单线铁路隧道衬砌开裂原因分析及相应的处理措施

某隧道为一座新建单线铁路隧道,2013年发生地震后,由于连日降雨,隧道衬砌在DK4+417~DK4+427处出现开裂。本文分析了该隧道衬砌开裂的原因,制定了处理方案,介绍了采用静态爆破法拆除二次衬砌、钢花管注浆加固围岩和初期支护换拱作业等主要施工工艺,可为今后类似工程的施工提供依据。     

甘塔斯隧道衬砌开裂原因探究

隧道二衬开裂常见的现象多为受到偏压、围岩沉降收敛、水压力大、养生不及时等作用而出现。本文通过一系列的调查统计数据,揭示一种罕见的二衬开裂现象,指出了在缺少土工布和防水板的情况下,由于二次衬砌混凝土收缩徐变,隧道二次衬砌与初期支护之间的摩擦力是导致二次衬砌开裂的主要原因。     

隧道地表坍陷深层注浆理论研究与工程实践

我国既有公路隧道,在复杂地质条件等作用下,部分出现开裂、渗水等现象,影响交通安全,地表注浆是对此类病害隧道进行加固、防渗治理的主要技术措施。以某隧道地表注浆工程为研究对象,利用探地雷达检测隧道围岩密实情况,建立三维有限元模型,分析地表注浆前后隧道二次衬砌的应力应变特性。结果表明:先对不密实、脱空严重区域注浆,可以有效提高加固效果和避免隧道偏压受力;采用合理的注浆压力可以提高注浆填充效果,保证隧道结构安全;同时对比隧道变形预测值和实际监测结果,验证了有限元方法模拟地表注浆加固既有隧道过程的正确性和有效性。在分析注浆加固既有隧道的主要影响因素上,提供了一些规律性认识,可为类似工程的施工和设计提供指导。     

小净距浅埋偏压软岩隧道支护结构受力实测分析北大核心

小净距浅埋偏压软岩隧道在洞口较易出现二衬承担较大围岩压力而开裂的现象,为了避免二衬结构的破坏,对初支与二衬所承担的围岩压力比例的研究至关重要。以竹山隧道为例,利用压力盒测试得到初期支护和二次衬砌所承担的围岩压力数据。经计算分析,拱顶处二次衬砌分担的围岩压力占到了50%~60%,且在偏压侧二衬承担了更大的压力。因此,在设计软岩地区小净距浅埋偏压隧道时应考虑二衬为承载结构,在偏压侧加大支护力度。     

小净距浅埋偏压软岩隧道支护结构受力实测分析

小净距浅埋偏压软岩隧道在洞口较易出现二衬承担较大围岩压力而开裂的现象,为了避免二衬结构的破坏,对初支与二衬所承担的围岩压力比例的研究至关重要。以竹山隧道为例,利用压力盒测试得到初期支护和二次衬砌所承担的围岩压力数据。经计算分析,拱顶处二次衬砌分担的围岩压力占到了50%~60%,且在偏压侧二衬承担了更大的压力。因此,在设计软岩地区小净距浅埋偏压隧道时应考虑二衬为承载结构,在偏压侧加大支护力度。     

铁路软岩隧道二次衬砌纵向裂缝成因分析

准(格尔)朔(州)铁路哈镇隧道二次衬砌从内轨顶面至最大开挖跨度处出现连续纵向裂缝。根据现场勘测情况,采用室内试验和数值模拟方法,分析了二次衬砌产生裂缝的原因。开裂段围岩为砂岩夹泥岩条带,遇水易崩解软化,具有一定膨胀性,但仅围岩软化不足以使二次衬砌产生裂缝。围岩软化与膨胀共同作用时二次衬砌结构从内轨顶面至最大开挖跨度处出现拉应力,当膨胀压力超过一定值时二次衬砌结构所受拉应力将大于混凝土极限抗拉强度进而产生裂缝。这一结果与现场二次衬砌开裂情况一致。     

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。     

别岩槽隧道注浆加固圈及二次衬砌厚度的确定

文章通过理论分析和数值计算,对隧道注浆加固圈和二次衬砌厚度与作用在隧道衬砌上的水压力的关系进行了分析,并根据数值计算结果和工程实际确定出穿越F1断层处别岩槽隧道的注浆加固圈和二次衬砌的合理厚度.     

