重庆交通大学 隧道及岩土工程系

2012 年 12 月

学习本课程的目的：（（ 11 ）了解隧道的常见病害种类；）了解隧道的常见病害种类；（（ 22 ）掌握隧道常见病害的机理；）掌握隧道常见病害的机理；（（ 33 ）了解隧道常见病害的处理）了解隧道常见病害的处理措施与设计内容。措施与设计内容。

第第 1111 章 隧道常见病害与防章 隧道常见病害与防治治11.1 概述11.2 隧道的水害及其防治11.3 隧道衬砌裂损及其防治11.4 隧道冻害及其防治11.5 隧道衬砌腐蚀及其防治

11.1 概述

1 、隧道病害现状(1) 隧道的主体是人工地下结构，处于天然介质的环境中；

(2) 与发达国家相比，我国的公路隧道建设起步较晚。设计、施丁经验都存在一定的差距，思想认识上也存在偏见和畏难情绪；

(3) 在运营中会出现渗漏水 ( 水害 ) 、衬砌裂损、隧道冻害、衬砌腐蚀、震害和洞内空气污染等病害，还有火灾威胁口这些病害和危害对隧道的安全、舒适、正常运营有重要影响和威胁；(4) 日本的一些有识之士提出“ 2020 年的警钟”，即“日本将从一个土建大国变成修缮大国”。 2020 年的结构物维护费用和改建费用，仅建设省就超过 2 兆亿日元，是现在的 3 倍，维护费用将是国家财政的巨大负担。

2 、我国隧道养护面临的主要问题

⑴ 已建隧道营运状态堪忧 ;

(2) 隧道施工单位的良莠不齐和“重建设、轻维护”的理念 ;(3) 我国隧道建设与维护的经验相对国外来讲，目前尚存在一定的差距，对隧道健康的认识存在着严重不足。

3 病害现状 (1) 铁路隧道 铁路干线的隧道失格率铁路干线的隧道失格率

线别 隧道总座数

严重漏水( 座 )

衬砌裂损( 座 )

仰拱、铺底损坏( 座 )

坍方落石( 座 )

失格座数 / 失格率 ( ％ )

陇海232 80 134 33 207/89.2

成昆 276 170 58 28 36 235/85.1

襄渝 400 224 88 117 86 333/83.8

阳安 148 92 48 3 18 122/82.4

宝成 344 66 17 4 37 267/77.6

贵昆 180 63 32 34 31 134/74.4

焦柳 436 95 27 4 8 195/44.7

京原 128 19 4 1 6 83/64.8

襄黔 319 33 3 43 5 117/36.7

(2) 公路隧道 公路隧道普遍存在渗漏水现象， 20 世纪 60 年代以前修建的隧道大多未作防水处理，渗漏水问题突出。近年来一些新建的公路隧道，也存在较严重的渗漏水。公路隧道渗漏水已被列为公路工程十大通病十大通病之一。 公路隧道内以内燃机动车为主，废气、有害气体排放量大，通风不良引起的洞内空气污染问题普遍存在口另外，由于照明设计或运营管理不善，隧道内部亮度及照度达不到规范要求，导致交通事故。这些问题极有可能引发灾难性的火灾事故。

(3)(3) 地铁隧道地铁隧道 一般来讲，采用盾构法施工的单洞圆形地铁隧道，一般来讲，采用盾构法施工的单洞圆形地铁隧道，每环衬砌由５～７块管片组成，每一环的接缝长度约每环衬砌由５～７块管片组成，每一环的接缝长度约为为 2020～～ 30m30m ，在饱和软土中的隧道，受盾构施工工，在饱和软土中的隧道，受盾构施工工艺、地铁运营循环载荷、土质分布不均等影响，在水艺、地铁运营循环载荷、土质分布不均等影响，在水头压力作用下，渗漏水是目前地铁隧道的通病，随着头压力作用下，渗漏水是目前地铁隧道的通病，随着服务期限的增加，其他病害也会出现。除此之外，地服务期限的增加，其他病害也会出现。除此之外，地铁隧道人流密集，通风不良引起人的感觉不适；火灾铁隧道人流密集，通风不良引起人的感觉不适；火灾引发重大伤亡事故的威胁始终存在。引发重大伤亡事故的威胁始终存在。

44 、、隧道病害防治隧道病害防治 防治要点 :

