第八章隧道養(yǎng)護課件

第八章隧道養(yǎng)護第一節(jié)隧道運營階段的養(yǎng)護工作一、運營狀態(tài)監(jiān)視二、檢查以便及時發(fā)現(xiàn)隧道結構出現(xiàn)的病害1．隧道檢查隧道檢查有：經常檢查、定期檢查、特別檢查和限界檢查等。2．檢查隧道病害的方法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“十隧九漏”之說。第八章隧道養(yǎng)護一、運營狀態(tài)監(jiān)視13．襯砌裂損的描述（1）裂損部位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緣周長劃分四個等分，即把襯砌斷面分為二十個部位，如圖8-1所示。（2）裂縫寬度δδ值是在縫口處沿垂直裂面方向量取的，如圖8-2所示。按裂縫寬度的大小可分為四個等級，即：δ≤0.3mm為毛裂縫；0.3＜δ≤2.0mm為小裂縫；2.0＜δ≤20mm為中裂縫；δ＞20mm為大裂縫。圖8-1襯砌各部位的劃分3．襯砌裂損的描述（2）裂縫寬度δ圖8-1襯砌各部位的劃分2（3）裂縫錯距當襯砌出現(xiàn)錯牙狀裂縫時用裂縫錯距表示，如圖8-2所示。沿裂縫垂直方向量取的ε值稱垂直錯距；沿裂縫水平方向量取的c值稱水平錯距。（4）裂縫間距走向大致相同的兩條相鄰裂縫之間的距離稱為裂縫間距。它被用來描述襯砌的破損程度。一般采取每一節(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。圖8-2襯砌裂縫的描述（3）裂縫錯距（4）裂縫間距圖8-2襯砌裂縫的3（5）裂縫密度裂縫密度即裂縫總面積（各裂縫長度與裂縫寬度乘積的綜合）與所分析的節(jié)段或節(jié)段某一部分襯砌表面積之比值。用此比值的百分數(shù)來表示襯砌裂損的程度。三、分析引起隧道病害的原因引起隧道病害的原因有多種，主要可分為兩類，即人為因素和自然因素。人為因素主要指由于設計和施工不當引起，主要包括以下幾個方面：建筑材料設計不當施工不當（5）裂縫密度三、分析引起隧道病害的原因建筑材料4自然因素指隧址處工程地質及水文地質、交通等狀態(tài)的變化而引起，主要包括以下幾個方面：地質狀態(tài)內部荷載地貌改變地下水影響雖然隧道破損的因果關系比較復雜，但兩者之間的關系一般具有如圖8-3所示的現(xiàn)象。自然因素指隧址處工程地質及水文地質、交通等狀5第八章隧道養(yǎng)護課件6如圖8-4a，由于側向壓力較大時，隧道襯砌則會發(fā)生位移、裂縫、塌落、壓剪破壞；如圖8-4b，在豎向壓力較大時，拱圈下沉，拱頂開裂；如圖8-4c，當局部壓力較大或有動態(tài)壓力時，則會發(fā)生局部脫落；如圖8-4d，錨桿墊板處圍巖由于受力集中而出現(xiàn)了塑性破壞；圖8-5為在圍巖產生下沉時，而引起隧道沿著縱向發(fā)生不同的位移變形。圖8-4襯砌裂損的形式圖8-5襯砌沿縱向剪斷如圖8-4a，由于側向壓力較大時，隧道襯砌則7四、采用適當?shù)木S修及修復措施建筑材料因素設計因素施工因素地質狀態(tài)地下水效應五、評價隧道結構的安全性及穩(wěn)定性

1.隧道結構的評價包括對襯砌結構的剛度及變形狀態(tài)、材料強度及變形性、仰拱及基底效應等進行評價。四、采用適當?shù)木S修及修復措施建筑材料因素五、評價隧道結構82.圍巖狀態(tài)的評價包括對隧道襯砌與圍巖的接觸狀態(tài)、松動區(qū)的大小及形狀、作用于隧道襯砌上的壓力、抗力效應、靜水及附加壓力、巖石的力學性能等進行評價。根據(jù)隧道結構的評價和圍巖狀態(tài)的評價結果，可對隧道結構進行靜力學計算分析，必要時可做動力學分析，進行截面的強度驗算，評價隧道的安全及穩(wěn)定性。通過對舊隧道綜合狀態(tài)的評價，可以確定維修的必要性及相應的維修及加固方法。2.圍巖狀態(tài)的評價9第二節(jié)隧道檔案的建立每座隧道都應建立隧道檔案，特別是長大隧道的檔案建立更應詳細。隧道檔案中應收集有該隧道的設計、施工及竣工資料，此外還包括養(yǎng)護與維修過程中的一些紀錄資料。一、隧道設備概況1．隧道概況：隧道所處線路及區(qū)間名稱，隧道全長、起訖里程、開工、竣工年月，地質情況等。2．隧道結構的斷面形狀：內輪廓尺寸、襯砌材料、避車洞設置情況等。3．輔助坑道：記錄豎井、斜井、橫洞及平行導坑的位置及其它情況。第二節(jié)隧道檔案的建立每座隧道都應建立104．線路情況：縱坡、平面、設備、道床、軌枕、鋼軌等情況。5．洞內排水設施：排水溝類型、長度、深度；檢查井形狀、間距、數(shù)量；盲溝情況、鉆孔排水、泄水洞排水等情況。6．洞外排水設施：洞外排水溝及山上排水溝類型、長度等。7．路塹的起訖里程、護坡材料等。8．通風設備情況。9．電力及照明設備情況。10．通訊設施情況。4．線路情況：縱坡、平面、設備、道床、軌枕、鋼軌等情況。11二、主要病害狀況卡片主要病害狀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