浅埋、偏压隧道施工技术

合福铁路安徽段有多处隧道处在浅埋、偏压严重地段。根据浅埋、偏压隧道地质复杂等特点,对施工区域工程地质条件进行分析,制定施工方案,在浅埋洞门地段开挖,偏压、浅埋洞身地段施工,二次衬砌和背后注浆,防排水施工方面,提出相应的技术措施和施工中应监控量测的项目。     

隧道二次衬砌拱顶混凝土灌筑技术分析与对策

隧道二次衬砌的施工方法一般采用衬砌台车,并配备混凝土输送泵进行浇筑。分析了二次衬砌位置特殊的拱顶部位混凝土易产生脱空、空洞等缺陷原因。结合庙岭山隧道施工,提出了预埋注浆盘和预埋钢管注浆措施,在隧道施工中取得了较好的效果。     

金温铁路大岳2号隧道病害整治技术

针对金温铁路金华—温州大岳2号隧道衬砌背后脱空或不密实、衬砌裂损、二次衬砌厚度不足、衬砌渗漏水等病害情况,分析了病害的表现形式及成因,提出了隧道病害的整治原则,采取了衬砌背后回填注浆、注浆锚杆结构补强以及"拱部以堵为主,边墙以排为主,防、排、截、堵相结合"的治漏措施,有效整治了隧道病害。该整治技术在皖赣铁路顺岭隧道、刘家隧道以及沪昆铁路江山隧道病害整治中得到了很好应用,确保了隧道后期的正常运营,值得推广。     

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。     

紧邻既有隧道的新建隧道衬砌裂缝发展及整治方案研究

中国西南地区某隧道在施工期结束后衬砌结构右边墙出现一条长度约百米的纵向结构性裂缝。针对此现象,通过现场调查、裂缝监测、数值模拟多种手段对衬砌开裂的主要原因进行了分析。分析结果表明,倾斜状岩层与既有邻近高铁隧道是裂缝产生的主要原因。基于衬砌开裂原因和结构安全性的综合考虑,拟定采用拆除重构和锚杆注浆的方式进行整治。加固补强之后对重构段二次衬砌内力的监测结果显示,整治效果良好,衬砌结构安全性得到较大提升。     

富水隧道基于温度比拟法的合理注浆参数研究

以南大梁(南充-大竹-梁平)高速华蓥山隧道为工程背景,针对其在断层富水区段使用的“以堵为主,限量排放”的防排水原则,采用温度比拟法对不同注浆参数下衬砌的外水压力、内力、安全系数以及隧道排水量进行研究。研究结果表明:注浆圈在一定施作范围内可有效降低隧道洞内排水量、衬砌结构外水压及其内力,从而增大衬砌结构安全系数,提高其安全储备能力,但总体而言,注浆参数存在一个相对经济合理的范围。据此,以隧道设计排水量和二次衬砌结构安全性为评判标准,结合隧区生态环境等要求,提出华蓥山隧道注浆参数的设计建议值。     

钢带支护系统在重载铁路隧道衬砌开裂整治中的应用

朔黄铁路寺铺尖隧道有多处衬砌混凝土出现交叉开裂或错牙开裂。结合现场勘查以及无损检测情况,对隧道衬砌开裂原因进行了分析。考虑到朔黄线天窗修状况,提出采用"W钢带+钢丝网+平钢带+锚杆"的联合支护方案进行病害整治。通过工程类比并结合现场条件阐述了该加固方案的设计参数、施工工艺以及施工注意事项。加固方案实施后,取得良好整治效果。     

双连拱隧道衬砌后背回填注浆技术

在北京地铁13号线14标段双连拱隧道施工中,采用了二次衬砌后背回填注浆控制隧道渗漏的方法。文章介绍二次衬砌后背回填、浆液的配比、注浆压力控制、注浆结束标准以及注浆施工中的关键技术。     

