祁连山隧道二次衬砌混凝土开裂原因及整治方案研究

针对祁连山隧道运营期内二次衬砌开裂的病害问题,通过对现场进行调查研究,统计了二次衬砌裂缝特征及走向分布情况,分析了裂缝产生机理及原因,并根据相应规范及设计要求,对不同类型衬砌开裂情况提出了整治措施及建议.     

隧道衬砌多点独立加载试验系统研发与应用

隧道衬砌模型试验是一种研究衬砌力学性能和开裂行为、指导隧道衬砌结构设计优化与维修加固的重要试验手段。文章介绍了自主研发的隧道衬砌多点独立加载试验系统,该系统能够按照二次衬砌荷载的分布形态和量值,对大尺寸衬砌模型的15个关键位置进行低速高精度加载,实现复杂受力条件下衬砌结构受力变形和开裂行为的物理模拟。以某黄土隧道浅埋段衬砌断面为试验背景,基于二次衬砌受荷现场监测结果,利用该试验系统进行了相似比为1∶10的二次衬砌受力变形模型试验,归纳总结了二次衬砌的开裂特征与应变变化规律。结果表明,该系统加载效果良好,加载精度满足工程试验要求。其试验结果有助于预测二次衬砌裂缝病害发展,明确衬砌加固重点区域,可为衬砌的维修加固提供帮助。     

大断面海底隧道初期支护变异对二次衬砌安全性的影响

运用大型有限元通用软件ANSYS和钢拱架与混凝土间的粘结滑移退化模型,分析了海底隧道典型初期支护裂缝及钢拱架锈蚀对二次衬砌安全性的影响规律.相对于未开裂前,拱顶开裂造成二次衬砌边墙安全系数最大降幅达5.0%,拱腰开裂造成未开裂侧二次衬砌边墙安全系数最大降幅达15.6%;初期支护承受全部围岩荷载时,钢拱架锈蚀对二次衬砌拱顶安全系数的影响最大,80%锈蚀率时拱顶安全系数降幅为10.0%左右.     

基岩完整隧道衬砌环向裂缝成因分析及其防治措施

文章通过向莆铁路线七座完整基岩隧道二次衬砌环向裂缝的统计,对隧道衬砌开裂的原因进行了综合分析,阐述了混凝土结构裂缝的危害大小程度,以及设计及施工管理过程中对衬砌裂缝的控制途径,并对此提出了相应的处理措施和建议.     

分离式套拱加固带裂缝衬砌的变形规律试验研究

文章基于1∶10的相似比制作拱顶带单条纵向裂缝且裂缝深度为原衬砌厚度1/3的隧道二次衬砌模型,采用弹簧模拟地层抗力,进行了分离式套拱加固衬砌(原衬砌与新增套拱之间增设防水板)的径向加载试验,得出了带裂缝衬砌经分离式套拱加固后的变形规律与破坏模式。结果表明,在松动荷载作用下,分离式套拱加固结构的受力过程分为"初期加载—预制裂缝径向贯通、预制裂缝径向贯通—套拱拱顶裂缝径向贯通、套拱拱顶裂缝径向贯通—试件破坏"三阶段,破坏荷载由原衬砌拱腰截面控制,关键部位破坏顺序为拱顶开裂—拱腰断裂—拱顶破坏,整体破坏性质为脆性破坏。     

衬砌开裂隧道的稳定性分析及治理技术

隧道衬砌开裂将影响隧道的承载能力和使用安全.文章主要分析了铁路隧道开裂状况及原因,对裂缝宽度的影响程度进行了分级,利用断裂力学的方法研究了衬砌开裂隧道的稳定性,并提出了相应的裂缝治理技术.     

