公路隧道仰拱裂缝处理技术探讨

以某隧道仰拱及路面混凝土面板裂缝处治为例,对隧道仰拱及路面裂缝特性进行介绍。根据沉降开裂观测数据,全面分析隧道仰拱产生裂缝的原因,并提出相应处治措施。     

某隧道衬砌开裂的安全性分析及治理

结合某隧道衬砌出现裂缝的情况,根据施工单位的现场量测资料,对隧道衬砌的开裂原因进行了分析。通过分析裂缝在隧道纵向的分布及裂缝的发展,认为该隧道非断层带内的衬砌开裂多为受温度应力及施工因素影响而产生的非受力开裂,而断层带内的衬砌开裂多为受挤入性围岩压力影响而产生的受力开裂。考虑到受力开裂对隧道衬砌的不利影响,采用有限元数值方法对不良地质情况下的受力开裂衬砌进行了计算。因该隧道在规范荷载作用下衬砌是安全的,但是由于衬砌已经开裂,故参考现场实测接触压力,通过荷载组合试算确定衬砌荷载。然后根据此荷载进一步评价开裂衬砌的安全性。     

基于围岩浸水的黄土公路隧道衬砌开裂分析

针对甘肃省境内某黄土公路隧道的衬砌开裂现状,采用统计分析的方法对隧道衬砌裂缝的分布特征进行了系统研究;通过有限元数值模拟,详细分析了多种围岩浸水工况下隧道结构的变形规律和应力特征,并将数值模拟结果与隧道现场裂缝分布特征进行对比,给出了围岩浸水恶化条件下衬砌结构开裂的原因、规律和特征。研究结果表明:地表水通过土体裂缝入渗是衬砌开裂的主要原因,衬砌裂缝主要分布于拱部和边墙;围岩发生浸水后,浸水范围内的土体强度降低,失去承载力,隧道上部围岩下沉,挤压衬砌结构;随着围岩浸水范围的扩大,隧道结构的受力与变形状态逐渐恶化,结构呈压扁趋势且产生偏压,引起拱部内表面被拉裂,边墙内表面由于局部压应力过大产生开裂;拱部开裂先于边墙且开裂情况最为严重,隧道上下行线相邻两边墙衬砌开裂情况较另外两边墙严重,数值模拟结果与现场衬砌裂缝特征基本吻合;在相似工程条件的黄土隧道设计时,应加强隧道拱部结构的抗拉性能和边墙结构的抗压性能。     

水压下开裂混凝土中水分渗透红外试验

为了研究水下隧道开裂混凝土中水分渗透过程和影响因素,基于Richards方程和立方定律提出了外水压力下水分在开裂非饱和混凝土中的运动方程,根据水下隧道一侧承受外水压力、一侧接触大气的服役环境,设计了混凝土内部孔洞和裂缝承受冷却压力水的渗透试验,采用红外热像仪可视化研究水分入渗开裂混凝土的过程;通过红外辐射特性来分析裂缝几何特征、外水压力和初始饱和度对开裂混凝土中水分渗透的影响,并将试验结果与水分运动方程的影响因素进行对比。结果表明：外水压力越大、混凝土初始饱和度越小,则开裂混凝土试块的内外温差越大,表面温度变化曲线越陡峭,说明水分流速相应地越快,入渗深度越大,证明外水压力和初始饱和度都是开裂混凝土中水分运移的驱动因素;裂缝宽度越大、裂缝长度越长,混凝土试块表面红外温度越低,试块内外温差越大,说明裂缝面积越大导致冷却水入渗流量越大和渗透深度越深,证明裂缝宽度与开裂混凝土的渗透性正相关;另外垂直裂缝方向相比平行裂缝方向的红外热图观测效果更明显。在进行水下隧道渗漏预测时不宜忽略裂缝几何特征、外水压力和初始饱和度,不然会低估水流速度和流量,影响水下隧道的长期安全和耐久寿命。     

