铁路隧道衬砌灌注质量智能化保障技术

隧道结构时有掉块、水害、底鼓、开裂等病害产生,衬砌掉块因其发生无预兆、严重危及行车安全的特点被称为铁路隧道首害。空洞、脱空等衬砌质量缺陷是导致掉块等病害发生的主要隐患。既有检测技术的局限性、施工期间环境的特殊性、混凝土多相混合的模糊性、工艺工法的隐蔽性,导致长期以来无法掌握混凝土冲顶的实际状态。经深层次分析拱顶空洞成因,针对性研发了衬砌灌注状态监测装置,设计隧道衬砌冲顶状态智能判释系统,形成高速铁路隧道衬砌冲顶质量智能化保障技术。该技术于京张高铁八达岭隧道开展试用,为现场提供实时指导依据,达到了降低衬砌施工质量缺陷、提升隧道品质的目的。     

京张高铁隧道衬砌混凝土智能式养护成套技术实践

通过分析隧道衬砌养护期裂缝的形成机理,找到养护期衬砌裂缝控制的3个要素:湿养天数、环境相对湿度、衬砌内部与表面温度差和衬砌表面与隧道内环境温度差,进而提出混凝土养护期控制要求,包括养护时间、养护湿度控制方法、养护期温度控制要求及结构强度控制要求等。2016年开工建设的京张高铁八达岭隧道,采用添加粉煤灰和石粉的现浇高性能混凝土二次衬砌。现浇混凝土衬砌养护使用养护台车结合自粘式节水养护膜进行养护,同时采用充气式帆布气囊对养护中的隧道衬砌进行保温,取得了良好效果。结合京张高铁八达岭隧道衬砌智能式养护经验,介绍包括智能式养护设备、自粘式节水养护膜及保温充气式帆布气囊等智能式养护成套技术的使用情况。     

隧道衬砌施工缝质量缺陷分析及预控措施

隧道衬砌施工缝是隧道衬砌受压及防排水的薄弱部位,是隧道衬砌工程质量的关键控制点。在我国大部分铁路隧道衬砌混凝土施工后,仰拱、二衬施工缝极易出现不同程度的裂纹、开裂、掉块、脱空、渗漏水等质量缺陷,直接影响隧道的使用功能,甚至对后期运营安全问题埋下隐患。本文结合在建成兰铁路隧道工程实体质量缺陷防控情况,对隧道工程已出缺陷进行分析,针对隧道仰拱、二衬施工缝质量过程控制提出了相应的预防措施,可为同类隧道工程施工缝质量控制措施提供借鉴和研究。     

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。     

武广客运专线泉井1号隧道衬砌施工技术

二次衬砌是隧道永久支护结构,在围岩及初期支护变形基本稳定后施做。在仰拱超前情况下,采用模板台车进行拱墙一次衬砌。结合武广客运专线泉井1号隧道衬砌施工,介绍了大断面隧道仰拱、二衬钢筋构架、模板台车,以及衬砌混凝土施工中的问题及改进措施,对大断面软弱围岩隧道二衬施工工艺及技术进行总结。     

隧道衬砌养护台车设计及研究

隧道衬砌结构病害严重影响着隧道运营安全。衬砌混凝土浇筑属于大体积混凝土浇筑,所以如果不能及时进行养护,可能会导致混凝土表面开裂等病害出现。衬砌混凝土养护需要选择合理的养护方式,并且能够实现对养护温度、湿度和时间等智能控制,从而提高隧道衬砌混凝土施工质量。依托京张高铁某隧道工程,研发出一种用于隧道衬砌养护的专用设备—隧道衬砌养护台车。该设备能够实现养护区域内温度、湿度智能控制,满足混凝土养护对于温度和湿度的要求,从而可以提高隧道衬砌养护质量。通过工程实践,与传统养护制度对比,衬砌经养护台车养护后,表面强度提高百分比达到预期,碳化深度明显降低。     

自动布料带压浇筑智能衬砌台车施工技术研究

针对运营隧道出现衬砌空洞、开裂、掉块等质量病害原因,结合传统隧道衬砌台车在施工中存在的易跑模、布料及振捣难度大、拱顶砼不饱满等常见问题,在郑万高速铁路罗家山隧道衬砌施工中,从台车设计制造、现场应用试验、使用过程改进等方面,贴合施工实际,运用机械臂逐窗入模、带压灌注技术、软搭接技术、高频气体振捣技术、灌注混凝土液面显示、信息化等新技术,通过"以工装保工艺、以工艺保质量"有效解决了衬砌质量问题,降低了人员劳动强度。同时,信息化系统的应用,一定程度上实现了衬砌施工的机械化、信息化和智能化。     

