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1、隧道病害防治隧道病害防治（protection and treatment defect of tunnel）各种隧道病害预防与整治的方法和措施。运营隧道治水为防止地下水或地面水对运营隧道的侵蚀，所采取的防水、截水、排水、堵水等措施。中国已有铁路隧道约50000座，其中运营中出现不同程度的涌水、漏水、冒水、滴水、 渗水、湿水等现象的约占全路隧道总座数的1/3左右。由于水的作用，还会发生和发展其他 类型的病害。这些病害还与隧道所处的地质、水文地质环境（即隧道的长度、埋深，当地的 气候和地貌条件，地表水及地下水的状态，岩石条件及地质构造等），以及施工养护中防排 水系统是否完善等因素有关。隧道漏水的
2、危害及原因隧道漏水，按其发生的部位和流量分为：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；少数隧道有涌水病害。按水源补给情况分为：地下水（流量四季变 化不大）补给；地表水（流量随四季变化）补给。隧道漏水恶化洞内养路环境，影响一些技 术设备的正常使用。危害 在电力牵引区段，拱部漏水，会造成接触网跳闸、放电漏电，影响安全运营，造成人 身伤害。 在寒冷和严寒地区，隧道漏水会造成边墙结冰、拱部挂冰，侵入限界，影响隧道正常 使用。还会造成衬砌冻胀裂损和洞内线路冻胀起伏不平等病害。 在洞内线路排水不良地段，造成土质和软岩地基的基床翻浆冒泥，整体道床下沉裂损 病害，导致过床不稳固线路轨
3、距水平变形超限，影响运输及安全，增加养护维修工作量。 洞内漏水潮湿，降低轮轨黏着力,加速钢轨扣件和管线的锈蚀，加速木枕和胶垫腐朽， 缩短线路设备使用寿命。 一些隧道，环境水中含有侵蚀性介质，造成衬砌混凝土和砂浆腐蚀损坏，降低衬砌的 支承能力，增加大维修费用。 少数隧道暴雨后隧道衬砌或铺底破损涌水，淹没轨道，冲空道床，危害更严重。漏水的原因 除地下水丰富外，主要是隧道设计与施工不当造成的。如设计时对衬砌周围地下水的 水源、水量、水质调查分析不足，对防排水考虑不周，对结构防蚀、耐冻、抗渗也未作专项 设计。隧道修建后，将成为所穿过山体附近地下水集聚的通道。当隧道围岩与含水层连通， 而衬砌的防排水设备
4、不完善时，必然发生隧道漏水病害。 隧道穿过含水的地层。如穿过砂类土和漂卵石类土含水地层;断层带节理及裂隙发育， 含裂隙水的岩层；石灰岩、白云岩等可溶性岩层，有充水的溶洞或暗河等与隧道相连通时； 浅埋隧道地段，地表水沿覆盖层的裂缝渗到隧道内。 隧道衬砌综合治水设施不完善或年久失效。如原建隧道衬砌防排水设备不全，隧道衬 砌背后存在积水或承压水；混凝土衬砌施工质量差，孔隙裂缝多，自身防水能力差；防水层（内贴式、外贴式或中间夹层）施工质量不良，或材质耐久性差；混凝土的工作缝、伸缩缝、 沉降缝等接缝处理不当，或未做好防水处理；衬砌变形、腐蚀后产生的裂缝渗漏水；既有排 水设备，如衬砌背后的暗沟、盲沟，无衬
5、砌的辅助坑道，排水孔等，年久失修阻塞。隧道漏水的防治防水原则隧道防排水应采取“防、截、排、堵结合，因地制宜，综合治理”的原则，达 到防水可靠、经济合理的目的。防治要求对地表水和地下水做妥善处理，洞内外应有完整的防排水设施，以保证设备的 正常使用和行车安全。根据铁路隧道设计规范（TB 10003 2001）及工务有关规则的 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，整体道床基床稳定； 消除侵蚀性水对衬砌的腐蚀。防水标准根据中国国家标准地下工程防水技术规范中，对地下工程的防