铁路隧道结构设计参数对二次衬砌裂缝影响规律研究

对玉磨铁路安定隧道二次衬砌裂缝的分布进行统计分析，并提出一种更接近实际荷载情况的模拟方法，对二次衬砌的裂缝发展规律和控制因素进行研究。采用正交试验研究四因素（混凝土强度等级、衬砌厚度、钢筋直径、保护层厚度）三水平条件下衬砌裂缝情况。结果表明：现场衬砌裂缝分布情况统计显示裂缝主要分布于拱脚和拱腰位置，拱顶次之，拱肩裂缝较少，纵向裂缝比例达到63%，环向裂缝和斜向裂缝占比分别为18%和19%；衬砌各部位损伤出现的顺序为拱脚、拱顶、拱腰、拱肩，而裂缝发展程度一般为拱脚>拱腰>拱顶>拱肩；二次衬砌结构参数对拱脚裂缝宽度的影响程度为混凝土强度等级>保护层厚度>衬砌厚度>钢筋直径；随着因素水平的提升，混凝土强度等级、衬砌厚度、钢筋直径的影响程度逐渐减小，衬砌厚度影响趋势则相反。     

岩石蠕变对隧道二次衬砌结构影响的研究

岩石蠕变是岩石的重要力学特征之一.在隧道开挖完之后的很长时间内,围岩会因为蠕变而进行应力调整,蠕变产生的荷载由隧道的初期支护和二次衬砌联合承担.在隧道设计中往往将二次衬砌作为安全储备,而没有分析围岩蠕变荷载对二次衬砌的影响,因此分析隧道二次衬砌受力以及健康程度随时间的变化是十分有必要的.文章结合泥巴山隧道工程,利用大型有限差分软件FLAC3d的Burgers蠕变模型,分析了不同时间蠕变对围岩应力重分布以及对二次衬砌的力学性能的影响,得出了一些有价值的结论.     

片岩隧道群衬砌开裂特征与机理分析

在对湖北省谷竹高速公路隧道二次衬砌完整性的调查过程中,发现片岩隧道普遍存在二次衬砌开裂现象。为了合理科学地治理开裂问题,文章通过对沿线48座隧道的调查分析,归纳和总结出该区段隧道二次衬砌开裂的6大特征:片岩隧道二次衬砌开裂现象普遍;开裂位置主要位于进、出口浅埋段;先行洞裂缝数量多于后行洞,开裂形式主要为斜向开裂;在发生大变形、塌方等地段二次衬砌容易开裂;开裂的时间一般在二次衬砌施作5个月后。在此基础上,通过室内试验与现场调查共同分析二次衬砌开裂的成因机理,并得出原因:片岩的强度低,遇水易软化;洞口处的浅埋段成拱性差;偏压现象普遍;仰拱不均匀沉降;岩石受地下水的影响及岩体的蠕变效应。最后,根据开裂原因提出相应的增加围岩级别、加强洞口施工及重视小净距中夹岩稳定设计等建议措施,为类似工程提供相关参考依据。     

地铁暗挖隧道二次衬砌水头控制值及影响因素研究

文章结合广州某地铁暗挖隧道二次衬砌结构特点,通过三维数值模拟,研究了外水压力作用下二次衬砌的渐进性破坏过程。获得了二次衬砌各受力阶段对应的水头控制值,并针对影响二次衬砌水头控制值的相关因素进行了参数敏感性分析。根据现场检测结果,分析论证了某暗挖地铁隧道二次衬砌结构出现局部垮塌事故的主要原因。研究结果表明:广州地铁常规单线暗挖隧道二次衬砌的起裂开裂水头为30 m,水头大于47 m后裂缝深度将超过保护层厚度,大于74 m后混凝土压碎,大于90 m后钢筋屈服,大于95 m后裂缝贯通截面;为保证二次衬砌的耐久性,水头控制值应设定为47 m;对二次衬砌进行合理配筋并确保二次衬砌厚度,可有效提高二次衬砌的水头控制值;某隧道二次衬砌出现局部垮塌事故的主要原因为较高外水压力作用下二次衬砌厚度严重不足所致。     

