井点降水在铁路隧道病害整治中的应用研究

对既有铁路隧道尤其是重载铁路隧道运营过程中出现的基底病害进行了研究,重点论述和分析病害检测、评估与整治措施等方面的内容。针对铁路隧道中以地下水为诱因的基底病害,介绍了"井点降水+注浆"这种适合既有铁路隧道基底水害"疏堵结合"的复合式整治措施,并在大秦铁路九山隧道基底病害整治工程中加以推广应用,取得了良好的工程效果,可为类似工程提供参考。     

重载无砟轨道铁路隧道基底加固技术研究

以国内第一条30t轴重的重载万吨煤运通道———山西中南部铁路通道工程为依托,在分析既有重载铁路隧道基底病害产生机理的基础上,结合本工程的工程地质特征,制定了隧道基底处理的原则,提出土质地层和石质地层的加固方案、工艺控制及效果检测标准,为重载铁路的运营,尤其是无砟轨道线路提供稳固的运行基础,减少隧道基底病害的发生。     

朔黄铁路隧道基底结构病害分析

我国重载铁路隧道基底病害问题突出,已严重影响线路行车安全。本文采用地质雷达法和高密度电法对朔黄铁路17座隧道的基底结构病害情况进行无损检测。检测结果表明:重车线侧基底病害比其他区域严重;基底结构破损最为常见,基底不密实次之,基底下沉也时有发生;围岩级别越差,基底混凝土厚度不足和基底不密实的情况越严重。     

铁路隧道基底病害产生机理及整治措施

运用理论分析及模型试验和现场试验的方法,对铁路隧道基底结构的受力状态、病害产生的机理以及病害的整治措施进行研究。研究表明:隧道基底结构在列车静载作用下处于受弯拉的受力状态,在列车运行荷载作用下则会产生挠曲振动,其基底结构会随之产生疲劳破损直至断裂;隧道基底病害的产生和发展是列车动载、地下水、施工质量等多种因素综合作用的结果,各因素之间又有着相互促进,相互恶化的关系。对隧道基底病害的整治要采用改善隧道基底的结构形式和排水设计、减弱列车振动对基底结构及基岩的影响以及保证施工质量等多种措施和手段进行综合治理。     

铁路隧道内无砟轨道结构病害检测与快速修复技术

分析北京一通辽快速铁路梨树沟隧道内无砟轨道基底结构病害现状,提出病害整治原则。论述基底换填、整体轨道板维修、加强或增设排水设施、增加扣件可调变形量和灌注水泥浆整治方法。针对梨树沟隧道整体道床裂缝、下沉等病害,采用高强发泡树脂（4．75＃）进行注浆加固处理,对注浆前后动变形进行对比测试、物探测试和原位探测并进行分析,检验实际效果。结合我国无砟轨道结构病害类型及产生机理,进一步研究无砟轨道结构病害检测与快速修复技术。     

铁路隧道运营状态评估及病害整治措施

从隧道结构变异因素、结构运营状态检测、评估与病害整治措施等方面论述和分析;针对铁路隧道水害问题,提出采用“排、截、堵”结合措施,形成完整的隧道治水体系;针对隧道基底病害,提出采用“轨道架空+基底换填”、“树根桩+注浆”和“降水+注浆”整治措施;针对衬砌背后空洞病害具体情况,提出行之有效的整治措施;从隧道检测、评估及病害整治角度,提出开展新材料、新设备、新工艺的研究.     

基底脱空条件下重载铁路隧道铺底结构疲劳性能试验研究

结合重载铁路隧道基底脱空病害特征,设计基底脱空条件下隧道铺底结构疲劳试验装置,并考虑隧道基底无水、富水环境等因素,开展隧道铺底脱空病害下的结构疲劳试验.基于试验结果的分析,探讨脱空条件下隧道铺底结构的疲劳演化特性,拟合得到300 mm脱空条件下隧道铺底结构试件疲劳寿命演化曲线.研究结果表明:基底脱空条件下,隧道铺底结构疲劳性能呈"倒S型"演化趋势,结构疲劳寿命随着应力水平增大而显著缩短;受地下水的影响,富水环境隧道底部结构疲劳寿命显著短于无水环境,且随着应力水平的升高,缩短的比例也越大;建立的基底脱空条件下隧道铺底结构疲劳寿命演化曲线,可用于隧道底部结构损伤状态的评价.     