隧道二衬背后空洞智能化检测和预防技术撤回

目前隧道衬砌质量检测方法仍然以“地质雷达+敲击法”为主,敲击法存在检测效率低、精度低、受人为因素影响大,容易出现漏检误检等诸多问题。为了提升敲击法在隧道衬砌检测中的有效性,基于敲击回声研究了隧道衬砌智能化检测新技术,通过采用自动敲击、声音自动采集和智能识别方法,在数值仿真的基础上从时域、频域、时频域维度提取隧道衬砌空洞特征参数,进一步建立对正常回声与空响回声的识别模型,针对空洞识别模型进行的模拟实验和实际隧道现场试验,数据结果表明,智能化检测新技术的空洞识别正确率达90%以上,可以有效识别空洞,实现隧道衬砌智能化检测。同时结合后期智能预防措施,采用最新衬砌空洞预防技术,可最大程度地减少和避免空洞的出现,以确保隧道运营安全。     

地铁隧道衬砌病害探地雷达图像特征分析

为科学检测矿山法施工地铁隧道的工程质量,对矿山法施工隧道衬砌可能出现的二衬与初支间存在脱空、二衬后存在空洞、二衬混凝土不密实、隧道围岩欠挖及二衬厚度不够等病害探地雷达图像特征进行分析,总结各种病害的的异常特征.实践结果表明,采用探地雷达检测技术可以比较准确地检测出这些病害.     

扁平特大断面隧道模板台车设计及施工

平潭牛寨山隧道扁平率为0. 691,开挖断面达260 m2,衬砌作业较普通隧道难度更大。以平潭牛寨山隧道工程为背景,对扁平特大断面隧道衬砌施工进行研究,为此,专门设计了一台液压隧道模板台车进行二衬结构施工。首先介绍该模板台车系统的总体结构,再基于初定尺寸计算浇筑混凝土对台车模板及门架的施力情况,验算台车刚度、强度及稳定性。结果表明:该台车模板和门架的最大挠度和弯曲应力等均小于允许值,可承受纵向长9 m、平均厚0. 7 m的混凝土施工载荷。最后,将该台车投入现场进行二衬施工,并对台车就位、立模、混凝土浇筑和脱模等施工流程展开分析。     

多种特殊衬砌类型下模板台架的设计与使用

以老东山隧道多种特殊衬砌类型下模板台架的设计方案为例,详细介绍面对多种特殊衬砌类型,如何统筹兼顾,合理经济的选择模板台架的最佳设计方案;由于在该隧道的衬砌施工中采用了多变式衬砌模板台架分段跳衬的施工技术,有效地克服了传统衬砌方法导致的二衬外观质量差、偏差大等问题,解决了传统施工方法繁琐、安全性不高等问题;既提高了混凝土施工质量,确保了施工安全,又加快了二衬施工速度,取得了良好的施工效果和显著的经济效益。     

某高速铁路隧道衬砌缺陷整治方案研究

为研究隧道衬砌缺陷的治理措施,以某既有高速铁路隧道为背景,对隧道衬砌缺陷部位进行无损检测和缺陷分析。通过检测发现,因施工控制问题引起的缺陷主要有:二次衬砌厚度不足、二衬内为单层钢筋或钢筋缺失、混凝土衬砌强度不足、二次衬砌与初期支护之间存在空洞、防水板切割二衬混凝土、混凝土表面存在环向裂缝等。通过分析研究,确定了钢筋混凝土套衬补强整治方案,并通过数值模拟计算的方法得到钢筋混凝土套衬结构的安全系数为2. 8,裂缝宽度为0. 107 mm,满足行车安全需求。实践证明,这种钢筋混凝土套衬整治方法使用范围广,施工过程中对既有二衬的强度影响小,可在不中断线路运营的情况下,对隧道进行整治。     

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。     

中老铁路友谊隧道石盐地层工程建设关键技术

中老铁路友谊隧道穿越石盐地层，含盐量高达80%,国内外罕见。为解决石盐地层隧道出现的隧底围溶蚀空洞、钢材严重腐蚀、衬砌开裂和底鼓等病害，保证施工与运营安全，通过实地调查、现场补勘、室内试验、数值模拟等方法，对石盐地层隧道防水体系构建、注浆堵水设计、氯离子侵蚀防治、结构选型和建筑材料研究等关键技术进行深入研究，结合现场监测和目前友谊隧道运营状态发现，整治处理取得了良好效果。研究结果表明：(1)探明石盐地层具有强溶解性、强侵蚀性、膨胀性的工程特性；(2)为限制地下水流动，避免石盐溶解，需采取全包防水措施，同时根据初支渗漏水情况分别采取隧底注浆、局部径向注浆和初支背后充填注浆；(3)针对超高浓度氯离子环境提出多道设防理念，设置素混凝土隔水层结构及两道卷材防水层；(4)通过结构比选，二衬推荐采用60 cm厚圆形衬砌结构，同时全段落衬砌结构取消洞室和各种加宽加高，降低结构防水难度；(5)为解决高强度等级混凝土易开裂问题，推荐隔水层结构采用C35聚合物混凝土，二衬采用C40低热混凝土。     

