1、第八章第八章 隧道维修与养护隧道维修与养护v第一节 隧道结构体系特点及其维修特点v第二节 隧道的病害形式及其原因v第三节 隧道档案的建立v第四节 隧道水害及整治措施v第五节 衬砌裂损及整治措施v第六节 衬砌侵蚀及整治措施v第七节 隧道冻害及整治措施二次衬砌防水层喷砼+钢架锚杆围岩A喷砼二次衬砌防水层围岩(岩、土、水)大气锚杆格栅钢架 A部大样图 隧道结构体系组成 第一节第一节 隧道结构体系特点及其维修特点隧道结构体系特点及其维修特点一、隧道结构体系特点一、隧道结构体系特点 依据现代隧道结构支护原理，认为隧道结构体系主要由围岩和支护是两种材料组成的复合体，二者是共同作用，共同承载的。 1.围岩
2、隧道结构所受荷载主要来自于围岩，且部分荷载由围岩本身承担，而结构体系的主要材料绝大部分是由围岩构成的，同时支护结构处于围岩环境作用中。因此，围岩具有四面（荷载、材料、结构和环境）一体的特性。由此可见，隧道结构设计的重点不应只是支护结构，还应充分考虑围岩。 2.初期支护 在新奥法的设计理念中，初期支护是承担来自围岩荷载的主体，二次衬砌作为安全储备，因此如何发挥初期支护的承载能力，是隧道支护设计的重点。 初期支护一般是由锚杆、钢架和喷射混凝土这三个部分组成的，以喷混凝土为基体，辅以锚杆和钢架，根据不同的围岩级别采用不同的组合形式。 3.二次衬砌 在复合式衬砌中，二次衬砌通常只是作为后期的安全储备，
3、在隧道早期使用阶段是不受力的。但以往设计厚度偏大，偏于保守，这是需要改进的问题。 隧道结构不同于一般的地面结构，内临大气环境，外贴围岩。 围岩是有由岩、土、水组成，岩、土、水对结构有荷载作用，水会对锚杆和钢架产生锈蚀，水中存在的大量侵蚀性离子，对初期支护的喷混凝土甚至二次衬砌混凝土造成侵蚀。低温时，也会冻结，产生冻胀力造成结构的劣化甚至破坏。此外，隧道内环境温度、湿度以及CO2浓度等对衬砌结构影响较大，会造成二次衬砌的开裂、碳化或冻融破坏等，其中碳化对素混凝土结构影响甚微。 二、隧道环境特点二、隧道环境特点 三、隧道受力特点三、隧道受力特点传统认识上的几个误区： 1.隧道结构所受的荷载是不变的
4、； 2.围岩是不考虑劣化的； 3.结构的承载力以极限承载力为准。劣化后围岩特征曲线初始状态围岩特征曲线P4P3P1PP2P传统认识PP劣化后围岩特征曲线P1P2结构承载曲线结构承载曲线隧道荷载和结构性能演化特点实线为环境好，虚线为环境差荷载及性能荷载演化曲线支护体系性能演化曲线时间（t）围岩和支护都劣化较小围岩劣化较小,支护劣化较大围岩劣化较大,支护劣化较小围岩和支护都劣化较大 四、隧道维修特点 隧道结构体系中，初期支护处于二次衬砌背后，基本是不可维修的，只有二次衬砌可维修。 基于以上特点，初期支护、防水板以及二次衬砌是隧道耐久性设计的对象，其中二次衬砌是隧道结构体系耐久性的重要的保障，是隧道
5、结构体系耐久性设计的重点。 合理维修理念：设计寿命期内不大修，只中小修。这就要求尽量做到早维修、少维修，且隧道结构具备可维修、易维修条件。 隧道全寿命期费用最小化模型延续寿命一次寿命 维修费用(几何级数增长)初始费用费用设计使用寿命年限最低水准（极限状态）早期维修的管理水准性能102030405060708090100实际使用寿命免维修期一般维修期大修期设计初始水准第二节第二节 隧道的病害形式及其原因隧道的病害形式及其原因一、运营状态监视 交通隧道运营状态监视包括两个方面：一是严格按照交通法规进行管理，减少在隧道内发生灾害的机会；二是附属设施的管理。 附属设施是硬件，管理法规是软件，只有硬件与
6、软件都抓好了，才能保证隧道的畅通无阻。二、隧道结构的病害检查与类型 1隧道病害的检查 隧道检查有：经常检查、定期检查、特别检查和限界检查等。 2隧道病害的类型 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。 （1）衬砌开裂 隧道衬砌普遍采用素混凝土衬砌，开裂是最为普遍的危害，是其他病害发生的根源。 （2）溶蚀和渗漏水 溶蚀和渗漏水是隧道中比较普遍的病害形式。 （3）混凝土碳化 在运营隧道中常富含CO2，衬砌混凝土普遍会有碳化发生，碳化对钢筋混凝土影响较大，但对素混凝土衬砌影响有限。Ca(OH)2+H2CO3CaCO3+2H2OCO2+H2OH2CO3
