【正文】 漸升溫。一般細(xì)粒土凍深小，粗粒土凍深 大，巖石則凍深更大。而細(xì)粒土中特別是 粉質(zhì)亞粘土和粉質(zhì)亞砂土 中的水分遷移和聚冰作用最強(qiáng)烈，凍脹性也最強(qiáng)。砂在凍結(jié)時如水能自由排出，其體積實(shí)際上也不膨脹，因而也不產(chǎn) 生凍脹。 ⑦季節(jié)性活動圈內(nèi)的土是單向凍結(jié)，兩向融化，所以凍結(jié)速度較融化速度慢。 ⑨凍結(jié)圈內(nèi)即使都屬凍脹性土，也存在凍而不脹區(qū)。它垂直作用于受凍面，屬于單向凍脹 力。尤 其是發(fā)生在拱頂和邊墻中部的凍脹與圍巖的垂直荷載和水平荷載一致，殘余變形就更大，危 害尤甚。204設(shè)計施工和養(yǎng)護(hù)各方 面的質(zhì)量都與隧道的凍害有關(guān)。 3)防治措施 寒冷及嚴(yán)寒地區(qū)隧道凍害的防治，基本措施是綜合治水、更換水壤、保溫防凍、結(jié)構(gòu)加強(qiáng) 四種，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況綜合運(yùn)用。治水工作有以下特點(diǎn)： ①消滅襯砌漏水缺陷，保證襯砌圬工不再充分受凍，宜優(yōu)先采用結(jié)構(gòu)層防水，加強(qiáng)接縫 防水； ②在每一個有凍害的段落中，均應(yīng)設(shè)置防水與排水系統(tǒng)，不讓襯砌背后積水； ③合理確定水 溝的埋深，最大限度的降低凍結(jié)圈內(nèi)巖體含水量，并防止凍結(jié)圈外的地下 水向凍結(jié)圈內(nèi)遷移； ④查明并清除襯砌背后的積水現(xiàn)象，或填或引，不留后患； ⑤原有排水設(shè)施埋深不足而造成病害的，應(yīng)改建加深。 (3)改造凍脹性，把凍脹性土改造為非凍脹性土。 ①在隧道內(nèi)加筑保溫襯層； ②供熱 防凍； ③降低水的冰點(diǎn)。205在更新襯砌時，還應(yīng)使新襯砌有較高的抵抗凍脹的能力。 2．多年凍土中的隧道 1)隧道病害現(xiàn)象及成因 (1)修建在非巖質(zhì)的多年凍土層的洞口，在一定范圍內(nèi)，改變了洞口附近多年凍土的原 有熱力交換條件，破壞了原來的熱交換規(guī)律和平衡條件，可能引起的病害是較多的。 (2)洞內(nèi)病害。 (4)水害。假如沒有作用良好的防 I(措施和排水設(shè)施，仍然要在洞內(nèi)發(fā)生水的危害。特別是多年凍土地區(qū)，冬季 大地封凍時，層上水會通過構(gòu)造裂隙帶、斷層破碎帶補(bǔ)給層間水，使融化圈內(nèi)未凍水增加。這些未凍水沿襯砌各種漏 水薄弱處漏人隧道就會產(chǎn)生各種冰窖。206如果有一定的壓力，水溫較高，突破隧道底凍層之后冒上 來，當(dāng)時不凍，流出一段距離再凍，就形成“冰湖”。 嚴(yán)寒地區(qū)隧道只要將排水溝埋在季節(jié)凍融層之下的不凍層內(nèi)，冬季就能排水通暢，不會 再 發(fā)生冰窖。 2)防治措施 修建在多年凍土層內(nèi)的隧道病害，主要是凍害和水害，凍害是重點(diǎn)?；痉乐未胧┦侵嗡?、防凍、防融和結(jié)構(gòu)加強(qiáng)四種，根據(jù)實(shí)際情況綜合運(yùn) 用。 (2)邊墻水平裂縫，邊墻內(nèi)緣受拉裂縫，多發(fā)生在墻腰。 2)洞口端墻豎向開裂，洞門翼墻裂斷。 ， 4)洞內(nèi)漏水，特別在沉降縫處較為嚴(yán)重。明洞由于山坡落石所造成的沖擊力使拱頂或邊墻產(chǎn)生裂縫 。 (2)邊坡滑坍。 ， (3)超載堆積。 (4)斷面形式不合理。 (6)斜交、偏壓等不利因素。207洞門發(fā)生斜傾裂縫，則是因?yàn)槎撮T基礎(chǔ)未置于 堅實(shí)的基底上，基底下沉造成的。