铁路隧道衬砌极限状态法设计验证研究

为了验证极限状态法在隧道衬砌设计中的可操作性,分别采用极限状态法和破损阶段法对铁路隧道衬砌进行了试设计,并对比分析了两种方法的试设计结果。研究结果表明:(1)当衬砌为素混凝土结构时,极限状态法的计算厚度均比破损阶段法计算厚度大,最大相差20 cm,需对极限状态法抗裂验算公式中的调整系数γ_d重新校核,校核后γ_d=1.55;(2)针对钢筋混凝土衬砌结构及明洞结构,极限状态法的设计结果与破损阶段法设计结果基本相同,钢筋混凝土结构的极限状态方程中相关分项系数及调整系数取值是合理的。(3)采用极限状态法(γ_d=1.55)与破损阶段法试设计工程投资相当,极限状态法较破损阶段法工程投资增加237万元,增加1%。

铁路隧道衬砌施工工装工艺及信息化技术试验研究

针对当前铁路隧道衬砌存在的拱顶脱空、施工缝处空鼓、混凝土开裂掉块、渗漏水等质量缺陷,对缺陷成因及工装工艺方面存在的不足进行简析。以张吉怀铁路吉首隧道为例,开展新型智能衬砌台车工装工艺及信息化技术研发和试验应用。提出分层自动浇筑、端头透明堵头板、拱顶斜孔浇筑、端头零搭接装置、加强型中埋式止水带等先进施工工装工艺。拱墙衬砌台车信息评估系统通过PLC智能集成台车浇筑状况、布料系统、拱顶自动振捣、拱顶空洞监测、端部搭接监测、侧部压力监测、液压系统、行走系统及衬砌数据报表,实现衬砌浇筑和质量控制实时可视化管控。通过现场试验和第三方检测验证,二次衬砌混凝土缺陷每250 m检测范围由31处减少至4处,混凝土强度提升约12%。

铁路隧道衬砌质量检测中地质雷达法的应用

通过对地质雷达进行简要介绍,分析了地质雷达信号处理与地质解释。以某隧道工程作为案例,对地质雷达法的具体应用的检测方案和检测结果进行分析,以此为提升铁路隧道衬砌质量检测质量提供支持。

铁路隧道衬砌混凝土施工质量后期检测和评价

针对铁路运营过程中衬砌混凝土频繁出现的空洞、欠厚、强度不足、裂缝、不密实及钢筋和钢拱架分布不均匀等缺陷,通过多种检测手段及时、准确地找到可见的或隐蔽的衬砌质量缺陷和病害,为隧道缺陷修补和病害处置提供精确数据,保障铁路通车运营安全。

高速铁路隧道衬砌养护与检测技术

隧道衬砌养护不到位、施工质量不过关等因素给隧道衬砌质量带来了很大安全隐患,国内运营的铁路隧道衬砌存在的开裂、蜂窝、麻面、掉渣等质量问题均与衬砌养护有直接关系。因此,寻求合理高效的衬砌养护方法及高效的衬砌质量检测技术尤为重要。论述目前铁路隧道衬砌存在的主要质量问题及其诱发因素,并结合隧道衬砌养护方法,论述如何从衬砌养护提高隧道衬砌质量。同时,提出隧道衬砌智能养护技术及隧道衬砌检测新方法,并以京张高速铁路新八达岭长城隧道为工程依托,利用智能养护台车养护法对隧道衬砌C35混凝土早期强度、碳化深度以及内外温差3个方面与传统养护方法进行实验对比。实验结果证明,采用智能养护台车养护对于提高衬砌质量具有重要作用。

铁路隧道二次衬砌可靠度指标与安全系数的对比研究

目前,铁路隧道衬砌结构设计主要采用破损阶段法,该方法以安全系数来反映结构安全程度。安全系数的方法概念清晰,设计过程中使用方便。但是地下工程所处环境复杂,施工质量良莠不齐,具有影响因素多、变异性大的特点,传统安全系数的计算方法只能反映各影响因素的均值,却不能体现出其变异性。同时,根据工程实践经验来确定安全系数缺乏足够的理论支撑。基于可靠度理论的极限状态设计法则很好得解决了上述问题。本文采用极限状态方法计算了隧道二次衬砌可靠度指标,并与传统的安全系数进行了对比,得出了可靠度指标与安全系数变化趋势基本一致,但局部有差异的结论,并对差异产生原因进行了深层次分析。

