寒区隧道抗冻设防长度的计算方法研究

目前寒区隧道抗冻设防长度的设计多靠工程类比,且要求隧道内温度场已知。为了明确设计时设防长度选取标准,解决无实测洞内温度资料的问题,文章基于寒区隧道温度场理论求解方法,根据衬砌层不出现排水管冻结和围岩不发生冻胀两个条件,在调研资料分析和隧道围岩温度场数值分析的基础上,给出了衬砌层不出现冻害和围岩不出现冻害的临界洞内温度;分析了洞内通风和围岩条件对隧道洞内温度场的影响,获得了入口风温、断面面积、入口风速和初始岩温相关的隧道洞内温度回归公式;进而提出了一种寒区隧道抗冻设防长度的计算方法。以杀虎口隧道为例,计算得到其抗冻设防长度,并分析了风温及隧道断面面积对抗冻设防长度的影响。结果表明,设防长度分别随入口风温的降低、入口风速的升高和断面面积的增加而逐渐增大,随围岩温度的升高而逐渐减小。     

大断面海底隧道二次衬砌结构安全性评价

正在修建的厦门东通道(翔安)海底隧道是我国大陆地区第一条海底公路隧道,主隧道开挖断面达170 m~2,隧道采用钻爆法施工.在海底段穿越了几条破碎带或风化囊槽,最大水深25.7 m,风化囊槽段围岩渗透性好,水压大,隧道拱顶最大静水压力0.68 MPa,为了保证二次衬砌安全,对其进行了现场应力监测。文章通过对现场大量实测数据总结分析,研究了大断面海底隧道二次衬砌的受力特点,为相似条件下海底隧道二次衬砌的设计和施工提供了参考。     

高水压单线铁路隧道二次衬砌水压设计限值研究

随着我国高速铁路建设的快速发展,深埋长大山岭隧道的修建数量明显增加,隧道遭遇高水压的问题也更为突出。如何合理地进行高水压隧道的衬砌设计,是目前隧道工程界重点关注的问题之一,其中二次衬砌水压预测及设防等级的确定是制约设计的关键环节。文章通过对已建典型高水压隧道的分析及理论计算,研究了高水压隧道二次衬砌水压设计的限值。研究表明:(1)高水压隧道衬砌的设防等级应有一个上限;(2)二次衬砌厚度取值以不超过1 m为宜,继续增大厚度对提高结构安全性效果不明显;(3)单纯通过提高混凝土强度来达到提高二次衬砌结构承载力的目的并不是很理想,高水压隧道二次衬砌合理强度等级以取C40~C50为宜;(4)从衬砌安全性综合考虑,高水压隧道抗水压的最大限值以取1.2 MPa为宜,不宜过大。当实际预测水压超过此值时,应采取综合措施将衬砌水压调整在合理范围内。     

寒区隧道不同排水系统结构形式下保温层作用效果及适用性研究

以哈牡高速铁路鲜丰隧道为例，探究施作保温措施后洞内环境温度以及隧道围岩温度等变量综合影响下的隧道温度场。基于不同的围岩初始温度以及洞内温度，提出相应的寒区隧道排水系统结构形式选择建议，以保障寒区隧道排水系统的安全与稳定。研究表明，同一条件下，设置保温层后排水系统各测点的温度值均有不同程度的提高；设置保温层后，对衬砌背后水管保温效果较好，而对侧边水沟及纵向水管保温作用效果有限；排水系统结构形式的主要区别体现在中心（深埋）水沟内的温度；根据洞内环境温度以及隧道围岩温度，可将寒区隧道排水系统结构形式选择划分为3个区域，分别为A区（无保温）、B区（中心水沟-保温）以及C区（中心深埋水沟-保温）。     

鹧鸪山隧道二次衬砌开裂机理及支护时机探讨

隧道二次衬砌开裂成因复杂,只有分清隧道二次衬砌开裂原因,才能对其提出合理的处治对策,以保证隧道施工、运营安全。文章以某高速公路(炭质)千枚岩隧道为例,基于隧道出口段二次衬砌开裂特征,结合现场监控量测以及工程地质条件,分析该隧道二次衬砌开裂主要原因是围岩地质条件差、围岩级别低且二次衬砌施作过早。然后进一步采用数值计算分析不同二次衬砌施作时机下的应力特征,结果表明:二次衬砌施作过早导致边墙和拱腰附近二次衬砌内侧产生较大的拉应力,且二次衬砌施作越早,拉应力越大,这将导致二次衬砌张拉开裂;在初期支护变形量为隧道最终变形收敛值的65%~70%之后施作二次衬砌较适宜。建议在类似隧道施工中加强监控量测,严格控制二次衬砌支护时机。     

