大直径盾构隧道施工期渗漏分析及控制研究

盾构隧道防水设计指标余量较大但隧道施工期渗漏频发,为了提升隧道防水质量,依托某大直径盾构隧道工程,通过数值计算及室内试验开展管片接头防水能力研究,分析影响密封垫防水的主要因素,梳理施工期隧道渗漏规律及渗漏原因,提出施工期隧道渗漏控制措施及建议,结果表明:张开量对密封垫防水能力影响较大,随着张开量增加密封垫防水能力急剧降低,错位量对密封垫防水能力影响相对较小,错位量增加时密封垫有效防水路径减小,但未错位部分密封垫仍能维持一定的应力水平,保持一定的防水能力;角部渗漏是管片接头渗漏的主要方式,由于拼装间隙,密封垫粘贴等因素影响,拼装过程中密封垫易出现堆积,造成角部密封垫难以压缩到位,压缩量不足防水能力降低出现渗漏;现场测量管片拼缝张开错位量满足设计要求,但接头仍可能出现渗漏,主要原因是管片拼装过程密封垫受力复杂多变,无法像实验室设计工况一样理想压缩,加上接缝测量位置难以反应密封垫实际压缩状态,导致管片拼装时密封垫拼装质量控制难度大,而拼装后密封垫的压缩状态决定了隧道接头的防水能力,因而盾构施工过程中,应从防水设计优化、防水材料施工,管片拼装、壁后注浆等全过程控制,提升隧道防水能力。

新伊高速毗邻隧道遮阳棚光环境及降碳分析

为减少由光照强度差异引发的交通事故,以新伊高速公路工程为依托,在宋家凹—水沟河毗邻隧道连接段设置钢筋混凝土与钢结构组合形式的遮阳棚,计算限行速度下遮阳棚的长度,运用DIALux仿真软件对不同时间点下的2种工况进行研究,并采用碳排放因子法分析不同工况下的碳排放量。结果表明:该毗邻隧道连接段遮阳棚长度为100 m。设置遮阳棚后,路面照度降低率达到57.97%,照度总均匀度大于0.4,现场实测值与模拟值误差在10%范围内,均满足相关标准的要求。此外,设置遮阳棚后,每年减少碳排放量82.56 t CO_(2)e,运营2.8 a后可弥补建造时产生的碳排放,建设成本将在3.7 a后收回。在使用寿命期内,可减少碳排放量3 795.74 t CO_(2)e,节约成本577.31万元,实现了减排和节约成本的双重效果。

基于扫视路径速度的隧道入口驾驶舒适性分析

为了更准确地评价公路隧道入口段驾驶员的视觉舒适性,以隧道入口段的驾驶员视觉特性为研究对象,在云南上鹤高速公路的野鸭塘1号、2号和3号隧道开展实车试验,采集驾驶员的注视与扫视时间、视点位置、瞳孔直径等眼动参数,并依次对20名驾驶员进行问卷调查。基于试验数据和问卷调查结果,提出扫视路径速度指标并验证其合理性。结果表明:扫视路径速度能够有效地对隧道入口段的驾驶视觉舒适性进行评价;当隧道照明条件相同时,新型蓄能反光发光材料能够使驾驶员的平均扫视路径速度降低50.62%,峰值扫视路径速度降低40.32%。通过对视觉舒适指标的关联性分析,进一步表明:扫视路径速度与驾驶员的视觉舒适性呈反比关系;随着隧道入口光环境质量的提高,驾驶员的扫视时间占比增加,进而扫视所用时间变长,扫视路径速度减慢,此时驾驶员的视觉舒适性较高有利于安全行驶,反之则不利于行车安全。

高原地区隧道净空绝缘间隙修正

高原地区雷害频繁,电气外绝缘性能降低。修建高原铁路隧道需要对隧道净空绝缘间隙进行修正,其中隧道-架空接触网气隙间距是确定隧道净空间隙的重要依据,雷电冲击放电电压是确定该气隙最小间距的控制因素。国内外现有高海拔修正系列标准均不适用于3000 m以上地区,考虑放电基本特性和原理,在人工气候实验室搭建铁路隧道的典型结构,并模拟高原地区气候特点,研究300~700 mm 5个短间隙在243~4000 m 5个海拔条件下的正、负极性雷电冲击放电特性。基于大气实际参数提出了3种隧道净空绝缘间隙修正方法,建议在2、3、4 km海拔处分别按照340、390、440 mm进行隧道-架空接触网绝缘间隙修正,从而确定最小隧道净空高度。该方法可为高海拔地区铁路的电气化设计和改造提供指导,具有工程应用意义。