7、 （4）化学侵蚀 由于地下水中常富含硫酸盐成分，在地下水的作用下这些成分与混凝土中的氢氧化钙发生反应，产生具有膨胀性的化学物质，化学侵蚀对隧道结构耐久性影响严重。Na2SO4+Ca(OH)2+2H2O=CaSO42H2O+2NaOH MgSO4+ Ca(OH)2+ 2H2OCaSO42H2O + Mg(OH)2石膏结晶型 镁离子结晶型 （5）冻融破坏 在寒区隧道且地下水发育地段衬砌混凝土易出现冻融破坏，对隧道正常使用和运营安全影响巨大。 （6）衬砌掉块 由于施工质量存在缺陷，隧道运营后由于耐久性问题易出现危及行车安全的掉块事故。 图为某隧道衬砌崩塌掉块 （7)底部病害 在泥岩、页岩、砂岩、石灰
8、岩等软质岩层中富含地下水时，隧道基底翻浆冒泥病害发生尤为突出，在富水硬岩围岩中基底翻浆冒泥病害也有发生。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。（2）裂缝宽度值是在缝口处沿垂直裂面方向量取的，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。 图8-1衬砌各部位的划分 （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
9、取的c值称水平错距。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总和）与所分析的节段或节段某一部分衬砌表面积之比值。用此比值的百分数来表示衬砌裂损的程度。 （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。 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。 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 人
10、为因素主要指由于设计和施工以及材料选用不当引起，主要体现以下几个方面： （1）建筑材料：用于配制混凝土的胶凝材成分单一、级配差且品质不高，混凝土密实度不足。此外，素混凝土在碳化情况下，基本不影响其承载能力，氯离子对其本身没有侵蚀性，而钢筋混凝土受碳化和氯离子侵蚀影响，其主要危害是由于混凝土碱性降低使钢筋表面在高碱环境下形成对钢筋起保护作用的致密氧化膜遭到破坏。 因此建议：隧道混凝土胶凝材采用多元复合胶凝材；二衬结构尽量采用素混凝土，慎用钢筋混凝土，若需提高韧性可采用纤维混凝土。 (2)设计不当 1）没有过多考虑变形和维修的需要 由于设计上没有充分预留变形和加固空间，实际上往往造成结构劣化后虽然
11、未垮，但却侵限了，影响了结构的正常使用。 2）二衬受力大、易发生脆性破坏 若围岩及初支劣化变异大，二衬受力也大，且是素混凝土。因此，往往会发生脆性破坏，这给行车造成威胁，也不利于及时发现和维修。 3)二衬厚度设计偏大 以往修建的隧道二衬厚度普遍较厚，初期支护厚度相对来说较薄，二衬混凝土强度等级较喷射混凝土强度等级高，故二衬的刚度比初支大。隧道结构在使用过程中，当受到地层变异、地下水、地震等附加荷载作用时，围岩、初期支护和二衬三者之间会按刚度进行内力分配，由于二衬刚度大，分配荷载就多，当作用在二衬上的荷载超过其极限荷载时，结构就会开裂甚至掉拱，由于二衬混凝土韧性不足，结构破坏时事先没有任何预兆，
12、不能为隧道维修加固留有时间余地。 因此建议：减薄二衬厚度、适当提高其强度等级和韧性。 4）锚杆和钢架防腐性能差 目前设计没有对锚杆和钢架提出防锈蚀要求，以往修建的隧道锚杆和钢架均没有进行特殊防腐处理，在高等级腐蚀环境作用下易腐蚀，保证不了100年的使用寿命。 因此建议：采用耐腐蚀锚杆和钢架。 5）隧道维修理念落后 隧道结构在设计时，未能遵循易维修原则，没有预留维修空间或其它维修措施，运营隧道维修困难，维修养护不及时，隧道结构耐久性问题突出，后期劣化明显。 因此建议：隧道结构设计时尽量创造易维修条件和发展易维修技术。 （3）施工不当 1）灌注和振捣工艺不完善 隧道衬砌混凝土在灌注时，往往由于操作