6、水等级制定了定量的 标准，其中对电气化铁路隧道、寒冷地区铁路隧道防水要求达到二级，非电气铁路隧道要求 达到三级，见表1。表1防水标准表防水级别渗透标准一级不允许渗水，围护结构无湿渍二级（电化隧道）不允许漏水，围护结构有少量偶见的湿渍三级（非电化隧道）有少量漏水点，不得有线流和漏泥砂，每 昼夜漏水量v 0.5L/msize=10.5p t2四级有漏水点，不得有线流和漏泥砂，每天漏水 V2L/msize=10.5p t2截水截住水源减少流向隧道的水量。主要是在洞外和衬砌外靠水源侧周围,开挖截水沟, 修建截水洞，或做好地面天然沟溪防渗漏的铺砌工程。排水为疏导隧道周围的水和排出隧道内的水所采取的措施。
7、“以排为主”，就是首先考 虑水的出路。这也常是养护部门所考虑的措施。主要是利用沟、管、槽及钻孔等排水。为排 出较大的水量可设泄水洞，或利用施工时的平行导坑排水。衬砌的排水措施，是通过衬砌背 后的纵向、横向和竖向排水暗槽、盲沟，集水、钻孔，将地下水导入隧道内两侧或中心设置 的排水沟把水引出洞外。“以排为主”能经济而有效地解决排水问题。对于颗粒易流失的围 岩，不宜采用集中疏导排水，要采取放入筛管等措施，防止围岩细颗粒因流失而引起围岩、 地表坍陷及影响基床与路基的稳定。堵水为封堵漏水，堵塞衬砌背后水路或衬砌渗漏部位水路所采取的治水措施。特别是拱 部漏水应优先采取堵水措施，铺设外防水层，涂抹水泥砂浆、
8、乳化沥青等防水涂料，向衬砌 中灌注防水浆液封堵孔隙，向衬砌背后注浆团结围岩和加固衬砌。注浆常用水泥系，水泥 水玻璃系，化学材料系等材料。防水为防止隧道渗水和漏水可采取下述措施，防止大面积渗漏： 采用防水混凝土，以调整混凝土配合比和掺外加剂等方法，来提高自身密实度和抗渗 性。 设置内、外贴式防水层。防水层所用材料有水泥类、合成树脂类、合成橡胶类、沥青 类等。内贴式防水层常用喷射法筑成，有喷射吵浆，或混凝土防水层,喷射乳化沥青胶防水 层，喷涂M1500水泥密封剂防水层等；外贴式防水层常采用上述防水材料制成的薄板。喷射 法的优点，施工机械化程度高，工效快，不受基面凹凸不平的影响，连续性好。改建或更换
9、 隧道衬砌时，亦可采用复合衬砌（即在外侧喷混凝土支护与内侧模筑混凝土，中间加塑料防 水板）。防止局部缝隙渗漏：构筑中的衬砌施工缝、伸缩缝、沉降缝，一般用 橡胶、塑料止水带； 沥青木板油膏、沥青麻筋、油毡防水层； 氯丁胶片防水层等作主要隔水层。隧道的渗漏缝隙，可用速凝止水材料，如超早强水 泥等堵塞，然后再敷以聚氯乙烯胶泥条或掺有高分子材料的水泥（如聚氨酯水泥）等。衬砌 有较集中的漏水点时，可在临近漏水点510cm处，钻孔注浆，布孔按梅花形，间距l2m, 采用超细早强水泥或化学浆液注入。隧道涌水、涌泥、涌砂隧道日涌水量上万立方米的大型涌水（突水）灾害多发生在岩溶地质带，断层破碎带、 节理裂隙密集带
10、也时有发生。中国有30余座穿越岩溶地质带的长隧道（隧道长3km至10km）, 尤其是在西南、中南岩溶发达的地区，铁路长隧道的修建和运营过程中，很难避免岩溶涌水、 涌泥、涌砂等严重灾害，以致造成施工坑道、机具或运营线路被掩埋，使正常施工及铁路运 营为之中断。涌水岩溶长隧道涌（突）水特征 涌水量大，水压高。襄渝线大巴山隧道最大日涌水量，施工期间为206000立方米； 运营期间，旱季为15000立方米，雨季为27000立方米；盘西支线平关隧道施工期间，最大 日涌水量为108600立方米；运营期间，旱季为200立方米，雨季为7500立方米。贵昆线 梅花山隧道曾因雨季暗河水位暴涨而导致洞内高压射水，边墙
11、倒塌，中断行车7天。 突发性强，涌水点集中。 涌水量变化极不稳定，受降雨影响明显。 涌水往往同时涌砂。涌泥较之单纯涌水危害性更大。衡广复线大瑶山隧道，施工期间涌水造成竖井被淹，运 营后也曾多次发生涌水、涌泥、涌砂灾害中断行车。涌砂主要是指涌水携带泥沙物质量大于10%并以含砂为主的涌水灾害，贵昆线倮纳隧道， 曾因连降大雨地下水压过大，隧底压裂鼓起冒砂掩埋隧道30余米,厚度达1m多，运营中断。通过对大瑶山等岩溶水害的治理，取得了不少成功的经验，如注浆堵水；截流盲沟、截 水墙、截水洞截水；潜孔排水，泄水洞及平行导坑排水；高压注浆及化学注浆等涌泥处理技 术；以及加强隧道衬砌结构，使其能承受高水压的作用
