新建隧道病害处治加固技术

以新建孙家崖隧道为例,分析了隧道初期支护变形、二次衬砌开裂等病害产生的原因及现状,提出了隧道病害整治的原则,并根据裂缝宽度以及素混凝土衬砌、钢筋混凝土衬砌的不同形式,采取了相应的加固方案,保证了该隧道的施工质量。     

纤维混凝土隧道衬砌地震动力响应特性的振动台试验研究

 为研究纤维混凝土隧道衬砌在地震动力作用下的动响应特性,对普通混凝土隧道衬砌与纤维混凝土隧道衬砌开展大型振动台模型试验,分析隧道衬砌的震害特征、地震动应变、结构内力和应变基线响应规律。试验结果表明：水平地震荷载及地层压力共同作用下,2种隧道衬砌均为仰拱最先开裂,其次为拱腰开裂,衬砌结构破坏模式主要为开裂、掉块和裂缝两侧挤压破坏;素混凝土隧道衬砌出现开裂破坏早,裂缝易贯通,裂缝两侧混凝土基体在振动过程中相对位移大;纤维混凝土隧道衬砌出现开裂破坏晚,裂缝两侧混凝土基体在振动过程中相对位移小,裂缝呈挤压破坏状;纤维延缓衬砌结构裂缝的产生和阻碍裂缝的扩展;地震波加速度峰值从0.1 g增大到1.0 g时,素混凝土隧道衬砌动应变极值和裂缝宽度显著增大,而纤维混凝土隧道衬砌动应变极值和裂缝宽度先在一定范围内缓慢增长然后迅速增大,但最终2种衬砌动应变极值和裂缝宽度大致相等,说明纤维混凝土隧道衬砌在一定地震荷载范围内可以有效避免开裂和减小裂缝宽度;纤维混凝土隧道衬砌压缩变形率较小,当输入地震波加速度峰值为0.1 g和0.4 g时,纤维混凝土隧道衬砌结构动弯矩极值较低,受力更均衡,能有效地抵御地震荷载。     

隧道衬砌混凝土开裂原因分析及加固措施

2008年后,隧道工程在新建、改建铁路中所占比例越来越大,隧道运营后的病害也屡屡出现,其中隧道二衬混凝土开裂较多,常见的裂缝形态有水平裂缝、斜向裂缝和不规则裂缝等。通过分析裂缝产生原因,在此基础上给出新建隧道预防二衬混凝土开裂过程控制以及既有隧道裂缝的注浆加固处理等措施,以期对类似工程有借鉴意义。     

开阳科技大道旧寨隧道进口变形边坡稳定分析及处理

隧道进、出口边坡稳定问题是隧道工程主要工程地质问题之一,旧寨隧道进口施工过程中,隧道进口上部边坡变形开裂,通过对隧道进口边坡进行勘察,在查明边坡基本地质条件、稳定边界条件、变形开裂范围与规模、变形开裂原因、变形失稳模式的基础上,分析计算边坡的稳定系数部分为0. 9,边坡不稳定,处于蠕滑变形阶段,经削坡减载、抗滑桩、框架锚索等工程措施处理,现边坡稳定。     

寒区隧道洞口仰拱混凝土早期开裂机理研究

结合数值模拟与对寒区隧道洞口段仰拱填充混凝土早期变形与开裂特征进行了研究。通过ABAQUS平台编写混凝土早期水化热、早期力学性能、温度与湿度动态变化过程子程序,并结合XFEM模拟了混凝土多场耦合作用下裂缝萌生与扩展过程。与某寒区隧道工程仰拱填充混凝土开裂情况进行了对比验证,结果表明:温湿变化耦合作用数值模型可以较好地反映混凝土早龄期温度变化趋势和表面裂缝扩展特征;负温环境和温度应力是其表面开裂的主要原因,既有混凝土和厚度较大处更严重;降低混凝土出罐温度、提高混凝土养护温度可有效避免寒区隧道施工仰拱填充混凝土早龄期表面开裂。     

