【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 錯(cuò)牙發(fā)生，拱腳變形移動(dòng)。凍融時(shí)又有回復(fù)，產(chǎn)生殘余裂縫，多次循環(huán)危及結(jié)構(gòu)安全。(2)隧道邊墻變形嚴(yán)重邊墻壁后排水不暢，積水成冰，產(chǎn)生凍脹壓力；造成拱腳不動(dòng)，墻頂內(nèi)移，有的是墻頂不動(dòng)，墻中發(fā)生內(nèi)鼓，也有墻頂內(nèi)移致使斷裂多段。(3)隧道內(nèi)線路凍害線路結(jié)構(gòu)下部排水措施，在地下水豐富地區(qū)，水在冬季就凍結(jié)，道床隆起，在水溝處因保溫不好，與線路一樣有凍結(jié)，這樣水溝全長(zhǎng)也會(huì)高低不平。凍融使線路和道床翻漿冒泥、水溝斷裂破壞。水溝破壞后排水困難，水滲入線路又加大了線路凍害范圍。(4)襯砌材料凍融破壞隧道混凝土設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)較低，抗?jié)B性差，在富水區(qū)域水滲入混凝土內(nèi)部。冬季混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)凍脹，經(jīng)多年凍融循環(huán)使結(jié)構(gòu)變酥、強(qiáng)度降低，造成凍融破壞，洞口段凍融變化不大，襯砌除結(jié)構(gòu)內(nèi)因含水受凍害外，巖體凍脹壓力傳遞等破壞，促使襯砌發(fā)生縱向裂紋和環(huán)向裂紋。(5)隧底凍脹和融沉對(duì)多年凍土隧道，隧底季節(jié)融化層內(nèi)圍巖若有凍脹性，而底部沒有排水設(shè)備，每年必出現(xiàn)凍脹融沉交替，無(wú)鋪底的線路很難維持正常狀態(tài)，有時(shí)鋪底和仰拱也發(fā)生隆起或下沉開裂?！∫r砌發(fā)生冰楔(1)硬質(zhì)圍巖襯砌背后積水凍脹，產(chǎn)生冰凍壓力(稱為冰劈作用)傳遞給襯砌。經(jīng)緩慢發(fā)展，常年積累冰凍壓力像楔子似的，使襯砌發(fā)生破碎、斷裂、掉塊等現(xiàn)象。已裂解為小塊狀的拱部襯砌混凝土塊，在冰劈作用下，可能發(fā)生錯(cuò)動(dòng)掉塊。(2)襯砌的工作縫和變形縫充水凍脹，經(jīng)多次凍融循環(huán)，使裂縫不斷擴(kuò)大，引起襯砌裂開、疏松、剝落等病害?！《磧?nèi)網(wǎng)線掛冰隧道漏水落在鐵路電力牽引區(qū)段的接觸網(wǎng)和電力、通信、信號(hào)架線上結(jié)冰。如不及時(shí)除掉，會(huì)墜斷網(wǎng)線，使接觸網(wǎng)短路、放電、跳閘,中斷通信、信號(hào)，危及行車和人身安全?！龊Φ某梢?(1)寒冷氣溫的作用隧道凍害與所在地區(qū)氣溫(低于0℃或正負(fù)交替)直接相關(guān)，氣溫變化凍融交替是主因。(2)季節(jié)凍結(jié)圈的形成季節(jié)性凍害隧道中，襯砌周圍冬季凍結(jié)、夏季融化范圍的圍巖。沿襯砌周圍各最大凍結(jié)深度連成的圈叫季節(jié)凍結(jié)圈，當(dāng)襯砌周圍超挖尺寸不等，超挖回填用料不當(dāng)及回填密實(shí)不夠產(chǎn)生積水，形成凍結(jié)圈。修建在多年凍土中的隧道，襯砌周圍夏季融化范圍的圍巖稱為融化圈。在嚴(yán)寒冬季，較長(zhǎng)的隧道，兩端各有一段會(huì)形成凍結(jié)圈，稱為季節(jié)凍結(jié)段；中部的地段，不會(huì)形成季節(jié)凍結(jié)圈，成為不凍結(jié)段。隧道兩端凍結(jié)段長(zhǎng)度不一定相等。同一座隧道內(nèi)，季節(jié)凍結(jié)段的長(zhǎng)度恒小于洞內(nèi)季節(jié)負(fù)溫段的長(zhǎng)度。