楊維國(guó)

（湖南高速鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南衡陽(yáng)421002）

白堊系和第三系紅層地區(qū)隧道病害整治研究
——以衡陽(yáng)地區(qū)為例

楊維國(guó)

（湖南高速鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南衡陽(yáng)421002）

依托隨著高鐵客運(yùn)專線的大量開建，橋隧比越來(lái)越高，隧道病害問題也越來(lái)越突出，衡陽(yáng)地區(qū)屬于紅層盆地，巖石多屬于白堊系和第三系紅巖。由于紅巖的巖性屬性，帶來(lái)了很多隧道病害。對(duì)紅巖地層隧道進(jìn)行病害研究，可促進(jìn)隧道維修養(yǎng)護(hù)，極大改善隧道的運(yùn)營(yíng)狀況，從而為衡陽(yáng)地區(qū)的公路、普鐵及高鐵隧道的工程技術(shù)人員提供借鑒和參考。

紅層；隧道；病害；裂隙水

我國(guó)工程界一直流傳著“金橋、銀隧、銅涵”箴言。隨著國(guó)家高鐵作業(yè)的大力推進(jìn)，橋隧比越來(lái)越大，甚至有的高鐵線路橋隧比高達(dá)85%以上，比如寶蘭客運(yùn)專線，橋隧比達(dá)到93.37%，橋隧涵變得越來(lái)越重要。

衡陽(yáng)市是中南地區(qū)的重鎮(zhèn)，地位非常重要，僅僅是高鐵站就有4座（衡山西站、衡陽(yáng)東站、祁東站、耒陽(yáng)西站），高鐵線路多。目前，高鐵隧道量非常大，地位越來(lái)越重要，我們可以用5個(gè)字來(lái)概括，即“長(zhǎng)、大、深、難、高”，隧道不到貫通的最后一刻，什么都有可能發(fā)生，所以，我們?cè)谛藿ㄋ淼罆r(shí)，需要不停地修改設(shè)計(jì)。在衡陽(yáng)最常見的就是白堊系和第三系紅層地質(zhì)，裂隙水豐富，地質(zhì)災(zāi)害多，容易引發(fā)隧道病害。

由于鐵路投資大、運(yùn)營(yíng)時(shí)間長(zhǎng)，如果不能及時(shí)解決隧道病害，將會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。為了延長(zhǎng)隧道的使用壽命，我們需要查清病害的原因、設(shè)計(jì)整治病害的維修加固方案。

1 隧道漏水

衡陽(yáng)屬于典型的紅層盆地，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜多變。紅層巖石承載力低、易風(fēng)化。衡陽(yáng)有10個(gè)區(qū)域易發(fā)生滑坡、泥石流和崩塌地質(zhì)災(zāi)害，主要是由于紅層遇水敏感性強(qiáng)、完整性下降導(dǎo)致。所以，在衡陽(yáng)修建隧道及處理隧道病害要特別注意水的影響。

隧道漏水按照嚴(yán)重程度由輕到重可分為3種，即滲水、滴水、射水。水的來(lái)源有地下水和地表水2種。隧道漏水會(huì)導(dǎo)致洞身養(yǎng)護(hù)環(huán)境惡劣，冬季還會(huì)發(fā)生凍害，電力牽引區(qū)段還會(huì)造成電擊事故。由于紅層土的工程特性，我們可采用4條措施來(lái)應(yīng)對(duì)：①隧道整治，以排為主，堵截結(jié)合，需要給水空間；②加入篩管鉆孔排水；③防止侵蝕性水；④防止凍害及掛冰帶電現(xiàn)象。

紅層土具有2個(gè)典型的性質(zhì)——崩解性和浸水軟化，這2個(gè)特性都與水有關(guān)，換個(gè)角度看，水對(duì)于紅層土而言是“天敵”，因此，在進(jìn)行紅層土隧道施工時(shí)，水害是隧道病害問題中最常見的。

依照巖石學(xué)分類，紅層可分為3個(gè)分類：黏土巖類、砂質(zhì)巖類和礫巖類。黏土巖類具有較強(qiáng)的浸水崩解特性，需注意防范。礫巖類主要是厚層或巨厚層，節(jié)理較好，但紅層土要防范的重點(diǎn)還是隧道漏水先兆。

2 襯砌病害

襯砌是隧道核心支護(hù)手段。隨著新奧法在我國(guó)的大量采用，發(fā)揮圍巖的自承能力和襯砌的它承能力，使得二者協(xié)同工作變得越來(lái)越重要。高鐵線路、普鐵線路、公路和城市地下通道中都需要進(jìn)行襯砌支護(hù)，衡陽(yáng)市是交通樞紐，市外公路（全國(guó)交通45個(gè)樞紐之一）、鐵路（有5條鐵路線通過(guò)、11個(gè)火車站）密集，市區(qū)地下通道有5處，多個(gè)防空洞。因此，衡陽(yáng)地區(qū)工程狀態(tài)非常復(fù)雜，擁有大量的隧道，治理好隧道，對(duì)于整個(gè)衡陽(yáng)非常重要，而襯砌是隧道主體結(jié)構(gòu)，襯砌病害將直接影響隧道的正常運(yùn)營(yíng)。

