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公路隧道衬砌渗水裂缝修复材料及技术

获奖分类: 陕西省科学技术进步奖

获奖名称: 公路隧道衬砌渗水裂缝修复材料及技术

获奖年份: 2022

获奖级别: 三等奖

主要完成单位: 西安公路研究院有限公司,宝鸡市公路局,长安大学

主要完成人: 苗建宝,冯军科,袁帅,柯亮亮,刘俊峰,秦军,冯学文

成果简介:

       项目针对衬砌开裂和渗漏水病害日益突出的关键问题,经过六年的科技攻关,通过理论及数值模拟分析、材料研发、模型试验并结合隧道工程应用,系统的对隧道衬砌裂缝形成机理、渗漏水新型修复材料、技术等方面进行了深入研究,攻克了多项工程技术难题。主要创新成果如下:   
   (1)研发了新型有机无机复合隧道衬砌渗水裂缝修复材料   
   基于亲水和疏水作用机理,采用聚醚类增韧环氧树脂,基于材料性能指标测试结果,综合考虑修复材料工程需求,对材料组分配比进行了优化,研发了新型有机无机复合隧道衬砌渗水裂缝修复材料,获得发明专利,修补后五年观测期防水效果显著。   
   (2)建立了混凝土裂缝模拟、注浆试验及修复效果检验为一体成套试验方法   
   提出了混凝士结构不规则裂缝模拟方法,有效模拟了实体裂缝,为各类混凝土模型试验提供了技术支撑,获得发明专利。同时研制了大型混凝土裂缝室内注浆试验及效果检验设备,形成了集混凝土裂缝模拟、室内注浆试验及修复效果检验为一体的成套方法与设备。   
   (3)形成了公路隧道衬砌渗水裂缝修复技术,编制了《公路隧道衬砌渗水裂缝修复工艺指南》   
   根据新型隧道衬砌渗水裂缝修复材料特性,提出了针对不同倾角、宽度裂缝的修复参数与方法;通过理论及数值模拟分析、模型试验、配套修复材料研发,构建了一套完整的隧道衬砌渗水裂缝修复技术体系,编制了标准化的公路隧道衬砌渗水裂缝修复工艺指南,规范了裂缝修复过程设计,提升了衬砌渗水裂缝修复技术水平。   
   (4)基于非线性断裂力学和扩展有限元方法,揭示了公路隧道衬砌开裂机理   
   采用非线性断裂力学理论,并结合扩展有限元方法,对不同倾向衬砌裂缝产生机理、扩展过程及对衬砌结构劣化效应进行了全面分析。揭示了公路隧道衬砌开裂机理,并得到了裂缝对结构承载能力影响规律。   
      项目成果已在陕西十天高速、G108和G316国道、广东汕湛高速惠请段、甘肃S38王格尔塘至夏河(桑科)高速公路等多座隧道工程中进行了应用,新型修复材料具有良好的流动性和施工性能,能够快速高效修复公路隧道衬砌渗水裂缝。运营监测和调查结果表明处置后的隧道整体结构运营状况良好,运营五年多未出现渗漏水问题,降低病害引发的隧道结构运营风险,项目研究成果为我国同类隧道渗水裂缝处置提供了坚实可靠的理论依据和有力的技术支持,提高我省乃至我国公路隧道的病害治理水平,对于可持续发展、绿色环保、延长土木工程结构寿命,降低维护费用及保障交通安全通畅,隧道衬砌渗水裂缝修复材料都具有其他方法无法比拟的社会、经济、环保效益。
   

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