Analysis of Reinforcement Techniques for Newly Built Tunnel Defects

Newly built tunnels often encounter a series of defects within the first few years of operation.If not promptly addressed and reinforced,these defects threaten the tunnel's durability and stability and bring severe challenges to its safe operation.This study aims to explore reinforcement techniques for addressing defects in newly built tunnels.The research begins with an analysis of common defects found in newly built tunnels,followed by a case study of the Jinfeng Tunnel in Chongqing,examining the post-construction defects.The actual reinforcement strategies and methods employed for the tunnel are then discussed.Finally,based on the research findings,this study provides insights and references for tunnel operation and construction units in China,aiming to enhance the overall quality of tunnel engineering in the country,align with sustainable development goals,and promote further improvements at a macro level.

利用已建隧道剩余空间安装管道方案探究

某工程利用已建隧道剩余空间安装D1219 mm管道,已建隧道内已安装有一条D1016 mm管道,剩余空间有限、狭小、隧道内管道安装作业十分困难,考虑到已建隧道设计之初按照安装两条管道进行断面设计。本着节约投资、节省工期、充分利用已有管道资源的原则,开展了受限剩余空间内安装已建管道方案设计。该方案在隧道进口外部完成管道运布管、对口、组焊、无损检测和防腐补口等工作,在隧道出口外部设置管道牵引系统将管道牵引就位,实现已建隧道内管道安装。该工程利用已建隧道剩余空间,在隧道外部完成管道焊接组装,通过管道发送系统完成管道就位安装,不仅节省了新建隧道的问题,而且缩短了工程工期,为今后在已建隧道内新增管道敷设提供了参考。

新建隧道施工对邻近既有运营地铁隧道的变形影响

随着城市轨道交通的快速发展,新建地铁隧道穿越或者邻近既有建筑结构的工况越来越普遍,如何将新建隧道对既有建筑的影响降低到最小程度,保证其结构安全、正常运营,已成为地铁修建过程中的一个重要研究内容。以郑州市某新建隧道明挖段和暗挖段施工为例,采用有限元软件Midas GTS建立数值计算模型,分析新建隧道施工对既有运营地铁隧道的变形影响规律,并与实际工程监测数据进行对比验证。研究结果表明:1)明挖段基坑开挖完成后,既有运营地铁隧道的最大竖向变形和水平变形分别为0.57、1.21 mm;2)暗挖段施工完成后,既有运营地铁隧道的最大竖向变形和水平变形分别为0.27、0.39 mm;3)实际监测数据略小于数值计算结果。本文结果可为类似工程提供一定的借鉴和参考。

基于内置树脂预应力中空锚杆的隧道锚固支护技术研究

为解决软弱围岩隧道树脂锚杆施工工艺复杂、工效低的问题,在分析传统树脂锚杆局限性的基础上,针对性提出2种内置树脂预应力中空锚杆技术方案;采用工作原理分析、结构设计以及现场试验等方法,对其在软弱围岩中的适用性进行研究。研究结果表明:1)针对一般破碎围岩工况的内置树脂预应力中空锚杆安装合格率为81.9%,高于传统树脂锚杆的50%合格率;2)内置树脂预应力中空锚杆杆长为3 m和4 m的净作业时间分别为4.62 min和5.55 min;3)考虑台车进场准备时间等因素,内置树脂预应力中空锚杆杆长为3 m和4 m的综合作业时间分别有望控制在6.0~6.5 min和7.0~7.5 min;4)针对极破碎围岩以及预应力长锚杆工况的自进式内置树脂预应力中空锚杆能够实现“自进+预紧”的功能,对围岩进行及时支护,同时施工工效与普通自进式锚杆相当。