襯砌的病害主要有2種，即襯砌腐蝕和襯砌裂損。襯砌的腐蝕有物理性的和化學(xué)性的。預(yù)防應(yīng)對(duì)措施有以下3種：①建立優(yōu)質(zhì)的防排水通路；②選用防腐蝕砂漿和石料；③構(gòu)造防蝕層（例如，防水層、隔水層、噴涂防水防侵蝕涂料）。整治應(yīng)對(duì)措施有以下6條：①增加排水設(shè)備；②降低水位；③壓注各類工程漿液（例如黏土-水泥漿）；④噴射混凝土堵漏；⑤外貼防水防蝕層；⑥采用防腐蝕混凝土（可加入一些外加劑，比如減水劑、引氣劑）。

襯砌裂損的原因一般有3方面，即設(shè)計(jì)、施工、養(yǎng)護(hù)。在設(shè)計(jì)方面，由于地質(zhì)勘查不完整、準(zhǔn)確，選擇了不合適的襯砌結(jié)構(gòu)，施工質(zhì)量管理不合理，配合比控制不嚴(yán)；在養(yǎng)護(hù)方面，常規(guī)養(yǎng)護(hù)和定期養(yǎng)護(hù)未到位。襯砌裂損的應(yīng)對(duì)措施有以下5種：①壓注水泥細(xì)砂漿、水泥-粉煤灰細(xì)砂漿等，注意強(qiáng)度等級(jí)；②側(cè)溝的加深或擴(kuò)建；③更換鋪地，強(qiáng)度等級(jí)不低于C20，做好排水坡；④考慮加設(shè)仰拱，形成擴(kuò)大閉合受力環(huán)；⑤加設(shè)套拱，注意隧道限界。

3 洞門病害

洞門是隧道端部的重要工程建筑物。如果地質(zhì)勘查粗略、設(shè)計(jì)缺陷或施工養(yǎng)護(hù)不良將會(huì)導(dǎo)致隧道洞門損壞。在雨季容易發(fā)生洞門端墻或翼墻裂損病害。衡陽(yáng)雨季一般是每年的4月，雨量大、時(shí)間長(zhǎng)，除了防洪之外，還要預(yù)防洞門病害。由于衡陽(yáng)紅層中的水主要是構(gòu)造水或巖溶水，特別是構(gòu)造水的影響較大。洞門病害的應(yīng)對(duì)措施有以下4種：①移走坍塌滑移土體，加強(qiáng)排水；②壓漿加固地基，噴射混凝土加固裂損洞門口襯砌；③接長(zhǎng)明洞加強(qiáng)距離防護(hù)；④修建攔擋或排導(dǎo)工程設(shè)施，比如采用抗滑樁。隧道滑動(dòng)面如圖1所示。

圖1 隧道滑動(dòng)面

在設(shè)計(jì)抗滑樁時(shí)，要勘查地形，計(jì)算滑坡推力，最后進(jìn)行抗滑樁尺寸的擬定和校核。在設(shè)計(jì)抗滑樁的同時(shí)，也必須考慮隧道洞門上方的攔水和截水，盡可能地減少水對(duì)隧道洞門的侵蝕。

4 整體道床病害

應(yīng)該在初期做好“長(zhǎng)、大、難、深”隧道整體道床修建工作，從而減少維修工作量。以往修建的隧道中，比如武廣高鐵衡陽(yáng)段，由于斷面小且薄弱，自身抗裂強(qiáng)度低，道床出現(xiàn)了下沉或上隆的病害。這是因?yàn)椴『﹄[患較多，導(dǎo)致施工期間排水有障礙。整體道床病害的應(yīng)對(duì)措施有以下3種：①增改建排水設(shè)施；②因地適宜，制訂合適的整體道床；③采用束梁法、下支墩法或軌束梁法進(jìn)行翻修整體道床。

5 結(jié)束語(yǔ)

衡陽(yáng)是中南地區(qū)重鎮(zhèn)，有湘江、耒水、蒸水和洣水等水流，山脈主要是南岳衡山山脈，地形復(fù)雜，隧道是工程建設(shè)必選項(xiàng)之一。

隧道是公路或鐵路的重要結(jié)構(gòu)物，一般修建2 m2以上的洞室，施工難度大，病害多且復(fù)雜。本文通過(guò)對(duì)衡陽(yáng)地區(qū)紅層地質(zhì)隧道病害的研究，提出了四大層面23條維修養(yǎng)護(hù)措施，從而應(yīng)對(duì)衡陽(yáng)地區(qū)紅層地質(zhì)容易滑坡、泥石流和崩塌等地質(zhì)現(xiàn)實(shí)和由于設(shè)計(jì)、施工和養(yǎng)護(hù)不良導(dǎo)致的隧道病害。

［1］李博融.白堊系地層凍結(jié)井筒巖石物理力學(xué)特性及溫度場(chǎng)研究［D］.西安：西安科技大學(xué)，2016.

［2］左文貴.湖南白堊系、第三系紅層工程特性研究［D］.長(zhǎng)沙：中南大學(xué)，2006.

［3］曾自愚，張焱，張向民，等.茅田沖2號(hào)隧道洞門安全與質(zhì)量事故的分析及整治方案［J］.中國(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào)，2001（03）.

〔編輯：張思楠〕

U416.16

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10.15913/j.cnki.kjycx.2017.16.049

2095－6835（2017）16－0049－02