隧道拱顶存在脱空的数值分析

隧道在长期运营过程中,目前最常见的病害是拱顶出现脱空.脱空对二衬结构受力是很不利的,它会导致结构混凝土出现开裂.为分析隧道拱顶脱空与拱顶纵向裂缝的产生有无相关性,本文基于大型有限元仿真软件ANSYS,计算分析二衬混凝土与围岩脱空后对二衬结构受力状态的影响,判断由于脱空导致二衬结构混凝土开裂的可能性.     

隧道二衬裂缝缺陷及其处理研究

隧道作为地下工程,需要在地下一定范围内进行开挖。但由于地下工程地质情况复杂,在隧道开挖后,周围岩体需要长时间的应力重分布过程,同时断层、空洞、熔岩等地质病害的共同影响使隧道在修建完成后经过一段时间会出现不同程度的二衬开裂。二衬裂缝病害在隧道施工中较为普遍,其成因也相对复杂。本文结合福建省漳州天宝至龙岩蛟洋高速公路改建工程A1合同段隧道施工中产生二衬裂缝的情况,通过现场调查、调研分析,对导致隧道二衬裂缝缺陷的原因进行了深入分析,探讨了施工中主要环节导致的不规范问题,针对性制定了处理措施和修复方案,安全、省时、经济的完成了治理工作,为隧道二衬裂缝治理提供了安全保障,并节省了工期和费用。     

隧道衬砌混凝土施工质量监理要点

隧道工程中二次衬砌模筑混凝土浇筑时,经常出现诸如模间错台、漏浆,工作通道窗处错台,混凝土表面冷缝明显、色泽不一致以及渗漏、渗水等外观质量问题.如果控制不好,将直接影响隧道二衬混凝土甚至隧道整体工程质量.文章通过吉(林市)草(市镇)高速公路石咀子隧道二次衬砌模筑混凝土浇筑工程实践,就如何保证隧道二衬混凝土施工质量,有效弱化上述混凝土质量缺陷,介绍了监理监控要点,供同行参考.     

高寒地区公路隧道二衬施工质量控制

从粗细集料的含泥量、混凝土养生等方面介绍了隧道二衬混凝土施工的质量控制的关键因素,通过钻芯取样进行抗压强度试验等分析了公路隧道二衬施工中容易出现的问题,提出了预防隧道衬砌病害发生在施工过程中的应对措施,以完善隧道施工质量管理,从而更好的预防隧道在后期运营过程中病害的发生,保证运营安全。     

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。     

基于混凝土导电性的二衬拱顶空洞预防施工技术研究

二衬拱顶空洞成为二衬结构的主要病害之一,影响隧道全寿命正常运营,本文利用二衬混凝土中水分导电以及水泵自动控制限位器高灵敏度的特性,加工制作二衬空洞预防监测仪,通过在隧道拱顶部位预埋导电装置,实现施工过程对二衬拱顶空洞的预防监测。     

杜公岭隧道衬砌结构加固方案优化研究

针对杜公岭隧道既有初期支护出现的碳硫硅钙石型硫酸盐侵蚀现象,采用数值计算方法分析了该腐蚀现象对病害处治措施安全性的影响,并通过测试隧道病害处治范围内衬砌结构与围岩的矿物成分确定了衬砌结构优化加固方案的范围。计算结果表明:在既有初支发生硫酸盐侵蚀失去承载能力条件下,仅置换二衬时,二衬结构拱脚、边墙关键位置的安全系数较小(最小1.44)、裂缝宽度较大(最大1.23 mm);采用二衬嵌拱方案时,二衬嵌拱结构拱脚、边墙、拱腰、墙脚等位置的安全系数很小(最小0.14);当二衬结构和初期支护同时置换,且新施作初期支护不出现腐蚀劣化时,新施作二衬结构的安全系数(最小2.23)和裂缝宽度(最大0.14 mm)。衬砌结构和围岩的矿物成分测试结果表明:碳硫硅钙石在既有衬砌结构中已广泛分布或正在侵蚀。依据数值计算与矿物成分测试成果,杜公岭隧道病害处治区段内的二衬与初支全部采用置换为抗硫酸盐混凝土结构,围岩采用锚杆进行加固,对于未设仰拱断面均增设仰拱支护。经施工后检测与长期监测,杜公岭隧道衬砌结构加固方案的处治效果良好。     

