運營公路隧道結構病害安全性評估及綜合處治技術研究.pdf

1、隧道的主體是人工地下結構,處于天然介質的環(huán)境中,由于施工質量以及賦存環(huán)境的影響,隧道在運營過程中,不可避免地會出現(xiàn)如滲漏水、襯砌裂損、洞內空氣污染等病害,其中結構性病害直接降低了隧道的安全可靠性,嚴重危及到行車安全。本文依托長沙至瀏陽公路中的蕉溪嶺隧道群,針對公路隧道結構病害的具體特征,通過力學、化學、土力學、巖石力學等多學科的綜合分析,對運營公路隧道結構病害的檢測方法、病害成因、安全評估及整治措施等問題進行了較深入全面的研究。主要研究

2、成果如下：
　　 (1)系統(tǒng)歸納總結了運營公路隧道的主要結構病害類型及相應的檢測方法。通過多學科的綜合分析,揭示了公路隧道病害形成機理,并以蕉溪嶺公路隧道群為例進行了工程應用。結合現(xiàn)場病害以及設計、施工的資料的全面檢測和調查,深入全面分析了該隧道病害的成因,并評定為為Ⅲ級病害等級,為后續(xù)維修加固工作提供了直接依據(jù)。
　　 (2)從隧道力學的基本概念出發(fā),建立了荷載-結構模式的運營公路隧道襯砌厚度不足、材料劣化和襯砌背后空

3、洞三種病害模型。并根據(jù)檢測結果,建立了蕉溪嶺隧道襯砌結構安全性評價分析計算模型,計算結果表明:隧道結構病害的存在,改變了襯砌結構的整體剛度和結構的受力狀態(tài),蕉溪嶺隧道實際檢測斷面的70％左右截面安全系數(shù)均小于規(guī)范允許值,可見該隧道承載能力嚴重不足,需要立即加固維修。
　　 (3)基于荷載-結構模式的運營公路隧道病害模型,通過設置不同特征參數(shù),分別對單類病害對襯砌結構安全性的影響規(guī)律進行了具體研究,研究結果表明:隨著材料劣化及厚度

4、不足程度的降低,襯砌結構截面最小安全系數(shù)隨之呈同線性下降,而安全系數(shù)減小的范圍與劣化范圍相對應。而隧道襯砌背后脫空相對于其他兩類病害,對襯砌結構的安全性影響最大,特別是當空洞寬度大于2.0m時,襯砌結構將失去應有的承載能力。
　　 (4)針對蕉溪嶺隧道群病害的具體特征,并通過經(jīng)濟技術的進一步比較,提出了相應的病害整治措施和施工工藝。蕉溪嶺隧道群的整治工作已于2007年完畢,整治施工過程中未出現(xiàn)工程事故,整治后至今服役狀態(tài)和運營環(huán)