高速公路隧道地震破坏的形式及预防措施

摘要：高速公路隧道的地震破坏会形成很大的安全隐患，本文对高速公路隧道地震破坏形式进行分析，并结合具体情况提出预防措施。

关健词：高速公路隧道； 地震； 破坏形式； 预防措施

Abstract: highway tunnel of earthquake damage will greatly potential safety problems, this paper highway tunnel form of earthquake damage are analyzed, and puts forward the prevention measures with a specific situation.

Keywords: highway tunnel; The earthquake; The destroy form; Prevention measures

中图分类号： U459.2 文献标识码：A文章编号：

在高速公路建设过程中，通常会经过一些高烈度地震区域，尤其是在汶川大地震发生之后，在高烈度地震区进行隧道工程施工时，需要全面考虑隧道的抗震问题。晴隆至兴义高速公路是《贵州省高速公路网规划》（678网）中“六纵”毕节至兴义高速公路的组成路段，同时也是联接沪昆、汕昆国家高速公路的重要联线，也是拟申请新增国高毕节至河口中的一段。起点位于黔西南州普安县与晴隆县交界的沪昆高速（G60）新寨河特大桥的西岸，途经地久、王家寨、马路河、长耳营、雨樟、格沙屯、万屯止于兴义市红岩洞，接汕昆高速公路顶效枢纽互通，路线全长70.91km。晴隆至兴义高速公路路线途径多处高烈度地震区域，所以在很多隧道工程中，都要重点考虑隧道的抗震问题，结合经验对地震破坏形式进行分析，并采取针对性的措施来进行预防。

1隧道破坏的主要形式

1.1地面断裂错动：处在地震断裂带上的建筑物、公路、桥梁及隧道等，往往会因为地面发生断裂错动，而发生破坏或者倒塌等破坏现象，隧道会发生衬砌的剪刀移位等破坏。

1.2崩塌、滑坡、泥石流破坏：地震很容易造成高速公路沿线的山体发生崩塌、滑坡或者泥石流等地质灾害，这些地质灾害对地表的建筑和路线会形成严重的破坏，如边坡破坏造成隧道结构的傍山偏压隧道，大面积的掩埋等形式破坏，这种形式的破坏对隧道损害严重，而且抢险也非常艰难。晴隆至兴义高速公路沿线的山区非常多，所以隧道工程中应该考虑到这种问题。

1.3地基不均匀沉降；地震时，地基的失稳会导致地表发生不均匀的沉降现象，这种破坏形式通常表现在砂土液化、地面沉降、地基的承载力丧失，进而导致隧道衬砌破坏，隧道的衬砌属于刚性支护，所以其抗弯剪的能力较差，在地震的作用之下，往往会发生地基开裂甚至塌方破坏等问题。隧道的开裂破坏通常表现为衬砌的横向开裂和综合纵向开裂。

1.4隧道口塌方

隧道洞口塌方在地震作用下较为常见，当隧道的洞身主体结构抗震能力较强时，地震作用下可能会出现开裂或者变形的情况，隧道本身的塌方现象可能很少，但是由于隧道口能够受到围岩的约束作用较小，通常为浅埋形式或者存在围岩风化破碎等问题，所以在地震作用下，很容易造成隧道口衬砌的开裂或者塌方破坏形式，进而堵塞住隧道口，造成交通影响。

2隧道地震的影响因素

2.1地震震级和烈度的影响因素

地震所释放能量的大小直接体现在地震的级数上，但是地震对地面建筑物的破坏程度，还与离震中的距离和震源的深度有关。地震的列席主要是指在某一区域的地面建筑物，在地震的作用下所受破坏的程度，这是确定震级和震中距的主要参数。通常情况下地表所受到的地震破坏的影响程度，是用地震的烈度来衡量的。也就是说是震的级数越大，距震中的距离越小、震源的深度深度越浅，地震的烈度就越大，对地面建筑的破坏程度也就越大。

2.2隧道结构埋深的影响因素

在Sunil Sharma的研究中，隧道及地下结构物的埋深受地震影响表明，当隧道的埋深大于50m时，破坏的程度较小，在300m以下时则没有严重的破坏。因此，研究表明，由于地下结构的震动变形往往受到围岩土体的约束力作用，来抑制地震的破坏影响，当结构的埋深越深时，隧道所受到的地震破坏就会越小。

