季节冻土隧道边墙开裂原因及影响因素研究

研究目的:近年来,在我国高纬度季节冻土区,围岩冻胀导致隧道衬砌开裂、春融期渗漏水等病害时有出现,严重影响隧道和列车运营安全。本文以我国西北地区某铁路线隧道为例,采用现场测试、室内试验、数值模拟等手段研究季节冻土区隧道冬季边墙纵向开裂原因及其主要影响因素。研究结论:(1)修建在强风化砂泥岩地层中的隧道,当围岩含水率为12. 3%、围岩冻结深度达60 cm时,在冬季持续负温作用下,边墙最大拉应力为2. 28 MPa,大于C30混凝土的极限抗拉强度,边墙会出现水平冻胀裂缝,若考虑衬砌承担部分围岩荷载,边墙纵向开裂程度会加剧;(2)冻胀力荷载作用下,衬砌开裂具有对称性、季节性、积累性等特点,裂缝在冬季出现,分布在边墙中间位置,气温回升后,具有收缩性;(3)季节冻土区围岩冻胀力荷载计算宜以围岩冻结圈厚度和含水率为主要指标;(4)本研究成果可供季节冻土区隧道设计、运营维护参考。     

昌福铁路隧道病害整治

南昌至福州铁路隧道断层破碎带、岩爆、软岩变形、强富水等不良地质非常普遍,隧道出入口埋深较浅,围岩破碎,在隧道施工中出现了衬砌开裂、衬砌背后空洞、隧道渗漏水等病害。通过对此隧道病害的现场调查研究,并结合国内相关资料,针对衬砌开裂出现的三种不同情况,分别采用了锚固注浆、碳纤维加固以及嵌填沟槽后注浆加固等措施,采用压浆填充、封堵防水方法整治隧道衬砌背后空洞和渗漏水病害。整治措施实施后在隧道运营前变形已经趋于稳定,证明采取的处理方法合理有效。     

季节性冻土区铁路隧道渗漏水原因分析及整治技术

季节性冻土区运营铁路隧道渗漏水现象普遍存在,冬季渗漏水病害常演变为衬砌挂冰侵限、道床冻结上拱等病害,直接影响列车运营及隧道结构安全。渗漏水防治措施是目前国内外隧道设计、施工的重点和难点。本文通过分析铁路隧道渗漏水的原因,提出一种渗漏水综合防治措施,并详细介绍了整治方案的施工工艺,为类似工程提供参考。     

严寒地区高速铁路隧道冻害整治及隧道防冻设计优化

由于受认识水平和施工工艺水平的限制,北方严寒地区修建的高速铁路隧道运营后偶发冻害和渗漏水等问题,严重威胁着高铁动车的运行安全。剖析北方某运营隧道原设计防冻和排水措施,隧道产生开裂、鼓包变形和渗漏水等病害及原因,认为衬砌背后的空腔、厚度不足和混凝土不密实是病害产生的主要原因。对渗漏水采用注浆封堵和边墙增设竖排水。衬砌开裂采用注浆嵌缝或锚杆加钢带固定。综合性病害或较严重处设置保温层波纹钢板套衬进行防护,经温度测试,衬砌后均为正温。根据病害及整治效果,对新建赤喀客运专线天秀山隧道防冻害及排水技术措施进行研究优化,采取素混凝土增设钢筋,环向盲管增设保温层,延长深埋水沟,增加竖向盲沟等措施。     

