地铁隧道衬砌病害探地雷达图像特征分析

为科学检测矿山法施工地铁隧道的工程质量,对矿山法施工隧道衬砌可能出现的二衬与初支间存在脱空、二衬后存在空洞、二衬混凝土不密实、隧道围岩欠挖及二衬厚度不够等病害探地雷达图像特征进行分析,总结各种病害的的异常特征.实践结果表明,采用探地雷达检测技术可以比较准确地检测出这些病害.     

地质雷达无损检测在隧道二次衬砌中的应用

研究目的:运营隧道二次衬砌的病害检测、维修加固对于保证隧道的行车安全和衬砌的受力安全等具有重要的意义.本文以地质雷达检测蕉溪岭隧道群二次衬砌的病害,以直刚法研究空洞病害对二次衬砌的影响,并分析其原因,同时针对空洞大小提出一些相应的整治措施.研究结论:二次衬砌的病害原因主要是拱顶背后存在空洞及渗漏水.空洞的存在使得二次衬砌的受力复杂、不利,且拱顶和拱腰为受力的薄弱位置.拱顶背后空洞存在的主要原因是施工单位对设计意图理解不到位,未按新奥法施工,其次是二次衬砌封顶困难等.拱顶背后空洞较多时必须进行处理,以使二衬结构处于良限的受力状态,确保营运安全.     

隧道二衬严重开裂段病害综合治理研究

以易门—峨山—高仓公路的控制性工程田心隧道为工程背景,对该隧道二衬严重开裂段落病害的综合治理措施进行详述:根据现场调查和监测、检测资料对病害成因进行分析;提出隧道病害处治的设计和施工措施,包括:分段落提出所采用的处治措施,制定详细的病害处治施工流程;依次经过裂缝段临时支撑、注浆加固、二衬拆除及重筑、空洞回填注浆、二衬渗水引排、二衬局部裂缝修补、二衬内防水层施作、外贴纤维布加固等过程,并提出处治施工注意事项;严格按照施工流程,经过施工整治,隧道的病害得到了有效治理。     

某高速铁路隧道衬砌缺陷整治方案研究

为研究隧道衬砌缺陷的治理措施,以某既有高速铁路隧道为背景,对隧道衬砌缺陷部位进行无损检测和缺陷分析。通过检测发现,因施工控制问题引起的缺陷主要有:二次衬砌厚度不足、二衬内为单层钢筋或钢筋缺失、混凝土衬砌强度不足、二次衬砌与初期支护之间存在空洞、防水板切割二衬混凝土、混凝土表面存在环向裂缝等。通过分析研究,确定了钢筋混凝土套衬补强整治方案,并通过数值模拟计算的方法得到钢筋混凝土套衬结构的安全系数为2. 8,裂缝宽度为0. 107 mm,满足行车安全需求。实践证明,这种钢筋混凝土套衬整治方法使用范围广,施工过程中对既有二衬的强度影响小,可在不中断线路运营的情况下,对隧道进行整治。     

地质雷达无损检测在隧道二次衬砌中的应用

研究目的：运营隧道二次衬砌的病害检测、维修加固对于保证隧道的行车安全和衬砌的受力安全等具有重要的意义。本文以地质雷达检测蕉溪岭隧道群二次衬砌的病害，以直刚法研究空洞病害对二次衬砌的影响，并分析其原因，同时针对空洞大小提出一些相应的整治措施。 研究结论：二次衬砌的病害原因主要是拱顶背后存在空洞及渗漏水。空洞的存在使得二次衬砌的受力复杂、不利，且拱顶和拱腰为受力的薄弱位置。拱顶背后空洞存在的主要原因是施工单位对设计意图理解不到位，未按新奥法施工，其次是二次衬砌封顶困难等。拱顶背后空洞较多时必须进行处理，以使二衬结构处于良限的受力状态，确保营运安全。     

铁山隧道病害治理技术

巴彭公路铁山隧道位于四川省达川市境内,铁山大河沟西北66°,全长2099m,由于受煤层采空区、地下水及软弱围岩等因素的影响,致使K140+527～+608段二次衬砌出现开裂、错台、掉块、钢筋弯曲、剪断,水沟边墙出现断裂、渗水,危及到行车安全,被迫关闭交通,进行病害整治.病害整治的方法为,对隧道围岩及其采空区进行注浆加固后,拆除病害严重段的二次衬砌及其仰拱、路面,重新施作钢筋混凝土结构,而对一般病害段则施作钢筋混凝土套衬进行补强.本文介绍了铁山隧道病害整治技术.     