1 、预防为主

2 、早期发现

3 、及时维护 4 、对症下药

11.2 隧道的水害及其防治

一、隧道水害的类型及其成因

1 、类型 (1)(1)按部位和流量：拱部有渗水、滴水、漏水成线和按部位和流量：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，少数隧道有隧成股射流四种，边墙有渗水、淌水两种，少数隧道有隧道涌水病害。它受漏水、涌水规模以及隧道结构、牵引道涌水病害。它受漏水、涌水规模以及隧道结构、牵引类型、地质条件等的影响。类型、地质条件等的影响。 (2)(2)按水源补给情况，又分为地下水补给和地表水补按水源补给情况，又分为地下水补给和地表水补给两种。给两种。

2 、成因 修建隧道，破坏了山体原始的水系统平衡，修建隧道，破坏了山体原始的水系统平衡，隧道成为所穿过山体附近地下水集聚的通道。隧道成为所穿过山体附近地下水集聚的通道。当隧道围岩与含水地层连通，而衬砌的防水及当隧道围岩与含水地层连通，而衬砌的防水及排水设施、方法不完善时，就必然要发生隧道排水设施、方法不完善时，就必然要发生隧道水害。也可归结为客观和主观两种因素：水害。也可归结为客观和主观两种因素： (1)(1) 隧道穿过含水的地层隧道穿过含水的地层 (2)(2) 隧道衬砌防水及排水设施不完善隧道衬砌防水及排水设施不完善

二、隧道防水原则二、隧道防水原则 隧道防水要“防患于未然”，首先从设隧道防水要“防患于未然”，首先从设计做起，要在水文地质调查的基础上，从工计做起，要在水文地质调查的基础上，从工程规划、结构设计、材料选择、施工工艺等程规划、结构设计、材料选择、施工工艺等方面进行合理设计。防水设计应考虑地表水、方面进行合理设计。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。防水因素引起的附近水文地质改变的影响。防水设计要遵循隧道防水原则，定级准确、方案设计要遵循隧道防水原则，定级准确、方案可靠、施工简便、经济合理。可靠、施工简便、经济合理。

隧道与地下工程防水设计内容包括隧道与地下工程防水设计内容包括 :: (1)(1) 防水等级和防水方案；防水等级和防水方案； (2)(2) 防水混凝土的抗渗等级和其他技术措防水混凝土的抗渗等级和其他技术措施、质量保证措施；施、质量保证措施； (3)(3) 其他防水层选用的材料及其技术指标、其他防水层选用的材料及其技术指标、质量保证措施；质量保证措施； (4)(4) 工程细部结构的防水措施，选用的材工程细部结构的防水措施，选用的材料及其技术指标、质量保证措施；料及其技术指标、质量保证措施； (5)(5) 工程的防排水系统，地面挡水、截水工程的防排水系统，地面挡水、截水系统及工程各种洞口的防倒灌措施。系统及工程各种洞口的防倒灌措施。