基于自制试验平台的公路隧道破坏特征实例研究

为了探究和平公路隧道衬砌结构发生开裂的原因及特征,自行研制了适用于该研究的隧道结构性能测试平台。试验平台由控制系统、供压系统和加载系统组成,能够实现对隧道模型任意位置的精确加载,可研究隧道结构在多种形式外荷载作用下的力学性能。基于该试验平台,以和平公路隧道二次衬砌为原型,根据其现场测试结果进行了几何相似比为10的物理模型试验,详细分析了隧道结构在试验过程中的变形规律和破坏特征。将模型试验结果与现场裂缝分布特征进行对比以验证试验结果的可靠性,并根据试验结果对隧道原型的工作状态进行评估。研究结果表明:在依据现场实测确定的偏压加载工况下,隧道结构整体呈压扁趋势,最大径向位移位于拱顶右侧;结构的受力变形过程可分为3个阶段,分别以拱顶开裂和仰拱开裂为分界点;拱顶内表面和拱脚外表面被拉裂,边墙内表面由于局部压应力过大也产生开裂;拱顶最先开裂且开裂情况最为严重,偏压一侧边墙较另一侧边墙严重;随着外荷载的增加,拱部开裂状况加剧,最终形成主开裂区并引起结构整体的失稳破坏;模型试验结果与隧道现场裂缝分布特征基本吻合;隧道原型研究断面目前虽处于安全状态,但应及时采取有效的处治措施,防止衬砌裂缝的进一步发展和结构的失稳破坏。     

黄土公路隧道病害分析与处治措施建议

针对新庄岭黄土公路隧道地表裂缝和衬砌开裂的病害特征,探讨了病害产生机理,并运用仿真、实测等手段详细分析了病害原因。分析表明:地表裂缝导致黄土浸水,从而使土体强度降低,变形增大,扩大了围岩塑性区范围和变形压力,恶化了衬砌结构受力状况,导致了衬砌结构局部出现裂缝。此外,根据隧道病害状况,提出了采用挖槽夯土法处治地表裂缝,采用环氧树脂嵌补及凿槽嵌入钢拱架法处治衬砌开裂的建议。研究结果为分析和处治黄土公路隧道病害提供了依据。     

偏压、浅埋连拱隧道病害分析及处治探讨

介绍了湖南省某高速公路偏压、浅埋连拱隧道在施工过程中出现的初期支护破坏、二次衬砌开裂等病害,分析了病害产生的原因,并介绍了病害处治采用的回填反压、围岩注浆加固、结构抽换、裂缝嵌补等病害综合处治措施,为隧道病害处治提供一种思路和借鉴.     

浅埋偏压隧道衬砌结构开裂机理及损伤失效分析

在浅埋、偏压等不利地质条件下隧道衬砌结构易发生开裂、渗漏水等病害,衬砌开裂及渗漏水的存在降低了结构的耐久性和承载力,影响结构的安全使用性能。为分析浅埋偏压条件下隧道衬砌结构受力变形特征及稳定性情况,基于扩展有限元原理,采用ABAQUS软件对不同的上覆岩层厚度条件下隧道衬砌结构空间受力特征、裂缝扩展情况及混凝土单元损伤失效程度等进行了模拟分析。研究结果表明,在浅埋偏压条件下,当上覆岩层厚度未超过7m时,隧道衬砌结构均出现不同程度的开裂现象,裂缝位置均大致位于A洞右拱脚位置。当上覆岩层厚度分别为3.5m、4m和5m时,隧道初期支护出现了贯通的纵向裂缝,当上覆岩层厚度为7m时,隧道初支沿走向出现了多条轻微不连续的纵向裂缝。随着上覆岩层厚度的增大,隧道衬砌结构损伤程度呈降低趋势,偏压的影响逐渐减小。     

偏压、浅埋连拱隧道病害分析及处治探讨

介绍了湖南省某高速公路偏压、浅埋连拱隧道在施工过程中出现的初期支护破坏、二次衬砌开裂等病害,分析了病害产生的原因,并介绍了病害处治采用的回填反压、围岩注浆加固、结构抽换、裂缝嵌补等病害综合处治措施,为隧道病害处治提供一种思路和借鉴。     