12、等，为中国铁路建设和隧道治水防灾 提供了行之有效的对策。隧道水害的防治工作，重点应放在勘测、设计、施工阶段，特别是施工中要尽力处理水 患，若留给运营将很难整治。隧道冻害防治为防止隧道冻害而采取的防治措施。隧道冻害中国冻土地带分布在高纬度的东北大小兴安岭、高海拔的青藏高原及新疆天山 地区。修建于冻土地区的隧道，由于气候严寒，易造成隧道冻害。隧道冻害是寒冷地区（最 冷月平均气温-5度和严寒地区（-I5C以下）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、隧底冰锥、线路冻起等，影 响安全运营和建筑物的正常使用。通常在隧道洞口附近较为严重。防冻措施要点
13、是将水排除在冻结圈之外，以防发生冻害。 完善隧道防排水设施； 在严寒地区应设置深埋渗水沟、防寒泄水洞，在寒冷地区应设置浅埋保温侧沟； 加强衬砌结构，如采用防水混凝土曲墙加仰拱衬砌、防水钢筋混凝土衬砌、网喷混凝 土加固，应加设抗冻胀锚杆增大衬砌抵抗侧压力的能力； 改良土壤，压浆固结岩石土（消除冻胀性），细粒土更换为粗粒土或保温隔热层（换 土厚为冻深1.0倍以上）； 保温防冻解冻，如在衬砌与围岩间加设保温层（加气混凝土等），洞口设防寒帘幕（可 用厚帆布缝成帘幕，与信号机联锁，自动开闭，为安全计备有手动开闭，以保持长隧道中部 气温有效果），排水沟采暖防冻（在洞口段上下层水沟间铺设暖气管道冬季供热），
14、泄水洞 夏季通热风解冻（机械送热风融化泄水洞内结冰）； 其他防冰措施（作为临时紧急处理:采用电热防冻，红外线融冰，向侧沟注投氯化钠、 氯化钙等降低水的冰点防冻），牙林线岭顶隧道是中国第一座穿越多年冻土层的隧道。该隧 道地处北纬51度大兴安岭地区，全长937m,该地区最低气温达-50C,年平均气温为-6.7C（1966年），1961年建成，当年就发现隧道严重冻害。其原因主要是隧道未设防寒排水系 统。后采取在隧道下方修建泄水洞的整治方案（泄水洞断面2mX2m,全长720m，隧底至泄 水洞底为5.5m）,同时还采取了其他防冰冻措施，根治了该隧道冻害。在最北的漠河地区， 嫩林线罗奇2号隧道，全长116
15、0 m， 1970年交付运营，在隧道底板下5.85m处设防寒纵向 中心泄水洞，虽泄水洞常年不冻，但由于衬砌背后的竖向盲沟（不保温防冻）等与泄水洞的 联系通道没做好，致使衬砌背后及隧道底板下的积水不能流入泄水洞，以致积水冬季结冰造 成道床冻胀，衬砌开裂、错牙、掉块日趋严重，运营数年终因衬砌溃塌，造成大塌方中断行 车16天的严重灾害。但该隧道冻害的整治工作，历经10年艰辛，终获得成功。隧道衬砌腐蚀防治为防止隧道衬砌受侵蚀作用而产生腐蚀病害所采取的防治措施。病害原因衬砌腐蚀与地下水流经地层的岩性及所含侵蚀性离子有关。隧道衬砌背后或仰 拱、铺底下的环境水，容易沿衬砌混凝上的毛细孔、工作缝、变形缝及其他孔洞渗流到衬砌 内侧，形成隧道渗漏水。在某些环境地质条件下，溶解于环境水中的一些侵蚀性介质，对衬 砌混凝土和砌石、灰缝产生物理性或化学性的侵蚀作用而形成腐蚀病害。病害种类 衬砌遭受物理性侵蚀：冻融交替部位的冻胀性裂损；干湿交替部位的盐类结晶性胀裂 损坏。 衬砌遭受化学性腐蚀：硫酸盐侵蚀、镁盐侵蚀、软水溶出性侵蚀、碳酸性侵蚀、一般 酸性侵蚀（依硫酸根离子、镁离子、碳酸根离子，按pH值的大小，分为弱、中、强侵蚀）。 危害衬砌冻胀性裂损和内部化学变化结晶产生物理性的胀裂破坏，以及化学性腐蚀使衬砌疏 松剥落，以致结构强度及承载能力降低。病害防治首先要查明环境水含侵蚀介质的来源和成分，在正
