高岩温低湿环境下铁路隧道混凝土耐久性研究

依托在建铁路隧道工程,针对高岩温对隧道衬砌混凝土耐久性能的影响,通过试验室模拟现场高岩温、低湿度的施工环境,研究高岩温对纯水泥混凝土、单掺粉煤灰混凝土和双掺粉煤灰、矿粉混凝土耐久性能的影响规律,并从微观形貌方面分析高岩温对混凝土耐久性能的影响机理。结果表明:高温、低湿养护环境下,3种配合比的混凝土的耐久性能均随养护温度的升高而降低,抗氯离子渗透性能单掺粉煤灰混凝土最好,纯水泥混凝土最差;抗碳化性能基本相当;微观上分析单掺粉煤灰混凝土结构更密实、孔隙率更小。     

硫酸盐环境下铁路隧道结构衬砌混凝土病害调查及分析

为掌握实际服役条件下铁路隧道结构衬砌混凝土的硫酸盐腐蚀劣化规律,基于对硫酸盐环境下服役近40 a的10多座既有铁路隧道衬砌混凝土病害情况的实地调研和取样分析,并结合室内宏观、微观测试,剖析了硫酸盐侵蚀作用环境下既有铁路隧道衬砌混凝土的劣化模式,获得隧道衬砌混凝土病害的关键影响因素,探讨了相应的劣化机理。研究成果可为铁路隧道的维修提供重要技术支持。     

基于混凝土强度的高地热隧道隔热层厚度研究

随着“长大深”隧道的发展,越来越多高地热隧道得以建设。高地热作为典型的不良地质之一,不仅会给隧道施工带来不便,还会严重危害隧道结构的安全。为减小高温对高地热隧道的不利影响,首先,调研相关文献,明确了温度与衬砌混凝土强度之间的关系;然后,以西部高原地区某高地热隧道为依托,使用Comsol数值模拟软件建立该隧道的温度场计算模型。通过数值计算得到各工况下衬砌混凝土的平均养护温度,并将其与强度相对应,并从保护衬砌混凝土强度的角度研究了各工况下不同厚度隔热层的作用。研究得到以下结论：(1)根据他人试验结果总结发现,隧道施工时应保证混凝土养护温度低于40℃,否则会严重降低衬砌混凝土的强度;(2)提出高地热环境隧道施工时隔热层的选取方案,55℃以下的地温段,无需使用隔热层;55～65℃地段,推荐使用3 cm隔热层;65～75℃地温段,使用5 cm隔热层;75～85℃地温段,若能保证洞内气温维持在28℃以内,使用5 cm隔热层,否则使用10 cm隔热层;高于85℃的地段,推荐使用10 cm隔热层。     

地热病害对铁路隧道工程施工效率的影响研究

在山区铁路建设中,隧道施工遇有地热会造成施工环境高温高湿,导致施工环境恶化,施工效率降低,机械故障率增加,威胁施工人员的健康和安全。此文以向莆铁路戴云山等3座隧道为例,通过对地热地段施工工序、工作内容、人员和机械配置、工效等全过程跟踪和记实,建立施工组织模型,与正常施工环境下的参数和指标进行对比,分析对施工效率的影响,并计算出开挖、支护、衬砌工序的人工和机械降效系数。量化了地热病害对隧道施工和成本投入的影响程度。     

昆仑山隧道施工技术

昆仑山隧道全长1686m,位于海拔4600m以上,施工采用的关键技术有:高原、冻土隧道施工机械配套技术;施工通风技术;冻土湿喷混凝土支护技术;隧道仰拱作业桥技术;低温条件下防排水结构和隔热保温层施工技术;低温早强耐久砼技术;低温注浆堵水技术;隧道供氧及健康监测技术等。这些关键技术解决了高原、冻土隧道的施工困难问题。     

高原多年冻土隧道施工技术及方案研究

青藏铁路格尔木至拉萨段昆仑山隧道和风火山隧道位于青藏高原海拔4500m以上的多年冻土区，是目前世界上在高原多年冻土区这一特殊气候及围岩条件下修建的最高海拔的隧道工程。在高寒缺氧的高原环境下，隧道施工中保护冻土以及隧道的支护是本工程的技术难点。本文通过对高原多年冻土隧道施工方案及施工技术的实践研究，提出在施工过程中为保持洞内气温而采用两种送风方式：加温预热通风系统和普通通风系统，以及昆仑山隧道采用的背负式供氧技术、风火山隧道采用的洞内弥漫式施工供氧技术的方案，并且介绍了湿喷混凝土支护和模筑衬砌混凝土施工技术以及防水隔热层施工的关键施工工艺，给出了施工过程中的各项工程技术指标。对同类隧道施工具有借鉴作用．     

昆仑山隧道洞内防排水及衬砌隔热保温层施工技术

介绍了高原多年冻土世界第一长隧--昆仑山隧道洞内防排水及衬砌隔热保温层的设计特点,通过材料性能优选和工艺试验,选定了适宜于高原多年冻土隧道洞内防排水及衬砌隔热保温层施工的材料,并制定科学、合理的施工方法和工艺,确保昆仑山隧道工程质量.     