隧道的排水設(shè)備如埋在凍結(jié)圈內(nèi)，冬季易發(fā)生冰塞。(3)圍巖的巖性對(duì)凍脹的影響在隧道的季節(jié)凍結(jié)圈內(nèi)如果是非凍脹性土，不會(huì)發(fā)生凍脹性病害。因此，如果季節(jié)凍結(jié)圈內(nèi)是凍脹性土，更換為非凍脹性土是有效的整治措施。(4)隧道設(shè)計(jì)和施工的影響隧道在設(shè)計(jì)和施工時(shí)，對(duì)防凍問(wèn)題沒有考慮或考慮不周，造成襯砌防水能力不足，洞內(nèi)排水設(shè)施埋深不夠、治水措施不當(dāng)，施工有缺陷，都會(huì)造成和加重運(yùn)營(yíng)階段隧道的凍害?！《撮T損壞　洞口附近主要病害　洞門建筑物常見病害(1)洞門端墻前傾、裂縫，與襯砌環(huán)節(jié)脫離錯(cuò)臺(tái)。(2)洞口段襯砌拱部和邊墻出現(xiàn)環(huán)形裂縫。(3)洞門及襯砌縱向裂縫。(4)洞門排水設(shè)備不良或失效?！∵吰潞脱銎轮饕『?1)邊、仰坡崩塌，砸壞洞口建筑物或堵塞線路中斷行車。(2)邊、仰坡沿一定軟弱面整體下滑，堵塞排水設(shè)備，埋沒線路，破壞洞口建筑物?！《赐馑?1)水流沖刷仰坡、邊坡及洞口路基。(2)洪水向隧道內(nèi)倒灌(包括沿通風(fēng)洞及輔助坑道向正洞倒灌)。(3)洞頂泥石流掩埋洞口。(4)山體坡腳被洪水沖刷產(chǎn)生滑動(dòng)，造成隧道傾斜、滑移、下沉、襯砌開裂掉塊和變形侵限?！《纯诓『χ饕?1)洞口地質(zhì)一般較差，山體覆蓋薄。當(dāng)出現(xiàn)仰坡坍塌，順層滑動(dòng)及各種不良地質(zhì)現(xiàn)象時(shí)，使洞門承受過(guò)大的土體壓力，造成洞門墻斷裂、前傾，甚至拉斷襯砌，產(chǎn)生環(huán)形裂縫。(2)洞門地段巖質(zhì)松軟，基礎(chǔ)深度不夠，或土質(zhì)隧道洞口排水不良，使基礎(chǔ)土壤浸水軟化，造成基礎(chǔ)承載力不足，使洞門及洞口段襯砌下沉斷裂。(3)當(dāng)?shù)孛嫘倍?、地質(zhì)較差，并受地下水影響，或洞口地段淺層滑坡，或洞頂有大量崩塌時(shí)，易受較大的巖體偏壓，致使洞門及洞口段襯砌開裂。(4)洞口位于節(jié)理裂隙發(fā)育、巖體破碎的陡峭巖壁下，修建隧道時(shí)，坡腳受到擾動(dòng)，進(jìn)一步破壞了巖體的穩(wěn)定性。運(yùn)營(yíng)后在氣溫、雨水及其它自然營(yíng)力的影響下，極易發(fā)生邊、仰坡崩塌。(5)洞口附近有常年性積水或季節(jié)性積水，而缺少必要的治水設(shè)施或原有治水設(shè)施防洪標(biāo)準(zhǔn)過(guò)低，造成各種水害?！「綄俳ㄖ飺p壞為了使隧道能夠正常使用，保證車輛通過(guò)的安全性，除了洞門、明洞和洞身襯砌等主體建筑物以外，還要設(shè)置一些附屬建筑物。其中包括：隧道通風(fēng)建筑物、安全避讓設(shè)備、防排水設(shè)備和電力及通訊信號(hào)的安放設(shè)備以及隧道建設(shè)時(shí)的輔助坑道等。這些設(shè)施設(shè)備的損害將嚴(yán)重影響隧道的安全運(yùn)營(yíng)與管理。　隧道空氣污染隧道在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中交通車輛、電氣設(shè)備、拋棄的廢棄物等釋放出多種有害氣體，瓦斯隧道本身還會(huì)釋放出瓦斯氣體，而隧道是一個(gè)閉塞空間，一般只有進(jìn)出口與大氣相通，有害氣體不能很快消散，當(dāng)積累的濃度超過(guò)一定值時(shí)，會(huì)引起嚴(yán)重影響。