隧道工程第11章 隧道常见病害与防治

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” 计做起，要在水文地质调查的基础上， 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、 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， 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。 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、 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。
170 224 92 66 63 95 19 33
58 88 48 17 32 27 4 3
28 117 3 4 34 4 1 43
36 86 18 37 31 8 6 5
235/85.1 333/83.8 122/82.4 267/77.6 134/74.4 195/44.7 83/64.8 117/36.7
3 病害现状 (1)铁路隧道 (1)铁路隧道
线别 陇海 232 成昆 襄渝 阳安 宝成 贵昆 焦柳 京原 襄黔 80 134 33 207/89.2 隧道 总座数 严重漏水 (座)
铁路干线的隧道失格率
衬砌裂损 (座) 仰拱、铺底损坏 (座) 坍方落石 (座) 失格座数/失格率(％)
276 400 148 344 180 436 128 319
顺序 裂纹种类 占裂缝长度 的比例 (％ ) 79.3 部位 拱腰纵裂 边墙纵裂 拱脚纵裂 拱顶纵裂 拱部、边墙 拱部、 拱部、边墙 拱部、 占裂缝长度 的比例 (％ ) 64.7 19.9 12.2 3.22
1
纵向裂纹
2 3
斜向裂纹 环向裂纹
4.9 14.1

按隧道衬砌受力变形形状和裂口特征分类表
2、我国隧道养护面临的主要问 题
已建隧道营运状态堪忧; 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、 (2)隧道施工单位的良莠不齐和“重建设、 隧道施工单位的良莠不齐和 轻维护”的理念; 轻维护”的理念; (3)我国隧道建设与维护的经验相对国外 (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， 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。 健康的认识存在着严重不足。
顺序 1 裂纹种类 衬砌受弯张口形 变形 内源受挤压闭口 形裂纹 衬砌受剪错台型 裂纹 收缩性环向裂纹 隧道棍凝土衬砌受力变形形态和裂口特征 常见在拱腰部位，边墙中部， 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， 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， 过混凝土的极限抗拉强度，而发生张口型裂纹 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， 地段的拱顶部位，出现闭口型纵裂，衬砌向上位 其中较严重处， 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 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， 的推力作用下，沿水平工作缝较薄弱处， 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， 的衬砌变形突出，形成错台型裂纹 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
11. 11.3 隧道衬砌裂损及其防治
1、隧道衬砌开裂的类型
⑴ 纵向裂缝： 纵向裂缝平行于隧道轴线， 纵向裂缝： 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、 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。
1、隧道衬砌开裂的类型
（2）环向裂缝：主要由纵向不均匀荷载、围岩地 环向裂缝：主要由纵向不均匀荷载、 质变化、沉降缝等处理不当所引起， 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
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 (1)隧道的主体是人工地下结构， 隧道的主体是人工地下结构 质的环境中； 质的环境中； (2)与发达国家相比， (2)与发达国家相比，我国的公路隧道建设起 与发达国家相比 步较晚。设计、施丁经验都存在一定的差距， 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； 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、 (3)在运营中会出现渗漏水(水害)、衬砌裂损、 在运营中会出现渗漏水 隧道冻害、衬砌腐蚀、 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 等病害， 隧道的安全、舒适、 隧道的安全、舒适、正常运营有重要影响和 威胁； 威胁； (4)日本的一些有识之士提出 2020年的警 日本的一些有识之士提出“ (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 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， 费用，仅建设省就超过2兆亿日元，是现在 维护费用将是国家财政的巨大负担。 的3倍，维护费用将是国家财政的巨大负担。
防水 措施
复合 式衬 砌
贴 壁 式 衬 砌
喷 射 混 凝 土
中埋式 止水带
外贴式 止水带
可卸式 止水带
防水嵌 缝材料
一级 防 水 等 级 二级 三级 四级
－
应选 应选 应选 应选
应选2 应选2种 应选1 应选1～2种 宜选1 宜选1种 宜选1 宜选1种
衬彻裂损变形的主要危害： 衬彻裂损变形的主要危害： (1)降低衬砌结构对围岩的承载能力； (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)使隧道净空变小 侵人建筑限界，影响车辆安全通过； (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， (3)拱部衬砌掉块 影响行车和人身安全； (3)拱部衬砌掉块，影响行车和人身安全； 拱部衬砌掉块， (4)裂缝漏水 造成洞内设施锈蚀，道床翻浆， (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， 区产生冻害； 区产生冻害； (5)铺底和仰拱破损，基床翻浆、线路变形、危及行车安全， (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 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)在运营条件下对裂损衬砌进行大修整治 (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， 相干扰，费用增大。 相干扰，费用增大。
不同防水观念优缺点 优点 水害少 工程简单，投资节约 工程简单， 缺点 成本高， 成本高，施工复杂 水害多，发展快， 水害多，发展快， 影响行车安全 洞顶地表水枯竭 地表土坍塌、下沉 地表土坍塌、
以防为主 以排为主
地下工程防水方案
工程 部位 离 壁 式 衬砌、 衬砌、 衬 套 应选1 应选1种 应选1 应选1种 － 应选1 应选1种 应选1 应选1种 主体 外 贴 式 止 水 带 遇 水 膨 胀 止 水 条 内衬砌施工缝 防 水 嵌 缝 材 料 应选2 应选2种 应选1 应选1～2种 应选1 应选1～2种 宜选1 宜选1种 中 埋 式 止 水 带 外 涂 防 水 材 料 内衬砌变形缝、诱导缝 内衬砌变形缝、 遇 水 膨 胀 止 水 条
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)防水等级和防水方案； (1)防水等级和防水方案； 防水等级和防水方案 (2)防水混凝土的抗渗等级和其他技术措 (2)防水混凝土的抗渗等级和其他技术措 质量保证措施； 施、质量保证措施； (3)其他防水层选用的材料及其技术指标、 (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)工程细部结构的防水措施，选用的材 (4)工程细部结构的防水措施， 工程细部结构的防水措施 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)工程的防排水系统，地面挡水、截水 (5)工程的防排水系统 地面挡水、 工程的防排水系统， 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。
(3)地铁隧道 (3)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 块管片组成， 每环衬砌由５～７块管片组成，每一环的接缝长度约 20～30m，在饱和软土中的隧道，受盾构施工工艺、 为20～30m，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， 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， 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， 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； 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。 重大伤亡事故的威胁始终存在。
环向裂缝
斜向裂缝
1、隧道衬砌开裂的类型
（3）斜向裂缝：一般和隧道纵轴呈45°左右，也 斜向裂缝：一般和隧道纵轴呈45°左右， 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
隧道混凝土衬砌裂缝情况调查统计表
重庆交通大学 隧道及岩土工程系
2010年6月
学习本课程的目的： 学习本课程的目的：
（1）了解隧道的常见病害种类； 了解隧道的常见病害种类； （2）掌握隧道常见病害的机理； 掌握隧道常见病害的机理； （3）了解隧道常见病害的处理措 施与设计内容。 施与设计内容。