隧道衬砌养护台车设计及研究

隧道衬砌结构病害严重影响着隧道运营安全。衬砌混凝土浇筑属于大体积混凝土浇筑,所以如果不能及时进行养护,可能会导致混凝土表面开裂等病害出现。衬砌混凝土养护需要选择合理的养护方式,并且能够实现对养护温度、湿度和时间等智能控制,从而提高隧道衬砌混凝土施工质量。依托京张高铁某隧道工程,研发出一种用于隧道衬砌养护的专用设备—隧道衬砌养护台车。该设备能够实现养护区域内温度、湿度智能控制,满足混凝土养护对于温度和湿度的要求,从而可以提高隧道衬砌养护质量。通过工程实践,与传统养护制度对比,衬砌经养护台车养护后,表面强度提高百分比达到预期,碳化深度明显降低。     

京张高铁隧道衬砌混凝土智能式养护成套技术实践

通过分析隧道衬砌养护期裂缝的形成机理,找到养护期衬砌裂缝控制的3个要素:湿养天数、环境相对湿度、衬砌内部与表面温度差和衬砌表面与隧道内环境温度差,进而提出混凝土养护期控制要求,包括养护时间、养护湿度控制方法、养护期温度控制要求及结构强度控制要求等。2016年开工建设的京张高铁八达岭隧道,采用添加粉煤灰和石粉的现浇高性能混凝土二次衬砌。现浇混凝土衬砌养护使用养护台车结合自粘式节水养护膜进行养护,同时采用充气式帆布气囊对养护中的隧道衬砌进行保温,取得了良好效果。结合京张高铁八达岭隧道衬砌智能式养护经验,介绍包括智能式养护设备、自粘式节水养护膜及保温充气式帆布气囊等智能式养护成套技术的使用情况。     

隧道衬砌混凝土养护工艺研究

养护的温度、湿度、时间是保证混凝土养护质量的关键,及时有效的养护是提高隧道衬砌混凝土强度和耐久性的必要手段。隧道衬砌混凝土的养护应在拆模后立即实施,才能保证混凝土质量。以强度作为养护效果的评价标准,从养护效果的优劣上讲,标准养护>洒水养护(人工)>喷雾养护>喷淋养护>养护剂养护>半自然养护。推荐喷雾养护(非雾炮车)和喷淋养护作为隧道衬砌养护的主要手段。采用喷淋养护时会造成混凝土表面强度的降低,当采用回弹法作为主要手段进行检测时应引起注意。隧道拱顶布管自动喷淋养护、隧道拱顶布管双流体养护、喷雾养护系统等几种新型养护工艺有其科学合理性,值得推广应用。     

浅谈铁路隧道衬砌质量缺陷及质量控制思路

铁路隧道二次衬砌是保证铁路隧道安全运营的重要结构,二次衬砌质量一旦出现问题,将直接影响隧道的使用功能,甚至对后期运营安全埋下隐患.通过系统分析隧道衬砌混凝土强度不足、渗漏水、开裂掉块、背后脱空等隧道衬砌质量缺陷及发生的原因,从混凝土原材料、衬砌台车、养护台车、衬砌施工质量控制、养护作业等方面,提出了提高隧道衬砌质量的措...     

基于混凝土强度的高地热隧道隔热层厚度研究

随着“长大深”隧道的发展,越来越多高地热隧道得以建设。高地热作为典型的不良地质之一,不仅会给隧道施工带来不便,还会严重危害隧道结构的安全。为减小高温对高地热隧道的不利影响,首先,调研相关文献,明确了温度与衬砌混凝土强度之间的关系;然后,以西部高原地区某高地热隧道为依托,使用Comsol数值模拟软件建立该隧道的温度场计算模型。通过数值计算得到各工况下衬砌混凝土的平均养护温度,并将其与强度相对应,并从保护衬砌混凝土强度的角度研究了各工况下不同厚度隔热层的作用。研究得到以下结论：(1)根据他人试验结果总结发现,隧道施工时应保证混凝土养护温度低于40℃,否则会严重降低衬砌混凝土的强度;(2)提出高地热环境隧道施工时隔热层的选取方案,55℃以下的地温段,无需使用隔热层;55～65℃地段,推荐使用3 cm隔热层;65～75℃地温段,使用5 cm隔热层;75～85℃地温段,若能保证洞内气温维持在28℃以内,使用5 cm隔热层,否则使用10 cm隔热层;高于85℃的地段,推荐使用10 cm隔热层。     

