運(yùn)營公路隧道結(jié)構(gòu)病害安全性評(píng)估及綜合處治技術(shù)研究.pdf

1、隧道的主體是人工地下結(jié)構(gòu),處于天然介質(zhì)的環(huán)境中,由于施工質(zhì)量以及賦存環(huán)境的影響,隧道在運(yùn)營過程中,不可避免地會(huì)出現(xiàn)如滲漏水、襯砌裂損、洞內(nèi)空氣污染等病害,其中結(jié)構(gòu)性病害直接降低了隧道的安全可靠性,嚴(yán)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(duì)公路隧道結(jié)構(gòu)病害的具體特征,通過力學(xué)、化學(xué)、土力學(xué)、巖石力學(xué)等多學(xué)科的綜合分析,對(duì)運(yùn)營公路隧道結(jié)構(gòu)病害的檢測方法、病害成因、安全評(píng)估及整治措施等問題進(jìn)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(jié)了運(yùn)營公路隧道的主要結(jié)構(gòu)病害類型及相應(yīng)的檢測方法。通過多學(xué)科的綜合分析,揭示了公路隧道病害形成機(jī)理,并以蕉溪嶺公路隧道群為例進(jìn)行了工程應(yīng)用。結(jié)合現(xiàn)場病害以及設(shè)計(jì)、施工的資料的全面檢測和調(diào)查,深入全面分析了該隧道病害的成因,并評(píng)定為為Ⅲ級(jí)病害等級(jí),為后續(xù)維修加固工作提供了直接依據(jù)。
　　 (2)從隧道力學(xué)的基本概念出發(fā),建立了荷載-結(jié)構(gòu)模式的運(yùn)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(jié)果,建立了蕉溪嶺隧道襯砌結(jié)構(gòu)安全性評(píng)價(jià)分析計(jì)算模型,計(jì)算結(jié)果表明:隧道結(jié)構(gòu)病害的存在,改變了襯砌結(jié)構(gòu)的整體剛度和結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài),蕉溪嶺隧道實(shí)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(yán)重不足,需要立即加固維修。
　　 (3)基于荷載-結(jié)構(gòu)模式的運(yùn)營公路隧道病害模型,通過設(shè)置不同特征參數(shù),分別對(duì)單類病害對(duì)襯砌結(jié)構(gòu)安全性的影響規(guī)律進(jìn)行了具體研究,研究結(jié)果表明:隨著材料劣化及厚度

4、不足程度的降低,襯砌結(jié)構(gòu)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(duì)應(yīng)。而隧道襯砌背后脫空相對(duì)于其他兩類病害,對(duì)襯砌結(jié)構(gòu)的安全性影響最大,特別是當(dāng)空洞寬度大于2.0m時(shí),襯砌結(jié)構(gòu)將失去應(yīng)有的承載能力。
　　 (4)針對(duì)蕉溪嶺隧道群病害的具體特征,并通過經(jīng)濟(jì)技術(shù)的進(jìn)一步比較,提出了相應(yīng)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(yùn)營環(huán)