工程隧道混凝土防渗漏措施

工程隧道在混凝土衬砌完工以后,隧道周围裂隙水被封闭于混凝土衬砌之外,使其形成较高的水头压力,常常会在衬砌混凝土的薄弱部位渗出,影响构筑物的安全使用。文章就工程隧道出现渗水后应如何防治和处理进行了论述。     

大瑶山1号隧道下穿水库段衬砌结构设计研究

大瑶山一号隧道下穿水库段由于环境要求的特殊性,提出对地下水必须采用限量排放的措施。通过对隧道衬砌外水压力进行分析,得出了在进行衬砌结构验算时应考虑外水压力的存在。并利用ANSYS有限元软件针对不考虑外水压力和考虑外水压力作用情况进行分析,得出了两种情况的受力状态是完全不同的。提出了在地下水较丰富段落采用"以堵为主,限量排放"的设计思路,为类似工程建设提供借鉴。     

隧道地下水处治的国内外研究现状分析

为深入研究隧道设计、施工面临的地下水处治难题,为高压富水隧道设计、施工提供理论依据,对隧道地下水处治技术的现状进行分析。不同部门在不同时期和社会经济条件下,提出了不同规范和地下水处理措施。针对隧道工程设计、施工过程所遭遇的地下水问题,尤其是隧道衬砌水压力荷载问题,各行业部门在隧道(洞)工程支护结构设计中对富水地层地下水压力对支护结构的影响认识并不一致,尤其是对外水压力能否折减仍存在一定争议,对地下水作用的认识仍未达成共识。为此,对隧道地下水问题从概念和方法上进行研究,在研究现状及存在的主要问题分析基础上,提出了下一步研究思路。     

岩溶区运营公路隧道衬砌受力特性模型试验分析

岩溶区隧道的修建改变了原有地下水平衡,溶洞的存在会使水压力集中作用在隧道衬砌上产生集中应力,严重威胁到隧道的正常运营与安全。以广东省岩溶地区运营公路隧道为工程依托,基于室内隧道模型试验,研究岩溶区运营公路隧道在不同溶洞空间分布形态大小特征、不同节理倾角、强降雨条件下衬砌的受力特性,以隧道衬砌表面应变、孔压、土压力和衬砌周边围岩位移的试验测试数据为分析依据,得出结论:沿经过隧道衬砌中心位置走向为45°和135°的溶洞对隧道衬砌不良作用大;溶洞的直径对于隧道衬砌受力特性影响最小,其作用主要是通过与围岩节理面倾角和溶隧间距(溶洞与隧道)的组合来体现;溶洞与隧道距离约在该距离为1.5倍隧道直径时,隧道衬砌的安全性最差;围岩的节理面倾角对隧道衬砌安全性的影响较为复杂,主要表现为以围岩沿节理面方向运动发生的附加应力作用和地下水沿节理面渗流所发生的孔压调节作用。     

砂卵石地层地下水对盾构隧道影响的离散元流固耦合分析

为探明砂卵石地层中地下水对盾构隧道衬砌上的土压力以及地层变形的影响,以成都地铁2号线为依托,采用颗粒流方法,从细观角度模拟分析地下水对盾构隧道衬砌荷载分布以及地层扰动的规律,研究盾构隧道动态施工过程中及后期稳定后的水、土压力分布。研究表明： 考虑地下水工况时的衬砌荷载小于不考虑地下水的工况,开挖后地下水位越高,衬砌荷载越小;地下水分布影响隧道开挖后洞周应力重分布,拱顶处受到的影响最大,拱肩处受到的影响最小;盾构隧道开挖后,拱顶上方存在一定范围的松动区,在松动区上方一定范围形成坍落拱,起到承载作用,同时将上方土荷载有效地传递到洞周两侧。考虑地下水时,由于有效应力减小,地层变形相应减小,地层受盾构施工扰动的影响减弱。     