优点优点 缺点缺点以防为主以防为主 水害少水害少 成本高，施工复杂成本高，施工复杂

以排为主以排为主 工程简单，投资节约工程简单，投资节约水害多，发展快，水害多，发展快，

影响行车安全影响行车安全洞顶地表水枯竭洞顶地表水枯竭

地表土坍塌、下沉地表土坍塌、下沉

不同防水观念优缺点不同防水观念优缺点

地下工程防水方案地下工程防水方案

工程工程部位部位 主体主体 内衬砌施工缝内衬砌施工缝 内衬砌变形缝、诱导缝内衬砌变形缝、诱导缝

防水防水措施措施

复合复合式衬式衬

砌砌

离离壁壁式式

衬砌、衬砌、衬衬套套

贴贴壁壁式式衬衬砌砌

喷喷射射混混凝凝土土

外外贴贴式式止止水水带带

遇遇水水膨膨胀胀止止水水条条

防防水水嵌嵌缝缝材材料料

中中埋埋式式止止水水带带

外外涂涂防防水水材材料料

中埋式中埋式止水带止水带

外贴式外贴式止水带止水带

可卸式可卸式止水带止水带

防水嵌防水嵌缝材料缝材料

遇遇水水膨膨胀胀止止水水条条

防防水水等等级级

一级一级 应选应选 11 种种－－

应选应选 22 种种 应选应选 应选应选 22 种种

二级二级 应选应选 11 种种 应选应选 11 ～～ 22 种种 应选应选 应选应选 11 ～～ 22 种种

三级三级－－

应选应选 11 种种 应选应选 11 ～～ 22 种种 应选应选 宜选宜选 11 种种

四级四级 应选应选 11 种种 宜选宜选 11 种种 应选应选 宜选宜选 11 种种

11.3 隧道衬砌裂损及其防治衬彻裂损变形的主要危害：衬彻裂损变形的主要危害： (1)(1) 降低衬砌结构对围岩的承载能力；降低衬砌结构对围岩的承载能力； (2)(2) 使隧道净空变小，侵人建筑限界，影响车辆安全通过；使隧道净空变小，侵人建筑限界，影响车辆安全通过； (3)(3) 拱部衬砌掉块，影响行车和人身安全；拱部衬砌掉块，影响行车和人身安全； (4)(4) 裂缝漏水，造成洞内设施锈蚀，道床翻浆，严寒和寒冷地裂缝漏水，造成洞内设施锈蚀，道床翻浆，严寒和寒冷地区产生冻害；区产生冻害； (5)(5) 铺底和仰拱破损，基床翻浆、线路变形、危及行车安全，铺底和仰拱破损，基床翻浆、线路变形、危及行车安全，被迫降低车辆运行速度，大量增加养护维修工作量；被迫降低车辆运行速度，大量增加养护维修工作量； (6)(6) 在运营条件下对裂损衬砌进行大修整治，施工与运输互在运营条件下对裂损衬砌进行大修整治，施工与运输互相干扰，费用增大。相干扰，费用增大。

11 、隧道衬砌开裂的类型、隧道衬砌开裂的类型 ⑴ ⑴ 纵向裂缝纵向裂缝：： 纵向裂缝平行于隧道轴线， 纵向裂缝平行于隧道轴线，其危害性最大，发展可引起隧道掉拱、边墙断其危害性最大，发展可引起隧道掉拱、边墙断裂甚至整个隧道塌方。裂甚至整个隧道塌方。

11 、隧道衬砌开裂的类型、隧道衬砌开裂的类型

（（ 22 ））环向裂缝环向裂缝：：主要由纵向不均匀荷载、围岩地主要由纵向不均匀荷载、围岩地质变化、沉降缝等处理不当所引起，多发生在洞口或质变化、沉降缝等处理不当所引起，多发生在洞口或不良地质地带与完整岩石地层的交接处口不良地质地带与完整岩石地层的交接处口

环向裂缝 斜向裂缝环向裂缝 斜向裂缝

11 、隧道衬砌开裂的类型、隧道衬砌开裂的类型 （（ 33 ））斜向裂缝斜向裂缝：一般和隧道纵轴呈：一般和隧道纵轴呈 45°45°左右，也左右，也常因混凝土衬砌的环向应力和纵向受力组合而成的拉常因混凝土衬砌的环向应力和纵向受力组合而成的拉应力造成的，其危害性仅次于纵向裂缝。应力造成的，其危害性仅次于纵向裂缝。

环向裂缝 斜向裂缝环向裂缝 斜向裂缝

顺序顺序 裂纹种类裂纹种类占裂缝长度占裂缝长度

的比例的比例(( ％％ ))

部位部位占裂缝长度占裂缝长度

的比例的比例(( ％％ ))

11 纵向裂纹纵向裂纹 79.379.3

拱腰纵裂拱腰纵裂边墙纵裂边墙纵裂拱脚纵裂拱脚纵裂拱顶纵裂拱顶纵裂

64.764.719.919.912.212.23.223.22

22 斜向裂纹斜向裂纹 4.94.9 拱部、边墙拱部、边墙

33 环向裂纹环向裂纹 14.114.1 拱部、边墙拱部、边墙

隧道混凝土衬砌裂缝情况调查统计表隧道混凝土衬砌裂缝情况调查统计表

按隧道衬砌受力变形形状和裂口特征分类表 按隧道衬砌受力变形形状和裂口特征分类表

顺序顺序 裂纹种类裂纹种类 隧道棍凝土衬砌受力变形形态和裂口特征隧道棍凝土衬砌受力变形形态和裂口特征

11衬砌受弯张口形衬砌受弯张口形

变形变形 常见在拱腰部位，边墙中部，衬砌承受较大的地常见在拱腰部位，边墙中部，衬砌承受较大的地层压力作用，衬砌受弯向内位移，内缘拉应力超层压力作用，衬砌受弯向内位移，内缘拉应力超过混凝土的极限抗拉强度，而发生张口型裂纹过混凝土的极限抗拉强度，而发生张口型裂纹

