深埋长大隧道交叉段衬砌裂缝成因分析与处治

通过对某高速公路深埋隧道主、横洞交叉段开洞侧主洞衬砌裂缝的现场检测及性状分析，研究对比了可能引起衬砌开裂的各种因素，得出了开裂的主要原因，认为隧道交叉段地层工程地质情况复杂，构造应力在应力场构成中占有很大比例，水平应力要比竖向应力大，且在横洞开挖后。主洞开洞侧截面承载能力一定程度上有所削弱，衬砌受力不均匀，出现应力集中现象，从而导致混凝土开裂；基于现场地质参数及裂缝成因初步分析，利用有限元分析软件对衬砌开裂段的应力场及位移场进行了模拟，模拟结果验证了现场成因分析所得结论的正确性；基于现场裂缝实际情况，提出了详细的裂缝处治措施，可为今后解决类似隧道衬砌开裂问题提供参考。     

二次衬砌混凝土开裂成因分析及裂缝控制技术研究

在大型隧道工程中,二次衬砌混凝土具有大体积、高强度、强约束等特点,通常容易产生裂缝,从而对结构安全性和耐久性产生较大影响。以某水电站工程中导流洞侧墙二次衬砌混凝土为例,对二次衬砌结构混凝土进行实体监测,同时结合有限元仿真计算,进行裂缝成因分析及开裂风险评估。在原混凝土配合比上,通过使用高效抗裂剂优化配合比,以热学性能、体积稳定性等性能为指标,研究了提升二次衬砌混凝土抗裂性能的方法。     

水工混凝土抑温抗裂性能试验研究

为解决水工混凝土温度裂缝的问题，采用新型抑温抗裂防水材料（JX–IIIWD）开展混凝土力学性能、抑温性能、抗裂以及抗渗试验研究。试验结果表明：当JX–IIIWD掺量大于2.5%时，混凝土强度降低，且抑温效果不明显；现场温度对比测试结果表明掺入2.5%的JX–IIIWD后温度降低幅度达到35.53%，浇筑表观质量良好，为大体积混凝土水工工程的应用探索提供支撑。     

C60高强混凝土制备超大直径盾构管片研究与应用

结合实际工程项目,提出研制用于盾构隧道衬砌管片的C60高性能混凝土。首先通过试验确定混凝土的水胶比为0.3,砂率为34%;随后在该配合比基础上提高矿粉和粉煤灰掺量,优化制预制衬砌管片的混凝土配合比。试验结果表明:掺合料取代率36%,矿粉和粉煤灰按1∶1比例复掺的混凝土性能最优,完全满足标准规定。     

铝模混凝土配合比设计以及裂缝控制研究

针对铝模混凝土施工困难、混凝土强度不足、坍落度损失大、表面裂缝难以控制等问题，文中通过对混凝土砂率、水泥用量、外加剂复配技术的调整及对比试验，有效提高了混凝土性能，避免了上述质量问题的出现。试验结果表明，混凝土实际砂率应控制在46%～48%；通过增加水泥用量，可使混凝土强度满足设计要求；通过调整外加剂中引气与消泡成分、石膏掺量，有效减少了混凝土表面气孔多、易起粉的现象；通过施工配合比调整且加强养护细节，解决了混凝土浮浆多、裂缝多的问题。     

火灾下隧道混凝土高温损伤现场试验研究

为研究火灾高温作用对隧道衬砌混凝土损伤的影响程度,在某公路隧道一横通道内开展现场火灾试验,测量内容包括火灾下隧道内烟气温度、结构内部温度以及火灾前后衬砌表面回弹值。通过对比火灾前后衬砌结构表面回弹值分析火灾损伤范围,并对综合考虑了结构受火面升温速率、最高温度及其持续时间的温度效应与其高温损伤程度间的相关性进行研究。研究结果表明:火灾下隧道拱顶处温度最高,并沿拱腰、边墙逐渐降低,且温度在结构径向方向传递具有一定滞后性;火源正上方拱顶位置处结构损伤最为严重,回弹值降低率达22.9%;隧道混凝土高温损伤程度随其所受温度效应值的增大而愈加严重。     

隧道衬砌混凝土裂缝的成因及预防措施

从隧道衬砌混凝土施工的特点出发,对隧道衬砌结构因参建各方、原材料性能和混凝土配合比、施工工艺等原因出现的裂缝进行了分析,在衬砌裂缝出现后,根据裂缝的宽度、深度及对结构的影响情况提出了多种处理方法,并提出了一系列预防措施。     

