隧道衬砌防脱空预警监控新技术研究与应用

隧道衬砌空洞是常见的质量缺陷问题,对铁路运营安全危害极大。文章分析了造成隧道拱顶脱空的主要原因,着重研究了用于防治隧道衬砌脱空的智能监测技术、视频监控系统,并通过智能预警技术进一步优化带模注浆施工技术。在京沈高铁北京段梨花顶隧道的成功应用效果表明,新型防脱空预警技术是一种较好的监控措施和监督管理手段,能从根本上解决隧道拱顶衬砌空洞问题,同时又降低带模注浆量,节省成本,提升经济效益。     

衬砌缺陷防治技术在运营铁路隧道中的应用研究

运营铁路隧道存在拱顶空洞、衬砌开裂掉块、渗漏水等缺陷,危及列车运行安全。基于此,文章从理论及破坏模型方面分析了衬砌空洞的破坏方式,对常规衬砌缺陷整治方法的优缺点进行了分析。针对已运营的某铁路隧道衬砌缺陷,提出采用衬砌缺陷成套技术中的带模注浆防治技术进行加固和修复。应用效果表明,经过注浆修复后的衬砌整体性良好,治理效果显著,具有节省工期、提高工效、不返修等特点。     

铁路隧道衬砌台车拱顶带模及时注浆工艺研究

文章简述了拱顶脱空、空洞等缺陷的常规处理方法以及如何预防拱顶脱空、空洞的方法,重点研究了衬砌台车拱顶预埋RPC管与带模及时注浆工艺。通过雷达扫描检测验证,该工艺有效地解决了拱顶脱空、空洞、混凝土不密实等缺陷,提高了注浆材料与衬砌的整体性,确保结构更加安全。     

铁路隧道衬砌施工自动浇筑振捣新技术北大核心CSCD

铁路隧道衬砌质量问题导致的衬砌背后空洞、开裂、掉块等病害会对铁路正常运营造成极大威胁,混凝土的浇筑和振捣是保证隧道衬砌质量的关键。为此,研发了一种隧道衬砌施工自动浇筑振捣新技术,以提升隧道衬砌质量。研究表明,自动旋转布料机逐窗浇筑技术每次换管时间仅为3~4 min,具有结构简单、操作方便、效果优良、安全可靠的特点,既加快了隧道衬砌进度,又保证了隧道衬砌质量;新型插入式振捣技术采用边墙自动提升插入式振捣技术和拱顶自动气动式插入振捣技术,可以有效地提高混凝土振捣效果;拱顶衬砌采用60°斜孔带压反向浇筑,与传统的拱顶浇筑方法相比,堵管次数、浇筑口模板变形次数都明显减少,混凝土浇筑质量得到了显著提升。     

浅埋暗挖软岩隧道管棚预注浆加固效果分析

为研究浅埋破碎软岩隧道采用管棚预注浆超前支护后的加固效果,以某隧道工程为依托,采用MIDAS/GTS有限元软件,建立了管棚预注浆超前支护、仅采用管棚支护以及无任何超前支护作用下的三种开挖模型并进行了数值模拟分析。结果表明:管棚预注浆超前支护措施在隧道拱顶上部形成加固带,承受了隧道拟开挖区域大部分的围岩荷载,改善了地层成拱能力,有效控制了地表下沉、拱顶沉降和应力集中现象,使地表下沉减小52.7%,拱顶沉降减小58.9%,拱脚收敛减小61.4%,仰拱隆起减小63.8%,竖向应力减小79.2%。管棚支护显著支承隧道上覆围岩压力,有效减小衬砌弯矩,阻止喷射混凝土的开裂破坏,降低土层变形过程中锚杆所承受的拉力;且相比于管棚预注浆超前支护,仅采用管棚支护对控制隧道边墙收敛及隧道仰拱隆起的效果同样显著。对于该软弱破碎围岩浅埋暗挖隧道下穿既有重要管线的施工,采取管棚加预注浆超前支护手段,确保了工程安全顺利进行,研究结果可为类似工程提供一定参考。     

隧道分区防水模型试验及工程应用研究

文章针对复合式衬砌在防水方面存在的问题,通过结构模型实验,对隧道复合衬砌卷材防水板分区防水的关键技术进行研究,对其防水效果进行综合评价,提出了分区防水的原则、设计参数和确保分区成功的拱顶注浆参数,同时为隧道分区防水的施工工艺提供确切的试验依据.阳宗隧道富水段工程运用分区防水技术,实现了隧道富水段不渗不漏目标,防水效果优异.     