寒区铁路隧道衬砌抗冻主要设计标准与施工技术探讨

受长期低温环境作用,寒区铁路隧道衬砌易出现开裂、剥落等病害,影响结构的安全耐久性。通过梳理分析寒区隧道衬砌抗冻设防相关建设标准现状及存在问题,从设计和施工方面提出需要研究完善的主要内容,并结合具体工程实例,进一步探讨抗冻设防段衬砌的配筋参数、伸缩缝设置等主要设计标准和保温层防水施工工艺,提出寒区隧道衬砌模段长度计算方法。结果表明：(1)抗冻设防段衬砌的纵筋宜采用“细而密”的配置方式,有利于提高结构的抗裂性能;(2)“零缝宽”伸缩缝在一定条件下能够消减寒区隧道温度应力作用;(3)“喷涂式”聚氨酯保温板防水处理施工工艺可有效提高保温性能;(4)隧址区的年平均气温应作为寒区隧道衬砌环境温差的重点考量因素,计算结果表明,当最冷月平均气温-3～-8℃,年均温12～8℃时,12 m的衬砌模段长度亦可满足季节性温差要求。     

寒区铁路隧道结构抗冻技术探讨

研究目的:受温度变化影响,寒区隧道衬砌结构易出现开裂、酥脆、剥落等病害。本文通过分析寒区隧道的环境作用,并通过调研我国寒区铁路隧道的结构冻害情况,归纳隧道结构的冻胀机理,提出寒区隧道结构的抗冻措施,探讨保温层在铁路隧道的适用性及设计方法、施工工艺,从而明确今后需要进一步研究的寒区隧道结构抗冻技术。研究结论:(1)寒区隧道衬砌结构冻害可分为特殊地层隧道围岩冻胀型冻害和结构缺陷型冻害,需采取相应措施进行控制;(2)负温差引起的温度应力作用,易导致寒区隧道衬砌开裂,需采取变形缝等构造措施;(3)季节性冻土区铁路隧道应慎用保温层;(4)本研究成果可为寒区隧道结构抗冻提供参考。     

隧道衬砌混凝土裂缝的辨认及处治措施探讨

研究目的:摘要:研究目的:随着我国基础建设的不断投入,铁路及公路建设蓬勃发展,隧道数量也越来越多,但由于地质、施工、建筑材料等方面的原因,导致一些隧道衬砌开裂,威胁到运营安全,需要采用合适的方法进行处治,确保工程的经济性及结构的安全性。研究结论:本文从衬砌混凝土裂缝产生的机理来分析裂缝的受力状况及产生原因,并量化病害等级,通过研究得出如下结论:(1)应根据病害等级采取裂缝嵌补、衬砌锚固、套衬等进行处治;(2)衬砌混凝土裂缝可以通过强化地质勘察、加强施工工艺控制来进行事前防范;(3)出现裂缝后,应进行原因分析和病害等级判定,再来选择合适的整治措施,保证结构及运营安全;(4)研究成果可用于既有铁路、公路隧道衬砌裂损病害整治,也可用于新建铁路、公路隧道衬砌裂损缺陷的预防、控制与处治。     

高速公路隧道衬砌结构病害整治技术研究

以麂子岗隧道为研究对象,创新性地将左线和右线衬砌结构病害进行对比分析,基于自然地质条件及病害成因机理提出较为完备的整治措施,采用数值模拟方法对整治效果进行验证,结果如下:(1)对比统计分析左线、右线衬砌结构病害,得到在横断面不同位置及纵向里程上病害的分布规律及差异;(2)在横断面位置上,拱顶和拱腰处衬砌裂损及厚度不足病害最严重;在纵向里程上,左线、右线在ZK1963+600~ZK1964+180段多种衬砌结构病害均大量集中分布,建议加强对该区段的地质监测、衬砌结构健康状况检测及病害整治工作;(3)运用数值分析软件对套衬加固及钢带加固前后衬砌结构的受力进行模拟,得到衬砌厚度不足病害整治前后衬砌结构的安全系数及变化,对衬砌结构的安全性进行检验,证明相应整治措施有效。     

宝中铁路老爷岭隧道病害整治

结合宝中铁路老爷岭隧道病害段整治工程,对拱背空洞、拱顶裂缝、开裂(严重处拱部掉块)、渗漏水等病害状况,简要分析病害成因,并根据病害程度,按照分类治理原则,介绍该工程采取的整治措施。     

