隧道病害处治技术研究

前言

第1章 杜公岭隧道工程概况

 1.1 工程建设条件

 1.1.1 地形地貌

 1.1.2 地层岩性

 1.1.3 地质构造

 1.1.4 不良地质

 1.1.5 特殊岩土

 1.1.6 水文地质及气象

 1.2 工程设计信息

 1.2.1 隧道建筑限界及内轮廓

 1.2.2 隧道衬砌支护结构类型

 1.2.3 隧道防排水设计

 1.2.4 隧道路面设计

第2章 隧道工程病害发展规律

 2.1 病害发展历史

 2.2 隧道典型病害类型

 2.2.1 隧道衬砌裂缝

 2.2.2 路面隆起与开裂

 2.2.3 电缆沟损毁

 2.2.4 衬砌局部崩裂

 2.2.5 二次衬砌崩塌

 2.2.6 隧道衬砌变形侵限

 2.3 典型病害发展案例

 2.3.1 二次衬砌裂缝

 2.3.2 二次衬砌崩塌

 2.3.3 隧道电缆沟围岩侧内墙挤出

 2.3.4 隧道原加固段病害

 2.3.5 隧道衬砌混凝土硫酸盐侵蚀

 2.4 病害总体发展规律

 2.4.1 病害类型

 2.4.2 病害规模

 2.4.3 病害程度

第3章 隧道病害成因分析与演化分析

 3.1 隧道病害成因分析

 3.2 隧道围岩膨胀规律研究

 3.2.1 不同状态下的含水率测试

 3.2.2 石膏质岩石膨胀力学特性研究

 3.2.3 岩石吸水膨胀概化计算分析模型

 3.2.4 隧道围岩膨胀机制

 3.2.5 隧道围岩膨胀周期与膨胀应力确定

 3.3 隧道混凝土碳硫硅钙石型硫酸盐侵蚀触发时间

 3.3.1 基于隧道病害发展数据的碳硫硅钙石型硫酸盐侵蚀触发时间估测

 3.3.2 基于混凝土试验的碳硫硅钙石型硫酸盐侵蚀触发时间估测

 3.3.3 碳硫硅钙石型硫酸盐侵蚀触发时间综合确定

 3.4 碳硫硅钙石型硫酸盐侵蚀条件下隧道混凝土强度衰减规律

 3.5 考虑围岩膨胀与碳硫硅钙石型硫酸盐侵蚀的隧道病害演化分析模型及特征

 3.6 工程应用与验证

 3.6.1 隧道断面病害演变计算分析与验证

 3.6.2 隧道病害发展总体规律验证

 3.6.3 隧道衬砌崩落数据信息验证

第4章 隧道病害处治设计方法

 4.1 隧道病害处治设计特点

 4.1.1 隧道病害处治工程特点

 4.1.2 隧道病害处治设计原则

 4.1.3 隧道病害处治设计对象分类

 4.2 隧道病害处治设计要点

 4.2.1 隧道病害处治方法与适用性

 4.2.2 石膏岩隧道处治方法优缺点比较

 4.2.3 隧道工程材料技术指标要求

 4.3 隧道地下水处治设计

 4.3.1 隧道防排水系统设计

 4.3.2 隧道围岩（岩体）地下水处治设计

 4.4 隧道临时支护与施工组织

 4.4.1 临时支护设计

 4.4.2 衬砌拆除设计

 4.4.3 二次衬砌刻槽设计

 4.4.4 仰拱开挖设计

 4.5 工程应用

 4.5.1 隧道工程结构处治设计

 4.5.2 隧道地下水处治设计

 4.5.3 隧道围岩（岩体）处治设计

 4.5.4 隧道混凝土抗硫酸盐侵蚀设计

 4.5.5 工程应用效果

第5章 隧道衬砌结构爆破拆换施工安全控制

 5.1 隧道衬砌拆除的常用方法与施工风险

 5.1.1 衬砌拆除的常用方法

 5.1.2 衬砌拆除的施工风险

 5.2 衬砌爆破拆除振动控制标准与减振技术措施

 5.2.1 衬砌爆破拆除振动控制标准

 5.2.2 衬砌爆破拆除减振技术措施

 5.3 衬砌沟槽减振的现场测试与数值模拟

 5.3.1 衬砌沟槽减振的现场测试

 5.3.2 衬砌沟槽减振的数值模拟

 5.4 衬砌拆除的分区控制技术

 5.4.1 分区控制标准

 5.4.2 安全保障措施

 5.4.3 现场工程应用

参考文献

第1章 杜公岭隧道工程概况　　杜公岭隧道位于长治市平顺县境内，属于长治至平顺高速公路的主线段工程，是山西省高速公路网“三纵十二横十二环”的重要组成部分。隧道进口端洞口位于平顺县前鸦沟村附近，出口端洞口位于平顺县大岭沟村附近，总体走向264°。隧道于2009年12月开工建设，至2012年11月完工。　　隧道施工后期(2012年3月)，在日常巡检中首次发现已施作隧道衬砌出现衬砌裂缝和路面隆起、开裂等轻微病害；2013年除隧道衬砌裂缝和路面隆起、开裂外，电缆沟也出现倾覆；2014年又相继出现了二次衬砌拱脚部位的局部崩裂和局部段落的变形侵限；2016年、2017年杜公岭隧道部分段落病害恶化，隧道衬砌混凝土部分出现泥化现象，导致隧道二次衬砌混凝土突发性崩塌掉落、电缆沟内墙挤出。总体上，杜公岭隧道病害呈现出病害发展时间长、病害类型多的特点，在公路隧道病害处治工程中很罕见。　　1.1 工程建设条件　　1.1.1 地形地貌　　杜公岭隧道工程地形属低中山区，地形起伏，其中地形*高点标高1498m(杜公岭峰顶)、*低点标高1198m(大岭沟沟底)，地形相对高差*大值为300m。隧道上部山体阳面多基岩裸露，阴面灌木植被稍发育。　　1.1.2 地层岩性　　杜公岭隧道上覆岩层与周边围岩主要由第四系上更新统坡洪积层黄土状粉土和碎石土、石炭系中统本溪组泥岩和山西式铁矿、奥陶系中统上马家沟组二段灰岩和一段泥灰岩、灰岩组成。各层赋存状况如下。　　1. 第四系上更新统坡洪积层　　该层主要为黄土状粉土和碎石土。其中黄土状粉土呈褐黄色，虫孔发育，垂直节理发育，含零星钙质结核，松散～稍密，厚度2～10m。碎石土呈褐黄色，母岩为灰岩、泥灰岩，多呈棱角状～次棱角状，均匀性差，松散～稍密，碎石含量在30%左右，粉土、粉质黏土充填。　　2. 石炭系中统本溪组　　该层主要为含铁质、铝土质泥岩以及山西式铁矿，出露面积较少，仅在右洞YK34+500～YK34+800北侧山顶出露，与下伏奥陶系中统上马家沟组地层呈不整合接触；本组可见厚度20m左右。其中，山西式铁矿呈鸡窝、透镜、团块等状，镶嵌在奥陶系中统上马家沟组厚层灰岩裂缝中，矿物以含硫量高的黄铁矿为主。　　3. 奥陶系中统上马家沟组二段　　该层岩性主要为灰黑色中厚层灰岩、豹皮灰岩，在隧址区山顶普遍分布，且呈西部薄、东部厚的特点，*厚处约120m。　　4. 奥陶系中统上马家沟组一段