隧道二次衬砌欠厚整治施工技术

以新建成贵铁路隧道二衬施工质量缺陷整理为背景,首先对隧道衬砌缺陷等级分类及判定进行介绍,总结铁路隧道拱墙衬砌厚度轻微缺陷量化指标;然后按衬砌欠厚的轻微等级和欠厚以上轻微等级两类对整治工艺流程及施工方法进行详细论述,并重点对素混凝土、钢筋混凝土衬砌拆换及注意事项进行分析,给出衬砌整治的施工方法,使衬砌厚度缺陷问题得到较好的处理,达到使用及安全安全,对以后同类型隧道衬砌缺陷整治方案有一定指导和借鉴价值。     

隧道二衬脱空声振检测试验研究

研究目的:隧道二衬脱空严重威胁线路的安全运营,及时开展检测、预防工作尤为重要。为解决现有检测方法中存在的问题,降低检测成本,本文进行声振检测试验研究,通过对响应信号进行频谱转换、特征值提取、神经网络拟合以得到初步的脱空判定标准。研究结论:(1)严重脱空信号的低频成分(1 000 Hz左右)突出,密实信号的高频成分(8 000 Hz左右)突出,轻微脱空信号表现为比例相近的低、高频成分均匀分布,曲线为多峰值形态;(2)主峰值频率、次峰值频率及峰值下降率可作为信号特征值,全面反映二衬结构状态;(3)将特征值与对应二衬结构状态作为输入、输出值进行BP神经网络训练,并对网络进行测试,预测值的均方误差较小(mse=6.475e-5),网络具有较好的预测能力,能够初步实现对二衬结构状态的定性识别判定;(4)该研究成果可为声振法在隧道二衬脱空检测中的工程运用提供理论依据。     

隧道二衬结构安全性评估及改进方案

为解决较长段深埋隧道二衬钢筋缺失情况下结构安全性问题,基于破损阶段法理论,运用ANSYS有限元软件建模分析隧道二衬结构受力情况,综合分析隧道埋深、围岩级别、围岩水平竖直荷载、初支二衬荷载分担比,并引入结构抗拉抗压安全系数来评定二衬结构安全状况,计算出隧道断面各点处弯矩值、轴力值,进而得出钢筋缺失段安全系数.以石家庄地区...     

隧道二衬脱空原因分析及防治

隧道二衬脱空在各类隧道病害中占比很大,危害大,后期整治困难。以金丽温扩能改造工程中汤村隧道二衬施工为例,结合现有规范的规定,分析二衬脱空的原因,从光爆控制、防水板挂设、混凝土模板制作安装、混凝土浇筑、拱顶注浆等方面给出二衬脱空的防治措施。     

二衬厚度对盾构隧道双层衬砌纵向力学性能的影响

盾构隧道作为一种复杂的三维线性地下结构,容易受围岩特性不均等因素影响产生不均匀变形,引发结构局部破坏等病害。为研究双层衬砌盾构隧道在运营过程中的纵向力学行为,结合武汉地铁8号线越江隧道工程,建立纵向三维壳-弹簧力学分析模型,结合工程实际探讨二次衬砌厚度对盾构隧道双层衬砌力学性能的影响,以期获取合理的二次衬砌厚度取值。研究结果表明:(1)盾构隧道双层衬砌结构的纵向等效弯曲刚度随二次衬砌厚度增加呈线性增加;(2)施作二次衬砌可降低隧道纵向不均匀沉降量及管片间的错台量,二者随二次衬砌厚度增加而减小,但幅度不大;(3)在隧道纵向出现极端不均匀变形条件下,施作二次衬砌会导致位移突变点附近部位的管片局部内力及环缝张开量增大;(4)综合分析盾构隧道管片衬砌变形及受力,同时考虑工程造价和二衬是否设置配筋等因素,对于直径12 m级盾构隧道,其二次衬砌厚度建议取20~35 cm。     

浅谈铁路客运专线隧道衬砌质量缺陷处理施工技术

以郑西铁路客运专线阌乡隧道二次衬砌背后空洞、厚度不足等质量缺陷处理为例,根据隧道缺陷探测实际情况确定了整治原则,并对不同整治方案从施工的可操作性、安全性以及对后期客运专线运营影响等方面的对比,介绍了衬砌质量缺陷整治关键技术、既有线施工安全保障措施和整治后效果,可为客运专线类似隧道衬砌质量缺陷的整治提供参考。     

背后空洞引起高速铁路隧道衬砌裂缝形态的FEM对比分析

衬砌背后空洞和衬砌开裂是威胁高速铁路隧道行车安全的最主要问题。高速铁路隧道衬砌背后空洞不仅是威胁隧道结构安全的重要因素,更是造成衬砌结构开裂最主要的原因。通过基于虚拟裂缝模型的扩展有限元方法(XFEM)和基于弥散裂缝模型的常规有限元分析方法(CFEM)的地层结构模型,对高速铁路隧道衬砌拱肩背后一定范围内空洞引起的衬砌开裂形态进行数值模拟分析,开裂形态表现为拱肩背后空洞近拱顶边缘的二次衬砌内侧开裂,同时初期支护环向贯通开裂。研究表明,扩展有限元法能较好地描述衬砌开裂的走向、长度等开裂形态以及扩展规律等,而ANSYS中的SOLID65单元能实现对衬砌背后空洞引起衬砌开裂范围的定性描述,两者之间相互补充和相互验证能较为准确地描述衬砌开裂的几何信息,进而有助于衬砌结构开裂应力场分析。     