主要病害狀況卡片病害種類：在填寫卡片時應注意以下幾點：1．病害種類包括隧道水害、凍害、襯砌病害、整體道床病害、限界不足及有害氣體危害等；二、主要病害狀況卡片記錄發(fā)生時間

122．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、排水溝凍結及掛冰等；襯砌病害包括襯砌變形、裂損、侵蝕等；3．至少每年記錄或修改一次；4．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；5．發(fā)生時間是指與季節(jié)有關的病害發(fā)生時間，如常年漏水、季節(jié)漏水或雨后幾天漏水等。三、隧道歷史概況與現(xiàn)狀分析1．隧道歷史概況2．隧道現(xiàn)狀分析2．隧道水害中分涌水、漏水、滴水、滲水和潤水；隧道凍害中分襯13四、圖紙存檔1．技術圖紙2．隧道襯砌展示圖3．隧道綜合最小限界圖五、各種檢查觀測記錄1．襯砌裂縫記錄。2．隧道洞外降雨記錄。3．襯砌漏水記錄。4．隧道洞內、外地下水的水源、流量及流速觀測記錄。5．其它項目觀測記錄（如：襯砌被腐蝕記錄、冬季刨冰記錄、洞內排水溝凍結記錄、襯砌變形記錄等）。四、圖紙存檔五、各種檢查觀測記錄14第三節(jié)隧道水害及整治措施隧道水害是指在隧道的修建或運營過程中遇到水的干擾和危害。一、水害的種類及其危害1．施工中的隧道水害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入隧道內造成的危害。2．運營中水害種類及其危害（1）隧道漏水隧道襯砌的漏水現(xiàn)象一般表現(xiàn)為滲、滴、淌、涌幾種。第三節(jié)隧道水害及整治措施隧道水害是指在隧道的修建或15以上四種漏水現(xiàn)象，其出露部位與水量的不同，對隧道產生不同的危害: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，危及行車安全洞內空氣潮濕，影響?zhàn)B護人員身體健康，使洞內設備（通訊、照明、鋼軌等）銹蝕混凝土襯砌風化、腐蝕、剝落，造成襯砌結構破壞涌水病害造成襯砌破壞，隧底積水造成道床基底被軟化或掏空，使道床翻漿冒泥或下沉開裂，中斷行車有凍害地段的隧道漏水會造成襯砌掛冰侵限和凍融破壞以上四種漏水現(xiàn)象，其出露部位與水量的不同，對隧道產生不同的危16（2）襯砌周圍積水主要是指運營隧道中地表水或地下水向隧道周圍滲流匯集。如果不能迅速排走而引起的病害有：水壓較大時會導致襯砌破裂使原完好的圍巖及圍巖的結構面軟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致襯砌破裂使膨脹性圍巖體積膨脹，導致襯砌破壞在寒冷地區(qū)發(fā)生冰脹和圍巖凍脹，快速導致襯砌破壞（3）潛流沖刷主要是指由于地下水滲流和流動而產生的沖刷和溶蝕作用（2）襯砌周圍積水17其危害有：襯砌基礎下沉，邊墻開裂或者仰拱、整體道床下沉開裂圍巖滑移錯動導致襯砌變形開裂對超挖回填不密實或未全部回填者，引起圍巖坍塌，導致襯砌破壞侵蝕性水對襯砌的侵蝕二、水害產生的原因1．勘測與設計在防水設計之前，設計人員對工程地質和水文地質情況就了解得不夠仔細，對襯砌周圍地下水源、水量、流向及水質情況掌握不準等因素導致了隧道的防排水設計很難在隧道的使用期內完全滿足防排水的要求。其危害有：二、水害產生的原因182．施工施工不當也可產生水害，施工單位一味追求施工速度，忽視二次襯砌質量，對排水設施不按施工規(guī)范要求操作等，使地下水豐富地區(qū)的隧道造成嚴重的滲漏水。3．材料如果所選用的防水材料達不到國家質量標準，會導致隧道的滲漏水病害。4．監(jiān)理監(jiān)理工程師應對防水材料的選擇和使用，鋪設基層的處理，鋪設工藝等進行跟蹤檢查，確保防水質量。2．施工195．驗收工程竣工后，從襯砌表面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，缺乏進一步查驗，只好按竣工報告及施工總結，勉強驗收，導致運營后滲漏水逐漸嚴重。6．匹配防水技術的匹配就是指防水設計、防水材料和防水施工工藝與防水工程相適應的問題。5．驗收20三、水害的整治措施隧道水害要進行綜合整治，要設計、施工、運營三階段配合治理。隧道治水的具體措施就是“防、排、截、堵結合，因地制宜，綜合治理”，使之既能自成體系，又能互相配合，形成一個完整的隧道治水體系。（一）排水設施1．施工排水（1）上坡進洞的排水方式（2）下坡進洞施工的排水方式2．運營隧道的排水（1）在襯砌外面設置排水設施三、水害的整治措施（一）排水設施21①巖石暗槽②盲溝③圍巖排水鉆孔④縱向排水溝⑤橫向排水溝（2）在襯砌內面設置排水設施①引水管②泄水孔③引水暗槽圖8-6引水暗槽

