城市轨道交通超长隧道双车追踪模式下火灾烟气控制与人员安全疏散研究

[目的]城市轨道交通发车间隔一般较短,在超长隧道内会出现同方向行驶两列列车的情况,一旦发生火灾容易造成重大财产损失和人员伤亡,因此需对超长隧道双车追踪模式下的火灾烟气蔓延规律和人员安全疏散策略进行研究。[方法]采用FDS(火灾动力学模拟)软件和Path-finder软件,建立超长隧道火灾模型和人员安全疏散模型,对双车追踪模式下的火灾烟气蔓延规律,以及人员疏散进行仿真分析。[结果及结论]双车追踪模式下,前车尾部着火,通过临界风速纵向通风可保证前车火灾安全;火源下游烟气前锋的蔓延速度为3.20 m/s,至600 s时烟气蔓延至后车,620 s时烟气可完全覆盖后车;烟气温度沿隧道纵向衰减很快,且温度衰减符合双指数模型规律。双车追踪模式下,减小联络通道间距可减少人员疏散总时间,对人员疏散时离开列车的时间影响不大;开启列车端门和疏散平台一侧车门,可显著减少人员疏散时间。在超长隧道双车追踪的最不利火灾场景下,人员疏散存在困难,可通过减小联络通道间距保障人员疏散安全。

超长隧道平面控制测量横向贯通误差预估研究

相向开挖20 km以上的超长隧道,洞内施工环境复杂,相关的洞内外横向贯通误差影响因素的综合分析案例较少,也无超长隧道测量的相关标准规范,导致洞内测量横向摆动难以控制。为给超长隧道建设提供贯通前误差预估,本文分析了横向贯通误差来源,研究了洞外、洞内控制测量对横向贯通误差的影响规律,估算了洞外GNSS、测角误差、测距误差等对横向贯通的影响值,设计了洞内仿真计算试验,试验顾及了对中误差、观测误差等因素。在不同测角精度、不同导线边长条件下,推导并仿真计算了20~30 km范围内不同隧道长度的洞内横向贯通中误差值。结果表明,提高测角精度对横向贯通精度增益效果明显,仿真计算的结果准确可靠,且以2 km隧道长度为划分区间,获得了超长隧道洞外、洞内横向贯通中误差的推荐值。

高原高铁特长和超长隧道单列车通过时空气阻力变化规律研究

为研究列车通过高原高铁隧道时隧道长度、坡型、坡度、海拔和列车速度对列车平均空气阻力、最大空气阻力以及隧道平均空气阻力因子、最大空气阻力因子4个空气阻力指标的影响规律,基于一维可压缩非定常不等熵流动模型特征线模拟隧道压力波,将列车空气阻力分解为头尾车端部的压差阻力、车厢摩擦阻力、全列车压差阻力和列车周围空气重力沿列车运行方向的分量阻力(简称空气重力分量阻力),建立反映坡度的单面坡隧道空气阻力计算模型。研究结果表明:1)单列车通过有坡度隧道时,空气阻力变化规律与车外压力波和空气重力分量阻力有关,受到压缩波和膨胀波的作用增大或减小;单列车通过不同隧道长度的单面上坡/下坡、人字坡和平直隧道时,存在基于平均空气阻力的最不利坡型和临界隧道长度。单列车通过长10 km的单面上坡隧道时平均空气阻力最大,为47.05 kN。2)单列车通过单面上坡隧道时,平均空气阻力和最大空气阻力随着坡度和列车速度的增大而增大,随着海拔的升高而减小。3)通过对平均空气阻力与列车速度拟合得出,列车通过单面上坡、下坡隧道时,平均空气阻力分别与列车速度的1.92次方和2.14次方成正比。

纵向通风在超长隧道中排烟效果的研究

采用FDS耦合Fluent进行数值模拟的方法,研究了过江电缆隧道火灾过程,以及火灾结束后的全隧道排烟过程,分析了以设计断面风速为2.2m/s时进行全隧道排烟期间的烟气流动规律。结果表明,在纵向通风气流作用下,防火墙仅在通风5min前对烟气阻挡;在全隧道排烟中,通风气流不断推动烟气前进,同时烟气浓度被稀释。对于不同长度的隧道排烟时,存在临界隧道长度,若隧道长度小于临界长度,实现烟气安全浓度依赖于通风气流把烟团推出隧道;若隧道长度大于临界长度,烟气在被推动到临界长度时已降低到安全浓度以下,无需再继续排烟到排风口处。据此得出了不同隧道长度下所需排烟时间。

复杂地质超长隧道开挖支护关键技术研究

久马高速公路海子山隧道位于四川省阿坝藏族羌族自治州阿坝县查理乡境内,主洞长3132m,属特长隧道,且地质条件特殊。针对以上特点,洞身开挖时根据围岩等级不同采用三台阶七步开挖、预留核心土开挖等五种开挖方式;隧底支护时先搭设栈桥,开挖时根据岩石类别不同采用机械开挖或光面爆破开挖;交汇处施工时为减少开挖对周围岩石扰动,设置加强环钢架、横托梁、导钢架等。针对隧道大变形及滑坡和不稳定斜坡等不良地质条件,提出了双层超前小导管加固等处置措施,并提出了一整套超前地质预报方法。本工程施工技术可为今后同类工程提供宝贵经验。