基于有限单元法的隧道抗水压衬砌结构设计

研究目的：客运专线铁路隧道结构设计中往往会碰到水荷载作用计算难题，考虑抗水压衬砌结构设计仍然是隧道设计与研究热点之一。为检验隧道衬砌结构设计的安全性及防水性，有必要对抗水压衬砌设计结构进行内力计算。研究方法：针对金沙洲隧道特定地质条件和工程设计要求，采用基于有限单元法的荷载结构模型，对按围岩类别设计的3种隧道断面衬砌结构受力进行数值模拟。研究结果：研究得到了衬砌外水压力以及结构内力及分布特征，并验算了衬砌结构的安全系数。通过对计算结果分析验证，选出了各自围岩级别下合适的衬砌结构。研究结论：在全断面封闭排水的衬砌结构设计中，应着重考虑发挥混凝土的抗压性能；在富水区地下水头较大时。采用帷幕注浆法改善堵水圈的渗透系数，可有效降低衬砌的外水压力；选择仰拱外轮廓隅角半径、仰拱与曲边墙的连接处的半径以及仰拱厚度作为控制变量，可以改善衬砌结构受力特征。     

冲击回波声频法用于铁路隧道衬砌质量检测

研究开发了冲击回波声频法这一新型无损检测方法,通过非接触式拾取冲击弹性波信号和高分辨力频谱分析,大大提高了对衬砌厚度、缺陷等的识别能力.百余座铁路隧道检测的实际应用及与地质雷达法等的对比验证结果表明,冲击回波声频法具有测试精度高、分辨力强、测试效率较高等特点,非常适合于铁路隧道衬砌质量的检测.     

高速铁路隧道检测车检测臂末端跟随技术在新建双线隧道中的应用

针对新开通高速铁路隧道潜在病害和新建高速铁路隧道衬砌质量检测效率低的问题,研发了高速铁路隧道检测车。检测车具有3条检测臂,可同时检测隧道上部3条测线,最高检测速度可达10 km/h。在一新建双线高速铁路隧道进行了检测臂未端跟随试验。结果表明:该检测车性能稳定,安全可靠,人机交互界面良好,操作方便;检测臂端部与隧道内壁距离能较好保持在(100±20)mm,很大程度上提高了隧道衬砌质量检测效率和准确性。     

寒区隧道冻胀力模型试验及围岩注浆效果研究

为了研究寒区隧道衬砌背后积水位置不同时结构的受力变化规律和破坏形式,进行冻胀力的室内模型试验。模型试验采用不同水囊大小和分布位置来模拟衬砌背后积水情况,通过模型试验箱外界环境整体降温和隧道底部局部降温的方式,模拟隧道外界的低温环境。试验结果表明:衬砌背后冻胀力在拱顶处较小,在边墙和拱脚处较大;在相同的冻胀压力作用下,拱顶处更容易破坏。最后采用数值计算,对比分析围岩注浆前后3种试验工况下隧道衬砌结构的可靠度。结果表明:仅靠提高衬砌结构的厚度和强度来预防或消除衬砌结构冻害的方法是不可取的,在富水区的寒区隧道采用围岩注浆加固具有较好的效果。     

Research on the Cause and Influential Factors of Tunnel Lining Cracking of Side Wall in Seasonally-frozen RegionsEI北大核心

Research purposes: In recent years, tunnel diseases like lining cracking and water leaking during spring thawing period, caused by frost heaving of surrounding rock, have occasionally occurred in high-latitude seasonally-frozen regions of northwest China and northeast China, which has seriously affected the tunnel structure and operation safety. Taking several railway tunnels in northwest China as an example, this paper investigates the cause and main influencing factors of longitudinal cracking of side wall in winter in seasonal frozen soil area by means of field test, laboratory experiment and numerical simulation. Research conclusions:(1) When the water content of surrounding rock of tunnel built in strongly-weathered sandstone is 12.3% and the frozen depth of surrounding rock is up to 60 cm, the maximum tensile stress of side walls is 2.28 MPa, which is larger than the ultimate tensile strength of C30 concrete, then the horizontal lining cracking will appear on side walls under the effect of continuous negative temperature in winter. If the lining bears part of the surrounding rock load, the longitudinal cracking degree of the side wall will increase. (2) Under the effect of frost heaving loads, the cracking of tunnel lining has its own characteristics of symmetry, seasonality and accumulation, etc. The cracks appear in winter and distribute in the middle of side walls. As the temperature is rising, the crack begins to shrink. (3) The frozen circle thickness and water content of surrounding rock should be used as main indicators during the process of calculation of frost heaving loads of surrounding rock in seasonally-frozen regions. (4) The research results can be used for reference in tunnel design, operation and maintenance in seasonal frozen soil area. © 2018, Editorial Department of Journal of Railway Engineering Society. All right reserved.