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1、高速铁路隧道养护,高速铁路隧道的维修管理的基本理念和原则是：预防为主早期发现及早治理对症下药,预防为主预防维修管理是最好的维修管理方法。也就是说在变异发现之前进行详细的检查，并采取不让变异发生的必要对策，维持结构物的正常功能，是最经济的维修管理方法。因此，建立一个完善的检查体系是十分重要的。,早期发现：隧道变异的发生一般都是有前兆的，早期发现这些前兆，并做出正确的判定，及时处理可能发生的变异是当前各国进行隧道维修管理的基本前提。 这一点对我们更具有重要的意义。早期发现正确诊断推定变异发生原因应该成为我们进行维修管理的重要内容。 “千里之堤、溃于蚁穴”，假如我们能重视这些“蚁穴”，及早发现，进行
2、诊断和治理，就不会发展成为“大病”,及早治理：拖延处理发生的变异，只会使变异继续发展，最后可能导致隧道各种事故的发生。实践指出：出现了变异，并不可怕，怕的是不能及时处理。及时处理会收到“事半功倍”的效果。隧道是修筑在地下的线状结构物，围岩动态及环境条件是十分复杂的。因此，即使进行了详细地调查，有时也很难充分掌握隧道的变异状态。在变异有发展性的情况，在变异发生的初期阶段，只要采取一些轻微的措施就可解决问题。但如在发展过程中，就必须采取强有力的措施了。,对症下药：隧道发生变异，就和人生病一样。因此，有人把隧道的维修管理认为是“隧道临床医学”。“对症下药”就是临床医学的重要原则。隧道的变异是各种各样
3、的，整治的方法也是各种各样的。因此，必须了解变异和各种整治对策的相互对应关系，以期获得最好的治理效果。,第一节 隧道运营阶段的养护工作,一、运营状态监视 二、检查以便及时发现隧道结构出现的病害 1隧道检查 隧道检查有：经常检查、定期检查、特别检查和限界检查等。 2检查隧道病害的方法 隧道病害的类型主要有水害、冻害、衬砌裂损和衬砌侵蚀。最常见为水害，素来有“十隧九漏”之说。,3衬砌裂损的描述 （1）裂损部位将衬砌划分为左右拱圈、左右边墙及仰拱五个部分，再将每个部分依其内缘周长划分四个等分，即把衬砌断面分为二十个部位，如图8-1所示。,。,图8-1衬砌各部位的划分,（2）裂缝宽度 值是在缝口处沿垂
4、直裂面方向量取的，如图8-2所示。按裂缝宽度的大小可分为四个等级，即：0.3mm 为毛裂缝 0.32.0mm 为小裂缝 2.020mm 为中裂缝 20mm 为大裂缝,（3）裂缝错距当衬砌出现错牙状裂缝时用裂缝错距表示，如图8-2所示。沿裂缝垂直方向量取的值称垂直错距；沿裂缝水平方向量取的c值称水平错距。,（4）裂缝间距走向大致相同的两条相邻裂缝之间的距离称为裂缝间距。它被用来描述衬砌的破损程度。一般采取每一节段或每一节段中的某一部位（如左半拱、右边墙、仰拱等）为单位来分析。,图8-2衬砌裂缝的描述,（5）裂缝密度裂缝密度即裂缝总面积（各裂缝长度与裂缝宽度乘积的综合）与所分析的节段或节段某一部分
5、衬砌表面积之比值。用此比值的百分数来表示衬砌裂损的程度。,三、分析引起隧道病害的原因引起隧道病害的原因有多种，主要可分为两类，即人为因素和自然因素。人为因素主要指由于设计和施工不当引起，主要包括以下几个方面：,建筑材料 设计不当 施工不当,自然因素指隧址处工程地质及水文地质、交通等状态的变化而引起，主要包括以下几个方面 ：,地质状态 内部荷载 地貌改变 地下水影响,虽然隧道破损的因果关系比较复杂，但两者之间的关系一般具有如图8-3所示的现象。,如图8-4a，由于侧向压力较大时，隧道衬砌则会发生位移、裂缝、塌落、压剪破坏 ；如图8-4b，在竖向压力较大时，拱圈下沉，拱顶开裂 ；如图8-4c，当局