盾构隧道的结构病害及其成因探析和治理措施

随着大量盾构隧道投入运营,隧道结构的病害问题逐渐显现。本文从影响和引起隧道结构病害的原因出发,对盾构隧道服役寿命期内其结构病害的情况进行了总结,阐述了盾构隧道结构病害、劣化的主要类型及其内在和外在的表征形式。事实显示,引起盾构隧道结构病害的主要成因包括:运营期特殊荷载导致的隧道结构突发损伤、隧道结构耐久性不足和隧道结构变形等长期行为产生的损伤。盾构隧道结构的病害和损伤主要包括管片和路面结构混凝土开裂、破损剥落;钢筋锈蚀且与混凝土粘结力降低;管片连接螺栓锈蚀或长期受应力腐蚀作用产生扭曲变形甚至断裂;隧道衬砌环纵缝的错台变形、接缝张开等;另外还包括隧道管片、衬砌接头、螺栓孔等位置的渗漏。     

江阴靖江长江隧道工作井底板混凝土自防水技术与应用

江阴靖江长江隧道是内地最大直径的盾构隧道，其始发工作井底板宽53.6 m，长28 m，厚1.5 m，抗裂防水要求高，但这种一次性现浇大体积混凝土面临着突出的收缩开裂问题。基于多场耦合机制开裂风险评估，从材料与工艺措施两个方面来降低混凝土温度、全过程补偿混凝土收缩变形，实现了对混凝土抗裂性能的精准调控。试验结果表明，混凝土7 d绝热温为43.1℃，且1、7 d比值为48.6%,28 d自生体积膨胀变形202.4με，构件混凝土温升值降低了4℃，温升阶段单位膨胀变形增加了231.2%，单位温降收缩变形减小了15.2%。炎热气候按方案施工的工作井底板混凝土未出现收缩裂缝，达到预期目标。     

公路隧道衬砌混凝土开裂的外水压力原因分析

在公路隧道检修时,发现衬砌混凝土产生多处纵向裂缝,开裂较为严重。由于该隧道处在地下水丰富的地层中,文章采用三维有限元法、应用渗流应力耦合理论,对可能导致衬砌混凝土开裂的水荷载原因进行分析研究,并从降低渗流荷载引起衬砌拉应力的角度,提出了修补建议。     

高性能混凝土早期裂缝的防治措施

通过对高性能混凝土产生早期裂缝的原因进行分析得出,温度变形和自收缩变形是导致混凝土开裂的主要原因,而其产生的干缩可以忽略不计。从而提出降低温度收缩和自收缩来控制混凝土出现早期开裂,同时还介绍了掺加高效减水剂降低早期水化程度、掺膨胀剂补偿收缩和掺加纤维阻裂增韧。     

家竹箐隧道煤系地层段病害监测措施

结合工程实例,针对由衬砌开裂,渗水等病害使隧道产生的不同程度、不同方式的变形,提出了激光变形观测方案,达到了动态监控隧道内力的目的,最终在发生病害前及时采取加固措施,避免因隧道病害发展导致更大损失。     

一种连续-非连续方法验证及矩形隧道围岩垮塌模拟

提出了一种适于模拟岩石材料变形、开裂、接触、摩擦及转动的连续-非连续方法。该方法借鉴了拉格朗日元法、变形体离散元法及虚拟裂缝模型的有关原理。首先,针对弹性滑块沿固定斜面下滑及三点弯梁开裂问题进行了模拟,以检验该方法的正确性。然后,针对矩形隧道围岩模型位移控制加载条件下的变形、开裂及垮塌过程进行了模拟。结果表明:位于隧道两帮、顶部和底部的最大主应力低值区(最大主应力值下降区)的形状呈半圆形;随着加载的进行,位于隧道顶、底部的任一个最大主应力低值区被分化成“双耳形”;随后,隧道顶、底部发生开裂,冒落及底鼓发生,隧道两帮也发生开裂;最终,松散的岩块几乎充满了半个隧道,隧道围岩整体垮塌。     

Damage to mountain tunnels related to the Wenchuan earthquake and some suggestions for aseismic tunnel construction

