汶川地震震区隧道调查研究分析

周跃峰

摘 要：汶川地震震区隧道出现了各种类型的破坏情况，严重影响了灾后救援工作的展开与顺利实施。在对诸多铁路隧道调查统计分析的基础上，总结出隧道的主要震害类型，并对其震害原因进行了分析，得到震区隧道抗震设计的重要启示并给出了相关建议，为进一步研究震区隧道震害机理及隧道抗震、减震技术奠定了坚实的基础。

关键词：汶川地震；震害；抗震；隧道设计

中图分类号：P315文献标识码： A 文章编号：

Abstract：wenchuan earthquake zones in various types of tunnel damage, serious impact on the disaster relief work started and carried out smoothly. For many in railway tunnel investigation and statistical analysis, and on the basis of the main earthquake summed up the tunnel type, and the seismic damage were analyzed, and the seismic design of the earthquake zone get tunnel important enlightenment and Suggestions are proposed for further study on the mechanism of earthquake damage tunnel and tunnel of the earthquake, shock absorption technology to lay the solid foundation.

Keywords: wenchuan earthquake; Earthquake damage; Seismic; Tunnel design

0 引言

5.12汶川大地震震源深度为14km，震级为里氏8.0级，震中烈度最大达11度，地震造成了巨大的人员伤亡和经济损失。震区结构物破损较为严重，桥梁、道路、房屋、隧道等均受到了不同程度的损害，由于隧道作为一种特殊的结构物 ——能够在地震时随着岩层运动而运动，且周围岩层对隧道起保护作用，因而震害相对较小，但也出现了各类大大小小的病害，原因是没有对诸如洞口隧道、洞门、隧道断层破碎穿越带等采取针对性的抗震、减震措施，同时反映出以往的隧道抗震设计意识比较薄弱。本文在对震区诸多铁路隧道实施现场调研及相关资料调查统计、分析的基础上，对隧道的病害展开研究，深度分析各类病害的形成原因，并由此得到隧道抗震设计的相关启示和建议。

1“5.12”地震隧道损害情况调查

调查主要围绕铁路隧道展开，铁路线路主要有宝成线、广岳线、成昆线和成渝线等，同时对震区其他线路也进行了调研。

1.1宝成线

距震中汶川70～320km，单线隧道均未进行设防，新增二线的双线及车站进行了设防。

成都至广元段隧道震害主要集中在汶川地震Ⅷ度震区：①20座隧道拱、墙局部开裂、剥落掉块、裂纹发展，裂纹宽2～30mm，主要集中在洞口段，洞身基本无新增裂缝。病害较严重的有3座隧道，为朝阳隧道、滴水子隧道、上寺棚洞。②部分隧道洞口边仰坡防护开裂、脱落。③部分隧道洞口、路基地段山体开裂，形成危岩落石或引起滑坡复活。

广元至宝鸡段有31座隧道受到不同程度的损坏，震害数量占隧道总数的9.6%，其中洞口边仰坡落石10座，占震害总数的32%；洞门结构损坏4座，占震害总数的13%；棚洞损坏2座，占震害总数的6.5%；明洞砸坏2座，占震害总数的6.5%；衬砌开裂、漏水剥落13座，占震害总数的42%。

1.2广岳支线

距震中约50km，修建时无统一地震设防标准。

隧区汶川地震烈度Ⅶ～Ⅺ度：①高景观隧道，条石衬砌，洞门未发生开裂、变形。②擦耳岩隧道，混凝土衬砌，端墙开裂，洞口溜坍，洞身距238m右侧墙外挤开裂，错台10mm；洞出口左侧外挤开裂，缝宽5mm，错台10mm。③燕子岩隧道，洞身30-35m处右侧拱部开裂，50-60m处右侧起拱线掉块，该隧道无衬砌地段零星落石，130-140左侧边墙起拱线，两道斜裂纹，+140拱顶开裂。④木瓜坪～岳家山段有3座隧道，该段损毁严重，零星调查显示，木瓜坪隧道出口右侧形成20m宽的堤坝，造成河水直接从隧道流出；马槽滩隧道已看不见隧道痕迹及轮廓；岳家山隧道洞口附近左右两侧山体同时滑坡。

