隧道衬砌混凝土裂缝的辨认及处治措施探讨

研究目的:摘要:研究目的:随着我国基础建设的不断投入,铁路及公路建设蓬勃发展,隧道数量也越来越多,但由于地质、施工、建筑材料等方面的原因,导致一些隧道衬砌开裂,威胁到运营安全,需要采用合适的方法进行处治,确保工程的经济性及结构的安全性。研究结论:本文从衬砌混凝土裂缝产生的机理来分析裂缝的受力状况及产生原因,并量化病害等级,通过研究得出如下结论:(1)应根据病害等级采取裂缝嵌补、衬砌锚固、套衬等进行处治;(2)衬砌混凝土裂缝可以通过强化地质勘察、加强施工工艺控制来进行事前防范;(3)出现裂缝后,应进行原因分析和病害等级判定,再来选择合适的整治措施,保证结构及运营安全;(4)研究成果可用于既有铁路、公路隧道衬砌裂损病害整治,也可用于新建铁路、公路隧道衬砌裂损缺陷的预防、控制与处治。     

铁路隧道衬砌内掺渗透结晶防水剂试验研究

研究目的:混凝土开裂问题一直被人们所关注,由于引起混凝土开裂的原因很多,因此很难从根本上避免混凝土开裂的发生。铁路隧道衬砌混凝土发生开裂后,往往伴随发生渗漏水,继而对隧道的正常使用产生影响。隧道渗漏水通常采用注浆法处理,但该法很难达到理想的效果。本文依托京张高铁东花园隧道,通过在隧道衬砌混凝土中掺加水泥基渗透结晶防水剂,使衬砌裂缝自动愈合,避免产生渗漏水。研究结论:(1)在隧道衬砌混凝土中掺加水泥基渗透结晶防水剂,可以实现衬砌裂缝的自动愈合防水功能,减少隧道衬砌渗漏水的发生;(2)隧道衬砌混凝土中的水泥基渗透结晶防水剂掺量宜为水泥用量的1%～1. 5%;(3)本研究成果可供类似隧道工程借鉴应用。     

隧道衬砌混凝土的表面缺陷控制

结合隧道衬砌施工中容易出现的混凝土表面缺陷,例如:表面气泡、顶部空洞、施工接缝、拱部油迹等外观质量问题,就施工工艺、原材料配比优化以及施工准备、衬砌浇筑等方面应注意的问题和采取的相应预防措施提出了建议,以期解决隧道二次衬砌混凝土的外观质量缺陷。     

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。     

铁路隧道二次衬砌脱空原因分析及防治措施

通过对铁路隧道二次衬砌背后脱空原因分析,从隧道开挖、初期支护、防水板施作、混凝土浇筑、拱顶注浆回填质量控制以及二次衬砌质量检测等方面提出针对性预防措施,并就二次衬砌脱空问题提出具体处理措施,对加强铁路隧道施工质量控制,确保铁路运营安全具有重要意义。     

铁路隧道衬砌混凝土温度裂缝原因分析与防治措施

分析696座服役隧道衬砌混凝土的开裂情况及其影响因素,针对非荷载因素中温度应力导致的开裂,探讨隧道衬砌混凝土温度裂缝的防治措施。结果表明:隧道衬砌混凝土裂缝依据产生的原因可分为荷载裂缝和非荷载裂缝,其中非荷载裂缝主要是由温度应力导致,其数量占总裂缝数的50%～70%,;水泥水化放热导致在混凝土内部出现温度梯度,且靠近隧道内部温度梯度较大,而靠近初期支护一侧温度梯度相对较小;通过降低衬砌混凝土整体水化温升值和控制边界温度梯度,可降低隧道衬砌混凝土温度开裂的风险。     

带模注浆新型铁路隧道衬砌台车施工技术的优化

在京张(北京—张家口)高速铁路隧道衬砌施工中应用了带模注浆新型铁路隧道衬砌台车,对于预防隧道二次衬砌拱顶空洞效果良好,极大地提高了隧道拱部衬砌施工质量。本文总结该新型台车的应用经验,分析得出合理的拱顶注浆时间段——自隧道拱部混凝土浇筑完毕后12 h至拆模前。通过增加纵向注浆管并使之连通径向RPC注浆管,优化了注浆技术,克服了注浆管易被堵塞的问题,提升了隧道衬砌施工质量。     

浅谈隧道二次衬砌混凝土裂缝成因与处理

在隧道施工中,二次衬砌混凝土出现裂缝的质量问题较为普遍。针对混凝土裂缝产生的原因、裂缝的预防措施和整治方法,作了简要分析和归纳。这对隧道二次衬砌混凝土施工具有借鉴意义。     