水库附近矿山法隧道抗水压衬砌结构研究

目前我国出现了大量的城市下穿隧道,但由于各城市间水文地质条件的差异性较大,既有的工程设计与施工经验不能生搬硬套,而应结合项目自身及周边环境的特点有针对性的展开研究,如何有效平衡地下水的适量排放与衬砌结构安全性、经济性的合理统一,对隧道设计至关重要。但是目前的防排水系统及防水衬砌设计等关键技术在城市地下空间建设过程中研究尚不系统,国内外也并无成熟的资料可供参考。基于此,以深圳市东部过境高速公路连接线中复杂水文地质隧道为工程依托,运用FLAC3D软件,研究分析了不同防排水方案下水压力分布特征及结构承载机理,并提出依托工程中合理防排水系统及防水衬砌设计方法,以期指导后续工程设计,保障工程施工与运营安全。     

杜公岭隧道工程地质特征及工程危害性分析

为查清杜公岭隧道工程地质条件与隧道病害间的关系,通过对杜公岭隧道工程地质条件的论述,分析了隧道工程地质特征,探讨了各类地质因素对隧道工程的潜在危害与风险。结合杜公岭隧道工程建成运营后出现的隧道病害与检测情况,系统地分析了多种工程地质因素对隧道工程产生危害的作用机理。研究表明:杜公岭隧道工程地质危害性是由地层岩性、地下水、岩溶、地质构造等多种地质因素共同作用的结果。在这些影响因素中,地下水显化并加剧了隧址区各种工程地质因素,促使隧道围岩产生软化膨胀、隧道衬砌支护结构附加荷载增加、隧道衬砌混凝土结构遭受硫酸盐侵蚀等;岩溶为地下水的流通与汇集提供的途径,使得大气降水对其快速补给,并在局部区域汇集;围岩中的石膏岩在地下水的作用下产生膨胀,并为地下水的腐蚀提供了硫酸根离子供给;各类危害行为相继出现、互相交织,对隧道衬砌结构从不同的方面造成了损害,使其隧道衬砌呈现出不同的病害表现形式。因此,隧道工程的安全性与稳定性常受控于隧址区工程地质条件,而由于现有技术与人类认知的局限,无法实现对隧址区工程地质信息的透明化获取与工程危害性的精准预判,使得隧道工程建设常面临较高风险。     

漫谈矿山法隧道技术第十四讲——隧道涌水及其控制方法

分析制定隧道控制地下水对策的基本观点:既要考虑隧道施工对地下水的影响,也要考虑地下水对隧道施工的影响。指出控制地下水的对策必须符合3个条件:1)确保施工作业安全、顺利地开展;2)不对周边环境产生有害的影响;3)以合理的工费和工期来实现。隧道涌水视其发生位置、涌水量、发生时期、涌水量的历时变化等是各种各样的,应对隧道涌水进行合理分类,以便有的放矢地采取相应的对策。介绍了日本统计的地质构造和涌水现象的分类。涌水处理应达到3个基本目标:1)确保隧道施工在无水的条件下进行,或者是在可以接受的渗漏水条件下进行,或者是在对周边环境"可接受干扰"的条件下进行;2)二次衬砌原则上不承受水压作用,不得已时把水压控制在二次衬砌容许的范围内;3)运营中的隧道洞内不能成为地下水流经的通道,隧道衬砌背后必须形成一个纵横交错的、不易堵塞的、通畅的排水系统。达到上述目标的基本方法是:充分利用和提高围岩的隔水性能,合理地处理好"排"与"堵"的关系。针对涌水处理的3个基本目标,分别介绍了国内外相应的经验和措施。1)一些国家的指南、标准对隧道的涌水量进行了分级,认为涌水量≤2.5 L/(min·m)时基本上可以认为是在无水条件下施工;一般的线状流水、经常涌水可以用自然排水法排水;而针对突发大量涌水,则需要采取特殊的地下水对策予以解决。2)按照二次衬砌是否承受水压,隧道可分为3种情况:1衬砌不承受水压,即所谓的完全排水型隧道;2衬砌承受全部水压,即所谓的非排水型(防水型)隧道;3衬砌背后设置注浆域,分担衬砌承受的水压,衬砌只承受部分容许的水压。从目前的隧道设计实际来看,在山岭隧道中多数采用方案1,在城市隧道中多数采用方案2,在高水压和突发大量涌水的极端情况下采用方案3。介绍了日本、美国的设计经验。3)我国铁路隧道采用把地下水引入隧道,再从洞内两侧边墙附近设置的排水沟排出地下水的做法是值得商榷的;特别是在可能发生冻害的地区,更不可取。在国外,日本、德国、法国等国家的铁路、公路隧道基本上是把中央排水管设置在仰拱内或仰拱下方,而在隧道两侧只留有用于排出流入隧道内的雨水或隧道清洗水的排水沟;因此,建议立项研究取消洞内排水沟,设置中央或两侧脚部排水管的问题。最后指出,实现涌水处理的3个基本目标我们尚需努力,特别是"目标"的定位问题,尚需进行基础性的研究才能解决。在隧道施工中,涌水是不可避免的、客观存在的现象,我们积累的经验非常丰富,但缺乏系统的、认真的总结和归纳。     

