第1120隧道常见病害与防治

重庆交通大学隧道及岩土工程系2009年12月第11章隧道常见病害与防治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。4、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11.4隧道冻害及其防治冻害结冰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、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。寒冷地区指最冷月平均气温为-5℃～-15℃地区。严寒地区指最冷月平均气温低于-15℃地区。一、隧道冻害类型及其成因(一)隧道冻害的类型1.拱部挂冰、边墙结冰2.围岩冻胀破坏(1)隧道拱部发生变形与开裂(2)隧道边墙变形严重(3)隧道内线路冻害(4)衬砌材料冻融破坏(5)隧底冻胀和融沉3.衬砌发生冰楔(1)硬质围岩衬砌背后积水冻胀，产生冰冻压力(称为冰劈作用)，传递给衬砌。(2)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、剥落等病害。4.洞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、信号，危及行车和人身安全。(二)隧道冻害的成因1.寒冷气温的作用2.季节冻结圈的形成3.围岩的岩性对冻胀的影响4.隧道设计和施工的影响二、隧道冻害的防治基本措施：综合治水、更换土壤、保温防冻、结构加强、防止融坍等深埋中心防寒渗水沟防寒泄水洞浅埋保温侧沟(单位：mm)多年冻土中隧道排水系统和纵断面11.5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腐蚀开裂、变酥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介质的种类和浓度，环境的温度和湿度等自然条件。（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。•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，地下水的存在且具有活动性。主要措施：(一)提高衬砌的密实度和整体性(二)外掺加料法(三)选用耐侵蚀水泥(四)加强衬砌外排水措施(五)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(六)采用与侵蚀性环境水不起化学反应的天然石料砌筑衬砌(七)向衬砌背后压注防蚀浆液(八)防腐蚀混凝土