①巖石暗槽（2）在襯砌內面設置排水設施圖8-6引水223．襯砌自防水襯砌自防水是以襯砌結構本身的混凝土密實性實現(xiàn)防水功能的一種防水方法，造價低，工序簡單，施工方便。4．外貼防水層對新建隧道、運營隧道更換襯砌和其它一些適合的條件下，施作外貼防水層，并結合洞內排水設施，使之相輔相成，結合良好，是能夠防治水害的。5．內貼防水層內貼防水層不用鑿開襯砌，比外貼防水層施工簡便，成本低，可隨時檢修，因此在運營隧道養(yǎng)護維修中，是整治水害最常用的方法之一。（1）噴漿防水層3．襯砌自防水23（2）噴射混凝土防水層（3）砂漿抹面防水層（4）噴涂乳化瀝青乳膠防水層6．壓注法壓注法就是用壓力把某些能固化的漿液注入隧道圍巖及襯砌混凝土的裂縫或孔隙，以改善其物理力學性能，達到防滲、堵漏和加固的目的。（1）對新建隧道和改建隧道，圍巖破碎、軟弱、地下水發(fā)育的地段，可結合隧道施工，進行圍巖預注漿加固防水（2）既有線隧道，當隧道圍巖破碎、節(jié)理發(fā)育、地下水豐富時，也可進行注漿防水（2）噴射混凝土防水層6．壓注法247．施工縫、變形縫防水對新建或更換襯砌的隧道，變形縫、施工縫的防水可隨混凝土灌注同時施工，采用的主要材料有：止水帶，遇水膨脹橡膠，各種密封材料（二）襯砌漏水的封堵所謂堵漏材料就是一種能在幾十秒或數(shù)分鐘即開始初凝的材料。堵漏材料品種繁多，常用的有：（1）無機高效防水粉（2）水泥類堵漏材料（三）截水設施1．地表截水地表截水就是在地表截斷流向隧道圍巖的水7．施工縫、變形縫防水（二）襯砌漏水的封堵252．地下截水當隧道襯砌周圍地下水有明顯集中的來水通路，導致地下水流量很大，可采取地下截水設施截斷水源泄水洞鉆孔截水攔截暗河防滲帷幕截水總之，隧道的水害治理是一個完整的治水系統(tǒng)，要排、堵、截相結合，不能只強調其中一方面。只有防、排、截、堵互相配合，相輔相成，共同發(fā)揮作用，才有可能根治水害2．地下截水泄水洞總之，隧道的水害治理26第四節(jié)襯砌裂損及整治措施一、襯砌裂損的類型（一）襯砌變形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原因而引起拱軸形狀的改變。（二）襯砌移動襯砌移動是指襯砌的整體或其中一部分出現(xiàn)轉動（傾斜）、平移和下沉（或上抬）等變化，也有縱向與橫向移動之分，其基本形態(tài)如表8-4和表8-5所示。第四節(jié)襯砌裂損及整治措施一、襯砌裂損的類型（一）襯27表8-4隧道襯砌縱向移動的基本形態(tài)表8-4隧道襯砌縱向移動的基本形態(tài)28表8-5隧道襯砌橫向移動的基本形態(tài)表8-5隧道襯砌橫向移動的基本形態(tài)29續(xù)上表（三）襯砌開裂襯砌開裂是指襯砌表面出現(xiàn)裂紋（或龜裂）和裂縫（寬度較大）或貫通襯砌全部厚度的裂紋的總稱，是襯砌變形的結果。襯砌開裂包括有張裂、壓潰和錯臺三種。續(xù)上表（三）襯砌開裂301．張裂彎曲受拉和偏心受拉引起的裂損，其特征是裂紋、裂面與應力方向正交，縫寬由表及里逐漸變窄。如圖8-7所示。圖8-72．壓潰彎曲或偏心受壓引起的襯砌裂損。裂紋邊緣呈壓碎狀，嚴重時受壓區(qū)表面產生魚鱗狀碎片（中間厚，四周?。﹦兟涞魤K等現(xiàn)象，如圖8-8所示。圖8-81．張裂圖8-72．壓潰圖8-8313．錯臺由剪切力引起的裂縫，裂縫寬度在表面至深處大致相同，襯砌在裂縫兩側沿剪切方向有錯動，即形成錯臺，如圖8-9所示。圖8-9二、襯砌裂損的特點1．裂損的自然發(fā)展過程襯砌結構受力（輕微變形、移動）→局部出現(xiàn)少量裂紋（變形范圍，變形量增大；移動部位，移動量增大）→裂紋寬度、密度增大，隧道凈空變?。▏乐刈冃?，移動顯著增大）→隧道凈空嚴重縮小、襯砌破碎、失去承載能力→局部掉塊、失穩(wěn)、甚至拱坍墻倒。3．錯臺圖8-9二、襯砌裂損的特點1．裂損的自然發(fā)展過程322．裂損發(fā)展的主要規(guī)律襯砌的裂損發(fā)展一般有緩慢變化，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)病害，及時采取對策。襯砌裂損的分布一般有以下特點。（1）按縱向節(jié)段分布：①洞口與洞口段，特別是斜交洞門有偏壓或邊、仰坡不穩(wěn)固的洞口段。②設有大型洞室的節(jié)段或各種洞室的接頭處。③洞身穿過斷層、構造破碎帶、接觸變質帶、滑坡帶等山體壓力大且?guī)r體不穩(wěn)定的節(jié)段。2．裂損發(fā)展的主要規(guī)律33④洞身穿過軟弱圍巖的節(jié)段。⑤偏壓隧道沒有采用加強襯砌或偏壓襯砌的節(jié)段。⑥寒冷地區(qū)圍巖有凍脹現(xiàn)象的節(jié)段。⑦襯砌實際厚度不足或圬工強度過低的節(jié)段。⑧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。⑨施工中已經發(fā)生裂損的節(jié)段。（2）按橫斷面分布：①洞口附近及傍山隧道靠山側裂損多，靠河側少?？可絺纫怨把?、墻腰內緣張裂多，靠河側墻頂壓劈或墻腳張裂較多。②襯砌斷面對稱，實際荷載分布不對稱的變形、移動和裂損的部位也不對稱。④洞身穿過軟弱圍巖的節(jié)段。（2）按橫斷面分布：34③襯砌的變形、移動和裂損多沿施工期間出現(xiàn)過的裂縫和施工縫發(fā)展。