韶赣高速公路白山隧道水害机理与安全性评价

水害给隧道结构自身和隧道内行车安全带来极大的威胁,可导致运营隧道出现塌方等事故。以韶赣高速公路白山隧道的衬砌裂损及渗漏水等病害为例,研究水害产生机理,表明隧道周边地下水的泄、排水,导致周边围岩土体流失,进一步加剧了围岩状况的恶化,使得隧道所受的围岩压力增大,渗漏水通道扩大,进而引发水害。采用MIDAS/GTS大型有限元软件分别对隧道衬砌背后及围岩的脱空、积水等现象进行数值模拟,结果表明,衬砌断面安全系数由无空洞时的5.91降为2.57,安全性明显下降。针对隧道水害机理和模拟结果,给出了工程应对建议。     

盾构隧道横向受力的通用解析计算方法研究

在盾构近接工程中，隧道周围的土体荷载可能不再是半无限土体中的规则分布。从结构力学力法基本原理出发，通过对荷载分布的离散化处理，建立了一种通用的解析计算方法，可以计算任意土体荷载分布下隧道衬砌结构的内力和变形。为方便工程应用，借助于MATLAB编程，对3种土压力分布形式下的隧道内力和变形进行了程序化计算。结果表明:当侧向土压力为均匀分布和梯形分布时，衬砌环的内力和径向收敛位移差异较小，不超过10%；当侧向土压力为二次分布时，衬砌环的弯矩和剪力有所增加，轴力有所减小，横鸭蛋弯曲变形程度增强。     

高水压公路隧道的结构受力特征及对围岩稳定性的影响

以四川省某公路的高水压隧道为对象,采用有限元软件ANSYS11.0,对其结构的受力特征和围岩的稳定性进行了研究。结果表明,水压力对隧道所受的轴力、弯矩、剪力影响最大,受水压力的影响,轴力增加69%以上、弯矩增加97%以上、剪力增加203%以上。在水压力作用系数相同时,在衬砌背后排水系统排出的地下水时,衬砌内力、塑性应变、隧道位移最大值要大于从衬砌渗出的数值,但增幅很小。无论是蛋形断面还是圆形断面,隧道轴力、位移矢量、竖向位移的最大值均有一定程度的减小,两种断面的减小幅度非常相近,圆形断面对隧道结构受力与围岩稳定性要比蛋形断面好。水压力分布不均匀的衬砌内力、塑性应变、隧道位移最大值比分布均匀的要大,其中弯矩、塑性应变最大值增加非常明显,分别增加了100%、443%,水压力分布不均匀对隧道结构受力、围岩稳定性影响较大。     

公路隧道排水系统结晶堵塞治理

隧道排水系统堵塞危及衬砌结构的安全问题不容忽视。在东溪山隧道水害及隧道排水系统堵塞问题调研分析的基础上,提出了一种可维护型排水治理方案。基于现场监测及数值模拟,进行了降水与排水流量、衬砌背后水压响应特征分析,评价了衬砌结构受水压状态下的安全承载性能。结果表明：(1)排水流量和衬砌结构背后水压力对降雨量具有较敏感的响应性,其中水压力对频繁强降雨的响应更敏感;(2)排水流量和水压力监测结果表明可维护排水系统大多数时期处于良好工作状态,仅在频繁强降雨时排水系统无法快速排泄地下水,背后水压力上升;(3)经数值模拟验证,衬砌结构在峰值荷载下仍有一定的安全储备,不会发生结构承载的破坏,采用可维护型排水方案治理排水系统堵塞问题有效可行,可为同类工程问题提供经验参考。     