基于破碎冻融圈的寒区隧道冻胀模型及影响因素分析

冻胀力是寒区隧道病害的主要影响因素之一,研究冻胀力量值和分布对寒区隧道保温设计具有重要意义。文章分析总结了目前几种冻胀模型和冻胀机理,在风化层冻胀模型的基础上建立了破碎圈冻胀模型,根据位移连续条件推导了冻胀力计算公式,采用控制变量法分析了冻胀力与影响因素关系,并用偏相关分析方法分析了各因素对冻胀力影响大小。研究结果表明:冻胀力量值与冻结深度、冻融圈冻胀率、衬砌及原始围岩的抗力系数有关;冻融圈冻胀率与破碎程度、含水率及水源补给条件密切相关;各因素对冻胀力影响关系为:冻结深度冻融圈冻胀率衬砌弹性当量抗力系数。根据工程实例计算,当冻结深度为2~3 m时冻胀力量值为7.43~11.05 MPa之间,计算值偏大于实测值。最后依据冻胀力影响因素讨论了防治冻胀力的工程措施,可为寒区隧道保温设计与施工提供借鉴。     

对高铁隧道二次衬砌钢筋设计问题的思考

为了研究高速铁路隧道二次衬砌设置钢筋的必要性及配筋设计与钢筋实际受力是否一致问题,文章对比了中国、德国和日本的规范,并依托郑州至西安高速铁路隧道工程,进行了二次衬砌配筋设计与深、浅埋隧道钢筋实际受力现场测试对比分析。研究结果表明:按规范规定的围岩荷载的50%~60%以及按最不利节点,进行二次衬砌配筋设计偏于保守,和现场实测钢筋受力值存在较大差别;现场实测钢筋只有拱顶内侧受拉,受拉值仅为19.5MPa,其余均受压,二次衬砌钢筋压力比较小,最大值在左右边墙位置,为57 MPa。分析认为,进行二次衬砌结构检算时,可适当减小围岩压力的取值;衬砌配筋应通过工程类比及结合规范公式计算综合确定。     

隧道简易钢模台车混凝土衬砌施工技术

文章通过西安地铁二号线十五标段南体区间对B断面施作二次衬砌的实际情况介绍,结合自制简易钢模台车在特殊断面的二次衬砌施工情况,对类似工程进行了对比分析.实践证明,自制简易钢模台车在特殊段施工中提高了隧道二次衬砌的质量和工作效率,大大加快了施工进度,节约了大量人力、物力资源.该技术可为地铁施工类似工况提供参考.     

活断层错动位移下衬砌断面型式对隧道结构的影响

以棋盘石隧道为工程背景,采用有限元方法,设置五种不同仰拱半径的三心圆断面,对比研究了活动断层错动下不同衬砌断面型式对链式结构隧道受力及塑性变形的影响。结果表明:断层错动引起隧道二次衬砌受到拉张、剪切、挤压组合作用;断层错动引起的高应力带主要在断层带内的节段拱脚位置,且峰值位于上盘,剪切缝能有效地吸收断层错动产生的拉应力;在隧道断面不断趋向正圆的过程中,二次衬砌最大主应力、最小主应力、剪应力均呈减小趋势,等效塑性应变呈增大趋势。     

九度地震区公路隧道二次衬砌结构抗震综合措施研究

为对九度地震区公路隧道二次衬砌结构抗震措施的研究提供参考和借鉴,文章基于Hilber-HughesTaylor时间积分法及等效粘弹性单元动力边界条件,以穿越九度区的公路隧道为研究对象,从实际工程设计受力的角度对公路隧道的四种抗震措施,即增加二次衬砌的配筋量,增大二次衬砌的厚度,将马蹄形断面优化为圆形断面,在初期支护与二次衬砌之间增设橡胶减震层,进行了具体抗震计算和分析,得到了四种抗震措施的实际抗震效果及其优缺点。为了将抗震措施的优点利用最大化,提出了通过适当增加配筋和在初期支护与二次衬砌之间设置适当厚度减震层的抗震综合措施。利用上述研究成果,根据九度区可能出现的不同峰值加速度(0.1g~0.9g)的地震波作用下二次衬砌的受力情况,分别提出了针对性的抗震措施,以达到既经济又显著的抗震效果。     

高寒隧道保温设计研究及热工计算方法初探

目前国内高寒隧道研究成果还不能完全满足隧道设计要求,文章借鉴我国建设部房建行业和日本国铁的研究成果,提出了适用于季节性冻土隧道洞口保温段长度、衬砌保温及水沟保温的设计计算方法。     

寒冷地区隧道温度、渗流规律与冻害预防

根据试验隧道的温度和水流量测试成果,得出了寒冷季节隧道水流量和隧道衬砌后浅层围岩温度随时间的变化规律。预防隧道冻害应有系统观念,一味提高隧道内温度或衬砌壁后温度未必有利于问题的解决。在试验隧道中采用了冻害综合防治措施,即:(1)加强拱顶围岩注浆;(2)选用低温柔性好的防水板;(3)喷射混凝土表面降糙;(4)采用LV法铺设防水层;(5)施工缝设置可排水止水带;(6)采用直接通至中央排水管的环向排水管并进行局部保温;(7)在衬砌下隅角背后设置保温层;(8)在衬砌壁后预埋电热带穿线管等,取得了良好的综合防冻效果。     