④襯砌背后存在沒有回填或回填不密實處則該部位易出現(xiàn)較大的移動和外鼓。⑤襯砌背后臨時支撐未能全部拆除的，在支撐部位會出現(xiàn)較大的集中荷載，此處襯砌內緣易出現(xiàn)張裂和錯臺。⑥采用三心圓尖拱襯砌的隧道，易在拱腰墻腰產生內鼓開裂拱頂內緣壓碎。⑦由于各種原因（如坍方、拱架下沉、施工困難等）造成襯砌厚度不足，則此處襯砌容易發(fā)生變形和裂損。③襯砌的變形、移動和裂損多沿施工期間出現(xiàn)過的裂縫和施工縫發(fā)展35三、襯砌裂損的整治措施（一）襯砌裂損的整治原則整治襯砌裂損病害首先要消滅已有的襯砌裂損帶來的對結構及運營的一切危害，并防止再加大裂損。其次是采取以穩(wěn)固圍巖為主，穩(wěn)固圍巖與加固襯砌相結合的綜合治理措施。（二）穩(wěn)固巖體的工程措施1．治水穩(wěn)固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。通過疏干圍巖含水，堅決地采取治水措施是穩(wěn)固巖體的根本措施之一。三、襯砌裂損的整治措施362．錨桿加固巖體對較好的巖體（小于Ⅴ級），自襯砌內側向圍巖內打入一定數(shù)量和深度（3～5m）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力。3．注漿加固巖體通過向破碎松動的巖體壓入水泥漿液和其它化學漿液（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)固山體外，尚可采用支擋措施，包括設支擋墻、錨固沉井、錨固鉆（挖）孔樁等來預防山體失穩(wěn)與滑坡，這種工程措施只能用于洞外整治。2．錨桿加固巖體375．回填與換填如果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。如果隧底存在厚度不大的軟弱不穩(wěn)定的巖體或有不穩(wěn)定的充填物，可以采取換填辦法處理。（三）襯砌更換與加固1．壓漿加固（1）圬工體內壓漿加固襯砌裂損發(fā)展非常緩慢或者已呈穩(wěn)定，可以進行圬工體內壓漿，一般以壓環(huán)氧樹脂漿為主，并選擇無水季節(jié)施工。5．回填與換填（三）襯砌更換與加固38（2）襯砌背后壓漿加固主要是針對襯砌的外鼓和整體側移。在拱后壓漿增加拱的約束可以起到提高襯砌剛度和穩(wěn)定性的作用，所以一般可以局部應用，主要在發(fā)生外鼓變形的部位。2．嵌補加固對已呈穩(wěn)定暫不發(fā)展的裂縫，如果不能采取壓漿加固者可以采取嵌補，即將裂縫修鑿剔深，在縫口處用水泥砂漿、環(huán)氧樹脂砂漿或環(huán)氧樹脂混凝土進行嵌補。如圖8-10所示。圖8-7嵌補加固（2）襯砌背后壓漿加固圖8-7嵌補加固393．噴錨加固裂損襯砌的所有內鼓變形和向內移動的裂損部位，采用（預應力）錨桿加固巖體（如圖8-8所示），可將襯砌與巖體嵌固在一起，形成一個均勻壓縮帶，以增強圍巖的穩(wěn)定性。圖8-8錨噴加固4．套拱加固如果混凝土質量差，厚度不夠，或受機車煤煙侵蝕，掉塊剝落嚴重，并且拱頂凈空有富余時，可對襯砌拱部加筑套拱（如圖8-9所示）或全斷面加筑套拱（如圖8-10所示）3．噴錨加固圖8-8錨噴加固4．套拱加固40圖8-9拱部套拱加固圖8-10全斷面套拱加固5．更換襯砌拱部襯砌破壞嚴重，已喪失承載能力，用其它整治補強手段難以保證結構穩(wěn)定，或者襯砌嚴重侵入限界，采用其它整治措施有困難時，采用全拱更換，徹底根除病害。圖8-9拱部套拱加固圖8-10全斷面套拱加固5．更換襯砌416．其它加固手段當僅有墻腳內移而不下沉和隧底巖土隆起時，可在墻基處增設混凝土支撐以擴大基礎，如圖8-11所示。隧底圍巖軟弱下沉或隧底填充上鼓時，可加設仰拱，如圖8-12所示。圖8-11墻基混凝土支撐加固圖8-12增設仰拱加固6．其它加固手段圖8-11墻基混凝土支撐加固圖42第五節(jié)襯砌侵蝕及整治措施一、襯砌侵蝕的種類及危害1．水蝕主要指襯砌受到地下水的作用而產生的腐蝕。一般發(fā)生在隧道的拱部、邊墻、仰拱、排水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。第五節(jié)襯砌侵蝕及整治措施一、襯砌侵蝕的種類及危害432．煙蝕主要是指在蒸汽機車牽引的區(qū)段，其產生的“煙霧”對襯砌混凝土產生的侵蝕，分為化學性侵蝕和機械性侵蝕。3．凍蝕凍蝕是指在嚴寒地區(qū)的隧道，混凝土襯砌由于凍融交替產生的侵蝕。4．骨料溶脹骨料溶脹指襯砌混凝土中的粗、細骨料中含有遇水溶解和膨脹的材料而造成的對襯砌的侵蝕。2．煙蝕44二、混凝土侵蝕的整治措施（一）防侵蝕原則在各類侵蝕病害中，除了煙的機械侵蝕外，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（即非結晶性侵蝕）、結晶性侵蝕和復合性侵蝕（溶出性和結晶性兩種侵蝕同時作用或交替作用）。（二）防侵蝕的方法1．采用抗侵蝕混凝土（1）抗侵蝕水泥材料的選擇（2）采用外加劑二、混凝土侵蝕的整治措施452．