连拱隧道围岩压力计算研究

连拱隧道围岩压力的计算与单洞隧道不一样,在《公路隧道设计细则》（JTG/T D70—2010）的基础上对连拱隧道深浅埋分界判断及围岩压力进行了研究。以象山隧道为具体工程实例,对围岩压力进行了计算,并采用midas数值计算软件对衬砌及中隔墙内力进行了计算,得出内力分布图,对连拱隧道设计有一定的指导意义。     

柳州市某公路隧道衬砌设计

结合柳州市某公路隧道工程,介绍公路隧道浅埋隧道围岩压力的计算和复合式衬砌的设计,总结了隧道衬砌的设计经验,供同类工程参考。     

铁路隧道工程缺陷整治处理控制

结合新建瑞昌至九江铁路吴家铺隧道缺陷整治处理工程实例,分析铁路隧道工程缺陷形成原因,针对隧道脱空及空响、衬砌厚度不足、仰拱(底板)底空洞及虚砟、衬砌钢筋保护层厚度不足、衬砌钢筋和施工缝止水带外露、衬砌裂缝和渗漏水、衬砌砼不密实、拱顶掉块及蜂窝麻面和错台等缺陷提出整治处理措施。     

铁路隧道衬砌空洞成因分析及整治

为解决不良地质条件下铁路隧道衬砌空洞整治效果难以保证的难题, 依托隧道整治实际工程, 采用理论分析与数值计算, 对衬砌空洞成因、近似标准流程化的整治技术方案、不良地质条件下衬砌结构安全性验算、整治效果评价等方面进行研究。 研究结果显示: 1)衬砌空洞主要是由地下水侵蚀、岩溶等不良地质作用以及初期支护不平整、冲顶不满、人为因素等施工质量问题导致的; 2)通过结构安全性验算、地质雷达无损检测和衬砌强度试验的效果验收可知，所建立的铁路隧道衬砌空洞系统整治理念与方法体系具有良好的效果。     

城市软弱围岩浅埋隧道塌方处治及效果分析

为研究城市软弱围岩浅埋隧道塌方处治效果,以福州市湖东东路南线隧道K0+920处塌方处理工程为依托,分析了塌方的主要原因,提出了"双层注浆小导管"的处理措施,通过拱顶沉降和周边收敛的现场监测,对处治效果进行分析。结果表明,在地下水渗入围岩后,由于原设计支护参数偏于不安全,施工方法不够合理,导致隧道塌方;处治后洞内检测结果显示围岩变形得到较好的控制,达到施作二次衬砌的要求,相关变化值都在规范的允许范围内,隧道结构处于稳定状态。该研究可为类似隧道工程塌方处理提供参考。     

探地雷达检测隧道衬砌质量缺陷判别及工程应用研究

探地雷达检测技术具有高效、快速、无损等优点,广泛应用于隧道衬砌质量检测,本文通过对隧道衬砌质量常见缺陷的类型、成因及缺陷典型雷达图像的识别分析,依托探地雷达技术在某铁路隧道衬砌质量检测工程中的应用实例,对隧道衬砌质量缺陷类型、数量、分布等方面进行统计分析,得出隧道衬砌质量缺陷分布的一般规律,研究结果对指导隧道衬砌施工过程质量控制和缺陷整治,提高隧道建设和运营养护水平具有工程实践意义。     

新庄岭隧道衬砌裂缝病害检测及分析

本文通过对新庄岭黄土隧道衬砌裂缝按类型及所在位置进行统计,结合隧道衬砌类型、围岩压力测试、衬砌取芯样及隧道所处的地质环境,综合分析造成新庄岭隧道衬砌裂缝形成的因素有:围岩级别划分不明显、洞周应力演变、衬砌施工质量、农田灌溉水等。     

不等高三连拱隧道衬砌变形分析及控制措施

为找出不等高三连拱隧道衬砌变形的原因和特点,提出相应的施工对策。以京石线DK278+824～DK279+389里程段明挖施工的不等高三连拱隧道为工程依托,针对跨高不相等的特殊结构形式,分析其受力情况,指出该段不等高三连拱隧道衬砌变形的原因及特点。结果发现:高跨隧道混凝土衬砌受到覆土压力及侧向土压力的扭转,衬砌有逆时针整体转动的趋势,隧道底部通过换填片石混凝土可以有效地控制隧道衬砌的竖向位移。通过数值模拟计算,证实了该控制措施的可行性。