公路隧道衬砌加固

在不良地质条件下，公路隧道模注混凝土衬砌裂缝等病害的严重发展，对使用安全构成威胁。为消除隐患而施行加固。本文介绍了隧道病害状况，对危险地段拱、墙衬砌进行局部加固，以及加固效果等，为隧道设计、施工及病在治理提供参考。     

六甲洞隧道病害衬砌结构的安全性评价

隧道衬砌出现病害时,衬砌结构的承载能力和安全性能会发生较大改变。根据相关的病害检测资料,利用带病害的隧道衬砌结构计算模型,计算分析了六甲洞隧道病害断面在加固前和加固后的断面衬砌结构的承载性能,并对隧道整体结构的安全性能做出了评价。     

运营隧道衬砌病害诊治的现状与发展

衬砌病害诊治是隧道运营维护的首要任务。为形成隧道衬砌病害诊治现状与发展趋势的系统认识,从病害类型及成因、病害检测技术、病害加固治理方法3个方面对其发展现状进行了详细阐述和分析,并讨论了衬砌诊治研究尚存在的不足和下一步可能的研究重点。主要结论显示：①不同类型隧道衬砌的主要病害类型已基本明确,但是病害产生原因诊断方法及产生机制尚需进一步研究;②衬砌病害检测技术和方法取得了长足的进步,集合多种检测技术的病害智能检测识别系统成为了研究的主流方向,但是病害信息的快速、高精度拾取和智能识别仍是亟待解决的技术瓶颈;③经过多年研究,已形成了围岩（地层）注浆和内表面加固这2种较为完善的衬砌加固技术方法体系,加固方法作用机制、耦合加固技术和加固设计方法是下一步的可能研究重点。最后,介绍了笔者在衬砌内表面加固研究方面取得的最新进展：开发了隧道衬砌快速早强的FRP网格加固方法,该方法2个小时内即可起到加固作用;提出了衬砌内表面加固界面模拟方法,系统探讨了围岩抗力、前期受力、材料用量、加固范围等对加固效果的影响规律和作用机制;建立了内表面加固的衬砌正截面承载性能及裂缝扩展全过程分析理论。     

杜公岭隧道衬砌结构加固方案优化研究

针对杜公岭隧道既有初期支护出现的碳硫硅钙石型硫酸盐侵蚀现象,采用数值计算方法分析了该腐蚀现象对病害处治措施安全性的影响,并通过测试隧道病害处治范围内衬砌结构与围岩的矿物成分确定了衬砌结构优化加固方案的范围.计算结果表明:在既有初支发生硫酸盐侵蚀失去承载能力条件下,仅置换二衬时,二衬结构拱脚、边墙关键位置的安全系数较小(...     

裂损衬砌网-锚与板-锚加固结构力学特性试验

为探明裂损衬砌维修加固后的力学性能,对裂损衬砌新型网-锚、板-锚轻型快速微创组合加固结构的全过程力学特性进行了研究。通过自主研制的卧式偏心加载装置,对网-锚、板-锚加固裂损衬砌后形成的组合结构进行大偏心受压反复加卸载试验,揭示了钢筋混凝土和素混凝土裂损衬砌加固组合结构的全过程荷载-挠度关系、破坏模式、裂缝发展规律及网/板片应变演化过程。研究结果表明：对于钢筋混凝土衬砌,未加固、网-锚加固和板-锚加固结构5次反复加卸载后峰值承载力相比首次峰值承载力分别降低了28.9%、25%和16.7%,网-锚加固和板-锚加固后结构的主裂缝总开展量相比未加固时分别减小了74.3%和61.4%,总挠度分别增加了25.5%和25.54%,裂损衬砌结构的裂缝宽度发展得以有效抑制,峰后韧性显著提高,剩余承载能力得到了更充分的发挥;对于素混凝土衬砌,网-锚加固和板-锚加固后最大峰后荷载相比首次峰值点分别增加了30.8%和6.7%,峰后总位移比峰前分别增加了1 040.6%和413.0%,受拉侧主裂缝总开展相比开裂时的裂缝宽度分别增加约11.78倍和11.81倍,素混凝土衬砌由开裂后“一裂即坏”的脆性破坏转化为延性破坏,峰后韧性大幅增加;网-锚加固后结构掉渣风险显著降低且无掉块现象出现,板-锚加固后无掉渣、掉块现象;短锚无拔出迹象,仅个别短锚出现轻微弯曲变形;板-锚组合加固结构的峰后韧性要优于网-锚组合加固结构。     

基于离散元法的某隧道初期衬砌加固围岩机理研究

隧道的衬砌对于隧道稳定性和施工安全具有很大的影响.首先总结了隧道的常见破坏形式和常用计算理论及方法,选择离散元UDEC方法,以某公路隧道为研究对象,设计了未采取初期衬砌,以及初期衬砌接触面黏聚力为0、0.01、0.03、0.05、0.08、0.10、0.12、0.15MPa,内摩擦角为0°、5°、10°、15°、20°、25°、30°、35°、40°、45°,抗拉强度为0、0.001、0.005、0.010、0.015、0.020、0.025、0.030、0.035MPa等计算工况.经不同工况塑性区和不平衡力计算结果的对比分析发现:不采取初期衬砌,隧道的破坏形式主要是洞顶掉块;采取初期衬砌,接触面黏聚力的临界值为0.08MPa,内摩擦角的临界值为20°,抗拉强度的临界值为0.03 MPa.如果强度低于这些值,则隧道的塑性区扩大,不平衡力较大,表明隧道不稳定.这些可以作为设计参考值.     

