白垩系和第三系红层地区隧道病害整治研究<br/>——以衡阳地区为例

白垩系和第三系红层地区隧道病害整治研究
——以衡阳地区为例

2017-09-03杨维国

科技与创新 2017年16期

关键词：白垩衡阳病害

杨维国

（湖南高速铁路职业技术学院，湖南衡阳421002）

白垩系和第三系红层地区隧道病害整治研究
——以衡阳地区为例

杨维国

（湖南高速铁路职业技术学院，湖南衡阳421002）

依托随着高铁客运专线的大量开建，桥隧比越来越高，隧道病害问题也越来越突出，衡阳地区属于红层盆地，岩石多属于白垩系和第三系红岩。由于红岩的岩性属性，带来了很多隧道病害。对红岩地层隧道进行病害研究，可促进隧道维修养护，极大改善隧道的运营状况，从而为衡阳地区的公路、普铁及高铁隧道的工程技术人员提供借鉴和参考。

红层；隧道；病害；裂隙水

我国工程界一直流传着“金桥、银隧、铜涵”箴言。随着国家高铁作业的大力推进，桥隧比越来越大，甚至有的高铁线路桥隧比高达85%以上，比如宝兰客运专线，桥隧比达到93.37%，桥隧涵变得越来越重要。

衡阳市是中南地区的重镇，地位非常重要，仅仅是高铁站就有4座（衡山西站、衡阳东站、祁东站、耒阳西站），高铁线路多。目前，高铁隧道量非常大，地位越来越重要，我们可以用5个字来概括，即“长、大、深、难、高”，隧道不到贯通的最后一刻，什么都有可能发生，所以，我们在修建隧道时，需要不停地修改设计。在衡阳最常见的就是白垩系和第三系红层地质，裂隙水丰富，地质灾害多，容易引发隧道病害。

由于铁路投资大、运营时间长，如果不能及时解决隧道病害，将会造成巨大的经济损失。为了延长隧道的使用寿命，我们需要查清病害的原因、设计整治病害的维修加固方案。

1 隧道漏水

衡阳属于典型的红层盆地，地质构造复杂多变。红层岩石承载力低、易风化。衡阳有10个区域易发生滑坡、泥石流和崩塌地质灾害，主要是由于红层遇水敏感性强、完整性下降导致。所以，在衡阳修建隧道及处理隧道病害要特别注意水的影响。

隧道漏水按照严重程度由轻到重可分为3种，即渗水、滴水、射水。水的来源有地下水和地表水2种。隧道漏水会导致洞身养护环境恶劣，冬季还会发生冻害，电力牵引区段还会造成电击事故。由于红层土的工程特性，我们可采用4条措施来应对：①隧道整治，以排为主，堵截结合，需要给水空间；②加入筛管钻孔排水；③防止侵蚀性水；④防止冻害及挂冰带电现象。

红层土具有2个典型的性质——崩解性和浸水软化，这2个特性都与水有关，换个角度看，水对于红层土而言是“天敌”，因此，在进行红层土隧道施工时，水害是隧道病害问题中最常见的。

依照岩石学分类，红层可分为3个分类：黏土岩类、砂质岩类和砾岩类。黏土岩类具有较强的浸水崩解特性，需注意防范。砾岩类主要是厚层或巨厚层，节理较好，但红层土要防范的重点还是隧道漏水先兆。

2 衬砌病害

衬砌是隧道核心支护手段。随着新奥法在我国的大量采用，发挥围岩的自承能力和衬砌的它承能力，使得二者协同工作变得越来越重要。高铁线路、普铁线路、公路和城市地下通道中都需要进行衬砌支护，衡阳市是交通枢纽，市外公路（全国交通45个枢纽之一）、铁路（有5条铁路线通过、11个火车站）密集，市区地下通道有5处，多个防空洞。因此，衡阳地区工程状态非常复杂，拥有大量的隧道，治理好隧道，对于整个衡阳非常重要，而衬砌是隧道主体结构，衬砌病害将直接影响隧道的正常运营。

衬砌的病害主要有2种，即衬砌腐蚀和衬砌裂损。衬砌的腐蚀有物理性的和化学性的。预防应对措施有以下3种：①建立优质的防排水通路；②选用防腐蚀砂浆和石料；③构造防蚀层（例如，防水层、隔水层、喷涂防水防侵蚀涂料）。整治应对措施有以下6条：①增加排水设备；②降低水位；③压注各类工程浆液（例如黏土-水泥浆）；④喷射混凝土堵漏；⑤外贴防水防蚀层；⑥采用防腐蚀混凝土（可加入一些外加剂，比如减水剂、引气剂）。

衬砌裂损的原因一般有3方面，即设计、施工、养护。在设计方面，由于地质勘查不完整、准确，选择了不合适的衬砌结构，施工质量管理不合理，配合比控制不严；在养护方面，常规养护和定期养护未到位。衬砌裂损的应对措施有以下5种：①压注水泥细砂浆、水泥-粉煤灰细砂浆等，注意强度等级；②侧沟的加深或扩建；③更换铺地，强度等级不低于C20，做好排水坡；④考虑加设仰拱，形成扩大闭合受力环；⑤加设套拱，注意隧道限界。

3 洞门病害

洞门是隧道端部的重要工程建筑物。如果地质勘查粗略、设计缺陷或施工养护不良将会导致隧道洞门损坏。在雨季容易发生洞门端墙或翼墙裂损病害。衡阳雨季一般是每年的4月，雨量大、时间长，除了防洪之外，还要预防洞门病害。由于衡阳红层中的水主要是构造水或岩溶水，特别是构造水的影响较大。洞门病害的应对措施有以下4种：①移走坍塌滑移土体，加强排水；②压浆加固地基，喷射混凝土加固裂损洞门口衬砌；③接长明洞加强距离防护；④修建拦挡或排导工程设施，比如采用抗滑桩。隧道滑动面如图1所示。

图1 隧道滑动面

在设计抗滑桩时，要勘查地形，计算滑坡推力，最后进行抗滑桩尺寸的拟定和校核。在设计抗滑桩的同时，也必须考虑隧道洞门上方的拦水和截水，尽可能地减少水对隧道洞门的侵蚀。

4 整体道床病害

应该在初期做好“长、大、难、深”隧道整体道床修建工作，从而减少维修工作量。以往修建的隧道中，比如武广高铁衡阳段，由于断面小且薄弱，自身抗裂强度低，道床出现了下沉或上隆的病害。这是因为病害隐患较多，导致施工期间排水有障碍。整体道床病害的应对措施有以下3种：①增改建排水设施；②因地适宜，制订合适的整体道床；③采用束梁法、下支墩法或轨束梁法进行翻修整体道床。