隧道牵引分区所雷击暂态特性及其二次设备电磁兼容研究

牵引供电系统遭受雷击会在分区所内产生过电压与过电流,对分区所开关柜中二次设备产生瞬态电磁干扰,影响其正常运行。文中针对电气化铁路隧道分区所,建立雷击暂态仿真模型,计算了接触网不同位置遭受雷击时分区所的过电压与过电流,建立了27.5 kV开关柜的电磁场有限元仿真模型,分析开关柜中不同区域的瞬态电场、磁场分布。结果表明:雷击接触网会在分区所内产生幅值较大、频率较高的过电压与过电流,在其作用下开关柜低压室瞬态电场可达147.2 V/m、瞬态磁场可达1.3 kA/m,断路器室前壁处瞬态电场可达822.9 kV/m、瞬态磁场可达15.85 kA/m,超过标准规定的幅值,二次设备需要考虑相应的电磁屏蔽措施。论文结果对牵引供电系统雷击过电压/电流防护以及二次设备电磁兼容设计具有参考价值。

钻爆法公路隧道防排水技术发展综述

为研究钻爆法公路隧道防排水技术的发展趋势和未来方向,系统梳理了防排水技术的发展历程、技术要求、设计施工和维护技术等内容,并对需要关注的问题及下一步发展方向进行展望。结果表明:按照隧道建设的技术发展水平,防排水技术可划分为圬工时代和后混凝土时代,已实现原则指导、设计优化、材料革新、施工控制、标准保障及运营维护的基本构架;中国在新修订的规范中增补了隧道渗漏水量化标准,使防水等级规定更具客观性、科学性;从防排水系统构造形式的对比情况看,控制排水型隧道能兼顾隧道衬砌水压力和维护隧道区生态平衡等多方面需求;钻爆法隧道防排水技术虽然增加了一些可维护性设计,但仍以功能性设计为主,且现有技术难以满足防排水系统的维护需求。应当注意:防排水技术是一个系统性问题,需要建立基于全寿命周期的建管养一体化防排水体系,并对防排水系统选型和控制型防排水技术进行系统性研究,通过对全寿命周期内隧道排水的环境影响进行分析评价,确定合理的防排水构造型式;另外,需加强防排水系统优化及新工艺研究,加快新型防排水材料的开发;同时要加强维护技术研究,尤其是可维护性技术和修复性技术研究。

并行双洞公路隧道平导巷道式通风方案优化研究

依托四川省凉山彝族自治州大凉山1号隧道,采用流体力学Fluent软件对平导巷道式通风方案进行数值模拟和流场研究,并对原方案进行优化和验证。研究结果表明:原方案存在污浊风循环现象,提出了在人行横通道上设置风门或射流风机,或在平导内更改风门的位置或增设射流风机群等优化方案;通过对优化方案进行数值模拟发现,平导增设射流风机群能解决污浊风循环问题,且建议采用SSF-6.3射流风机;并对平导增设射流风机群方案进行了验证,隧道内CO最大含量低于0.0024%,CH4最大含量低于0.25%,均满足施工通风要求。相关研究结论可为类似隧道通风方案优化提供参考。

锦屏复杂地下洞室施工通风智能调控研究

锦屏大设施具有多洞室、多工作面,通风网络复杂等特点,为确保洞室空气质量并解决施工期通风高能耗问题,通过优化隧道需风量计算方法,确定风压阻力损失,进行施工通风计算。根据风机布设位置,划分供排风区域,明确了风机控制区域;基于各区域风量、风压,得出了风机运行功率计算式并细分风机档位,形成了地下洞室施工期风机变频调节策略;通过布设空气质量监测设备,建立了软件平台,可视化远程控制地下洞室空气质量,自动监测、处理数据指导变频器控制风机变频,并利用污染物浓度监测数据验证了变频通风有效性。研究结果表明:1)风机运行频率可随洞室内污染物浓度及时变化;2)通风智能调控可有效降低污染物浓度;3)通风智能调控可降低施工通风能耗,实现施工期智能化通风。

高压细水雾降温技术在长大隧道中的应用研究及系统设计

长大隧道升温不仅对人体,对隧道结构也有不利影响。本文从理论分析、实体试验方面对高压细水雾降温技术进行了阐述,并采用Fluent数值模拟软件分别从环境温度变化、风机与细水雾喷头位置关系、喷头间距对隧道细水雾降温技术的影响展开研究,并将结果应用于某长大隧道的高压细水雾降温系统设计中。本文系统介绍了该系统的组成、喷头布置、区域阀组和管道、泵组的确定,以及系统的控制,以期对其他隧道设计提供指导。