二衬背后空洞对衬砌结构影响的数值模拟研究

公路隧道运营过程中易出现二衬背后空洞现象,造成二衬开裂、渗漏水、承载力不足等危害。空洞的产生原因可能是地质、施工、混凝土材料、耐久性或与隧道周围环境发生反应等。采用数值模拟方法分别对空洞发展过程、不同空洞深度、不同埋深隧道条件下空洞对衬砌结构的影响进行研究。数值模拟结果表明,随着空洞的逐渐扩大、空洞深度增加和隧道埋深的增大,衬砌安全系数呈减小趋势,拱顶部分安全系数降低显著,二衬结构内力重新分布,空洞部分的弯矩增大而轴力会相应减小,围岩竖向位移增大。目前通常采用在隧道二衬背后注泥浆或混凝土的方式填充空洞。研究成果可为二衬背后空洞处治提供参考和借鉴。     

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。     

浅埋偏压小净距隧道施工病害处治技术

以临夏至合作高速公路曲奥隧道为工程背景,通过地形、地质、施工、实际现场条件等方面综合考虑,分析了该浅埋偏压小净距隧道二衬、仰拱开裂等施工病害的原因,有针对性的采取中夹岩加固、仰拱基底加固及二衬裂缝处理处治技术,并对加固处治后的隧道结构进行现场跟踪监测,进一步评价了处治效果。     

漫谈矿山法隧道技术第五讲——衬砌（一）

从使用性、应对未来不确定因素和特殊围岩时补充支护的力学功能等方面分析二次衬砌的功能,说明二次衬砌是确保隧道使用性、耐久性、降低不确定因素影响及具有力学功能的不可或缺的构件。分析衬砌的耐久性： 目前各国对衬砌的计划使用期限的规定一般是100年;调查显示,混凝土衬砌经过修补或采用“预防维护”体制,可以满足100年的耐久性要求,但运营隧道的衬砌有随时间逐渐劣化的趋势。隧道结构劣化的原因除了施工质量未达到设计要求外,主要是围岩劣化和衬砌本身劣化。结合日本的试验分析认为： 在耐久性设计中,可以不考虑围岩劣化的问题。混凝土衬砌的耐久性,多数情况下取决于混凝土的施工工艺。调查发现目前衬砌存在的主要问题有： 1）衬砌混凝土不密实; 2）衬砌背后留有空洞; 3）衬砌厚度不均匀,拱顶厚度偏薄且留有空隙; 4）衬砌混凝土存在潜在的裂缝。总结各国在提高隧道二次衬砌耐久性方面的主要措施： 1）尽可能不采用钢筋混凝土衬砌; 2）采用钢筋混凝土时,保护层厚度应不小于50 mm; 3）采用喷混凝土作为二次衬砌时,除计算厚度外,应增加50 mm的保护层厚度; 4）二次衬砌应设置仰拱; 5）仰拱和拱墙须“闭合成环”; 6）改善混凝土施工工艺; 7）减少混凝土衬砌的初始缺陷。认为在现有技术的基础上做好6）、7）两点,衬砌的耐久性将得到极大的改善。针对6）、7）两点,介绍日本在衬砌施工关键工艺--浇筑、捣固和养生方面的做法： 拱顶部水平压入浇筑工法、隧道衬砌拱顶捣固系统、喷雾养生和采用塑料模板,以期为我国同仁提供借鉴。     

隧道二次衬砌混凝土质量控制

二次衬砌是隧道施工的关键,也是隧道结构施工的最后一道工序,二次衬砌应做到＂内实外美＂。＂内实＂是衬砌内在质量的体现,＂外美＂是外观质量的体现。针对隧道二次衬砌混凝土施工容易出现的质量缺陷,分析问题出现的原因,制定有针对性的措施加以控制,在施工中不断改进,提高了二次衬砌混凝土质量。     

全风化花岗岩地层超大变断面隧道拱墙衬砌施工关键技术研究

赣龙铁路新考塘隧道出口处于全风化花岗岩富水地层,开挖跨度大且处于渐变段,最大开挖跨度30.3 m,最大开挖断面396 m2,因衬砌断面多次变化,二次衬砌混凝土结构施工技术的选择,对于安全、经济、快速施工具有十分重要的意义。基于以上背景,对超大变截面隧道的拱墙衬砌施工关键技术进行了研究。通过研究形成了由主、副门架组成的超大体量、可变断面二次衬砌台车,并开发应用了防水板台车与二次衬砌台车的一体化技术,实现了超大变截面隧道拱墙衬砌混凝土结构经济、快速、安全的施工。目前,新考塘隧道已施工完毕     

混凝土输送泵长距离泵送技术的应用

通过对隧道二次衬砌机械配套施工模式的技术经济分析,阐述了短隧道二次衬砌采用混凝土长距离泵送技术的可行性。为充分发挥混凝土输送泵的效率提供了参考,也为隧道施工项目的安全质量和成本控制提出了较好的建议。     