隧道衬砌脱空及厚度不足的原因分析与防治措施初探

隧道衬砌脱空及厚度不足是隧道施工及运营过程中常见的质量缺陷,存在极大的质量安全隐患。基于此,文章从隧道开挖、初期支护、防水板施工、模板安装、混凝土浇筑及养护质量等方面进行了分析和总结。结果表明,影响隧道二次衬砌脱空的因素涉及隧道施工的各个环节,必须从各环节加以严格管控;带模注浆、及时进行第三方检测以及改进衬砌混凝土施工工艺和研究开发新材料新设备对防治隧道衬砌脱空及厚度不足具有明显的效果。     

新建铁路隧道全环整体模筑衬砌结构形式的研究

针对铁路运营隧道频繁发生病害和隧道底部结构质量等问题,并为满足列车速度v=200 km/h对隧道有效净空的要求,在调研国内外铁路隧道衬砌结构设计和施工现状的基础上,提出了铁路隧道全环整体模筑衬砌的概念和建议采用的优化设计方案.同时,对优化方案和标准图方案进行了结构受力比较,并对现行铁路隧道衬砌结构的改进和发展提出了几点建设性意见.     

浅埋粉砂岩地层隧道洞口段施工的数值模拟研究

浅埋粉砂岩地层隧道开挖时若处置不当容易引起较大的地表与隧道沉降,甚至会导致隧道掌子面坍塌。文章结合广西沙弯隧道洞口进洞方案,采用数值模拟的方法,研究了首先采用超前小导管注浆与环向注浆加固隧道掌子面,再采用三台阶七步开挖法时,地表沉降与隧道拱顶沉降的变化情况。结果发现:这种施工方案能够保持隧道掌子面与洞口边坡的稳定性,同时地表沉降与隧道拱顶沉降可控,且隧道开挖对隧道中线两侧1.5b范围内地表沉降影响较大,锁脚锚杆能够有效控制隧道的横向收敛变形,二次衬砌应该及时施工。     

地质雷达在隧道检测中的应用

文章介绍了地质雷达在隧道无损检测中的应用情况.通过对某隧道左边墙、右拱腰、拱顶衬砌厚度以及密实程度的检测,得知在施工中边墙和拱腰的衬砌厚度、回填密实程度基本能够满足设计和规范要求,拱顶的衬砌厚度、回填密实程度有部分不能满足设计和规范要求,是隧道衬砌的薄弱环节,施工中要加强对该环节进行管理和控制.     

分离式套拱加固带裂缝衬砌的变形规律试验研究

文章基于1∶10的相似比制作拱顶带单条纵向裂缝且裂缝深度为原衬砌厚度1/3的隧道二次衬砌模型,采用弹簧模拟地层抗力,进行了分离式套拱加固衬砌(原衬砌与新增套拱之间增设防水板)的径向加载试验,得出了带裂缝衬砌经分离式套拱加固后的变形规律与破坏模式。结果表明,在松动荷载作用下,分离式套拱加固结构的受力过程分为"初期加载—预制裂缝径向贯通、预制裂缝径向贯通—套拱拱顶裂缝径向贯通、套拱拱顶裂缝径向贯通—试件破坏"三阶段,破坏荷载由原衬砌拱腰截面控制,关键部位破坏顺序为拱顶开裂—拱腰断裂—拱顶破坏,整体破坏性质为脆性破坏。     

提高侵蚀环境下山岭隧道衬砌混凝土耐久性施工对策研究

通过调查发现,我国既有山岭隧道结构耐久性普遍不足,许多隧道运营后不久衬砌结构就出现了开裂、渗漏水、溶蚀结晶、甚至出现拱顶掉块,造成隧道结构耐久性不足,其原因有设计原因也有施工方面的原因.文章针对既有隧道的病害表现,分析了隧道衬砌耐久性不足在施工方面的原因,并提出了解决新建隧道衬砌混凝土耐久性的主要施工对策:采用多元复合胶凝材料及合适的混凝土搅拌工艺;采用低水胶比、低用水量和高性能减水剂;采用先进的灌筑和振捣工艺、合理的养护技术及拆模和养护时间等.     

吉庆隧道断层破碎带水压力分布及塌方涌水处治研究

基于流固耦合和三维数值模拟,文章研究了吉庆隧道断层破碎带富水隧道中水压力的分布规律,预测了渗水量。结果表明:隧道开挖后,因扰动而产生超静孔隙水压力和地应力耦合,使拱腰部位出现的应力集中最为显著,其次是拱顶部位。针对该段出现的病害,采用帷幕注浆与超前预支护相结合的处治方法,处理了塌方和涌水病害,可为类似工程提供技术参考。     