新建隧道上跨时既有运营隧道安全性评价

随着公路建设的不断推进,新建隧道不可避免地与既有隧道存在交叉,新建隧道以分离立交形式上跨或者下穿既有隧道。以新建隧道上跨既有运营隧道为背景,通过采用荷载-结构法及平面应变模式,分别计算了两种工况下既有隧道初期支护安全系数、二次衬砌安全系数、二次衬砌裂缝宽度,得出结论:计算工况下的既有隧道初期支护和二次衬砌安全系数均满足强度设计要求,裂缝宽度满足正常使用要求。

基于内置树脂预应力中空锚杆的隧道支护状态感知与方案优化

针对破碎软弱围岩隧道树脂锚杆施工难、可锚性差、缺少长期可靠的监测手段等问题,提出内置树脂预应力中空锚杆技术,并在西南地区某破碎软岩隧道开展试验研究,验证内置树脂预应力中空锚杆的可靠性;将内置树脂预应力测力锚杆应用于隧道监测中,结合围岩位移和锚杆受力监测数据对锚杆支护方案进行优化,并通过数值模拟方法对优化方案进行验证。研究及现场实测结果表明:1)采用内置树脂预应力中空锚杆实现了破碎软岩隧道锚杆机械化快速施工,塌孔段单根锚杆安装时间(含钻孔)为6~10 min,锚杆施工工效提升33%以上;2)采用内置树脂预应力测力锚杆可实现对杆体力学状态的有效监测,波长值与锚杆拉拔力具有良好的线性关系;3)围岩位移呈非对称性,围岩最大位移为305 mm,锚杆最大轴力为149 kN,均出现在拱顶右侧,需对原支护方案进行右侧补强优化;4)经数值模拟验证,优化方案的锚杆最大轴力减小为126 kN,围岩最大位移减小为204 mm,围岩变形控制效果显著提升。

建筑物密集区浅埋分岔隧道优化CD法施工力学效应研究

为揭示建筑物密集区浅埋分岔隧道施工力学效应,依托与白帝城长江大桥隧道锚近接的宝塔坪分岔隧道工程,开展优化CD法施工过程三维有限元数值模拟研究。不同循环进尺、先后行洞施工顺序和二次衬砌施作时机等工况下浅埋分岔隧道施工力学数值模拟结果表明:1)隧道开挖进尺与围岩变形和建筑物沉降成正相关关系,对围岩应力影响不明显,隧道选择1.0 m~2.0 m的循环进尺较为合理;2)分岔隧道左、右洞的开挖顺序以及两隧道掌子面距离对围岩变形影响较大,但对建筑物沉降和围岩应力影响很小,施工时应至少将先行洞开挖40 m后再进行后行隧道的开挖;3)隧道二次衬砌施作时机对围岩变形及建筑物沉降有一定影响,对隧道围岩应力几乎没有影响,隧道开挖进尺60 m后施作二次衬砌可行。

城市隧道近接建筑物施工的影响与对策分析

研究目的:为探讨新建隧道从不同距离、不同部位邻近既有建筑物施工的影响强弱程度,采用数值模拟方法,基于隧道与建筑物之间的夹岩应力状态变化趋势,建立隧道近接建筑物施工的影响分区,并在影响分区的基础上提出对策分级。研究结论:(1)基于摩尔-库仑准则,可按隧道开挖后的夹岩应力状态"全部进入屈服、全部出现应力集中但并未全部进入屈服、开始出现应力不变或应力反而改善"三种情况,对新建隧道近接既有建筑物施工划分强、弱、无3个影响分区;(2)基于本文计算参数的影响分区划分如下:在0°方向,强、弱影响分界为隧道距离建筑物基础边界1.0d(d为隧道跨度,下同),弱、无影响分界为3.0d;在30°、45°、60°、90°方向,强、弱影响分界为隧道距离建筑物基底中心1.5d,弱、无影响分界为3.0d;(3)针对强、弱、无影响分区,可相应采取"超前加固措施、仅加强掘进参数控制,按常规地段施工控制"等对策分级措施;(4)该研究成果对隧道近接建筑物施工的精细化管理具有一定的指导意义。