浅析地下水对公路隧道建设的不利影响

地下水可以通过对岩石溶蚀、软化以及与岩石、岩体构造的共同作用等方式，影响隧道围岩和初支稳定、破坏隧道衬砌结构受力安全及增加隧道运营养护难度。文章总结归纳了地下水对公路隧道施工和运营产生不利影响的作用方式，为工程技术人员进行隧道设计、施工提供参考。     

季冻区隧道离壁式波纹钢板保温套衬及其保温效果研究北大核心CSCD

为防治季冻区隧道中频繁出现的冻害问题,提出一种新型离壁式波纹钢板保温套衬,该套衬具有施工简便、防水性能可靠、防止混凝土掉块、提高聚氨酯使用寿命等优势,采用数值仿真对季冻区施作离壁式波纹钢板保温套衬隧道的温度场及其保温效果进行研究。结果表明:季冻区隧道施作新型离壁式波纹钢板保温套衬后,阻隔了寒冷空气对衬砌结构的影响,围岩正温区范围增大,隧道冻结线由距衬砌0.48 m围岩处前移至保温套衬,有效防止了季冻区隧道冻害的发生;季冻区隧道贴壁式聚氨酯保温层的保温效果为89.90%~96.43%,新型离壁式波纹钢板保温套衬的保温效果为101.94%~107.14%,离壁式波纹钢板保温套衬的保温效果要优于贴壁式聚氨酯保温层。     

公路隧道交通安全措施探索

保障公路隧道的交通安全不仅事关隧道内司乘人员的生命安全,对隧道本身的结构安全同样有很大的影响。从公路隧道的总体设计、交通工程设施、防火、隧道内装、洞口增减光设施、火灾的预防与救援、隧道的运营管理、宣传教育和交通法规等多方面对影响公路隧道交通安全的因素和相关措施进行了探讨,旨在为公路隧道交通安全措施的研究提供一些思路。     

加宽五车道和三车道不对称小近距隧道设计

随着交通运输的迅速发展,超大断面小近距高速公路隧道或城市快速干道的建设将成为发展的重点。福州市机场二期隧道初步设计定为加宽五车道,无论是洞室跨度还是设计施工难度均属全国公路隧道之首。对于超大断面隧道来说,扁平率不但直接影响工程造价,而且对结构设计和施工带来新的问题。文章主要通过结构受力和经济比选内轮廓,并通过有限元计算,分析隧道设计的合理性。     

岩石蠕变对隧道二次衬砌结构影响的研究

岩石蠕变是岩石的重要力学特征之一.在隧道开挖完之后的很长时间内,围岩会因为蠕变而进行应力调整,蠕变产生的荷载由隧道的初期支护和二次衬砌联合承担.在隧道设计中往往将二次衬砌作为安全储备,而没有分析围岩蠕变荷载对二次衬砌的影响,因此分析隧道二次衬砌受力以及健康程度随时间的变化是十分有必要的.文章结合泥巴山隧道工程,利用大型有限差分软件FLAC3d的Burgers蠕变模型,分析了不同时间蠕变对围岩应力重分布以及对二次衬砌的力学性能的影响,得出了一些有价值的结论.     

珠江口海底隧道盾构法施工方案可行性分析

盾构法已经在国内外的地下工程中被广泛运用,特别是国外一些著名的海底盾构隧道,如英吉利海峡隧道、日本东京湾海底公路隧道、荷兰W esterschelde隧道;国内盾构技术也发展迅速,先后建成上海大连路、复兴东路过江盾构隧道,还有在建的上海翔殷路越江公路隧道、上中路隧道和已经开工建设的武汉、南京、上海长江桥隧工程等。这些海底、江底隧道的修建为盾构隧道的发展积累了丰富的经验。文章首先论述了国内外大直径、高水压、长距离推进等盾构施工关键技术,并结合珠江口海底隧道的建设条件与国内外的施工成功实例,对海底隧道盾构法施工方案的可行性进行了初步研究。     

国道213线郎川公路隧道洞口景观设计方法探讨

隧道洞口是隧道的门户,在隧道工程中有着很重要的地位。随着社会对土木工程结构物(隧道、桥梁等)的要求越来越高,使得景观设计成为隧道结构物设计的重要内容之一。目前,景观设计的概念虽已引入到隧道洞口设计当中,但有些隧道洞门仍采用结构单一,形式呆板的洞门。本文以国道213线郎川公路的四座隧道为例,探讨隧道洞口景观设计的方法,以期能为隧道洞口景观设计提供参考。     

公路山岭隧道衬砌结构补漏技术研究进展

为全面了解公路山岭隧道衬砌结构补漏技术的最新研究进展,文章通过对既有公路山岭隧道的调查和统计,结合大量的文献资料,从防排水设计、材料和施工等方面分析了渗漏现象的本质,明确了隧道抗渗防漏的薄弱部位和保证补漏效果的关键环节;从衬砌混凝土、施工缝、变形缝和活裂缝等方面,介绍了当前国内外补漏技术的最新研究成果(包括补漏涂材、构造补漏和施工工艺等);并探讨了当前隧道补漏技术存在的问题和发展的新趋势。