22内源受挤压闭口内源受挤压闭口

形裂纹形裂纹

常见在对应于两拱腰发生较严重的纵向张裂内移常见在对应于两拱腰发生较严重的纵向张裂内移地段的拱顶部位，出现闭口型纵裂，衬砌向上位地段的拱顶部位，出现闭口型纵裂，衬砌向上位移。其中较严重处，拱顶内缘在高挤压应力作用移。其中较严重处，拱顶内缘在高挤压应力作用下发生剥落掉块下发生剥落掉块

33衬砌受剪错台型衬砌受剪错台型

裂纹裂纹 偶见拱腰部位衬砌，在其背后局部松动滑移围岩偶见拱腰部位衬砌，在其背后局部松动滑移围岩

的推力作用下，沿水平工作缝较薄弱处，有一侧的推力作用下，沿水平工作缝较薄弱处，有一侧的衬砌变形突出，形成错台型裂纹的衬砌变形突出，形成错台型裂纹

44 收缩性环向裂纹收缩性环向裂纹 多见在隧道靠洞口地形，受气温变化影响较大，多见在隧道靠洞口地形，受气温变化影响较大，混授土衬砌环向施工缝出现收纸性裂纹混授土衬砌环向施工缝出现收纸性裂纹

衬砌裂损受力特征衬砌裂损受力特征

2 、衬砌开裂的描述与观测计

( 一 )开裂的描述（（ 11 ）隧道衬砌部位划分（）隧道衬砌部位划分（ 55部分部分 1414部位）部位）

(2) 裂缝宽度与分级 裂缝开裂宽度在缝口处沿垂直裂面方向量取。 缝宽δ按大小分为四级： (1)毛裂缝 (又叫发丝 ) δ≤0.3mm (2)小裂缝 0.3mm＜δ≤2mm (3) 中裂缝 2mm＜δ≤20mm (4) 大裂缝 δ＞ 20mm

(3) 裂缝间距 具有走向大致相同的相邻裂缝间距，用以表述衬砌破碎程度，一般宜取每一个节段单位来分析，前者为水平错距，后者成为垂直错距。

衬砌错台示意图衬砌错台示意图

(4) 裂缝密度 裂缝密度是表述衬砌裂损的另一种形态指标，分为节段裂缝密度和节段局部裂缝密度。

SSdd

bbb SS节段裂缝密度 节段裂缝密度

节段局部裂缝密度节段局部裂缝密度

(二 ) 衬砌裂损的检测 （（ 11 ）衬砌变形观测 ）衬砌变形观测

衬砌变形观测衬砌变形观测11－钎钉 ；－钎钉 ； 22－垂球；－垂球； 33－固定点－固定点

(二 ) 衬砌裂损的检测 （（ 22 ）裂缝观测）裂缝观测

A A 灰块测标观测 灰块测标观测

灰块测标灰块测标11－裂缝 ；－裂缝 ； 22－油漆划线－油漆划线

(二 ) 衬砌裂损的检测 （（ 22 ）裂缝观测）裂缝观测

B B 钎钉测标钎钉测标

钎钉测标钎钉测标

(二 ) 衬砌裂损的检测 （（ 33 ）金属板测标观测）金属板测标观测

(三 ) 裂缝宽度与深度的检测 裂缝宽度和深度是判断开裂程度的重要依据，现场测量裂缝宽度一般采用裂缝插片尺和裂缝观测仪，南京水利科学研究院采用自制的裂缝尺测量裂缝宽度。测量裂缝深度一般采用超声波探测仪。

(四 ) 衬砌背后空洞与密实性检测

诊断方法与原理1 、直接法：肉眼观察结合钻孔检测2 、声学法：撞击回波法3 、物探法：地质雷达、地震 CT

4 、光学法：激光扫描5 、电学法：瞬变电磁法

直接观察法原理

直接观察法原理

撞击回波法　 机械应力脉机械应力脉冲反射原理，通冲反射原理，通过在混凝土等结过在混凝土等结构物表面敲击的构物表面敲击的办法，用电脑分办法，用电脑分析敲击反射回来析敲击反射回来的波形，从而分的波形，从而分析结构内部的病析结构内部的病害情况。害情况。

地震 CT技术原理• 通常，探测器所接受到的射线信号的强弱，

取决于该部位截面内组织的密度。密度高的组织吸收 X 线较多，探测器接收到的信号较弱；密度较低的组织吸收 X 线较少，探测器获得的信号较强。这种不同组织对 X 线吸收值不同的性质可用组织的吸收系数 μ 来表示，所以探测器所接收到的信号强弱所反映的是地质结构不同的 μ 值。而 CT 正是利用 X 线穿透工程体后的衰减特性作为其诊断疾病的依据。