而滑坡則是由于刷坡的坡度及洞口路塹深 度沒有控制好。 3．明洞病害的防治 除隧道病害防治措施采用于明洞外，根據(jù)明洞 病害的特殊成因，可采取下列防治措施： (1)明洞頂上應(yīng)按設(shè)計要求保持足夠的填土厚度和良好的排水系統(tǒng)。 (2)已經(jīng)損壞和失效的排水和防水設(shè)施應(yīng)及時修理與加固，頂部回填土與邊坡交接處增 沒截水溝。 (4)屬于局部巖體失穩(wěn)而導(dǎo)致的局部病害，對于墻腳內(nèi)移，增設(shè)父子拱；對于明洞洞身整 體蠕動滑移，可增設(shè)抗滑擋墻、抗滑錨固樁等。 (6)根據(jù)實(shí)際觀測和調(diào)查，有針對性地改建洞門墻，使其形狀及尺寸能適合攔落石和泥 流，保證行車安全，必要時可接長明洞。 (8)增建洞口擋墻或護(hù)面墻，以加固邊坡和仰坡。 (六 )洞口附近主要病害及其防治 1．洞口附近主要病害 1)洞門建筑物常見病害 洞門端墻前傾、裂縫，與襯砌環(huán)節(jié)脫離錯臺；洞口段襯砌出現(xiàn)環(huán)形裂縫；洞門及襯砌縱向 裂縫；洞門排水設(shè)施不良或失效； 2)邊、仰坡主要病 害 邊、仰坡崩塌，砸壞洞口建筑物，堵塞交通，中斷行車；邊、仰坡沿一定軟弱面整體下滑； 3)洞外水害 水流沖刷仰坡、邊坡及洞口路基；洪水向隧道內(nèi)倒灌；洞頂泥石流掩埋洞口；山體坡腳被 洪水沖刷產(chǎn)生滑動，造成隧道傾斜、滑移、下沉、襯砌開裂、掉塊和變形侵限。 洞門地段巖質(zhì)松軟， 基礎(chǔ)深度不夠，使洞門及洞口段襯砌下沉斷裂。 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，坡腳受到擾動，進(jìn)一步破 壞了巖體的穩(wěn)定性。 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)過低，造成各種水害。 (1)JJl]長明洞。 若條件允許，盡可能明洞暗修，既有利于山體穩(wěn)定，又有利于生態(tài)環(huán)境保護(hù)。 2020 年河 南省鄭洛高速公路康店隧道在出口路塹高邊坡崩塌，造成交通中斷，其中主要一個原因就是 施工中取消了原設(shè)計的明洞，代之深路塹。 (2)修建護(hù)面墻。 (4)固結(jié)巖體。焦晉高速公路 12 座隧道順利貫通，沒有發(fā)生一例 人員傷亡事故，與這一技術(shù)的運(yùn)用有很大關(guān)系。提交洞口的防洪能力。針對洞門下沉、斜裂、裂縫發(fā) 展情況采取如下措施：已穩(wěn)定無發(fā)展的裂縫，可用環(huán)氧樹脂砂漿等粘補(bǔ)修復(fù)；承載力不夠的 地 基可進(jìn)行砂化壓漿加固，或?qū)Φ鼗鶐r體采取其它穩(wěn)固措施；受縱向推動而破裂的洞門，可 在洞門處加設(shè)翼墻或加筑新洞門墻；對破損的襯砌進(jìn)行處理。 209因此， 公路選線在選定隧道位置時，應(yīng)盡量避開地下水發(fā)育的地段，設(shè)計時應(yīng)根據(jù)地形、工程地質(zhì)、 水文地質(zhì)條件做好防排水設(shè)計工作，并盡量與運(yùn)營期間的防排水設(shè)施統(tǒng)一考慮，做到先期處 理，不留后患，特別是高速公路，對防水要求非常高，因此，隧道在防排水設(shè)計方面必須多管 齊下， 多層設(shè)防，疏而不漏。三者應(yīng)密切結(jié)合，相互補(bǔ)充，才能充 分發(fā)揮作用。 它關(guān)系著洞口施工、運(yùn)營的安全，是保證洞 VI 坡面穩(wěn)定的重要措施之一。 (一 )截水溝 在洞頂山坡上設(shè)置截水溝，可以攔截 大量山坡地表水，將其引出仰坡范圍以外，起到穩(wěn) 定坡面的作用。