這些有害氣體的影響是多方面的，第一，危害養(yǎng)護(hù)維修人員和機(jī)車車輛乘客人員的身體健康，有害氣體濃度積累過(guò)高時(shí)，導(dǎo)致入急性中毒；第二，腐蝕隧道內(nèi)的結(jié)構(gòu)物、鋼軌、扣件等設(shè)備；第三，降低隧道內(nèi)能見度，妨礙行車安全和維修工作的正常進(jìn)行?！≥o助坑道損害及原因輔助坑道有的已經(jīng)利用，有的廢置不用，多有坍方、積水等現(xiàn)象，對(duì)正洞危害很大。(1)平導(dǎo)底部高于正洞的仰拱底，造成平導(dǎo)中的地下水向正洞滲流。(2)平導(dǎo)和橫洞無(wú)永久支護(hù)，或原有支護(hù)失效，出現(xiàn)洞壁坍方、積水而影響正洞。(3)采取封閉處理的輔助坑道，無(wú)排水設(shè)施，水流滲入正洞。(4)輔助坑道與正洞連接處附近發(fā)生坍方，造成偏壓，導(dǎo)致正洞襯砌變形。(5)豎井與斜井未封填，其襯砌漏水，或豎井與斜井周圍的地表水下滲，造成正洞漏水。(6)豎井與斜井井身變形或脫節(jié)下沉，地表沉陷，正洞襯砌被壓壞?！∑渌綄俳ㄖ飺p害(1)避車洞：襯砌裂紋變形、漏水、混凝土腐蝕。(2)電纜槽：槽身裂損、蓋板缺損、積水。(3)電氣化設(shè)備室(無(wú)人增音站洞室、洞內(nèi)變壓器室、信號(hào)繼電箱室、絕緣梯車洞室)：襯砌裂損、漏水腐蝕。第3章　鐵路隧道常見病害分級(jí)整治隧道病害必須科學(xué)地評(píng)價(jià)隧道病害狀況，以便提出切中要害的整治方案。而對(duì)隧道病害程度進(jìn)行恰當(dāng)?shù)姆旨?jí)是科學(xué)評(píng)價(jià)隧道病害狀況的一個(gè)十分重要的方面，只有對(duì)隧道病害程度進(jìn)行恰當(dāng)?shù)姆旨?jí)，才能對(duì)隧道檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行綜合分析，從而科學(xué)地評(píng)價(jià)隧道病害狀況。從而為工務(wù)部門安排大修為了便于病害資料的管理，恰當(dāng)?shù)脑u(píng)估隧道狀態(tài)，將隧道病害等級(jí)劃分為A(嚴(yán)重)、B(重度)、C(中度)、D(輕度)、E(一般)等五個(gè)級(jí)別(見表31)。表31　鐵路隧道劣化等級(jí)劃分劣化等級(jí)對(duì)功能結(jié)構(gòu)和行車安全的影響措施A(嚴(yán)重)結(jié)構(gòu)功能嚴(yán)重劣化，危及行車安全立即采取措施B(重度)結(jié)構(gòu)功能嚴(yán)重劣化，進(jìn)一步發(fā)展危及行車安全盡快采取措施C(中度)劣化繼續(xù)發(fā)展會(huì)升至B級(jí)加強(qiáng)監(jiān)視，必要時(shí)采取措施D(輕度)影響較小加強(qiáng)檢查，正常維修E(一般)無(wú)影響正常保養(yǎng)及巡檢　隧道漏水病害分級(jí)隧道水害主要對(duì)線路的運(yùn)營(yíng)造成影響，參照1997年頒布的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《鐵路隧道設(shè)備劣化評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)——隧道》(TB/)，按漏水病害程度的影響將水害分為五級(jí)(詳見表32)。表32　滲漏水對(duì)隧道功能影響程度水害危害等級(jí)隧道狀態(tài)A(嚴(yán)重)水突然涌入隧道,淹沒軌面，危及行車安全；電力牽引區(qū)段，拱部漏水贏接傳至接觸網(wǎng)B(重度)隧底冒水，拱部滴水成線，嚴(yán)寒地區(qū)邊墻淌水，造成嚴(yán)重翻漿冒泥、道床下沉，不能保持正常軌道的幾何尺寸，危及正常運(yùn)行C(中度)隧道漏水、淌水、滲水及排水不良引起洞內(nèi)局部道床翻漿冒泥D(輕度)漏水使基床狀態(tài)惡化，鋼軌腐蝕。