新建工程基坑开挖及结构施工对既建下卧隧道的影响研究

随着城市建设的发展,地面工程和地下工程交叉建设的情况越来越多,新建工程对既有建筑产生影响的情况不可避免。因此,在保证既有工程结构安全的前提下建设新的工程已成为众多学者关注的重要问题之一。针对某已建隧道上方工程建设,分别采用Abaqus有限元数值模拟分析法和简化的规范角点法进行对比分析,评价隧道上方工程的基坑开挖及后续的结构施工对既建下卧公路隧道的影响。实施过程中的现场监测数据表明数值分析法和传统的土力学理论法在此类施工边界清晰、荷载施加明确的工程中的有效性并保障了工程的安全。研究还表明,二维分析模型不仅分析计算工作量相对较小,相较于考虑三维的实际工程安全性更有保障。本工程的成功经验可为类似工程的设计和施工提供有益的工程参考和借鉴。

关于新建隧道动态设计方法的探讨

同一般的地面工程结构物不同 ,隧道围岩支护环境条件的数量化表达十分困难 (模型的不确定性和参数的不确定性 ) ,因此应建立一套与隧道工程特点相适应的设计方法。文章探讨了对新建隧道的动态设计方法 ,同时提出动态设计中必须解决的问题 ,即 :动态设计方法的系统性和完整性 ;有关实施办法细则和支持软件的提供 ;

爆破施工新建地铁隧道与既有运营地铁的相互动力响应研究

以深圳新建地铁3号线下穿既有地铁4号线为工程背景,采用数值分析方法,对爆破施工新建地铁隧道与既有运营地铁的相互动力响应进行模拟分析。结果表明:在爆破振动作用下,既有地铁隧道二衬的最大拉应力、最大竖向位移和最大振速均位于仰拱中心处,仰拱、拱脚、边墙及拱顶位置处的最大竖向位移和最大振速依次减少;开挖进尺为1m时,仰拱中心振速超过了爆破安全控制标准,因此在施工中应对既有地铁隧道二衬的振速进行重点监测,为安全计,建议将开挖进尺设计为0.5m;既有地铁运营对新建地铁隧道产生的最大位移为0.22mm,最大附加弯矩为750N.m,最大附加轴力为30kN,说明既有地铁运营对新建地铁隧道的影响较小,在新建地铁隧道设计和施工时可以不予考虑。

基于当层法的新建隧道下穿既有隧道引起的变形预测模型研究

对于新建隧道下穿既有隧道引起地层和既有结构的变形,常规的预测方法往往忽略了既有隧道刚度的影响,导致计算结果与实测结果有较大误差。文章基于当层法将既有隧道近似等效为一种岩土地层,考虑既有隧道刚度的影响,结合Peck公式建立一种新的新建隧道下穿既有隧道变形预测理论模型,推导出考虑既有刚度影响下的Peck公式解,并通过工程实例分析,验证了此方法的有效性。

盾构下穿新建铁路站场地基预处理技术研究

研究目的:某地铁区间隧道工程为双线隧道,按规划线路需要下穿沪宁铁路轨道,盾构推进施工将引起上方铁路线路的轨面变形,影响铁路行车安全或速度,同时铁路行车也影响地铁隧道的安全。因此本文提出了采取"桩+板"方案地基预处理方案解决施工困难,并为同类下穿项目提供借鉴。研究结论:研究表明,对本地铁隧道采用"桩+板"方案加固,且采用加强配筋管片,有效控制了盾构时的铁路地面变形;施工过程中,同步注浆是关键,比正常注浆量增加0.1～0.2 m3为宜,且及时进行二次注浆,以保证地面建筑物的安全。

新建隧道质量缺陷整治与防治

本文通过对多条铁路的新建隧道常见质量缺陷进行定性与定量分析 ,合理确定了整治措施并进行了科学设计。为减少和消除此类缺陷的产生 ,本文还从隧道设计和施工角度提出了有关防治建议。

