城市軌道交通橋隧維修與養(yǎng)護(hù) 課件 3.1隧道常見病害

城市軌道交通橋隧維修與養(yǎng)護(hù)隧道常見病害CommondiseasesoftunnelCONTENTS目錄襯砌劣化Liningdeterioration襯砌裂損Liningdanege滲漏水Waterleakage道床病害Diseasesoftrackbed1滲漏水漏水種類隧道襯砌周圍積水潛流沖刷滲漏水的成因滲漏水襯砌裂損襯砌劣化道床病害一、漏水種類根據(jù)水量，水壓的大小不同，隧道襯砌的滲漏水現(xiàn)象一般表現(xiàn)為滲、滴、淌、涌?！皾B”是指地下水從襯砌外向內(nèi)潤濕，使襯砌內(nèi)出現(xiàn)面積大小不等的滲潤，但水仍附著在襯砌的內(nèi)表面；襯砌表面呈濕潤狀態(tài)，并像冒汗一樣出現(xiàn)水珠。“滴”是指水滴間斷地脫離襯砌落人隧底，有時連續(xù)出水，也稱作滴水成線：拱部漏水成為水滴，不斷下滴?！疤省笔侵嘎┧B續(xù)順襯砌內(nèi)側(cè)墻流淌而下，漏水呈明顯水流從裂隙中流出或拱部滴水成線。“涌”是指有一定壓頭的水從襯砌裂隙中噴出。滲漏水襯砌裂損襯砌劣化道床病害二、隧道襯砌周圍積水運營隧道中地表水或地下水向隧道周圍滲流匯集，如果不能迅速排走將會引起以下病害：水壓較大時會導(dǎo)致襯砌破裂。使原完好的圍巖及圍巖的結(jié)構(gòu)面軟弱夾層因浸水而軟化或泥化，失去承載力，對襯砌壓力增大而導(dǎo)致襯砌破裂。使膨脹性圍巖體積膨脹，導(dǎo)致襯砌破壞。在寒冷地區(qū)發(fā)生冰脹和凍脹，快速導(dǎo)致襯砌破壞。滲漏水襯砌裂損襯砌劣化道床病害三、潛流沖刷潛流沖刷主要是指由于地下水滲流和流動而產(chǎn)生的沖刷和溶蝕作用，其危害有：襯砌基礎(chǔ)下沉，襯砌開裂或者仰拱、整體道床下沉開裂。圍巖滑移錯動導(dǎo)致襯砌變形開裂。對超挖回填不密實或未全部回填者，引起圍巖坍塌，導(dǎo)致襯砌破壞。侵蝕性水對襯砌的侵蝕。滲漏水襯砌裂損襯砌劣化道床病害除地下水豐富外，主要是由隧道設(shè)計與施工不當(dāng)造成的。如對襯砌周圍地下水的水源、水量，水質(zhì)調(diào)查分析不足，對防排水考慮不周，對結(jié)構(gòu)防蝕、耐凍、抗?jié)B也未做專項設(shè)計。隧道穿過含水的地層。如穿過砂類土或漂卵石類土含水地層：斷層帶節(jié)理及裂醴發(fā)育，含裂隙水的巖層：石灰?guī)r，白云巖等可溶性巖層，有充水的溶洞或暗河等與隧道相連通時：淺埋隧道地段，地表水沿覆蓋層的裂隙滲到隧道內(nèi)。四、滲漏水的成因滲漏水襯砌裂損襯砌劣化道床病害隧道襯砌綜合治水設(shè)施不完善或年久失效。如原建隧道襯砌防排水設(shè)備不全，隧道襯砌背后存在積水或承壓水：混凝土襯砌施工質(zhì)量差，孔裂縫多，自身防水能力差：防水層(內(nèi)貼式、外貼式或中間夾層)施工質(zhì)量不良，或材質(zhì)耐久性差：施工縫，伸縮縫，沉降縫等接縫處理不當(dāng)，或未做好防水處理：襯砌變形，腐蝕后產(chǎn)生的裂縫滲漏水：既有排水設(shè)備，如襯砌背后的暗溝、盲溝、無襯砌的輔助坑道、排水孔等年久失修阻塞。四、滲漏水的成因2襯砌裂損襯砌變形襯砌移動襯砌開裂襯砌缺陷滲漏水襯砌裂損襯砌劣化道床病害隧道襯砌是為了防止圍巖變形或坍塌，沿隧道洞身周邊用鋼筋混凝土等材料修建的承受地層壓力的永久性支護(hù)結(jié)構(gòu)。由于形變壓力、松動壓力，地層沿隧道縱向分布的不均勻作用溫度和收縮應(yīng)力作用、圍巖膨脹性或凍脹性壓力作用、腐蝕性介質(zhì)作用，施工人為因素、運營車輛的循環(huán)荷載作用等，隧道襯砌結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生裂縫和變形，影響隧道的正常使用，統(tǒng)稱為隧道襯砌裂損病害。