重载铁路隧道基底病害微型桩加固技术研究

结合我国重载铁路隧道基底病害特点,提出了一种隧道基底微型桩加固技术。同时,利用大型有限元软件ANSYS建立隧道基底微型桩加固分析模型,采用30 t列车动压应力实测值模拟重载列车竖向动荷载,着重分析了30 t重载列车通过隧道基底病害区段时微型桩的加固效果,结合某隧道现场测试与混凝土检测结果以及新旧混凝土结合面强度统计分析结果,提出了基底采用微型桩加固基底混凝土厚度要求,为今后采用该法进行基底加固提供借鉴。     

铁路隧道基底病害整治现场试验研究

以蜈蚣岭隧道病害整治为例,采用动力试验检测技术,对两种不同铁路隧道基底工况在列车运行荷载作用下的动、静应力以及加速度进行现场测试。试验结果表明,隧道基底结构受列车冲击振动作用明显。作用于隧道基底结构上的最大动应力值在0 3MPa以内,而在列车限速(<30km·h-1)行驶条件下基底结构上的最大峰值加速度达5 80m·s-2。在列车荷载作用下,两种不同基底结构的动力响应测试结果比较表明,采用20cm厚钢筋混凝土,且隧道基底与基岩之间加铺粘性防水层的隧道基底结构形式更优。     

重载铁路隧道基底病害锚注一体化复合整治技术

货车轴重的提高和编组长度的增加,使重载铁路隧道结构受力及疲劳特性发生根本变化。分析大秦铁路军都山隧道基底病害成因,开展整治技术研究,将新型胶液和新型注胶锚杆有机结合,提出锚注一体化复合整治的概念,并进行实际工程应用,取得良好的整治效果,为类似隧道工程基底病害整治提供参考。     

铁路隧道基底新型降水技术研究

运营铁路隧道整体道床普遍存在基底下沉与翻浆冒泥等病害,在隧道基底病害成因分析的基础上,针对隧道内无交流电源、养护维修困难等诸多限制,研究形成集太阳能供电系统、自动控制系统等为一体的新型井点降水系统,实现"一井一泵一控制"的功能,并在太岚线路柏崖头隧道基底病害整治工程中应用,取得良好的工程效果,为类似工程提供参考。     

朔黄铁路长梁山隧道基底结构病害整治措施

针对长梁山隧道出现的多种病害进行调研,分析隧道基底病害表观特征和成因,采用基底结构钻孔探测和雷达检测方法,对基底病害分布及规模进行检测,提出采用“树根桩+注浆”等隧道基底病害整治措施,并建立模型及确定参数.通过对基底振动加速度和树根桩桩体的计算与分析,验证病害整治效果.“树根桩+注浆”整治措施对天窗时间短、施工空间有限的长梁山隧道基底病害整治行之有效.     

运营铁路隧道基底结构快速补强技术研究

由于设计施工不当、地下水、列车动荷载作用等原因,常致隧道底部结构出现病害.运营隧道基底病害的表现形式为下沉、翻浆冒泥、及整体道床开裂等,这些病害会危及行车安全.目前隧道基底病害的整治方式无法在短时间内提高基底结构强度,维修施工影响列车运营.采用高强发泡树脂作为材料,以高压注浆的方式对隧道基底进行加固,可将基底填充密实,并在较短时间内提高隧道基底结构承载力,有效减少对运营的影响.     

狮子岭隧道病害成因分析与整治措施

基于准噶尔—东胜铁路狮子岭隧道基底隆起、衬砌开裂等病害,结合现场勘测数据分析了病害成因,建立有限元荷载-结构模型对基底结构安全性进行了检算分析。结果表明:基底混凝土板安全系数不满足设计要求,中心最大拉应力超过抗拉强度极限值,结构已经破坏。结合隧道现场实际情况,对基底隆起且已发生结构性破坏区段采用仰拱拆换方案,对尚未发生结构性破坏区段采取"锚注一体化"并施加预应力的加固方案,对裂缝扩展区段采用密封和钢板加固的综合整治方案。整治效果良好。     