根據(jù)地形條件，溝身可順等交線向一側(cè)或兩側(cè)，以不小于 3‰的縱坡引至 適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)排出。對于陡峻的山坡截水溝的作用 不大，一般可不設(shè)。 截水溝的水，禁止直接排向路塹的排水邊溝，必須排放時設(shè)急流槽和擋水坎。 (三 )路塹邊溝 路塹兩側(cè)邊溝，將路塹水流引走，不宜引入隧道。所以有的排水溝與路線正好相反坡度。 以上三種水溝，均必須全部鋪砌。21 0 (一 )洞內(nèi)排水溝 為了消除洞內(nèi)水窖，除短隧道且常年干燥時，可不設(shè)排水溝，而采用單側(cè)明溝外，隧道內(nèi) 一般均應(yīng)設(shè)置排水溝，其具體設(shè)計應(yīng)符合下列要求： (1)為了利于流水通暢，排水溝應(yīng)與路線坡度一致，并不小于 3‰； (2)有利于路面水匯入，便于襯砌背后的水通過橫向盲管排人； (3)水溝斷面應(yīng)根據(jù)水量大小選定，要有足夠的過水能力，且便于清理和檢查； (4)為了排水方便，盡管高速公路隧道均為單向橫坡定向通行，但仍宜設(shè)置雙側(cè)排水溝， 不宜設(shè)置單側(cè)排水溝； (5)中央排水溝 (管 )由于位于路面 下部中央，要根據(jù)具體情況，謹(jǐn)慎采用，其在檢修方面 存在一定困難； (6)排水溝的鋪砌，對于設(shè)有仰拱的隧道，排水溝必須為現(xiàn)澆水泥混凝土，若排水溝為基 巖，則必須用水泥砂漿抹面。 盲溝適用于Ⅲ類及Ⅲ類以上的圍巖，地下水發(fā)育地段。盲溝之間的相隔距離，可根據(jù)地下水多少確定，一般為 4 一 lOOm。如設(shè)置盲溝處超挖小于 20cm 時，應(yīng)補(bǔ)挖，以滿足斷 面尺寸。 隧道僅拱部地下水較多時，可只做拱部盲溝，用引水槽或水管徑邊墻泄水孔排至洞內(nèi)水 溝。 當(dāng)圍巖顆粒易流失時，應(yīng)在可能流失處或在邊墻泄水孔處做細(xì)顆粒級配反濾層，保持圍 巖穩(wěn)定。 盲溝宜在未襯砌前修好。 21 1 (2)鉆孔排水 鉆孔排水系利用鉆孔在隧道上方形成滲水幕，攔截地下水，并將其引入隧道內(nèi)的水溝 排 出。 其拱部鉆孔宜向隧道中線傾斜，以利截、排水溝頂部位地下水。 ’ 2．高等級公路隧道 (1)環(huán)向排水管 隧道開挖后，每隔一定距離沿洞周圍環(huán)向鋪設(shè)彈簧排水管，其直徑 5～ lOcm，具有一定 的柔性，可順壁面隨彎就彎，由于這種排水管具有一定的剛度，無論管子怎樣變形，管徑基本 保持不變。 襯砌背后的地下水，通過環(huán)向排水管排向縱向排水盲管，因此環(huán)向排水管的質(zhì)量直接影 響隧道排水系統(tǒng)的質(zhì)量和壽命。 縱向排水盲管有軟管和硬管之分。 為了使該管既具有排水功能，又具有透水作 用，使用中常在 PVC 管的上半部鉆有大量的／ I,~L。縱向盲管每隔 10～ 20m 留有一出水口，連通橫向盲管。在分離式隧道中，通常布置在邊墻下部，排水效果較 好。晉焦高速公路晉城段某隧道剛建成，尚未通車就發(fā)生嚴(yán)重漏水。防排水設(shè)施仍沿二次襯砌外側(cè)鋪設(shè)，縱向排水盲管設(shè)在中隔墻下部 與橫向盲管相連。橫向盲管通常也為硬質(zhì)塑料管，其出水口 若與排水溝 相連，應(yīng)比排水溝溝底高出 5～ lOcm。 212 其作用主要有：一是集中 排放由上游管路流來的地下水；二是通過其上部的眾多小孔 (咖 12 左右 )疏排路面下的各種 積水。由于中央排水管存在檢查維修困難 的缺點(diǎn)，在可以采取邊溝排水的情況下，宜優(yōu)先選用排水邊溝排水。 泄水洞宜用于不易減化、不易溶解和滲透系數(shù)大于每晝夜 lOm 的地層中。