采用防蝕層（1）防蝕層鋪設面的確定（2）制作防蝕層（3）伸縮縫、變形縫防蝕（4）已腐蝕襯砌的加固與翻修2．采用防蝕層46第六節(jié)隧道凍害及整治措施一、凍害的種類及其危害1．冰柱、冰溜子滲漏的地下水通過混凝土裂縫逐漸滲出，在滲出點出口處受低溫影響積成冰柱，尤其在施工接縫處滲水點多，結晶明顯，累積十至幾十厘米厚的冰溜子（又稱為掛冰）。如不清理，冰溜子越積越大，侵入限界，危及行車安全。拱部滲漏逐漸形成冰柱子（冰葫蘆），一般地區(qū)僅僅是影響限界。隧道排水溝槽設施，保溫不良引起冰凍稱冰塞子。水溝地下排水困難，因結冰堵塞，使水溝（管或槽）凍裂破損，地下水不易排走，襯砌周邊因水結冰而凍脹，致使隧道內各種凍害接踵而來。第六節(jié)隧道凍害及整治措施一、凍害的種類及其危害472．襯砌發(fā)生冰楔隧道砌筑在圍巖良好地段，一旦襯砌壁后有空隙，滲透巖層的地下水，在排水不通暢時水就積在襯砌與壁后圍巖間，結冰凍脹產生冰凍壓力，傳遞給襯砌。3．圍巖凍脹破壞（1）隧道拱部襯砌發(fā)生變形與開裂（2）隧道邊墻變形嚴重（3）隧道內線路凍害（4）襯砌材料凍融破壞（5）隧底凍脹和融沉2．襯砌發(fā)生冰楔3．圍巖凍脹破壞48二、凍害的成因1．寒冷氣溫的作用隧道凍害與所在的地區(qū)氣溫（低于0℃或正負交替）有直接關系。2．季節(jié)凍結圈的形成沿襯砌周圍各最大凍結深度連成一個圈叫做季節(jié)凍結圈。隧道的排水設備如埋在凍結圈內，冬季易發(fā)生冰塞。在凍結圈范圍內的巖土，由于受強烈頻繁的凍融破壞，風化破碎程度與日俱增，也是凍害成因之一。3．圍巖的巖性對凍脹的影響4．隧道設計和施工的影響二、凍害的成因49三、凍害的整治措施（一）綜合治水（二）更換土壤（三）保溫防凍（1）在隧道內加筑保溫層（2）降低水的冰點（3）供熱防凍（四）防止融塌三、凍害的整治措施（一）綜合治水50（五）結構加強（1）加大側向拱度，使拱軸線能更好地抵抗側向凍脹。（2）拱部襯砌厚度增加，一般加厚10㎝左右。（3）提高襯砌混凝土標號或采用鋼筋混凝土。（4）隧底增設混凝土支撐。（五）結構加強51謝謝！謝謝！52第八章隧道養(yǎng)護第一節(jié)隧道運營階段的養(yǎng)護工作一、運營狀態(tài)監(jiān)視二、檢查以便及時發(fā)現(xiàn)隧道結構出現(xiàn)的病害1．隧道檢查隧道檢查有：經常檢查、定期檢查、特別檢查和限界檢查等。2．檢查隧道病害的方法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“十隧九漏”之說。第八章隧道養(yǎng)護一、運營狀態(tài)監(jiān)視533．襯砌裂損的描述（1）裂損部位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緣周長劃分四個等分，即把襯砌斷面分為二十個部位，如圖8-1所示。（2）裂縫寬度δδ值是在縫口處沿垂直裂面方向量取的，如圖8-2所示。按裂縫寬度的大小可分為四個等級，即：δ≤0.3mm為毛裂縫；0.3＜δ≤2.0mm為小裂縫；2.0＜δ≤20mm為中裂縫；δ＞20mm為大裂縫。圖8-1襯砌各部位的劃分3．襯砌裂損的描述（2）裂縫寬度δ圖8-1襯砌各部位的劃分54（3）裂縫錯距當襯砌出現(xiàn)錯牙狀裂縫時用裂縫錯距表示，如圖8-2所示。沿裂縫垂直方向量取的ε值稱垂直錯距；沿裂縫水平方向量取的c值稱水平錯距。（4）裂縫間距走向大致相同的兩條相鄰裂縫之間的距離稱為裂縫間距。它被用來描述襯砌的破損程度。一般采取每一節(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。圖8-2襯砌裂縫的描述（3）裂縫錯距（4）裂縫間距圖8-2襯砌裂縫的55（5）裂縫密度裂縫密度即裂縫總面積（各裂縫長度與裂縫寬度乘積的綜合）與所分析的節(jié)段或節(jié)段某一部分襯砌表面積之比值。用此比值的百分數(shù)來表示襯砌裂損的程度。三、分析引起隧道病害的原因引起隧道病害的原因有多種，主要可分為兩類，即人為因素和自然因素。人為因素主要指由于設計和施工不當引起，主要包括以下幾個方面：建筑材料設計不當施工不當（5）裂縫密度三、分析引起隧道病害的原因建筑材料56自然因素指隧址處工程地質及水文地質、交通等狀態(tài)的變化而引起，主要包括以下幾個方面：地質狀態(tài)內部荷載地貌改變地下水影響雖然隧道破損的因果關系比較復雜，但兩者之間的關系一般具有如圖8-3所示的現(xiàn)象。自然因素指隧址處工程地質及水文地質、交通等狀57第八章隧道養(yǎng)護課件58如圖8-4a，由于側向壓力較大時，隧道襯砌則會發(fā)生位移、裂縫、塌落、壓剪破壞；如圖8-4b，在豎向壓力較大時，拱圈下沉，拱頂開裂；如圖8-4c，當局部壓力較大或有動態(tài)壓力時，則會發(fā)生局部脫落；如圖8-4d，錨桿墊板處圍巖由于受力集中而出現(xiàn)了塑性破壞；圖8-5為在圍巖產生下沉時，而引起隧道沿著縱向發(fā)生不同的位移變形。圖8-4襯砌裂損的形式圖8-5襯砌沿縱向剪斷如圖8-4a，由于側向壓力較大時，隧道襯砌則59四、采用適當?shù)木S修及修復措施建筑材料因素設計因素施工因素地質狀態(tài)地下水效應五、評價隧道結構的安全性及穩(wěn)定性