襯砌裂損是隧道病害的主要形式，其類型主要有襯砌變形、襯砌移動、襯砌開裂、襯砌缺陷四種。滲漏水襯砌裂損襯砌劣化道床病害一、襯砌變形襯砌變形主要是指襯砌發(fā)生收斂變形，造成隧道凈空減小，或侵占預(yù)留的加固空間，包括斷面變形，錯臺錯縫，邊墻下沉等。襯砌斷面變形是指襯砌由于受力而引起拱軸形狀的改變。錯臺錯縫一般發(fā)生在隧道起拱線或施工縫處，其產(chǎn)生的主要原因是隧道起拱線或施工縫處較為薄弱，受剪切應(yīng)力作用而出現(xiàn)錯臺錯縫。通常，邊墻下沉伴隨著隧道底板隆起，繼而造成隧底上抬和整體下沉，使隧道襯砌發(fā)生變形和破壞。滲漏水襯砌裂損襯砌劣化道床病害二、襯砌移動襯砌移動是指襯砌的整體或其中一部分出現(xiàn)轉(zhuǎn)動（傾斜）平移和下沉（或上抬）等變化也有縱向與橫向移動之分。對于大多數(shù)發(fā)生裂損的襯砌，往往是縱向與橫向移動同時出現(xiàn)。三、襯砌開裂襯砌開裂是指襯砌表面出現(xiàn)裂紋，裂縫或貫通襯砌全部厚度的裂紋、包括張裂、壓潰和錯臺：①張裂。張裂是彎曲受拉和偏心受拉引起的裂損。②壓潰。壓潰是彎曲或偏心受壓引起的襯砌裂損。③錯臺。錯臺是由剪切應(yīng)力引起的裂縫。滲漏水襯砌裂損襯砌劣化道床病害三、襯砌開裂隧道襯砌裂縫根據(jù)裂縫走向及其和隧道長度方向的相互關(guān)系，分為縱向裂縫，環(huán)向裂縫和斜向裂縫三種，如圖3-1所示。環(huán)向裂縫，一般對于襯砌結(jié)構(gòu)正常承載影響不大。拱部和邊墻的縱向和斜向裂紋，破壞結(jié)構(gòu)的整體性，危害較大。滲漏水襯砌裂損襯砌劣化道床病害四、襯砌缺陷隧道可能存在的襯砌厚度不足，襯砌背后嚴(yán)重空洞，襯砌背后回填不密實等缺陷。這些劍陷在外界各種因素的影響下繼續(xù)發(fā)展，就會進(jìn)一步引起隧道發(fā)生開裂，變形等各種形式的破壞，使得襯砌結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和可靠性受到影響。襯砌厚度不足隧道建設(shè)過程中，如果施工單位偷工減料或未按照設(shè)計圖紙進(jìn)行施工，使建成隧道襯砌厚度未達(dá)到設(shè)計要求厚度，導(dǎo)致襯砌結(jié)構(gòu)承載力無法達(dá)到設(shè)計值，直接危害到結(jié)構(gòu)的安全性。得指出的是，早期隧道襯砌拱頂常因施工工藝等問題無法達(dá)到設(shè)計的厚度。滲漏水襯砌裂損襯砌劣化道床病害四、襯砌缺陷襯砌背后空洞1.隧道襯砌與圍巖之間常存在空院或兩者之間回填不夠密實，造成隧道襯砌與圍巖不能緊密貼合，一般稱為“背后空洞”。襯砌背后空洞既與隧道施工工藝，工法有關(guān)，又與隧道周圍地質(zhì)水文條件，隧道防排水方式相關(guān)。隧道施工過程中，由于施工工藝與工法等原因，背后大多存在空洞或回填不密實，特別在拱頂與拱腰等部位極易產(chǎn)生該類施工問題。襯砌背后回填物中可能存在松散土體，在長期的運營過程中，地下水會將它們沖走而形成空洞。此外，隧道用巖中包含易溶成分，在地下水溶解與沖蝕作用下也可能產(chǎn)生空洞。滲漏水襯砌裂損襯砌劣化道床病害四、襯砌缺陷2.隧道襯砌與圍巖之間常存在空院或兩者之間回填不夠密實，造成隧道襯砌與圍巖不能緊密貼合，一般稱為“背后空洞”。襯砌背后空洞既與隧道施工工藝，工法有關(guān)，又與隧道周圍地質(zhì)水文條件，隧道防排水方式相關(guān)。隧道施工過程中，由于施工工藝與工法等原因，背后大多存在空洞或回填不密實，特別在拱頂與拱腰等部位極易產(chǎn)生該類施工問題。