轴对称解对隧道衬砌水压力计算的适用性研究

文章根据渗流理论推导了隧道衬砌水压力的轴对称解,并利用数值分析方法研究了轴对称解对不同形状隧道断面与浅埋隧道的适用性.研究结果表明:轴对称解适用于非圆形隧道断面衬砌水压力的估算;隧道断面形状对衬砌水压力折减系数的影响较小,可以忽略不计,其影响大小主要由衬砌与围岩的渗透系数比值决定.对于浅埋低水头隧道,用轴对称解计算的毛洞流量Qm与数值解比较,其误差较大,最大误差为36.5％;但用来计算衬砌水压力p1以及衬砌后水流量Q1时,误差相对较小,最大误差为6.3％,特别是利用轴对称解得出的衬砌水压力值与利用数值解得出的衬砌水压力特征值最大误差仅为3.4％.     

Mechanical Behaviors and Design Parameters of Segmental Tunnel Linings with New Type of Joints北大核心CSCD

Segmental linings in shield tunnelling are composed of segments and joints. Mechanical behaviors of the joints govern overall behaviors of tunnel linings. Two new types of joints are adopted in Shanghai Metro Line 18, including the fast-insertion joints for adjacent rings, and the fast-slide joints for adjacent segments. In order to explore the overall behavior of segmental linings with these new types of joints, the full-scale tests are carried out for new lining structure with aligned and staggered longitudinal joints. The mechanical behaviors of the tunnel linings under different loading conditions are obtained. Furthermore, the calculation models of the tunnel linings are discussed, and regarding the modified routine method, the structural design parameters under different loading conditions are calculated, which provides a reference for the design and the comparison of the assembly method of the tunnel linings with new types of joints. © 2018, Editorial Office of "Modern Tunnelling Technology". All right reserved.     

高烈度地震区山岭隧道模型试验研究

以雅泸高速公路高烈度地震区某山岭隧道为背景,对山岭隧道结构地震动力响应进行了大型振动台模型试验研究。试验表明,在隧道洞口段模型土表层裂缝均先从隧道拱顶偏向两侧45°角位置出现,然后斜向向上扩展;在隧道洞身段进出口纵向及斜向裂缝数量较多,大部分裂缝延伸至环向裂缝后终止。在隧道洞身段试验中,拱顶内缘和两侧边墙中部衬砌外缘出现拉裂性裂缝;在仰拱部位出现剪裂性裂缝或压裂性裂缝,并有不同程度的错动,是受地震影响最大的部位。     

浅埋偏压连拱隧道监控量测特征分析

结合云南某浅埋偏压连拱隧道,根据各施工阶段的地表沉降、拱顶下沉和水平收敛及洞内三维裂缝等现场监控量测,分析软弱浅埋偏压条件下连拱隧道的量测结果特征,给出量测结果的内在规律和联系。实践证明,上述量测项目和结果分析可以有效地反映浅埋偏压连拱隧道的稳定性情况,指导隧道的现场施工。文章旨在为同类工程现场监控量测的方案设计、分析方法和隧道的安全施工提供借鉴和参考。     

The Concept and Practice of Treatment for Damage in Railway Tunnel Linings Caused by High-pressure Karst Water北大核心CSCD