公路隧道二衬加固安全系数分析

针对隧道二衬开裂问题,采用粘贴钢板法,对二衬加固进行结构计算,确定二衬加固前与加固后安全系数计算方法,在此基础上,判断二衬加固方案的合理性.将该方法成功应用到实际工程施工中,弥补了以往经验设计方法的不足,能够科学、定量地判断二衬加固方案的合理性与安全性,对同类型二衬加固方案具有一定的借鉴作用.     

隧道衬砌混凝土施工质量监理要点

隧道工程中二次衬砌模筑混凝土浇筑时,经常出现诸如模间错台、漏浆,工作通道窗处错台,混凝土表面冷缝明显、色泽不一致以及渗漏、渗水等外观质量问题.如果控制不好,将直接影响隧道二衬混凝土甚至隧道整体工程质量.文章通过吉(林市)草(市镇)高速公路石咀子隧道二次衬砌模筑混凝土浇筑工程实践,就如何保证隧道二衬混凝土施工质量,有效弱化上述混凝土质量缺陷,介绍了监理监控要点,供同行参考.     

锚喷支护在隧道加固中的应用

文章以上世纪70年代修建的平涉公路隧道加固工程为例,针对旧隧道没有围岩的具体情况,分析了隧道的主要病害,提出利用锚喷支护的加固方案,解决隧道的落石和渗水等病害。阐述了锚杆的计算和安装、钢筋网挂设、喷射混凝土、壁后注浆等施工工艺,并提出在实际施工中应注意的问题。     

衬砌结构破坏后公路隧道注浆恢复技术

公路隧道因衬砌结构可能遭到破坏而废弃，而常规方法修复比较困难甚至不可能达到目的，利用注浆技术对其进行处理后，隧道将能继续发挥作用。     

茶城隧道二次衬砌裂缝加固与处治

通过对隧道二次衬砌开裂问题的成功处治实例，分析其开裂的原因．总结隧道二次衬砌加固原则，提出加固方案以及施工工艺和注意事项。     

纤维喷射混凝土单层衬砌施工技术探讨

摩天岭隧道通风斜井左洞,坡度大于24°,长度接近1400m,在此条件下进行施工难度极大,特别是在二次衬砌的施工中,斜井内大规模混凝土的运输、衬砌台车的加固、定位和模筑混凝土的振捣等作业的危险性很大,施工质量难以保证。因此,该工程施工中采用了相对简单、方便,但强度满足工程运营要求的纤维喷射混凝土单层衬砌。论文以摩天岭隧道斜井单层衬砌施工为工程背景,对大坡度斜井纤维喷射混凝土的工程特性及纤维喷射混凝土作为隧道永久衬砌的施工工艺等进行了介绍和探讨,其相关研究和结论直接服务和指导了摩天岭隧道的斜井施工。     

隧道衬砌混凝土钢筋量之探讨

山岳隧道采用新奥工法(NATM)设计时,部分专家认为衬砌通常于围岩收敛稳定后施工,因此不需考虑稳定上之功能,可采无筋方式设计.而台湾地区目前之设计,通常认定衬砌会承受部分岩压及水压.在诸多设计案例中,设计岩压约为一次支撑设计载重之25%～40%.不排水隧道在较高岩覆且高地下水位之情况下,通常将静水压折减后设计.理论上,衬砌之内力以轴压力为主,采用无筋或有筋之混凝土设计,皆能提供相当余裕之安全系数,但无筋混凝土容易造成混凝土龟裂而无预警掉落,因而衬砌配置钢筋有其必要性.参考台湾地区诸多设计案例及混凝土设计规范,探讨衬砌之设计及钢筋量应用等课题.     

