隧道维修补强技术与案例探讨

一般土木结构之维修补强技术已有丰硕成果,惟因隧道埋置于地下,结构具高度静不定特性,衬砌异状种类甚多,程度不一,肇因的诊断十分复杂,衬砌受力的型式、大小与变异难以完全掌控,一般土木结构之维修补强技术常无法直接运用。面对亟待维修补强或加固作业的隧道比例持续升高,实有必要针对隧道维修补强技术进行深入探讨。本文首先阐述隧道维护管理观念,接着探讨隧道维修补强之考量因素与设计流程,其次搜集汇整欧美及日本隧道维修补强之工法与技术,并按异状产生之现象及原因分为衬砌劣化或剥落、渗漏水、外力变化等3大类说明其可供选择之对策工法,最后以台湾数个实际案例研析各项工法与技术之适用性,以提供未来类似隧道维护工程之参考。     

山岳隧道衬砌裂缝肇因诊断方法研究——以力学因素为例

诊断衬砌异状肇因为隧道安全评估与维修补强对策设计至关重要之项目。依据隧道检测案例与技术文献报导,研究隧道衬砌裂缝力学因素,提出可诊断力学因素的5种典型裂缝型态。继而透过典型裂缝型态的特征与空间分布,开发出诊断山岳隧道衬砌裂缝力学肇因之流程与方法,并以一实际铁路隧道检测案例验证所提流程与方法。     

深层地滑引致隧道变形与衬砌异状之案例探讨

诊断隧道衬砌异状之肇因,对症下药实施加固补强措施为营运中隧道维护的关键课题。本研究通过一深层地滑引致隧道变形与衬砌异状案例,归纳隧道内异状之特性与型态,详细探讨其发育过程与运动机制所造成之异状差异,以期提供后续类似隧道异状之肇因诊断与安全评估,并建议后续检测项目与方法。     

从检修案例探讨水工隧道全生命周期观点的设计考量

搜集台湾水工隧道结构安全检测与维修补强的代表性案例,探讨隧道检修作业的特性以及常见的异状类型与影响因素,并依据检修之经验,提出水工隧道全生命周期观点的设计考量相关建议。     

沪蓉西扁担垭隧道二衬补强加固处理方案的探讨及实施

针对部分隧道建成初期或投入运营若干年后二次衬砌混凝土出现的开裂现象,以及隧道修建过程中出现的大量裂缝甚至二衬掉块、坍塌现象。通过对沪蓉西扁担垭隧道ZK43+967拱顶偏左(行车向)处开裂和掉块处补强加固方案的比选和实施,对如何选择安全、方便、快捷、节省,保证人员和结构安全、施工方便、保证工期的方案进行了探讨,并介绍了一种比较简单、安全的运营期隧道的养护和维修方法。     

既有隧道扩挖及改建技术探讨

既有隧道的扩挖或改建需求,大致可分为基于交通量增加、新增通风或逃生空间、老旧隧道维修补强等。而往往既有隧道的建设年代久远,衬砌劣化、背后空洞、围岩的依时弱化或变形等先天条件不良,且设计图说、工程记录等付之阙如,故设计前之调查更显重要。此外,如何考量利用既有隧道之外支撑及衬砌,减少扩挖或改建过程对隧道及围岩之扰动,为设计及施工另一考量重点;而若施工期间仍需维持车辆或列车之运行,则其设计与施工之考量将与一般隧道新建工程大不相同,难度更高。本文首先搜集汇整日本所开发之8种隧道扩挖工法,以及意大利开发之扩挖工法,分别探讨其适用条件、使用限制及优缺点等,最后以一台湾案例比较说明,进而探讨各种既有隧道扩挖或改建技术,以期提供尔后相关工程之选择与参考。     

严寒地区铁路隧道衬砌冻胀病害处治技术

严寒地区隧道衬砌因季节变化,在冻胀作用下极易破坏。东北某铁路隧道在确保运营和列车安全通行的条件下,对隧道衬砌进行了补强处理和保温处治,以避免隧道衬砌冻胀破坏。通过研究隧道病害特点及区域适应性,提出了已损二次衬砌加强和增设防寒保温措施的处治方案,采用脚手架快速施工技术、波纹板滑道安装技术、波纹板固定安全措施、波纹板+自发泡聚氨酯表层处理技术,有效保证了在列车通行条件下,对隧道衬砌的补强保温施工。隧道运营效果表明:处治施工方法和工艺合理、措施得当,补强保温技术可行,可为类似工程提供参考。     

碳纤维补强公路隧道设计计算方法的研究

面对日益艰巨的公路隧道修复加固任务,碳纤维补强技术以其施工便捷、高强高效、耐久性好,扰动小等传统加固技术不可比拟的优点,有望被应用于隧道衬砌加固领域。本文针对碳纤维补强公路隧道衬砌,按荷载结构法,以碳纤维补强钢筋混凝土偏压构件截面承载力、裂缝和变形的理论为基础,提出了裂缝发展分析方法,初步形成了一套适用于碳纤维补强公路隧道衬砌结构的设计计算方法。本文研究成果将为碳纤维加固修补公路隧道衬砌结构提供设计依据,推动碳纤维补强技术在该领域的应用。     

隧道缺陷衬砌内层补强结构稳定性研究

二次衬砌缺陷条件下内层补强结构稳定性一直是深埋交通隧道工程中的关键科学问题。建立有限元结构-荷载ANSYS数值力学模型,研究某深埋隧道缺陷衬砌内层补强加固效果、变形特性,以及力学响应。研究表明:在深埋V级围岩条件下,隧道素混凝土二衬结构拱顶属于抗拉控制,承载力、安全系数、结构拉应力均不满足要求,结构不安全,需采取加固措施;内层采用C35厚度30 cm钢筋混凝土补强后,衬砌结构承载力满足要求。采取内层补强措施,即在原缺陷衬砌内侧套打钢筋混凝土衬砌补强,补强后衬砌断面满足规范要求,并不需要拆除原缺陷段衬砌,该方法可大幅度节约成本和提高进度。     

公路隧道二次衬砌厚度不足成因分析和治理研究

二次衬砌厚度不足会导致隧道各种病害,首先从隧道二次衬砌设计和施工两个方面分析导致厚度不足的原因;然后结合隧道二次衬砌应力分布和受载情况分析衬砌厚度不足对结构的影响;最后通过研究总结二次衬砌施工质量控制预防和补强加固两方面治理措施,达到治理衬砌厚度不足引起的各种病害的目的。该项研究对隧道二次衬砌施工和运营养护具有重要借鉴作用。