深埋长大隧道交叉段衬砌裂缝成因分析与处治

深埋长大隧道交叉段衬砌裂缝成因分析与处治

黄󰀂明,刘新荣,杨成忠

1

1

1,2

,傅󰀂晏,祝云华

11

(1󰀁重庆大学,重庆󰀂400045;2󰀁华东交通大学,南昌󰀂330013)

通过对某高速公路深埋隧道主、横洞交叉段开洞侧主洞衬砌裂缝的现场检测及性状分析,研究对比了可能引起衬砌开裂的各种因素,得出了开裂的主要原因,认为隧道交叉段地层工程地质情况复杂,构造应力在应力场构成中占有很大比例,水平应力要比竖向应力大,且在横洞开挖后,主洞开洞侧截面承载能力一定程度上有所削弱,衬砌受力不均匀,出现应力集中现象,从而导致混凝土开裂;基于现场地质参数及裂缝成因初步分析,利用有限元分析软件对衬砌开裂段的应力场及位移场进行了模拟,模拟结果验证了现场成因分析所得结论的正确性;基于现场裂缝实际情况,提出了详细的裂缝处治措施,可为今后解决类似隧道衬砌开裂问题提供参考。关键词:深埋隧道;衬砌裂缝;碳纤维;数值模拟中图分类号:TU354文献标识码:A

摘要:

Causesanalysisandtreatmentfortheliningcrackofcrossing

sectioninadeepburiedlargetunnel

HuangMing,LiuXinrong,YangChengzhong,FuYan,ZhuYunhua

1

1

1,2

1

1

(1.ChongqingUniversity,Chongqing󰀂400045,China;2.EastChinaJiaoTongUniversity,Nanchang󰀂330013,China)

Abstract:Throughsitedetectionandcharacteranalysisfortheliningcrackwhichliesontheopeningsideofthecrossingsectioninadeepburiedhighwaytunnel,themaincauseforthecrackisobtainedaftermakingcomparisonwithseveralpossiblefactions.Itshowsthatthegeologicalconditionsofthetunnelcrossingreacharecomplexandthetectonicstressoccupiesthemostimportantpositioninthestressfield.Therefore,thehorizontalstressislargerthantheverticalstressandthebearingcapacityoftheopeningsideliningisreducedalotbecauseofthecrosstunnelexcavation.Asaresult,theconcertcracksontheopeningsideoftheliningappearduetotheinhomogeneousdeformationoflining.Basedonthefactsofthecausesanalysisfortheliningcrack,boththestressanddisplacementfieldinthecrossingsectionarecalculatedbytheFEMsoftwareandthecalculationresultsverifiesthesiteanalysisforthecrack.Inaddition,thedetailprocessingmethodtotheliningcrackissuggested,whichwillbeareferenceforsimilarprojects.

Keywords:deepburiedtunnel;liningcrack;carbonfiber;numericalsimulation1󰀂工程概况

某高速公路特长隧道由于受地形的而采用分离式(直线段隧道轴线间距为50m)结构型式的四车道单向行驶的高速公路隧道穿越山体,隧道最大埋深770余米,隧址周边环境复杂,不良地质引起的隧道灾害在勘察、设计及施工阶段都得到多方的重视。

隧道区主要出露寒武系地层,地表见少量第四系残坡积物,分布在缓坡、山顶、溶沟和溶槽中,岩性为灰黄、褐黄色碎石土,厚0󰀁3~1󰀁0m,局部

󰀂2009年第6期陡坎,坎角或沟、槽中厚度达2~5m。碎石成分以灰岩、白云岩为主,少量页岩,土为黏土或粉质黏土。隧道穿过的基岩均为寒武系地层,自上至下有:三游洞组、黑石沟组、上峰尖组、红溪组、平

收稿日期:2008󰀂06󰀂24;修订日期:2008󰀂10󰀂27

基金项目:国家自然科学基金重点项目(No.50334060);

教育部 新世纪优秀人才支持计划!(NCET-05-0763);重庆大学研究生科技创新基金(No.

200811A1A0090298).

