泡沫混凝土在神池至岢岚高速公路台背回填中的应用

通过泡沫混凝土在神池至岢岚高速公路台背回填中的应用,对泡沫混凝土的施工工艺及施工质量控制进行探讨,研究表明:泡沫混凝土应用于桥梁台背回填,强度可以达到路基强度要求,7d强度可以达到1. 0MPa,28d强度可以达到2. 8MPa。同时,采用泡沫混凝土可有效降低工后沉降量,缓解桥头跳车现象,提高行车的舒适性和安全性。     

基于目标孔隙率的多孔水泥混凝土配合比设计

采用孔隙率、强度与和易性为控制指标,提出了基于目标孔隙率的多孔混凝土配合比设计方法;按照该法制备的多孔混凝土,和易性良好,实测孔隙率与设计孔隙率相差可控制在2％以内;路用孔隙率范围内,多孔混凝土28 d抗折强度可达4.6 MPa,抗压强度达25.0 MPa,可达中等交通荷载等级路面要求.     

软岩隧道横洞施工对主洞衬砌结构影响分析

针对隧道中先浇筑主洞衬砌结构后进行横洞开挖的施工工序中横洞施工对主洞衬砌结构形变破坏的影响,以某软岩隧道为工程依托,通过隧道衬砌应力监测、初支结构形变监测以及横洞施工时主洞衬砌结构形变破坏的监测,对深埋软岩隧道横洞施工对主洞衬砌结构形变破坏影响进行了研究与分析。研究表明,隧道交叉段围岩形变量较大,围岩形变速率较大,最大水平收敛位移达到537mm。最大拱顶下沉值达到346.1mm,围岩形变速率平均值达到9.93mm/d;依托工程隧道衬砌为主要受力结构,受力随着时间呈逐渐增大趋势。局部位置处形成应力集中区,应力值达到1.13 MPa和1.03 MPa。衬砌混凝土在左拱脚与右拱腰位置处呈现受压状态,最大压应力值为0.889 MPa。拱顶呈受拉状态,最大拉应力值为6.45 MPa。深埋软岩隧道中的横洞施工对主洞衬砌结构的形变破损有着较为严重的影响,影响范围达到140m。在此软岩隧道中不宜采用先浇筑主洞衬砌结构后对横洞进行爆破开挖的施工工法。     

纤维喷射混凝土单层衬砌施工技术探讨

摩天岭隧道通风斜井左洞,坡度大于24°,长度接近1400m,在此条件下进行施工难度极大,特别是在二次衬砌的施工中,斜井内大规模混凝土的运输、衬砌台车的加固、定位和模筑混凝土的振捣等作业的危险性很大,施工质量难以保证。因此,该工程施工中采用了相对简单、方便,但强度满足工程运营要求的纤维喷射混凝土单层衬砌。论文以摩天岭隧道斜井单层衬砌施工为工程背景,对大坡度斜井纤维喷射混凝土的工程特性及纤维喷射混凝土作为隧道永久衬砌的施工工艺等进行了介绍和探讨,其相关研究和结论直接服务和指导了摩天岭隧道的斜井施工。     

骨料预埋法MMA基修补材料性能的研究

研究了采用骨料预埋法修补混凝土裂缝的MMA基混凝土修补材料，结果表明骨料预埋法施工方法简便，3h后可完全固化。MMA基修补材料骨料预埋法制备的试件的抗折强度普遍远高于普通混凝土，石砂比为2：1二级配骨料时，抗折强度可达15．56MPa，抗压可达56．17MPa，而且其破坏形式不是脆裂，试样外部并不破坏，只是产生一定的形变。但试验中发现修补粘结强度还不够高，骨料石砂比为2：1时的粘结强度为3．5MPa，虽然能满足修补要求，还有待于进一步提高。     

统砂石泵送混凝土的试验研究

通过试验研究骨料粒形、砂率对统砂石泵送混凝土性能的影响,结果表明,砂率在38%时,混凝土28 d抗压强度可达36.8 M Pa,同时统砂石混凝土的抗渗性要高于普通混凝土。统砂石代替天然砂用于隧道衬砌混凝土支护中,可充分利用资源、提高效率、降低成本,同时保护生态环境,值得进一步推广使用。     