6、部压力较大或有动态压力时，则会发生局部脱落 ；如图8-4d，锚杆垫板处围岩由于受力集中而出现了塑性破坏；图8-5为在围岩产生下沉时，而引起隧道沿着纵向发生不同的位移变形 。,图8-4 衬砌裂损的形式,图8-5衬砌沿纵向剪断,四、采用适当的维修及修复措施,建筑材料因素设计因素施工因素地质状态地下水效应,五、评价隧道结构的安全性及稳定性1. 隧道结构的评价包括对衬砌结构的刚度及变形状态、材料强度及变形性、仰拱及基底效应等进行评价。,2. 围岩状态的评价包括对隧道衬砌与围岩的接触状态、松动区的大小及形状、作用于隧道衬砌上的压力、抗力效应、静水及附加压力、岩石的力学性能等进行评价。根据隧道结构的评价和
7、围岩状态的评价结果，可对隧道结构进行静力学计算分析，必要时可做动力学分析，进行截面的强度验算，评价隧道的安全及稳定性。通过对旧隧道综合状态的评价，可以确定维修的必要性及相应的维修及加固方法。,第二节 隧道档案的建立,每座隧道都应建立隧道档案，特别是长大隧道的档案建立更应详细。隧道档案中应收集有该隧道的设计、施工及竣工资料，此外还包括养护与维修过程中的一些纪录资料。,一、隧道设备概况 1隧道概况：隧道所处线路及区间名称，隧道全长、起讫里程、开工、竣工年月，地质情况等。 2隧道结构的断面形状：内轮廓尺寸、衬砌材料、避车洞设置情况等。 3辅助坑道：记录竖井、斜井、横洞及平行导坑的位置及其它情况。,4
8、线路情况：纵坡、平面、设备、道床、轨枕、钢轨等情况。 5洞内排水设施：排水沟类型、长度、深度；检查井形状、间距、数量；盲沟情况、钻孔排水、泄水洞排水等情况。 6洞外排水设施：洞外排水沟及山上排水沟类型、长度等。 7路堑的起讫里程、护坡材料等。 8通风设备情况。 9电力及照明设备情况。 10通讯设施情况。,二、主要病害状况卡片 主要病害状况卡片可以用列表的方式表示，如下表所示。,主要病害状况卡片 病害种类：,在填写卡片时应注意以下几点： 1病害种类包括隧道水害、冻害、衬砌病害、整体道床病害、限界不足及有害气体危害等；,2隧道水害中分涌水、漏水、滴水、渗水和润水；隧道冻害中分衬砌冻害、线路冻害、排
9、水沟冻结及挂冰等；衬砌病害包括衬砌变形、裂损、侵蚀等； 3至少每年记录或修改一次； 4最大数量是指漏水量或刨冰量（t/d），以及冻胀量的最高记录； 5发生时间是指与季节有关的病害发生时间，如常年漏水、季节漏水或雨后几天漏水等。,三、隧道历史概况与现状分析 1隧道历史概况 2隧道现状分析,四、图纸存档 1技术图纸 2隧道衬砌展示图 3隧道综合最小限界图,五、各种检查观测记录 1衬砌裂缝记录。 2隧道洞外降雨记录。 3衬砌漏水记录。 4隧道洞内、外地下水的水源、流量及流速观测记录。 5其它项目观测记录（如：衬砌被腐蚀记录、冬季刨冰记录、洞内排水沟冻结记录、衬砌变形记录等）。,第三节 隧道水害及整治
10、措施,隧道水害是指在隧道的修建或运营过程中遇到水的干扰和危害。 我国既有铁路和公路中，相当数量的隧道营运超过30年，而对于隧道衬砌混凝土平均寿命50年来说已经到了病害多发的时期。数据显示，截至1998年底，我国运营铁路隧道中有水害的隧道约占70%，水害严重导致状态失格者占30%以上。可以看出，观测评定隧道水害，并有针对性地治理隧道水害十分必要。,这里必须指出，隧道的水害往往与隧道的裂损相关，因此整治隧道水害的过程往往又是整治衬砌裂损的过程，也有治水先治裂之说，所以要认真对待本项目内容。至于治理水害的技术问题，应该将隧道这个地下结构物放在地层中整个大环境中去考量，这样才形成有一个完整的思路，树立
11、一个有利于环境保护的理念。在这样的思路和理念指导下的各种注浆技术不仅在水害整治中而且在其他病害整治中都有涉及。同时用这样的理念去指导积极采用新材料、新工艺就能找到更有效的整治措施。,相关规范 铁路运营隧道衬砌安全等级评定暂行规定，铁运函2004174号。 铁路隧道衬砌质量无损检测规程。 铁路桥隧维修规则。 铁路隧道设计规范(TB10003-2005。 铁路隧道防排水设计规范（报批稿），TB101192011，J722011,铁路隧道对防水要求做到：拱部不滴水，边墙不淌水，安装设备之孔眼不渗水；隧底不涌水，道床不积水；在有冻害地段的隧道，拱部和边墙基本上不渗水，衬砌背后不积水；碎石道床无翻浆冒泥