山西中南部铁路通道重载铁路隧道隧底加固方案研究

山西中南部铁路通道将开行30 t轴重列车,荷载计算与有限元数值分析表明,列车轴重增加后位于富水软弱围岩及土质地层段隧道基底应力增大,在列车活载反复作用下隧道底部易形成病害。本文论述了对已先期建成的隧道进行基底加固的必要性,论证了采用隧底注浆方案进行基底加固合理可行。     

30t轴重条件下隧道技术标准研究

研究目的:货运重载是铁路发展的趋势之一,目前我国重载列车的轴重是25 t,近期的发展目标是轴重达到30 t.轴重增加将使轨道和轨下基础承受较大的荷载,也将增加隧道基底病害的发生几率.因此需要深入研究轴重增加对隧道基底结构的影响,研究30 t轴重下隧道的技术标准.研究结论:以客货混跑的太行山隧道为基础进行重载铁路隧道的断面设计基本上是可行的;重载铁路隧道应取消单纯的铺底结构,在Ⅲ级以上围岩设置仰拱,且仰拱的矢跨比和厚度应不低于客运专线隧道标准;由于重载列车荷载的复杂性和围岩的千差万别,在制定30 t轴重条件下隧道技术标准时需要结合目前重载线路进行大量现场测试.     

既有铁路隧道内整体道床新型抬升技术研究

目前我国既有铁路隧道结构老化问题日益严重,尤其是隧道内整体道床出现了基底破损和沉降变形过大等现象。针对隧道内整体道床修复技术储备少、运营安全性要求高的特点,以太岚线柏崖头隧道整体道床局部下沉与翻浆冒泥病害整治为工程背景,研究解除边界约束、修补裂缝以及上挑下顶的隧道内整体道床快速抬升新技术,同时,引入阵列式位移自动化监测技术,实现了对各点抬升高度的精确控制,可为其他既有铁路隧道内整体道床抬升工程提供参考。     

基底脱空条件下铁路隧道行车安全性分析

结合大瑶山隧道基底病害,在混凝土塑性损伤本构模型基础上,建立隧道-围岩相互作用动力计算模型,研究基底脱空对铁路隧道行车安全的影响。结果表明:随隧道基底脱空距离增加,隧道底部结构动力响应和损伤增大,且脱空距离超过一定深度后变化加剧;对于内侧单边脱空、两侧对称脱空和中间扩展脱空方式,当脱空距离分别达60、60、180cm时,需采取限速、加固等措施保证隧道行车安全。各脱空方式中,以两端向中间脱空方式所受影响最大。在该脱空方式下,当脱空距离从0cm增加到90cm时,底部结构竖向位移最大增幅达1.5倍;加速度最大增幅达17.2倍;主应力最大增幅达3.2倍;损伤值最大增幅达1.4倍。当脱空距离达120cm时,底部结构已发生破坏。可见,基底脱空对结构稳定和受力极为不利,将加剧结构损伤破坏。研究结果可为铁路隧道行车安全性评价和基底脱空整治提供参考。     

重载铁路隧道底部围岩损伤机理研究

以我国第一条按照30 t重载铁路标准建设的瓦日铁路太行山隧道为工程依托,采用现场长期监测结合数值模拟的方式,将重载铁路隧道底部围岩的损伤过程主要分为3个阶段。研究表明:随着时间的增长和重载列车的作用,底部围岩损伤位置的接触压力和水压力不断增加,这种现象在轨道下方尤为明显;地下水长期冲刷作用下,围岩颗粒逐渐流失,造成脱空范围变大出现贯通,引起相邻位置接触压力集中易造成基底结构失稳;故重载列车大轴重的长期碾压是底部围岩损伤激增的主要原因、且底部围岩在地下水冲刷作用和自身缺陷的相互影响下逐渐劣化,为基底结构病害的产生提供了条件。研究成果可为重载铁路隧道底部围岩损伤的预测和病害处治方法提供思路和借鉴。     

重载铁路软弱基底黄土隧道仰拱开裂整治及隧底加固

为解决某重载铁路长大、有水黄土软弱基底隧道仰拱开裂病害,首先开展了裂缝分布、混凝土结构质量及围岩地质情况详勘。在此基础上分析隧道仰拱开裂的原因,有针对性地提出引排水、裂缝注浆堵裂、钢花管注浆加固隧底、仰拱表面敷设钢筋网加强的整治措施,有效解决了出现的问题,为同类问题的预防及处理提供了一定经验。