13、不当造成衬砌混凝土灌注、振捣不密实，特别是拱顶混凝土的灌注工艺不易控制，表面易产生蜂窝麻面，混凝土局部存在空洞，影响衬砌结构耐久性。 因此建议，应该改进拱顶混凝土灌注工艺并加强对混凝土的振捣。 2）拆模时间过早 隧道衬砌混凝土拆模太早，一般在灌注后不到24小时就拆模了。若初期支护变形尚未完全收敛，造成衬砌混凝土过早受力，若混凝土还没有完全硬化，这时易损伤混凝土，使衬砌混凝土过早开裂，严重影响其耐久性。 因此建议，二衬混凝土应选择合理的拆模时间，在工期允许的情况下尽可能延迟。 3）养生环节严重缺失 在我国大多数山岭隧道中，衬砌结构均没有进行特别的养生，一般采用同条件养生方法。长大隧道洞口段和洞内
14、温湿度变化较大，短隧道受外界环境温湿度影响较大，很难满足养生条件，故隧道结构混凝土的质量得不到保证。隧道修建时，混凝土结构会不同程度地出现初裂，强度得不到保证，隧道衬砌结构耐久性问题突出。 因此建议，针对不同的隧道环境对混凝土采用适当的养生方法并保证足够的养生时间。四、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围岩状态的评价结果，可对隧道结构
15、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。第三节第三节 隧道档案的建立隧道档案的建立 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线路情况：纵
16、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。记录日期病害性质位置自至 长度（mm） 最大 数量发生时间年月日危险程度简要分析 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
17、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
18、内排水沟冻结记录、衬砌变形记录等）。第四节第四节 隧道水害及整治措施隧道水害及整治措施 隧道水害是指在隧道在修建或运营过程中遇到水的干扰和危害。 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 。 以上四种漏水现象，其出露部位与水量的不同，对隧道产生不同的危害: 1）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； 2）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
19、蚀； 3）混凝土衬砌风化、腐蚀、剥落，造成衬砌结构破坏； 4）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； 5）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： 1）水压较大时会导致衬砌破裂； 2）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； 3）使膨胀性围岩体积膨胀，导致衬砌破坏； 4）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
20、的冲刷和溶蚀作用 潜流冲刷的危害有：1）衬砌基础下沉，边墙开裂或者仰拱、整体道床下沉开裂；2）围岩滑移错动导致衬砌变形开裂；3）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；4）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 ，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