高温下高强高性能混凝土性能劣化的表征方法

介绍了有关高温作用下混凝土性能劣化测试方法,包括混凝土建筑构件耐火性能的测试标准,国内外学者对混凝土高温爆裂的测试方法以及高温后混凝土损伤的红外热像法与色彩图像分析法。提出从机理方面寻找科学与全面的方法定量评价爆裂程度;红外热像法和色彩图像分析高温下混凝土损伤是无损检测技术的新发展方向。此外,设计简便可靠的混凝土高温性能测试方法,以现有成熟的物理力学与无损检测技术作为评价指标是必要的。     

纤维素纤维混凝土性能及在二次衬砌中的应用

对纤维素纤维混凝土工作性能、强度、抗裂性能和耐久性能进行测试,结果表明:纤维素纤维混凝土比普通混凝土有较好工作性能、早期抗裂性能和耐久性能;可提高混凝土劈裂抗拉强度和抗弯强度。因此,可应用于Ⅱ、Ⅲ级围岩条件下隧道二次衬砌结构。纤维素纤维对混凝土增强作用机理可解释为:通过纤维在混凝土中乱向分布,改善混凝土内部微观结构;减少气泡含量和气泡间距;并减小混凝土裂缝萌生和扩展概率;从而改善混凝土性能。将纤维素纤维混凝土应用于某高速铁路隧道二次衬砌结构,可满足工作性能、强度、耐久性能要求,且成型后70、280d混凝土表面没有裂缝产生。     

铁路山岭隧道二次衬砌贯穿裂缝的预防

研究目的:隧道二次衬砌裂缝是隧道的严重病害之一,给施工质量和运营安全带来不利影响.本文结合某客运专线所处环境及混凝土施工中出现的问题进行分析,对二次衬砌混凝土的裂缝成因进行探讨,提出裂缝产生的几种关键影响因素,并对预防裂缝产生及裂缝的修补提出建议.研究结论:产生裂缝的原因多种多样,引起隧道二次衬砌贯穿裂缝从干缩裂缝开始,气温下降可导致裂缝继续发展,自重、外界施工扰动或围岩压力下不均匀沉降也导致裂缝继续发展.通过研究提出:混凝土掺加外掺料和高效减水剂,提高混凝土抗裂性能;二次衬砌应与隧道开挖面拉开距离,减少开挖爆破对二次衬砌混凝土的扰动;并采用洞口密封保温措施预防;混凝土仰拱与二次衬砌施工缝对缝施工,防止仰拱施工缝变形对二次衬砌造成危害.     

含水量对隧道衬砌混凝土耐火性能影响试验研究

火灾对特长公路隧道衬砌混凝土产生不同程度的损伤,含水量对隧道衬砌混凝土的耐火性能影响较大。对3种不同含水量的混凝土标准试块分别在不同的温度条件下(200,400,600,800,1 000℃)恒温加热5 h后静置冷却,测量其残余抗压强度和劈裂抗拉强度,并与常温下试块的强度进行比较。研究结果表明:高温下混凝土试块爆裂的频率和损伤程度随含水量的升高而加大,混凝土中水分加剧了混凝土耐火性能的劣化;C25混凝土发生爆裂的温度范围为500～600℃,爆裂的临界含水量为6%～8%。此结果可为火灾后隧道衬砌结构的鉴定、修复与补救提供参考。     

铁山坪隧道衬砌防蚀施工技术

整治腐蚀水是隧道衬砌防蚀施工的关键工序,混凝土良好的耐腐蚀性能是提高衬砌质量的重要条件,介绍隧道衬砌防蚀施工的工艺及注意事项.     

运营公路隧道病害对衬砌结构安全性的影响

针对常见的隧道混凝土材料劣化、衬砌厚度不足及背后脱空3类病害,基于荷载-结构平面分析模型,通过设置不同病害程度等级,分析运营公路隧道病害对衬砌结构的安全性影响规律.研究结果认为:(1)衬砌结构截面最小安全系数随混凝土材料劣化呈同比例线性下降,以发生劣化的局部位置最为显著;(2)衬砌结构厚度不足直接降低了结构截面刚度,欠...     