快速修补材料研发及在水泥混凝土桥面修补中的应用

为改进路面快速修补工艺,自主研发了一种强度高、耐腐蚀、固化快的树脂类胶黏剂,将该胶黏剂与耐磨集料混合形成快速修补材料(Multi-functional Repair Kit,简称MRK)。采用马歇尔设计方法对MRK进行配合比设计,得到最佳级配和最佳胶石比为1∶8。对MRK进行车辙试验、抗压试验和弯拉试验,结果显示MRK的高温浸水车辙动稳定度高达21 300次/mm,7d抗压强度为43.1 MPa,抗弯拉强度为11.8 MPa,显著大于水泥混凝土。将MRK应用于广深高速公路广氮立交桥的水泥混凝土桥面修补,施工简单快捷并且养护3~4h即可开放交通。室内试验及工程应用表明,MRK具有黏结强度高、稳定性和耐久性好、可快速开放交通的特点,能满足水泥混凝土桥面破损快速修补的要求。     

岩溶富水区铁路隧道加厚底板结构施工力学行为研究

为研究岩溶富水区加厚底板+隧底大水沟的新型衬砌结构在开挖过程中的力学行为,利用大型商业有限元软件对中心水沟的开挖工况进行分析计算。结果表明： 1）拱脚以上设置初期支护但底板不封闭时,中心管沟距离掌子面下台阶15 m情况下, Ⅳa型衬砌段和Ⅴa型衬砌段开挖过程中隧道混凝土接近正常使用极限状态,隧道收敛及沉降值均在规范允许范围内,但隧道基底隆起量及塑性区较大; 2）中心管沟每循环开挖长度对隧道变形、基底隆起量及塑性区分布影响较小,隧道封闭时间滞后是主要影响因素; 3）中心水沟与掌子面下台阶距离最大取15 m, 2种衬砌段中心水沟每循环开挖长度取5 m; 4）Ⅴa型衬砌段采用临时支撑约束拱脚水平变形或者对隧底地基进行锚索+注浆加固。     

脱硫石膏-粉煤灰道路混凝土配制及开裂敏感性研究

利用脱硫石膏对粉煤灰活性SiO2、Al2O3激发效应,掺入脱硫石膏—粉煤灰20%～40%,其中脱硫石膏∶粉煤灰=1∶2,制备道路混凝土。通过试验研究该混凝土主要技术性能,结果表明,该混凝土施工工作性良好、28 d抗压强度均达到或大于C35、抗折强度优良,随着脱硫石膏—粉煤灰掺量增加,混凝土主要技术性能呈先增大后减小的趋势。改进的自创平板加速开裂实验结果表明,粉煤灰微骨料支撑作用及脱硫石膏微膨胀性能共同赋予混凝土优异的抗裂性,未出现肉眼可见裂纹。综合试验结果,推荐脱硫石膏—粉煤灰掺量为20%～30%。     

基于温度效应的隧道二次衬砌混凝土结构力学状态分析

为了研究寒冷地区隧道二次衬砌混凝土结构在环境温度变化情况下的力学状态,基于振弦式混凝土应变计的测试原理,提出温差引起的误差修正公式,并采用数值模拟的方法,对隧道二次衬砌混凝土的温度应力进行了分析。结合陕西省吴堡至子洲段高速公路刘家坪3号隧道现场二次衬砌混凝土应变监测数据,研究了1年内环境温度变化情况下隧道二次衬砌混凝土的结构受力。结果表明:在温度的影响下,混凝土内部在冬季产生了比较大的拉应力,混凝土内侧拱顶产生压应力,其余部位内侧产生拉应力;混凝土外侧拱顶和边墙部位产生了比较大的拉应力,最大值出现在拱顶部位;混凝土的内外侧应力最大值为1.01 MPa,接近C25混凝土的设计抗拉强度1.33 MPa。     