1.3其它铁路损毁情况

成昆线：距震中汶川70～500km，10个工点衬砌拱墙新增裂缝或衬砌裂缝加剧；3个工点洞口边仰坡处形成新的危岩落石或危岩落石危害加剧。

成渝线：距震中汶川70～400km，16个隧道工点出现病害或病害情况加剧主要表现为：衬砌拱墙新增裂缝或衬砌裂缝加剧。

内六线：距震中汶川250～600km，8个隧道衬砌拱墙新增裂缝或衬砌裂缝加剧；13个工点洞口边仰坡处形成新的危岩落石或危岩落石危害加剧。

遂渝线：距震中汶川180～330km，隧区汶川地震烈度小于七度，未见明显震害。

达成线：距震中汶川70～340km，隧区汶川地震烈度小于七度，个别隧道出现病害加重情况。

广岳支线擦耳岩隧道洞门边仰坡坍塌擦耳岩隧道洞口段局部出现裂纹 广岳支线燕子岩隧道进口山体崩塌

2 隧道震害原因分析

基于本次汶川地震铁路隧道的震害调查，可以得到以下认识与结论。

2.1 隧道安全性分析

隧道作为地下工程，当地震发生时，岩体受地震波影响，产生振动和摆动，隧道由于与岩体接触紧密，能够和周围岩体共同位移，因此不易产生破坏。即使受到破坏，由于围岩及衬砌的支撑作用，不易产生大范围的垮塌，便于震后的快速修复，可保通性较强，因此隧道工程作为震后的救援通道效果最好。

2.2 震害类型分析

本次地震造成的隧道损坏主要发生在洞门及洞口段，主要震害类型有：

（1）洞口坡面坍滑、岩崩，甚至出现滑坡或者引起滑坡复活。

（2）洞口洞顶出现危岩落石或危岩落石危害加剧。

（3）洞门端墙、挡翼墙出现开裂、错台、垮塌。

（4）洞口浅埋段、偏压段、洞身浅埋段衬砌结构出现变形开裂、错台、剥落甚至垮塌。

（5）隧道底板及仰拱出现开裂、上鼓、错台等现象。

（6）洞身段（深埋段）个别地段出现衬砌裂缝，在震中附近断层等构造带处衬砌出现了同洞口段的严重病害。

2.3 震害原因分析

（1）隧道洞口及洞口段是隧道工程的薄弱部位，由于地质条件差且地形变化较大，边仰坡开挖高陡或悬崖峭壁下的洞口，在隧道洞口工程处理范围外的岩石经长期风化剥蚀后，在地震过程中极易形成坍塌、落石等次生灾害，造成洞口堵塞，洞门结构开裂、错台甚至损毁，如：宝成铁路多处洞门上方发生危岩落石砸坏洞门，甚至发生落石掉落至轨道上，损毁线路的情况。

（2） 修建年代早、技术标准（建筑材料、衬砌结构形状等）低，抗震设防标准低、部分隧道施工质量差以及隧道本身存在病害或质量缺陷等是造成5.12汶川大地震后，衬砌出现病害或病害加剧的重要原因。如：成渝铁路、宝成铁路（Ⅰ线）、成昆、广岳铁路等隧道衬砌结构的开裂现象。

（3）隧道震害的产生与隧道附近的地质构造、地形条件造密切相关，如：宝成铁路朝阳隧道和滴水子隧道的洞口深沟有一条主要断层穿过，且两隧道所处山包为两沟交汇处，突起山包对地震波有放大作用，因此产生较大震害。另外，距震中5km的龙池隧道穿越震断层段的衬砌也发生严重的损害。

（4）浅埋及洞口边仰坡地段，由于凌空面范围大，且隧道结构本身几何形状复杂，最易受到破坏。

3 汶川地震对隧道设计的启示

（1）洞口出现了几乎被垮塌物掩埋但洞门结构基本稳定的情况，洞身虽然局部开裂严重但很少出现垮塌情况。高烈度震区应尽量减少洞门座数，且不宜设置斜切式洞门。洞口设计应充分贯彻“早进晚出”的原则，尽量避免山体崩塌、剥落影响洞口工程及线路安全。边仰坡的安全、稳定、可靠是设计处理的重点，宜采取有效的防护措施。

（2）距离地震断裂带越近，隧道损害越严重，线路选择应尽量远离活动断裂带，当不可避免穿越时，应尽量正交，避免小角度穿越，同时应加强衬砌结构，并预留适当的补强空间，便于震后的快速修复。

（3）边仰坡开挖高陡或悬崖峭壁下的洞口，工程处理范围外的岩石经长期风化剥蚀后，在地震过程中极易形成坍塌、落石等次生灾害，位于隧道上部时可能掩埋洞口，位于隧道下部时可能造成隧道结构失去支撑。因此，位于高烈度震区的隧道工程洞口尽可能设置于稳固基岩上，同时应避开高陡边坡及不良地质。

（4）隧道震害的产生与隧道附近的地质构造、地形条件造息息相关。在震中附近断层等构造带处洞身衬砌也出现如洞口段的严重病害。因此断层破碎带附近隧道工程应按照洞口段要求进行抗震设防设计，不但要对结构进行加强，同时也要对可能影响结构的不稳定山体及围岩进行加固。

参考文献：

高波，王峥峥，袁松等, 汶川地震公路隧道震害启示[J]. 西南交通大学学报，20009,44（3）336-374.

崔光耀，王明年，林国进，等. 汶川地震区典型公路隧道衬砌震害类型统计分析[J]. 中国地质灾害与防治学报，2011,22（1）：122-127.

王明年，崔光耀，林国进. 汶川地震灾区公路隧道震害调查及初步分析[J]. 西南公路，2009（1）：41-46.