21、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。 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
22、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 钻孔集水引排示意钻孔集水引排示意排水槽立面图排水槽立面图泄水孔及凿槽引排示意泄水孔及凿槽引排示意 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
23、，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 （2）喷射混凝土防水层 （3）砂浆抹面防水层 （4）喷涂乳化沥青乳胶防水层 6.压注法 压注法就是用压力把某些能固化的浆液注入隧道围岩及衬砌混凝土的裂缝或孔隙，以改善其物理力学性能，达到防渗、堵漏和加固的目的。 （1）对新建隧道和改建隧道，围岩破碎、软弱、地下水发育的地段，可结合隧道施工，进行围岩预注浆加固防水; （2）既有线隧道，当隧道围岩破碎、节理发育、地
24、下水丰富时，也可进行注浆防水。 7.施工缝、变形缝防水 对新建或更换衬砌的隧道，变形缝、施工缝的防水可随混凝土灌注同时施工，采用的主要材料有：止水带 ，遇水膨胀橡胶 ，各种密封材料。 （二）衬砌漏水的封堵 所谓堵漏材料就是一种能在几十秒或数分钟即开始初凝的材料。堵漏材料品种繁多，常用的有： （1）无机高效防水粉 （2）水泥类堵漏材料 （三）截水设施 1.地表截水 地表截水就是在地表设置天沟以截断流向隧道围岩的水。 2.地下截水 当隧道衬砌周围地下水有明显集中的来水通路，导致地下水流量很大，可采取地下截水设施截断水源。 泄水洞 钻孔截水 拦截暗河防渗帷幕截水 总之，隧道的水害治理是一个完整的治水
25、系统，要排、堵、截相结合，不能只强调其中一方面。只有防、排、截、堵互相配合，相辅相成，共同发挥作用，才有可能根治水害。第五节第五节 衬砌裂损及整治措施衬砌裂损及整治措施一、衬砌裂损的类型 （一）衬砌变形 衬砌变形有横向变形和纵向变形两种，其中横向变形是主要变形。衬砌横向变形是指衬砌由于受力原因而引起拱轴形状的改变。 （二）衬砌移动 衬砌移动是指衬砌的整体或其中一部分出现转动（倾斜）、平移和下沉（或上抬）等变化，也有纵向与横向移动之分，其基本形态如表8-4和表8-5所示。 表8-4 隧道衬砌纵向移动的基本形态 表8-5 隧道衬砌横向移动的基本形态续上表（三）衬砌开裂 衬砌开裂是指衬砌表面出现裂纹
26、（或龟裂）和裂缝（宽度较大）或贯通衬砌全部厚度的裂纹总称，是衬砌变形的结果。衬砌开裂包括有张裂、压溃和错台三种。 1.张裂 弯曲受拉和偏心受拉引起的裂损，其特征是裂纹、裂面与应力方向正交，缝宽由表及里逐渐变窄。如图8-7所示。图8-7 衬砌张裂 2.压溃 弯曲或偏心受压引起的衬砌裂损。裂纹边缘呈压碎状，严重时受压区表面产生鱼鳞状碎片（中间厚，四周薄）剥落掉块等现象，如图8-8所示。图8-8 衬砌压溃 3.错台 由剪切力引起的裂缝，裂缝宽度在表面至深处大致相同，衬砌在裂缝两侧沿剪切方向有错动，即形成错台，如图8-9所示。 图8-9二、衬砌裂损的特点 1.裂损的自然发展过程 衬砌结构受力,发生轻微
27、变形、移动随着变形量或移动量增大，衬砌局部出现少量裂纹裂纹宽度、密度增大，隧道净空变小隧道净空严重缩小、衬砌破碎、失去承载能力局部掉块、失稳、甚至拱坍墙倒。 2裂损发展的主要规律 衬砌的裂损发展一般有缓慢变化、急剧变化、相对稳定等三个不同的阶段，往往是交替呈周期性地出现。 3裂损的分布特点 了解和掌握衬砌裂损的分布特点，就能及早发现病害，及时采取对策。衬砌裂损的分布一般有以下特点。 （1）按纵向节段分布： 洞口与洞口段，特别是斜交洞门有偏压或边、仰坡不稳固的洞口段。 设有大型洞室的节段或各种洞室的接头处。 洞身穿过断层、构造破碎带、接触变质带、滑坡带等山体压力大且岩体不稳定的节段。洞身穿过软弱
