隧道衬砌施工毕业论文题目

摘 要：本文通过对黄土隧道现场调查和资料收集，通过现场测试，得到隧道衬砌背后空洞的大小、位置及混凝土衬砌的强度等参数，采用ANSYS 软件建立数学模型对隧道衬砌背后有空洞部位进行模拟分析，通过有无空洞的对比，研究空洞大小及所处位置对隧道衬砌受力及变形的影响程度，找出空洞的临界大小及最不利位置。 关键词：黄土隧道；衬砌；空洞；有限元；ANSYS 中图分类号： 1、 背景 我国已经在黄土土体中建成了多条隧洞（道），与岩体相比，黄土体强度低，变形大，自承能力小，工程性质差，受水的影响十分强烈，一旦被水浸泡，达到饱和状态，其强度会明显降低，工程性质将发生很大变化。因此，在黄土地层中开挖坑洞，容易出现坍塌，尤其是一旦渗漏水，围岩强度会大幅度降低，严重时，完全失去自稳能力。衬砌裂损是隧道病害中常见的问题, 也是严重威胁结构安全的一个重要因素，其中衬砌裂损造成其耐久性和安全性的降低尤为严重。通过对兰州铁路局范围内部分黄土隧道现场调查和资料收集，通过现场测试，得到隧道衬砌背后空洞的大小、位置及混凝土衬砌的强度等参数；采用ANSYS 软件建立数学模型对隧道衬砌背后有空洞部位进行模拟分析，通过有无空洞的对比，研究空洞大小及所处位置对隧道衬砌受力及变形的影响程度，找出空洞的临界大小及最不利位置。 2、 数值分析模型建立 黄土土体是复杂的多相介质，其强度与金属与其他固体材料不同。对土体的研究只能建立与实践和试验的基础之上。土体的强度理论有多种，其中最常用的是摩尔－库伦理论[1]。 采用三维立体弹塑性分析模型，混凝土衬砌采用solid65混凝土八节点等参单元模拟，衬砌厚度取米,围岩采用solid45单元模拟，隧道截面尺寸按单线铁路隧道考虑，采用曲墙带仰拱隧道作为计算截面形式，根据圣维南原理，横向取周围土体的尺寸为隧道尺寸的5～6倍，上边界取自地表, 为自由边, 另3边为固定边, 其中, 左右边界水平位移为零, 下边界竖向位移为零，前后边界轴向位移为零。考虑混凝土衬砌及围岩的非线性，采用Druger-prager屈服准则。衬砌背后空洞以单元生死模拟。具体材料参数见下表[2][3]。 表1 围岩及衬砌力学性质参数 图1 三维计算示意图 3、 计算结果及分析 （1） 衬砌拱顶背后空洞对衬砌受力及位移影响[4]： 应力趋向于增加，而位移有所减少。当空洞沿隧道衬砌径向尺寸不变，随着空洞与衬砌纵向接触面的增加，衬砌应力趋于下降。当空洞沿隧道衬砌环向尺寸不变，随着空洞与衬砌之间径向尺寸的增加，衬砌竖向应力刚开始迅速增加而后应力逐渐减少，最后值还是增加的。 当空洞达到×1m×1m为变化趋势转折点。 图2衬砌拱顶背后空洞尺寸变化时第一主应变（拉应变）变化趋势 (2) 衬砌仰拱背后空洞 图3横轴2、3代表空洞尺寸变化，1为原始值。竖轴为应力及位移值，应力单位为MPa，位移单位为mm。图中系列1为空洞沿隧道衬砌径向尺寸不变，随着空洞与衬砌横向接触面的增加。图中系列2为空洞沿隧道衬砌环向尺寸不变，随着空洞与衬砌之间径向尺寸的增加。 图3衬砌曲墙中点背后空洞尺寸变化时衬砌横向位移变化趋势 4、 结论及展望 （1）顶背后空洞对衬砌受力及位移影响，应力趋向于增加，而位移有所减少。当空洞沿隧道衬砌径向尺寸不变，随着空洞与衬砌纵向接触面的增加，衬砌应力趋于下降。当空洞沿隧道衬砌环向尺寸不变，随着空洞与衬砌之间径向尺寸的增加，衬砌竖向应力刚开始迅速增加而后应力逐渐减少，最后值还是增加的, 当空洞达到×1m×1m为变化趋势转折点。 （2）墙中点背后空洞当空洞沿隧道衬砌径向尺寸不变，随着空洞与衬砌环向接触面的增加，衬砌应力、位移迅速增加而后变化趋缓。当空洞沿隧道衬砌环向尺寸不变，随着空洞与衬砌之间径向尺寸的增加，衬砌应力、位移刚开始变化缓慢而后逐渐增加。 （3）墙脚背后空洞当空洞沿隧道衬砌环向尺寸不变，随着空洞与衬砌之间径向尺寸的增加，衬砌应(下转第44页）力及位移刚开始迅速增加而后减少，终值接近于初始值。 （4）拱中部背后空洞当空洞沿隧道衬砌径向尺寸不变，随着空洞与衬砌环向接触面的增加，衬砌应力及位移刚开始增加而后逐渐减少，终值小于初始值，当空洞沿隧道衬砌环向尺寸不变，随着空洞与衬砌之间径向尺寸的增加，衬砌应力及位移变化不大。 黄土是一种十分复杂的介质材料，其物理、力学性质不仅取决于它的颗粒成分和岩土体结构，也与各层土体所处的应力状态(包括它的应力历史和应力路径)和应力水平密切相关。有限元法模拟施工中，对计算有重要影响的的因素，还是需进一步研究探索的问题。如：边界条件的选取等。混凝土衬砌的模拟参数及破坏准则的选取有待进一步优化。 参考文献 [1]潘昌实. 隧道力学数值方法[M]. 北京：中国铁道出版社.1995. [2]郝文化.实例分析与应用[M]. 北京: 清华大学出版社,2004