地震 CT技术原理 X 线衰减规律

通过电子计算机运算列出人体组织受检层面的吸收系数，并将之分布在合成图象的栅状阵列即矩阵的方格（阵元）内。矩阵上每个阵元相当于重建图象上的一个图象点，称为像素。 CT 的成像过程就是求出每个像素的衰减系数的过程。如果像素越小、探测器数目越多，计算机所测出的衰减系数就越多、越精确，重建出的图象也就越清晰。

dμ eII 0

成像地质调查

地震 CT波速图像

地震 CT图像

地震成像

地质雷达波速图 1

地质雷达波速图 2

地质雷达成像技术

地质雷达剖面图

雷达分辨提高技术

激光扫描技术原理

激光扫描技术原理

瞬变电磁法 基本原理：利用不接地回线或接地线源向地下基本原理：利用不接地回线或接地线源向地下

发送一次脉冲磁场，在一次脉冲磁场的间歇期发送一次脉冲磁场，在一次脉冲磁场的间歇期间，用线圈或接地电极观测二次涡流场的方法，间，用线圈或接地电极观测二次涡流场的方法，以取得地质构造数据。瞬变电磁仪采用高精度以取得地质构造数据。瞬变电磁仪采用高精度宽带程控运算放大器、高速十六位模数转换器、宽带程控运算放大器、高速十六位模数转换器、高速双口随机存储器等进口先进器件，并利用高速双口随机存储器等进口先进器件，并利用双极性同步采样、对工频相干采样、弱信号多双极性同步采样、对工频相干采样、弱信号多点平均、信号迭加、瞬态干扰剔除等多种数据点平均、信号迭加、瞬态干扰剔除等多种数据处理方法，以获取良好的勘探数据。瞬变电磁处理方法，以获取良好的勘探数据。瞬变电磁仪收发一体化，轻便小型，特别适于中浅层工仪收发一体化，轻便小型，特别适于中浅层工程勘察及构造研究等现场使用。 程勘察及构造研究等现场使用。

瞬变电磁仪器

工程应用

清水沟隧道清水沟隧道

三、衬砌开裂的原因分析三、衬砌开裂的原因分析 (( 一一 )) 设计方面的原因设计方面的原因 隧道设计时，因围岩级别划分不准、衬砌类型选隧道设计时，因围岩级别划分不准、衬砌类型选择不当，造成衬砌结构与围岩实际荷载不相适应引发择不当，造成衬砌结构与围岩实际荷载不相适应引发裂损病害。 裂损病害。 (1)(1) 对一些具有膨胀性围岩地段，未采取曲墙加仰拱对一些具有膨胀性围岩地段，未采取曲墙加仰拱衬砌；衬砌； (2)(2) 偏压地段未采用偏压衬砌；偏压地段未采用偏压衬砌； (3)(3)断层破碎带、褶皱区等局部围岩松散压力或构造断层破碎带、褶皱区等局部围岩松散压力或构造应力较大地段，衬砌结构未能相应采取加强措施应力较大地段，衬砌结构未能相应采取加强措施 ;; (4)(4) 对基底软弱和易风化泥化地段，未设可靠防排水对基底软弱和易风化泥化地段，未设可靠防排水设施，混凝土铺底厚度及强度不足。设施，混凝土铺底厚度及强度不足。

三、衬砌开裂的原因分析三、衬砌开裂的原因分析 (( 二二 )) 施工方面的原因施工方面的原因 施工时，受技术条件限制，方法不当，管理不善，造成工程质量不良。施工时，受技术条件限制，方法不当，管理不善，造成工程质量不良。如：如： (1)(1) 先拱后墙法施工时，拱架支撑变形下沉，造成拱部衬砌产生不均匀下沉，先拱后墙法施工时，拱架支撑变形下沉，造成拱部衬砌产生不均匀下沉，拱腰和拱顶发生施工早期裂缝。拱腰和拱顶发生施工早期裂缝。 (2)(2) 拱顶与围岩不密贴，在“马鞍形”受力作用下，拱腰内移张裂，相应拱拱顶与围岩不密贴，在“马鞍形”受力作用下，拱腰内移张裂，相应拱顶上移，内缘受挤压。顶上移，内缘受挤压。 (3)(3) 由于施工测量放线发生差错、欠挖、模板拱架支撑变形、坍方等原因，由于施工测量放线发生差错、欠挖、模板拱架支撑变形、坍方等原因，而在施工中未能妥善处理，造成局部衬砌厚度偏薄。而在施工中未能妥善处理，造成局部衬砌厚度偏薄。 (4)(4) 过早拆除模板支撑，使衬砌承受超容许的荷载，易发生裂损。过早拆除模板支撑，使衬砌承受超容许的荷载，易发生裂损。 (5)(5) 施工质量管理不善，混凝土材料检验不力，施工配合比控制不严，水灰施工质量管理不善，混凝土材料检验不力，施工配合比控制不严，水灰比过大，混凝土捣实质量不佳，拱部浇注间歇施工形成水平状工作缝等，造比过大，混凝土捣实质量不佳，拱部浇注间歇施工形成水平状工作缝等，造