12、，整体道床基床稳定；消除侵蚀性水对衬砌的腐蚀,一、水害的种类及其危害 1施工中的隧道水害 施工中的隧道水害主要是指隧道围岩的地下水或部分地表水，以渗漏或涌出方式进入隧道内造成的危害。 2运营中水害种类及其危害 （1）隧道漏水 隧道衬砌的漏水现象一般表现为渗、滴、淌、涌几种 。,铁路隧道渗漏，按其发生的部位和流量可分为：润湿、渗水、滴水、漏水、射水、涌水六级。可将其分别描述为：润湿：衬砌表面出现湿痕但形不成水滴落下者；渗水：衬砌表面出现水痕，3min以上汇集成滴下落者；滴水：水滴间断缓慢下落者；漏水：水滴间断急速下落者；射水：水滴连续成线下落者；涌水：水滴成柱下落或冒射。,以上四种漏水现象，其出
13、露部位与水量的不同，对隧道产生不同的危害:对电力牵引区段和电力配线，使电绝缘失效，发生短路、跳闸等事故，危及行车安全洞内空气潮湿，影响养护人员身体健康，使洞内设备（通讯、照明、钢轨等）锈蚀混凝土衬砌风化、腐蚀、剥落，造成衬砌结构破坏涌水病害造成衬砌破坏，隧底积水造成道床基底被软化或掏空，使道床翻浆冒泥或下沉开裂，中断行车有冻害地段的隧道漏水会造成衬砌挂冰侵限和冻融破坏,（2）衬砌周围积水 主要是指运营隧道中地表水或地下水向隧道周围渗流汇集。如果不能迅速排走而引起的病害有：水压较大时会导致衬砌破裂使原完好的围岩及围岩的结构面软弱夹层因浸水而软化或泥化，失去承载力，对衬砌压力增大而导致衬砌破裂使膨
14、胀性围岩体积膨胀，导致衬砌破坏在寒冷地区发生冰胀和围岩冻胀，快速导致衬砌破坏（3）潜流冲刷主要是指由于地下水渗流和流动而产生的冲刷和溶蚀作用,其危害有：衬砌基础下沉，边墙开裂或者仰拱、整体道床下沉开裂围岩滑移错动导致衬砌变形开裂对超挖回填不密实或未全部回填者，引起围岩坍塌，导致衬砌破坏侵蚀性水对衬砌的侵蚀,二、水害产生的原因 1勘测与设计在防水设计之前，设计人员对工程地质和水文地质情况就了解得不够仔细，对衬砌周围地下水源、水量、流向及水质情况掌握不准等因素导致了隧道的防排水设计很难在隧道的使用期内完全满足防排水的要求。,2施工施工不当也可产生水害，施工单位一味追求施工速度，忽视二次衬砌质量 ，
15、对排水设施不按施工规范要求操作等，使地下水丰富地区的隧道造成严重的渗漏水。 3材料如果所选用的防水材料达不到国家质量标准，会导致隧道的渗漏水病害。 4监理监理工程师应对防水材料的选择和使用，铺设基层的处理，铺设工艺等进行跟踪检查，确保防水质量。,5验收工程竣工后，从衬砌表面往往看不出什么问题，管理单位缺乏检验手段，有时又接近运营期限，往往对交验前的渗水情况，缺乏进一步查验，只好按竣工报告及施工总结，勉强验收，导致运营后渗漏水逐渐严重。 6匹配防水技术的匹配就是指防水设计、防水材料和防水施工工艺与防水工程相适应的问题。,三、水害的整治措施隧道水害要进行综合整治，要设计、施工、运营三阶段配合治理。
16、 隧道治水的具体措施就是“防、排、截、堵结合，因地制宜，综合治理”，使之既能自成体系，又能互相配合，形成一个完整的隧道治水体系。,（一） 排水设施 1施工排水 （1）上坡进洞的排水方式 （2）下坡进洞施工的排水方式 2运营隧道的排水 （1）在衬砌外面设置排水设施,岩石暗槽 盲沟 围岩排水钻孔 纵向排水沟 横向排水沟,（2）在衬砌内面设置排水设施 引水管 泄水孔 引水暗槽,图8-6 引水暗槽,3衬砌自防水衬砌自防水是以衬砌结构本身的混凝土密实性实现防水功能的一种防水方法，造价低，工序简单，施工方便。 4外贴防水层对新建隧道、运营隧道更换衬砌和其它一些适合的条件下，施作外贴防水层，并结合洞内排水设施，使之相辅相成，结合良好，是能够防治水害的。 5内贴防水层内贴防水层不用凿开衬砌，比外贴防水层施工简便，成本低，可随时检修，因此在运营隧道养护维修中，是整治水害最常用的方法之一。 （1）喷浆防水层,
