基于冲击弹性波的隧道衬砌混凝土强度检测技术研究和应用

铁路隧道衬砌混凝土强度主要检测方法存在精度差、对结构有损伤等问题,严重制约对衬砌质量的正确评估和控制。为此,研发了基于冲击弹性波的强度检测技术体系,包括技术原理、标定及检测方法、检测设备等,并在百余座铁路隧道开展验证和应用。结果表明,相对传统的回弹法等检测方法,该方法检测范围广,精度较高,可为铁路隧道衬砌混凝土强度提供有效检测。     

铁路隧道衬砌质量综合检测与安全性评定实例

为满足铁路电气化改造的需求,在病害调查的基础上,采用地质雷达法、超声回弹综合法结合钻芯法,对铁路隧道混凝土衬砌进行综合检测,并根据衬砌缺陷和病害的量化指标,分段评定隧道衬砌缺陷及病害的等级。结合隧道工程地质、水文地质等因素综合评定该段隧道衬砌的安全等级,按各段中病害最严重地段的安全等级确定该座隧道衬砌的安全等级。最后,根据不同的病害类型提出了具有针对性的治理措施建议。     

综合地球物理勘探方法在隧道衬砌质量检测中的应用

以中国东北地区某隧道衬砌检测实践为依据,分别从衬砌厚度的确定、衬砌病害的识别和衬砌混凝土强度的预测这三个方面,有针对性地阐述综合使用探地雷达法和超声回弹综合法对隧道衬砌进行检测,可大大提高检测精度.     

混凝土强度钻芯法检测与评定的若干问题分析

抗压强度是控制混凝土施工质量的重要指标,其试验、检测方法较多,且各有优缺点,其中钻芯法因其直观、结果可靠,在实际工程中得到了广泛的应用,但铁路、公路、港口等行业经验表明,在采用钻芯法进行混凝土强度检测与评定时,仍存在很多有争议和值得商榷的地方.本文对钻芯法检测技术、混凝土强度推定、检测结果评定的影响因素等进行研究,对国标、铁路、公路、港口等规程进行对比分析,提出了混凝土强度钻芯法检测需进一步开展研究的内容.     

某桥墩混凝土材料强度试验研究

某桥墩混凝土出现部分剥蚀和开裂现象,为了对其进行可靠性鉴定,采用回弹法及钻芯法对混凝土材料进行强度检测及分析,确定其强度级别,得出一些结论。     

隧道衬砌混凝土养护工艺研究

养护的温度、湿度、时间是保证混凝土养护质量的关键,及时有效的养护是提高隧道衬砌混凝土强度和耐久性的必要手段。隧道衬砌混凝土的养护应在拆模后立即实施,才能保证混凝土质量。以强度作为养护效果的评价标准,从养护效果的优劣上讲,标准养护>洒水养护(人工)>喷雾养护>喷淋养护>养护剂养护>半自然养护。推荐喷雾养护(非雾炮车)和喷淋养护作为隧道衬砌养护的主要手段。采用喷淋养护时会造成混凝土表面强度的降低,当采用回弹法作为主要手段进行检测时应引起注意。隧道拱顶布管自动喷淋养护、隧道拱顶布管双流体养护、喷雾养护系统等几种新型养护工艺有其科学合理性,值得推广应用。     

基于IDA分析法的公路隧道衬砌抗震性能分析

为合理评估地震作用下公路隧道衬砌损伤程度,以实际隧道震害资料及现有隧道损伤评价方法为基础,给出隧道衬砌性能指标并建立隧道衬砌损伤评价体系,采用IDA分析法全面讨论不同地震作用及地震动强度参数对于隧道衬砌地震响应的影响规律,通过易损性理论分析隧道衬砌在不同强度地震作用下超越不同性能水准的概率。结果表明:当设防烈度为6度时,小震作用下隧道损伤超越4个性能水准的概率均为0;中震作用下隧道损伤超越性能水准Ⅰ的概率为30.12%;大震作用下隧道损伤超越性能水准Ⅱ的概率为36.56%。IDA分析法作为一种有效的分析方法,能够较好地评估公路隧道衬砌的抗震性能。     

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。     

回弹法测强的研究

本文从生产实验中分析研究了用回弹法测定混凝土强度的优点和存在的问题,并进行了回弹法与用试验机测定强度的对比试验,论证了二者之间的关系,有利于回弹法的推广使用。     

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。     

基于地质雷达法检测钢筋混凝土结构衬砌脱空的研究

地质雷达法是目前隧道衬砌检测的主流方法,在检测钢筋及拱架间距、素混凝土结构等方面有优异的表现。当衬砌为钢筋混凝土结构时,由于电磁波的"趋肤"效应,检测结果不甚理想。以宝兰客专定西至兰州段某隧道区域钢筋混凝土结构的地质雷达检测为例,对典型的"脱空"地质雷达图像进行研究,并通过"破检"和敲击等方式进行验证。研究及验证表明,当衬砌层较薄或雷达信号的增益调节不当时,会有疑似脱空的假信号,易造成脱空误判;当钢筋分布密集时,衬砌脱空检测有一定困难,容易出现漏判。因此,应采用多种方法进行综合判识。另外,敲击法在检测衬砌浅部脱空时效果较好,应推广应用。     

