隧道病害的分析及综合整治技术 研究

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1、隧道病害的分析及综合整治技术研究第一章国内外现状及发展趋势随着我国交通运输业的迅速发展，运营隧道的数量也越来越多，截止1998年，仅铁路部门已有隧道5200座，总长计2500多公里。然而，由于历史及各方面的原因，现在运营隧道中有75%以上存在不同程度的病害，影响铁路的正常运营。据1997年对铁路0隧道状态检查统计表明，截止1997年底，全路有3270座隧道病害严重，必须进行大修的隧道，占总数的65%。公路隧道的情况也大致如此。按照铁路工务部门对隧道病害分类的有关规定及统计资料，目前隧道病害主要表现在：严重渗漏水、结构衬砌的腐蚀裂损、仰拱或铺底的变形损坏，共占隧道病害的75%以上。这些病

2、害中，衬砌的腐蚀裂损造成的结构侵限、仰拱或铺底的变形损坏造成的季节性和非季节性翻浆冒泥，直接危及行车安全，制约着列车的运行速度，阻碍正常的交通运营，给国民经济造成了严重的损失。贯穿中国东西的大动脉——陇海铁路，病害隧道就有207座，占整个铁路运营隧道的89.2%，成为整个干线运营的瓶颈。近年来，铁路列车多次大幅提速只能在京广、京沪、京哈等干线进行，其它干线因病害隧道太多，维修干扰而只能小幅提速或根本无法提速。目前国内运营隧道的病害，产生原因有以下几种：第一，设计原因而造成的先天不足，如早期修建的陇海、宝成、成昆等线路，因经验不足，盲目照搬国外，在选线时为缩小隧道长度而洞口处理不当导致边

3、坡失稳；忽略了列车运行时对隧底的破坏作用，仰拱或铺底设计强度不足造成隧道变形裂损；排水沟深度不足导致隧底排水不畅而产生道床翻浆冒泥。第二，施工质量低劣。如施工单位不按设计和规范施作防水设施造成结构渗漏；施工中因隧道围岩稳定性好而忽略仰拱或铺底的质量，特别是清底工作得不到重视而影响铺底的质量；监理不力，隐蔽工程和混凝土工程不能按规范施工而导致结构缺陷。第三，特殊地质条件下高难度技术问题解决不当，为隧道日后运营埋下隐患。第四，随使用年限的延长，衬砌材料劣化变质。第五，高寒地区的冻害，造成衬砌结构裂损破坏。第六，在煤层地区，由于采煤形成空区，引起隧道围岩应力重分布，使围岩失稳，导致结构裂损破

4、坏。在长期的铁路隧道病害整治工作中，各路局工务部门通过多年的探索，已掌握了一套行之有效的病害治理办法和治理标准。但是由于资金不足及行车的需要，目前病害治理的方法仍然停滞在突击式局部修补，仅能满足临时行车的需要，而不能达到根治的目的。这主要是由于：第一、对病害发生的机理认识不清；第二、病害对结构的危害程度和行车提速的影响评价不准；第三、受资金和技术等客观条件制约，工艺、材料比较落后；第四、整治方法和施工组织上存在不足。因此，国内铁路运营的长远发展，必须从彻底根治既有病害隧道，使病害治理从现有的盲目性和局部突击性向系统化、标准化方向发展，形成科学合理的工法体系。第二章隧道病害原因分析隧道病

5、害类型主要有渗漏水；结构恶化产生病害，包括衬砌开裂、变形、片块剥离以及大块坍落；基底隆起、边沟变形和塌陷，底板破裂、翻浆冒泥等几种。2.1隧道产生渗漏的原因分析2.1.1隧道开挖对地下水的影响根据水力学和水文地质学原理，地下水的流动，有其固定的流线，从高压水位流向低压水位，但由于隧道的开挖，将引起围岩应力释放和重分布，从而改变围岩的力学特性和泾流路线，使周围水向隧道内汇集和积聚，给衬砌及底部渗漏水留下隐患。隧道开挖影响范围的大小与地层的渗漏系数、水位降深、过水断面大小有关，此外还受隧道周围溶洞、泉眼、水库或湖泊、江河的影响。2.1.2衬砌混凝土中的泌水管路浇筑混凝土时由于水灰比过大，在

6、混凝土硬化过程中，由于多余的水分（不参与水化作用的游离水分）的蒸发，在混凝土中形成透水的开放性毛细泌水管路。2.1.3施工中的原因使混凝土中存在空隙（1）在混凝土拌合时，因拌合物和易性不佳，或因施工作业草率，以致混凝土质地不够均匀；或水泥浆未能与骨料表面很好粘结，如骨料表面被污染，水泥本身的内聚力超过了与集料的附着力，形成透水缝隙；或混凝土拌合物未能很好灌满捣实，从而产生疏松层或留下各种形状的缝隙与孔洞。（2）衬砌混凝土材料中有杂物，腐烂后形成缝隙或孔洞。特别是在两环混凝土接缝部位，由于挡头板未拆除干净，腐烂后形成缝隙而漏水。（3）灌筑衬砌混凝土的工作缝未加处理或处理不当，产生接合不严

7、的漏水缝隙。（4）先拱后墙法施工的拱墙连接部位处理不当而产生漏水。（5）变形缝止水带安设不规范或未安设止水带而漏水。（6）石衬砌或混凝土砌块衬砌的灰缝不密实而漏水。2.1.4衬砌混凝土的化学腐蚀衬砌周围的天然水对衬砌混凝土有腐蚀性。常见有溶出性、碳酸性、一般酸性、硫酸盐性和镁盐性的腐蚀等。这些腐蚀可能造成漏水孔隙，严重时将造成混凝土结构的破坏。2.1.5内应力作用使衬砌产生裂隙如施工方法不当，或拆模过早，或围岩压力过大超过设计荷载等，都能使衬砌