作者简介:黄明(1983-),男(汉族),江西瑞金人,博士

研究生.工程勘察󰀂GeotechnicalInvestigation&Surveying󰀂󰀂󰀂13󰀂

善坝组、石龙洞组、天河板组、石牌组及水井沱组。隧道处于东西向构造∀∀∀长阳复背斜次一级背斜北翼,由寒武系地层组成,岩层倾向NNE,倾角30~45#西段的岩层倾向SW,倾角10~15#,沿线断裂带密布、规模较大,由于受断裂构造的影响,局部岩层倾角变陡。

隧道右洞YK49+056~YK49+182段为主洞与横洞交叉处,其详细结构布置如图1所示,该段隧道围岩属石牌组(∃1sh)灰绿色粉砂质页岩夹粉、细砂岩,岩体较完整,裂隙不发育,含少量裂隙水,围岩稳定性较好,属%级围岩。主洞二次衬砌于2006年5~7月施工完毕,2007年2月在送风通道与排风通道开挖掘进过程中发现衬砌出现裂缝并有逐步扩展的趋势。为了查清楚裂缝的形成原因,同时防止裂缝的进一步发展对隧道整体稳定性产生影响,本文通过现场实测资料结合数值计算对衬砌裂缝成因进行了分析,同时提出了具体的处治方案。

2󰀂衬砌裂缝检测及成因分析2󰀁1󰀂裂缝检测

为了评价裂缝对隧道承载能力和稳定性的影响,用水泥砂浆贴在裂缝处观察裂缝发展规律,经过约1个月时间的观察,发现绝大部缝都稳定下来,说明裂缝扩展是在短期内完成的。为了对裂缝的发展进行进一步调查,于2007年5月4号又对所有裂缝再次采用贴石膏的方法进行观测。截止2007年8月26日止,所有石膏条除部分有细小裂纹痕迹外其余均未开裂,对所有裂缝进行了现场数据采集,并参照有关工程实例对调查结果进行了统计分类,结果见表1。由统计结果可知,98%的裂缝为环向裂缝,其中有1条裂缝为斜向开裂,开裂角约为45#,但裂缝长度不大,长度不足2m;长度延伸超过拱腰的裂缝有,但随着裂缝位置向拱腰延伸,裂缝宽度明显变小,延伸至拱腰上部处裂纹大多已在0󰀁5mm以下,继而逐渐消失。

现场勘查裂缝统计表明,裂缝仅在主洞一侧一定高度的边墙出现,裂缝进入拱腰后结束。裂缝分布在与送风通道、风机运送通道、排风通道三个横洞交叉口之间及其两翼,基本呈张开型环向裂缝,间距约2~5m不等,裂缝宽度以2~4mm为主,2处裂缝开裂比较严重,其最大开裂宽度达7mm,几处开裂比较严重的裂缝可能已贯穿整个衬砌结构层。拱顶未发现开裂,裂缝基本发源于边墙

图1󰀂主、横洞衬砌交叉段结构示意图

裂缝调查统计结果

编号12345671011121314151617181920

长度(m)

22󰀁543󰀁254󰀁56533󰀁82󰀁733󰀁54󰀁51󰀁48~98~951󰀁63

宽度(mm)

210󰀁621󰀁537

40󰀁870󰀁40󰀁31󰀁5424240󰀁83

间距(m)

距排风口右边墙约2m距排风口左边墙约2m与2号缝距4m与3号缝距1󰀁5m与4号缝距1󰀁5m与5号缝距7󰀁2m与6号缝距3󰀁3m与7号缝距1󰀁8m与8号缝距0󰀁5m距风机通道左边缘0󰀁9m与10号缝距0󰀁9m与11号缝距0󰀁5m与12号缝距1󰀁5m与13号缝距0󰀁9m与14号缝距0󰀁2m与15号缝距2󰀁1m与16号缝距5m与17号缝距2m与18号缝距0󰀁7m距送风口左边缘1󰀁7m