2.3地质条件的影响因素

受隧道所处地段的地质条件影响，地震的破坏程度也会有所不同。由于地震波的传播受地层岩性的影响较大，所以对地下及地表建筑结构的破坏能力也有所不同。通过研究一系列的研究证明，比如处在松散地层这种阻尼比较大地质条件的隧道中，在地震剪力的作用下所受到的破坏程度较高，也就是在围岩中的隧道较容易受到地震的破坏。

2.4结构模式的影响因素

据统计，在各种隧道结构中，衬砌较厚且质量较好的隧道工程，受到的地震破坏，较衬砌较薄的隧道工程受到的地震破坏程度小得多。另外，隧道结构的断面形式和强度也是影响地震破坏的重要因素，在地下结构与竖井、楼房等结合处，地下结构断面发生变化的部位、地下结构与地面结构的交界处、隧道的转变处、两洞的相交处以及紧急避车带等部位都是地震破坏的主要部位。

3地震破坏的预防措施

3.1设计阶段的预防措施

3.1.1隧道的选线：隧道的线路应该尽量以垂直的构造方向来展开，尽量以最短的距离穿越地震活动带，这是隧道工程选线的基本前提；当线路布设在V字形的山谷地段时，如果山坡上的积土过厚、岩层较为破碎或者存在危岩和落石隐患，在地震时就较容易发生崩塌、滑坡、落石或者泥石流等灾害，所以不适合修筑路基及深长路堑，应该以隧道形式通过。如必须以路基形式通过，就应该采取相应的预防措施，来预防各种次生灾害对公路的破坏；隧道洞口位置的选择也非常重要，应该尽量避免在稳定性较差的大型滑坡、岩堆以及错落置修筑隧道口，也要避免在高陡峭的悬崖下面修筑隧道；隧道的高程可选择河谷的高位，同时要尽量避开一些可能在地震后形成堰塞湖的地段。

3.1.2隧道抗震设防的选择：隧道工程的抗震标准选择，应该充分考虑以隧道所处的地震带范围岩体级别，同时也应该考虑工程造价问题。隧道工程的设防标准选择时，可根据以往的地震烈度和科学勘察来确定，抗震设防标准应该严格的确定，它是保证隧道工程稳定性的基础。对于抗震设防地段的建筑材料应该比普通地段的设防等级至少高出一个等级

3.13 抗震技术方面的预防措施

3.2.1.钢纤维混凝土喷射支护技术：钢纤维喷射混凝土能够有效提高劈拉强度，它比普通的混凝土强度提高了40%～60%，其抗剪的强度也能够提高60%～80%，这种新技术完全能够满足IX度的抗震设防需要；钢纤维喷射混凝土技术，还可以有效减少初期支护挂网的施工工序，进而可以减少掘进的施工循环时间，提高施工速度；此种技术的抗裂性能远远超过普通混凝土，它能够有效提高隧道的抗震效果，尤其适合应用于大跨度和大断面的隧道工程中。

3.2.1隧道的防排水措施：隧道的防排水措施如果应用合理，能够有效改善地震的破坏影响，防排水措施可采用注浆堵水和安装排水盲沟的技术，另外还应该在二次衬砌和初期支护之间加设防水层，并在衬砌材料中使用防水性能较好的高等级混凝土。在隧道的特大涌水处衬砌防水层加入PVC防水板，以达到良好的防水效果。

3.2.3采用综合的开挖方法：隧道施工过程中，可根据不同的岩层特点选择不同的开挖方案。如果洞口的地层比较软弱，可采用多台阶的两侧导坑开控法，在洞身段也可根据实际情况选择合理的开挖方式。同时在开挖的过程中，应该随时对围岩的情况进行检测，保证开挖的安全和符合抗震的要求。

4结论

晴隆至兴义高速公路的隧道工程较多，而且多处在地震带附近，所以对隧道的抗震要求也较高。在隧道工程的施工勘察设计阶段，该综合考虑各方面的地震影响因素，作到合理的预防、科学设计；在施工阶段，可应用较为先进的抗震施工技术，以提高隧道的抗震效果，尽量保证隧道工程的抗震性能。

参考文献:

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[3]李林，邓勇.高地震区广甘高速公路隧道抗震设计的探讨［J］路基工程.2009所第3期.69～70.

作者简介：张永生（1972.5--），性别：男，民族：汉，籍贯：山东聊城，工作单位：聊城三山公路工程监理有限公司，专业：土木工程系测量工程专业，主研方向：公路工程。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。