成衬砌质量不良，降低承载能力。成衬砌质量不良，降低承载能力。

四、衬砌开裂的预防和整治四、衬砌开裂的预防和整治

(( 一一 ))预防措施预防措施 加强地质勘探工作，为隧道衬砌结构设计提供准确的工程地加强地质勘探工作，为隧道衬砌结构设计提供准确的工程地质与水文地质资料。采用地质雷达探测、开挖面超前钻探等方质与水文地质资料。采用地质雷达探测、开挖面超前钻探等方法进行超前地质预报，加强施工中的地质复查核实工作，正确法进行超前地质预报，加强施工中的地质复查核实工作，正确选择施工方法和衬砌断面。对不良地质地段衬砌，应贯彻“宁选择施工方法和衬砌断面。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”的设计原则。强勿弱，宁曲勿直，加强衬砌过渡段，宁长勿短”的设计原则。例如，衡广复线某隧道原设计例如，衡广复线某隧道原设计 200200 多米长的Ⅲ级围岩地段，开多米长的Ⅲ级围岩地段，开挖后发现绝大部分只能算作挖后发现绝大部分只能算作 VIVI级围岩，出入甚大，因而设计所级围岩，出入甚大，因而设计所选用的衬砌类型也就无法符合实际地层情况，这是施工现场经选用的衬砌类型也就无法符合实际地层情况，这是施工现场经常遇到的问题。为了弥补设计上的缺陷，作为现场施工技术人常遇到的问题。为了弥补设计上的缺陷，作为现场施工技术人员，要对开挖暴露后的围岩情况及时与设计图纸进行核对，如员，要对开挖暴露后的围岩情况及时与设计图纸进行核对，如有不符之处不可盲目照图施工，而应立即会同现场设计人员协有不符之处不可盲目照图施工，而应立即会同现场设计人员协商做出相应的变更。商做出相应的变更。

四、衬砌开裂的预防和整治四、衬砌开裂的预防和整治

采用先进的施工技术设备，尽量减少施工对围岩的采用先进的施工技术设备，尽量减少施工对围岩的扰动，提高衬砌质量。大力推广光面爆破，锚喷支护，扰动，提高衬砌质量。大力推广光面爆破，锚喷支护，提高喷混凝土永久性衬砌的抗裂、抗渗性能。采用模提高喷混凝土永久性衬砌的抗裂、抗渗性能。采用模板台车进行模筑混土，进行壁后压浆提高混凝土衬砌板台车进行模筑混土，进行壁后压浆提高混凝土衬砌与围岩之间的密实性。与围岩之间的密实性。

四、衬砌开裂的预防和整治四、衬砌开裂的预防和整治

((二二 ))整治原则整治原则 (1)(1)加强观测加强观测，掌握裂缝变形情况和地质资料。查清，掌握裂缝变形情况和地质资料。查清病因，对不同裂损地段，采用不同的工程措施。病因，对不同裂损地段，采用不同的工程措施。 (2)(2) 对渗漏水、腐蚀等病害，对渗漏水、腐蚀等病害，一并综合进行整治一并综合进行整治，贯，贯彻彻底整治的原则。彻彻底整治的原则。 (3)(3)合理安排施工慢行封锁计划合理安排施工慢行封锁计划，尽量减少对正常运，尽量减少对正常运营的干扰。营的干扰。 (4)(4)精心测量，精心测量，保证加固后的隧道净空满足隧道限界保证加固后的隧道净空满足隧道限界要求，确保锚喷加固衬砌、拱背压浆等项整治措施的要求，确保锚喷加固衬砌、拱背压浆等项整治措施的施工质量。施工质量。

