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公路隧道的渗漏机理与整治技术研究

项目名称：	公路隧道的渗漏机理与整治技术研究
摘要：	一、课题立项和研究内容福建省公路隧道多，隧道运营过程中渗漏水现象较为普遍，1996年6月，福建省交通科学技术研究所从科研服务于生产这一目的出发，适时向交通厅科技处申请了“公路隧道渗漏整治技术应用应用研究”科研项目，同年在厅科技处的大力支持下，同步向交通部申请了行业联合攻关课题“公路隧道围岩的渗漏机理与政治技术研究”。于1997年3月签订了课题合同（95-05-01-34），对课题目的、研究内容、技术路线、承当单位、支撑条件、经费等诸多内容进行充分的论证，确定龙岩地区的坂寮岭隧道作为项目的依托工程，参加单位uwei龙岩地区公路局，协作单位为同济大学。课题研究主要针对国、省道早期建设的漏水隧道，旨在通过隧道渗漏水机理研究、新材料和新工艺的采用，成功整治五显岭隧道和坂寮岭隧道的渗漏水，探讨适用于全省渗漏水隧道的政治工艺和防水材料，并建立全省公路隧道管理系统。研究内容主要有： 1、公路隧道渗漏水机理探讨； 2、防渗漏材料选择和施工工艺的制定； 3、工程应用，包括五显岭隧道和坂寮岭隧道的渗漏水状况调研、成因分析、整治施工图设计、现场施工指导和后期观测； 4、全省公路隧道管理系统建立； 5、社会、经济效益分析。二、研究过程本课题研究从1996年6月至2003年10月，大致经历了以下几个过程： 1、课题准备立项获得通过后，课题组开始收集有关资料，着手龙岩坂寮岭隧道的调研工作。 2、坂寮岭隧道调研和渗漏整治方案提交 1996年10月，课题组对坂寮岭隧道进行现场调研，具体测量并绘制了渗漏点位置及其渗漏程度。现场调研结束，即着手渗漏整治方案设计与室内防水材料的配比试验，初步确定采用“排、堵、防结合”方法，并详细规定了施工工艺及防排水处置材料。该项工作至1997年1月份结束。 3、公路隧道渗漏机理研究首先分析了隧道衬砌裂缝与渗漏水的关系，然后分析了隧道的温度应力与裂缝的关系，最后用有限元分析的方法模拟隧道裂缝对隧道衬砌的变形与受力的影响。本项工作于1998年9月完成。 4、配套工程落实由于工程整治实施配套费用等原因，已经酝酿好的渗漏整治方案没能在坂寮岭隧道实施。在省厅的关心协调下，省交通科研所与省公路局协商后于2000年7月增加省公路局为课题研究成员单位，同时制定了下一步计划，落实了配套工程。 5、坂寮岭隧道、下洋隧道、五显岭隧道调研、整治方案和施工图设计提交 2000年9月，课题组成员按计划对坂寮岭隧道渗漏再一次调查，规模较前次大，并事先加工了拱部观测移动钢架，准备了量筒、裂缝观测仪、回弹仪等仪器量测隧道渗漏量、衬砌裂缝宽度及衬砌混凝土强度等参数。现场调研完毕，即开始分析渗漏成因与政治对策，着手防渗漏材料比选，方案设计等工作。方案设计于2001年4月通过省厅审查，并根据审查意见，进行更为详尽的施工图设计。 6、工程应用和后期观测 2002年4月，渗漏整治研究成果在五显岭隧道实施，确定主要防水材料为XYPEX（赛柏斯）水泥基渗透结晶系列无机材料。工程施工基本上于7月底结束，之后，又进行小面积的整改，如将排水口调低等。这年冬天，浦城地区普降暴雪，气温骤然下降许多，部分凿槽封堵处（主要是施工缝）由于温度应力作用拉裂，水重新渗出，立即采用刚柔结合封堵的办法进行补修。经过一个雨季的考验与一年的后期观测，该工程于2003年8月通过验收。 7、隧道管理系统建设从课题立项开始，即着手我省隧道养护资料的收集，于2001年3月开始软件编程，元计划为网络版，后根据公路部门实际情况，改为单机版，6月份即完成主体工作，之后又进行了几次修补，并采集省内隧道养护资料。软件设计依据公路养护规范中隧道养护条款，收集隧道的基本资料、常规检查、定期检查、特殊检查资料、病害信息、维修信息等，使全省隧道信息一目了然，对隧道的管理将更加方便、安全、快捷，软件中的查询、警示功能将有助于管理者的决策，全面的信息将有助于有限的养护资金分配到最需要养护的隧道上。 8、总结与推广应用阶段完成五显岭隧道渗漏整治工程之后即开始施工与课题总结。在此期间，还将课题研究成果应用于三明莲花山隧道、莘口岭隧道渗漏整治，同时对施工工艺作进一步的完善。三、研究成果 1、对公路隧道裂缝和渗漏机理的探讨比较系统地阐述了隧道衬砌裂缝与渗漏水的关系以及裂缝分布和发展的规律，从理论上推导出隧道衬砌的温度应力、裂缝开展宽度及其间距的公式，分析衬砌应力分布和裂缝开展规律，并通过二维有限元模拟计算，解释衬砌拱腰出现裂缝时衬砌内力和变形的发展规律。其成果对隧道渗漏防治有重要的理论参考价值。 2、通过对坂寮岭、下洋、五显岭等一系列隧道的渗漏调研、整治方案拟定与五显岭隧道渗漏整治工程实施等，提出了一套包括数道、封堵、修补、加固工艺和材料的整治原则和具体方法，取得了良好的效果。渗漏整治采用的施工工艺简单实效并有所创新，可在其他隧道渗漏整治工程中推广应用，为包括高速公路隧道在内的其他隧道的渗漏病害防治起很好的借鉴作用。 3、在公路隧道中使用XYPEX水泥基无机防渗材料进行渗漏整治拓宽了该材料的应用领域，无机和有机防水材料刚柔结合处理公路隧道渗漏水问题是对传统修复方法的有益补充，摒弃传统PVC半圆管而改用透水软管为引流暗道能有效解决流水通道淤堵二重新出现渗水问题，亦为工艺创新所在。 4、在国内首先开发了公路隧道管理系统，该系统使管理者对隧道信息能实时了解掌握，并具有信息处理、查询与报表生成等功能，对我省，乃至全国在该项技术的开发和应用方面做了许多有益的探讨。 5、包括公路隧道裂缝与渗漏水机理探讨、XYPEX无机防水材料的选用、五显岭隧道渗漏水的成功整治、公路隧道管理系统的开发应用等在内的课题研究具有显著的社会和经济效益。
关键词：	公路隧道；整治技术；渗漏机理；技术研究；渗漏整治；隧道渗漏水；xypex；课题研究；隧道衬砌裂缝；水泥基渗透结晶
项目负责人：	陈治伙
参与人员：	陈治伙、郭爱民、李永盛、程克宏、王仕华、江建、朱祖科、夏才初、宋振钦、唐日富、李圣名、郑占光
组织单位：	福建省交通厅科学技术研究所
主持或承担单位：	福建省公路管理局、同济大学、福建省南平市公路局
项目类别：	地方交通科技项目
起止年限：	1996-6-1～2003-9-1
立项年份：	1996