京沈客运专线梨花顶隧道复合式衬砌施工技术

由于复合式衬砌易出现渗漏水、衬砌开裂等病害,京沈铁路客运专线京冀段梨花顶隧道复合式衬砌采用了反粘式防水板、混凝土分层逐窗浇筑和拱顶带模注浆新工艺,克服了传统工艺的弊端。反粘式防水板铺挂简单,与二次衬砌混凝土黏结良好,具有防窜流性能;通过串筒溜槽实现分层逐窗浇筑,能避免出现混凝土离析、裂缝等病害,提升衬砌混凝土实体质量;带模注浆不仅能保证拱顶衬砌厚度,而且能促进二次衬砌混凝土迎水面与反粘式防水板黏结,形成皮肤式整体防水。经雷达检测和钻芯取样证实,工程质量良好。     

预应力混凝土连续箱梁顶板早期裂缝控制研究

研究目的:预应力混凝土连续箱梁在施工时常采用二次浇筑施工方法,但在一些工程施工完成后发现箱梁顶板出现大量裂缝,其中沿横桥向裂缝较多,造成箱梁顶板在施工阶段出现早期裂缝的原因主要是由于二次浇筑过程中顶板与腹板混凝土之间的收缩差和顶板混凝土水化热的温度效应。本文结合实际工程,对预应力混凝土连续箱梁顶板在二次浇筑时进行水化热温度场和早期应变的连续监测,研究预应力钢束分阶段张拉对箱梁顶板早期裂缝的控制效果。研究结论:(1)由于二次浇筑的连续箱梁顶板与已浇筑的箱室腹板之间存在一定的温差,并且腹板对顶板有一定的约束作用,顶板混凝土有开裂的风险;(2)对预应力钢束进行一次张拉时,顶板早期将产生较大的拉应力,混凝土将开裂;对预应力钢束进行分阶段张拉时,箱梁顶板的早期应变和应力均有一定程度减小,可有效降低箱梁顶板混凝土开裂的风险;(3)预应力钢束采用分阶段张拉施工工艺对终张后箱梁的受力性能没有影响;(4)本研究成果可为预应力混凝土连续箱梁的施工提供参考。     

雁门关隧道变形控制技术

研究目的:雁门关隧道处于恒山山脉,太古界变质岩地层,受多期构造运动影响,围岩稳定性差、大变形造成初期支护环纵向开裂,拱顶、拱脚喷混凝土剥落,钢架扭曲、折断,支护侵限甚至是二衬开裂等现象,给隧道建设带来极大的困难。通过隧道DK 121+203~DK 121+175段典型大变形处理案例,分析其大变形的原因,提出合理的控制变形技术。研究结论:(1)雁门关隧道变质岩地层虽属硬质岩,但复杂多变的地质条件加大了围岩变形破坏可能性;(2)根据现场施工及围岩量测情况采取信息化设计,对隧道各段采取针对性的措施,做到"岩变我变",确保施工安全,有效的控制了工程成本;(3)采用快封闭、快支护、设置临时横撑、长锚杆、大管棚、分层加强初期支护以及早施工并适当加强二次衬砌等措施可以有效的控制并稳定隧道大变形;(4)本研究成果在构造复杂变质岩地层隧道设计、施工中有较广泛的应用价值。     

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。     

隧道衬砌施工中防止混凝土表面缺陷的几点建议

本文结合隧道衬砌施工中容易出现的混凝土表面缺陷如 :表面气泡、顶部空洞、施工接缝、拱部油迹等外观质量问题 ,就在施工工艺、原材料配比优化以及施工准备、衬砌灌注等方面应注意的问题和采取的相应预防措施提出了建议 ,以期解决隧道二次衬砌混凝土的外观质量缺陷。     

寒区铁路隧道结构抗冻技术探讨

研究目的:受温度变化影响,寒区隧道衬砌结构易出现开裂、酥脆、剥落等病害。本文通过分析寒区隧道的环境作用,并通过调研我国寒区铁路隧道的结构冻害情况,归纳隧道结构的冻胀机理,提出寒区隧道结构的抗冻措施,探讨保温层在铁路隧道的适用性及设计方法、施工工艺,从而明确今后需要进一步研究的寒区隧道结构抗冻技术。研究结论:(1)寒区隧道衬砌结构冻害可分为特殊地层隧道围岩冻胀型冻害和结构缺陷型冻害,需采取相应措施进行控制;(2)负温差引起的温度应力作用,易导致寒区隧道衬砌开裂,需采取变形缝等构造措施;(3)季节性冻土区铁路隧道应慎用保温层;(4)本研究成果可为寒区隧道结构抗冻提供参考。     