基于地质雷达无损探测的隧道衬砌质量检测方法

在开展隧道衬砌质量检测过程中,由于检测规模较大,导致难以实现对其整体的高精度检测,因此,提出基于地质雷达无损探测的隧道衬砌质量检测方法研究。分别将SIR3000型地质雷达、钢卷尺以及900MHz天线作为检测设备,沿拱顶及距拱顶水平距离为定值的两侧拱腰布设3条纵向检测线后,按照隧道衬砌施工设计情况,对衬砌厚度数据输出方式进行差异化设置,并根据反馈雷达信号检测隧道中不同位置衬砌的厚度,从而判断衬砌质量。根据测试结果可知,该方法对隧道不同位置衬砌厚度的检测结果误差稳定在0.2cm范围内,具有较高精度。     

郑万高铁重庆段隧道二次衬砌施工质量管理实践

隧道二次衬砌的施工质量关系着铁路运营安全。文章以郑万高铁重庆段隧道二次衬砌施工为背景,针对二次衬砌质量缺陷问题,对工装设备、施工工艺和管理措施进行了优化,特别是针对初期支护平整度、防水板铺设、台车布料、混凝土振捣、拱顶防脱空监控、施工缝处理、止水带安装等方面采取了一系列改进措施,实现了隧道二次衬砌施工横向到边、纵向到底的有效管理,规范了作业标准,提升了施工质量,取得了良好的施工效果。     

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。     

断层错动下节段式隧道设计参数及安全性分析

鉴于山岭隧道穿越地震活动带的逆断层时易受断层滑动的影响,文章采用数值分析方法,对断层错动下的减震型节段衬砌隧道设计参数进行安全性分析。结果表明:隧道施工过程中应进行径向注浆加固,采取?42 mm小导管进行径向注浆,加固圈为开挖轮廓线外3.7 m;逆断层错动下,位于上盘的衬砌节段易发生拉破坏,位于下盘的衬砌节段易发生压剪破坏;最易发生破坏的节段为与断层面相交的3#衬砌节段;随着错距增大,逆断层型式下节段式衬砌结构的抗压、抗裂及抗剪安全系数呈现逐渐降低的趋势,最易发生破坏的位置为与断层面相交的3~#衬砌节段,破坏型式为压剪破坏,破坏的部位常出现在仰拱与拱顶位置;逆断层错动下,处于下盘(固定盘)的衬砌节段抗裂安全性大于上盘衬砌节段,处于上盘(移动盘)的衬砌节段抗压、抗剪安全性大于下盘衬砌节段;去除端部效应,距离断层面越近,衬砌节段安全性越小,需采取加强措施。所得结论对今后类似工程具有重要的参考和借鉴价值。     

宜万铁路齐岳山隧道629富水溶洞综合处理技术

针对宜万铁路齐岳山隧道遭遇的629富水溶洞,采取超前地质探孔、放水试验、注浆试验、迂回绕行等综合手段查清了该溶洞的工程水文地质条件;通过钻孔排水和增设排水支洞排水减压措施,消除了该富水溶洞突发涌水的安全隐患;进而对溶洞实施安全爆破揭示,以及溶洞段采用加强型复合式衬砌隧道结构、复合地基等综合措施进行处理.其综合处理技术对类似工程具有重要的参考价值.     

水下隧道复合式衬砌水压特征研究

水下隧道无论在施工期还是运营期,时刻都处于有无限水源补给且水头恒定的水体下,因此水压是水下隧道衬砌结构设计的主要荷载之一。文章通过理论分析、模型试验和对厦门海底隧道现场实测数据的分析,研究了水下隧道复合式衬砌的水压特征。研究表明:(1)仅在考虑隧道排水时,注浆圈才能发挥减小对衬砌水压的作用。随注浆厚度增加,衬砌水压减少,且注浆效果越好,衬砌水压降低越明显,而相应注浆圈分担的水压也就越高,但是注浆圈厚度的无限增大对减少衬砌水压作用甚微,合理的注浆厚度在3~8 m范围内;(2)随着初期支护抗渗性的加强,衬砌水压明显增加。设计时必须考虑初期支护承受一定的水压。初期支护水压主要取决于注浆层与初期支护渗透系数的比值;(3)不论注浆水平如何,不论初期支护、二次衬砌渗透系数如何,二次衬砌水压折减系数的大小关键取决于进入初期支护的水量能被多大程度地排出,即取决于隧道排水量与进入初期支护水量的比值。在确定二次衬砌水压时,还应考虑初始渗流场的影响。研究可为水下隧道和高水压山岭隧道的结构设计提供参考。     

营业线铁路隧道衬砌病害整治分析

随着铁路建设发展,近年来旧隧道病害问题随之显现,在既有隧道运营多年后,铁路设备管理单位在隧道排查时,发现隧道洞身多处病害,主要体现在拱顶防水板出露及衬砌后空洞的问题,对列车运行带来较大安全隐患。通过地质雷达探测、三维激光扫描仪等仪器对既有铁路隧道洞身标400-500m范围全面检测后,结合营业线施工特点,针对性的提出相应钢筋混凝土全环锚喷等方案进行整治,确保行车安全。