钢板-混凝土组合结构加固盾构隧道衬砌结构极限承载力足尺试验

提出钢板-混凝土组合结构加固盾构隧道衬砌结构的加固方法,该方法采用钢板作为加固材料,钢板与原衬砌结构的界面黏结采用栓钉、植筋、化学锚栓和钢纤维混凝土组合而成的物理界面黏结。其中,焊接于钢板表面的栓钉作为钢板与钢纤维混凝土之间界面的抗剪连接件,植入原混凝土衬砌内表面的植筋作为原混凝土与钢纤维混凝土之间界面的抗剪连接件,化学锚栓提供钢板与原混凝土之间的径向抗剥离力,而采用钢纤维混凝土作为钢板与原混凝土衬砌之间的填充材料,其具有良好的抗裂性能与耐久性。这种界面黏结形式相比传统盾构隧道加固方法中由环氧树脂形成的化学界面黏结,提高了界面的强度、延性以及耐火性,改变了传统盾构隧道加固方法中,结构破坏源自局部界面黏结脆性破坏的破坏模式。以通缝拼装盾构隧道为加固对象,对加固试件进行模拟上部堆载作用下考虑二次受力的整环足尺静力加载试验,分析结构整体的受力过程、破坏模式和极限承载力等,探究钢板-混凝土组合结构加固法对于提高结构受力性能的作用,并将试验结果与内张钢圈加固法进行比较。研究表明:采用钢板-混凝土组合结构加固法加固盾构隧道,保证了界面黏结的有效性,极限承载力状态下,界面黏结良好,使得加固材料与原混凝土衬砌结构能够共同工作,提高了各类材料(钢板、螺栓等)的利用率,结构整体破坏模式具有良好的弹塑性;相比于内张钢圈加固法,钢板-混凝土组合结构加固法的钢材用量减少了29.4%,而结构极限承载力提高了31.1%,结构延性增加501%。     

基于截面极限承载力曲线的衬砌结构安全性评价方法研究

复合式衬砌由初期支护、防水层和衬砌组成,是中国现行山岭隧道的主要结构形式,而衬砌是保证隧道长期运营安全的关键。衬砌结构的安全性评价一般根据相关的隧道设计规范进行。现行规范中素混凝土衬砌和钢筋混凝土衬砌的安全性检算公式分别给出,在某些截面内力条件下,不能直接按照安全系数大小进行安全性比较。针对这种状况,首先对现行的衬砌结构安全性评价方法进行简化,提出衬砌截面安全包络线的概念,根据衬砌截面内力是否位于安全包络线内侧,即可判定衬砌截面的安全性。然后,在探讨截面安全包络线与极限承载力曲线关系的基础上,提出利用截面极限承载力曲线计算衬砌截面安全系数,进而评价衬砌安全性的方法。研究结果表明：根据衬砌截面安全包络线的概念,对于任意截面内力可简便直观地判定衬砌截面是否安全;衬砌截面内力点（M,N）位于极限承载力曲线关于坐标原点的几何相似曲线上,坐标原点和截面内力点的连线与极限承载力曲线相交,交点到原点的距离与内力点到原点的距离的比值则为衬砌截面的安全系数;利用考虑材料非线性的衬砌截面极限承载力曲线,避免了现行规范中出现素混凝土衬砌比钢筋混凝土衬砌截面极限承载力大的现象。研究成果对衬砌截面安全性评价及衬砌结构设计理论的完善具有一定的参考意义。     

深埋砂层隧道欠厚二衬安全性及加固效果分析

为研究隧道二次衬砌厚度局部不足对隧道结构受力的影响及加固效果,依托蒙华铁路某隧道,运用有限元软件建立隧道二次衬砌局部厚度不足荷载-结构模型,对衬砌缺陷位置、缺陷厚度及缺陷范围对二衬结构安全性能的影响进行了分析,并结合现场加固方案对其加固效果进行评价。结果表明:衬砌厚度不足对其所在缺陷部位的安全系数影响最大;拱顶安全系数相对最小,拱脚对缺陷厚度最敏感;衬砌欠厚时对结构轴力影响很小,但会造成欠厚位置弯矩值的大幅度降低;对衬砌加固后,结构弯矩值能得到有效改善,安全系数显著提高。     

浅析隧道衬砌混凝土裂缝的原因及其防治

在隧道工程施工过程中,衬砌混凝土裂缝对于施工质量水平有较大影响。对此,该文结合实际案例,针对混凝土裂缝产生的原因,提出裂缝的防治措施,以期对于隧道工程施工质量的提高,起到一定的促进作用。     

高外水压山岭隧道衬砌结构安全性分析

基于中国在高外水压地区修建长大山岭隧道增多的现象,就涉及隧道衬砌结构在高外水压作用下的力学响应相关问题进行了研究.运用荷载结构法,采用三维有限元模型,以白芷山隧道工程为依托,对白芷山隧道在无外水压、均匀分布的高外水压和不均匀分布的高外水压影响下衬砌结构最大弯矩、轴力值大小及发生位置的变化进行研究；并根据外水压最大断面处衬砌结构的实际配筋情况计算其在外水压分布均匀和不均匀条件下的安全系数.分析结果表明:在高外水压作用下隧道衬砌结构的最大弯矩和轴力值都显著增加,且发生位置也在发生变化；水压最大断面处的安全系数大小在水压分布不均匀情况比水压分布均匀情况整体降低.