寒区铁路隧道衬砌抗冻主要设计标准与施工技术探讨

受长期低温环境作用,寒区铁路隧道衬砌易出现开裂、剥落等病害,影响结构的安全耐久性。通过梳理分析寒区隧道衬砌抗冻设防相关建设标准现状及存在问题,从设计和施工方面提出需要研究完善的主要内容,并结合具体工程实例,进一步探讨抗冻设防段衬砌的配筋参数、伸缩缝设置等主要设计标准和保温层防水施工工艺,提出寒区隧道衬砌模段长度计算方法。结果表明：(1)抗冻设防段衬砌的纵筋宜采用“细而密”的配置方式,有利于提高结构的抗裂性能;(2)“零缝宽”伸缩缝在一定条件下能够消减寒区隧道温度应力作用;(3)“喷涂式”聚氨酯保温板防水处理施工工艺可有效提高保温性能;(4)隧址区的年平均气温应作为寒区隧道衬砌环境温差的重点考量因素,计算结果表明,当最冷月平均气温-3～-8℃,年均温12～8℃时,12 m的衬砌模段长度亦可满足季节性温差要求。     

坪田浅埋偏压隧道二次衬砌开裂机理及处治措施

以武(汉)深(圳)高速公路坪田浅埋偏压隧道为研究对象,首先基于隧道二次衬砌开裂情况分析了二次衬砌开裂的影响因素,然后通过有限元分析软件MIDAS GTS NX模拟双侧壁导坑法施工过程,分析了二次衬砌开裂机理。结果表明:二次衬砌最大拉应力区主要集中在拱顶偏左拱腰和仰拱处,其值接近或超过二次衬砌混凝土抗拉强度设计值;裂缝基本分布在侧向偏压作用线两侧。结合监测数据和二次衬砌实际开裂情况,最终对隧道采取了"洞内临时支撑+底板注浆+洞外坡体注浆"的综合处治方案。     

铁路山岭隧道二次衬砌贯穿裂缝的预防

研究目的:隧道二次衬砌裂缝是隧道的严重病害之一,给施工质量和运营安全带来不利影响.本文结合某客运专线所处环境及混凝土施工中出现的问题进行分析,对二次衬砌混凝土的裂缝成因进行探讨,提出裂缝产生的几种关键影响因素,并对预防裂缝产生及裂缝的修补提出建议.研究结论:产生裂缝的原因多种多样,引起隧道二次衬砌贯穿裂缝从干缩裂缝开始,气温下降可导致裂缝继续发展,自重、外界施工扰动或围岩压力下不均匀沉降也导致裂缝继续发展.通过研究提出:混凝土掺加外掺料和高效减水剂,提高混凝土抗裂性能;二次衬砌应与隧道开挖面拉开距离,减少开挖爆破对二次衬砌混凝土的扰动;并采用洞口密封保温措施预防;混凝土仰拱与二次衬砌施工缝对缝施工,防止仰拱施工缝变形对二次衬砌造成危害.     

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。     

抗滑桩桩身缺陷产生原因及预防措施研究

研究目的:在某铁路工程路基挡土抗滑桩施工前期,桩身完整性检测发现部分抗滑桩存在一致性的缺陷,缺陷的特点是在桩体内部形成贯穿整个桩身截面的薄弱层,因此采用声波透射法、低应变反射波法和钻芯法对桩身完整性进行检测,找出缺陷的起因,及时采取预防措施,以指导后期施工,提高抗滑桩质量。研究结论:(1)混凝土品质是形成桩身缺陷最根本的原因,应严格控制原材料质量,提高混凝土品质;(2)当桩体混凝土间断浇筑导致薄弱层时,应首先将泌水排除,搅动混凝土破坏其假凝现象,使其重新恢复流动性,再浇筑混凝土;(3)当桩体混凝土二次浇筑导致薄弱层时,应采用声波透射法或取芯验证法对第一次浇筑的桩体进行完整性检测,确定表面薄弱层的厚度,确保凿毛时将薄弱层全部凿除,并确保表面无积水和杂物;(4)当同一根桩由不同拌和站提供混凝土时,应使用相同的混凝土配合比和原材料,严格控制混凝土及原材料质量,并确保不同拌和站混凝土的相容性;(5)应加强施工过程管理,做好施工前的准备和防护工作,避免因雨天施工、护壁施工质量差出现漏水现象、人为因素等导致产生缺陷;(6)该研究成果可用于指导混凝土抗滑桩施工质量的控制。     

隧道二次衬砌拱顶混凝土封顶技术探究

模筑混凝土衬砌的施工方法,现较为普遍的是采用衬砌模板台车,并配备混凝土输送泵进行浇筑。但由于各种因素影响,使二次衬砌拱部混凝土封顶易产生脱空、空洞等缺陷。就此问题,结合隧道施工经验,提出了相应的解决和处理方法。