运行中市政管廊隧道的维修加固

我国早期浅埋暗挖市政管廊隧道标准较低,目前病害多发。为了治理断面狭小、内部净空限界要求不高的市政管廊隧道的病害,结合大连某电缆隧道维修加固工程,采用病害检测及分析、方案综合比选和施工实践的方法,介绍暗挖市政管廊隧道的维修加固过程。得出主要结论如下： 隧道病害检测应从结构变形、衬砌强度、衬砌背后、裂缝及渗漏水等方面详细调查,分析病害成因,评定劣化等级; 通过检测分析结构,选择合理的结构加固措施,劣化严重的市政管廊隧道应优先选择增设内衬的维修改造方案; 施工阶段应重点处理好无水施工、对既有结构和内部管线的保护和在狭小空间施工的问题。     

粉煤灰、矿渣双掺混凝土在海底隧道二次衬砌中的应用研究

结合厦门东通道海底隧道二次衬砌混凝土配制的主要技术途径和配合比参数的合理选择,在试验基础上研究了混凝土制备过程中功能性掺合料粉煤灰和矿渣粉的性能及其双掺用量对混凝土强度和耐久性的影响,阐明采用粉煤灰和矿渣粉双掺混凝土将是解决海底隧道衬砌混凝土耐久性问题的新途径。     

极高地应力软岩隧道双层支护技术

兰渝铁路两水隧道洞身主要通过炭质千枚岩软岩地层,隧道为极高地应力状态,最大水平主应力值为6.5~11.3 MPa。施工前期,隧道初期支护结构变形较大,部分钢拱架扭曲、断裂,支护结构失稳,初期支护结构侵入衬砌净空,拆换拱情况频繁发生,局部地段二次衬砌开裂。针对前期施工中出现的问题,分别开展双层初期支护和双层衬砌试验,对试验段初期支护变形、围岩压力、接触压力、钢架应力、钢筋应力、混凝土应力等进行现场试验研究,掌握试验段设计及施工参数条件下,隧道支护和衬砌结构受力和变形规律。主要研究结果如下:1)双层初期支护变形相对较小,喷混凝土应力、钢架应力、二次衬砌混凝土应力及二次衬砌钢筋应力均未超过材料的容许应力,工作状态良好;2)双层初期支护可减少绑扎钢筋的工序,不需要再另增衬砌台车,在工序组织上更加便利,工效性相对较高。     

漫谈矿山法隧道技术第十四讲——隧道涌水及其控制方法

分析制定隧道控制地下水对策的基本观点:既要考虑隧道施工对地下水的影响,也要考虑地下水对隧道施工的影响。指出控制地下水的对策必须符合3个条件:1)确保施工作业安全、顺利地开展;2)不对周边环境产生有害的影响;3)以合理的工费和工期来实现。隧道涌水视其发生位置、涌水量、发生时期、涌水量的历时变化等是各种各样的,应对隧道涌水进行合理分类,以便有的放矢地采取相应的对策。介绍了日本统计的地质构造和涌水现象的分类。涌水处理应达到3个基本目标:1)确保隧道施工在无水的条件下进行,或者是在可以接受的渗漏水条件下进行,或者是在对周边环境"可接受干扰"的条件下进行;2)二次衬砌原则上不承受水压作用,不得已时把水压控制在二次衬砌容许的范围内;3)运营中的隧道洞内不能成为地下水流经的通道,隧道衬砌背后必须形成一个纵横交错的、不易堵塞的、通畅的排水系统。达到上述目标的基本方法是:充分利用和提高围岩的隔水性能,合理地处理好"排"与"堵"的关系。针对涌水处理的3个基本目标,分别介绍了国内外相应的经验和措施。1)一些国家的指南、标准对隧道的涌水量进行了分级,认为涌水量≤2.5 L/(min·m)时基本上可以认为是在无水条件下施工;一般的线状流水、经常涌水可以用自然排水法排水;而针对突发大量涌水,则需要采取特殊的地下水对策予以解决。2)按照二次衬砌是否承受水压,隧道可分为3种情况:1衬砌不承受水压,即所谓的完全排水型隧道;2衬砌承受全部水压,即所谓的非排水型(防水型)隧道;3衬砌背后设置注浆域,分担衬砌承受的水压,衬砌只承受部分容许的水压。从目前的隧道设计实际来看,在山岭隧道中多数采用方案1,在城市隧道中多数采用方案2,在高水压和突发大量涌水的极端情况下采用方案3。介绍了日本、美国的设计经验。3)我国铁路隧道采用把地下水引入隧道,再从洞内两侧边墙附近设置的排水沟排出地下水的做法是值得商榷的;特别是在可能发生冻害的地区,更不可取。在国外,日本、德国、法国等国家的铁路、公路隧道基本上是把中央排水管设置在仰拱内或仰拱下方,而在隧道两侧只留有用于排出流入隧道内的雨水或隧道清洗水的排水沟;因此,建议立项研究取消洞内排水沟,设置中央或两侧脚部排水管的问题。最后指出,实现涌水处理的3个基本目标我们尚需努力,特别是"目标"的定位问题,尚需进行基础性的研究才能解决。在隧道施工中,涌水是不可避免的、客观存在的现象,我们积累的经验非常丰富,但缺乏系统的、认真的总结和归纳。     

