不中断交通的隧道病害快速维修技术和装备研发
【成果名称】不中断交通的隧道病害快速维修技术和装备研发
【成果属性】
【推荐单位】温州市公路管理局
【成果体现形式】新材料
【鉴定/评价单位】浙江省交通运输厅
【成果研究形式】与院校或院所合作
【鉴定/评价日期】2019-03-02
【成果推广形式】
【成果内容简介】1）公路隧道典型病害特征与成因机理研究 （1）以温州市为重点，对浙江地区在役公路隧道的主要病害在纵、横断面位置、病害形态等的相互关系进行统计分析。结合隧道病害的特征规律，分析了隧道病害主要的产生原因。 （2）深入分析了隧道材料劣化的主要影响因素，对隧道材料劣化机理进行研究，提出了对应的隧道材料劣化的防治措施。 （3）分析论证了隧道衬砌结构不同典型病害之间不是孤立存在的，而是相互影响的相互关联与影响，相互作用的。衬砌产生裂缝形成与演化后，即成为地下水的通道，衬砌背部积水及地表渗透水经裂缝渗出，就形成隧道衬砌渗漏水的关联性；而裂缝以及渗漏水则会加速隧道衬砌材质劣化的进程，从而降低材料性能，导致承载能力降低。 2）公路隧道衬砌结构裂损预防与处治技术研究 （1）隧道衬砌裂损典型病害成因机理分析及加固理论与技术。 （2）对公路隧道衬砌裂损的原因和主要机理进行了分析，归纳总结了目前土木工程，尤其是隧道与地下工程结构加固的发展现状和主要理论和方法。 （3）从设计、施工、质量控制的角度提出了预防衬砌裂损的控制要点；总结了衬砌裂损施工质量控制标准。 （4）重点对衬砌裂缝、结构承载力不足、隧道水害等病害的处治进行了系统总结。 （5）提出了“结构裂损预养护技术”、“可维护性防排水”以及“排水系统恢复与重造”等新技术。 3）隧道衬砌裂缝预养护技术研究 （1）提出隧道衬砌预养护概念，通过对隧道土建结构进行技术状况评定，确定合适的预养护时机，并依据相应决策标准选择合理的预养护措施，最终对隧道衬砌进行预养护。 （2）基于严格力学分析对衬砌结构承载能力评价方法进行研究，对消除安全隐患和提高隧道的运营质量和安全有着极大的实际意义，同时也支撑了预养护决策标准的定量化。本项目对最为普通的隧道衬砌开裂的养护时机进行了定量化力学研究。 （3）将隧道预养护分为非结构性预养护以及结构性预养护，并分别给出了技术措施。 （4）通过水泥基渗透结晶型浓缩剂的制备与性能研究，得到了浓缩剂的最佳配合比以及其力学性能。 （5）开展了新型的高性能水泥基复合材料（HPECC）进行衬砌结构性裂缝加固修复的应用技术研究，形成隧道衬砌裂损的高韧性的HPECC表面加固层涂层的快速加固成套修复技术。 4）公路隧道不中断交通多功能作业平台的研发与应用 （1）根据既有公路隧道病害整治施工作业平台的现状，以此提出了根据隧道维修加固工程的规模和需求，研发设计了三种类型的作业平台：①大型加固平台，适用于衬砌套拱、换拱等加固作业，隧道交通不断道；②中型维修平台，适用于衬砌结构裂损、渗漏水等维修处治作业和全断面检查，可贴钢板带、钢拱架、内装防火板等，仅占用单车道；③小型维护平台，适用于衬砌结构检查、简单修补、清洁、机电检修等维护作业，仅占用单车道。 （2）在不中断交通、降低维修加固人员操作风险的大原则下，阐述了大型作业平台、中型作业平台、小型作业平台这三种类型的维修加固平台的技术要求和设计说明；并讲述了多功能作业平台在工程中的实施效果及其使用过程中发现其中存在的一些问题和针对这些问题的措施。