1.隧道結構的評價包括對襯砌結構的剛度及變形狀態(tài)、材料強度及變形性、仰拱及基底效應等進行評價。四、采用適當?shù)木S修及修復措施建筑材料因素五、評價隧道結構602.圍巖狀態(tài)的評價包括對隧道襯砌與圍巖的接觸狀態(tài)、松動區(qū)的大小及形狀、作用于隧道襯砌上的壓力、抗力效應、靜水及附加壓力、巖石的力學性能等進行評價。根據(jù)隧道結構的評價和圍巖狀態(tài)的評價結果，可對隧道結構進行靜力學計算分析，必要時可做動力學分析，進行截面的強度驗算，評價隧道的安全及穩(wěn)定性。通過對舊隧道綜合狀態(tài)的評價，可以確定維修的必要性及相應的維修及加固方法。2.圍巖狀態(tài)的評價61第二節(jié)隧道檔案的建立每座隧道都應建立隧道檔案，特別是長大隧道的檔案建立更應詳細。隧道檔案中應收集有該隧道的設計、施工及竣工資料，此外還包括養(yǎng)護與維修過程中的一些紀錄資料。一、隧道設備概況1．隧道概況：隧道所處線路及區(qū)間名稱，隧道全長、起訖里程、開工、竣工年月，地質情況等。2．隧道結構的斷面形狀：內輪廓尺寸、襯砌材料、避車洞設置情況等。3．輔助坑道：記錄豎井、斜井、橫洞及平行導坑的位置及其它情況。第二節(jié)隧道檔案的建立每座隧道都應建立624．線路情況：縱坡、平面、設備、道床、軌枕、鋼軌等情況。5．洞內排水設施：排水溝類型、長度、深度；檢查井形狀、間距、數(shù)量；盲溝情況、鉆孔排水、泄水洞排水等情況。6．洞外排水設施：洞外排水溝及山上排水溝類型、長度等。7．路塹的起訖里程、護坡材料等。8．通風設備情況。9．電力及照明設備情況。10．通訊設施情況。4．線路情況：縱坡、平面、設備、道床、軌枕、鋼軌等情況。63二、主要病害狀況卡片主要病害狀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

主要病害狀況卡片病害種類：在填寫卡片時應注意以下幾點：1．病害種類包括隧道水害、凍害、襯砌病害、整體道床病害、限界不足及有害氣體危害等；二、主要病害狀況卡片記錄發(fā)生時間

642．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、排水溝凍結及掛冰等；襯砌病害包括襯砌變形、裂損、侵蝕等；3．至少每年記錄或修改一次；4．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；5．發(fā)生時間是指與季節(jié)有關的病害發(fā)生時間，如常年漏水、季節(jié)漏水或雨后幾天漏水等。三、隧道歷史概況與現(xiàn)狀分析1．隧道歷史概況2．隧道現(xiàn)狀分析2．隧道水害中分涌水、漏水、滴水、滲水和潤水；隧道凍害中分襯65四、圖紙存檔1．技術圖紙2．隧道襯砌展示圖3．隧道綜合最小限界圖五、各種檢查觀測記錄1．襯砌裂縫記錄。2．隧道洞外降雨記錄。3．襯砌漏水記錄。4．隧道洞內、外地下水的水源、流量及流速觀測記錄。5．其它項目觀測記錄（如：襯砌被腐蝕記錄、冬季刨冰記錄、洞內排水溝凍結記錄、襯砌變形記錄等）。四、圖紙存檔五、各種檢查觀測記錄66第三節(jié)隧道水害及整治措施隧道水害是指在隧道的修建或運營過程中遇到水的干擾和危害。一、水害的種類及其危害1．施工中的隧道水害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入隧道內造成的危害。2．運營中水害種類及其危害（1）隧道漏水隧道襯砌的漏水現(xiàn)象一般表現(xiàn)為滲、滴、淌、涌幾種。第三節(jié)隧道水害及整治措施隧道水害是指在隧道的修建或67以上四種漏水現(xiàn)象，其出露部位與水量的不同，對隧道產生不同的危害: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，危及行車安全洞內空氣潮濕，影響?zhàn)B護人員身體健康，使洞內設備（通訊、照明、鋼軌等）銹蝕混凝土襯砌風化、腐蝕、剝落，造成襯砌結構破壞涌水病害造成襯砌破壞，隧底積水造成道床基底被軟化或掏空，使道床翻漿冒泥或下沉開裂，中斷行車有凍害地段的隧道漏水會造成襯砌掛冰侵限和凍融破壞以上四種漏水現(xiàn)象，其出露部位與水量的不同，對隧道產生不同的危68（2）襯砌周圍積水主要是指運營隧道中地表水或地下水向隧道周圍滲流匯集。如果不能迅速排走而引起的病害有：水壓較大時會導致襯砌破裂使原完好的圍巖及圍巖的結構面軟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致襯砌破裂使膨脹性圍巖體積膨脹，導致襯砌破壞在寒冷地區(qū)發(fā)生冰脹和圍巖凍脹，快速導致襯砌破壞（3）潛流沖刷主要是指由于地下水滲流和流動而產生的沖刷和溶蝕作用（2）襯砌周圍積水69其危害有：襯砌基礎下沉，邊墻開裂或者仰拱、整體道床下沉開裂圍巖滑移錯動導致襯砌變形開裂對超挖回填不密實或未全部回填者，引起圍巖坍塌，導致襯砌破壞侵蝕性水對襯砌的侵蝕二、水害產生的原因1．