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1、第13章运营期间的隧道管理与维护,13.1隧道的运营管理与性能检测13.2隧道性能检测13.3隧道渗漏水的处理13.4隧道破损的维修,13.1隧道的运营管理与性能检测,13.1.1隧道安全管理设施13.1.2隧道火灾及其预防13.1.3隧道火灾事故的预防措施,13.1.1隧道安全管理设施,隧道安全管理设施主要包括通报装置、紧急警报装置、防火设施等，参见第5章相关内容。,13.1.2隧道火灾及其预防,1.公路隧道火灾的原因2.铁路隧道火灾原因3.火灾高发的隧道结构,1.公路隧道火灾的原因,(1)车辆机械故障引发的火灾车辆机械故障引发火灾的主要原因有机件摩擦起火、化油器回火、电气线路短路、车辆漏油
2、、轮胎爆胎等。(2)隧道内交通事故引发的火灾由于车辆超速行驶和隧道能见度低，极易发生车辆之间、车辆与隧道设施相撞或刮擦，发生交通事故导致火灾。(3)车辆上的货物引起火灾隧道内有各种车辆通过，它们所载的货物有可燃的或易燃的物品可能会因各种意外引发火灾。,2.铁路隧道火灾原因,1)隧道方面。2)轨道结构方面。3)机车方面。4)车辆方面。5)乘客方面。,3.火灾高发的隧道结构,1)隧道较长。2)隧道形状复杂。3)形成低扩散区。,13.1.3隧道火灾事故的预防措施,(1)加强危险货物列车的防火运营管理和行车安全管理(2)建立完善的隧道防火、灭火系统完善的防火、灭火系统包括可靠的通信联络系统、通风排烟系
3、统，以及先进的火灾探测系统、报警系统和灭火系统等。(3)加强隧道消防科学研究随着我国国民经济的持续发展隧道建设呈现兴旺趋势，而且单条隧道里程越来越长，防火工作的任务愈加繁重。,(1)加强危险货物列车的防火运营管理和行车安全管理,1)对于易燃易爆等危险货物的装运必须严格按照铁路危险货物运输规则执行，确保运送此类货物列车的状态完好，并制定出相关的安全措施。2)行车过程应有经过有关安全技术管理部门培训并考核合格、了解车辆性能结构及发生火灾事故时处理方法的专门人员进行押运。3)加强线路的维修保养工作，提高隧道内轨道和线路的质量标准，并特别做好隧道内防止车辆脱轨的措施。4)优化货物列车的空、重车混合编组
4、，特别是易燃易爆货物列车的混合编组。5)在列车通过隧道之前的车站设置红外探测装置，以防带有火险隐患列车驶入隧道。,13.2隧道性能检测,1.经常检测2.定期检测3.特别检测4.检测项目5.检测的方法6.隧道历史概况及现状分析7.检测工作应做的各种记录,1.经常检测,系统地了解隧道结构的一般状态，发现病害并调查需要维修的工作量。以目测为主，每日一次，由隧道养护工区负责。其内容包括：排水设施是否通畅，衬砌表面是否有漏水，洞口山坡是否可能有塌方落石，隧道上方地表是否出现冲沟和陷穴，对已有病害进行观测并做好记录以便存档。,2.定期检测,(1)秋季大检测每年秋季(雨期以后)对隧道建筑物进行一次全面、细致
5、的检测，详细了解建筑物各部分的状态，特别是雨期前后的情况，发现病害，分析原因，提出治理方案。(2)春季大检测针对所在地区的不同气候条件和容易发生的病害特点，进行春季设备检测。,3.特别检测,(1)对于长大的、构造复杂的、有严重病害或有继续扩展病害趋势的隧道建筑物检测对重要隧道要规定出专门的检测制度，并定期分析观测结果。(2)隧道限界检测这是专门针对隧道衬砌限界所进行的全面检测，对铁路隧道尤为重要，铁路工务规章规定，至少每5年要检测一次，记录存档，为以后隧道的改建和扩建提供技术资料。,4.检测项目,(1)洞门检测(2)洞口及其附近的检测(3)洞内检测,(1)洞门检测,1)洞门是否完整、圬工有无开
