严寒地区高速铁路隧道冻害整治及隧道防冻设计优化

由于受认识水平和施工工艺水平的限制,北方严寒地区修建的高速铁路隧道运营后偶发冻害和渗漏水等问题,严重威胁着高铁动车的运行安全。剖析北方某运营隧道原设计防冻和排水措施,隧道产生开裂、鼓包变形和渗漏水等病害及原因,认为衬砌背后的空腔、厚度不足和混凝土不密实是病害产生的主要原因。对渗漏水采用注浆封堵和边墙增设竖排水。衬砌开裂采用注浆嵌缝或锚杆加钢带固定。综合性病害或较严重处设置保温层波纹钢板套衬进行防护,经温度测试,衬砌后均为正温。根据病害及整治效果,对新建赤喀客运专线天秀山隧道防冻害及排水技术措施进行研究优化,采取素混凝土增设钢筋,环向盲管增设保温层,延长深埋水沟,增加竖向盲沟等措施。     

寒冷地区铁路隧道排水设施电热防冻技术

结合工程实例详细介绍了在排水沟底部敷设专用加热电缆并运用远程监控技术实时对现场设备运行状态进行监控,实现排水设施防冻害的技术。对现场排水设施监测数据的分析显示,隧道内环境日平均温度低至-15℃,排水沟水温仍可基本稳定在5℃左右,保证隧道排水通畅无冻结。电热辅助防冻害技术能够有效解决严寒地区既有铁路隧道浅埋排水沟的冻害问题。     

既有线隧道病害的整治方法

介绍运营线上隧道病害及其隧道衬砌腐蚀、隧道衬砌裂损、隧道冻害及隧道洞门损坏等病害的整治技术。     

寒区铁路隧道衬砌电热导流板研发及应用

寒区铁路隧道衬砌冬季易出现冻害。对冻害现状及其形成原因进行了分析,提出安装电热导流板的措施来预防衬砌冻害,并在扎尔斯台隧道进行安装和试用。结果表明:电热导流板的安装能有效地防止衬砌渗漏水,进而避免了隧道衬砌冻害的发生,整治效果良好,可为类似的寒区铁路隧道衬砌冻害整治工程提供借鉴。     

寒冷地区铁路隧道防排水设施冻害浅析

分析新建东北东部铁路通道白河至和龙段隧道防排水设施发生冻害的机理,指出应根据局部气候条件确定防排水设施防冻害标准,部分防排水设施宜采用较高一级的构造措施,施工中特别注意防冻措施细节处理,尽量减少冷桥.     

寒冷地区既有铁路隧道排水系统冻害整治研究

通过总结多年来京包线旗下营隧道冻害处理经验,分析隧道排水系统冻害发生原因,提出排水系统冻害综合整治对策。主要包括对隧道排水沟进行人工和机械清淤,隧道横通道安设横洞门,排水沟内安装隔温层,沟底铺设电热带。这种以"防水是基础,排水是核心,保温是关键"为思路的治理方案,经受住了实际考验,收到良好效果,值得推广。     

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。     

寒区铁路隧道衬砌电热导流板结构选型研究

寒区铁路隧道由于水文地质条件、地形、施工等原因衬砌常出现渗漏水、结冰等病害,威胁列车行驶安全,不断增加工务部门养护维修成本。综合考虑隧道衬砌冻害现状及施工要求,在分析导流板的选型及电热结构选型的基础上,研发出4种电热导流板结构形式。根据各种类型隧道衬砌冻害整治需求各种形式的电热导流板能在设计范围内任意搭配组合,使导流板紧密地贴合在隧道壁上,达到较好的防冻害效果。     

新建兰渝铁路隧道衬砌渗漏水原因分析与治理措施

针对新建兰渝铁路兰州—广元段多座隧道出现的二次衬砌渗漏水问题,通过现场专项检查、查阅资料等手段对渗漏水病害进行了分类,从工程地质环境、防排水结构设计与施工、防排水设施及衬砌完整性3个方面分析了病害原因。提出区域渍水及单点、线状裂缝渗漏水缺陷,衬砌环向施工缝渗漏水缺陷和止水带外露缺陷的整治措施,实施后治理效果明显,可供相关工程借鉴。     

寒冷及严寒地区铁路隧道防排水设计探讨

研究目的:我国寒冷及严寒地区已建成的隧道存在渗漏水影响造成的仰拱翻浆冒泥、衬砌开裂、底鼓甚至侵限等一系列病害.通过对东北地区既有铁路隧道防排水技术现状及运营维护状况进行的调研,分析严寒及寒冷地区防排水设计、施工和运营中存在的问题,指出防排水设计技术需要不断提升水平,从而简化运营维护及保证行车安全.研究结论:结合拟建及在建隧道的防排水设计、施工中存在的实际问题以及新工艺、新材料的实用,总结出保温水沟、中心深埋水沟、防寒泄水洞以及保温盲沟等保温排水的设计应优先采用新型保温材料,减少施工工序以及减低施工难度,以充分解决寒冷及严寒地区隧道的冻害问题.     