高岩温低湿环境下隧道混凝土配合比设计及养护研究

依托在建铁路隧道工程,针对高岩温对隧道衬砌混凝土配合比及养护的问题,采用了室内实验的成果,指导了现场施工。高岩温隧道衬砌混凝土水泥应选择粉煤灰硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥;掺合料建议选择粉煤灰;配合比设计时,应提高一个强度等级;混凝土浇筑以后,在终凝以前应对混凝土进行覆膜养护;终凝以后,要加强保湿养护,延长洒水养护至28 d,同时加强通风。现场施工时不方便采取覆膜养护工艺的,浇筑后可以在混凝土表面涂敷水玻璃型养护剂进行养护。     

基于机制砂混凝土收缩试验的隧道衬砌环向开裂原因探讨

针对叙(永)毕(节)铁路某标段5座隧道衬砌收缩开裂问题,开展隧道衬砌机制砂混凝土收缩特性试验研究,以分析衬砌环向开裂原因.通过工程调研和试验研究,考虑细骨料、混凝土强度等级、养护条件等因素的影响,对比分析机制砂混凝土与河砂混凝土在力学性能和收缩变形2个方面的差异.研究结果表明:机制砂混凝土的抗压、抗拉和抗折强度等力学性能指标均优于河砂混凝土,但机制砂混凝土收缩率指标高于河砂混凝土24％～35％,且机制砂混凝土收缩率随强度等级的提高而增大.通过试验判定隧道衬砌环向开裂的主要原因是机制砂混凝土收缩变形指标偏大,而隧道衬砌混凝土养护不到位增加了衬砌开裂的几率和程度.     

高岩温低湿环境下铁路隧道混凝土耐久性研究

依托在建铁路隧道工程,针对高岩温对隧道衬砌混凝土耐久性能的影响,通过试验室模拟现场高岩温、低湿度的施工环境,研究高岩温对纯水泥混凝土、单掺粉煤灰混凝土和双掺粉煤灰、矿粉混凝土耐久性能的影响规律,并从微观形貌方面分析高岩温对混凝土耐久性能的影响机理。结果表明:高温、低湿养护环境下,3种配合比的混凝土的耐久性能均随养护温度的升高而降低,抗氯离子渗透性能单掺粉煤灰混凝土最好,纯水泥混凝土最差;抗碳化性能基本相当;微观上分析单掺粉煤灰混凝土结构更密实、孔隙率更小。     

隧道主体结构混凝土耐久性探讨

论述混凝土碳化、混凝土冻融破坏、腐蚀性介质侵蚀等影响隧道主体结构混凝土耐久性的主要因素。隧道主体结构混凝土的劣化与混凝土设计、施工,混凝土原材料及配合比、环境影响有关。通过对影响混凝土耐久性的因素分析,提出在水泥和矿物掺和料选择、混凝土配合比设计、混凝土浇筑温度和振捣、二次衬砌混凝土合理拆模时间,选用合理养护方法、表面处理和防护方面的工程措施;提出将提高混凝土耐久性的技术途径和添加纤维素纤维增加二次衬砌韧性来提高混凝土的抗裂性作为隧道主体混凝土结构耐久性的研究方向。     