山岭隧道突水对衬砌结构受力影响数值分析

用有限元数值模型,分析隧道断面上8个不同位置10种不同水压突水条件下衬砌结构的受力特征。结果表明:突水位置发生在仰拱或墙脚位置时,对衬砌结构的受力影响显著;突水对衬砌结构上的最大正弯矩和最大剪力影响最显著,而对最大负弯矩和最大轴力影响要相对小一些。运用结构力学的弯矩影响线理论,把突水压力作为衬砌结构上的移动荷载,给出不同突水压力下衬砌结构的弯矩包络图。

新建隧道上穿引起既有盾构隧道纵向隆起分析

为准确预测新建隧道上穿引起既有盾构隧道的纵向变形,首先,引入可以更加合理地模拟隧道-土体相互作用的Kerr地基模型,将既有隧道简化为Kerr地基上的Euler-Bernoulli梁;其次,基于Mindlin解得到新建隧道开挖引起既有隧道轴线处的附加应力;然后,基于有限差分法求得新建隧道上穿引起既有盾构隧道纵向变形解答;最后,通过3个工程案例验证该方法的有效性,并对部分参数进行分析讨论。研究结果表明:该方法较Winkler地基和Pasternak地基方法更能准确地预测新建隧道上穿引起既有盾构隧道的纵向变形。参数分析结果表明:新建隧道直径的增加会同时增大既有隧道的隆起值和影响范围,而净距的增加会略微降低既有隧道的隆起值,但不会缩小既有隧道的影响范围。在实际工程中,当新建隧道以大断面或小净距上穿开挖时,应加强对既有盾构隧道的变形监测和保护。

介观压阻效应

为了突破传统机电转换 ,如压电、压阻及压容等效应的宏观物理局限 ,着手研究介观压阻效应。本文提出 ,通过四个物理过程来实现介观压阻效应。原理上讲 ,在力学信号作用下 ,纳米结构中的应力分布会发生变化 ;应力变化可引起内建电场的产生 ;内建电场将导致纳米结构中量子能态发生改变 ;量子能态改变会引起共振隧穿电流的变化。

新建公路隧道上跨既有铁路隧道处理方案研究

结合巴中至万源高速公路具体工程,介绍了新建公路隧道上跨既有铁路隧道的处理方案。研究结果可为类似工程的设计提供参考。

纳米TiO_2的光生电荷迁移特性研究

利用场诱导光电压谱(简称FISPS)和瞬态光伏(简称TPV)技术研究了TiO2的光生电荷的产生和传输机制.发现光生电荷在体块TiO2上的迁移机制不同于在纳米TiO2上的迁移机制,也不同于在结界面空间电荷区的迁移机制.400℃处理的TiO2颗粒表面具有大量的表面态,光生电荷被表面态捕获-释放机制控制着光伏行为的过程是慢过程.800℃处理的TiO2已经形成了完整的能带结构,光伏响应除了表现带-带跃迁外,还有一个在带边的自由激子带,光生电荷被表面自建场驱动进行传递的过程是快过程.600℃处理的TiO2混晶由锐钛矿型和金红石型两种构型组成,在两相之间存在着较低势垒的结界面.它的光伏响应受控于两种机制:光生电荷在两相间结界面空间电荷区的传输和在表面自建场驱动下的传输.当激发光强较小时,界面空间电荷区的光生电子由于积累的浓度较小而不能隧穿过结界面,这种场助隧穿只有在外场作用下才能发生.

隧道区间排水内置泵房存在问题及对策分析

为减少地铁隧道区间联络通道外挂式排水泵房(站)施工风险,可将外挂形式改为在区间隧道内设置。针对既有内置式泵房运营情况进行了调研,发现存在中心排水沟积水、钢轨及扣件锈蚀、浮置板道床段钢弹簧锈蚀、道床混凝土劣化及水泵损坏率高等病害问题。对不同类型道床段的病害现象潜在危害及形成原因逐一进行分析,针对这些病害,在设计阶段给出相应的对策。