三峡永久船闸输水洞衬砌混凝土施工期温度现场试验研究

早期施工的三峡永久船闸输水洞衬砌混凝土，有不少的结构段在1／2长度附近发生了裂缝，而且一般都是贯穿的，严重影响了工程质量和寿命。为此，在北～延长段NY9和NY10结构段，进行了浇筑温控混凝土和常规混凝土的温度现场试验研究，分析了衬砌混凝土温度场的分布和随时间的变化规律。试验结果表明，衬砌混凝土的最高温度达到50℃以上，温升和温降快，在不到3d龄期即开始降温，而且降温幅度大。由于结构的厚度小，围岩的约束强，早期混凝土的抗拉强度又很低，加之干缩等影响，衬砌混凝土很有可能产生早期裂缝。对衬砌混凝土施工期裂缝的原因进行了分析，指出了隧洞衬砌混凝土温控防裂的重要性，提出了一些可行的温控防裂措施，并在输水隧洞衬砌混凝土的后期施工中得到了应用，取得了良好的防裂效果。     

寒区隧道地源热泵型供热系统取热段温度场解析

为解决寒区隧道冻害问题,将地源热泵型供热系统应用于内蒙古博牙高速林场隧道中。供热系统由取热段、加热段、热泵和分、集水管路组成,可用于隧道洞口段衬砌和排水系统加热。取热段位于隧道中部,获取围岩中的地热能。隧道取热段温度场由热交换管外围岩温度场和热交换管内流体温度场两部分组成。建立考虑衬砌结构和热源的隧道取热段热交换管外围岩传热模型,利用叠加原理、拉普拉斯变换和积分变换相结合的方法获得取热段温度场解析解。基于能量守恒原理建立热交换管内流体传热模型,根据热交换管外围岩温度场,利用迭代法计算热交换管的出口温度。采用反分析的方法确定试验段围岩的综合热物性参数,将理论解与现场试验数据对比分析,其精度满足工程要求。取热段温度场理论解为系统的设计提供理论指导。     

隧道施工中的大体积混凝土温控及测试结果分析

某现浇暗埋段隧道的主体结构尺寸较大,同时侧墙和底板厚达1.5 m,为大体积混凝土,且处于海水腐蚀环境,温度和裂缝控制难度较大。通过热工计算、有限元软件Ansys温度场仿真计算等,提出了在施工中降低混凝土浇筑温度、优化设计低热混凝土配合比以及采用循环冷却水降温等温度控制成套技术措施,并对隧道大体积混凝土温度进行了监测。监测结果显示,上述技术措施有效地控制了超大断面大体积混凝土的浇筑温度及温升,大幅度降低了温度裂缝产生的风险。     

超长薄壁结构混凝土裂缝控制技术研究

针对某薄壁结构隧道侧墙(厚度0.5 m),夏季施工一次性浇筑25 m的施工特点,混凝土的裂缝控制一直是施工重点关注的问题,对隧道侧墙类型的超长薄壁结构混凝土裂缝产生的机理及控制措施的研究应用至关重要。文章在分析某隧道侧墙结构特点及混凝土裂缝产生主要原因的基础上,通过优化配合比与复配膨胀剂,配制出具有较低绝热温升,微膨胀的抗裂混凝土,同时结合实体结构的监测结果,拆模后表面未发现裂缝,该研究为同结构类型混凝土裂缝控制提供宝贵经验。     

高速公路隧道碾压混凝土设计

从高速公路隧道基层和底基层碾压混凝土组成材料的基本要求、矿料级配、水泥剂量、施工最佳含水率控制、水泥剂量控制、施工工艺及养生和交通管制等影响因素出发,通过分析施工过程试验检测数据和现场试验段成品质量检测数据,进而选择合适的配合比及最佳的施工工艺指导本项目后续隧道碾压混凝土路面基层和底基层的施工。     

C45大体积混凝土配合比设计及在港珠澳大桥拱北隧道中的应用

针对港珠澳大桥拱北隧道中C45混凝土用料量大、水化温升高导致混凝土易开裂等问题,以控制温差和提升经济效益为目标,从原材料选择、配合比设计和试验对比入手,最终确定了C45混凝土在港珠澳大桥拱北隧道中的配合比,并提出了混凝土生产和施工过程的质量控制措施,通过严格监测混凝土温度和冷却水温度,采取有效的降温措施,避免了混凝土裂缝的生成,保证了拱北隧道的施工质量。     

