高铁隧道衬砌拱顶空洞对列车荷载响应研究

以某高速铁路某一隧道存在拱顶空洞为工程背景,基于高速列车振动荷载实测数据和列车振动理论,利用ABAQUS有限元软件,建立隧道衬砌拱顶不含空洞与含有不同深度空洞的隧道结构有限元模型,施加相应的约束及边界条件,对隧道结构在列车振动荷载作用下的动力响应行为进行数值仿真分析。研究结果表明,随空洞深度的增加,拱顶含空洞的衬砌结构将会使原有衬砌受力状态发生改变,空洞深度越大,围岩塑性区改变越明显,衬砌整体受力越不利;不含空洞的隧道衬砌关键点与轨道距离越近振动响应越明显,拱顶响应最弱;衬砌拱顶空洞深度对列车振动响应明显,随深度的加大,其响应越剧烈,使衬砌围岩塑性区发生进一步扩展并最终影响到隧道结构的整体稳定性,对列车运营安全造成威胁。研究结果对于进一步探索含缺陷隧道衬砌结构的劣化动力学行为奠定了基础。

输水隧洞衬砌拱顶空洞缺陷动力响应数值研究

衬砌施工缺陷对输水隧洞的安全稳定运行存在显著影响。文章以辽宁省大风口水库新建输水隧洞洞身段为工程背景,利用数值模拟的方法,对拱顶空洞缺陷衬砌结构的动力响应展开研究,获得了不同环向长度、不同形状的拱顶空洞缺陷衬砌结构的动力响应特征,对相关工程设计和施工具有一定的借鉴和指导意义。

基于混凝土导电性的二衬拱顶空洞预防施工技术研究

二衬拱顶空洞成为二衬结构的主要病害之一,影响隧道全寿命正常运营,本文利用二衬混凝土中水分导电以及水泵自动控制限位器高灵敏度的特性,加工制作二衬空洞预防监测仪,通过在隧道拱顶部位预埋导电装置,实现施工过程对二衬拱顶空洞的预防监测。

拱顶背后空洞影响下非对称连拱隧道结构裂损规律

通过数值模拟和模型试验,研究非对称连拱隧道拱顶背后空洞对衬砌结构裂损规律的影响。研究结果表明:1)中墙墙脚外侧是非对称连拱隧道的薄弱位置,无论空洞是否存在,衬砌结构均首先于中墙墙脚外侧发生开裂;2)拱顶背后空洞的存在导致结构裂损规律更加复杂,空洞附近产生多处开裂,并呈现出明显的非对称性,无空洞侧隧道裂损情况加剧,尤其是拱顶以及拱顶与中墙连接带;3)空洞位于大洞径一侧隧道拱顶时,对两侧隧道裂损情况均有较大影响,而空洞位于小洞径一侧时,对无空洞侧隧道裂损情况影响较小;4)空洞范围越大,对非对称连拱隧道结构裂损规律影响越显著,同等荷载条件下结构的裂损程度也更加严重;5)拱顶空洞改变了衬砌表面围岩压力的分布形式,导致拱顶附近区域产生应力集中现象,与结构裂损情况密切相关。

拱顶背后空洞对直墙式隧道结构安全性影响分析

拱顶背后空洞作为隧道衬砌病害的主要诱因,威胁着隧道运营安全。为探究空洞对隧道结构安全性影响机制,依托某公路隧道工程,建立三维数值模型就空洞几何尺寸对衬砌结构内力及安全性变化规律进行分析。研究结果表明:拱顶背后空洞的存在改变了衬砌结构内力分布规律,空洞几何尺寸发生改变,衬砌结构内力也随之变化;当空洞环向范围发生改变,衬砌结构内力分布规律也明显变化,当空洞环向范围大于30°后,衬砌结构安全性大幅度降低;空洞纵向长度变大,恶化了拱部衬砌结构受力性能,当空洞长度大于1/2隧道跨度时,衬砌结构安全性急剧下降,当空洞纵向长度超过一定范围后,衬砌结构安全系数基本不随长度的变化而变化;空洞竖向高度对衬砌结构应力及弯矩变化规律影响较小,不改变衬砌内力的整体分布规律。研究成果可为直墙式隧道衬砌结构病害治理提供参考。

新建铁路隧道二次衬砌完成后即拱顶带模注浆的成套技术

针对铁路隧道衬砌拱顶因空洞导致的掉块问题,从技术、人为因素等角度系统地分析了病害成因及对策。从人、机、料及监控管理全方位着手,开发了隧道拱顶空洞高性能填充材料、活性粉末混凝土注浆配套管件,基于数字化施工技术研发了全自动智能制注浆一体机,利用信息化技术开发拱顶注浆信息化监测平台,形成了新建铁路隧道二次衬砌完成后对拱顶空隙立即进行带模注浆的成套技术,并结合基于奖惩措施的激励机制形成了配套施工管理措施,于施工期有效解决了隧道二次衬砌拱顶空洞问题。

隧道二次衬砌拱顶背后脱空预防技术措施

隧道二次衬砌背脱空是常见的病害之一,因其隐蔽性较强,很难在验收阶段一次性处理到位,往往出现边运营边处理的情况,造成严重的运营安全隐患,且后期处理成本大,资源浪费严重,在施工过程中采取措施避免衬砌背后空洞显的尤为重要。本文以蒙华铁路崤山隧道为例,对二次衬砌拱部背后空洞预防技术措施进行了研究。

隧道二次衬砌拱顶带模注浆工艺效果评价

隧道拱顶空洞是隧道施工中难以避免的一种病害缺陷,如不能及时消除,将给后期运营带来极大的安全风险。以崇礼隧道为对象,采用检测对比的方法,对其未实施衬砌拱顶带模注浆工艺和实施衬砌拱顶带模注浆工艺进行对比分析评价,结果表明,采用衬砌拱顶带模注浆工艺能有效减少拱顶的空洞缺陷。

隧道二次衬砌质量控制新技术

为解决隧道二次衬砌背后脱空、混凝土不密实、厚度不够、强度不足、施工缝开裂掉块等施工质量问题,依托在建的张吉怀铁路某隧道工程,施工中采用三维激光隧道扫描测量系统确保初期支护断面不侵限;采用激光定位和磁焊机焊接提升防水板固定效果;研发并使用新型台车分层逐窗自动布料系统,实现隧道拱墙衬砌混凝土自动分层逐窗浇筑;设置刹尖孔、拱顶安装防空洞监测装置和液位器装置,有效防治拱顶空洞;优化拱部振捣方式和施工缝施工工艺;制订并落实隧道二次衬砌质量管理新办法的技术和管理措施。通过以上措施,实现二次衬砌厚度零欠厚,拱部脱空率下降至5%以内,二次衬砌混凝土强度满足设计要求,总体施工质量得到大幅提高,为隧道施工和运营安全提供保障。

霍家梁隧道病害状况及整治措施

通过现场调查分析、地质雷达无损检测和收集工务部门资料,探明霍家梁隧道病害主要为拱墙裂缝、拱顶空洞、拱墙渗水及滴水、隧底积水、中心水沟裂缝及冒泥、结冰、道床局部下沉等。分析了各种病害产生的原因,采取了行之有效的整治措施。