基底状况对山岭隧道仰拱结构受力的影响研究

以云南地区某高速公路隧道为依托,针对隧道仰拱开裂状况,采用荷载-结构法建立隧道结构计算模型,分析外水压力、基底软化两种典型基底状况对隧道仰拱受力的影响,从而明确隧道仰拱病害成因。计算结果表明:外水压力和基底软化对仰拱结构受力的影响规律相一致,引起了衬砌结构内力重分布,改变了仰拱结构弯矩分布形态,仰拱弯矩由"驼峰状"分布向"鱼肚状"分布变化,弯矩最大值由两侧向仰拱中心转移;增大了仰拱结构偏心程度和应力集中情况,使仰拱结构受力条件恶化,易导致仰拱中心处发生拉裂破坏。比较而言,地下水的影响更为明显。外水压力和基底软化共同作用是引起本依托工程仰拱开裂的主要原因。     

某高速公路隧道仰拱底鼓原因分析及处治方案数值模拟

针对某高速公路隧道仰拱底鼓破坏等病害,从地质因素、支护设计等方面综合分析仰拱底鼓等病害的原因。提出了全面疏通排水设施,采用注浆+锁脚+锚杆加固措施,并运用有限元软件对加固施工过程进行数值模拟,评价处治方案的可行性,为隧道加固提供依据。     

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。     

隧道仰拱翘起的原因分析及处治方法

对于公路隧道施工过程中因地质复杂、围岩软弱、岩体破碎、稳定性差而出现的仰拱与仰拱填充分离、仰拱单侧或双侧翘起现象,从地形地貌、围岩状况、应力变化、施工扰动等方面进行了分析。为控制隧道二衬及仰拱结构变形,在二衬两侧边墙底部用潜孔钻打设Φ76注浆钢花管锁脚;为增强仰拱基底承载力,并填充因仰拱翘起而形成的空隙,在侧式暗沟中用潜孔钻垂直向下打设Φ42钢花管并注浆;在仰拱顶全宽范围内以梅花形打设Φ42钢花管并注浆加固,可以有效地处治隧道仰拱翘起及同类问题。     

单线铁路富水软岩隧道基底处理技术

中条山隧道长距离穿越第三系地层高压富水区域,为满足结构稳定性与运营安全需要,针对基底泥化问题提出了碎石换填+注浆加固的处理方案,采用级配碎石对泥化后的软弱基底进行置换,并通过注浆进行基底整体加固与堵水,提高了重载铁路隧道软弱基底承载力;研究仰拱底部排水泄压技术工艺,在仰拱初期支护表面铺设排水盲管,有效引排仰拱底部积水,降低了线路运营期隧底地下动水压力引发的道床结构损坏风险。     

高速公路隧道仰拱底鼓破坏机理分析及处治措施

针对某高速公路隧道仰拱底鼓破坏、二次衬砌变形开裂病害情况,通过现场调查、破损检测等手段查明隧道病害发生原因,并对隧道仰拱底鼓破坏机理进行了分析,提出了疏通排水设施、设置水平型钢支撑、钢花管锁脚、环向注浆等措施,有效地控制了病害进一步扩展,对变形破坏段仰拱及二次衬砌进行拆换,成功地治理了隧道仰拱底鼓破坏病害。     

结合交通组织方案的营运隧道仰拱病害处治方案研究

仰拱隆起底鼓是高速公路隧道的常见病害,威胁到隧道的行车和衬砌结构安全,而针对车流量大的营运高速公路隧道,仰拱病害的处治会对交通带来较大影响。文中通过对某高速公路干线上的隧道仰拱病害进行分析,结合交通组织方案提出相应的处治措施,为营运高速公路隧道仰拱病害处治提供参考。     

某高速公路隧道底鼓原因分析及处治措施研究

以福建省某高速公路隧道底鼓为例,通过地质雷达扫描和钻孔取芯方式,在分析底鼓原因的基础上提出相应的工程处治措施,并采用荷载—结构法对变更后二次衬砌强度进行了验算。分析结果表明,仰拱施工不到位是导致隧道底鼓最主要的原因;宜采取小导管注浆加固仰拱基础和墙角锚固后拆除既有仰拱、跳槽换仰拱并加强仰拱支护参数、加强施工监控量测等综合工程处治措施;加固前二衬拱顶、右拱脚和仰拱等位置最不利节点的安全系数均不满足规范要求;仰拱拆除且换拱后,二衬内力产生重分布,最不利节点安全系数均大于2,满足结构安全性要求。     