既有铁路隧道病害整治

针对大面积渗漏水、施工缝与伸缩缝渗漏水、衬砌开裂等几种铁路隧道病害类型,分别提出拱部衬砌壁后注浆、引排堵漏、WTD中空注浆锚杆与网喷混凝土等整治方案与具体施工方法、安全措施。     

铁路隧道桁架式大净空新型衬砌台车研制

研究目的:目前铁路隧道衬砌质量问题仍比较突出,主要表现在6个方面:衬砌背后空洞、衬砌不密实、衬砌厚度不足、衬砌开裂、衬砌施工缝裂损、衬砌渗漏水。据不完全统计,铁路隧道衬砌质量缺陷病害约占所有病害的62%。为提高铁路隧道衬砌质量水平,通过研究传统门架式衬砌台车和无门架式衬砌台车的设计原理及性能特点,本文主要介绍研制的桁架式大净空新型衬砌台车的结构组成及应用效果。研究结论:(1)新型衬砌台车采用桁架式结构,整体刚度和支撑稳定性明显提高,系统刚度增加了35%,支撑稳定性提高了40%,支撑难度降低了50%;(2)新型衬砌台车通车净空增大了55%,通风空间提升了65%;(3)新型衬砌台车减少作业人员4名,衬砌施工效率提高了35%;(4)新型衬砌台车周转使用率高达70%,与传统门架式台车相比,周转使用率提高了40%,极大程度地降低了综合成本;(5)本研究成果可在隧道衬砌施工中推广应用。     

铁路隧道衬砌内掺渗透结晶防水剂试验研究

研究目的:混凝土开裂问题一直被人们所关注,由于引起混凝土开裂的原因很多,因此很难从根本上避免混凝土开裂的发生。铁路隧道衬砌混凝土发生开裂后,往往伴随发生渗漏水,继而对隧道的正常使用产生影响。隧道渗漏水通常采用注浆法处理,但该法很难达到理想的效果。本文依托京张高铁东花园隧道,通过在隧道衬砌混凝土中掺加水泥基渗透结晶防水剂,使衬砌裂缝自动愈合,避免产生渗漏水。研究结论:(1)在隧道衬砌混凝土中掺加水泥基渗透结晶防水剂,可以实现衬砌裂缝的自动愈合防水功能,减少隧道衬砌渗漏水的发生;(2)隧道衬砌混凝土中的水泥基渗透结晶防水剂掺量宜为水泥用量的1%～1. 5%;(3)本研究成果可供类似隧道工程借鉴应用。     

大秦线隧道渗漏水整治技术的优化研究

针对大秦线管内隧道渗漏水问题,从运营、设计、施工以及养护等方面分析了衬砌渗漏水产生的原因,综合考虑大秦一期的隧道运营条件、施工特点和病害特征,优选采用"排堵结合+结构保温+疏通排水沟+更换橡胶盖板"的综合整治方案。可为同类隧道渗漏水病害整治工程提供借鉴。     

金温铁路大岳2号隧道病害整治技术

针对金温铁路金华—温州大岳2号隧道衬砌背后脱空或不密实、衬砌裂损、二次衬砌厚度不足、衬砌渗漏水等病害情况,分析了病害的表现形式及成因,提出了隧道病害的整治原则,采取了衬砌背后回填注浆、注浆锚杆结构补强以及"拱部以堵为主,边墙以排为主,防、排、截、堵相结合"的治漏措施,有效整治了隧道病害。该整治技术在皖赣铁路顺岭隧道、刘家隧道以及沪昆铁路江山隧道病害整治中得到了很好应用,确保了隧道后期的正常运营,值得推广。     