L型接头混凝土衬砌模板台车设计

为解决铁路隧道二次衬砌拱顶背后空洞、衬砌厚度不足、掉块等问题，提出混凝土预制技术与现浇技术有机结合，二次衬砌拱部使用预制管片，其余部位依然使用现浇混凝土的技术方案，为此研制L型接头混凝土衬砌模板台车。重点介绍该台车的结构组成和设计，确定设计方案和参数，简要说明在重庆铁路枢纽东环线胡家沟隧道的现场应用。该台车的使用能缩短施工工期，减少施工人员数量，解决拱顶掉块问题。     

单线铁路隧道仰拱二次衬砌大区段施工工艺

为提高隧道仰拱二次衬砌混凝土施工质量和进度,结合仰拱二次衬砌一次施工不少于24 m的要求,中条山隧道引进铁路单线隧道全液压履带式栈桥进行仰拱二次衬砌大区段施工,以改善作业环境,保证施工安全,提高仰拱二次衬砌混凝土施工质量,同时也减少仰拱二次衬砌施工与掌子面开挖施工之间的相互干扰,从而加快施工进度,为类似工程施工组织和质量管理提供参考。     

隧道二次衬砌质量控制新技术

为解决隧道二次衬砌背后脱空、混凝土不密实、厚度不够、强度不足、施工缝开裂掉块等施工质量问题,依托在建的张吉怀铁路某隧道工程,施工中采用三维激光隧道扫描测量系统确保初期支护断面不侵限;采用激光定位和磁焊机焊接提升防水板固定效果;研发并使用新型台车分层逐窗自动布料系统,实现隧道拱墙衬砌混凝土自动分层逐窗浇筑;设置刹尖孔、拱顶安装防空洞监测装置和液位器装置,有效防治拱顶空洞;优化拱部振捣方式和施工缝施工工艺;制订并落实隧道二次衬砌质量管理新办法的技术和管理措施。通过以上措施,实现二次衬砌厚度零欠厚,拱部脱空率下降至5%以内,二次衬砌混凝土强度满足设计要求,总体施工质量得到大幅提高,为隧道施工和运营安全提供保障。     

基于张吉怀铁路隧道衬砌缺陷控制的新型信息化衬砌台车研究与应用

为有效解决、控制和减少衬砌开裂、掉块、脱空等质量缺陷，保障隧道工程建设安全和运营安全，系统地研发了新型信息化衬砌台车，并形成了以衬砌施工信息为基础的隧道二次衬砌病害控制方法。采用旋转式对接快速分料系统，解决了混凝土离析和施工冷缝问题，提高了混凝土浇注施工效率；采用自动振捣系统，减少了漏振、欠振现象，有利于保证混凝土的密实度；采用V型槽零搭接装置，克服了顶裂施工缝的问题；采用可伸缩式堵头板解决了超欠挖时端模封堵的难题；采用信息采集与控制系统，实现了自动化和信息化施工。试验证明，采用新型信息化衬砌台车能够减少开裂、掉块、脱空等衬砌质量缺陷，有效提高衬砌施工质量。     

基于矿山法铁路隧道复合式衬砌断面尺寸的施工问题分析及解决对策探讨

矿山法铁路隧道复合式衬砌有开挖成形、超欠挖、衬砌厚度控制难等诸多隧道断面尺寸问题及质量“顽疾”。基于高铁双线单洞隧道复合式衬砌设计和施工实践,分析隧道断面尺寸的预设、施工误差、断面测量、欠挖处理、二次衬砌混凝土厚度和方量等方面的问题,按照保证衬砌不欠挖同时严格控制超挖的理念,在隧道断面的尺寸预设和调整、断面测量方法、欠挖处理和初期支护基面修整、拱墙衬砌台车二次衬砌浇筑混凝土方量计算、断面尺寸质量控制等方面提出施工解决对策和建议。     

针梁式全圆模板台车在海底引水隧洞工程衬砌施工中的创新应用

为了解决海底引水隧洞衬砌混凝土施工全圆一次成型和长距离隧洞衬砌施工短工期内快速完成等诸多问题,选用针梁式全圆模板台车对台山核电站取水隧洞工程进行二次衬砌施工。分析长大隧洞二次衬砌总体施工方法及流程,详细介绍模板台车的构造及主要技术参数,阐述模板台车关键施工工艺和技术。结合工程概况和工期要求,总结了以下3个创新应用结论： 在3台模板台车连续跳板作业条件下,隧道内、外的施工布局和流程设计; 3台模板台车一次性灌注整体模板连续跳板衬砌施工的工艺和方法; 3台模板台车连续跳板流水线作业施工注意事项。