位置边墙边墙边墙边墙边墙边墙拱腰边墙拱腰

边墙拱腰边墙边墙边墙拱腰边墙边墙拱腰边墙拱腰边墙边墙拱腰边墙拱腰边墙边墙边墙

特征相关描述

起点距地面高0󰀁7m,约80#倾斜起点距地面高1󰀁0m,基本垂直延伸

起点距地面高1m,垂直开裂2󰀁5m后呈80#倾斜起点距地面高1m,垂直开裂1󰀁8m后呈45#倾斜

表1

起点距地面高0󰀁6m,基本呈80#倾斜,底部敲击有空洞感起点距地面高0󰀁6m,基本垂直,延伸超过拱腰起点距地面高0󰀁3m,基本垂直,延伸超过拱腰起点距地面高0󰀁3m,基本呈80#倾斜,延伸超过拱腰起点距地面高0󰀁5m,基本呈80#倾斜,距通道边沿1󰀁8m起点距地面高0󰀁2m,基本呈垂直开裂起点距地面高1󰀁6m,基本呈85#倾斜起点距地面高1󰀁6m,基本呈70#倾斜起点距地面高1m,基本垂直,延伸超过拱腰

起点距地面高1󰀁2m,倾角大约呈100#,延伸超过拱腰起点距地面高0󰀁2m,基本呈垂直开裂从地面基本垂直开裂,延伸超过拱腰从地面沿大约75#开裂,延伸超过拱腰起点距地面高0󰀁2m,基本呈105#延伸起点距地面高1󰀁7m,基本呈垂直延伸起点距地面高1m,基本呈垂直延伸

󰀂14󰀂󰀂工程勘察󰀂GeotechnicalInvestigation&Surveying2009年第6期󰀂

底部,后向拱腰延伸。裂缝宽度从拱腰向边墙底部呈逐渐加大趋势,说明下部主拉应力比上部大。环向裂缝发生后,拱圈结构完整性良好,所有裂缝未见有渗漏水现象,说明防水层未遭受破坏。2󰀁2󰀂裂缝成因分析

一般来说,隧道内产生的裂缝有压缩裂缝、剪

[1]

切裂缝及受拉裂缝。现场裂缝性状调查表明,混凝土衬砌裂缝表现为内侧张开宽度小、外表张开宽度大的倒三角形,裂缝都出现在边墙且在拱腰以下部位。由于剪切裂缝一般表现为斜向约45#,贯通整个混凝土截面,张开宽度基本一致,且表面呈错台状,所以剪切裂缝的可能性可以排除。

拉性裂缝一般有混凝土收缩造成的开裂、拱顶受压造成的开裂或其它拉应力造成的在混凝土内表面出现的开裂。对于因拱顶受压造成混凝土内侧受拉而形成的开裂,一般是在拱部各3m范围内出现多条纵向及斜向裂缝,且裂缝呈表面张开,内部闭合,大致平行,间距比较均匀;对于混凝土因干缩引起的裂缝,一般呈龟裂状,纵横交错,分散而不规则,裂缝宽在1mm左右。调查表明,除了该段隧道边墙的一侧出现裂缝外,其它区段和部位未发现肉眼可见裂缝,说明由于拱顶受压或混凝土因温度变化而收缩引起开裂的可能性也不大。据调查当时施工情况,该段隧道没有欠挖和超挖现象,因此可以排除衬砌局部厚薄不均,造成断面局部应力过大而产生裂缝的情况,同时由上部岩土坍落导致拱部衬砌开裂的情况也可排除。

结合以上分析可以推断,该区段裂缝属混凝土在复合应力状态下的拉开型裂缝,根据我国铁路隧道衬砌裂缝分级,病害等级属于A1级(严重),根据美国的分类标准,也属于重度裂缝(>3󰀁2mm)。

侧边墙开裂部位集中于YK49+056~YK49+182段,表明该类衬砌地段水平应力较大。分析该组裂缝产生的原因,有以下两种可能:

第一种情况,实际围岩等级可能低于设计的围岩级别,导致作用在复合衬砌上的总荷载过大。衬砌除承受部分可变荷载、地震力外,还要求承受部分围岩形变压力,或者有可能在开凿横洞时,强烈的爆破振动引起围岩失稳而使衬砌承担荷载产生突变;

