隧道病害的分析和综合整治技术研究.pdf

隧道病害的分析及综合整治技术研究 ²1 ² 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。 隧道病害的分析及综合整治技术研究 ²2 ² 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