寒区隧道冻害成因与若干防治新技术

对寒区隧道冻害进行了分类并探讨了其成因,特别是对衬砌结构因冻损伤的原因进行分析,并将其分为衬砌结构因壁外冻胀损伤和因壁内冻胀损伤两种类型。分析表明,前者对结构的影响较小,后者对结构的威胁较大。针对寒区隧道衬砌结构容易发生裂缝的现象,提出了减少温变过程中的不利约束,预防衬砌出现较大温度应力,进而预防衬砌裂缝发生发展的工程措施。在寒区采用背贴式止水带预防衬砌施工缝渗漏的方法存在不足,宜以中埋式可排水止水带取代。环向排水管应直通中央排水管,在围岩富水且衬砌壁后中、下段环向排水管易冻的隧道区段,沿环向排水管宜设置条带状局部保温层。在隧道潜在冻害威胁较大的区段,通过在衬砌壁后设置电热带穿线管,可提供电热融冰的隧道防冻预案。试验工程表明,可排水止水带、直通中央排水管的环向排水管、电加热融冰等技术在寒区隧道中应用效果良好。     

隧道衬砌施工缝蝶形可排水止水带研制

文章分析了隧道衬砌施工缝渗漏水产生的原因,在可排水中埋式、背贴式止水带技术的基础上开发了蝶形可排水止水带.该止水带属新型中埋式止水带,其断面呈蝶形.安装时将蝴蝶的头部朝向施工缝的迎水侧;从侧面(先浇衬砌段一侧)将止水带压向衬砌段的端头模板,使后浇衬砌段一侧的止水翼变形紧贴端头模板,并用带垫片的钢钉从肋部间隔适当距离逐点固定止水带;先浇衬砌段浇筑并养护一段时间后拆模,先前被压平的后浇衬砌段的止水翼在橡胶等材料弹性的作用下恢复变形;浇筑后浇段衬砌混凝土,即可完成一道施工缝的防水施工.蝶形可排水止水带的优点是:安装方便,容易保证止水带施工质量;属中埋式,可保证在隧道两侧和顶部其周围均能密实;具有可排水功能,在无压力或小压力条件下工作,减少了渗漏机会.     

隧道施工缝背贴式止水带防水技术若干改进

文章针对隧道衬砌施工缝既有背贴式止水带存在的问题,对施工缝背贴式止水带防水技术尝试了以下改进:(1)将横断面设计为梯形,使两翼能稳定深入衬砌混凝土内部,保持翼缘两侧有足够大的空间充填混凝土,从而为止水带周围密实创造条件;(2)在迎水面设置了排水孔,排水孔上覆有滤水土工布,排水孔下端与隧道排水体系相通,该排水孔给背贴式止水带赋予了排水功能;(3)通过人工假顶使背贴式止水带在洞顶成为准中埋式止水带,从而解决背贴式止水带在洞顶其周围不密实的问题;(4)通过在衬砌基础埋管留槽,安装止水带时将其两端插入槽内并接通排水管,可实现止水带无中间接头、整条一次安装,避免止水带中间接头渗漏水.     

寒冷地区隧道衬砌裂缝成因及预防

隧道衬砌混凝土因材料缺陷、施工不当和设计疏漏等均可能诱发裂缝,衬砌裂缝的基本预防方法是相应地优选材料、优质施工和精心设计。衬砌裂缝在围岩压力、行车震动和温变应力等的影响下会逐渐发展,若不进行有效控制,裂缝的不断发展会诱发隧道渗漏水,严重时会发展为结构失稳。对于寒冷地区隧道,渗漏水会诱发隧道冻害,温变应力主要表现为更容易致裂的拉应力,因此,衬砌裂缝的设防尤为重要。针对寒冷地区隧道的气温特点和衬砌裂缝成因,提出了尽量隔离各衬砌段以减少其周边约束的防裂措施。     

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。     

沉管隧道节段接头剪力键受力阶段与沉降控制标准研究

当沉管隧道节段下部的地基由于荷载或地层因素产生差异沉降时,剪力键是抵制节段接头张开与扭转的主要受力构件,也是接头防水的重要结构保证。文章在1∶4.69大比尺模型试验和有限元三维数值模拟中,将差异沉降作为可变荷载,对地基差异沉降下的沉管隧道节段接头剪力键受力规律进行了研究。试验及分析结果表明:在纵向与横向差异沉降下,沉管隧道节段接头剪力键的受力过程可以分为三个阶段。第一阶段为剪力键榫与剪力键槽间的缝隙及橡胶垫初步压缩阶段,应力增长速率较低;第二阶段为剪力键充分受力阶段,应力增长速率较高,当差异沉降达到一定量值后,节段接头会通过局部挤压或摩擦的方式帮助剪力键受力;第三阶段,剪力键进入屈服状态,此时剪力键仍能够继续受力,但已有微裂纹产生。根据剪力键在正常使用极限状态下的剪力值,所确定的沉管隧道节段允许纵向与横向差异沉降值分别为11.5 mm和11.1 mm。建议在沉管隧道沉放完成后,保留部分顶、底板位置的拉索,以提高节段接头剪力键的结构安全。     

寒冷地区隧道衬砌壁后冻融及其影响分析

文章在考虑围岩冻结渐进性和围岩渗水开放性的基础上,研究分析了冻胀过程以及伴随的融冻过程对隧道衬砌结构、初期支护喷混凝土和围岩自身强度等的影响.分析结果表明,对于按现行规范修建的隧道,发生在衬砌壁后的积水冻胀和围岩冻胀对衬砌结构施加的压力不大,设计时可不予考虑;发生在混凝土内部的反复冻融对初期支护的喷混凝土损伤显著、设计施工应予注意;寒区隧道宜重视对常见的因渗漏水引起的冻害的设防.     

基于水密型塑料组件的隧道防水层铺设方法研究

文章针对既有的隧道防水层铺设工艺存在的问题,提出了基于水密塑料组件的隧道防水层铺设方法(简称LV法)。LV法的每套塑料组件由外凸件、扣压件和封堵头组成。运用LV法固定防水层有三个步骤:(1)在普通防水板的适当位置开孔并组装外凸件和扣压件;(2)用钢钉通过外凸件的预留钉孔将防水板固定于喷混凝土基面;(3)用封堵头逐个封堵外凸件的钉尾。为了证明塑料组件设置部位的水密性,对LV组件进行了防水性能试验。     

船舶新燃料LNG动力系统改装的设计分析

随着国际社会对低碳减排日益重视，液化天然气（liquefied natural gas, LNG）燃料作为目前最重要的过渡清洁能源受到较多关注，已有一些船东开始对船队进行清洁燃料动力改装，但对于大型船舶新燃料动力系统的改装有一定考验与难度。该文以15 000标准箱大型集装箱船LNG动力改装为例，以LNG燃料舱、主机、发电机及锅炉、供气系统、加注系统和辅助系统等为主要研究对象，分析研究新燃料系统改装的一些设计方法，为当下新燃料动力系统的船只改装提供设计方法作为参考。