矿物掺合料对高岩温条件下衬砌混凝土性能影响

高岩温隧道施工是随着各国高速交通网不断延伸而出现的新的技术问题,这种特殊施工条件会使隧道衬砌混凝土的力学性能和耐久性都受到影响。本文通过实验室内模拟高岩温施工环境,重点研究高岩温养护条件下不同矿物掺合料对混凝土力学性能及耐久性能的影响规律。结果表明:高岩温养护条件下,普通混凝土与掺合料混凝土的抗压强度均呈下降趋势,但下降幅度不同;湿度50%时,随着温度的升高,矿渣粉混凝土的抗压强度下降幅度最大,粉煤灰混凝土的抗压强度下降幅度最小,当温度超过50℃时,粉煤灰混凝土的强度反而高于矿渣粉混凝土;矿渣粉混凝土的强度对于湿度变化最敏感,80℃时,随着湿度的增大,矿渣粉混凝土的强度提高幅度最大;各种混凝土的抗渗性与抗碳化性能基本随养护温度的升高而降低,普通混凝土下降最为明显,粉煤灰混凝土的抗渗性与抗碳化性能受养护温度影响最小。     

硫酸盐环境下铁路隧道结构衬砌混凝土病害调查及分析

为掌握实际服役条件下铁路隧道结构衬砌混凝土的硫酸盐腐蚀劣化规律,基于对硫酸盐环境下服役近40 a的10多座既有铁路隧道衬砌混凝土病害情况的实地调研和取样分析,并结合室内宏观、微观测试,剖析了硫酸盐侵蚀作用环境下既有铁路隧道衬砌混凝土的劣化模式,获得隧道衬砌混凝土病害的关键影响因素,探讨了相应的劣化机理。研究成果可为铁路隧道的维修提供重要技术支持。     

京张铁路超大断面隧道衬砌混凝土制备技术

针对新建京张铁路长城车站超大断面隧道衬砌的结构特点和环境条件,通过优选原材料、优化混凝土配合比、微集料填充、温度收缩与干燥收缩补偿等途径,试验配制出高充填性、低水化热、低收缩和高密实的衬砌混凝土;提出了自粘式保湿养护膜与充气式气模相结合的新型养护措施,有效解决了衬砌混凝土养护不足的问题。采用优化后混凝土配合比在长城车站进行了试用,优化后混凝土温度峰值为53.4℃,30 d龄期时实体混凝土未出现开裂现象,混凝土气体渗透系数为0.24×10-16m2,仅为优化前混凝土的12%。     

高原地热隧道混凝土衬砌施工技术研究

新建拉萨—日喀则铁路的隧道工程存在高温围岩和高温裂隙水的异常地热现象.异常地热现象致使隧道混凝土衬砌的工作性能、物理力学和耐久性能劣化,影响隧道结构安全和使用寿命.分析混凝土原料及主要性能,以及高温环境中混凝土物理力学和耐久性能发展趋势和劣化机理.针对高原地热隧道混凝土衬砌施工技术进行系列试验研究,测试高温环境下隧道初期支护喷射混凝土和二次衬砌高性能混凝土的性能指标,提出混凝土掺加高温稳定剂是解决高原地热隧道混凝土衬砌施工技术有效措施等结论.     

含水量对隧道衬砌混凝土耐火性能影响试验研究

火灾对特长公路隧道衬砌混凝土产生不同程度的损伤,含水量对隧道衬砌混凝土的耐火性能影响较大。对3种不同含水量的混凝土标准试块分别在不同的温度条件下(200,400,600,800,1 000℃)恒温加热5 h后静置冷却,测量其残余抗压强度和劈裂抗拉强度,并与常温下试块的强度进行比较。研究结果表明:高温下混凝土试块爆裂的频率和损伤程度随含水量的升高而加大,混凝土中水分加剧了混凝土耐火性能的劣化;C25混凝土发生爆裂的温度范围为500～600℃,爆裂的临界含水量为6%～8%。此结果可为火灾后隧道衬砌结构的鉴定、修复与补救提供参考。     

