[00147538]城市轨道交通隧道服役性能评估与病害修复关键技术

对既有隧道进行科学的运营、管理和维修是现阶段隧道运营过程中面临的新挑战,亟需研究人员制定科学、有效的分析与研究方法,分析评估病害产生对隧道结构服役性能造成的影响,为病害治理方法与对策提供依据。目前,隧道病害治理方面主要的研究方向包括：隧道病害检查与量测的研究、隧道病害分类与等级、隧道病害结构服役性能评估的研究、隧道病害加固治理对策等五个方面。 课题研究的内容包括：（1）隧道病害分类及成因分析。隧道衬砌病害主要有衬砌裂损、衬砌渗漏水、材料劣化三大类。及时发现结构病害,系统性地分析病害的成因,是提出整治措施的重要前提。（2）隧道结构常见病害及大变形的辨识分类与评定分级标准研究。对隧道病害程度进行恰当的分级是科学评价隧道病害状况的一个十分重要的方面,只有制定统一的病害辨识分类与评定分级标准,才能为病害整治和结构维修提供标准依据。（3）隧道结构安全性评估方法和评价标准研究。地铁隧道结构安全性评估需要进一步制定定量化的安全评估方法和标准。（4）隧道结构耐久性评估方法和评价标准研究。研究隧道结构在所处环境作用和使用、维护条件下,结构构件在规定的期限内保持其功能性和安全性的能力,制定出定量化的隧道结构耐久性评估方法和标准。（5）隧道结构功能性影响的评估方法和评价标准研究。研究隧道结构在设计规定服役期限内,在内外因共同作用下完成既定服役功能要求的能力,制定隧道结构功能性影响的评估方法和标准。 课题形成的技术指标包括：地铁隧道裂缝及大变形评估指标的理论计算方法,地铁隧道结构耐久性评估方法和评价标准技术,地铁隧道结构功能性影响的评估方法和评价标准技术,盾构管片大变形结构试验技术。 研究成果制定出了地铁隧道结构安全性、耐久性、功能性评估的方法和指标参数;提出了更加准确的地铁隧道运营维护方法和周期,优化地铁隧道全生命周期运营维护工作。可以为运营阶段地铁结构常见病害的辨识分类及安全性评估提供标准和依据,达到指导轨道交通项目合理开展运营维修工作的目的。 本课题研究成果将首先在天津地区的地铁运营隧道服役性能评估和修复加固工程中推广应用,然后逐步向周边地区的城际铁路隧道、市域铁路隧道运营维修领域拓展应用范围。 课题成果《城市轨道交通隧道服役性能评估软件》、《混凝土截面承载能力验算软件》将评估规范标准和流程、承载力验算算法做了数字化封装,可以较高程度的实现自动化评估,和以往常规形式开展隧道评估工作相比,可以节省50%的时间和人力资源投入。提出的“隧道结构服役性能评估方法”和“递进式系统性的渗漏水及裂缝治理方法”,以精准的隧道结构服役性能评估结果为依据,将隧道病害治理和补强加固统一考虑,发明了递进式注浆法、双排斜孔注浆法等堵漏方法,与传统的隧道壁后注双液浆堵漏法相比,钻孔量减少约33%,注浆量减少约66%,减少了堵漏材料的投入,缩短了施工周期,经济效益良好。课题成果提出的递进式注浆法、双排斜孔注浆法等方法,采用小直径手持式钻孔设备钻孔,采用低压手持式注浆泵注浆,与传统的隧道壁后注双液浆堵漏法相比,不需要配套大型钻孔机械设备,不需要搅拌设备,节省费用约25%。采用在水中可灌性好、较好固化的高分子聚合物灌浆材料,在低压下注入衬砌结构渗漏水的裂缝部位,灌浆材料固结后对混凝土界面具有较高粘接力且与界面形成具有超低渗透系数高强度的固结体,不仅具有良好的堵漏作用,还有很好的补强作用,对隧道衬砌修复质量高于传统的双液浆注浆方式。同时,运用三维加载的管片结构加固效果的验证试验方法对隧道结构加固效果进行验证,对修复措施和参数进行修正和优化,较好的保证了隧道病害修复的质量。采用的高分子聚合物灌浆材料粘度和固化时间可根据需要进行调节,固化速度较快,能够在短时间内达到堵漏止水效果。此外,配套的小直径钻孔工艺施工简便,不需要投入大量人力物力,与传统双液浆注浆方式相比,施工速度更快,堵漏补强效果更好,综合效率更高。除上述经济效益外,课题研究成果的应用可为推动城市轨道交通安全正常运营、推动了城市轨道交通运营维修技术进步、改善服役隧道内部环境、提高轨道交通服务运营水平提供保障。