某浅埋偏压铁路隧道变形综合治理及监测研究

广西某铁路浅埋偏压隧道在施工和运营期间出现变形,体现为衬砌开裂、地表裂缝与边坡滑移等病害,影响行车安全。为明确变形原因并提出合理治理措施,同时探明综合加固措施对坡体和隧道的加固效果及其稳定性状态,通过地质勘察、现场监测试验与理论分析等技术手段,对该典型浅埋偏压山区铁路隧道进行变形特征、变形原因、综合治理措施及其现场监测试验等方面研究。结果表明：(1)加固前隧道内水沟电缆槽侧壁、仰拱、拱顶等出现裂缝,地表相继出现纵向开裂和弧形裂缝,地表变形较大;(2)隧道边坡变形主要由于隧道通过丘陵斜坡中下部,呈浅埋偏压,洞身所在地层为全风化层,坡脚开挖造成应力释放,稳定性差,持续降雨强度大,地表水下渗较严重;(3)提出卸载反压、注浆增强、锚索桩相结合的综合加固处理方案。加固后,地表横向位移呈幅值小于4.7 mm的小幅波动状态,锚索桩深部横向位移最大挠跨比为1.45‰,有效抵抗地层下滑力;隧道径向、竖向相对位移稳定在较小值,有效控制了隧道和边坡变形发展,增加其稳定性。     

昌福铁路隧道病害整治

南昌至福州铁路隧道断层破碎带、岩爆、软岩变形、强富水等不良地质非常普遍,隧道出入口埋深较浅,围岩破碎,在隧道施工中出现了衬砌开裂、衬砌背后空洞、隧道渗漏水等病害。通过对此隧道病害的现场调查研究,并结合国内相关资料,针对衬砌开裂出现的三种不同情况,分别采用了锚固注浆、碳纤维加固以及嵌填沟槽后注浆加固等措施,采用压浆填充、封堵防水方法整治隧道衬砌背后空洞和渗漏水病害。整治措施实施后在隧道运营前变形已经趋于稳定,证明采取的处理方法合理有效。     

基于长期监测的高水压岩溶隧道二次衬砌水压特征研究

通过长期监测宜万铁路4座典型高风险岩溶隧道运营期衬砌水压,结合模型试验、理论分析研究岩溶隧道二次衬砌水压的特征,提出岩溶隧道衬砌水压计算的概化模型。研究表明:(1)各隧道实测衬砌水压总体值不大,最大0.13 MPa,低于1 MPa抗水压衬砌设计值;断面水压分布受洞内排水效应影响明显;水压的动态与雨季关系密切。(2)岩溶隧道初始水压的确定主要受隧道上、下方的排泄基准面控制,施工过程中的泄水洞构成新的排泄基准面;初始水压与排泄能力和降雨的补给有关。(3)只有考虑隧道排水时才能发挥注浆加固圈对渗透水压的衰减作用;二衬水压受隧道排水量Q2与渗入初期支护的水量Q1的综合影响,二次衬砌上水压与Q2/Q1成反比。(4)排水洞排水通畅对二衬水压影响较大,在运营的过程中,应对排水洞进行定期的检查和维护,保证其排水通畅。本文可为高水压岩溶隧道的设计与运营提供参考。     

基于ABAQUS的地质偏压隧道非线性接触分析

针对于山岭隧道常出现的,穿越倾斜产状的层状岩体,或多在隧道进出口处节理裂隙发育的情况,结合成兰铁路茂县隧道出口地段所处的地质偏压环境,应用ABAQUS有限元分析软件中的面-面接触单元,建立节理软弱结构面的二维隧道模型。并对地质偏压隧道的围岩压力及衬砌结构内力进行非线性接触分析和计算,初步得出单线铁路隧道在地质偏压情况下围岩和衬砌结构的位移、应力的分布特征,并讨论软弱结构面的摩擦系数对隧道偏压作用的影响,根据隧道受力特点提出隧道在地质偏压情况下可能采取的建议和措施。