隧道及地下工程的灾害事故及其防治技术隧道病害分类处理.ppt

隧道及地下工程的灾害、事故及其防治技术 张 子 新 教 授、博导 同济大学地下建筑与工程系，上海，200092Tel（Fax):E-mail:zxzhang@tongji.edu.cn 介绍提纲 一、隧道的灾害防护、保养与养护 二、隧道及地下工程事故分析 一、隧道的灾害防护、保养与养护 我国各类隧道均存在不同程度的病害。以隧道铁路为例：根据1997年技术状态检查统计，我国运营铁路有隧道5000余座。大部分存在不同程度的病害，有的还相当严重，其中发生失稳现象隧道3270座，占运营总数的65% 隧道主要病害包括：隧道水害、衬砌裂损、隧道冻害、震害、洞内空气污染和火灾 隧道水害与隧道防水 隧道水害的种类及其危害隧道渗漏水 隧道渗漏，按发生的部位分为：拱部有渗水、滴水、漏水成线和成股射流四种，边墙有渗水、淌水两种，少数有涌水灾害。 危害：隧道渗水对隧道稳定、洞内设施、行车安全、地面建筑和隧道周围水环境产生诸多不利影响甚至威胁。衬砌周围积水 危害: 水压过大时导致衬砌破裂 软化围岩，从而加大衬砌压力，导致衬砌破裂 膨胀性围岩体积膨胀，导致衬砌破裂 寒冷地区引发冻胀病害 潜流冲刷 概念：由于地下水渗流和流动而产生的冲刷和溶蚀作用。 危害： 衬砌基础下沉，边墙开裂或仰拱、整体道床下沉开裂 围岩滑移错动导致衬砌变形开裂 超挖回填不实或未全部回填着，引起围岩坍塌，导致衬砌破坏。 水害的成因 可以归结为客观和主观两方面原因： 隧道穿越含水的不良地层 隧道衬砌防水及排水设施不完善 隧道的防水设计 防水设计应考虑地表水、地下水、毛细管水等的作用，以及由于人为因素引起的附近水文地质改变的影响 防水原则：防、排、截、堵相结合，刚柔并济，因地制宜，综合治理。 隧道防水结构多采用塑料板防水层和防水混凝土。同时要重视混凝土的“裂缝”处理。 对于承受高压水的隧道防水或防水要求高的地下工程要考虑多层防线，层层设防。 细部构造防水 隧道排水 盾构隧道防水 盾构隧道防水主要是解决管片本身的防水和管片接缝的防水 衬砌管片的防水方法：管片结构的自防水;管片的制作精良 管片的防水措施：密封垫防水、嵌缝防水、螺栓孔防水、二次衬砌 顶管隧道防水 衬砌类型和防水：衬砌由防水混凝土，钢板或钢板与混凝土复合材料制作，在侵蚀性介质中采用耐侵蚀材料或做内衬保护层 管筒的接口是关键，形式有刚性接口、刚柔结合接口和柔性接口 沉管隧道防水 沉管隧道防水分为管段自身防水、管段外防水和管段接头防水 特点：1）采用水密型的防水技术；2）采用柔性接头，常采用的是性能优越的GINA和OMEGA型橡胶止水带所形成的柔性接头形式；3）三种防水形式的综合应用形成严密的防水体系 运营隧道的水害治理 基本方法： 适当疏通 注浆堵水 增设内防水层 水害整治技术关键： 分析病害成因，对症整治 合理选择防水材料 严格施工工艺 对不良地质地段衬砌，应贯彻“宁强勿弱，宁曲勿直，加强衬砌过渡段，宁长勿短”的原则 尽量减少对围岩的的扰动，提高衬砌质量。大力推广光面爆破，锚喷支护，提高混凝土永久性衬砌的抗裂、抗渗性能。 衬砌变形、开裂的治理措施 若衬砌背面存在空隙，可在衬背压注水泥砂浆 由于衬砌厚度不足,年久变质，或裂缝区域过大，影响到衬砌强度，可在衬砌面喷射混凝土 衬砌裂缝稳定时处理 可采用压注环氧水泥砂浆或水泥砂浆的方法加固 对于衬砌表面腐蚀、剥落及灰缝脱落可先清除表面然后加喷一层混凝土路面拱起、沉陷、错台、开裂处理 对洞口的检查与养护 须引起注意的方面： 挡墙、边坡的稳定性 洞口的排水、防水系统 危石 常见的冻害种类：拱部挂冰、边墙结冰；围岩冻胀破坏，引起衬砌变形破坏；衬砌发生冰楔隧道内网线挂冰 危害性：隧道冻害会导致衬砌冻胀开裂，甚至疏松剥落，造成隧道衬砌结构的失稳破坏，降低衬砌结构的安全可靠性，严重影响运输的安全和正常运行。 概念：冻结圈、融化圈 严寒及寒冷地区隧道冻害的防治，其基本措施是： 综合治水 更换或改造土壤 保温防冻 加强结构，如加设仰拱衬砌，采用防水钢筋混凝土衬砌，锚喷混凝土加固，加抗冻胀锚杆等。 通过加深边墙，加强底部排水等方法防止融坍 隧道衬砌腐蚀分为物理腐蚀和化学腐蚀。 物理腐蚀 冻融交替部位的冻胀性裂损 干湿交替部位的盐类结晶性胀裂损坏 化学腐蚀： 硫酸盐侵蚀、镁盐侵蚀、软水溶出性侵蚀和一般酸类腐蚀 提高衬砌的密实度和整体性 外掺加料法：比如掺加粉煤灰可以去除游离的Ca(OH)2。 选用耐侵蚀水泥 加强衬砌外排水措施 在衬砌表面做隔离防水层 采用与侵蚀性环境水不起化学反应的天然石料筑衬砌 向衬砌背后压注防蚀浆液等 特点：地下结构在地震作用下，由于周围岩土介质的存在，会发生不同于地面结构的响应 隧道容易发生震害的地段与部位 隧道洞口 特