【成果前景介绍】本项目对公路隧道开展了病害调查、机理研究、预养护技术体系、修复新材料、病害处治作业平台的系统研究，初步建立了山岭隧道预养护技术体系、研发了两种衬砌裂缝快速修补新材料、开发了大、中、小三种型号的不中断交通的隧道病害处治作业平台，研究成果已在依托工程中得到了成功应用。 项目研究成果对相关行业发展具有很好的作用和影响： 1）促进了隧道养护不中断交通多功能作业平台的技术发展。 长久以来，隧道维修动辄封闭隧道轻则堵塞交通，对公路隧道的日常运营产生了巨大的影响。本项目通过研发三种类型的作业平台，适用于不同情况下的隧道维修加固作业情况，减少了因隧道维修而引发的交通堵塞，加速了隧道维修平台行业发展速度。 2）提出并推动了隧道预养护技术体系的完善。 目前，在预养护技术方面，仅有公路路面、桥梁工程中开展的比较系统的研究。由于隧道建设起步较晚，国内外学者对预养护的认识仍处于起步阶段，缺乏对预养护的系统认知。本项目基于公路预防性养护理念，提出了隧道预养护理念，研究了预养护的决策和若干技术标准，促进了隧道预养护技术的进一步发展。 3）推动了隧道快速修补新材料和新技术的发展。 不断研究开发隧道衬砌病害快速修补新材料，以满足隧道裂缝维修对材料强度、抗裂、抗渗和抗腐蚀要求，提高隧道维修效率，降低对交通的影响，是隧道养护的重要课题。尽管目前隧道快速修补材料有很多种，但能将强度与效率兼备的很少。本项目采用高性能水泥基复合材料（HPECC）、水泥基渗透结晶型裂缝自愈合防水材料等新材料并应用于隧道养护快速修复，形成的新材料新技术极大促进了交通基础设施运营维护的技术创新与进步。 浙江省公路隧道数量多，隧道衬砌病害现象突出，经常性公路隧道维护对社会交通通行影响大，本项目的研究和应用不仅指导了温州市依托工程隧道病害处治设计与施工工作，大大提高了隧道养护安全性和效率，而且极大减少了养护施工对正常交通大影响。 综上，本项目研究成果不仅适合浙江省，而且对全国公路隧道维护具有普遍指导意义和推广应用价值，通过进一步工程实践和推广，必将促进我国的公路隧道养护技术进步，预期社会经济效益十分显著。
【成果登记日期】2019-03-02
【成果属性】
【推荐单位】温州市公路管理局
【成果体现形式】新材料
【鉴定/评价单位】浙江省交通运输厅
【成果研究形式】与院校或院所合作
【鉴定/评价日期】2019-03-02
【成果推广形式】
【成果内容简介】1）公路隧道典型病害特征与成因机理研究 （1）以温州市为重点，对浙江地区在役公路隧道的主要病害在纵、横断面位置、病害形态等的相互关系进行统计分析。结合隧道病害的特征规律，分析了隧道病害主要的产生原因。 （2）深入分析了隧道材料劣化的主要影响因素，对隧道材料劣化机理进行研究，提出了对应的隧道材料劣化的防治措施。 （3）分析论证了隧道衬砌结构不同典型病害之间不是孤立存在的，而是相互影响的相互关联与影响，相互作用的。衬砌产生裂缝形成与演化后，即成为地下水的通道，衬砌背部积水及地表渗透水经裂缝渗出，就形成隧道衬砌渗漏水的关联性；而裂缝以及渗漏水则会加速隧道衬砌材质劣化的进程，从而降低材料性能，导致承载能力降低。 2）公路隧道衬砌结构裂损预防与处治技术研究 （1）隧道衬砌裂损典型病害成因机理分析及加固理论与技术。 （2）对公路隧道衬砌裂损的原因和主要机理进行了分析，归纳总结了目前土木工程，尤其是隧道与地下工程结构加固的发展现状和主要理论和方法。 （3）从设计、施工、质量控制的角度提出了预防衬砌裂损的控制要点；总结了衬砌裂损施工质量控制标准。 （4）重点对衬砌裂缝、结构承载力不足、隧道水害等病害的处治进行了系统总结。 （5）提出了“结构裂损预养护技术”、“可维护性防排水”以及“排水系统恢复与重造”等新技术。 3）隧道衬砌裂缝预养护技术研究 （1）提出隧道衬砌预养护概念，通过对隧道土建结构进行技术状况评定，确定合适的预养护时机，并依据相应决策标准选择合理的预养护措施，最终对隧道衬砌进行预养护。 （2）基于严格力学分析对衬砌结构承载能力评价方法进行研究，对消除安全隐患和提高隧道的运营质量和安全有着极大的实际意义，同时也支撑了预养护决策标准的定量化。本项目对最为普通的隧道衬砌开裂的养护时机进行了定量化力学研究。 （3）将隧道预养护分为非结构性预养护以及结构性预养护，并分别给出了技术措施。 （4）通过水泥基渗透结晶型浓缩剂的制备与性能研究，得到了浓缩剂的最佳配合比以及其力学性能。 （5）开展了新型的高性能水泥基复合材料（HPECC）进行衬砌结构性裂缝加固修复的应用技术研究，形成隧道衬砌裂损的高韧性的HPECC表面加固层涂层的快速加固成套修复技术。 4）公路隧道不中断交通多功能作业平台的研发与应用 （1）根据既有公路隧道病害整治施工作业平台的现状，以此提出了根据隧道维修加固工程的规模和需求，研发设计了三种类型的作业平台：①大型加固平台，适用于衬砌套拱、换拱等加固作业，隧道交通不断道；②中型维修平台，适用于衬砌结构裂损、渗漏水等维修处治作业和全断面检查，可贴钢板带、钢拱架、内装防火板等，仅占用单车道；③小型维护平台，适用于衬砌结构检查、简单修补、清洁、机电检修等维护作业，仅占用单车道。 （2）在不中断交通、降低维修加固人员操作风险的大原则下，阐述了大型作业平台、中型作业平台、小型作业平台这三种类型的维修加固平台的技术要求和设计说明；并讲述了多功能作业平台在工程中的实施效果及其使用过程中发现其中存在的一些问题和针对这些问题的措施。
【成果前景介绍】本项目对公路隧道开展了病害调查、机理研究、预养护技术体系、修复新材料、病害处治作业平台的系统研究，初步建立了山岭隧道预养护技术体系、研发了两种衬砌裂缝快速修补新材料、开发了大、中、小三种型号的不中断交通的隧道病害处治作业平台，研究成果已在依托工程中得到了成功应用。 项目研究成果对相关行业发展具有很好的作用和影响： 1）促进了隧道养护不中断交通多功能作业平台的技术发展。 长久以来，隧道维修动辄封闭隧道轻则堵塞交通，对公路隧道的日常运营产生了巨大的影响。本项目通过研发三种类型的作业平台，适用于不同情况下的隧道维修加固作业情况，减少了因隧道维修而引发的交通堵塞，加速了隧道维修平台行业发展速度。 2）提出并推动了隧道预养护技术体系的完善。 目前，在预养护技术方面，仅有公路路面、桥梁工程中开展的比较系统的研究。由于隧道建设起步较晚，国内外学者对预养护的认识仍处于起步阶段，缺乏对预养护的系统认知。本项目基于公路预防性养护理念，提出了隧道预养护理念，研究了预养护的决策和若干技术标准，促进了隧道预养护技术的进一步发展。 3）推动了隧道快速修补新材料和新技术的发展。 不断研究开发隧道衬砌病害快速修补新材料，以满足隧道裂缝维修对材料强度、抗裂、抗渗和抗腐蚀要求，提高隧道维修效率，降低对交通的影响，是隧道养护的重要课题。尽管目前隧道快速修补材料有很多种，但能将强度与效率兼备的很少。本项目采用高性能水泥基复合材料（HPECC）、水泥基渗透结晶型裂缝自愈合防水材料等新材料并应用于隧道养护快速修复，形成的新材料新技术极大促进了交通基础设施运营维护的技术创新与进步。 浙江省公路隧道数量多，隧道衬砌病害现象突出，经常性公路隧道维护对社会交通通行影响大，本项目的研究和应用不仅指导了温州市依托工程隧道病害处治设计与施工工作，大大提高了隧道养护安全性和效率，而且极大减少了养护施工对正常交通大影响。 综上，本项目研究成果不仅适合浙江省，而且对全国公路隧道维护具有普遍指导意义和推广应用价值，通过进一步工程实践和推广，必将促进我国的公路隧道养护技术进步，预期社会经济效益十分显著。
【成果登记日期】2019-03-02