湿喷钢纤维混凝土单层衬砌在公路隧道中的应用

本文以和榆高速公路云山隧道工程为依托,进行喷射钢纤维混凝土的室内和现场的试验研究,以传统混凝土配合比设计为基础,采用水胶比和胶骨比双控的设计理念,进行钢纤维混凝土室内试验和现场试喷,设计出的喷射钢纤维混凝土工作性好、强度高、抗渗性优良,便于施工,现场质量稳定,并总结出一套喷射钢纤维混凝土施工工艺,为隧道单层衬砌代替传统复合衬砌的施工提供一定的理论依据。     

胶州湾海底隧道衬砌混凝土的环境条件与耐久性

 隧道的衬砌混凝土一侧接触水或含水土，另一侧接触空气，是典型的干湿交替环境。青岛近年的月平均相对湿度为62%～86%，在正常通车和排风条件下，隧道中或洞口处的CO2浓度为大气中的5倍以上，混凝土易碳化从而导致钢筋锈蚀。海水及地下水中含 ，K+，Na+等，易导致混凝土硫酸盐腐蚀和碱骨料反应破坏。因此，在该隧道衬砌混凝土的耐久性设计中需考虑碱骨料反应、Cl－侵蚀、硫酸盐腐蚀、碳化、冻融、软水腐蚀、高压渗水、积水、火灾等因素；在混凝土的原材料选择、质量控制、配合比及有关性能指标确定、构造措施、施工质量保障及验收标准等方面应严格把关；此外还应考虑表面防水处理、预埋耐久性监测系统等耐久性附加措施。耐久性试验研究表明：混凝土的碳化深度随强度增加而下降；增加胶凝材料中的水泥用量、降低水胶比则有利于提高混凝土抗碳化性能。混凝土Cl－扩散系数与抗压强度成指数函数关系，当隧道混凝土强度等级高于C50，其Cl－扩散系数可小于4×10－12 m2/s。     

防水高性能混凝土在海底隧道工程二次衬砌中的应用研究

阐述了厦门海底隧道衬砌高性能混凝土配合比方案的设计技术路线。重点分析了高性能混凝土配合比方案在应用过程中需要注意的环节。通过现场试验验证，最终确定应用于工程中的施工配合比。     

夏热季节地铁车站侧墙混凝土裂缝控制技术

通过对氧化镁膨胀剂、水化热调节剂作用机理的研究，补偿收缩混凝土配合比的设计，现场数据的采集与监测，适宜的施工和养护措施，实现了夏热季节苏州地铁7号线车站混凝土侧墙验证段无有害裂缝的目标。结果表明，采用水化热调节剂复掺氧化镁膨胀剂，兼具延缓混凝土早期水化进程、补偿收缩的双重效果，降低了夏热季节因混凝土水化温升快引起的侧墙上下层扰动裂缝的风险。相较于空白混凝土，验证段中心部温度修正后28 d应变减少了127.5με，温峰降低约7℃，温峰时间延迟约9 h。     

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。     

隧道混凝土衬砌裂缝成因分析及扩展规律研究

隧道混凝土衬砌开裂是工程中普遍存在的问题,裂缝又关系着工程质量及渗漏水的防治。本文着重探讨了隧道混凝土衬砌开裂原因,利用断裂力学的强度因子开裂准则原理研究裂缝扩展规律。从而为隧道混凝土衬砌的设计和施工中防止裂缝提供理论依据。     

隧道防水新材料及其关键技术的研究

本文以沪蓉高速公路某隧道防水工程为背景，以提高隧道衬砌自防水能力为目标．通过对超塑化荆的复合、粉煤灰的活化、抗裂组分（粉煤灰、膨胀剂、聚丙烯纤维）的作用机理及效果等关键技术的研究。掌握了自密实防水混凝土（WPSCC）的配制机制。在此基础上。通过配制工艺及配合比的优化设计研究，研制出一种适用于隧道衬砌的WPSCC，并通过现场足尺模型试验的设计、施工、测试及分析，验证了在免防水层的情况下利用该WPSCC衬砌隧道时其防水工艺的有效性（抗渗等级超过S20）、方便性（免振捣）和经济性（节约防水工程造价约12％）。