甜永高速公路某黄土隧道仰拱开裂原因分析及处置措施

运营后的甜永高速公路某隧道，出现了仰拱开裂等现象，通过进行补充地质勘察、现场试验及监测后发现，引起仰拱开裂的主要原因为黄土在水的浸泡下地基承载力大幅度削弱，拱脚地基承载力不足，致使拱脚沉降导致仰拱起拱弯拉而产生裂缝，导致本隧道仰拱回填及调平层混凝土开裂。针对开裂原因，通过采取钢管桩地基加固+衬砌结构加强+增设盲沟排水系统工程处理措施，取得良好的治理效果。     

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。     

大断面黄土隧道基底加固与长期稳定性分析

结合兰州周边典型大断面湿陷性黄土隧道的建设,通过室内物理力学试验、微观结构测试和数值模拟等方法,系统研究了兰州地区黄土隧道的病害机理、基底加固措施及长期蠕变规律。结果表明,黄土湿陷变形的力学特性是导致隧道结构典型病害的主因,在黄土增湿及结构劣化作用下,不均匀沉降导致大断面黄土隧道墙脚下沉、仰拱及填充层中部隆起变形并断裂。据此,提出采用旋喷桩基底加固工程措施,以控制地基土变形,确保结构安全,通过室内蠕变试验和数值分析,发现二衬施作后230 d左右,蠕变变形趋于稳定,蠕变5年后,应力场分布基本稳定,在30年蠕变期内,衬砌各项应力指标满足隧道长期运营安全要求。     

对黄土隧道仰拱以下围岩进行加固的探讨

围岩为新黄土的隧道段仰拱承载力不足,对隧道衬砌结构的安全存在很大风险,往往在土建施工完成后或者在运营阶段路面出现开裂、边沟严重变形等病害现象。本文探讨通过旋喷桩对仰拱下基础进行加固,提高基础承载力,进而达到提高衬砌承载力的目的。     

蒙华铁路中条山隧道施工关键技术

针对蒙华铁路中条山隧道在施工过程中遇到的围岩软弱易风化、仰拱开挖后基底承载力不足、斜井砂砾层承压富水和隧道涌水量大等问题,介绍施工过程中所采用的软弱围岩微台阶带仰拱一次开挖快速封闭成环、铁路单线隧道二次衬砌仰拱及仰拱填充大区段、碎石换填基底加固并在基底埋设排水管以及分段截流、反坡排水等关键施工技术。主要研究结论如下:1)仰拱与下台阶一次爆破成型,减少了爆破围岩的二次扰动,能有效控制周边收敛和拱顶沉降;2)采用24 m单线隧道全液压履带式栈桥,有效减少了仰拱之间施工缝隙对接次数,提高了仰拱的整体性;3)对有水软岩地段采用碎石换填并注浆加固,起到了良好的堵水效果;4)采取分段截流,减少了反坡施工掌子面的排水量,加快了掌子面的施工进度。     

既有运营公路隧道仰拱缺陷综合治理技术与经济分析

以我国西部省份某运营隧道仰拱厚度不足的处理为工程背景,通过对该隧道Ⅳ级、Ⅴ级围岩段的典型断面仰拱问题进行数值模拟分析,并对在两种围岩条件下因仰拱厚度不足对隧道围岩位移、塑性区分布以及支护结构受力的影响进行了对比分析,提出了针对仰拱厚度不足情况下的加固补强方案,作出了病害处理的经济分析,从而指导了该隧道的病害处理,并取得了良好的效果。     

不同埋深铁路隧道仰拱受力特征研究

以董志塬区银西高铁黄土隧道为例,对不同埋深条件下隧道仰拱的基底接触压力和钢拱架应力随时间的变化规律、空间分布特征及其差异性进行了对比研究。研究结果表明,浅埋隧道基底接触压力变化时间较深埋隧道略长;不同埋深隧道仰拱处最小基底接触压力均出现在拱底中心处,最大基底接触压力均出现在拱脚处,且同一部位浅埋隧道基底接触压力明显大于深埋隧道基底接触压力;在仰拱的同一部位处,深埋隧道钢拱架应力明显大于浅埋隧道钢拱架应力;仰拱部位钢拱架承受压应力为主,浅埋黄土隧道仰拱部位的钢拱架最大压应力出现在拱底中心,可达约12MPa;而深埋隧道拱脚部位的钢拱架压应力最大,可达26~33MPa。研究结果可为黄土隧道仰拱设计优化与施工提供参考。     