6、裂、剥落、下沉或倾斜。2)洞门端墙和翼墙是否漏水、泄水孔是否淤塞。3)洞顶水沟有无漫沟出槽、淤积堵塞和铺砌破损等。,(2)洞口及其附近的检测,1)地面排水系统是否完善，有无漫沟出槽、淤积堵塞和铺砌破损。2)仰坡及洞口两侧路堑有无滑坡、裂缝、陷穴、冲刷、崩塌、落石。3)洞外支挡建筑物有无变化或破损。4)有无常年积水和季节性积水的地形、地物。5)竖井、斜井等辅助隧道有无损坏及地表水灌入。6)山体植被有无严重破坏。7)当地的工农业生产对隧道有否造成不利影响。8)明洞覆盖土层厚度有无变化等。,(3)洞内检测,1)衬砌有无水蚀、烟蚀、冻蚀或骨料酥解。2)衬砌有无变形、裂缝、错台、剥落、掉块、下沉、隆起或
7、凸鼓侵限。3)整体道床有无断裂、下沉、隆起或翻浆冒泥。4)洞内有无挂冰侵限、冻胀裂损或春融翻浆冻害。5)洞内防水系统是否工作正常，有无渗、滴、漏、涌等水害。6)辅助隧道有无坍塌、堵塞、积水，封口有无损坏，对正洞有无不利影响。7)路面有无破损，检修道或人行道有无损坏。8)各种标志、标线及用白色反光材料涂刷部位，有无污染、缺损，指示是否清晰。9)定期检测洞内有害气体含量、路面亮度、烟雾含量及噪声值。,5.检测的方法,1)洞内肉眼观察。2)定期对设置的观察面进行量测，并用曲线外插法预测变形及受力状态。3)观察地下水数量及水质变化。4)钻孔探查，了解岩石受力及松动状态、岩石与隧道接触状态、隧道结构变形
8、裂缝状态、密封层防水性等。5)开挖检查井及坑道探查。6)利用现代测量方法，如地质电测法、红外线测量法等检查。,6.隧道历史概况及现状分析,(1)隧道历史概况(2)隧道现状分析,(1)隧道历史概况,1)隧道的开工与竣工时间、交付营运的时间、设计及施工单位等。2)隧道工程地质及水文地质情况。3)在施工过程中，曾经发生过塌方等事故的地点及当时处理的情况。4)验收对工程质量及存在问题的评价。,(2)隧道现状分析,1)针对隧道的主要病害状况，分析原因及危害性，并预测发展趋势。2)对主要病害曾采取过哪些措施，有何收效及经验教训。3)历年来经过各种维修后，解决了哪些问题，还存在什么问题。4)对整治病害及技术
9、改造的意见。,7.检测工作应做的各种记录,1)衬砌裂缝记录。2)衬砌漏水记录。3)衬砌变形、腐蚀记录等。4)隧道洞外降水记录。5)隧道洞内、外地下水的水源、流量及流速观测记录。,13.3隧道渗漏水的处理,13.3.1运营隧道水害的类型及其成因13.3.2渗漏水治理要点13.3.3隧道常见渗漏水治理措施13.3.4隧道渗漏水治理注意事项13.3.5隧道渗漏水治理的截水措施,13.3.1运营隧道水害的类型及其成因,1.水害的类型及危害2.水害的成因,1.水害的类型及危害,(1)隧道渗漏水和涌水隧道渗漏，按其发生的部位和流量可分为：拱部有渗水、滴水、漏水成线和成股射流4种；边墙有渗水、淌水2种，少数
10、隧道有隧道涌水病害。(2)运营隧道中地表水或地下水向隧道周围渗流汇集(3)潜流冲刷由于地下水渗流和流动而产生的冲刷和溶蚀作用。,2.水害的成因,(1)隧道穿过含水的地层(2)隧道衬砌防水及排水设施不完善,13.3.2渗漏水治理要点,1.一般规定2.治理步骤3.一般治理措施,1.一般规定,1)渗漏水治理时应掌握工程原防排水系统的设计、施工、验收资料。2)渗漏水治理施工时应按先顶(拱)后墙而后底板的顺序进行，应少破坏原结构和防水层。3)有降水和排水条件的地下工程，治理前应做好降水和排水工作。4)治理过程中应选用无毒、低污染的材料。5)治理过程中的安全措施、劳动保护应符合有关安全施工技术规定。6)地
11、下工程渗漏水治理，必须由防水专业设计人员和有防水资质的专业施工队伍完成。,2.治理步骤,(1)隧道与地下工程渗漏水治理前，应调查渗漏水的变化规律；渗漏水的现状、水源及影响范围；衬砌结构的损害程度；结构稳定情况及监测资料。(2)渗漏水的原因分析应从设计、施工、使用管理等方面进行。(3)渗漏水治理过程中，应严格每道工序的操作，上道工序未经验收合格，不得进行下道工序施工。(4)随时检测治理效果，做好隐蔽施工记录，发现问题及时处理。(5)竣工验收应符合下列要求：,3.一般治理措施,1)大面积严重渗漏水可采用下列处理措施：衬砌后和衬砌内注浆止水或引水，待基面干燥后，用掺外加剂防水砂浆、聚合物水泥砂浆、挂