浅谈高速公路隧道防排水施工技术论文

【摘要】针对高速公路隧道常见的防排水处理方法，介绍了隧道防排水处理中各工序施工技术及施工注意要点。

关键词隧道;防排水;施工技术

随着目前国家高速公路网逐步的建成通车，在已建成的高速公路隧道中，隧道的施工缝处及二衬接缝处，时有渗漏水现象发生，严重影响着运营行车安全。如何在施工中做好隧道防排水工作显得越来越重要。

1进洞前的防排水处理

1)在隧道进洞前，根据设计图纸提供的水文地质资料，对隧道隧址地形进行踏勘，检查是否有地表水，如有地表水，应尽量使地表水流经线路不经过或少流经隧址，以减少开挖隧道后地表水对隧道的影响。

2)按照设计图纸要求，进洞前做好洞顶截水沟防止地表水进入开挖后的隧道，亦可减少在雨季雨水冲刷开挖后的边仰坡。

3)进洞前必须按照设计图纸要求对边仰坡处理完成。

2开挖过程中的防排水

1)隧道开挖后，隧道围岩内裂隙水、地下水原有的流经改变，大量地下水、裂隙水：在隧道地表处理不好的情况下甚至还有很多地表水流人隧道，因此隧道开挖后的仿排水处理是否及时、方案是否正确，直接影响到隧道的稳定性。隧道在开挖后防排水处理的方针是：以排为主，防、堵、截、引相结合的原则。在隧道开挖后，立即对开挖后的掌子面进行初喷砼，喷射砼厚度一般为3—5cm。初喷砼的目的主要有以下几点：

(1)封闭掌子面，减少裂隙水、地下水等流人洞内;

(2)减小开挖后的围岩变形速率，为初期支护提供一个较为安全的'施工环境;

(3)隧道在开挖后，尤其在围岩条件比较差的情况下，围岩的超欠挖往往超出规范允许值，造成开挖后围岩表面及不平顺，初喷后要求围岩表面基本平顺，为排水半管铺设后达到排水效果提供保障。