复杂不良地质条件下超长隧道施工关键技术与通风方案优化

大燕岭隧道沿线的不良地质现象主要为滑坡、崩塌及岩溶等。为明确不良地质的具体信息和可能发生灾害的具体方位,施工中采用了“TSP+GeodeEM3D+探地雷达法”的综合超前地质预报方法。预报结果表明:PC17+570-PC17+770段洞身岩溶发育;掌子面左侧发现1个长度为2~3m的溶洞;PC17+602段开始,雷达探测结果频率变低,表明岩体裂隙发育且岩体含水量较高,基于预报结果提前做好防水措施并加强支护,确保了隧道施工安全。对于软弱围岩地段,采用悬臂式掘进机开挖、无轨运输出渣技术的开挖方案,悬臂式掘进机开挖产生的有害气体少、超欠挖比例明显较少、施工对围岩等扰动较小。最后对隧道通风方式进行了优化,原通风方案为巷道式通风,现场监测结果表明有害气体的浓度、峰值浓度持续时间等超过规范限值,因此将巷道式通风优化为压入式通风和巷道式通风结合的方式,通风方案优化后有害气体的浓度等指标均满足规范要求,可满足隧道健康安全施工要求。

复杂地质下超长隧道围岩预支护和复合式衬砌结构应用

为提高隧道稳定度,提出一种复杂地质条件下超长公路隧道围岩支护技术,主要包括预支护方案与加强型复合式衬砌结构的应用。实施期间,先探讨围岩支护稳定性相关影响因素,并设计正交试验开展外围环境分析,再以正交试验结果为依据选用隧道围岩支护技术,确定辅助稳定措施。经工程实践论证,隧道下沉深度在应用该技术后显著减少。

不良地质超长隧道施工关键技术

文章以某项目隧道为工程背景,针对该隧道地质条件极为复杂,存在岩爆、高地温、软岩大变形、突涌水、溶洞等多样化地质灾害、强烈发育活动断裂的特点,采用钻爆法进行施工。首先研究了钻爆施工关键技术。其中超前支护采用超前大管棚和单、双超前小导管的方式;洞身开挖时Ⅲ级围岩采用全断面法开挖,Ⅳ级围岩采用微台阶开挖法,Ⅴ级围岩采用组合开挖方式,微台阶开挖时通过控制台阶高度与长度尽量实现所有台阶平行同步开挖,显著降低了施工工期及各工序间干扰性;最后详细研究了钻爆设计及参数优化及初期支护各工序的关键技术。对于不良地质处治措施,通过综合超前地质预报技术及时探查前方状况,避免软岩大变形及突涌水的影响;此外,针对溶洞和中、高地应力硬岩岩爆也提出了相应处治措施。隧道施工及运营结果表明:本隧道施工方法与不良地质处治技术合理可靠,确保了隧道施工及运营的安全、质量及经济效益。本项目研究成果可为今后同类型工程施工提供参考价值。

高速铁路太行山超长隧道群关键技术

为研究解决石家庄至太原高速铁路隧道断面有效净空面积标准、长段落膏溶角砾岩地层内修建隧道、特大断面隧道修建以及超长隧道(群)防灾救援系统设置等技术难题,通过采用调研分析、数值模拟、模型试验、现场试验段试验等一系列研究手段,确定了时速250 km高速铁路单线、双线隧道有效净空面积标准,顺利实施了高速铁路特大断面隧道到2条单线隧道的过渡,安全通过了长大段落膏溶角砾岩地层,创建了铁路特长隧道(群)防灾救援成套技术,最终实现了石太客运专线的顺利开通运营,并取得了良好的经济效益和社会效益。

高海拔超长隧道通风烟雾、CO基准排放量折减率取值建议

为了避免高海拔超长隧道通风系统规模过大,建议对现行规范中汽车污染物基准排放量折减率取值进行修正。根据近年来我国汽车发动机排放标准的实施时间,提出用国Ⅳ以上车辆排放水平作为通风计算中2030年的汽车污染物排放基准值。选取多种国Ⅳ以上车型在海拔2800 m的新疆地区进行排放量实测。结果表明:实际排放量与《细则》中2000年的计算排放量相比,国Ⅳ柴油车烟雾排放量减少了73%以上,国Ⅴ汽油车CO排放量减少了99%以上。建议将烟雾排放量的年折减率由2%提高至3.5%,将CO排放量的年折减率由2%提高至2.5%。

