隧道衬砌混凝土裂缝的辨认及处治措施探讨

研究目的:摘要:研究目的:随着我国基础建设的不断投入,铁路及公路建设蓬勃发展,隧道数量也越来越多,但由于地质、施工、建筑材料等方面的原因,导致一些隧道衬砌开裂,威胁到运营安全,需要采用合适的方法进行处治,确保工程的经济性及结构的安全性。研究结论:本文从衬砌混凝土裂缝产生的机理来分析裂缝的受力状况及产生原因,并量化病害等级,通过研究得出如下结论:(1)应根据病害等级采取裂缝嵌补、衬砌锚固、套衬等进行处治;(2)衬砌混凝土裂缝可以通过强化地质勘察、加强施工工艺控制来进行事前防范;(3)出现裂缝后,应进行原因分析和病害等级判定,再来选择合适的整治措施,保证结构及运营安全;(4)研究成果可用于既有铁路、公路隧道衬砌裂损病害整治,也可用于新建铁路、公路隧道衬砌裂损缺陷的预防、控制与处治。     

隧道渗漏水病害等级评价体系研究

研究目的:隧道渗漏水是隧道运营中的主要地质灾害之一,为了更好地预防渗漏水的发生,以及运营阶段的渗漏水病害治理,本文系统性提出了"隧道渗漏水病害发生可能性等级预测——运营隧道渗漏水病害等级评价——现场实测资料评价渗漏水病害等级"的思路,为隧道渗漏水病害分级预测、评价提供一条新思路。研究结论:采用不同的随机性数学方法建立了渗漏水病害发生可能性等级预测、运营隧道渗漏水病害等级评价的模型,并进行了模型的实例应用研究。结果表明马氏距离法预测隧道渗漏水的等级,BP神经网络方法和模糊综合评价法评价渗漏水等级与现场资料实测的评价等级一致。     

铁路隧道衬砌表观病害等级评定研究

运营期铁路隧道衬砌存在不同程度的裂缝、渗漏水、剥落（掉块）等表观病害。本文首先分析了GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》、TB/T 2820.2—1997《铁路桥隧建筑物劣化评定标准隧道》等规范和标准评定隧道衬砌表观病害等级时存在的差异，针对QC/R 405.2—2019《铁路桥隧建筑物劣化评定第2部分：隧道》中存在的对细长裂缝没有给出判定规则、未考虑环向位置对等级评定的影响、不能依据检测图像对剥落（掉落）病害进行等级评定等问题，对裂缝长宽等级进行了细分，对病害环向位置进行了划分。在此基础上，对Q/CR 405.2—2019中高速、普速铁路隧道衬砌裂缝、渗漏水的等级评定规则进行了细化，实现了对不同属性特征的隧道衬砌表观病害等级的比较全面的评定。最后给出了隧道衬砌表观病害关注程度分类规则和不同等级病害的应对措施。     

隧道结构地震灾害评价等级及处治技术研究

研究目的:强震造成灾区隧道损毁严重,严重影响抗震救灾及灾后重建的进程。本文以汶川地震隧道震害为研究背景,基于科学重建的需要,并结合抢通、保通和恢复重建三阶段的特点以及隧道结构的恢复目标,对隧道结构震害评价等级及不同阶段处治技术进行研究。研究结论:(1)建立了隧道结构震害评价等级,主要包括隧道震害程度分级原则、钢筋混凝土和素混凝土二次衬砌震害等级评价以及抢通、保通和恢复重建三阶段震害处治重点;(2)明确了抢通、保通和恢复重建三阶段隧道衬砌结构震害处治技术;(3)汶川地震灾区震后运用隧道结构震害评价等级及处治技术进行恢复重建,达到了恢复重建的目标,使震区隧道恢复或超过震前的运营及抗震水平;(4)研究成果可为震区隧道震害修复及抗震结构设计提供参考。     

衬砌减薄对隧道结构承载力影响的模型试验研究

为研究隧道中衬砌减薄缺陷对结构力学行为特征的影响,以重庆市在建的笔架山隧道为现场原型,对不同围岩级别条件下衬砌减薄引发的结构形变、病害、承载力等特征及合理补强方式进行研究,获得如下结论:不同围岩级别条件下,无论衬砌(拱顶)有无减薄,结构产生病害所对应的荷载基本相同,但结构的变形及破坏模式、病害的先后次序将随着拱顶减薄程度的不同而迥异。围岩条件越差,衬砌减薄带来的病害程度越严重。结构产生病害时所对应的荷载随围岩级别的提高而提高,当空洞回填其影响消失后,拱顶衬砌厚度减薄的多少将成为影响结构承载力提高的直接原因,不同围岩级别条件下衬砌减薄对结构受力分布规律的影响性较小,内表面补强方案应成为衬砌减薄维护加固的首选方案。本文研究结果可为运营隧道维修加固提供参考。     

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...     