2)在初喷砼完成后，根据围岩的渗水情况，对渗水处进行凿眼排水，使渗水从凿眼处流出，排水半管按照凿眼情况树枝状布置，根据渗水情况每隔3~5m -道汇聚于纵向排水管。

目前的高速公路隧道施工过程，部分单位对开挖后及时初喷这道工序不够重视，施工中敷衍了事，造成排水半管铺设不够平顺。凿眼排水不认真、排水半管铺设不规范、排水半管质量参差不齐，有的排水半管在铺设后喷射砼时喷射料将排水半管包裹层击穿，造成排水半管堵塞，大大影响了排水半管的排水效果。

3土工布防水板施工

如果说开挖后排水半管的施工是隧道防排水处理的第一道防线，那么土工布防水板施工则是第二道防线。对于大面积漏水或有股水的地段必须先用油布、薄膜、塑料布等材料，将水引离施工工作面，待防水板铺设到适当位置时，再行拆除，用排水半管引水顺土工布后流下。在施工防水板前，应做好一下几点工作：

1)必须对喷射砼表面的尖锐、突出物进行凿除或者抹平，防止防水板铺设后刺破防水板，并且喷射砼表面达到大面平顺。

2)如发现喷射砼表面仍有渗水，应凿眼布设排水半管，布设方法与前面所述方法相同。

3)在上述工作完成后，开始铺设土工布，土工布悬挂点为拱部3N4个，边墙2—3个，土工布应有一定的松弛度，一般检查方式为用手压土工布至喷射砼面，手感不紧为宜。土工布一般采用射钉加热熔垫片固定，土工布铺设完成后，开始铺设防水板，防水板熔焊在热熔垫板上，要求热熔垫板的熔点应与防水板的熔点相适应，防止在焊接过程中因两者熔点不匹配焊穿防水板。防水板环向搭接不小于10cm，采用特制的趴焊机焊接，对焊接效果进行气密性检查，检查方式：充气压力为，并保持恒压时间不小于2min。防水板铺设时亦应有一定的松弛度，防止因松弛度不足，二衬砼压破防水板。

4)防水板施工完成后，在施工二衬钢筋时应注意对防水板采取保护措施，防止焊接钢筋时烧穿防水板。采取的措施有在防水板与钢筋之间放置铁皮或木板等。

4纵向、横向排水管施工

隧道围岩内渗水由排水半管引至纵向排水管后经纵向排水管引至横向排水管，再由横向排水管引至中央排水管或排水沟，由中央排水管或排水沟引出洞外，形成隧道内排水系统。纵向排水管在设计时有的设计图纸要求上半部打眼，有的要求全部打眼。为了保证纵向排水管外隧道侧壁的积水能够全部流人纵向排水管，建议纵向排水管最好全部打眼。纵向排水管施工时应注意一下几点：

1)纵向排水管的基座砼面标高必须与隧道纵坡坡度一致，避免纵向排水管安装后管内积水。在实际施工过程中，施工人员在浇筑纵向排水管基座时，往往疏忽对基座顶面标高的控制，容易造成实际基座顶面标高与设计基座标高超规范允许值。在隧道纵向坡度较小的情况下，容易在纵向排水管内形成积水。

2)纵向排水管进行包裹时，包裹层里面的反滤碎石使用前应冲洗干净。土工布应全部包裹总行排水管，避免杂物堵塞纵向排水管的排水孔。纵向排水管的包裹方式如图1所示：

5二衬的防排水处理

二次衬砌的防排水处理，是作为隧道洞内防排水处理的最后一道防线，施工时在每板二衬与下一板二衬之间，沿隧道环向加入止水条或者水带，止水条或止水带设计要求位于二衬厚度中央。

6结论

要做好隧道的防排水处理，其实并不需要复杂的工艺，关键在于施工时要认真对待每一道工序，必须从隧道施工过程的每一道工序做起，初期支护、防水板铺设、二次防水衬砌、排水设施等每道工序的施工质量都对隧道防排水效果产生很大的影响，施工中的一点疏忽可能造成渗漏水隐患。因此，每道工序的施工质量都要达到设计预期的效果，才能使隧道防排水工程质量有保证。