一般攔截地下水流的泄水洞，宜設(shè)在地下水流的上游并垂直于水流方向，’盡可能 地截斷流向隧道的水。 (2)泄水洞一般應(yīng)修建在穩(wěn)定的巖層內(nèi)。 (3)當(dāng)隧道僅局部地段地下水特別發(fā)達(dá)，可僅在地下水發(fā)達(dá)段設(shè)置泄水洞。 (4)隧道圍巖有幾層含水層時，根據(jù)當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)條件及地下水危害程度，泄水洞可設(shè)在最 低一層，或設(shè)在對隧道影響最大的含水層，并用滲井、鉆孔等與泄水洞連通以排除上面各層 地下水。泄水洞一般宜做襯砌不宜采用填塞透水材料代替襯砌，同時，襯砌上應(yīng)有 足夠的泄水孔，以便引入地下水。 泄水洞排引地下水方法，不利于水資源保護(hù)和生態(tài)環(huán)境穩(wěn)定，在采取適當(dāng)?shù)姆蓝滤胧? 可以解施工問題時，盡量不采用。 四、防水措施 截、排地表水和地下水對減少隧道內(nèi)滲漏能起很大作用，但不能完全防止水滲入隧道， 故必須同時采取堵的措施，相互結(jié)合進(jìn)行，采取完善的防水措施，確保隧道不滲漏。 根據(jù)水文地質(zhì)條件及不同的防水要求、施工方法，結(jié)合材料特性、成本及料源等因素確 定壓漿材料。 ’ 壓漿適用于基巖有裂隙條件下的地面注漿、工 作面注漿、襯砌背后注漿堵水及對巖溶、 斷層、破碎帶內(nèi)動水注漿和突然漏水事故的處理，適用滲漏隧道的加固堵漏。 (二 )外貼式防水層 外貼式防水層是在襯砌背后鋪貼的一種防水設(shè)施。其鋪設(shè)材料有瀝 青油氈、瀝青麻布、玻璃布油氈等，韌性好，能適應(yīng)結(jié)構(gòu)微小的變形，并且有良好的抗蝕能力， 防水效果顯著。 這種措施目前僅適用 于一般地方公路隧道，不適于高速公路隧道。有以下幾種： 1．瀝青油氈內(nèi)貼式防水層 施工簡單，但防水性能較差，需做鋼筋混凝土襯套，往往受到隧道建筑限界的限制。 3．涂抹防水層 涂抹防水層是將防水漿液涂抹在襯砌表面的一種防水層。該防水層主要是依靠水泥砂漿本身的密實(shí)性或外摻防水劑增加水泥砂漿的 密實(shí)性，涂抹在混凝土結(jié)構(gòu)物的表面，以達(dá)到防水抗?jié)B的目的，屬剛性防水層，其缺點(diǎn)與噴漿 防水層相同，不能承受任何拉力，不適用于襯砌可能產(chǎn)生裂縫的地方，其次對施工工藝要求 高，大面積施工不易保證質(zhì)量，且費(fèi)工。 (四 )防水板土工布防水層 ． 防水板土工布防水層就是將不透水表面光滑的高分子防水卷材和土工布，鋪設(shè)于隧道 初期噴射混凝土與二次襯砌模注混凝土之間。214 復(fù)合式襯砌防水新技術(shù)是近些年我國高速公路隧道建設(shè)廣泛采用的。在隧道開挖后及時 安裝鋼構(gòu)架、鋼格柵和掛網(wǎng)錨噴，作為初 期支護(hù) (或稱一次襯砌 )；經(jīng)監(jiān)控量測或觀察，確認(rèn)圍巖初期支護(hù)基本穩(wěn)定后，再鋪設(shè)防水層， 最后進(jìn)行二次模注混凝土澆注。 (六 )襯砌的各種縫隙防水 隧道圍巖中的地下水無孔不入，必須綜合治理，多層設(shè)防。 1．施工縫 一般要求，在灌注第二段混凝土前用鋼絲刷將第一段刷毛或在第一段澆完后 12h 內(nèi)，用 高壓水將混凝土表面沖洗干凈。 2．沉降縫 沉降縫 (變形縫 )是為了防止不均 勻沉陷引起襯砌開裂而設(shè)置的，因此在地質(zhì)條件有顯 著變化處，明洞與隧道襯砌連接處均設(shè)置沉降縫。常用的是瀝青木板。 高速公路隧道建設(shè)對防水要求非常高，故在襯砌各種縫隙的防水設(shè)計時，一般都采用塑 料止水帶或橡 膠止水帶進(jìn)