第二种情况,可能是横洞开挖后受力不均匀,使主洞开洞侧截面承载力一定程度上有所削弱,打破了原来的内力平衡,内力发生重分布,导致开洞侧的衬砌在围岩压力和衬砌自重作用下,出现横向拉应力过大,超过混凝土抗拉极限强度而导致局部

󰀂2009年第6期开裂。而裂缝在较短时间内基本稳定,是因为内力重分布后建立了新的平衡,只有该平衡被打破后,裂缝才可能继续发展变化。

根据现场记录该组裂缝在2007年2月左右产生,横洞约在一个月后施工,可以排除混凝土强度尚未达标,爆破振动使混凝土过早受力导致衬砌开裂的情况。此外,现场也未见拱圈不均匀下沉和隧道仰拱地基不均匀沉降迹象,与该段围岩等级作相同变更的邻近段主洞衬砌均未发现裂缝,说明由于围岩变更后作用在复合衬砌上的总荷载过大导致衬砌开裂的可能性不大。通过实际调查分析,认为衬砌开裂原因是,隧道交叉段所在地层工程地质情况复杂,构造应力在应力场构成中占有很大比重,主洞开洞侧截面刚度在开洞后有所削弱,应力发生了重分布,导致开洞侧的衬砌在围岩压力及其自重作用下出现横向拉应力过大,超过混凝土抗拉极限强度而导致局部开裂,随着时间推移,围岩∀支护体系建立了新的平衡关系,使裂缝发展得到控制,变形逐渐稳定下来。为了验证以上结论正确与否,可以通过有限元软件建立交叉段三维模型进行仿真计算。3󰀂隧道交叉段三维有限元模拟

为进一步揭示衬砌开裂成因,验证现场检测分析结果的正确性,下面采用有限元软件建立隧道交叉口处三维模型进行仿真分析。由于衬砌开裂在主洞开挖后才发生,所以下文主要是对主、横洞开挖

[2,3]

成洞之后交叉口段衬砌的受力性状进行模拟。3󰀁1󰀂计算模型及边界条件

由于交叉模型是对称结构,故可取半结构进行计算,则交叉口区计算范围可作相应简化,简化结果如图2所示。交叉口段隧道埋深200m,地层为灰色薄层泥质条带状灰岩夹少量钙质页岩,岩质较坚硬,围岩稳定性一般,属%级围岩。主洞形状为三心圆尖拱,开挖断面宽度15󰀁4m,洞高10m;送风通道开挖断面宽8󰀁55m,洞高7󰀁9m;风机运送通道开挖宽度5󰀁9m,高7󰀁9m。计算区域围岩以各向同性、均质连续和弹塑性介质来考虑,岩体材料应力∀应变关系为完全弹性,采用D󰀂P模型。数值模拟

图2󰀂主、横洞交叉段对称半结构模型

工程勘察󰀂GeotechnicalInvestigation&Surveying󰀂󰀂󰀂15󰀂

中,计算范围应取模拟对象典型部位尺寸周围足够大的区域,才能精确得出模拟对象的工作状态。数值计算分析范围90m&90m&62m(X方向为主洞轴线方向,Y为重力作用方向,Z为垂直主隧道中心线方向),取半结构之后为45m&90m&62m,满足分析尺寸要求。3󰀁2󰀂模型单元选取

有限元法中三维数值模拟时可供选择的单元类型主要有六面体单元和四面体单元两大类,由于隧道交叉口几何模型特别复杂,几乎不可能全部采用六面体单元进行划分,因此本模拟中采用适应性较强的20节点实体单元Solid95,它可以接受不规则的形状,并且不损失精度,具有协调的位移函数并且能很好地模拟边界曲线。交叉口部分采用四面体单元自由划分,其他部分采用六面体单元映射划分。