28、围岩的节段。偏压隧道没有采用加强衬砌或偏压衬砌的节段。寒冷地区围岩有冻胀现象的节段。衬砌实际厚度不足或圬工强度过低的节段。施工中超挖过大没有回填或回填不密实及施工中发生大塌方的节段。施工中已经发生裂损的节段。（2）按横断面分布：洞口附近及傍山隧道靠山侧裂损多，靠河侧少。靠山侧以拱腰、墙腰内缘张裂多，靠河侧墙顶压劈或墙脚张裂较多。衬砌断面对称，实际荷载分布不对称的变形、移动和裂损的部位也不对称。衬砌的变形、移动和裂损多沿施工期间出现过的裂缝和施工缝发展。衬砌背后存在没有回填或回填不密实处则该部位易出现较大的移动和外鼓。衬砌背后临时支撑未能全部拆除的，在支撑部位会出现较大的集中荷载，此处衬砌内缘易
29、出现张裂和错台。采用三心圆尖拱衬砌的隧道，易在拱腰墙腰产生内鼓开裂拱顶内缘压碎。由于各种原因（如坍方、拱架下沉、施工困难等）造成衬砌厚度不足，则此处衬砌容易发生变形和裂损。三、衬砌裂损的整治措施（一）衬砌裂损的整治原则 整治衬砌裂损病害首先要消灭已有的衬砌裂损带来的对结构及运营的一切危害，并防止再加大裂损。其次是采取以稳固围岩为主，稳固围岩与加固衬砌相结合的综合治理措施。（二）稳固岩体的工程措施 1.治水稳固岩体 地下水的浸泡与活动对各种围岩的稳定性消弱最大。通过疏干围岩含水，坚决地采取治水措施是稳固岩体的根本措施之一。 2.锚杆加固岩体 对较好的岩体（小于级），自衬砌内侧向围岩内打入一定数量
30、和深度（35m）的金属锚杆、砂浆锚杆，可以把不稳定的岩块固定在稳定的岩体上，提高破碎围岩的黏结力 。锚杆、钢筋网及喷混凝土补强横断面图缺口处喷C25粗纤维混凝土25机械端锚式中空注浆锚杆,L=4.5m,环向间距1.0m,梅花型布置抗剪钢筋 初期支护二次衬砌8钢筋岗，网格间距1515cm抗剪钢筋8-10 锚杆加固岩体 3.注浆加固岩体 通过向破碎松动的岩体压入水泥浆液和其它化学浆液（如铬木素、聚氨酯等），加固围岩。 4.支挡加固岩体 对靠山、沿河偏压隧道或滑坡地带，除治水稳固山体外，尚可采用支挡措施，包括设支挡墙、锚固沉井、锚固钻（挖）孔桩等来预防山体失稳与滑坡，这种工程措施只能用于洞外整治。
31、5.回填与换填 如果衬砌外周围存在着各种大小空隙（如超挖而没有回填等），要采取回填措施，用砂浆或混凝土将围岩空隙回填密实。如果隧底存在厚度不大的软弱不稳定的岩体或有不稳定的充填物，可以采取换填办法处理。（三）衬砌加固与更换 1.压浆加固 （1）圬工体内压浆加固 衬砌裂损发展非常缓慢或者已呈稳定，可以进行圬工体内压浆，一般以压环氧树脂浆为主，并选择无水季节施工。 （2）衬砌背后压浆加固 主要是针对衬砌的外鼓和整体侧移。在拱后压浆增加拱的约束可以起到提高衬砌刚度和稳定性的作用，所以一般可以局部应用，主要在发生外鼓变形的部位。 2.嵌补加固 对已呈稳定暂不发展的裂缝，如果不能采取压浆加固者可以采取将
32、裂缝修凿剔深，用钢轨拱架嵌补，在缝口处用水泥砂浆、环氧树脂砂浆或环氧树脂混凝土进行嵌补。如图8-11所示 。图8-11 嵌补加固型钢加固 3.喷锚加固 裂损衬砌的所有内鼓变形和向内移动的裂损部位，采用（预应力）锚杆加固岩体（如图8-12所示），可将衬砌与岩体嵌固在一起，形成一个均匀压缩带，以增强围岩的稳定性 。 图8-12 锚喷加固衬砌内表面补强横断面图既有衬砌W型钢带隧道中心线25中空注浆锚杆崩塌缺口粗纤维砼喷层W钢带补强W钢带W钢带安装立面剖面图二次衬砌26锚杆孔W钢带立面正视图初期支护28自进式中空注浆锚杆纵向及环向间距 1.0m，梅花型布置W钢带W钢带补强面展开图W钢带间距1mW钢带加
33、固W钢带加固 4.套拱加固 如果混凝土质量差，厚度不够，或受机车煤烟侵蚀，掉块剥落严重，并且拱顶净空有富余时，可对衬砌拱部加筑套拱（如图8-13所示）或全断面加筑套拱（如图8-14所示）。图8-13 拱部套拱加固图8-14 全断面套拱加固套拱补强套拱补强“八一八一”隧道套衬示意隧道套衬示意马富隧道病害整治马富隧道病害整治 套拱加固5 5、套拱补强、套拱补强套拱加固已绑扎好钢筋 5.更换衬砌 拱部衬砌破坏严重，已丧失承载能力，用其它整治补强手段难以保证结构稳定，或者衬砌严重侵入限界，采用其它整治措施有困难时，采用全拱更换，彻底根除病害。 6.其它加固手段 当仅有墙脚内移而不下沉和隧底岩土隆起时，
