毕 业 设 计

北 京 交 通 大 学

毕 业 设 计 （论文）

题目：隧道病害整治方法探讨

姓名 ：左世晨 专业： 铁道运输工程 工作单位： 吉林铁道职业技术学院

职 务： 学 生 准考证号： 291711100267

联系电话：15044667402

设计(论文)指导教师： 李昊鹏

发题日期：2012年4月20日 完成日期：2012年6月20日

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毕 业 设 计（论文）评 议 意 见 书

专 业 铁道运输工程 姓 名 左世晨 题 目 隧道病害整治方法探讨 指 导 教 师 评 阅 意 见 成绩评定： 指导教师： 年 月 日 答 辩 组 意 见 答辩组负责人： 毕年 月 日 设

备 注 （论文）任务书

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业计

毕业设计（论文）题目：隧道病害整治方法探讨

一、 毕业设计论文内容

土工合成材料在铁道隧道病害整治中得到广泛的应用，起到排水反滤、防渗、加筋、隔离、防护和减载等作用。这些作用是以不同的形式的产品来实现的，土工织物用于滤层、隔离和防护；土工网和三维植被网垫用于排水和坡面的稳定；土工格栅、条带和有纺或编织土工织物用于加筋、土工膜用于防渗等。因此，首先要预防为主，必须在设计阶段就要采取预防措施，防止病害产生；另一方面，对出现的病害须查清病害原因、采

取合理的措施进行整治，提高隧道病害整治的工程质量和经济效益。

二、 基本要求

①选择沙害威胁最轻地段。

②使线路通过起伏不大的沙丘地段、使线路由沙区内的古河道及山前平原的潜水带边缘通过。

③力求使线路通过植被较好的固定沙丘及半固定沙丘。

④将线路选择在沙丘体的上风一侧，将线路选择在沙区间沼泽地或草垫子地的下风侧。 ⑤使线路与当地主风向平行，尽量避免弯道。

三、 重点研究问题

铁路隧道在运营中会出现渗漏水、衬砌裂损、隧道冻害、衬砌腐蚀、震害和洞内空气污染等病害，还有火灾威胁。这些病害和危害对隧道的安全、舒适、正常运营有重要影响和威胁。因此、在隧道规划和设计阶段要预防可能的病害、危害、进行合理设计；在隧道施工阶段要采用合理的施工工艺、方法、措施和材料，以保证施工质量。在隧道运营阶段要及时检查、发现病害，分析病害成因，采用合理的整治设计和施工方法.

四、 主要技术指标

(1)增加土工合成材料生产原料的技术要求，分不同地区、不同的应用条件提出相应产品技术指标。对作为重要受力构件的材料(如加筋土挡土墙拉筋带)，要增加蠕变强度等指标。

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(2)各类结构、构筑物的计算理论和方法要在规范中明确和进一步细化；随着工程实践的积累，宜增加高墙(如单级超过10 m的加筋土挡土墙)、包裹式加筋土挡土墙、加陡边坡加筋路堤、土工格室加固软基等计算方法。