隧道二衬严重开裂段病害综合治理研究

以易门—峨山—高仓公路的控制性工程田心隧道为工程背景,对该隧道二衬严重开裂段落病害的综合治理措施进行详述:根据现场调查和监测、检测资料对病害成因进行分析;提出隧道病害处治的设计和施工措施,包括:分段落提出所采用的处治措施,制定详细的病害处治施工流程;依次经过裂缝段临时支撑、注浆加固、二衬拆除及重筑、空洞回填注浆、二衬渗水引排、二衬局部裂缝修补、二衬内防水层施作、外贴纤维布加固等过程,并提出处治施工注意事项;严格按照施工流程,经过施工整治,隧道的病害得到了有效治理。     

铁路隧道衬砌质量综合检测与安全性评定实例

为满足铁路电气化改造的需求,在病害调查的基础上,采用地质雷达法、超声回弹综合法结合钻芯法,对铁路隧道混凝土衬砌进行综合检测,并根据衬砌缺陷和病害的量化指标,分段评定隧道衬砌缺陷及病害的等级。结合隧道工程地质、水文地质等因素综合评定该段隧道衬砌的安全等级,按各段中病害最严重地段的安全等级确定该座隧道衬砌的安全等级。最后,根据不同的病害类型提出了具有针对性的治理措施建议。     

既有线隧道整体道床翻浆冒泥整治施工技术

某特长隧道局部地段道床出现翻浆冒泥的病害现象,因既有线行车密集,病害处治施工要点难,要求处理时间短,并在处治后短时间内要达到行车条件,这就要求整治效率必须要快、效果要彻底。根据对整体道床进行注浆加固的处理情况,总结了翻浆冒泥整治施工技术。     

既有铁路有砟隧道渗漏水检测技术研究

针对既有铁路有砟隧道在重载、高密度列车荷载作用下产生的病害检测方法进行研究,对既有隧道病害检测方法进行适用性分析,认为高密度电法检测可用作有砟隧道混凝土垫层或仰拱病害检测,并进行现场试验验证。尽管这种无损检测方法有待于进一步论证和推广,但其研究为有砟隧道混凝土垫层及仰拱病害检测提供了新的思路,现场试验也论证了检测方法的可行性,可为既有铁路有砟隧道混凝土垫层或仰拱病害整治提供依据。     

基于数理统计方法的铁路隧道衬砌质量缺陷分析

目前,利用地质雷达法检测隧道衬砌质量时,通常仅对隧道衬砌缺陷进行描述,较少深入分析这些缺陷的内在分布规律。采用数理统计的方法,对某在建铁路工程14座隧道共285个衬砌质量缺陷样本的分布规律进行分析。研究表明,(1)在不同测线部位,其缺陷率、不同缺陷类型占该测线缺陷比例、缺陷径向尺寸的最大值、平均值及样本标准差均不同;(2)缺陷径向尺寸总体服从正态分布;(3)在给定显著性水平α=0.05下,缺陷径向尺寸总体均值μ的一个置信区间为(17.99,20.24),方差σ2的一个置信区间为(76.63,110.71);(4)Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级围岩段落的衬砌缺陷径向尺寸均值无显著差异,但与Ⅴ级围岩段落有显著差异。     

隧道二次衬砌欠厚整治施工技术

以新建成贵铁路隧道二衬施工质量缺陷整理为背景,首先对隧道衬砌缺陷等级分类及判定进行介绍,总结铁路隧道拱墙衬砌厚度轻微缺陷量化指标;然后按衬砌欠厚的轻微等级和欠厚以上轻微等级两类对整治工艺流程及施工方法进行详细论述,并重点对素混凝土、钢筋混凝土衬砌拆换及注意事项进行分析,给出衬砌整治的施工方法,使衬砌厚度缺陷问题得到较好的处理,达到使用及安全安全,对以后同类型隧道衬砌缺陷整治方案有一定指导和借鉴价值。     

浅谈铁路客运专线隧道衬砌质量缺陷处理施工技术

以郑西铁路客运专线阌乡隧道二次衬砌背后空洞、厚度不足等质量缺陷处理为例,根据隧道缺陷探测实际情况确定了整治原则,并对不同整治方案从施工的可操作性、安全性以及对后期客运专线运营影响等方面的对比,介绍了衬砌质量缺陷整治关键技术、既有线施工安全保障措施和整治后效果,可为客运专线类似隧道衬砌质量缺陷的整治提供参考。     

隧道衬砌检测判识标准及缺陷处理措施研究

针对现行规范对隧道衬砌背后缺陷问题的描述不细致问题,结合某在建铁路隧道现场地质雷达检测结果,以及检测发现问题是否需要进一步处理的必要性,将衬砌背后脱空缺陷从不密实缺陷中划分出来。当不密实区某单个最大空腔体的测线长度小于等于钢拱架间距与开挖进尺限制条件中的小值,同时在雷达测线上空腔图谱断开的距离Li≤50 cm时判定为不密实;发现某个空腔体的测线长度大于钢拱架间距或开挖进尺时,判定为衬砌背后脱空。不密实缺陷只能在以后的施工中通过改善施工工艺避免,而无需返工处理。将原来的缺陷密实、不密实及空洞细化为密实、不密实、脱空及空洞4种情况,并给出相关建议性处理措施。使得结果更易于理解,便于决策者根据检测结果更加准确地确定隧道缺陷处理措施。     