勘測與設計在防水設計之前，設計人員對工程地質和水文地質情況就了解得不夠仔細，對襯砌周圍地下水源、水量、流向及水質情況掌握不準等因素導致了隧道的防排水設計很難在隧道的使用期內完全滿足防排水的要求。其危害有：二、水害產生的原因702．施工施工不當也可產生水害，施工單位一味追求施工速度，忽視二次襯砌質量，對排水設施不按施工規(guī)范要求操作等，使地下水豐富地區(qū)的隧道造成嚴重的滲漏水。3．材料如果所選用的防水材料達不到國家質量標準，會導致隧道的滲漏水病害。4．監(jiān)理監(jiān)理工程師應對防水材料的選擇和使用，鋪設基層的處理，鋪設工藝等進行跟蹤檢查，確保防水質量。2．施工715．驗收工程竣工后，從襯砌表面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，缺乏進一步查驗，只好按竣工報告及施工總結，勉強驗收，導致運營后滲漏水逐漸嚴重。6．匹配防水技術的匹配就是指防水設計、防水材料和防水施工工藝與防水工程相適應的問題。5．驗收72三、水害的整治措施隧道水害要進行綜合整治，要設計、施工、運營三階段配合治理。隧道治水的具體措施就是“防、排、截、堵結合，因地制宜，綜合治理”，使之既能自成體系，又能互相配合，形成一個完整的隧道治水體系。（一）排水設施1．施工排水（1）上坡進洞的排水方式（2）下坡進洞施工的排水方式2．運營隧道的排水（1）在襯砌外面設置排水設施三、水害的整治措施（一）排水設施73①巖石暗槽②盲溝③圍巖排水鉆孔④縱向排水溝⑤橫向排水溝（2）在襯砌內面設置排水設施①引水管②泄水孔③引水暗槽圖8-6引水暗槽

①巖石暗槽（2）在襯砌內面設置排水設施圖8-6引水743．襯砌自防水襯砌自防水是以襯砌結構本身的混凝土密實性實現(xiàn)防水功能的一種防水方法，造價低，工序簡單，施工方便。4．外貼防水層對新建隧道、運營隧道更換襯砌和其它一些適合的條件下，施作外貼防水層，并結合洞內排水設施，使之相輔相成，結合良好，是能夠防治水害的。5．內貼防水層內貼防水層不用鑿開襯砌，比外貼防水層施工簡便，成本低，可隨時檢修，因此在運營隧道養(yǎng)護維修中，是整治水害最常用的方法之一。（1）噴漿防水層3．襯砌自防水75（2）噴射混凝土防水層（3）砂漿抹面防水層（4）噴涂乳化瀝青乳膠防水層6．壓注法壓注法就是用壓力把某些能固化的漿液注入隧道圍巖及襯砌混凝土的裂縫或孔隙，以改善其物理力學性能，達到防滲、堵漏和加固的目的。（1）對新建隧道和改建隧道，圍巖破碎、軟弱、地下水發(fā)育的地段，可結合隧道施工，進行圍巖預注漿加固防水（2）既有線隧道，當隧道圍巖破碎、節(jié)理發(fā)育、地下水豐富時，也可進行注漿防水（2）噴射混凝土防水層6．壓注法767．施工縫、變形縫防水對新建或更換襯砌的隧道，變形縫、施工縫的防水可隨混凝土灌注同時施工，采用的主要材料有：止水帶，遇水膨脹橡膠，各種密封材料（二）襯砌漏水的封堵所謂堵漏材料就是一種能在幾十秒或數(shù)分鐘即開始初凝的材料。堵漏材料品種繁多，常用的有：（1）無機高效防水粉（2）水泥類堵漏材料（三）截水設施1．地表截水地表截水就是在地表截斷流向隧道圍巖的水7．施工縫、變形縫防水（二）襯砌漏水的封堵772．地下截水當隧道襯砌周圍地下水有明顯集中的來水通路，導致地下水流量很大，可采取地下截水設施截斷水源泄水洞鉆孔截水攔截暗河防滲帷幕截水總之，隧道的水害治理是一個完整的治水系統(tǒng)，要排、堵、截相結合，不能只強調其中一方面。只有防、排、截、堵互相配合，相輔相成，共同發(fā)揮作用，才有可能根治水害2．地下截水泄水洞總之，隧道的水害治理78第四節(jié)襯砌裂損及整治措施一、襯砌裂損的類型（一）襯砌變形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原因而引起拱軸形狀的改變。（二）襯砌移動襯砌移動是指襯砌的整體或其中一部分出現(xiàn)轉動（傾斜）、平移和下沉（或上抬）等變化，也有縱向與橫向移動之分，其基本形態(tài)如表8-4和表8-5所示。第四節(jié)襯砌裂損及整治措施一、襯砌裂損的類型（一）襯79表8-4隧道襯砌縱向移動的基本形態(tài)表8-4隧道襯砌縱向移動的基本形態(tài)80表8-5隧道襯砌橫向移動的基本形態(tài)表8-5隧道襯砌橫向移動的基本形態(tài)81續(xù)上表（三）襯砌開裂襯砌開裂是指襯砌表面出現(xiàn)裂紋（或龜裂）和裂縫（寬度較大）或貫通襯砌全部厚度的裂紋的總稱，是襯砌變形的結果。襯砌開裂包括有張裂、壓潰和錯臺三種。續(xù)上表（三）襯砌開裂821．張裂彎曲受拉和偏心受拉引起的裂損，其特征是裂紋、裂面與應力方向正交，縫寬由表及里逐漸變窄。如圖8-7所示。圖8-72．壓潰彎曲或偏心受壓引起的襯砌裂損。裂紋邊緣呈壓碎狀，嚴重時受壓區(qū)表面產生魚鱗狀碎片（中間厚，四周薄）剝落掉塊等現(xiàn)象，如圖8-8所示。圖8-81．張裂圖8-72．壓潰圖8-8833．