软土地区盾构隧道管片开裂特性实测分析及影响因素研究

基于某软土地区城市地铁1号线的实测数据，统计分析该地铁线路整体与典型区间的病害情况与裂缝分布特点，结果表明: 管片裂缝的分布密度与隧道收敛位移具有明显关联性，区间隧道病害以密布于隧道拱顶的纵向裂缝为主，且分布规律与管环旋转角度相关。在此基础上，为探明软弱地层条件对盾构隧道带来的不利影响，基于断裂力学的非线性数值分析方法建立地层结构法有限元模型，模型中管片采用弥散开裂本构并嵌入简化的钢筋网单元，纵向接头通过考虑张开的间隙接触模型模拟。计算结果阐明了管片开裂的特性与影响因素，结果表明： 1)随着地层土体弹性模量和侧压力系数的减小，在地应力条件下隧道损伤区域明显增加； 2)随着埋深增加，当前主要开裂区与预测开裂区深度在原有基础上进一步扩展，从而引起隧道整体开裂率的上升； 3)参数分析探明了实测拱顶裂纹分布规律的成因为封顶块位置的差异。     

沪蓉西扁担垭隧道二衬补强加固处理方案的探讨及实施

针对部分隧道建成初期或投入运营若干年后二次衬砌混凝土出现的开裂现象,以及隧道修建过程中出现的大量裂缝甚至二衬掉块、坍塌现象。通过对沪蓉西扁担垭隧道ZK43+967拱顶偏左(行车向)处开裂和掉块处补强加固方案的比选和实施,对如何选择安全、方便、快捷、节省,保证人员和结构安全、施工方便、保证工期的方案进行了探讨,并介绍了一种比较简单、安全的运营期隧道的养护和维修方法。     

黄土隧道二次衬砌开裂原因分析

在实地调查山西省某在建高速公路黄土隧道二次衬砌裂缝病害特征的基础上,通过数值模拟方式并从黄土结构性角度出发对该黄土隧道二次衬砌裂缝成因进行了分析,相关分析结果对提高黄土隧道二次衬砌开裂机理的认识及处治措施的选择具有参考价值和实际意义。     

连拱隧道衬砌裂缝现场调查与数值模拟分析

裂缝对于隧道的安全运营有着十分不利的影响。该文对云南地区多座连拱隧道的衬砌裂缝病害进行了现场调查与统计分析,得到衬砌裂缝的主要类型和分布特征规律,并就产生裂缝的主要影响因素进行了总结。在此基础上应用Abaqus有限元分析软件,分别考虑偏压、局部空洞和不均匀沉降的作用,对连拱隧道衬砌结构进行了数值模拟,分析了裂缝的分布及发展规律,总结了裂缝产生的主要原因,即衬砌的施工质量问题在偏压、局部空洞和不均匀沉降等外界因素的诱导下,导致隧道衬砌的开裂。     

古牛坡隧道二次衬砌开裂处治设计

古牛坡隧道地处贵州省西部高原山区,地形地质复杂,围岩较差。隧道2次衬砌在防火涂料施工完毕后出现开裂。对该隧道2次衬砌裂缝进行监测及处治,使2次衬砌最终达到相对稳定的状态。其2次衬砌开裂处治设计方案对今后类似工程具有一定借鉴意义。     

裂损衬砌承载安全与裂缝评定标准研究

现行规范中对隧道衬砌裂缝评定标准体系仅考虑了裂缝深度和长度,未考虑裂缝深度的影响。为此,采用Abaqus有限元软件建立不同裂缝深度、不同裂缝部位的隧道衬砌有限元模型,以分析不同裂缝深度、不同裂缝部位对隧道衬砌结构承载安全的影响。研究结果表明:拱顶裂缝对结构危害性最大;裂缝深度对结构承载性能影响较为显著,当裂缝深度由0发展到1/2H时,结构整体承载力下降速率较快,此阶段裂缝应重点控制;当裂缝深度由1/2H发展至贯通时,结构整体承载力下降速率较为缓和,结构整体刚度下降,在结构开裂处已不具有传递拉压应力的介质,此处承载能力已基本丧失,当裂缝发展到此阶段时,需及时处治;结合现有分级标准,提出了考虑衬砌裂缝深度的分级标准,将不同规模的衬砌裂缝划分为4个等级,为衬砌开裂处置提供科学依据。     