養(yǎng)護(hù)周期縮短，繼續(xù)發(fā)展將來(lái)會(huì)升至C級(jí)E(一般)有漏水，但對(duì)列車運(yùn)行及旅客安全無(wú)威脅。并且不影響隧道的使用功能　襯砌裂損病害分級(jí)襯砌裂損的病害程度主要依照裂縫情況判定，按照裂縫的長(zhǎng)度和寬度可將襯砌裂損病害程度分為五級(jí)，如表33所示。表33　鐵路隧道襯砌裂縫分級(jí)等級(jí)裂縫狀態(tài)A(嚴(yán)重)長(zhǎng)度L10m，寬度a5mm且變形繼續(xù)發(fā)展,拱部開裂呈塊狀,有可能掉落B(重度)L為5~10m，a5mm；開裂使襯砌呈塊狀，在外力作用下有可能崩塌和剝落C(中度)L5m且5mm≥a≥3mm 裂縫有發(fā)展，但速度不快D(輕度)L5m且a3mmE(一般)一般龜裂或無(wú)發(fā)展?fàn)顟B(tài)　襯砌腐蝕病害分級(jí)隧道襯砌腐蝕主要對(duì)結(jié)構(gòu)的影響有造成隧道襯砌結(jié)構(gòu)功能弱化，強(qiáng)度降低。隧道襯砌腐蝕分為混凝土襯砌腐蝕和石塊襯砌腐蝕。根據(jù)襯砌腐蝕的程度將其病害分為五級(jí)，見表34所示。表34　襯砌材料劣化等級(jí)評(píng)定劣化等級(jí)混凝土襯砌腐蝕砌塊襯砌腐蝕A(嚴(yán)重)襯砌材料劣化嚴(yán)重，經(jīng)常發(fā)生剝落，危及行車安全；襯砌厚度為原設(shè)計(jì)厚度的3/5，混凝土強(qiáng)度大大下降拱部接縫劣化嚴(yán)重，拱部襯砌有可能掉落大塊體(與砌塊大小一樣)B(重度)襯砌材料劣化，稍有外力或振動(dòng)，即會(huì)崩塌或剝落，對(duì)行車產(chǎn)生重大影響；腐蝕深度10mm，；襯砌有效厚度為設(shè)計(jì)厚度的2/3左右接縫開裂，其深度大于10cm，砌塊錯(cuò)落大于1cmC(中度)襯砌剝落，材質(zhì)劣化，襯砌厚度減少，混凝土強(qiáng)度有一定的降低接縫開裂，但深度小于1cm或砌塊有剝落，但剝落體在40mm以下D(輕度)襯砌有剝落，材質(zhì)劣化，但不可能有急劇發(fā)展接縫開裂，但深度不大，或砌塊有風(fēng)化剝落，但塊體很小E(一般)襯砌有起毛或麻面蜂窩現(xiàn)象，但不嚴(yán)重砌塊有輕微風(fēng)化同時(shí)還可以參照美國(guó)的劃分標(biāo)準(zhǔn)對(duì)隧道襯砌病害等級(jí)狀態(tài)進(jìn)行分級(jí)，美國(guó)隧道手冊(cè)根據(jù)剝落的深度和剝落半徑將剝落定量地分為五級(jí)(見表35)。表35　隧道襯砌剝落分級(jí)(mm)h＜1212≤h≤25h＞25d 75一般輕度中度75≤d≤150輕度中度重度d＞150中度重度嚴(yán)重　隧道凍害分級(jí)我國(guó)鐵路隧道根據(jù)凍害對(duì)隧道功能影響程度將凍害定性地分為五級(jí)。詳見表36所示。表36　凍害對(duì)隧道功能影響程度的等級(jí)評(píng)定凍害等級(jí)隧道狀態(tài)A(嚴(yán)重)凍溜、冰柱、冰椎等不斷發(fā)展，侵入限界，危及行車安全；接觸網(wǎng)及電力、通訊、信號(hào)的架線上掛冰，危及行車安全和洞內(nèi)作業(yè)人員安全；道床結(jié)冰(丘狀冰椎)，覆蓋軌面，嚴(yán)重影響行B(重度)避車洞結(jié)冰不能使用，嚴(yán)重影響洞內(nèi)作業(yè)人員的安全；冰楔和圍巖冰脹的反復(fù)作用使襯砌變形、開裂并構(gòu)成縱橫交錯(cuò)的裂紋C(中度)凍融使襯砌破壞比較嚴(yán)重；凍融使道床翻漿冒泥、軌道幾何尺寸惡化D(輕度)凍害造成襯砌變形、開裂，但裂紋未形成縱橫交錯(cuò)；凍融使襯砌破壞，但不十分嚴(yán)重；凍害使洞內(nèi)排水設(shè)備破壞；凍融使線路的養(yǎng)護(hù)周期縮短E(一般)有凍害，但對(duì)行車安全無(wú)影響，對(duì)隧道使用功能影響輕微　整體道床病害分級(jí)根據(jù)整體道床翻漿冒泥的特點(diǎn)以及程度，通過(guò)分析將其病害等級(jí)劃分為五級(jí)(見表37所示)。