铁山隧道病害治理技术

巴彭公路铁山隧道位位于四川省达川市境内，铁山大河沟西北６６°，全长２０９９ｍ，由于采煤层采空区，地下水及软弱围岩等因素的影响，至使４０＋５２７＋６０８段二次衬砌出现开裂，错台，掉块，钢筋弯曲，剪断，水沟边墙出现断裂，渗水，危及到行车安全，被迫关闭交通，进行病害整治。病害整治的方法为，对隧道围岩及其采空区进行注浆加固后，拆除病害严重段的二次衬砌及其仰拱，路面，重新施作钢筋混凝土结构，而对一般病害段则     

富水炭质板岩地层隧道底部结构破损原因分析及防治措施探讨

云南香丽高速公路穿越富水炭质板岩地段,多座隧道出现隧底结构破损,破损主要特征为隧底填充混凝土沿隧道中线纵向开裂,裂缝上宽下窄,呈"V"字形,对于隧道施工以及后期运营带来极大的安全隐患。该文以香丽高速公路典型富水炭质板岩地层隧道为工程背景,通过现场调查和数值计算分析等方法,分析隧道底部结构破损原因,提出相应的防治措施。结果表明:隧道底部结构破损主要是由于仰拱积水,隧道基底围岩遇水软化,导致隧道底部结构所受拉应力过大,出现张拉裂缝;隧道仰拱现状也对于仰拱受力不利。对于基底围岩进行加固,以及适当调整仰拱曲率可以避免隧道底部结构破损的发生。     

公路隧道隧底问题的思考

依据近年来公路隧道出现的病害现象,在对我国目前隧道底部设计现状及施工情况进行总结分析基础上提出了设计及施工改进措施。介绍有仰拱条件下等截面衬砌、拱脚加厚衬砌的设计形式以及无仰拱条件下边墙设计情况,对施工中出现的仰拱不成形、仰拱不密实、仰拱成月牙形、先浇矮边墙及仰拱开挖深度不够等14条常见问题,给出对应解决措施。不仅对现行设计和施工存在问题的修正,也为实际工程中隧道底部存在的问题提供了解决依据。     

从当前铁路隧道衬砌典型病害谈设计施工改进措施

铁路隧道对运营安全性要求极高,特别是高速铁路隧道。通过系统研究分析隧道衬砌典型病害（仰拱上拱、涌水、拱顶掉块风险）的原因,提出设计施工需改进的工程技术措施建议： 1)仰拱上拱的主要原因是地下水、构造应力、膨胀力、施工质量、结构刚度不足等,建议采取加强隧底防排水、加大仰拱矢跨比、加强仰拱结构刚度和强度、确保仰拱施工质量等措施; 2)涌水的主要原因是岩溶等复杂的水文地质条件、排水设施未充分发挥作用、施工质量缺陷等,建议采取加强水文地质勘察及施工地质评估、优化排水设计、提高衬砌施工质量、加强运营维护管理等措施; 3)拱顶掉块风险的主要原因是拱部衬砌存在空洞、厚度不足、施工缝缺陷等,建议采取优化施工缝结构设计、加强开挖和防水板铺设质量控制、配备先进工装设备等措施。     

拱部空洞条件下衬砌裂损规律研究

衬砌背后空洞是一种广泛存在的隧道结构病害,空洞的存在会导致结构受力不均,产生严重的应力集中效应,对结构安全造成了严重的影响和威胁。文章通过数值模拟研究了空洞对结构裂损规律的影响,研究结果表明:(1)衬砌背后无空洞时,仰拱内侧、两侧拱脚外侧受拉较严重,两侧拱脚内侧出现受压破坏;(2)拱顶背后存在空洞时,拱顶部位向外凸起变形,拱顶外侧、两侧拱肩内侧受拉开裂,拱脚裂损情况加重;(3)左侧拱肩部位开裂时,结构变形呈非对称形式,左拱肩外侧、拱顶内侧开裂,左拱脚、仰拱左侧裂损情况有所减轻。