超长隧道横向贯通误差分析——洞内平面控制测量部分

国内超长隧道工程越来越多,而针对20km以上隧道的横向贯通误差限差问题尚缺乏规范与经验,针对此问题,文中利用CODAPS软件包,具体分析直线型和曲线型超长隧道横向贯通误差的影响因素。通过模拟分析,得出导线网边长、测角精度、测边精度对横向贯通误差的影响规律,为理论研究和工程实践提供借鉴和参考。

市域快轨超长隧道防灾救援模式研究

针对市域快轨中逐渐增多的超长隧道区间,即同一防火单元内存在多列车追踪又不能设置中间风井的区间,既有的设计规范及应用案例在防灾救援模式方面仍有不足之处,需要做进一步深入研究。在总结超长隧道区间防灾救援技术特征及现状基础上,从最大限度确保车辆及人员安全,提高超长隧道区间救援效率,降低对线路运营的影响方面,首次提出采用独立疏散通道+救援站的救援思路。相较于常规救援模式,该方案下事故区间待救援列车及乘客数均减半,而工程投资仅增加20%~30%,性价比较高,可为今后类似工程提供借鉴。

超长隧道掘进过程中的通风技术研究

结合某超长隧道掘进的现场实际情况,对该隧道掘进过程中的通风方式进行了有关通风参数的计算和现场实测,并对有关通风方案进行了技术经济比较和优选,确定了最有利于解决该超长隧道掘进的通风方案和有关通风参数,同时提出一系列有助于提高通风效果的安全管理措施,解决了超长隧道掘进过程中的通风问题。

某超长隧道的水化热效应数值分析

针对某超长隧道的结构底板、侧壁及顶板在施工过程中的水化热效应进行了数值分析,根据三维瞬态温度场理论,采用有限元软件Mdias Gen建模和水化热效应计算,分别获得混凝土配比、底板约束条件、设置后浇带这3个因素对应力场的影响规律及影响程度,并分别给出混凝土开裂风险较高的部位,供设计和施工参考。

铁路超长隧道安全风险管控及隐患排查治理监管

为实现铁路超长隧道安全风险管理关口前移、风险隐患源头治理,在分析铁路超长隧道工程特征及主要安全风险的基础上,提出铁路超长隧道工程安全风险分级管控及隐患排查治理双重预防机制,创新构建"三单两线一平台"监管体系,并提出出台风险分级管控规范、安全风险管控监督指导意见、隐患排查治理实施细则、监督检查指南等制度建设措施。结果表明:建立双重预防机制有利于斩断风险因素传递链条,遏制重特大事故发生;完善政府监督体系及配套制度,有助于监督参建各方开展安全风险分级管控和隐患排查治理。

基于GIS的深埋超长隧道岩爆等级评估方法

将岩爆等级评估方法与GIS空间数据分析方法相结合,提出基于地理信息系统(GIS)框架的深埋超长隧道岩爆等级评估方法。该方法以GIS的图元及其空间属性表征隧道洞段及其岩爆等级控制因素,依据岩爆等级判据为基本关系式,通过属性集空间分析和Python脚本执行实现岩爆等级智能评估和评估成果图形化显示。隧道工程数据由GIS空间数据库统一管理,实现超长隧道岩爆等级评估信息的高效信息查询、计算、分析和几何图形展示,并根据工程进展实时高效地更新。研究结果表明:该方法减少了超长隧道岩爆等级评估的任务量,使得岩爆等级评估结果能够可视化呈现,同时减少了由于地应力、构造条件等数据更新而导致的返工耗时,丰富和发展了岩爆分析预测的方法,为岩爆等级预测提供了新的手段。

什么让超长隧道内外“一呼百应”?

邵怀高速公路雪峰山隧道是邵怀高速公路的关键性咽喉工程。隧道为并行分离双洞，S形曲线设计，全长约7000米。

两河口水电站某隧道通风方案及造价分析——高海拔超长隧道施工通风及造价的探索

通过具体案例,介绍了在高海拔地区超长隧道施工通风方案设计及其造价管理方面的探索。

超长隧道大体积混凝土抗裂缝施工技术——以大型横向明挖隧道项目为例

目前大体积混凝土施工抗裂缝方法通过控制浇筑温度防止混凝土表面出现裂缝,由于缺乏对混凝土的降温处理,导致混凝土抗裂性能较差。对此,提出超长隧道网络入侵检测方法采用特征选择的方式获得入侵数据,由于缺乏对数据的降维处理,导致检测精度较低。对此,提出超长隧道大体积混凝土抗裂缝施工技术研究。通过合理配比混凝土,采用分层方式进行浇筑工作。在工程实例中,将抗裂缝技术应用在某大型横向明挖隧道项目中,采用技术进行抗裂缝施工,通过检测混凝土收缩值,判定混凝土的抗裂性能满足施工要求,提出的抗裂缝技术具有一定的可行性。

高速公路超长隧道支护湿喷砼施工技术及质量控制分析

文章结合工程实例,对采用新奥法施工的高速公路超长隧道支护湿喷砼施工技术及质量控制进行了分析和总结,从而更好地提高高速公路超长隧道支护的施工质量。