寒区冻融环境下隧道衬砌结构耐久性分析

寒区冻融环境下,隧道衬砌普遍存在开裂、剥落、挂冰以及路面冒水、结冰等冻害,严重危及隧道的运营安全.结合大坂山隧道的实际工程情况,从隧道的冻害成因和冻胀机理出发,分析了围岩的冻胀膨压力对衬砌结构的作用特性和规律,以及衬砌混凝土在冻融作用下的损伤情况,得出主要结论有:围岩冻胀膨压力是影响隧道衬砌耐久性的主要因素;拱脚在断面内最先达到最不利状态,混凝土自身的特性直接影响其抗冻融破坏能力.并据此提出可行、有效的技术对策,对提高寒区冻融环境下隧道衬砌耐久性具有参考意义.     

严寒地区拉法山隧道保温型防排水系统设计施工技术探讨

严寒地区隧道结构因为地下水的存在,会长期出现冻胀的问题,经过冻融后,隧道结构易产生破坏,将大大影响结构的使用寿命。严寒地区的拉法山隧道从设计到施工,在"防、排、截、堵相结合,因地制宜,综合治理"的原则指导下,摸索出"先堵水、后排水、再防水"的防排水工程三要素。即先对围岩进行封闭注浆堵水,达到衬砌背后无水、少水的目的,再对衬砌背后增加聚氨酯保温层,保证衬砌背后不结冻;同时,采用在冻结线以下的深埋中央水沟,保证排水的通畅,解决了隧道在严寒环境下的冻胀问题。在施工技术上,开发了挂设聚氨酯保温层的施工方法,同时对止水带施工工艺进行优化,仰拱纵向钢边止水带、中埋式止水带和衬砌中埋止水带均采用了特制的定型钢模板施工,有效地解决了隧道防排水系统施工的质量通病。     

季冻区隧道渗漏与冻害防治研究

针对季冻区隧道渗漏水与冰冻产生的原因,提出了采用防水、排水、保温、供热等方法进行综合防治的工程措施,其中包括：防水板选用低温性能好的材料．并在防水层敷设前尽量降低喷射混凝土表面的粗糙度,以保持防水层的长期完好;在衬砌施工缝中,采用先排后堵的可排水止水带;在衬砌下隅角背后,设置保温层,并使之防潮;在衬砌紧靠防水层一侧,设置环向电加热带,必要时通电加热使上部渗水顺畅下排。     

季节性寒区隧道施工期围岩温度影响深度研究

季节性寒区隧道在冬季通常气候条件恶劣,常面临冻害问题,进而对隧道的施工和运营的安全造成威胁。通过数值模拟探究了某季节性寒区隧道冬季施工期温度分布规律及围岩温度影响深度的影响因素。研究结果表明:隧道已施作二次衬砌区段和未施作二次衬砌区段的围岩温度影响深度分别为9m、10m,未施作二次衬砌区段围岩对温度变化较敏感。对于已施作二次衬砌区段,温度影响深度大致相同,并且随开挖长度增加而减小,随进口风速的增大而增大,随围岩与外界温差增大而增大。对于没有施作二次衬砌区段,围岩的温度影响深度随隧道开挖长度增加减小,随围岩与洞外温差增大而增大,但不受进口风速影响。     

寒区隧道冻害防治研究进展

冻害防治长期困扰寒区隧道,传统方法主要从加强支护衬砌结构、改善防排水效果、采取保温隔热措施等几方面着手,效果仍不理想。论文通过梳理以往寒区隧道冻害防治的基础理论与工程措施,提出供热防冻是解决寒区隧道冻害问题的根本方法,并从节能、环保的角度对衬背U型供热管方法和施工缝衬背双源供热排水防冻方法进行了探讨,可供进一步研究和试验参考。     