12、网水泥砂浆或防水涂层等加强处理；引水孔最后封闭；必要时采用贴壁混凝土衬砌加强。2)大面积一般渗漏水和漏水点，可先用速凝材料堵水，再做防水砂浆抹面或防水涂层加强处理。3)渗漏水较大的裂缝，可用速凝浆液进行衬砌内注浆堵水，渗水量不大时，可进行嵌缝或衬砌内注浆处理，表面用防水砂浆抹面或防水涂层加强。4)结构仍在变形、未稳定的裂缝，应待结构稳定后再进行处理，处理方法按第3)条的措施治理。5)有自流排水条件的工程，除应做好防水措施外，还应采用排水措施。6)需要补强的渗漏水部位，应选用强度较高的注浆材料，如水泥浆、超细水泥浆、环氧树脂、聚氨酯等浆液处理，必要时可在止水后再做混凝土衬砌。7)喷锚支护工程，可
13、采用引水带、导管排水，喷涂快凝材料及化学注浆堵水。8)特殊部位渗漏水处理可采用下列措施：,3.一般治理措施,变形缝和新旧结构接头，应先注浆堵水，再采用嵌填膨润土止水条、遇水膨胀止水条、密封材料或设置可卸式止水带等方法处理；穿墙管和预埋件可先用快速堵漏材料止水后，再采用嵌填密封材料、涂抹防水涂层、水泥砂浆等措施处理；施工缝可根据渗水情况采用注浆、嵌填密封防水材料及设置排水暗槽等方法处理，并在表面增设水泥砂浆、涂层防水层等加强措施。,13.3.3隧道常见渗漏水治理措施,1.蜂窝、孔洞渗漏水处理2.混凝土裂缝渗漏水处理3.衬砌接缝渗漏水处理,1.蜂窝、孔洞渗漏水处理,(1)堵漏处理根据蜂窝、孔洞及渗
14、漏水情况，查明渗漏水部位，然后进行堵漏处理。(2)修补处理在修补处理前，先将基层松散不牢的石子剔凿掉，用钻子或剁斧将表面凿毛，清理后冲水刷干净。,2.混凝土裂缝渗漏水处理,(1)混凝土裂缝产生原因(2)治理方法,3.衬砌接缝渗漏水处理,(1)暗排法暗排法沿衬砌接缝凿槽后，在槽内安装排水管将渗水排下引至排水系统。(2)明排法明排法是在衬砌表面沿接缝安装排水半管将渗水引至排水系统。,图13-1暗排PVC管排水法施工工艺,3.衬砌接缝渗漏水处理,图13-2明排PVC管排水法施工工艺,3.衬砌接缝渗漏水处理,13.3.4隧道渗漏水治理注意事项,1.查找渗漏点2.确定渗漏水情况，制定渗漏水方案3.刚柔结
15、合,1.查找渗漏点,1)首先将隧道内墙壁或地面擦干，然后进行通风，以判断是否为因洞内外温度差或潮湿引起的结露。2)如果不属于上述情况，即可在潮湿面擦干后，均匀地撒一层干水泥粉，观察有无湿点或印湿线，如果有即可确定渗漏水的孔、缝部位，此法适宜大面积渗漏水部位的检测。3)如果第2)种方法不易实现时，可用速凝水泥胶浆(水泥促凝剂；11)，在基层表面均匀涂抹一层，再撒干水泥粉一层，如发现湿点或湿线，即为渗漏水裂缝。4)对于大面积慢渗漏水部位，可用喷灯烘烤，渗漏水孔、缝亦容易被发现。5)用毛笔或毛刷查漏。,2.确定渗漏水情况，制定渗漏水方案,1)查找并隔离水源，尽量使治理渗漏施工在无水的状态下进行。2)
16、从结构上分析渗漏原因。3)确定方案时.必须对施工过程中搅拌、浇筑、振捣、养护等各个环节以及施工缝及变形缝的留设位置、处理方法等进行了解，以判断工程渗漏水的原因。4)检测防水材料是否选择不当或质量不好。5)按照现场实地勘察结果，确定采用堵、注、涂、抹中的哪些施工方法达到治漏和防水的综合功能。6)堵漏时本着大漏变小漏，线漏变点漏，片漏变孔漏，使漏水汇集一点或数点，最后集中堵塞渗漏点的原则。,13.3.5隧道渗漏水治理的截水措施,(1)地表截水(2)地下截水当隧道衬砌周围地下水有明显的集中来水通路，导致地下水流量很大时，可采取地下截水设施截断水源。,(1)地表截水,1)对洞顶的积水洼地，宜开沟疏导引