低品质骨料混凝土稠度改性试验研究

西北地区低品质粗砂混凝土存在工作性差、施工困难和实体结构易开裂的问题。本文选择了低成本的膏体温轮胶作为稠度改性剂,通过试验研究其对粗砂混凝土性能的影响,并在宝兰客运专线隧道衬砌混凝土中进行了应用。结果表明:膏体温轮胶具有保水增稠的特点,能够显著提高低品质骨料混凝土的塑性黏度,抑制混凝土离析、泌水和开裂,对混凝土长期力学性能、耐久性能无不利影响,用于西北地区粗砂混凝土施工具有明显的技术经济优势。     

隧道主体结构混凝土耐久性探讨

论述混凝土碳化、混凝土冻融破坏、腐蚀性介质侵蚀等影响隧道主体结构混凝土耐久性的主要因素。隧道主体结构混凝土的劣化与混凝土设计、施工,混凝土原材料及配合比、环境影响有关。通过对影响混凝土耐久性的因素分析,提出在水泥和矿物掺和料选择、混凝土配合比设计、混凝土浇筑温度和振捣、二次衬砌混凝土合理拆模时间,选用合理养护方法、表面处理和防护方面的工程措施;提出将提高混凝土耐久性的技术途径和添加纤维素纤维增加二次衬砌韧性来提高混凝土的抗裂性作为隧道主体混凝土结构耐久性的研究方向。     

不同温度作用下砂岩热损伤演化规律研究

为确保隧道穿越地热等复杂地质条件安全快速施工,以重庆雷家坡隧道岩体为研究对象。温度引起的热应力作用以及矿物组分和微观结构变化会导致岩石的物理力学特性产生劣化,借助核磁共振无损检测分析仪对不同温度作用下岩样的物理特性进行试验研究。结果表明,当热处理温度较低时,砂岩的质量、体积、孔隙度、渗透率以及孔的比例呈现出较平稳的变化规律;然而,当热处理温度大于400℃时,表征砂岩热损伤的物理参数呈现出急剧增加的趋势,400℃是该砂岩物理力学特性发生转变的临界门槛值。研究结果可为隧道施工过程遇到类似地质条件下安全快速施工提供参考。     

高海拔大断面隧道衬砌混凝土质量控制

兰新铁路客运专线祁连山、大梁隧道设计为大断面双线隧道,两座隧道均处在平均海拔为3 500~4 345 m的祁连山高原,高寒缺氧,气候恶劣,特别是祁连山地区集高原、高寒、冻融等特殊气候条件于一体,沿线合格混凝土原材料匮乏,给隧道衬砌混凝土质量控制带来极大难度。本文针对现场施工实际,对高海拔大断面双线隧道衬砌混凝土防寒措施、原材料质量、混凝土配合比设计与优化、混凝土拌和、混凝土浇筑、脱模、养护及现场管理等质量控制技术进行了分析总结,具有一定参考价值。     

高原多年冻土区隧道衬砌混凝土泵送施工技术

本文就昆仑山隧道低温早强耐久衬砌混凝土泵送施工的主要技术难点,以及施工注意事项进行了论述,通过试验研究,提出可行性的泵送施工工艺.     

隧道围岩与衬砌结构变形规律数值模拟研究

针对隧道施工过程中的围岩稳定性问题,运用FLAC软件比较分析了未采用衬砌与采用衬砌加固两种工况下隧道围岩的应力分布与变形规律.数值计算中采用摩尔-库仑弹塑性模型,隧道衬砌与周边岩体之间的接触面采用接触单元.结果发现,未采用衬砌加固措施前,隧道周边岩体变形较大,隧道硐室出现大规模的垮塌现象;经过混凝土衬砌加固之后,岩体变形显著减小.此研究对隧道的开挖与衬砌结构的施工提供重要参考价值.     

纤维混凝土在武广铁路客运专线隧道中的应用试验研究

结合武广铁路客运专线隧道二衬设计和施工情况,对高速列车行驶过程中二次衬砌的受力情况进行对比分析;对二次衬砌加筋的必要性及加筋方式进行比较分析;对前期施工的隧道采用纤维混凝土进行室内及现场衬砌试验研究,纤维混凝土可改善早期抗裂性能、抑制后期裂纹发展及从整体上改善二次衬砌混凝土的服役期工作性能,应用纤维混凝土衬砌工作性能及外观效果较好。纤维混凝土的试验研究及在高速铁路隧道Ⅱ、Ⅲ级围岩中的二衬使用,对类似工程将具有较好的参考价值。