高速铁路隧道缺陷排查整治管理及方法

以合福铁路安徽段隧道为例,通过提高隧道整治思想认识,落实整治责任体制,采用标准化手段推进完善排查方法、整治方案和固化工艺;提出隧底不密实、隧底岩溶段、隧底渗漏水、施工缝、二次衬砌脱空及不稳定块、二次衬砌边墙裂纹、接触网槽道和洞口排查整治方法;针对铁路隧道施工管理,提出将隧底取芯排查、敲击排查纳入隧道工序管理工作,列入检测概算等优化建议。     

兰新线妖魔山隧道病害整治

为保证兰新线妖魔山隧道内电气化改造顺利实施,采用地质雷达检测、现场调查等方法对隧道结构运营状态进行全面检测和评估。检测结果表明,该隧道不存在影响电气化挂网的衬砌内部及其背后空洞,但存在衬砌裂损、局部混凝土剥离、渗漏水等病害。分析病害产生的原因,采取堵排结合的方法,对隧道衬砌裂损和渗漏水进行综合整治,可为类似工程提供参考。     

新建兰渝铁路隧道衬砌渗漏水原因分析与治理措施

针对新建兰渝铁路兰州—广元段多座隧道出现的二次衬砌渗漏水问题,通过现场专项检查、查阅资料等手段对渗漏水病害进行了分类,从工程地质环境、防排水结构设计与施工、防排水设施及衬砌完整性3个方面分析了病害原因。提出区域渍水及单点、线状裂缝渗漏水缺陷,衬砌环向施工缝渗漏水缺陷和止水带外露缺陷的整治措施,实施后治理效果明显,可供相关工程借鉴。     

水压力作用下隧道底部结构裂损机理及其防治

研究目的:近年来,水压力作用下隧道底部结构裂损病害时有出现,严重影响隧道运营安全。本文以水压力作用下某仰拱填充结构开裂病害隧道为例,采用数值模拟和现场实测的方法,研究案例隧道仰拱填充结构开裂机理,并提出该类隧道病害的整治措施。研究结论:(1)水压力作用下,仰拱填充结构裂缝上宽下窄,呈"V"字型,仰拱填充面出现中间上抬、两侧下沉现象,裂缝主要出现在仰拱填充面隧道中心线附近,沿隧道中心线分布,在边墙附近未见裂缝;(2)该隧道仰拱水压力最大值,数值计算和现场测试结果分别为0.213 MPa、0.2 MPa;(3)若只考虑围岩压力,不会导致仰拱填充结构出现裂缝;若考虑围岩压力与水压力共同作用,最大主应力极值出现在填充结构上部靠近隧道轴线位置,为拉应力,且最大主应力极值会大于素混凝土的极限抗拉强度,会产生拉裂缝;(4)在既有隧道仰拱水压力较大段落,可采取在仰拱及填充结构中配筋、刚性袖阀管注浆加固基底,并对隧底地下水进行排导的综合整治措施;(5)该案例隧道仰拱填充结构开裂病害经整治后,由近几年的情况来看,本文提出的整治措施效果良好,可供类似的病害隧道整治参考。     

季节冻土地区强风化砂泥岩隧道边墙开裂原因分析及整治对策研究

采用理论分析、数值计算、室内及现场试验等方法,结合准格尔至朔州铁路梁家坪2号隧道的工程实际,对季节冻土地区强风化砂泥岩季节性冻胀对隧道结构的影响进行了研究。该隧道边墙纵向开裂是由于隧道含水围岩的季节性冻胀所致,对此提出了锚固、注浆、挂网喷混凝土的衬砌开裂整治措施,并指出了现行规范中的不足,即应根据含水围岩冻胀率和围岩冻结深度来综合确定是否考虑冻胀力。     

层状岩体隧道病害机理分析及整治措施研究

兰渝铁路玄真观隧道穿越高地应力泥、砂岩水平互层围岩地段,出现了喷射混凝土开裂、仰拱隆起破坏和衬砌开裂等病害。采用现场测试和室内实验手段,并结合数值模拟方法,对隧道病害原因进行调查分析。在此基础上,提出病害段的整治方法和施工控制措施,病害整治取得了比较理想的结果。