Many tunnels along the Dujiangyan to Wenchuan highway, located near the epicenter of the 2008 Wenchuan earthquake in China, were damaged severely. The characteristics of the tunnel failures were analyzed and categorized as avalanches and landsliding near the tunnels, cracking of the tunnel portals, collapse of the liner and surrounding rock, cracking and dislocation of the liner, uplift and cracking of the ground, deformation and cracking of the preliminary bracing. The main geological factors influencing the tunnel damage are secondary fractures of earthquake faults, sudden change in soil and rock type, weak rocks and the variable geo-stresses in the host material. The tunnel portals and their slopes, unless fully integrated into the tunnel structures and sufficiently reinforced, are likely to suffer significant distress as a consequence of seismic events. The main mitigation measures proposed are the use of reinforced concrete in the secondary lining in the area of fault zones and injection grouting to reduce the differences where there are sudden changes in the character of the host material.     

Cracking mechanism of secondary lining for a shallow and asymmetrically-loaded tunnel in loose deposits

Tunnels constructed in loose deposits with low strength and complex composition are usually subjected to asymmetrical stresses at the entrance and exit. The secondary tunnel lining is prone to excessive deformation, cracking, or even collapse, seriously affecting the safety of tunnel construction and operation. In this paper, a large shallow highway tunnel in loose deposits is used as an example to study the cracking mechanism of secondary lining. Triaxial consolidated-drained shear tests are carried out on large remolded specimens to obtain the mechanical parameters of the surrounding soil. Three-dimensional numerical modeling is conducted based on the field monitoring data to simulate the process of tunnel construction and to analyze the mechanical mechanism of cracking in the secondary lining. It is shown that even with the 30 m advance pipe roof at the tunnel entrance, the apparent difference in stiffness between the retaining wall and the surrounding soil results in an obvious stress concentration at the spring of the secondary lining near the end of the retaining wall, due to the effect of highly asymmetrical stresses. In addition, loose deposits are very sensitive to construction disturbances. Large horizontal deformation towards the lower topography occurs during tunnel construction. With increasing overburden depth, the stress concentration at the spring level and the horizontal deformation in the secondary lining increases, which are the main reasons for cracking in the secondary lining. These findings can be useful for tunnel design and construction in the similar type of loose deposits.     

隧道洞口边仰坡稳定性预警与控制

通过对厦蓉线广以隧道左线进口边仰坡在隧道施工过程中变形稳定性变化的分析,结合对拱顶下沉、周边收敛变形和地表位移的监测分析,及时提出了边仰坡异常变形预警,并结合隧道开挖、地质情况、降雨以及加固处理等凶素,对监测成果和变形原因进行了分析,提出了有效的险情控制措施,使隧道边仰坡稳定性得到控制,确保了工程安全.     

考虑含水率的昔格达地层隧道围岩稳定及亚级分级研究

昔格达地层隧道围岩对水极为敏感,遇水泥化等现象,造成围岩变形过大,支护结构开裂崩解和掌子面掉块塌方等地质灾害。该文通过现场采集、室内试验、数值模拟、现场监测和理论分析等手段,在考虑含水率的基础上对昔格达地层隧道开挖围岩稳定及围岩亚分级进行深入研究。研究结果表明：含水率对昔格达地层灰色页岩夹砂岩的黏聚力影响最大,对浅灰色页岩夹砂岩的内摩擦角影响最大。当含水率达到25%时,隧道开挖产生的拱顶累计变形、仰拱累计变形、水平收敛累计变形及掌子面累计变形值及掌子面挤出变形值均有较大的突变;隧道仰拱隆起累计变形最大值>掌子面挤出累计变形最大值>拱顶沉降累计变形最大值>隧道水平收敛累计变形最大值。对岩性进行机理分析发现昔格达地层隧道围岩的亚分级物理力学特性基本上处于Ⅳ3、Ⅴ1和Ⅴ2围岩。除了2号土浅灰色砂岩夹页岩处于Ⅳ3外,其他土样都是属于Ⅴ级范畴。同时得到含水率修正后的昔格达地层隧道围岩亚分级的围岩特征、含水率范围和BQ值范围,并提出亚分级后对应的工程措施。研究所采用的方法和结果可为昔格达地层隧道安全快速施工提供指导。     