In recent years, railway tunnels in karst areas have frequently suffered flooding after high-intensity rainfall, which seriously affects the safety of tunnel operation and the order of transportation, and even interrupts the traffic. Based on the water hazard case in the Yuanbaoshan Tunnel on the Zhijin-Bijie Railway Line, this paper explores the causes of lining damage in terms of geology, rainfall, and the design and construction of water hazard sections, and puts forward the treatment technology for tunnel water hazards with the core concept of "making full use of existing structures and employing open drainage methods in key sections". Besides, this paper simulates and analyzes the formation of hazards and the treatment effect through numerical simulation. The results show that the subjective causes for the damage in tunnel linings include an insufficient understanding of the water-bearing formations at the geological investigation stage, the underestimation of water hazard risks posed by high-intensity rainfall during construction, and the unimproved waterproof and drainage system in the design alteration, while the objective reasons include the development of karst near the tunnel section that passes through the stratum, the strong connectivity of water conduits, and the high-intensity rainfall in a certain period of time on the tunnel site. As for the simulation results, they show that the increase of external water pressure caused by the sudden rise in groundwater level after rainstorm significantly increases the internal force of linings, and eventually leads to a much lower safety factor of sidewall linings and large scale damage, which is in consistency with the characteristics of the actual on-site damage. After on-site emergency treatment, the tunnel structure has become stable and even encountering unprecedentedly heavy rainfall twice, the tunnel has still remained in a good condition. Since then, no water hazards and other disasters have occurred, which proves that the treatment plan is valid. © 2022, Editorial Office of "Modern Tunnelling Technology". All right reserved.     

武汉长江隧道盾构段结构型式研究

武汉长江隧道是我国在高水压、强透水地层中修建的第一条大直径盾构隧道,且左侧河床历年冲淤变化幅度较大,如何选择合理的隧道结构型式是工程设计必须考虑的关键问题.为此,在国内外现有单层管片衬砌和全环双层衬砌的基础上,研究提出了一种新型的“管片衬砌+非封闭内衬”的双层衬砌结构该结构在不增加隧道开挖直径的前提下,允分利用圆形隧道底部和两侧的富余空间现浇钢筋混凝土,并与车道板结构共同组成非封闭二次衬砌结构,可以大幅度地减少河床冲淤变化时的结构横向变形,并确保隧道底部与两侧这些重点部位的防水性能及结构长期稳定性,是一种值得推荐的创新结构方案.     

Full-scale Test on Ultimate Bearing Capacity of Tunnel Segment Lining with Staggered Joints北大核心CSCD

Aiming at the serious effect of soil and water loss on tunnel operation and safety, full-scale quasi-static loading tests were conducted regarding the ultimate bearing capacity of staggered erected tunnel linings in unload- ing situation. The design of tested lining and loading schemes were introduced. The test results, including the evolu- tion of deformation, segment crack, joint opening and bolt stress, were presented. The bearing capacity and failure mechanism of tested linings were discussed and analyzed. It shows load-displacement curve is of elastic-plastic form and the tendency of load-displacement curve is linearly rising; strength failure of circumferential joint occurs and the interaction between segments decreases, leading to decrease of integral rigidity; shearing failure of concaveconvex connector of circumferential segment joint, compression induced concrete failure of longitudinal joint and bending failure of the segment finally cause stability loss of the tunnel structure. © 2018, Editorial Office of "Modern Tunnelling Technology". All right reserved.     

碳纤维布在连拱隧道衬砌裂缝病害治理中的应用

延安至安塞高速公路墩山连拱隧道主体工程完工后,衬砌出现了不同程度的裂缝和渗漏水等病害,通过对衬砌裂缝特征、产生原因的分析,并根据裂缝的开裂程度与发展规律,采用碳纤维布对隧道衬砌裂缝进行了局部修复和整体加固补强。由于在施工过程中严格控制施工工艺和施工质量,达到了预期效果。通过碳纤维加固模拟和监测表明:衬砌裂缝得到了有效控制,支护受力处于安全状态,围岩稳定,碳纤维布加固效果显著。     

地铁暗挖隧道二次衬砌施工质量控制浅析

文章根据深圳轨道交通二期工程安托山站—侨香站暗挖区间的二次衬砌施工经验,分析了地铁暗挖隧道二次衬砌施工质量的影响因素以及二次衬砌施工过程中容易发生的质量问题,并提出了具体的控制措施。通过经验总结,使地铁施工的管理、质量控制、施工通病防治上升一个台阶。