四、衬砌开裂的预防和整治四、衬砌开裂的预防和整治

((三三 ))整治措施整治措施 1.1. 裂缝整修裂缝整修 (1)(1)小裂缝，又无渗水，可用水泥浆嵌补，或先凿槽小裂缝，又无渗水，可用水泥浆嵌补，或先凿槽后再用后再用 11 ：： 11 水泥砂浆或环氧树脂砂浆涂抹。为防止水泥砂浆或环氧树脂砂浆涂抹。为防止砂浆固结收缩，可在制备砂浆时加入砂浆固结收缩，可在制备砂浆时加入 10%10% 一一 17%17%微微膨胀剂。膨胀剂。 (2)(2) 裂损严重，拱圈有多道裂缝，部分失去承载能力，裂损严重，拱圈有多道裂缝，部分失去承载能力，原则上拆除重建，一般用锚网喷或喷射早强钢纤维混原则上拆除重建，一般用锚网喷或喷射早强钢纤维混凝土。凝土。 (3)(3)开裂严重，但拱圈基本形状无较大变形时，可采开裂严重，但拱圈基本形状无较大变形时，可采用素喷或网喷混凝土整治。 用素喷或网喷混凝土整治。

四、衬砌开裂的预防和整治四、衬砌开裂的预防和整治

2.2. 衬砌背后空洞压浆衬砌背后空洞压浆 3.3.底板的稳定处理底板的稳定处理 4.4.换拱、换边墙 换拱、换边墙

四、衬砌开裂的预防和整治四、衬砌开裂的预防和整治

四、衬砌开裂的预防和整治四、衬砌开裂的预防和整治

11.4 隧道冻害及其防治

冻害结冰冻害结冰

隧道冻害是寒冷地区和严寒池区的隧道冻害是寒冷地区和严寒池区的隧道内水流和围岩积水冻结，引起隧道隧道内水流和围岩积水冻结，引起隧道拱部挂冰、边墙结冰、洞内网线设备挂拱部挂冰、边墙结冰、洞内网线设备挂冰、围岩冻胀、衬砌胀裂、隧底冰椎、冰、围岩冻胀、衬砌胀裂、隧底冰椎、水沟冰塞、线路冻起等，影响到安全运水沟冰塞、线路冻起等，影响到安全运营和建筑物的正常使用的各种病害。寒营和建筑物的正常使用的各种病害。寒冷地区指最冷月平均气温为冷地区指最冷月平均气温为 -5℃-5℃～～ -15-15℃℃地区。严寒地区指最冷月平均气温低地区。严寒地区指最冷月平均气温低于于 -15℃-15℃地区。地区。

一、隧道冻害类型及其成因一、隧道冻害类型及其成因(( 一一 )) 隧道冻害的类型隧道冻害的类型1.1. 拱部挂冰、边墙结冰拱部挂冰、边墙结冰2.2. 围岩冻胀破坏围岩冻胀破坏 (1)(1) 隧道拱部发生变形与开裂隧道拱部发生变形与开裂 (2)(2) 隧道边墙变形严重隧道边墙变形严重 (3)(3) 隧道内线路冻害隧道内线路冻害 (4)(4) 衬砌材料冻融破坏衬砌材料冻融破坏 (5)(5) 隧底冻胀和融沉 隧底冻胀和融沉

3.3. 衬砌发生冰楔衬砌发生冰楔 (1)(1)硬质围岩衬砌背后积水冻胀，产生冰冻压力硬质围岩衬砌背后积水冻胀，产生冰冻压力((称为冰劈作用称为冰劈作用 )) ，传递给衬砌。，传递给衬砌。 (2)(2) 衬砌的工作缝和变形缝充水冻胀经多次冻融衬砌的工作缝和变形缝充水冻胀经多次冻融循环，使裂缝不断扩大，引起衬砌裂升、疏松、剥循环，使裂缝不断扩大，引起衬砌裂升、疏松、剥落等病害。落等病害。 4.4. 洞内网线挂冰洞内网线挂冰 隧道漏水落在铁路电力牵引区段的接触网和电隧道漏水落在铁路电力牵引区段的接触网和电力、通讯、信号架线上结冰。如不及时除掉，会坠力、通讯、信号架线上结冰。如不及时除掉，会坠断网线，使接触网短路、放电、跳闸，中断通讯、断网线，使接触网短路、放电、跳闸，中断通讯、信号，危及行车和人身安全。信号，危及行车和人身安全。

