 襯砌裂損及整治措施13.5 襯砌侵蝕及整治措施13.5 襯砌侵蝕及整治措施 1.水蝕 主要指襯砌遭到地下水的作用而產(chǎn)生的腐蝕。普通發(fā)生在隧道的拱部、邊墻、仰拱、排水

22、溝和電纜槽等各部位。 1溶出型侵蝕 2硫酸鹽侵蝕 3鎂鹽和氨化物的侵蝕 2.煙蝕 主要是指在蒸汽機(jī)車牽引的區(qū)段，其產(chǎn)生的“煙霧對襯砌混凝土產(chǎn)生的侵蝕，分為化學(xué)性侵蝕和機(jī)械性侵蝕。 3.凍蝕 凍蝕是指在嚴(yán)寒地域的隧道，混凝土襯砌由于凍融交替產(chǎn)生的侵蝕。 4.骨料溶脹 骨料溶脹指襯砌混凝土中的粗、細(xì)骨料中含有遇水溶解和膨脹的資料而呵斥的對襯砌的侵蝕。 13.5 襯砌侵蝕及整治措施 在各類侵蝕病害中，除了煙的機(jī)械侵蝕外，水是主要的致害媒介，因此，防蝕必先治水。環(huán)境水對混凝土和水泥砂漿的侵蝕作用主要可歸納為三種：溶出性侵蝕即非結(jié)晶性侵蝕、結(jié)晶性侵蝕和復(fù)合性侵蝕溶出性和結(jié)晶性兩種侵蝕同時作用或交替作用。 1.防侵蝕原那么13.5 襯砌侵蝕及整治措施 (1) 采用抗侵蝕混凝土 1抗侵蝕水泥資料的選擇 2采用外加劑 (2)采用防蝕層 1防蝕層鋪設(shè)面確實定 2制造防蝕層 3伸縮縫、變形縫防蝕 4已腐蝕襯砌的加固與翻修 2.防侵蝕的方法13.1 隧道運營階段的養(yǎng)護(hù)任務(wù)13.2 隧道檔案的建立13.3 隧道水害及整治措施13.4 襯砌裂損及整治措施13.5 襯砌侵蝕及整治措施13.6 隧道凍害及整治措施13.6 隧道凍害及整治措施 1.冰柱、冰溜子 滲漏的地下水經(jīng)過混凝土裂痕逐漸滲出，在滲出點出口處受低溫影響積成