(3)补充新型土工合成材料，如经编土工格栅、立体植被网、双向拉伸土工格栅的应用条件和技术要求。

(4)吸收近年来土工合成材料应用的成功经验和教训，进一步完善设计和施工质量检验条款。

(5)实践证明，基床铺设隔断材料(如复合土工膜)宜全断面满铺。

(6)参照国标和其它标准，统一材料名称，制定较详细的技术指标、检验(测)项目和标准。

五、 其他需要说明的问题

由于某些技术发展不完善和条件的限制等原因，文章可能对某些观点的阐述不准确，也可能因为本人水平的原因，对某些观点的阐述可能有错误。望给予批评指正。

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开题报告

随着我国西部大开发战略的实施，铁路不断向多山的西部地区延伸，研究隧道病害的预防整治具有了很强的紧迫性和必要性。隧道，从狭义上讲是埋置于地层中的工程建筑物，是人类利用地下空间的一种形式。广义上讲隧道是以某种用途、在地面下用任何方法按规定形状和尺寸修筑的断面积大于2 m2的洞室。隧道是铁路、道路、水渠、各类管道等遇到岩、土、水体等障碍时开凿的穿过山体或水底的内部通道，是“生命线”工程。铁路隧道、公路隧道和地铁隧道属交通隧道，是主要的隧道类型。我国地域辽阔，各地自然条件差异很大，隧道所穿越山体的工程地质及水文地质条件复杂多变，同时既有隧道又受修建时期的设计与施工技术条件的限制。 铁路隧道病害严重影响着运输的安全,制约了铁路运输的快速发展。为了整治各类病害,铁路部门每年都要耗费大量的人力、物力、财力,但是对于病害的整治分析我国还处于相对落后的地位。例如对于已发生病害的隧道,其承载力如何、是否需要加固,尚没有统一标准,广大的养护、维修人员总是从经验推断病害隧道的可靠性,从而进行维修加固。

摘要

隧道是铁路线路穿越山岭的主要手段，在运营中常常会出现对隧道安

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上，因地制宜地采取防治措施。针对隧道腐蚀产生的原因和条件。目前，对隧道侵蚀采取的防治措施主要有以下几种。 (1)提高衬砌的密实度和整体性。 (2)外掺加料法。 (3)选用耐侵蚀水泥。 (4)加强衬砌外排水措施。

(5)使用密实的与混凝土不起化学作用的材料，在衬砌外表面做隔离防水层。 (6)采用与侵蚀性环境水不起化学反应的天然石料砌筑衬砌。 (7)向衬砌背后压注防蚀浆液。 (8)防腐蚀混凝土。

1.1.4 隧道冻害

隧道冻害是寒冷地区和严寒地区的隧道内水流和围岩积水冻结，引起隧道拱部挂冰、边墙结冰、洞内网线设备挂冰、围岩冻胀、衬砌胀裂、隧底冰椎、水沟冰塞、线路冻起等，影响到安全运营和建筑物的正常使用的各种病害。隧道冻害会导致衬砌冻裂开胀，甚至疏松剥落，造成隧道衬砌结构的失稳破坏，降低衬砌结构的安全可靠性，严重影响运输的安全和正常运行。隧道常见的冻害种类有：拱部结冰、边墙结冰、围岩冻胀破坏、衬砌发生冰楔、洞内网线挂水等。

冻害形成的主要原因有：寒冷气温的作用，季节冻结圈的形成(如果隧道的排水设备在隧道的冻结圈内，冬季易发生冰塞；在冻结圈内如果围岩的岩性是非冻胀性土，则不会发生冻胀性病害)。隧道在设计和施工时，对防冻问题没有考虑或考虑不周，造成衬砌防水能力不足，洞内排水设施埋深不够、治水措施不当，施工有缺陷，都会造成和加重运营阶段隧道的冻害。

严寒及寒冷地区隧道冻害的防治，其基本措施是综合治水、更换土壤、保温防冻、结构加强、防止融坍等，可根据实际情况综合运用。

1.1.5 隧道病害的防治

隧道病害给隧道的正常运营和安全都带来影响，有时影响十分严重；而且，病害整治和保持运营之间矛盾突出，病害整治干扰正常运营，造成运营损失，而病害整治在空间、时间和施工条件都局限的条件下进行，困难重重。因此，首先要预防为主，必须在设计阶段就要采取预防措施，防止病害产生；另一方面，对出现的病害须查清病害原因、采取合

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理的措施进行整治，提高隧道病害整治的工程质量和经济效益。

1.2 滑坡的危害

滑坡是山区、丘陵地区常见的病害。它与地震、崩塌、泥石流一样，是一种危害很大的不良自然地质现象。我国幅员辽阔，有70 ％的地区，地质地理条件十分复杂，滑坡分布尤为广泛，西南、西北、华东、中南和华北的山区，丘陵以及黄土高原地区都有大量滑坡分布，亦是世界上受滑坡危害比较严重的国家之一。滑坡为整体或几大块相继滑动，一般为缓慢地、长期地、间歇性地沿滑动方向向下滑动，它可以延缓几年、几十年以至百年以上。滑坡滑动的土体或岩体，可大可小，小的百十立方米，大的可达几十万甚至数百万立方米。滑坡具有很大的破坏力，大规模的滑坡会掩埋村镇、摧毁工矿、中断交通、堵塞江河、破坏农田和森林，给国家建设和人民的生命财产造成严重的损失。