高铁大断面隧道衬砌智能化建造及质量控制技术

隧道智能建造技术作为中国“智能铁路”重要组成部分,引领了隧道修建技术的发展方向。为提高隧道施工智能化水平,保证衬砌及断面整体施工质量和使用寿命,以京张高铁八达岭隧道为背景,提出了一系列复杂大断面隧道衬砌智能化建造及质量控制技术。二衬结构混凝土智能振捣和浇筑技术可实现混凝土的自动化施工,减少现场作业人员50%,降低现场数据记录耗时90%;自主设计了一套以智能温湿控制系统为核心的衬砌智能养护台车,智能控制和调节养护区域内温度和湿度,显著降低人工投入和减少人为质量缺陷,提高施工效率;提出二衬防脱空自动报警、防顶裂技术,有效防止衬砌空洞和开裂的发生,使空洞发生概率由16%降为6%,二衬开裂概率由22%降为8%;衬砌智能化建造及质量控制技术在新八达岭隧道的成功应用,提高了隧道衬砌的施工质量水平和综合管理能力。     

明洞隧道衬砌环向非受力裂缝分析及控制技术

目前国内对明洞隧道拱墙衬砌浇筑过程中出现的环向裂缝研究较少,该类裂缝由于是非受外力作用产生,没有引起足够的重视,但该类裂缝会引起隧道渗水、甚至影响结构耐久性。为了解决明洞隧道拱墙衬砌环向裂缝问题,依托京张高铁东花园明洞隧道工程实例,对明洞隧道衬砌环向非受力裂缝宽度影响因素进行了深化研究,通过对环境温度、配筋率、每版衬砌长度、底边墙的约束度等不同工况进行理论分析,提出明洞隧道衬砌混凝土非受力裂缝关键影响因素,并对裂缝的宽度和长度进行理论量化计算,提出该类裂缝控制关键技术,研究结果可为其他类似的明洞隧道衬砌设计、施工提供借鉴和参考。     

单线铁路隧道衬砌顶部布管自动喷淋养护工艺研究

隧道施工领域已全面推行标准化作业,工装的实用性极为重要,直接影响工程质量和生产效率,在单线隧道施工中因空间位置受限,传统的衬砌养护工装实用性差不利于现场操作,人工洒水养护劳动强度大、不可控因素多,质量难以保证。基于此,本文以实际工程为例,针对单线隧道衬砌混凝土养护设备进行了分析研究,提出了一种单线铁路隧道拱顶布管自动喷淋养护方法,系统阐述了工装设备组成和工艺流程,总结了关键技术要点。养护工装改进后具有设备简单、占用空间小、自动化程度高、实用性强等特点,提高了衬砌混凝土养护质量,创造了较好的经济和社会效益,为今后类似工程施工提供借鉴。     

多宝坑隧道混凝土衬砌质量控制

多宝坑隧道在混凝土衬砌中使用拼装式小模式板，由于制定了详细的技术工艺措施，组织得力，使混凝土衬砌达到了大面平顺，结构误差控制在３ｍｍ以内，模板错台１．５ｍｍ以内，模板从向一条线，环向一个面的较高水平。本文较系统地介绍了隧道衬砌过程中为保所采用的一具体有效措施。     

盾构隧道中使用的拼装式砌块衬砌

1 隧道盾构施工应用的砌块衬砌 混凝土砌块是盾构施工的圆形隧道最常用的衬砌形式，其制造简便、易于运输和拼装。混凝土砌块衬砌（图1）内径从1．52m到10m，衬砌内表面光滑。     

及时掌握单层衬砌技术，降低隧道工程造价

我国铁路隧道现多用双层衬砌中间夹防水层，工序复杂；近年来国外铁路长隧道已陆续用喷射混凝土作永久性单层衬砌，工作简单和经济，是隧道工程一个突破。本文介绍国外单层衬砌实例，并谈几点体会和建议。