寒区隧道冻胀力计算方法研究进展与思考

近年来，随着中国西部及青藏高原地区交通网的建设，修建了越来越多的寒区隧道，然而寒区隧道冻害也频繁发生。隧道冻胀力计算是寒区隧道防抗冻设计亟待解决的难题之一。首先将现有的冻胀力计算方法分为基于含水风化层冻胀模型、衬砌背后积水冻胀模型、冻融圈整体冻胀模型3类。含水风化层冻胀模型利用侧压力代替冻胀力作用，衬砌背后积水冻胀模型将冻胀力归结于衬砌与围岩之间的局部积水冻结膨胀，冻融圈整体冻胀模型则认为冻胀力系冻融圈围岩含水冻结后整体膨胀所致。然后对这些方法及其基于的假定与适用性进行了系统的分析和总结。最后重点分析了基于冻融圈整体冻胀模型的冻胀力计算方法，并归纳出3种考虑冻融圈冻胀变形的方式：①假定冻结圈冻胀位移模式；②假定冻结圈围岩各向均匀冻胀；③考虑冻结圈围岩非各向均匀冻胀。剖析了不同冻融圈冻胀变形处理方法的区别和联系，并通过工程案例对比分析了不同冻融圈冻胀变形处理方法对冻胀力计算结果的影响，分析了考虑围岩非各向均匀冻胀时冻胀力解的适用性。研究结论可为寒区隧道工程设计提供借鉴。     

寒区铁路隧道保温排水设施设计标准研究

针对目前寒区隧道保温排水设施缺乏系统设计标准的问题,结合寒区分区及隧道保温排水技术现状,通过调研东北及华北北部地区寒区铁路隧道冻害情况,提出按气温条件的寒区铁路隧道设计分区方法;通过分析保温排水设施的适用条件,结合运营铁路隧道内及排水设施内的温度实测分析,提出不同分区的寒区隧道保温排水措施设置建议长度。结果表明:1)寒区铁路隧道可按年平均气温和最冷月平均气温划分为5个分区; 2)高式保温测沟仅在温度较高的寒区适应; 3)洞口一定范围段的水沟埋置于结构以下是寒区保温排水的有效手段; 4)长隧道洞身段采取保温措施后可以将水沟置于结构内; 5)有条件时长隧道宜采用人字坡,并加大隧道内的纵坡坡度,有利于改善排水条件,防止水沟冻结。     

隧道中埋式止水带的安装工艺研究

渗漏水是隧道工程中的一个突出问题,中埋式止水带因具有结构形式简单、防水效果较好等优点,而被广泛应用于隧道防渗中。但传统中埋式止水带在安装过程中不易定位,且在浇筑混凝土时容易发生变形,导致止水带与混凝土之间的粘结强度不够,使隧道衬砌的防水效果大大降低。通过对中埋式止水带的施工工艺进行研究,提出环向止水带利用组合钢模将后浇部分止水带与上一模混凝土隔开,避免止水带在拆模时造成损伤,保证止水带整体位置准确及线形顺直。同时利用"T"型定位筋与钢模组合,保证2次混凝土浇筑时,止水带不发生局部变形,很好地解决了止水带的安装与定位等问题。     

隧道衬砌环向裂缝的成因分析及预防建议

环向裂缝是隧道衬砌表面最常见的裂缝形式,应予以重视。环向裂缝的成因,追根溯源,是衬砌混凝土纵向收缩受到约束而产生的应力,大于混凝土的抗拉强度;因此准确地计算衬砌混凝土的收缩应力,对于预防环向裂缝具有非常重要的意义。目前,计算衬砌的收缩应力普遍沿用了王铁梦提出的简化算法;现在该法的基础上,结合隧道环向裂缝的分布规律,尝试了两项改进:补充了反映衬砌断面曲率的参数;将所有变量表述为时间的函数,既可提高取值精度,也能反映应力变化。现通过算例及分析,总结了环向裂缝的技术特点,提出了预防环向裂缝的建议,可供隧道设计与施工参考。     

寒冷地区隧道衬砌裂缝成因及预防

隧道衬砌混凝土因材料缺陷、施工不当和设计疏漏等均可能诱发裂缝,衬砌裂缝的基本预防方法是相应地优选材料、优质施工和精心设计。衬砌裂缝在围岩压力、行车震动和温变应力等的影响下会逐渐发展,若不进行有效控制,裂缝的不断发展会诱发隧道渗漏水,严重时会发展为结构失稳。对于寒冷地区隧道,渗漏水会诱发隧道冻害,温变应力主要表现为更容易致裂的拉应力,因此,衬砌裂缝的设防尤为重要。针对寒冷地区隧道的气温特点和衬砌裂缝成因,提出了尽量隔离各衬砌段以减少其周边约束的防裂措施。