錯臺由剪切力引起的裂縫，裂縫寬度在表面至深處大致相同，襯砌在裂縫兩側沿剪切方向有錯動，即形成錯臺，如圖8-9所示。圖8-9二、襯砌裂損的特點1．裂損的自然發(fā)展過程襯砌結構受力（輕微變形、移動）→局部出現(xiàn)少量裂紋（變形范圍，變形量增大；移動部位，移動量增大）→裂紋寬度、密度增大，隧道凈空變小（嚴重變形，移動顯著增大）→隧道凈空嚴重縮小、襯砌破碎、失去承載能力→局部掉塊、失穩(wěn)、甚至拱坍墻倒。3．錯臺圖8-9二、襯砌裂損的特點1．裂損的自然發(fā)展過程842．裂損發(fā)展的主要規(guī)律襯砌的裂損發(fā)展一般有緩慢變化，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)病害，及時采取對策。襯砌裂損的分布一般有以下特點。（1）按縱向節(jié)段分布：①洞口與洞口段，特別是斜交洞門有偏壓或邊、仰坡不穩(wěn)固的洞口段。②設有大型洞室的節(jié)段或各種洞室的接頭處。③洞身穿過斷層、構造破碎帶、接觸變質帶、滑坡帶等山體壓力大且?guī)r體不穩(wěn)定的節(jié)段。2．裂損發(fā)展的主要規(guī)律85④洞身穿過軟弱圍巖的節(jié)段。⑤偏壓隧道沒有采用加強襯砌或偏壓襯砌的節(jié)段。⑥寒冷地區(qū)圍巖有凍脹現(xiàn)象的節(jié)段。⑦襯砌實際厚度不足或圬工強度過低的節(jié)段。⑧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。⑨施工中已經發(fā)生裂損的節(jié)段。（2）按橫斷面分布：①洞口附近及傍山隧道靠山側裂損多，靠河側少?？可絺纫怨把?、墻腰內緣張裂多，靠河側墻頂壓劈或墻腳張裂較多。②襯砌斷面對稱，實際荷載分布不對稱的變形、移動和裂損的部位也不對稱。④洞身穿過軟弱圍巖的節(jié)段。（2）按橫斷面分布：86③襯砌的變形、移動和裂損多沿施工期間出現(xiàn)過的裂縫和施工縫發(fā)展。④襯砌背后存在沒有回填或回填不密實處則該部位易出現(xiàn)較大的移動和外鼓。⑤襯砌背后臨時支撐未能全部拆除的，在支撐部位會出現(xiàn)較大的集中荷載，此處襯砌內緣易出現(xiàn)張裂和錯臺。⑥采用三心圓尖拱襯砌的隧道，易在拱腰墻腰產生內鼓開裂拱頂內緣壓碎。⑦由于各種原因（如坍方、拱架下沉、施工困難等）造成襯砌厚度不足，則此處襯砌容易發(fā)生變形和裂損。③襯砌的變形、移動和裂損多沿施工期間出現(xiàn)過的裂縫和施工縫發(fā)展87三、襯砌裂損的整治措施（一）襯砌裂損的整治原則整治襯砌裂損病害首先要消滅已有的襯砌裂損帶來的對結構及運營的一切危害，并防止再加大裂損。其次是采取以穩(wěn)固圍巖為主，穩(wěn)固圍巖與加固襯砌相結合的綜合治理措施。（二）穩(wěn)固巖體的工程措施1．治水穩(wěn)固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。通過疏干圍巖含水，堅決地采取治水措施是穩(wěn)固巖體的根本措施之一。三、襯砌裂損的整治措施882．錨桿加固巖體對較好的巖體（小于Ⅴ級），自襯砌內側向圍巖內打入一定數(shù)量和深度（3～5m）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力。3．注漿加固巖體通過向破碎松動的巖體壓入水泥漿液和其它化學漿液（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)固山體外，尚可采用支擋措施，包括設支擋墻、錨固沉井、錨固鉆（挖）孔樁等來預防山體失穩(wěn)與滑坡，這種工程措施只能用于洞外整治。2．錨桿加固巖體895．回填與換填如果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。如果隧底存在厚度不大的軟弱不穩(wěn)定的巖體或有不穩(wěn)定的充填物，可以采取換填辦法處理。（三）襯砌更換與加固1．壓漿加固（1）圬工體內壓漿加固襯砌裂損發(fā)展非常緩慢或者已呈穩(wěn)定，可以進行圬工體內壓漿，一般以壓環(huán)氧樹脂漿為主，并選擇無水季節(jié)施工。5．回填與換填（三）襯砌更換與加固90（2）襯砌背后壓漿加固主要是針對襯砌的外鼓和整體側移。在拱后壓漿增加拱的約束可以起到提高襯砌剛度和穩(wěn)定性的作用，所以一般可以局部應用，主要在發(fā)生外鼓變形的部位。2．嵌補加固對已呈穩(wěn)定暫不發(fā)展的裂縫，如果不能采取壓漿加固者可以采取嵌補，即將裂縫修鑿剔深，在縫口處用水泥砂漿、環(huán)氧樹脂砂漿或環(huán)氧樹脂混凝土進行嵌補。如圖8-10所示。圖8-7嵌補加固（2）襯砌背后壓漿加固圖8-7嵌補加固913．噴錨加固裂損襯砌的所有內鼓變形和向內移動的裂損部位，采用（預應力）錨桿加固巖體（如圖8-8所示），可將襯砌與巖體嵌固在一起，形成一個均勻壓縮帶，以增強圍巖的穩(wěn)定性。圖8-8錨噴加固4．套拱加固如果混凝土質量差，厚度不夠，或受機車煤