17、流。2)对洞顶以上的水工隧道、水库、稻田、输水渠等可能造成隧道漏水的，要作防渗处理。3)对施工及地质勘测留下的钻孔、坑道、洞穴，要做好排水处理或封填。4)对断层破碎带、陷穴、漏斗等，如有较大的径流进入时，宜作截水沟或回填，若无明径流，但却影响隧道漏水时，应采取封闭措施(如换填、注浆等)。,13.4隧道破损的维修,13.4.1衬砌破损的类型13.4.2衬砌裂损的特点13.4.3隧道的维修13.4.4明洞破损整治,13.4.1衬砌破损的类型,(1)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。(2)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)
18、等变化，也有纵向与横向移动之分。(3)衬砌开裂衬砌开裂是指衬砌表面出现裂纹(或龟裂)和裂缝(宽度较大)或贯通衬砌全部厚度的裂纹的总称，是衬砌变形的结果。,图13-3衬砌裂损的形式a)张裂b)压溃c)错台,13.4.1衬砌破损的类型,13.4.2衬砌裂损的特点,1.裂损的自然发展过程2.裂损发展的主要规律3.裂损的分布特点,2.裂损发展的主要规律,1)节段衬砌没成环之前出现的裂损，在成环之后可能渐趋稳定。2)衬砌背后回填不及时造成的裂损，在回填之后可能渐趋稳定。3)拆模过早造成的裂损，待圬工强度提高后可能呈相对稳定。,3.裂损的分布特点,(1)按纵向节段分布(2)按横断面分布,13.4.3隧道的
19、维修,1.稳定围岩的工程措施2.衬砌裂损的治理,1.稳定围岩的工程措施,(1)洞穴和超挖处理隧道衬砌周围如果存在各种超挖、塌方、洞穴、溶洞等，如果在施工期间没有认真处理，或处理不到位，会使得衬砌结构失去周边的有利支撑条件，将不能充分发挥衬砌的承载能力，就会产生围岩松动。(2)换填与跨越如果隧底存在厚度不大的软弱不稳定岩体，或者隧底洞穴中有不稳固的充填物，因而造成衬砌节段下沉，可以采取基础换填方法。,2.衬砌裂损的治理,(1)衬砌背后压浆加固衬砌背后压浆与围岩固结压浆的目的不同，它主要是针对衬砌的外鼓或侧移。(3)套拱加固衬砌当拱顶净空有富余时，可以采用此方法。(4)嵌钢拱架如图13-5所示。(
20、5)全拱更换当拱部衬砌严重破损，或者衬砌严重侵入限界，用其他方法已难以保证结构的稳定或采用其他整治措施有困难时，才考虑更换全拱。(6)增设仰拱或水平支撑仰拱的设置可以显著地改善衬砌结构的受力状态。(7)喷锚加固采用喷锚加固取代浇筑混凝土加固是行之有效的好方法，它具有施工简单、加固效果显著的优点。,图13-4钢拱施作示意图,2.衬砌裂损的治理,图13-5嵌钢拱架加固示意图,2.衬砌裂损的治理,13.4.4明洞破损整治,1.明洞衬砌裂损原因2.整治措施,1.明洞衬砌裂损原因,(1)落石冲击力造成裂损当明洞回填土层厚度不够时，山坡落石造成的冲击力就可能使明洞的拱顶或边墙衬砌产生裂缝，因为较薄的回填土
21、层不足以将冲击力均匀扩散分布在整个拱跨，致使局部承受过大的冲击集中力。(2)边坡滑坍当明洞位于断层或软硬不均的地层上，以及浅层滑坡、坍塌，都能对明洞产生程度不同的偏压，可能造成衬砌裂损。(3)超载堆积当明洞地面上或由于落石的堆积，或由于雨期塌方堆积，致使明洞的实际荷载超过了设计荷载，可导致衬砌裂缝。(4)斜交、偏压等不利因素衬砌环形裂缝多发生在明洞门附近。(5)基础处理不当很多明洞位于半路堑地段，它的基础限于地形和地质条件未能修建在稳固的基岩上。,2.整治措施,1)明洞顶上应按设计要求保持足够的填土厚度和良好的排水坡。2)已经损坏和失效的排水与防水设施应及时修理与加固。3)个别段落洞身有整体横向蠕动滑移时，可在明洞外侧增设抗滑挡墙，增大外侧抗滑回填土的体积，必要时设置抗滑桩加固。4)根据实际观测和调查，有针对性地改建洞门墙，使其形状及尺寸能适合拦挡落石和泥流，必要时可考虑接长明洞。5)明洞边、仰坡的稳定是很重要的，当发现有不稳定趋势时，应有针对性地进行加固，主要的措施有：对松散破碎的坡面喷浆固结、三合土捶面、干砌片石或浆砌片石护面，必要时采用地表喷锚加固。,