1.2.1 滑坡的概念

滑坡是一种山区铁路、公路建设中常见的不良地质现象，是一种斜坡变形形式，主要发生在山地、丘陵地区的斜坡上。对滑坡的含义，一般有两种说法：一是广义的，即把斜坡岩(土)体顺坡向下滑移的一切现象，统称为滑坡。它包括崩塌和泥石流等；另一种是比较严谨的，在一定的地形地质条件下，由于外界条件的变化，各种自然或人为的因素影响(例如长期受水浸润，削弱山体下部支撑力量等)，破坏了岩(土)体的力学平衡，使山坡上的不稳定土体(岩体)在重力作用下，沿着一定的软弱面(带)作整体的、缓慢的、间歇性的向下滑动的不良地质现象，称之为滑坡。

1.2.2 滑坡的种类

我国铁路滑坡分类，是从铁路工程地质角度出发，目的是为了更有效地进行铁路沿线滑坡的预防和整治工作，尽可能减少滑坡所造成的危害，以保证铁路运输更好地为我国社会主义建设事业任务。 (1)按组成滑坡的物质分类 ①粘性土滑坡； ②黄土滑坡； ③堆填土滑坡； ④堆积土滑坡； ⑤破碎岩石滑坡； ⑥岩石滑坡。

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(2)按主滑面成因类型分类 ①堆积面滑坡； ②层面滑坡； ③构造面滑坡； ④同生面滑坡。 (3)按滑坡平面形态分类 ①圈椅形滑坡； ②横长形滑坡； ③纵长形滑坡； ④勺形滑坡； ⑤葫芦形滑坡； ⑥椭圆形滑坡。

(4)按滑体滑面的形状分类 ①曲线形滑坡； ②直线形滑坡； ③折线形滑坡。 (5)按滑面性质分类 ①旋转滑坡； ②构造滑坡； ③错落转化的滑坡； ④表层成层滑坡。

1.2.3 滑坡的危害

滑坡对铁路交通运输的危害主要表现在以下几方面： (1)破坏线路、中断行车

缓慢移动的滑坡常常造成路基和线路上拱、下沉、外挤、挡墙变形及侧沟破坏。滑坡一旦滑下，则掩埋路基、推毁线路设备。路基部分或整体滑动的路堤滑坡使线路悬中，难易修复。

(2)危害站场、砸坏站房

山区铁路，要在深山峡谷中找一段地势较平坦能设站的地方是很不容易的，而那些峡谷中的宽谷段，又常常是古老滑坡发育的地方。如宝成线的西坡、淡家庄、白水江等滑坡；成

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昆线的甘洛、乃托、红石岩、铁西等滑坡；贵昆线的大海哨滑坡，均位于车站上。由于站场挖方较多，常促使古老滑坡复活。在施工期间曾为整治这些滑坡花费了巨大投资，运营以后尚未稳定的滑坡也一直威胁站场的安全。 (3)桥梁墩台推移，隧道明洞摧毁

滑坡对山区桥梁、隧道、明洞也带来了严重破坏。如1966年8月成昆线的会仙4号桥，在铺轨架桥前，由于滑坡病害使桥台被推移38 cm，7号墩被推移了7 cm，当时无法铺轨架梁，用军便梁通过。又如贵昆线格里桥通车后，由于滑坡病害推动了桥台，并把桥墩推断，最后只得把桥填死改成了路堤。其他如梅大支线的大深桥，成昆线的玉田三线桥、耳足桥、铁西双线桥、贵昆线的树舍桥等均受到滑坡的破坏和威胁，不得不作抗滑工程来保证桥梁的安全。

(4)肇成行车事故，人身伤亡严重

1974年9月成昆线弯高滑坡造成一列货车颠覆。1981年8月16日在宝成线丁家坝～大滩间K 293+365，固山体滑塌造成812次货车颠覆7辆，电力机车翻入嘉陵江中，中断62 h11 min。l981年9月4日宝成线军师庙K 313崩塌性滑坡，摧毁工棚，l3名职工殉难。给国家和人民生命造成了巨大的损失。 (5)中断交通运输，影响国计民生