3󰀁3󰀂材料参数选取

根据该隧道工程地质资料和∋公路隧道设计规范-2004(,数值模拟采用的%级围岩岩体材料、加固圈、初期支护及二次衬砌的各项指标参数如表2所示。

材料计算参数

材料名称%级围岩锚杆加固圈初期支护二次衬砌

密度(kg󰀁m3)2200230025002500

弹性模量(Pa)4󰀁0E94󰀁5E92󰀁55E102󰀁55E10

泊松比0󰀁30

0󰀁300󰀁20󰀁2

内摩擦角(#)2727--粘聚力(Pa)4󰀁0E54󰀁5E5--

图3󰀂X方向应变云图

表2

厚度(m)-30󰀁20󰀁6

图4󰀂Z方向应变云图

3󰀁4󰀂计算结果分析

3󰀁4󰀁1󰀂主洞衬砌应变计算结果

交叉段主洞衬砌开裂,需要关注的是主洞开挖一侧衬砌的拉应变大小及范围,为了更明显地观察其拉应变情况,只把衬砌X方向的拉应变提取出来,拉应变云图如图3所示。由图3可见,X方向大部分区域都出现拉应变,说明该处X方向处于受拉状态,且最大拉应变出现在风机运送通道与主洞交叉口底边缘角点。

如图4所示,衬砌Z方向应变正方向为垂直洞轴线且指向断面中心收敛方向。Z方向最大拉应变都出现在送风通道与主洞交叉处的底边角点。从正应变的分布情况来看,基本上集中在拱腰3m以下部分边墙上,这里正好是裂缝出现的位置,从而说明了裂缝现场成因分析的正确性。3󰀁4󰀁2󰀂主洞衬砌主应力计算结果

如图5所示,主应力计算结果表明,主洞衬砌

󰀂16󰀂󰀂工程勘察󰀂GeotechnicalInvestigation&Surveying的最大主应力基本以受拉为主;衬砌交叉边缘处局

部由于应力集中出现较大压应力,拱顶处小部分出现了较大拉应力,角点处产生应力集中,应力值偏大,其数值已超过素混凝土的极限抗拉强度,因此衬砌局部将出现拉裂现象。

图6是衬砌最小主应力分布云图,计算表明最小主应力都是压应力,边墙处数值大部分集中在9󰀁92~11󰀁9MPa,局部应力已超过公路隧道设计规范(JTGD70-2004)规定的C25混凝土极限抗压强度值11󰀁0MPa,表明衬砌局部混凝土会有压碎现象。3󰀁4󰀁3󰀂主洞衬砌位移计算结果

如图7所示,未开洞一侧衬砌X方向位移数值相差较小,说明X方向变形均匀,而开洞一侧衬砌X方向既出现了明显的正向位移又有负向位移,变形不协调很可能导致衬砌开裂,例如与排风通道交叉边缘附近X方向位移是正方向,而与风机运送通道交叉边缘附近X方向位移为负,两端位移方向相反使混凝土处于受拉状态,若超过混凝土极限拉应变则会出现裂缝,特别是与横洞交叉边缘出现明显的应力集中现象,位移值偏大,说明此处混凝土开

2009年第6期󰀂

图5󰀂最大主应力云图图7󰀂X方向位移云图

图6󰀂最小主应力云图图8󰀂Z方向位移云图

裂程度严重,这与现场裂缝检测结果也是一致的。

Z方向位移与主洞洞轴方向垂直,可以较明显反映出主洞的变形状态,即可以反映主洞边墙是向洞内收敛还是向外扩张,因此提取Z方向的位移比较有代表性。衬砌左、右边墙沿Z方向的位移,在工程中其概念与新奥法施工监测中隧洞水平净空收敛的含义一样,水平收敛大,表明边墙变形程度大。分析Z方向位移云图(如图8)表明,左、右边墙都是向洞内收敛且收敛方向是相向的,分析可知由于主洞右侧衬砌开洞,其Z方向位移量明显大于另一侧。

通过以上研究表明,无论是从变形还是应力角度考虑,衬砌开洞侧的应力及各方向变形大小都比另一侧要大,局部变形及应力超过了混凝土的极限值而导致衬砌开裂。数值分析结果与现场分析结果一致,表明了裂缝成因判断的正确性。4󰀂裂缝处治措施

杨林德、罗立娜

󰀂2009年第6期[1,4]