高承压水软土地区联络通道盾构法施工对区间盾构隧道影响分析

[目的]盾构法联络通道施工过程中,顶推及切削作用将导致隧道交叉连接处受力显著变化,加剧破洞影响,减弱安全性能。为高效实现施工控制,需对主隧道结构受力特性进行深入研究。[方法]以天津地铁首个盾构法联络通道工程实例为依托,结合有限元软件模拟盾构法联络通道施工过程,分析该工法对主隧道结构受力与变形的影响,并提出相应控制措施。[结果及结论]在联络通道始发阶段,始发隧道受顶推和切削作用,洞口附近管片变形与受力变化显著,洞口对侧拱腰处管片水平位移最大;在接收阶段,接收隧道受切削作用和土体开挖卸荷影响,洞口附近管片内力变化显著,产生偏向联络通道的变形。整体上,受影响范围主要集中在联络通道轴线两侧各约10 m范围内,约3倍联络通道外径。基于此,需关注被顶推及洞口附近等重点位置管片,在保障施工安全的前提下,可优化内支撑体系,通过减少台车撑靴支撑范围至2倍联络通道外径、减小台车钢板厚度或支撑钢管壁厚等方式降低工程造价。

贵州高速公路基于无极调光的隧道照明能耗测算

高速公路隧道照明在不同管控策略下能耗差异较大,当前无极调光模式下动态变化因素较多,导致测算照明能耗比较困难。为量化研究公路隧道运营过程中采用智能无极调光控制系统时的能耗水平,提出了一种基于季节、历史天气和实时洞外亮度的能耗计算模型。首先分析了公路隧道照明设计现状与不同天气工况下的调光控制策略,为公路隧道照明的能耗计算提供理论支撑;其次构建了基于季节、历史天气预测和单日实时洞外亮度变化的能耗计算模型,并以贵州省在建小寨隧道为例测算了能耗情况。结果表明,基于季节、历史天气统计与洞外亮度等因素测算的能耗能更加真实有效反映智能无极调光系统的实际运营状况,为运营管理单位实时调整照明控制策略与节能升级改造提供重要的参考依据。

贵州公路隧道洞内排水系统改进与应用实践

针对贵州早期建设的公路隧道洞内排水系统不合理,导致隧道排水不畅、渗漏水病害频发等问题,采用回顾分析方法,对不同时期贵州公路隧道的洞内排水系统特点进行了探讨和总结。结果表明:1)早期的“圆形中心排水沟+Ω形路侧边沟”排水系统中心水沟断面小,预制安装施工易出现接头错位、纵坡起伏等缺陷,Ω形路侧边沟易发生碾压破损;2)首次改进的“矩形中心排水沟+U形路侧边沟”排水系统加大了中心水沟断面,现浇施工能保证中心水沟断面和坡度顺直,改善了中心沟的排水能力,U形路侧边沟能避免被车轮碾压破损,但该排水系统仍存在横向排水路径较长、易发生淤堵、不便于检查维修及渗漏水病害处治等不足;3)再次改进的“三沟排水+梯形路侧边沟”排水系统缩短了横向排水路径,降低了横向导水管淤堵风险,增设的路侧排水暗沟能有效汇集围岩地下水,便于隧道渗漏水病害处治,更适合贵州地形地质复杂、降雨丰富、地下水易结晶等建设条件;4)在隧道排水系统改进和实践基础上,提出的可维护性排水系统设计构想增加了排水管和中心排水沟的可维护性,可为后续公路隧道的建设提供指导和借鉴。

高桥隧比条件下桥隧相连的隧道洞口联络道设计探讨——以重庆巫溪至陕西镇坪高速公路为例

为确定高桥隧比条件下高速公路桥隧相连的特长隧道洞口联络道的转换长度和结构形式,采用数值模拟方法,选用18.1 m的长头铰接列车为典型车辆,针对10 m~30 m五种左右幅间距及0°~45°四种行驶转换角度,模拟车辆行驶轨迹并计算联络道通行的最小长度。结果表明:1)在满足转换车道基本长度的前提下,模拟隧道洞口联络道推荐长度采用30 m或40 m;2)基于模拟结果推荐的联络道长度,为超高桥隧比的巫镇高速隧道洞口联络道设计提供了重要的基础依据;3)在运营期间,该高速的洞口联络道实现了养护维修或异常工况下的交通转换,有效提升了道路防灾减灾和运营养护能力,为类似工程的设计提供了有益参考。