漫谈矿山法隧道技术第八讲——中流动性衬砌混凝土的应用

针对目前我国隧道衬砌出现的充填不密实、背后存在空洞、局部厚度不足、存在潜在的初期开裂等问题,而有关衬砌混凝土的研究文献几乎没有,大家好像习以为常。介绍日本采用的中流动性衬砌混凝土,介绍其基本观点、特征、决定其配比的基准、设计基准强度、施工、现场试验、现场应用及应用效果等,以引起大家的关注。提出对传统的方法要针对问题逐步改善,也要结合隧道衬砌混凝土的特点,研究开发适用于隧道衬砌性能、能够消除可能存在潜在缺陷的衬砌混凝土。     

漫谈矿山法隧道技术第五讲——衬砌（一）

从使用性、应对未来不确定因素和特殊围岩时补充支护的力学功能等方面分析二次衬砌的功能,说明二次衬砌是确保隧道使用性、耐久性、降低不确定因素影响及具有力学功能的不可或缺的构件。分析衬砌的耐久性： 目前各国对衬砌的计划使用期限的规定一般是100年;调查显示,混凝土衬砌经过修补或采用“预防维护”体制,可以满足100年的耐久性要求,但运营隧道的衬砌有随时间逐渐劣化的趋势。隧道结构劣化的原因除了施工质量未达到设计要求外,主要是围岩劣化和衬砌本身劣化。结合日本的试验分析认为： 在耐久性设计中,可以不考虑围岩劣化的问题。混凝土衬砌的耐久性,多数情况下取决于混凝土的施工工艺。调查发现目前衬砌存在的主要问题有： 1）衬砌混凝土不密实; 2）衬砌背后留有空洞; 3）衬砌厚度不均匀,拱顶厚度偏薄且留有空隙; 4）衬砌混凝土存在潜在的裂缝。总结各国在提高隧道二次衬砌耐久性方面的主要措施： 1）尽可能不采用钢筋混凝土衬砌; 2）采用钢筋混凝土时,保护层厚度应不小于50 mm; 3）采用喷混凝土作为二次衬砌时,除计算厚度外,应增加50 mm的保护层厚度; 4）二次衬砌应设置仰拱; 5）仰拱和拱墙须“闭合成环”; 6）改善混凝土施工工艺; 7）减少混凝土衬砌的初始缺陷。认为在现有技术的基础上做好6）、7）两点,衬砌的耐久性将得到极大的改善。针对6）、7）两点,介绍日本在衬砌施工关键工艺--浇筑、捣固和养生方面的做法： 拱顶部水平压入浇筑工法、隧道衬砌拱顶捣固系统、喷雾养生和采用塑料模板,以期为我国同仁提供借鉴。     