大幅度提高大偏压构件截面的抗弯承载力,可有效补强易在拱顶和边墙部位发生受拉破坏的隧道衬砌,发挥其高强高效的加固作用,因此,碳纤维补强技术对隧道衬砌裂缝的处治能起到良好效果,是

[5]

一种行之有效的加固技术。吴启勇针对墩山连拱隧道出现的衬砌开裂病害进行了具体研究,对衬砌裂缝特征及产生原因进行了分析,采用了碳纤维布对隧道衬砌裂缝进行局部修复和整体加固补强。同时采用有限元软件对碳纤维加固过程进行了仿真模拟,模拟和监测结果表明:碳纤维加固之后,衬砌裂缝得到了有效控制,支护受力处于安全状态,围岩稳定,碳纤维布加固效果显著。

目前衬砌裂缝的变形已基本稳定,在具体处治计划未确立之前初步拟定了用碳纤维补强裂缝的处治方案。裂缝主要呈环向分布,比较分散,局部裂缝较宽,裂缝并未交错分布,亦没有纵向裂缝,也没有错台、剥落等现象,裂缝发育已经稳定。根据本隧道裂缝的开裂特征,建议采取如下加固方案:对裂缝宽度<0󰀁1mm的裂缝通过涂环氧树脂胶泥进

工程勘察󰀂GeotechnicalInvestigation&Surveying󰀂󰀂󰀂17󰀂

通过研究表明,碳纤维可

行封闭;对于裂缝宽度)0󰀁2mm的裂缝通过灌注环氧树脂浆液对裂缝进行封闭,再贴碳纤维布片;裂缝宽度)3mm时,采用凿槽嵌补后再粘贴碳纤维布

[5,6]

联合加固方法。4󰀁1󰀂材料选取

选用材料主要为6101(E󰀂44)环氧树脂(胶结料)、邻苯二甲二丁酯(增韧剂)、丙酮(稀释剂)、乙二胺(固化剂)及325号水泥(需过筛,作为粉

料使用)配制而成,具体配合比见表3。采用碳纤维布厚度0󰀁25mm,其弹性模量为2󰀁35E11。在钢制容器中称取定量的环氧树脂,加热至40∗左右,然后加入增韧剂和稀释剂,搅拌均匀后,再加入固化剂充分搅拌即成,若是胶泥则与固化剂一起加入325号水泥一道搅拌,配制好的胶泥或浆液需在40

[7]

分钟内用完。

灌浆材料参数表

配合比(质量比)(kg)

材料用途

环氧树脂

嵌缝、固定注浆嘴用材料

抹面用胶泥注浆用浆液

100100100

邻苯二甲二丁酯

102010

丙酮--40~50

乙二胺10~1214~158~12

325水泥50~100100~150

硬化时间(h)12~24-12~24

与混凝土粘结强度(MPa)27~50-27~30

表3

抗拉强度(MPa)50-50

4󰀁2󰀂注浆工艺

首先将裂缝表面凿成V形槽,槽宽5~10cm,深3~5cm,然后利用钢丝刷等将混凝土碎屑及粉尘清除干净,接着利用高压水对裂缝内部污物进行冲

[7]

洗,最后进行充分自然干燥或用喷灯烘干。完成以上处理工作后,接着埋设注浆嘴,注浆嘴间距根据裂缝大小、走向及结构形式而定,再根据实测裂缝宽度,选用合适的注浆嘴设置间距,每条缝上均设置进浆、排气、出浆的注浆嘴。注浆嘴选用埋入式注浆嘴,沿裂缝全长用环氧胶泥固定。完成以上工作后,裂缝表面应涂刮环氧胶泥进行封闭,宽度应填满沟槽,表面还应酌情加宽1~2cm。待胶泥或浆液凝固并具一定强度(常温季节约需3h)后,需进行压气试漏检查。试漏时气压应保持0󰀁2~0󰀁4MPa,注浆嘴四周需涂肥皂水进行检查,如出现泡沫,表示漏气,应采用促凝灰浆修补密封。压气试漏检查合格后,即开始进行压浆工作。压浆前将所有注浆嘴阀门打开,用压缩空气将孔道及裂缝吹干净,达到无水、无尘状态;压浆采用单孔压浆,在一条裂缝上可由浅到深,由下而上,由一端到另一端;压浆时将配好的浆液倒入罐内,旋紧罐口,将活接头接在注浆嘴上,开动空压机,使压力保持在0󰀁2~0󰀁5MPa,随即打开阀门,浆液即被压入缝中,经3~5min待浆液从邻近注浆嘴冒出后,即关闭阀门。为达到连续压浆,施工时另备适量不加硬化剂的浆液,压浆同时随即加入乙二胺,并拌匀随时使用,压浆系统如图9所示。压浆结束标准一般为吸浆率<0󰀁1L󰀁min,再继续压注几分钟即可停止压注。压浆结束关闭阀门后,应立即拆除管路,及时用空压机将压浆罐和注浆管中残留浆液吹净,并