馮曉燕從定性的角度將隧道基底翻漿冒泥的影響程度分為四級(jí)，即一級(jí)(基底未發(fā)生冒水、翻漿冒泥和沉陷)、二級(jí)(基底出現(xiàn)微小裂縫，有水冒出，但未冒出泥漿)、三級(jí)(底板開裂，有水和泥漿冒出，泥漿超過(guò)道渣底面，但未超過(guò)軌枕底面)、四級(jí)(無(wú)論是否淹過(guò)軌道)。表37　翻漿冒泥病害分級(jí)病害分級(jí)翻漿冒泥病害程度A(嚴(yán)重)基底未發(fā)生冒水、翻漿冒泥和沉陷B(重度)基底出現(xiàn)微小裂縫，有水冒出，但未冒出泥漿C(中度)底板開裂，有水和泥漿冒出，泥漿超過(guò)道渣底面，但未超過(guò)軌枕底面D(輕度)普遍翻漿到軌枕底，少數(shù)到軌枕面E(一般)普遍翻漿到軌枕面　洞門損害分級(jí)隧道洞門建筑物的病害可按一般建筑物劣化等級(jí)進(jìn)行病害程度劃分，詳見表38所示。表38　鐵路隧道洞門建筑物劣化等級(jí)劃分劣化等級(jí)對(duì)功能結(jié)構(gòu)和行車安全的影響A(嚴(yán)重)結(jié)構(gòu)功能嚴(yán)重劣化，危及行車安全B(重度)結(jié)構(gòu)功能嚴(yán)重劣化，進(jìn)一步發(fā)展危及行車安全C(中度)劣化繼續(xù)發(fā)展會(huì)升至B級(jí)D(輕度)影響較小E(一般)無(wú)影響　附屬建筑物損害分級(jí)附屬建筑物如隧道通風(fēng)建筑物、安全避讓設(shè)備、防排水設(shè)備和電力及通訊信號(hào)的安放設(shè)備以及隧道建設(shè)時(shí)的輔助坑道等的損害對(duì)隧道運(yùn)營(yíng)造成的影響可通過(guò)相應(yīng)的病害嚴(yán)重程度對(duì)其進(jìn)行分級(jí)?！∷淼揽諝馕廴痉旨?jí)我國(guó)鐵路工程技術(shù)規(guī)范規(guī)定：列車通過(guò)隧道后15min以內(nèi)，隧道中空氣的CO濃度應(yīng)在30mg/m3以下，氮氧化合物(折算成NO2)濃度應(yīng)在8 mg/m3以下。隧道空氣中的SO2對(duì)隧道內(nèi)的結(jié)構(gòu)物和設(shè)備也有腐蝕作用?？諝獠『ξ廴静『Ψ旨?jí)見表39和表310所示。表39　空氣污染指數(shù)的分級(jí)及其相應(yīng)污染物濃度污染指數(shù)污染物濃度(mg/m3)APITSPSO2NOx50100200300400500表310　空氣污染指數(shù)與空氣質(zhì)量級(jí)別及其對(duì)人體健康的影響空氣污染指數(shù)空氣質(zhì)量級(jí)別空氣質(zhì)量評(píng)估對(duì)人體健康的影響空氣污染等級(jí)0~50Ⅰ優(yōu)無(wú)影響A(嚴(yán)重)51~100Ⅱ良無(wú)顯著影響B(tài)(重度)101~200Ⅲ輕度污染健康人群出現(xiàn)刺激癥狀C(中度)201~300Ⅳ中度污染健康人群普遍出現(xiàn)刺激癥狀D(輕度)＞300Ⅴ嚴(yán)重污染健康人群出現(xiàn)嚴(yán)重刺激癥狀E(一般)　輔助坑道及其他附屬建筑物損害分級(jí)其他附屬建筑物如輔助坑道、避車洞、電纜槽、電氣化設(shè)備室(無(wú)人增音站洞室、洞內(nèi)變壓器室、信號(hào)繼電箱室、絕緣梯車洞室)等，主要病害類型為漏水、腐蝕、裂損、變形等，其病害等級(jí)可參照前面章節(jié)中建筑物劣化等級(jí)進(jìn)行病害分級(jí)，在此不再重