高地热环境隧道衬砌结构受力特征模型试验研究

随着我国交通事业的发展,深埋高地热条件下的长大隧道越来越多。地热温度不仅对衬砌结构的受力特征有影响,而且会影响隧道结构的耐久性,但目前国内对高地热环境下隧道力学行为的研究有限。针对以上问题,以拟建的高地热环境下的高黎贡山隧道为工程背景,采用室内相似模型试验,通过逐步改变温度的方式,得到不同温度下隧道衬砌结构各部分受力特征和变化趋势： 1）在地热温度作用下,隧道衬砌结构产生内力重分布,即在一定温度范围内,轴力基本随温度呈线性增长;弯矩总体上变化不明显,拱项部位弯矩随温度升高呈降低趋势,其他部分则呈相反变化趋势。2）衬砌结构的拱脚位置受温度影响最明显,应作为设计与施工时的重要控制部位。3）在温度荷载作用下,支护结构的整体安全储备（安全系数）明显降低。     

中国高速铁路隧道的发展及规划

介绍了中国高速铁路的发展历程,论述了隧道工程在中国高速铁路发展中的关键性作用,总结了中国高速铁路隧道的主要特点:分布区域广且地质环境复杂;隧道断面净空有效面积大;采用复合式衬砌与明洞式钢筋混凝土结构相结合的支护方式;道床形式主要为无砟轨道。对运营、在建和规划中的中国高速铁路隧道进行了系统介绍,提出中国高速铁路隧道的发展方向:形成更加完善的技术体系;优化隧道断面尺寸和设计参数;全面实施大型机械化配套施工;提高隧道建设信息化管理水平。     

中国盾构和掘进机隧道技术现状、存在的问题及发展思路

简要分析我国盾构、掘进机隧道修建技术的现状,包括水下盾构隧道、地铁盾构、TBM隧道和山岭TBM隧道的技术现状。通过列举典型工程案例,分析总结我国盾构、掘进机隧道技术存在的问题:1)水底公路隧道盾构直径过大,2)单层管片衬砌的耐久性不足,3)护盾式TBM有很多局限性,4)土压平衡盾构不是万能的,5)隧道线路标高选择不合理,6)工程建设中存在4大不合理。针对这些问题提出解决建议:1)一般情况下,水底公路隧道盾构直径不宜超过12 m;2)增设二次模筑混凝土衬砌,形成复合衬砌结构;3)取消护盾式TBM,提倡采用开敞式TBM;4)盾构选型时,应同时考虑比选泥水盾构、土压盾构和开敞式无刀盘盾构;5)避开在岩层交界面上选线;6)工程建设一定要坚持科学发展观。为盾构、掘进机隧道的设计和施工提出新思路,包括:1)无刀盘的开敞式网格盾构,2)压缩混凝土衬砌,3)TBM导洞超前再钻爆法扩挖,4)风井始发盾构。最后,指出大直径盾构不是发展方向,长距离掘进(2 km)时,深埋盾构施工才是发展方向;并提出琼州海峡隧道采用盾构法施工(深埋优于浅埋),渤海湾海峡海底隧道采用直径为10 m的TBM+钻爆法施工,台湾海峡隧道采用深埋方案开敞式TBM+钻爆法施工的想法。     

隧道地下水处治的国内外研究现状分析

为深入研究隧道设计、施工面临的地下水处治难题,为高压富水隧道设计、施工提供理论依据,对隧道地下水处治技术的现状进行分析。不同部门在不同时期和社会经济条件下,提出了不同规范和地下水处理措施。针对隧道工程设计、施工过程所遭遇的地下水问题,尤其是隧道衬砌水压力荷载问题,各行业部门在隧道(洞)工程支护结构设计中对富水地层地下水压力对支护结构的影响认识并不一致,尤其是对外水压力能否折减仍存在一定争议,对地下水作用的认识仍未达成共识。为此,对隧道地下水问题从概念和方法上进行研究,在研究现状及存在的主要问题分析基础上,提出了下一步研究思路。