襯砌背后回填物中可能存在松散土體，在長期的運營過程中，地下水會將它們沖走而形成空洞。此外，隧道用巖中包含易溶成分，在地下水溶解與沖蝕作用下也可能產(chǎn)生空洞。襯砌背后空洞會影響襯砌結(jié)構(gòu)與圍巖之間的相互作用以及結(jié)構(gòu)的承載狀態(tài)，即可能會造成應(yīng)力集中，形成偏壓效應(yīng)，導(dǎo)致襯砌受力不均衡或局部承載，引發(fā)或加劇其他類型的襯砌病害。滲漏水襯砌裂損襯砌劣化道床病害四、襯砌缺陷不均勻沉降隧道穿越平原丘陵，崇山峻嶺，區(qū)段地質(zhì)條件千差萬別。隧道賦存區(qū)域巖層可能存在大量的節(jié)理、溶洞，裂隙與斷層等不良地質(zhì)構(gòu)造。隧道施工期間的擾動往往加劇了地層之間的相互運動或地層內(nèi)部變形，不同區(qū)域地層變形的不一致則可能造成隧道發(fā)生不均勻變形和承受不利荷載:隧道運營過程中，地下水沖刷，溶洞，巖物理力學(xué)性質(zhì)不均勻，各向異性等因素都可能造成隧道周圍地層發(fā)生不均勻變形或運動，引發(fā)襯砌結(jié)構(gòu)不均勻沉降，使其發(fā)生變形與裂損。滲漏水襯砌裂損襯砌劣化道床病害四、襯砌缺陷內(nèi)空侵限隧道內(nèi)設(shè)備或襯砌結(jié)構(gòu)侵入隧道建筑限界時，將對隧道的運營產(chǎn)生嚴(yán)重的安全隱患，內(nèi)空侵限的主要原因有:圍巖后期沉降過大。圍巖后期沉降引起襯砌結(jié)構(gòu)變形過大，從而使襯砌結(jié)構(gòu)侵入建筑限界內(nèi)。這一般多發(fā)生于膨脹性圍巖或軟質(zhì)巖等大變形地段。施工原因。施工過程中，施工放樣誤差，澆筑二次襯砌混凝土?xí)r跑模等情況可能引起隧道斷面內(nèi)空不足。為了避免因施工原因而引起的內(nèi)空侵限問題，施工中必須加強測量放樣工作，開挖與噴射混凝土施工后應(yīng)復(fù)核斷面內(nèi)空尺寸，并須驗算模板臺車的整體剛度，防止模板變形等問題的發(fā)生。3襯砌劣化滲漏水襯砌裂損襯砌劣化道床病害地鐵運營環(huán)境下，按照規(guī)范進(jìn)行耐久性設(shè)計的隧道混凝土襯砌通常能滿足設(shè)計年限要求。但由于隧道滲漏水和裂損病害的影響，襯砌性能的劣化也是地鐵隧道不可忽視的重要病害形式之一。長期的滲漏水容易導(dǎo)致襯砌混凝土風(fēng)化剝落，水中的侵蝕性介質(zhì)還會加劇混凝土的劣化。襯砌開裂后，內(nèi)壁空氣中的二氧化碳和外壁地下水中的腐蝕離子侵入速度大大加快，混凝土的碳化速度和劣化速度顯著增加。同時，混凝土保護(hù)層的失效會導(dǎo)致鋼筋直接接觸外部潮濕空氣和地下水，發(fā)生銹蝕膨脹，進(jìn)一步加劇襯砌開裂，以致發(fā)生局部襯砌脫落。襯砌劣化使襯砌結(jié)構(gòu)強度減小，使用壽命縮短，甚至?xí)?dǎo)致鋼軌及扣件腐蝕，危及行車安全。4道床病害軌道交通區(qū)間隧道的結(jié)構(gòu)形式一般為兩種，即柔性結(jié)構(gòu)和剛性結(jié)構(gòu)。前者是采用盾構(gòu)法施工的預(yù)制拼裝襯砌，后者是采用明挖和暗挖法施工的現(xiàn)澆混凝土。柔性結(jié)構(gòu)隧道整體道床病害特征表現(xiàn)在水溝兩側(cè)與道床出現(xiàn)滲漏水、翻漿、冒泥。由于隧道不均勻沉降、管片拼裝誤差等產(chǎn)生的管片錯位，致使管片外側(cè)土體泥漿返滲到管片內(nèi)，引起水溝內(nèi)翻漿冒泥。滲漏水襯砌裂損襯砌劣化道床病害滲漏水襯砌裂損襯砌劣化道床病害剛性結(jié)構(gòu)區(qū)間隧道整體