滑坡除了直接破坏线路、路基、桥梁、隧道外，还有一种间接破坏，就是为泥石流提供了物质来源。几乎所有的泥石流沟的上流补给区都是崩塌滑坡的活动区。特别当滑坡阻断沟中水流形成“滑坡坝”和“滑坡湖”时，一旦水位抬高，产生溃坝时，就形成了强大而急剧的泥石流，其危害性更大。破坏线路、中断交通、严重影响人民生活和国民经济。 (6)增加基建投资、加大维修费用

滑坡除了破坏工程设施和中断运输造成的直接损失外，为整治它常常要增建排水、支挡、减重等大量工程，不仅增加广基建投资，而且增加了维修费用、整治一个大中型滑坡，往往需要数十万、百余万、甚至上千万元的投资，如铁西滑坡的处理费用就达2 300万元。由此可见，滑坡给人类活动的各个方面造成的损失是极为严重的。随着人们对这—不良自然地质现象的规律性的认识逐渐深化，并治理滑坡灾害的能力也在不断提高。

1.2.4 滑坡的防治

在修建铁路和各种工程建筑物时，要想完全避过滑坡是不可能的，这就需要我们掌握滑坡发生和发展的规律，分清滑坡的性质，提出对滑坡整治的工程措施。概括起来有以下几点：

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(1)铁路运营线路要避开滑坡的影响。

(2)采用多种形式的截水沟、排水沟、急流槽来拦截和排引地表水；用截水渗沟、盲沟、纵向或横向渗沟、支撑渗水沟、泄水隧洞等来疏干和排引地表水。

(3)在滑坡舌部或中前部修建各种形式的抗滑挡墙，在滑坡体其他不同部位修建各种多级挡墙，阻挡滑坡体的滑动，这是一种对稳定滑坡有长久作用的有效措施。例如抗滑挡土墙、抗滑干砌片石垛、抗滑桩、钢筋混凝土桩等。

(4)把滑坡体上部主滑和牵引地段的土石挖去，填在滑坡下部的抗滑地段，反压阻滑，改善边坡，减少下滑力，增加抗滑力，提高滑坡的稳定性。这是经常用来整治滑坡的—种简便方法。

(5)利用物理化学加固，改变滑动带的土石性质，提高它的强度，从而达到稳定滑坡的目的。例如采用焙烧法、电渗排水法、水泥灌浆法、化学灌浆、钻孔孔底爆破法等物理化学方法整治滑坡。

(6)防止滑体、岸坡冲刷，采取绿化山坡，种树植被等措施来稳定滑坡。

1.3 风沙对铁路的危害

风沙对铁路的危害类型大体可分为路基吹蚀和线路积沙两种。当风力达到起沙风而作用于路基时，沙植被风吹扬带走，产生路基风蚀。风蚀过程中形成的风沙流不断地撞击地表，继续将沙粒扬起，纳入运动的气流之中，使风蚀过程逐渐扩展；另一方面，路基本身又是风沙流运行的障碍物，导致风速降低，在线路上形成旋涡，丧失其前进速度，所携带的沙粒在线路上沉落，引起线路发生积沙现象。

1.3.1 产生风沙危害的原因

铁路受风沙危害的原因：有自然因素和人为因素两个方面。在自然因素中，主要是风和沙源。风是引起风沙危害的动力，丰富的沙源是形成风沙危害的物质基础。人为因素是指人类活动破坏了线路附近的植被，以及工程技术措施采用不合理而引起的沙害。我国大部分沙区均以西北风和偏西风为主，流动沙丘通常以摆动前进式向前移动，植被比较稀疏的半固定沙丘和轻质土地遭受强烈的风蚀作用。同时，通过风沙地区线路的两侧，广泛分布着大面积流沙、固定和半固定沙堆、戈壁、沙质干河床、平沙地、沙荒及沙质草原等，沙源极其丰富。这就是造成铁路沙害的根本原因。

一般说来，风沙对铁路的危害，主要在流沙地区或天然植被不足以控制风沙活动的轻质土壤地区，显然是自然因素起主导作用。但是在固定沙丘和植被较稠密的沙质草原地区，有

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