强风化砂岩地区浅埋偏压隧道病害分析及整治

浅埋偏压隧道在铁路建设中较为常见,偏压荷载是形成隧道病害隐患的根本原因。为解决强风化砂岩地区浅埋偏压对隧道结构稳定造成的不利影响,以某隧道为研究背景,通过现场观察和分析监测结果,探讨隧道受力机理,归纳总结出地形因素是偏压荷载产生的根本原因,施工干扰及水的因素恶化了隧道不平衡的条件。隧道成功的施工,验证了反压回填能够平衡隧道承受的偏压荷载、注浆加固能够提高破碎围岩的整体稳定性,双侧壁导坑法对施工干扰少,在开挖中应优先选用。     

山西中南部铁路通道试验段无砟轨道设计

结合30 t轴重无砟轨道结构设计原则,通过不同的试验数据、理论计算等,得到30 t轴重重载无砟轨道设计参数,提出适用于山西中南部铁路通道工程30 t轴重重载铁路隧道内无砟轨道设计方案,并结合既有无砟轨道调研病害情况,提出具体的优化建议措施;优化后的重载无砟轨道试验及开通后运营良好,为试验段重载无砟轨道结构在山西中南部铁路通道隧道内及其他重载铁路的扩大试用奠定了基础。     

地铁隧道渗漏水病害快速检测及图像处理技术

检测盾构隧道渗漏水的传统人工检测方法工效低,无法满足大量运营地铁隧道快速检测的需求。隧道渗漏水快速检测系统包括快速摄像设备及与之配套的图像分析处理器。快速摄像设备是基于工业定焦相机和自动化控制技术集成开发的,可实现对地铁隧道渗漏水病害的快速摄像。与快速摄像系统配套的图像分析与数据处理器,是根据地铁隧道结构宏观特征和结构构件空间几何关系开发的,能实现病害特征的快速计算,并对病害进行分类。该隧道渗漏水快速检测系统在上海地铁中的应用效果良好,现场摄像速度达5km/h,渗漏水病害检测准确率达到95%。     

隧道衬砌水压力荷载及内力研究

通过轴对称解析计算和有限元数值计算隧道在不同衬砌渗透系数、不同注浆圈厚度、不同衬砌厚度条件下,衬砌背后的水压力、流量及衬砌内力,分析影响水压力的因素和水压力对衬砌内力的影响,轴对称解析计算和有限元数值计算结果显示水压力和流量十分接近。衬砌不透水时,水压力荷载系数不折减;在控制排水的条件下,调整衬砌渗透系数、注浆半径和衬砌厚度可以改变水压力、流量和衬砌内力。设计时正算水荷载,施工时通过监测流量反算水荷载,对水荷载设计进行检验和修正。     

高速公路隧道衬砌结构病害整治技术研究

以麂子岗隧道为研究对象,创新性地将左线和右线衬砌结构病害进行对比分析,基于自然地质条件及病害成因机理提出较为完备的整治措施,采用数值模拟方法对整治效果进行验证,结果如下:(1)对比统计分析左线、右线衬砌结构病害,得到在横断面不同位置及纵向里程上病害的分布规律及差异;(2)在横断面位置上,拱顶和拱腰处衬砌裂损及厚度不足病害最严重;在纵向里程上,左线、右线在ZK1963+600~ZK1964+180段多种衬砌结构病害均大量集中分布,建议加强对该区段的地质监测、衬砌结构健康状况检测及病害整治工作;(3)运用数值分析软件对套衬加固及钢带加固前后衬砌结构的受力进行模拟,得到衬砌厚度不足病害整治前后衬砌结构的安全系数及变化,对衬砌结构的安全性进行检验,证明相应整治措施有效。     

铁路隧道基底脱空条件下的动力响应分析

列车荷载作用是诱发在役隧道基底病害的主要原因。为分析隧道基底脱空条件下对列车荷载的响应问题,以某铁路隧道工程Ⅲ级围岩正常断面为对象,通过现场在隧道铺底顶面埋设压力盒,对铺底混凝土层受力进行测试;在此基础上,通过数值计算,重点分析列车荷载作用下基底不同脱空长度下的基底中心线、轨道处与轨枕端头处的应力分布规律及铺底顶面振动特性。结果表明:在铺底顶面,动压力在轨道、轨枕端头处与基底中心线处分别为80,20 k Pa和60 kPa。经计算模拟,基底存在40 cm与80 cm宽脱空区时,在轨枕端头处、轨道处及中心线处应力规律基本一致,在脱空区处应力出现先减小再增加现象,且轨道处突变最大,脱空区侧壁处存在应力集中现象,脱空区影响深度范围约2 m。80 cm宽脱空区在数值上与40 cm宽脱空区相比,基底动应力、铺底顶面加速度与振动位移的最大增幅分别为50%、30%和3%。