既有线铁路隧道温度场特征及防冻胀措施

针对寒区铁路锡(林浩特)—乌(兰浩特)线扎尔斯台隧道出现的冻害问题,分析了冻害产生的原因。利用ANSYS有限元软件对隧道温度场进行了数值模拟,分析了隧道结构及围岩内部的温度场分布规律。通过方案比选,确定采用衬砌表面喷射硬质聚氨酯保温层的整治方案,并对该方案的效果进行了数值分析。结果表明:在隧道衬砌未设置保温层时隧道内冻结深度达到了210 cm,围岩内容易出现冻胀现象;设置保温层后15 cm厚度的保温层内全部出现负温,二衬混凝土内部5 cm范围内出现负温,在围岩内没有出现负温及冻胀现象;随着径向距离的增加,围岩温度逐渐升高,但变化逐渐减缓并趋于稳定。     

铁路隧道防排水设计探讨

铁路隧道防排水标准随着建设标准得到大幅提升,但新建隧道仍存在不同程度的渗漏水情况,有必要对隧道防排水体系进行再认识。通过对某客运专线隧道防排水设计及运营后的渗漏水情况进行剖析,提出了加强细部防水设计、增加防水材料功能和防排水施工工序化等改进措施,提出了建议的排水思路,旨在引出隧道防排水设计需改进的方向。为适应寒冷地区高标准铁路建设需要,对寒冷地区隧道防排水系统的防冻保温也提出了建议。     

高水压富水山岭隧道不同排水率的分析研究

以某富水区山岭隧道为工程背景,通过建立有限元地层结构模型,对隧道结构在高水压力作用下的力学行为进行模拟分析,得出排水率对衬砌外侧水压力分布规律以及衬砌结构受力情况变化规律的影响。研究结果表明:通过改变排水率可以有效降低衬砌外侧水压力,但过低的降低排水率,衬砌外侧水压力降低效果不明显。     

对南昆线（西段）隧道衬砌漏水整治的思考

本文对新建南昆铁路西段隧道衬砌渗漏水病害整治所采用的主要方法简要介绍，包括衬砌背后注浆、衬砌内部注浆、喷抹砂浆防水层、嵌缝堵漏、凿槽排水等方法。同时，对其产生的原因进行了分析，并提出了整治的体会，供今后防排水设计和施工参考。     

隧道工程渗漏水机理及防治

文章主要针对公路隧道广泛存在的渗漏水问题,简要阐述了渗漏水的现状、危害,分析了造成排水型隧道衬砌结构渗漏水的原因,提出在排水型衬砌结构中,排水泄压是解决隧道渗漏的主要方式。并依据此观点,提出了在初期支护上的渗漏位置集中引水泄压方式,以及在二次衬砌“三缝”止水带下部安设排水管与隧道排水沟相连的排水方式。     

寒区运营隧道冻害防治监测系统及应用

引起寒区冻害的因素十分复杂,隧道冻害预防与整治是一项复杂而艰巨的工作。以运营的准池铁路杀虎口隧道为工程依托,设计合理的冻害防治监测系统,通过对监测结果的分析,预测冻害的重点防治范围。研究结果表明:距洞口500 m范围内围岩有冻结可能,围岩最大冻结深度1.55 m,排水量较大区段位于下坡端进口段1 300 m范围内,因此冻害重点防治区段为进口端500 m范围内的软岩区段,预测冻害类型以衬砌渗漏水、衬砌开裂为主。     

隧道衬砌施工缝质量缺陷分析及预控措施

隧道衬砌施工缝是隧道衬砌受压及防排水的薄弱部位,是隧道衬砌工程质量的关键控制点。在我国大部分铁路隧道衬砌混凝土施工后,仰拱、二衬施工缝极易出现不同程度的裂纹、开裂、掉块、脱空、渗漏水等质量缺陷,直接影响隧道的使用功能,甚至对后期运营安全问题埋下隐患。本文结合在建成兰铁路隧道工程实体质量缺陷防控情况,对隧道工程已出缺陷进行分析,针对隧道仰拱、二衬施工缝质量过程控制提出了相应的预防措施,可为同类隧道工程施工缝质量控制措施提供借鉴和研究。     

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。     

泡沫混凝土在隧道衬砌背后空洞中的处治技术研究

泡沫混凝土是一种新型独特的多功能建材,具有轻质、整体性能好、低弹减震性好等特点。结合G312线六盘山隧道加固改造工程背景,对隧道在施工过程中进行了衬砌背后空洞区探测,综合分析衬砌背后空洞原因,确定采用泡沫混凝土对衬砌背后空洞进行处治;重点讨论了材料优点和使用要求以及隧道衬砌背后空洞处治施工工艺。通过该方法和手段保证了衬砌背后空洞的受力安全,降低对隧道衬砌的附加荷载,并形成缓冲层,为隧道加固改造工程及类似施工提供技术参考。     

岩溶弱发育地层隧道衬砌水压规律及结构安全性研究

当地层岩溶弱发育时,地表水下渗速度相对较慢。这种条件下,隧道常规防排水方案是否能够有效排导地下水,降低衬砌背后水压,还需要进一步研究。以重庆市某岩溶弱发育高铁隧道工程为依托,设计衬砌拱顶水头高度为10,15,20 m及30 m四种工况,采用三维数值模拟方法对常规隧道防排水方案条件下岩溶隧道衬砌水压分布规律及结构安全性进行研究。研究结果表明：(1)正常排水条件下,隧道衬砌水压折减率拱顶比仰拱高,且随着水头高度增加,折减率也随之减小;(2)在水压和围岩压力共同作用下,初始水头高度为10 m和15 m时,衬砌结构能够满足安全性要求,当初始水头超过20 m时,衬砌结构不能满足安全要求;(3)当常规隧道防排水方案用于岩溶弱发育段隧道时,需要对仰拱的排水方案进行改进或优化,以达到结构安全的要求。