34、可在墙基处增设混凝土支撑以扩大基础，如图8-11所示。 隧底围岩软弱下沉或隧底填充上鼓时，可加设仰拱，如图8-12所示。图8-11 墙基混凝土支撑加固 图8-12 增设仰拱加固第六节第六节 衬砌侵蚀及整治措施衬砌侵蚀及整治措施一、衬砌侵蚀的种类及危害 1.水蚀 主要指衬砌受到地下水的作用而产生的腐蚀。一般发生在隧道的拱部、边墙、仰拱、排水沟和电缆槽等各部位。 （1）溶出型侵蚀 （2）硫酸盐侵蚀 （3）镁盐和氨化物的侵蚀。 2.烟蚀 主要是指在内燃机车牵引的区段，其产生的“烟雾”对衬砌混凝土产生的侵蚀，分为化学性侵蚀和机械性侵蚀。 3.冻蚀 冻蚀是指在严寒地区的隧道，混凝土衬砌由于冻融交替产生的
35、侵蚀。 4.骨料溶胀 骨料溶胀指衬砌混凝土中的粗、细骨料中含有遇水溶解和膨胀的材料而造成的对衬砌的侵蚀。 二、混凝土侵蚀的整治措施（一）防侵蚀原则 在各类侵蚀病害中，除了烟的机械侵蚀外，水是主要的致害媒介，因此，防蚀必先治水。环境水对混凝土和水泥砂浆的侵蚀作用主要可归纳为三种：溶出性侵蚀（即非结晶性侵蚀）、结晶性侵蚀和复合性侵蚀（溶出性和结晶性两种侵蚀同时作用或交替作用）。（二）防侵蚀的方法 1.采用抗侵蚀混凝土 （1）抗侵蚀水泥材料的选择 （2）采用外加剂 2.采用防蚀层 （1）防蚀层铺设面的确定 （2）制作防蚀层 （3）伸缩缝、变形缝防蚀 （4）已腐蚀衬砌的加固与翻修 第七节第七节 隧道冻
36、害及整治措施隧道冻害及整治措施一、冻害的种类及其危害 1.冰柱、冰溜子 渗漏的地下水通过混凝土裂缝逐渐渗出，在渗出点出口处受低温影响积成冰柱，尤其在施工接缝处渗水点多，结晶明显，累积十至几十厘米厚的冰溜子（又称为挂冰）。如不清理，冰溜子越积越大，侵入限界，危及行车安全。 拱部渗漏逐渐形成冰柱子（冰葫芦），一般地区仅仅是影响限界。 隧道排水沟槽设施，保温不良引起冰冻称冰塞子。水沟地下排水困难，因结冰堵塞，使水沟（管或槽）冻裂破损，地下水不易排走，衬砌周边因水结冰而冻胀，致使隧道内各种冻害接踵而来。图 8-13 拱部渗水挂冰图8-14 拱墙渗水和路面结冰 2.衬砌发生冰楔 隧道砌筑在围岩良好地段，
37、一旦衬砌壁后有空隙，渗透岩层的地下水，在排水不通畅时水就积在衬砌与壁后围岩间，结冰冻胀产生冰冻压力，传递给衬砌。 3.围岩冻胀破坏 （1）隧道拱部衬砌发生变形与开裂 （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 二、冻害的成因 1.寒冷气温的作用 隧道冻害与所在的地区气温（低于0或正负交替）有直接关系。 2.季节冻结圈的形成 沿衬砌周围各最大冻结深度连成一个圈叫做季节冻结圈。隧道的排水设备如埋在冻结圈内，冬季易发生冰塞。在冻结圈范围内的岩土，由于受强烈频繁的冻融破坏，风化破碎程度与日俱增，也是冻害成因之一。 3.围岩的岩性对冻胀的影响 在隧道的季节
38、冻结圈内如果是非冻胀性土，不会发生冻胀性病害。因此，如果季节冻结圈内是冻胀性土，更换为非冻胀性土是有效的整治措施。4.隧道设计和施工的影响隧道在设计和施工时，对防冻问题没有考虑或考虑不周，造成衬砌防水能力不足，洞内排水设施埋深不够、治水措施不当，施工有缺陷，都会造成和加重运营阶段隧道的冻害。三、冻害的整治措施 （一）综合治水 （二）更换土壤 （三）结构加强 （1）加大侧向拱度，使拱轴线能更好地抵抗侧向冻胀。 （2）拱部衬砌厚度增加，一般加厚10左右。 （3）提高衬砌混凝土标号或采用钢筋混凝土。 （四）保温防冻 （1）加筑保温层 在衬砌表面或初期支护与二次衬砌之间设隔热材料，使围岩的热量在冬季不逸出隧道衬砌，并保持隔热材料的表面在冰点以上，从而防止冻害的发生。 （2）降低水的冰点：向地下水中加入乙二醇 、盐或糖。 （3）供热防冻 图8-15 衬砌表面设保温层