((二二 )) 隧道冻害的成因隧道冻害的成因1.1. 寒冷气温的作用寒冷气温的作用2.2. 季节冻结圈的形成季节冻结圈的形成3.3. 围岩的岩性对冻胀的影响围岩的岩性对冻胀的影响4.4. 隧道设计和施工的影响 隧道设计和施工的影响

二、隧道冻害的防治基本措施：基本措施：

综合治水、更换土壤、保温防冻、综合治水、更换土壤、保温防冻、结构加强、防止融坍等 结构加强、防止融坍等

深埋中心防寒渗水沟 深埋中心防寒渗水沟

防寒泄水洞 防寒泄水洞

浅埋保温侧沟浅埋保温侧沟 (( 单位：单位： mm) mm)

多年冻土中隧道排水系统和纵断面多年冻土中隧道排水系统和纵断面

11.5 11.5 隧道衬砌腐蚀及其防治隧道衬砌腐蚀及其防治

重庆发生一起氢氧化钾货车隧道翻车事故重庆发生一起氢氧化钾货车隧道翻车事故

腐蚀开裂、变酥腐蚀开裂、变酥

隧道衬砌腐蚀分为物理性侵蚀和化隧道衬砌腐蚀分为物理性侵蚀和化学性腐蚀两类。隧道衬砌腐蚀的主要影学性腐蚀两类。隧道衬砌腐蚀的主要影响因素有：衬砌污工的质量和水泥的品响因素有：衬砌污工的质量和水泥的品种，渗流到衬砌内部的环境水含侵蚀性种，渗流到衬砌内部的环境水含侵蚀性介质的种类和浓度，环境的温度和湿度介质的种类和浓度，环境的温度和湿度等自然条件。 等自然条件。

（ 1 ）物理作用 一般是指干湿变化、温度变化、冻融循环等。这些作用

会使材料发生体积变化或引起内部裂纹的扩展，而使材料逐渐破坏，如混凝土、岩石、外装修材料的热胀冷缩等。

（ 2 ）化学作用 包括酸、碱、盐等物质的水溶液及有害气体的侵蚀作用。

这些侵蚀作用会使材料逐渐变质而破坏，如水泥石的腐蚀，钢筋的锈蚀、混凝土在海水中的腐蚀、石膏在水中的溶解作用等。

（ 3 ）生物作用 是指菌类、昆虫等的侵害作用，包括使材

料因虫蛀、腐朽而破坏，如木材的腐蚀等。

环境水对混凝土侵蚀的判定标准环境水对混凝土侵蚀的判定标准

隧道衬砌腐蚀的防治措施隧道衬砌腐蚀的防治措施 • 隧道衬砌防腐蚀措施，应首先从搞好勘测设隧道衬砌防腐蚀措施，应首先从搞好勘测设

计着手，掌握隧道工程地质和水文地质资料。计着手，掌握隧道工程地质和水文地质资料。查明环境水含侵蚀性介质的来源和成分，在查明环境水含侵蚀性介质的来源和成分，在正确判定其对衬砌混凝土侵蚀的程度的基础正确判定其对衬砌混凝土侵蚀的程度的基础上，因地制宜地采取防治措施。上，因地制宜地采取防治措施。

• 产生腐蚀的三个要素是，第一，腐蚀介质的产生腐蚀的三个要素是，第一，腐蚀介质的存在；第二，易腐蚀物质的存在；第三，地存在；第二，易腐蚀物质的存在；第三，地下水的存在且具有活动性。 下水的存在且具有活动性。

主要措施：主要措施：(( 一一 )) 提高衬砌的密实度和整体性提高衬砌的密实度和整体性 ((二二 )) 外掺加料法 外掺加料法 ((三三 ))选用耐侵蚀水泥 选用耐侵蚀水泥 ((四四 ))加强衬砌外排水措施加强衬砌外排水措施 ((五五 ))使用密实的与混凝土不起化学作用的材料，在使用密实的与混凝土不起化学作用的材料，在

衬砌外表面做隔离防水层衬砌外表面做隔离防水层((六六 ))采用与侵蚀性环境水不起化学反应的天然石料采用与侵蚀性环境水不起化学反应的天然石料

砌筑衬砌砌筑衬砌((七七 ))向衬砌背后压注防蚀浆液向衬砌背后压注防蚀浆液((八八 )) 防腐蚀混凝土 防腐蚀混凝土

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