铁路隧道混凝土强度参数取值探讨

现行《铁路隧道设计规范》中采用的混凝土极限强度与《混凝土结构设计规范》不一致，现行《铁路混凝土强度检验评定标准》中也没有给出混凝土极限强度的定义及检验方法，上述问题给铁路隧道结构设计带来困扰。采用调研与计算相结合的方法，对混凝土极限强度的由来和极限强度与强度标准值关系开展了分析论证，研究结果表明：铁路隧道结构设计中采用的混凝土极限强度最早来源于202组棱柱体混凝土试件的试验统计结果；混凝土极限强度与混凝土强度标准值存在数值对应关系，但两者的保证率不同(混凝土极限强度的保证率为84%,而混凝土强度标准值的保证率为95%);若铁路隧道结构统一采用混凝土强度标准值进行设计，对于钢筋混凝土衬砌无影响，对于素混凝土衬砌会导致衬砌厚度增大；《铁路隧道设计规范》中混凝土强度参与宜与《混凝土结构设计规范》中的规定相统一，这样即可保证隧道结构与其它结构的可靠性的一致性，也可消除的混凝土强度检验无标准可参照的困扰。     

基于机制砂混凝土收缩试验的隧道衬砌环向开裂原因探讨

针对叙(永)毕(节)铁路某标段5座隧道衬砌收缩开裂问题,开展隧道衬砌机制砂混凝土收缩特性试验研究,以分析衬砌环向开裂原因.通过工程调研和试验研究,考虑细骨料、混凝土强度等级、养护条件等因素的影响,对比分析机制砂混凝土与河砂混凝土在力学性能和收缩变形2个方面的差异.研究结果表明:机制砂混凝土的抗压、抗拉和抗折强度等力学性能指标均优于河砂混凝土,但机制砂混凝土收缩率指标高于河砂混凝土24％～35％,且机制砂混凝土收缩率随强度等级的提高而增大.通过试验判定隧道衬砌环向开裂的主要原因是机制砂混凝土收缩变形指标偏大,而隧道衬砌混凝土养护不到位增加了衬砌开裂的几率和程度.     

回弹法检测混凝土强度的数据处理流程简化分析

回弹法作为无损检测技术之一,由于其便捷、测试费用低、检测结果相对可靠等特点,已经在现场检测混凝土强度方面得到了广泛的应用,但目前其数据处理流程较为繁琐的问题亟待解决。根据回弹法的原理,对其数据处理流程进行简化分析,为回弹法的进一步应用提供一定的参考和借鉴。     

隧道衬砌拱顶带模注浆新材料的相容性和结合性试验研究

针对隧道拱顶脱空问题,采用传统的水泥浆作为回填注浆材料,带来与衬砌混凝土之间因收缩变形、相容性和结合性不足,导致隧道拱顶仍出现脱空、开裂等质量缺陷,项目实验室研发出一种隧道拱顶微膨胀砂浆回填注浆材料,在此基础上系统研究了回填注浆材料与衬砌混凝土之间的相容性和结合性能。结果表明:所研制的高流动性微膨胀充填砂浆与衬砌混凝土在施工性方面完全兼容;微膨胀砂浆和衬砌混凝土之间的结合体的抗压、抗折强度均高于混凝土的强度;微膨胀砂浆的抗裂性能优于混凝土,在衬砌厚度不足时,微膨胀砂浆与混凝土结合体能够替代衬砌混凝土,达到整体的结构性能且满足设计要求。     

喷混凝土早期强度监测的新方法

正1传统方法喷混凝土衬砌是隧道传统衬砌的一个组成部分,广泛应用于地下工程。喷混凝土获得强度的模式与普通混凝土类似,呈典型的"S"形曲线。对喷混凝土进行强度监测具有重要意义,基于2个理由:(1)人员回到掌子面的时间,这取决于喷混凝土发展到适当的强度;(2)喷混凝土衬砌随着隧道向前延伸而承受荷载,喷混凝土与加载速度相对应获得承载强度,所以,在各个时间段都能保证安全,衬砌不会产生超应力。     

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。     

高地温隧道衬砌混凝土早期开裂机理及防控措施

为解决高地温隧道衬砌混凝土早龄期开裂问题,以我国西部某超高地温隧道为依托,利用理论推导、数值模拟与现场测试方法分析温度与湿度变化耦合作用下高地温隧道衬砌混凝土早期开裂机理及针对性保温隔热措施.研究结果表明:高地温与混凝土早龄期水化产热共同作用形成的温度应力是隧道衬砌早龄期开裂的内在原因,早龄期混凝土强度增长不足是表面开...     

京张高铁隧道衬砌混凝土智能式养护成套技术实践

通过分析隧道衬砌养护期裂缝的形成机理,找到养护期衬砌裂缝控制的3个要素:湿养天数、环境相对湿度、衬砌内部与表面温度差和衬砌表面与隧道内环境温度差,进而提出混凝土养护期控制要求,包括养护时间、养护湿度控制方法、养护期温度控制要求及结构强度控制要求等。2016年开工建设的京张高铁八达岭隧道,采用添加粉煤灰和石粉的现浇高性能混凝土二次衬砌。现浇混凝土衬砌养护使用养护台车结合自粘式节水养护膜进行养护,同时采用充气式帆布气囊对养护中的隧道衬砌进行保温,取得了良好效果。结合京张高铁八达岭隧道衬砌智能式养护经验,介绍包括智能式养护设备、自粘式节水养护膜及保温充气式帆布气囊等智能式养护成套技术的使用情况。     

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.