高寒地区铁路隧道复杂衬砌结构最优浇筑长度数值分析研究

以某高寒地区铁路隧道进口段作为研究对象，利用 Midas／GTS 有限元软件基于Morh-Coulomb的理想弹塑性模型和线弹性模型对铁路隧道衬砌进行数值模拟，明确极端温度荷载作用对隧道各层衬砌的影响，并探究出本铁路隧道衬砌的最优浇筑分段尺寸．通过对在-30℃～30℃，温度差为60℃温度荷载作用下的不同分段长度隧道衬砌数值分析，得出：（1）不同分段长度的隧道衬砌沿纵深方向位移变化不大；不同部位的衬砌位移变化呈现出随着隧道衬砌分段长度增大而变大的规律．（2）由于隔热层在温度变化中起到巨大的作用，明显降低了环境温度对隧道衬砌变形的影响．（3）隧道衬砌分段长度变化对应力大小分布有显著影响：不同部位的衬砌应力大小分布呈现出随着隧道衬砌分段长度增大而变大的规律．（4）通过数值模拟计算得出针对本工程在极端温度荷载作用下最优衬砌分段长度为6 m．

纤维素纤维在铁路隧道二次衬砌应用中的综合试验研究

铁路隧道二次衬砌混凝土在服役期间要求具有良好的耐久性，以抵抗外界不利因素的影响，达到设计使用寿命．．掺入纤维是提高二次衬砌混凝土抗裂性、抗疲劳性、抗渗性等耐久性的措施之一。纤维素纤雏因其具有亲水保水性、易分散性、耐碱性、优异的抹面饰面效果等独特性能特点在工程中得到广泛应用，在不损害混凝土工作性和力学性能的前提下，纤维素纤维能减少混凝土塑性收缩裂缝，控制裂缝扩展，减少混凝土缺陷，改善混凝土硬化后的连续性，提高结构耐久性。本文对纤维素纤维在铁路隧道二次衬砌的应用进行了综舍研究，验证了纤维素纤维对二次衬砌混凝土耐久性的改善作用，为以后的工程实践提供借鉴。

高跨比与侧压力系数对隧道衬砌受力的影响分析

随着铁路运行的快速发展,一般隧道断面已无法满足日益增长的运行要求。为满足双层集装箱列车的运行要求,所采取的隧道断面高跨比较大,造成结构的受力条件较为复杂。基于连续介质模型方法,本文以某双层集装箱铁路隧道为背景,运用岩土工程分析软件FLAC2D分析了高跨比与侧压力系数变化对隧道衬砌内力和安全系数的影响。计算过程中考虑了隧道洞室开挖时的应力释放效应。计算结果表明:随着高跨比与侧压力系数在合理范围内的增大,隧道衬砌拱顶轴力显著增大,弯矩显著减小,安全系数显著减小。

泄水式管片衬砌泄流量对衬砌外荷载的影响研究

提出了采用泄水式管片衬砌结构型式解决铁路隧道高水压问题的结构设计理念。考虑渗流场对围岩应力场的影响,建立了水荷载为渗透体积力的管片衬砌外荷载计算公式,探讨了围岩渗透系数与最大可泄流量、衬砌控制泄流量与衬砌壁后接触应力的相互关系,以及围岩条件对衬砌壁后有效应力和接触应力的影响规律,并将该计算方法与远场水荷载视为面力的简易衬砌外荷载计算方法进行对比,以评估简易方法的可行性。结果表明:将水荷载视为面力与将其视为渗透体积力进行接触应力计算时,两者结果仅在一定条件下具有良好的接近度,前者只能作为衬砌外荷载选择的一种参考。