煤层采空区隧道的勘察设计

分析了煤层采空区的变形机理及特征,从支护结构变形、失稳、开裂、涌水、坍方等方面阐述了煤层采空区对隧道工程的危害,并对其危害作了评价,对采空区隧道勘察设计的设计原则、施工工法等进行了探讨,从而提高隧道工程在采空区中的适应性。     

不良地质下偏压隧道支护结构开裂与治理分析

隧道支护结构开裂现象是工程界普遍关注的课题,根据工程实例,采用现场监控量测资料阐述了明洞与支护开裂的位置,结合隧道的周边位移和拱顶下沉随时间和施工进度的变化趋势,得出不良地质情况和严重偏压是明洞与支护开裂的主要原因。依据现场处理措施得出施作仰拱和对隧道埋深较浅侧进行小导管注浆加固能有效地抑制支护结构裂纹发展。采用变分方法与Bishop条分法相结合定性分析得出偏压隧道薄弱部位及产生偏压的原因。通过数值分析获得明洞的第一主应力分布状态,解释裂缝出现于拱顶与偏压侧拱肩之间的原因;数值分析获得的隧道周边位移和拱顶下沉与现场监测结果具有相同的发展趋势;断面离隧道洞口越近,周边位移向外扩展值越大,表明洞口处为隧道最薄弱部位。     

乌坑坝隧道浅埋偏压段施工技术

对乌坑坝隧道左线浅埋偏压段的施工技术进行了总结,介绍了山体、边仰坡及二衬变形开裂情况,从地质资料、量测报告、气象资料等方面分析了开裂的具体原因,对综合治理开裂的施工措施进行了探讨,并介绍了其具体的施工工艺,同时对隧道施工中围岩量测的重要性进行了阐述,提出合理的施工方法与可靠的施工技术加上完善的施工组织与管理,才能保证施工质量。     

浅埋大断面软岩隧道施工影响下建筑物 安全性控制的试验研究

 厦门机场路一期工程在大跨、浅埋及复杂地质等工程条件下穿越地表密集的建筑物群,受隧道施工影响的建筑物多达90余栋。在隧道施工过程中,既要保证新建隧道结构的安全,同时还要保证地表既有结构的安全,而后者显得更加重要。隧道施工面临着全风化花岗岩遇水软化、隧道结构整体沉降、地层大变形、建筑物差异沉降及裂缝控制等诸多难题。在对该工程特点和控制方案系统分析的基础上,为保证控制方案的可靠性,对拟拆迁的104#和105#楼房进行试验研究,通过施工过程的注浆抬升和变形监测结果,论述地层沉降、建筑物沉降及裂缝产生、发展随隧道开挖的变化规律,并提出优化洞内施工与地面注浆抬升建筑物相结合方案,控制围岩大变形和有效保护建筑物的工程措施。试验数据表明,将核心控制指标—建筑物差异沉降量控制在20 mm以内可保证建筑物的安全;地表注浆与洞内注浆相结合可实现对建筑物的抬升,并有效地减小建筑物的差异沉降并控制裂缝的发展。研究结果为机场路隧道后续穿越重点建筑物的施工提供了技术支撑和安全保障,也为今后类似工程的设计、施工和研究提供了有益的借鉴和参考。     

现浇隧道大体积侧墙结构混凝土裂缝控制技术

以控制太湖湖底现浇隧道主体结构大体积混凝土无贯穿收缩性裂缝为目标,基于多场耦合机制抗裂性评估提出了混凝土裂缝控制成套技术。通过掺加具有温升抑制与微膨胀功能的抗裂剂实现混凝土温升和收缩性能的双重调控,采取新型张贴式混凝土保温保湿养护材料实现温降阶段混凝土中心平均温降速率不超过2.0℃/d,内外温差不超过15℃。首件主体结构大体积侧墙自2018年11月浇筑,至今变形监测曲线未出现跳点,实体结构未发现裂缝,裂缝控制效果良好。