多溶腔隧道结构安全的后评估及营运期间监控技术研究

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1、多溶腔隧道结构安全的后评估及营运期间监控技术研究报告人：傅鹤林（中南大学）日期：2014年11月目录•1项目背景和意义•2合同拟定的研究内容•3现阶段已完成工作•4解决的技术难题•5已取得的成果•6创新点1项目背景和意义•岩溶的广泛分布，严重影响着我国交通基础设施的建设与发展。据统计，截至2008底，我国建成长大隧道800多座，其中隧道洞身穿过岩溶地层的有430座，占隧道总数50%多。•目前针对岩溶隧道研究，往往是重建设，轻养护，具体表现为：a)对岩溶区隧道结构安全的几乎没有进行过后评估研究；b)对营运期间隧道监控也仅限于特长隧道或隧道群；c)国内外尚无指导岩溶区隧道建设、养护的规范性或指

2、导性文件，严重影响岩溶区隧道的设计、施工和运营期结构安全。•韶赣高速公路回龙山隧道和白山隧道所处地区为华夏构造体系，断层、褶皱构造发育，对施工和运营造成较大影响。（1）F1、F2、F13、F3、F4、F5、F6大断层相互交结，横切隧道洞身，岩体破碎，围岩级别低。隧道施工过程中，尽管业主、设计、施工和监理等部门非常重视施工安全，但由于过于复杂的地质条件，隧道仍出现几次大塌方，给隧道安全营运留下隐患。（2）韶赣高速地处粤北山区，暴雨发生频率高，极易造成地表水沿既有溶洞裂隙下渗至隧道，造成衬砌开裂，进而影响隧道结构功能的正常发挥，影响行车安全。回龙山两处大塌方回龙山隧道左线进口端回龙山隧道右线进

3、口端白山隧道塌方处理情况某隧道塌方和地表沉陷某运营铁路隧道马蜂窝面隧道漏水路面打滑某隧道地下排水系统损坏在我国公路隧道的大规模建设中，公路隧道的岩溶病害问题比较严重。然而,我国公路隧道养护技术起步较晚，对公路隧道健康状态的评价还停留在定性判定阶段，还没有定量化的诊断方法和系统。为了排除隧道结构潜在的安全隐患，确保韶赣高速公路白山和回龙山线隧道的运营安全,为此，广东省公路管理局立项，展开“多溶腔隧道结构安全的后评估及营运期间监控技术研究”。由广东省公路管理局韶赣高速公路管理中心和中南大学共同承担。2合同拟定的研究内容根据合同规定及高速公路隧道穿越岩溶位置的不同，扰动效应不同的特点，本项目的主

4、要研究内容的相互关系及研究工作开展的顺序，将其划为五个分题，形成多溶腔隧道结构安全的后评估及营运期间监控技术：(1)溶腔段隧道结构潜在病害调查分析；(2)构建公路隧道健康状态的评价模型；(3)溶腔段隧道结构安全性后评估方法、技术手段及安全标准；(4)运营期监控管理系统的研制开发；(5)韶赣高速公路多溶腔隧道养护技术指南。3完成工作针对合同拟定的研究内容，基本完成合同规定的全部工作,并取得期望成果，主要有以下10个方面的内容：•1)完成了国内外岩溶隧道相关研究成果的调研；•2)编制了研究大纲，并且已经通过了广东省公路管理局的评审；•3)制定了研究方案并按计划实施，现进入成果完善阶段；•4)完

5、成白山、回龙山隧道病害调查分析，并形成检测报告；•5)完成多溶腔段隧道相似模型试验，并采集相关数据；•6)建立多溶腔段隧道数值计算模型，并进行求解。•7)完成溶腔段隧道结构安全评价方法和标准研究。•8）基于模糊理论，已构建公路隧道健康状态的综合评价模型。•9）编制了《韶赣高速公路多溶腔隧道养护技术指南》。•10）研制开发了在役岩溶隧道的监控管理系统。3.1白山、回龙山隧道病害调查分析•2012年5月对白山、回龙山隧道多的衬砌裂缝、断面、强度及结构进行了全面检测，并形成成果——检测报告，主要开展了的检测内容如下：•（1）混凝土外观质量及裂缝观测a.测量裂缝的延伸方位；b.测量裂缝的长度、宽度

6、；c.观察衬砌混凝土表面缺陷情况，如蜂窝状、混凝土剥落、涂料脱落、渗漏水等；d.必要时在裂缝附近作进一步详细观察与判断，如锤击时有无空响声等。•(2)地质雷达检测a.衬砌厚度；b.衬砌缺陷情况，如是否均匀连续、是否密实、有无离析、蜂窝麻面、裂缝深度及其位置；c.围岩空洞及其位置、深度、填充处理情况；d.围岩含水情况、分布等。•（3）二衬混凝土强度抽测抽检断面二衬混凝土强度。采用超声回弹综合法对二衬混凝土强度抽检。其中，白山隧道左洞共抽检70个断面，右洞共抽检67个断面，所得结果列表并对检测结果进行评价。•（4）隧道净空断面检测根据结构的变化状况，在可能发生断面倾斜、顶部下沉等变形的地方，测

7、量隧道横断面尺寸，通过与相邻横断面的比较，发现变形的有无和变化程度。。•（5）隧道病害分析（a）左洞ZK4+264～ZK4+262拱顶（b）左洞ZK4+101.5～ZK4+101拱顶回龙山隧道衬砌背后空洞雷达探测灰度图回龙山隧道右洞五号裂缝走向分析图回龙山隧道右洞五号裂缝展开示意图回龙山隧道右洞六号裂缝展开示意图•（6）隧道安全性计算数值模型根据检测结果运用地层-结构计算模型进行计算。544563278120881108