铁路隧道煤与瓦斯突出危险性判定分析

铁路隧道在施工开挖过程中判定具有煤与瓦斯突出危险性,会导致投资增加和工期延长等问题。本文解读了国家煤矿安监局煤安监技装〔2019〕28号文附件《防治煤与瓦斯突出细则》与TB 10120-2019《铁路瓦斯隧道技术规范》中关于煤与瓦斯突出危险性判定的规定。通过对比不同铁路隧道煤与瓦斯突出危险性判定实例,讨论了铁路隧道各阶段煤与瓦斯突出危险性判定的原则。研究发现:勘察阶段钻孔内瓦斯测试数据欠准确的原因主要包括:(1)钻孔内测试深度与施工揭示煤层的深度不一致;(2)钻孔内煤层深度过大影响测试准确性。

复杂地层深基坑井群降水综合控制方案优化分析

为控制工程物料成本及时间成本的投入,实现对复杂地层降水控制措施的合理化选择。以京安城际榆安1号隧道明挖段深基坑降水施工为背景,通过有限元模型分析和现场抽水试验相结合的方法,研究了止水帷幕插入深度、单井抽水速率及抽水时间对深基坑降水效果的影响。结果表明:基坑降水止水帷幕插入比控制在1∶0.9时,基坑降水效率及成本投入最优;抽水时间随单井抽水速率整体呈先快后慢的下降趋势,但增加到一定范围后趋势变缓、相关性减弱,单井最优抽水速率取125 m^(3)/d最优;抽水1~7 d天坑内地下水位降幅较大,达到最大降深的95.2%,以第7天的水位降深为标准进行降水方案设计最合理。可见科学的降水方案不仅有助于水资源保护,也关系到工程降水安全经济进行。

地铁车站活塞风井的平战融合防护设计方案

[目的]由于设计人员对现行规范中地铁车站战时防护功能及其交通运输功能的理解存在偏差,导致活塞风井设计时必要的平战转换时间预估值远大于预期,需要对地铁车站活塞风井的平战融合防护设计方案进行研究。[方法]在阐明地铁车站人民防空防护功能定位基础上,提出了地铁车站的战时运行模式。阐述了现有地铁车站设计中平战转换存在的问题。结合当前地铁车站融合防护设计中活塞风井设计的难点问题,针对活塞风排风口建筑空间相对宽裕、相对紧凑、非常紧凑3个工况,分别提出了3个地铁车站平战融合防护设计方案。[结果及结论]与常规车站活塞风风道用沙袋封堵的平战转换设计方案相比,这3个方案建设前期的工程成本略有增加,但能有效降低平战转换的工作量,明显缩短平战转换时间,地铁车站平战运行状态也能够实现快速切换。

隧道防护门安全监测技术研究及应用

文中针对目前隧道防护门门体变形、脱落、虚掩等安全问题,为了降低隧道内的安全风险,设计了一套隧道防护门安全监测系统。该系统包括数据采集、数据处理和传输、数据展示3部分。数据采集端利用STM32F407最小系统板作为中心采集卡,添加外围传感器,采集门体振动、姿态、温度、风压数据,并通过Wi-Fi模块将数据通过MQTT协议发送到MQTT服务器,最后监控平台对收到的数据进行存储、分析与展示。该系统能够较为全面地监测防护门门体的相关信息,并且系统具有一定的可扩展性,对隧道防护门的安全隐患能够提前预警,保障隧道内的安全。

隧道紧急停车带预警诱导系统浅析

近年来,公路隧道内因紧急停车带车辆汇入或违停等引发的交通事故频繁发生,严重危及人民生命财产安全。本文对隧道紧急停车带预警诱导系统进行了浅析,系统利用视频AI技术及多模态声光预警措施,实现对隧道紧急停车带安全预警管理。该系统已在多个项目落地应用,并取得了良好效果,具有推广意义。

盾构下穿地下燃气管线施工控制的有限元模拟分析

杭州地铁8号线土建工区一项目桥头堡站-盾构转换井超短区间须下穿已建的浙江省天然气杭甬线管道。通过对区间地层土质、隧道及下穿燃气管线信息进行综合分析,建立土体、高压燃气管线以及隧道等有限元分析模型,按照设定相关的盾构施工参数进行仿真模拟,研究盾构施工对既有地下高压燃气管线的影响;优化盾构施工参数,给出合理的施工参数组合;精确布置现场监测点,加强施工控制,增加了施工的安全性,保护了地下高压燃气管线。

高速公路隧道照明智能控制系统设计

以某高速公路隧道工程为例,对隧道照明智能控制系统的设计进行研究。研究结果表明,在隧道工程中采用PCL控制和调光控制的设计方案,并通过合理配置照明灯具、单灯控制接收器、车检系统、亮度采集系统、现场控制系统和远程监管平台,能够实现照明控制系统智能化运行,达到节能降耗的目的。