界牌岭岩质隧道偏压病害及其处治研究

结合界牌岭隧道衬砌纵向裂缝的成因分析及治理,通过建立裂缝性质判断、反推外力大小及位置、结合地质资料判断裂缝成因、开裂结构综合处治等一条新的研究路线,明确背斜挤压构造发育带的岩质隧道偏压成因,由此总结出存在地质偏压的隧道建设需要重点考虑的选线、支护、防排水等关键技术。     

围岩冻胀对隧道结构影响及锚杆整治对策

根据最近文献资料统计,季节冻土区隧道衬砌边墙出现纵向裂缝的案例越来越多,给隧道运营安全带来极大危害.采用理论分析和数值模拟方法研究了季节冻土区隧道冬季边墙衬砌开裂的原因及相应整治对策.结果 表明:(1)仅考虑嗣岩冻胀力荷载时,当冻胀力达到一定量值时,边墙中间位置会产生较大弯矩,会导致边墙混凝土衬砌产生裂缝,当考虑冻胀力荷载和围岩荷载共同作用时,围岩荷载会进一步加剧衬砌裂缝的发展程度;(2)计算得到的边墙拉应力最大值对应位置通常在轨面以上2～3 m处,与现场某隧道由围岩冻胀荷载导致衬砌开裂现象位置吻合;(3)当既有隧道内轮廓没有富余,不允许侵限的情况下,利用设置"被动型"抗拉全长锚同锚杆整治冻胀隧道病害的措施,可以有效抵抗围岩季节冻胀力荷载,防止边墙衬砌开裂现象的发生,确保隧道的运营安全.     

超大跨度公路隧道衬砌的变形规律及裂缝处理

为研究超大跨度公路隧道二次衬砌裂缝的变形规律及产生原因,以滨莱高速姚家峪隧道为依托,对超大跨度公路隧道二次衬砌开裂段进行监控与量测。监测内容包括拱顶沉降、净空收敛及裂缝宽度,并对监测结果进行分析。结果表明:二次衬砌变形规律与洞内气温变化相关,随着气温上升,变形表现出先增大后逐渐平缓的规律;混凝土材料的收缩及温度应力作用是隧道二次衬砌开裂的主要原因,因此冬季施工时应加强混凝土的养护,防止裂缝持续发育;衬砌裂缝主要位于隧道洞口段,并沿起拱线上下纵向曲折延伸,施工时应采用低压速灌法、环氧树脂等协同处理。     

公路隧道衬砌裂缝处治对策

受制于我国复杂多变的地质环境、自然气候条件与隧道建造管养水平,衬砌开裂是最为常见的公路隧道运营病害之一。对运营公路隧道随机衬砌裂缝进行统计,得出不同部位裂缝分布规律。从公路隧道进出口围岩条件、结构型式等外部条件与设计方法、施工工艺等技术措施2方面因素,探讨公路隧道裂损机理,且对衬砌裂缝成因进行系统分析,并从我国隧道衬砌修复多年的工程实践出发,给出无水、有水2类裂缝的分类工程处治对策及其适用条件。     

浅埋偏压连拱隧道二衬开裂原因分析

浅埋偏压连拱隧道中导洞开挖中隔墙浇注后,对靠近山体内侧的右洞先行开挖和支护,再进行靠近山体外侧的左洞的开挖,右洞二衬出现部分地段纵向开裂,同时中隔墙和仰拱随二衬呈环向裂缝。针对该隧道实际情况,分析现有地质和施工条件下该隧道二衬开裂的主要原因,提出了类似条件下合理的连拱隧道施工工序。