白堊系和第三系紅層地區隧道病害整治研究
——以衡陽地區為例

楊維國

（湖南高速鐵路職業技術學院，湖南衡陽421002）

白堊系和第三系紅層地區隧道病害整治研究
——以衡陽地區為例

楊維國

（湖南高速鐵路職業技術學院，湖南衡陽421002）

依托隨著高鐵客運專線的大量開建，橋隧比越來越高，隧道病害問題也越來越突出，衡陽地區屬于紅層盆地，巖石多屬于白堊系和第三系紅巖。由于紅巖的巖性屬性，帶來了很多隧道病害。對紅巖地層隧道進行病害研究，可促進隧道維修養護，極大改善隧道的運營狀況，從而為衡陽地區的公路、普鐵及高鐵隧道的工程技術人員提供借鑒和參考。

紅層；隧道；病害；裂隙水

我國工程界一直流傳著“金橋、銀隧、銅涵”箴言。隨著國家高鐵作業的大力推進，橋隧比越來越大，甚至有的高鐵線路橋隧比高達85%以上，比如寶蘭客運專線，橋隧比達到93.37%，橋隧涵變得越來越重要。

衡陽市是中南地區的重鎮，地位非常重要，僅僅是高鐵站就有4座（衡山西站、衡陽東站、祁東站、耒陽西站），高鐵線路多。目前，高鐵隧道量非常大，地位越來越重要，我們可以用5個字來概括，即“長、大、深、難、高”，隧道不到貫通的最后一刻，什么都有可能發生，所以，我們在修建隧道時，需要不停地修改設計。在衡陽最常見的就是白堊系和第三系紅層地質，裂隙水豐富，地質災害多，容易引發隧道病害。

由于鐵路投資大、運營時間長，如果不能及時解決隧道病害，將會造成巨大的經濟損失。為了延長隧道的使用壽命，我們需要查清病害的原因、設計整治病害的維修加固方案。

1 隧道漏水

衡陽屬于典型的紅層盆地，地質構造復雜多變。紅層巖石承載力低、易風化。衡陽有10個區域易發生滑坡、泥石流和崩塌地質災害，主要是由于紅層遇水敏感性強、完整性下降導致。所以，在衡陽修建隧道及處理隧道病害要特別注意水的影響。

隧道漏水按照嚴重程度由輕到重可分為3種，即滲水、滴水、射水。水的來源有地下水和地表水2種。隧道漏水會導致洞身養護環境惡劣，冬季還會發生凍害，電力牽引區段還會造成電擊事故。由于紅層土的工程特性，我們可采用4條措施來應對：①隧道整治，以排為主，堵截結合，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象。

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

依照巖石學分類，紅層可分為3個分類：黏土巖類、砂質巖類和礫巖類。黏土巖類具有較強的浸水崩解特性，需注意防范。礫巖類主要是厚層或巨厚層，節理較好，但紅層土要防范的重點還是隧道漏水先兆。

2 襯砌病害

襯砌是隧道核心支護手段。隨著新奧法在我國的大量采用，發揮圍巖的自承能力和襯砌的它承能力，使得二者協同工作變得越來越重要。高鐵線路、普鐵線路、公路和城市地下通道中都需要進行襯砌支護，衡陽市是交通樞紐，市外公路（全國交通45個樞紐之一）、鐵路（有5條鐵路線通過、11個火車站）密集，市區地下通道有5處，多個防空洞。因此，衡陽地區工程狀態非常復雜，擁有大量的隧道，治理好隧道，對于整個衡陽非常重要，而襯砌是隧道主體結構，襯砌病害將直接影響隧道的正常運營。

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性的。預防應對措施有以下3種：①建立優質的防排水通路；②選用防腐蝕砂漿和石料；③構造防蝕層（例如，防水層、隔水層、噴涂防水防侵蝕涂料）。整治應對措施有以下6條：①增加排水設備；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，即設計、施工、養護。在設計方面，由于地質勘查不完整、準確，選擇了不合適的襯砌結構，施工質量管理不合理，配合比控制不嚴；在養護方面，常規養護和定期養護未到位。襯砌裂損的應對措施有以下5種：①壓注水泥細砂漿、水泥-粉煤灰細砂漿等，注意強度等級；②側溝的加深或擴建；③更換鋪地，強度等級不低于C20，做好排水坡；④考慮加設仰拱，形成擴大閉合受力環；⑤加設套拱，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。如果地質勘查粗略、設計缺陷或施工養護不良將會導致隧道洞門損壞。在雨季容易發生洞門端墻或翼墻裂損病害。衡陽雨季一般是每年的4月，雨量大、時間長，除了防洪之外，還要預防洞門病害。由于衡陽紅層中的水主要是構造水或巖溶水，特別是構造水的影響較大。洞門病害的應對措施有以下4種：①移走坍塌滑移土體，加強排水；②壓漿加固地基，噴射混凝土加固裂損洞門口襯砌；③接長明洞加強距離防護；④修建攔擋或排導工程設施，比如采用抗滑樁。隧道滑動面如圖1所示。

圖1 隧道滑動面

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

4 整體道床病害

應該在初期做好“長、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，比如武廣高鐵衡陽段，由于斷面小且薄弱，自身抗裂強度低，道床出現了下沉或上隆的病害。這是因為病害隱患較多，導致施工期間排水有障礙。整體道床病害的應對措施有以下3種：①增改建排水設施；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行翻修整體道床。

5 結束語

衡陽是中南地區重鎮，有湘江、耒水、蒸水和洣水等水流，山脈主要是南岳衡山山脈，地形復雜，隧道是工程建設必選項之一。

隧道是公路或鐵路的重要結構物，一般修建2 m2以上的洞室，施工難度大，病害多且復雜。本文通過對衡陽地區紅層地質隧道病害的研究，提出了四大層面23條維修養護措施，從而應對衡陽地區紅層地質容易滑坡、泥石流和崩塌等地質現實和由于設計、施工和養護不良導致的隧道病害。

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

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

［3］曾自愚，張焱，張向民，等.茅田沖2號隧道洞門安全與質量事故的分析及整治方案［J］.中國安全科學學報，2001（03）.

〔編輯：張思楠〕

U416.16

：A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.16.049

2095－6835（2017）16－0049－02