高速铁路隧道进口段地质灾害协同处治技术

为解决宝兰高速铁路塔稍村隧道穿越古滑坡体施工过程中进口仰坡变形、滑坡,洞内衬砌开裂、错台等问题,通过现场调查和监测,分析隧道洞口地表及结构开裂破坏特征及成因,提出进口段滑坡体-隧道灾害协同处治技术,并对实施效果进行现场测试。研究表明：古滑坡体水文地质条件较差、大断面隧道施工扰动、隧道支护结构承载力不足是导致隧道洞口变形破坏的主要原因,通过在洞外施作预应力锚索格梁和预加固桩,洞内径向注浆加固、拆换初支及二衬,支护加强及参数动态调整等协同处治技术,增加了隧道进口段古滑坡体的稳定性,有效控制了洞口边仰坡变形的发展,提高了隧道结构安全性。     

甘塔斯隧道衬砌开裂原因探究

隧道二衬开裂常见的现象多为受到偏压、围岩沉降收敛、水压力大、养生不及时等作用而出现。本文通过一系列的调查统计数据,揭示一种罕见的二衬开裂现象,指出了在缺少土工布和防水板的情况下,由于二次衬砌混凝土收缩徐变,隧道二次衬砌与初期支护之间的摩擦力是导致二次衬砌开裂的主要原因。     

新建铁路隧道二次衬砌完成后即拱顶带模注浆的成套技术

针对铁路隧道衬砌拱顶因空洞导致的掉块问题,从技术、人为因素等角度系统地分析了病害成因及对策。从人、机、料及监控管理全方位着手,开发了隧道拱顶空洞高性能填充材料、活性粉末混凝土注浆配套管件,基于数字化施工技术研发了全自动智能制注浆一体机,利用信息化技术开发拱顶注浆信息化监测平台,形成了新建铁路隧道二次衬砌完成后对拱顶空隙立即进行带模注浆的成套技术,并结合基于奖惩措施的激励机制形成了配套施工管理措施,于施工期有效解决了隧道二次衬砌拱顶空洞问题。     

新建铁路隧道二衬开裂与渗漏成因和防治措施

通过对新建铁路隧道二衬开裂和渗漏成因的分析,从合理选用外加剂和掺合料、优化混凝土配合比、采用整体式模板台车、混凝土浇筑和振捣、施工缝与变形缝的设置和处理、混凝土保护层设置、混凝土塌落度控制、混凝土拆模及养护等方面进行论述,并提出防治二衬开裂和渗漏的方法与措施。     

铁路隧道衬砌表观病害智能检测技术

针对铁路隧道衬砌表观病害检测需求，梳理并分析技术现状，介绍隧道衬砌表观病害智能检测系统的研制情况和系统组成。提出铁路隧道衬砌表观病害智能检测面临的技术难点，分析图像快速采集、病害智能识别、病害样本库构建等智能检测关键技术。通过基于实测数据集以及现场检测复核等手段，验证铁路隧道衬砌表观病害智能检测系统关键参数。结合现场运用情况，分析铁路隧道衬砌表观病害智能检测系统运用效率。智能检测系统应用表明，铁路隧道衬砌表观病害智能检测技术可大幅提升隧道衬砌病害检测的自动化和智能化水平。     

高速铁路山岭隧道智能化建造技术研究——以郑万高速铁路湖北段为例

高速铁路山岭隧道智能建造技术是“智能铁路”的有机组成部分,能有效节约人力资源,并更好的保证施工安全和质量,是我国高速铁路隧道建造技术的发展方向。为提升我国隧道工程建造技术水平,基于互联网、大数据分析、人工智能、BIM等技术,结合郑万高速铁路湖北段隧道机械化、信息化施工研究成果,围绕隧道支护参数设计、施工控制执行、施工质量管控及检测,提出了高速铁路山岭隧道智能化建造技术的总体架构,包括:高速铁路山岭隧道围岩智能分级系统、隧道设计参数智能化选择系统、隧道开挖及支护智能化施工系统、隧道质量智能化管控及检测系统、隧道智能化建造协同管理平台,分析了各系统的研究进展,并提出了我国隧道智能化建造技术发展的3个阶段。对推动我国隧道智能化建造标准体系的建立具有一定的参考价值。