󰀂18󰀂󰀂工程勘察󰀂GeotechnicalInvestigation&Surveying以丙酮冲洗管路及擦洗工具。对注浆体采取自然养

护,在常温(20~25∗)经24h可硬化,注浆嘴在浆液硬化12~24h后,拆下继续下一循环施工。裂缝处理完后,利用环氧胶泥对表面进行封闭。

注:1∀结构物;2∀注浆嘴;3∀进浆口;4∀压力表;5∀储浆罐;6∀出浆口;7∀进风口

图9󰀂风压系统示意图

4󰀁3󰀂粘贴碳纤维布

裂缝表面封闭之后将预先裁剪好的碳纤维布片粘贴在混凝土表面。碳纤维布片粘贴后再在其表面涂刷一层粘结树脂。贴片工序操作的技术性很强,有严格的操作规程和质量控制标准,以确保粘贴的质量。碳纤维布片粘贴后,通常在自然条件下养护一周至两周,具体视温度条件而定。涂装修复补强作业完成后,碳纤维布片的表面可视需要涂刷各种性能和不同颜色的涂装,增加补强的效果。5󰀂结语

通过对隧道主洞衬砌开裂成因分析及有限元仿真模拟得到了以下结论:由于隧道水平侧向应力比竖向应力大,且在横洞开挖后,主洞开洞侧截面承󰀂󰀂󰀂󰀂(下转第82页)

2009年第6期󰀂

6󰀂结束语

速度参数的各种求取方法,有其适用性。对于具有钻孔资料或取芯资料的工程,可利用已知厚度求速度;对于水平层状界面如基岩面,可用CMP求速度;对于管状目标物如管线、钢筋等,可利用双曲线弧度求速度;对于均匀介质的目标物如混凝土构件,可用表面直达波求速度;对于已知目标物物质成分的,可用介电常数的经验值估算速度。在实际工作中可选用其中一种方法或几种方法,最终

的目的是求取合适的速度,确保时深转换的精确度。

参

考

文

献

[1]󰀂A.P.Annan.GroundPenetratingRadarApplicationsPrinciples,

Procedures&Applications[M].Sensors&SoftwareInc,2003.

[2]󰀂Sensors&SoftwareInc..pulseEKKOPROUser+sGuide[G].2005.[3]󰀂李大兴.探地雷达方法与应用[M].北京:地质出版社,1994.[4]󰀂曾昭发,刘四新,王者江等.探地雷达方法原理及应用[M].

北京:科学出版社,2006.

(上接第18页)

载力一定程度上有所削弱,打破了原来的内力平衡,内力发生重分布,导致开洞侧的衬砌在围岩压力及其自重作用下,横向拉应力过大,超过了混凝土抗拉极限强度而导致局部开裂;但经过长时间观测后发现裂缝变形基本稳定下来,这是由于内力重分布,围岩∀支护体系建立了新的平衡关系。最后,结合隧道实际情况提出了碳纤维布及环氧树脂等材料处理及补强衬砌裂缝的具体措施,并详细介绍了其施工工艺和流程。

参

考

文

献

[2]󰀂中华人民共和国行业标准.公路隧道设计规范(JTGD70-2004)

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