主講教師：習淑娟石家莊鐵路職業(yè)技術學院

隧道凍害及其防治

高速鐵路隧道工程工作任務：（1）對隧道的凍害進行分析和研究，找出產生原因；（2）針對隧道凍害的原因，提出相應的整治措施。一、隧道凍害種類及其危害隧道凍害是寒冷地區(qū)和嚴寒地區(qū)的隧道內水流和圍巖積水凍結，引起隧道拱部掛冰、邊墻結冰、洞內網線設備掛冰、圍巖凍脹、襯砌脹裂、隧底冰椎、水溝冰塞、線路凍起等，影響到安全運營和建筑物的正常使用的各種病害。隧道凍害會導致襯砌凍脹開裂，甚至疏松剝落，造成隧道襯砌結構的失穩(wěn)破壞，降低襯砌結構的安全可靠性，嚴重影響運輸?shù)陌踩驼＿\行。隧道常見凍害的種類主要有：1、拱部掛冰、邊墻結冰隧道漏水凍結，在拱部形成掛冰，不斷增長變粗；在邊墻形成冰柱，多條相近的冰柱連成冰側墻，如不及時清除，掛冰、冰柱和冰側墻侵入限界，對行車安全造成嚴重威脅。2、圍巖凍脹破壞

Ⅳ-Ⅵ級圍巖和風化破碎、裂隙發(fā)育的Ⅲ級圍巖，在隧道凍結圈范圍內含水量達到起始凍脹含水量以上，并具有水分遷移和聚冰作用條件下，圍巖產生強烈的凍脹，抗凍脹能力差的直墻式襯砌產生變形，限界縮小，襯砌裂損；洞門墻和翼墻前傾裂損；洞口仰拱坍塌。3、襯砌發(fā)生冰楔硬質圍巖襯砌背后積水凍脹，產生冰凍壓力（稱為冰劈作用），傳遞給襯砌。經緩慢發(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)生錯動掉塊；襯砌的工作縫和變形縫充水凍脹。經多次凍融循環(huán)，使裂縫不斷擴大，引起襯砌裂開、疏松、剝落等病害。4、洞內網線掛冰隧道漏水落在鐵路電力牽引區(qū)段的接觸網和電力、通訊、信號架線上結冰。如不及時除掉，會墜斷網線，使接觸網短路、放電、跳閘，中斷通訊、信號，危及行車和人身安全。二、隧道凍害防治措施嚴寒及寒冷地區(qū)隧道凍害的防治，其基本措施是綜合治水、更換土壤、保溫防凍、結構加強、防治融坍等，可根據(jù)實際情況綜合運用。1、綜合治水隧道凍害的根本原因就是圍巖地下水的凍結，如果能將水排出在凍結圈以外，杜絕水進入凍結圈，就能達到防止凍害的目的，因此，綜合治水是防止凍害的最基本的措施。綜合治水要在查明凍害地段隧道漏水及襯砌背后圍巖含水情況后，采取“防、排、截、堵”綜合治水措施，消除隧道漏水和襯砌背后積水。具體措施包括：①加強接縫防水，防水材料要有一定的抗凍性，以消除接縫漏水；②完善凍害段隧道的防、排水系統(tǒng)，消除襯砌背后積水，并防止凍結圈外的地下水向凍結圈內遷移。③排水設施或泄水孔應保證不凍結。④嚴寒地區(qū)可采用中心深埋泄水洞。2、更換或改造土壤將凍結圈內的圍巖更換或改造，將凍脹土變?yōu)榉莾雒浲痢⑼杆詮姷拇至Ｍ粱虮馗魺岵牧希瑥亩_到防治凍害的目的。更換土壤一般是將砂粘土、粉砂、細砂更換為碎、卵石或爐渣，換土厚為凍深的0.85-1.0倍，同時加強排水，防止換土區(qū)積水。改造土壤就是采用注漿固結方法，在砂類土及礫卵石等容易注漿的巖土中注入水泥—水玻璃或其他化學漿液，固結凍結圈內巖土，消除凍脹性。3、保溫防凍保溫防凍通過控制濕度，使圍巖中水分達不到冰點，以達到防凍目的，方法主要有保溫、供熱、降低水的冰點。

4、結構加強通常采取的措施有：防水混凝土曲墻加仰拱襯砌，主要適用于Ⅳ-Ⅵ級圍巖和風化破碎、裂隙發(fā)育的Ⅲ級圍巖；防水鋼筋混凝土襯砌，主要適用于Ⅲ級以上局部凍脹性圍巖地段；網噴混凝土加固，加設抗凍脹錨桿，主要適用于有錨固條件的Ⅳ級以上圍巖、局部凍脹性硬巖地段，對既有凍脹裂損的襯砌，可應用噴錨加固技術，但需滿足限界要求。5、防治融坍隧道洞內要防止基礎融沉，可采用加深邊墻至凍土上限或凍而不脹層；防治道床春融翻漿可采用加強底部排水，疏干底部圍巖含水或采用