关角隧道设计方案比选

详细介绍了青藏线西格二线关角隧道的线路方案比选、施工方案的比选,主要进行了关角隧道钻爆法与TBM法施工的方案分析,以为国内其它长大隧道设计提供参考。

关角隧道空气质量分析

为解决当前相关规范对空气质量要求的局限性,以及对高海拔低气压地区特定环境的不适用性,结合关角隧道地处高海拔低气压地区的特点,对关角隧道施工环境的空气质量进行分析,说明高海拔低气压地区空气环境的物理特性与普通地区的不同之处,提出补充和修正规范的主要建议:各种气体体积分数限值按照不同海拔给出合理的限值界定;氧气质量浓度不准低于224 g/m3。

关角隧道碳质板岩段洞室支护体系综合评价指标研究

关角隧道9#斜井工区为高地应力软岩区段,开挖后洞室变形较大、稳定性差。文章首先根据理论公式分析了影响洞室变形和塑性区大小的主要因素,而后针对碳质板岩段,采用数值计算的方法具体分析了岩体变形、强度参数、地应力特征、开挖断面形式以及支护刚度等因素对洞室变形的影响;最后结合不同开挖断面形式和不同支护刚度的现场试验,提出了考虑地质环境、洞室形状和支护特征的隧道洞室支护体系评价指标F,并采用该指标对碳质板岩段支护体系进行了评价,其结果与变形等级有较好的对应关系。该指标对于设计阶段隧道支护体系的评价有一定的参考价值。

基于原岩应力的关角隧道变形潜势研究

针对新关角隧道二郎洞断层束地段在高地应力条件下的围岩变形问题,基于原岩地应力测试的地应力场拓展结果及其它主要影响因素,文章提出了围岩变形潜势的概念及其等级划分的标准,通过样本统计并采用神经网络算法获得了关角隧道的变形潜势分布图。结果表明,关角隧道岭脊段、高和极高地应力段、宽大断层以及断层束地段具有Ⅰ级、Ⅱ级和Ⅲ级大变形潜势,仅有部分地段属于常规变形潜势,凸显出关角隧道在复杂的软弱地层条件和极高地应力状态共同条件下具有显著的大变形潜势。通过较准确地判定关角隧道各段的变形潜势,经修正、优化设计和施工措施后,大部分监测结果被控制在常规变形范围内,其余均被控制在Ⅰ级大变形范围内,效果较好。该研究成果为解决类似条件下的围岩大变形问题提供了一种准确、实用的预测与控制方法。

关角隧道风险评估

隧道风险评估在我国铁路建设中刚刚起步,还需要在今后的建设实践中不断地积累经验,完善风险评估和风险管理方法,使其在施工中充分发挥作用。文章以关角隧道为例,介绍了设计阶段的风险评估方法、风险识别、风险评价及风险对策;通过风险对策在施工中的适时应用,大大降低了关角隧道施工中的安全风险,是风险评估走向成熟的有益实践,可为其它隧道风险评估提供参考。

复杂条件下隧道开挖循环进尺优化方法研究

复杂条件下如何选择合理的开挖进尺一直是隧道施工的难题之一。在已有的研究成果基础上,提出了圆形或近圆形隧道开挖过程的时空关系表达式,并给出基于现场位移监测数据的参数计算方法。结合关角隧道9#工区二郎洞断层破碎带现场施工情况及监测资料,建立了该断层破碎带开挖过程的时空效应关系式,结果表明,该关系式能够反映开挖过程中洞周位移的时空的变化。在此基础上提出了断层破碎带软岩开挖过程的时空效应分析及进尺优化的方法,对关角隧道9#工区几条较大断层破碎带隧道开挖的进尺进行了优化,优化后的开挖进尺是可行的,也解释了断层破碎带围岩隧道开挖"短进尺"的合理性。同时文中也分析了该方法的优点及适用范围。

高海拔特长隧道防灾疏散、救援技术研究

研究目的:特长隧道的防灾疏散救援技术是铁路隧道运营安全的关键保障技术,青藏铁路西格二线关角隧道是我国首座长度突破30 km的高海拔铁路隧道,轨面高程超过3 300 m,也是目前世界上最长的高海拔隧道。隧道内的烟气分布与扩散规律不同于低海拔地区,人员的逃生速度受到极大限制,属世界隧道工程中首次遇到,在关角隧道深入研究高海拔特长隧道的防灾疏散救援技术,既是关角隧道工程建设的急需,也能为进一步规范、统一我国特长隧道建设防灾救援模式提供技术支持。研究结论:(1)烟气分布规律:在隧道顶部形成了夹带火焰的烟气顶棚射流,火灾初期烟气在隧道内呈现较好的烟气分层,随后上层烟气逐渐下沉,隧道内的自然风或活塞风会加速烟气的下沉;(2)通过疏散模拟证实,在长550 m的紧急救援站范围内设置12条疏散通道,横通道设1.7 m宽的逃生门能够满足疏散要求;(3)采用射流风机自安全隧道加压,采用均衡的竖井排烟技术,能够良好地控制烟气扩散和下沉,保障疏散安全;(4)配套的应急预案和设备控制技术也是必要的保障技术;(5)关角隧道的防灾疏散、救援技术为我国特长隧道防灾疏散救援提供了一种经典的设计模式,可为类似的隧道工程提供理论支持和工程案例。

青藏铁路西格二线关角隧道关键技术

青藏铁路西格二线关角隧道是我国首座长度突破30 km的铁路隧道,文章介绍关角隧道的主要修建新技术:采用斜井分隔风道新技术和斜井皮带机出碴配合钻爆法掘进的新技术,加大供风量,减少污染,提高效率,克服高寒缺氧难题;采用岩溶裂隙水综合注浆技术及合理的排水配置,解决持续高压涌水难题;采用调整结构形式、加强初期支护和允许适度变形的技术方案,解决宽大断层束大变形问题;通过严格的计算,首创采用活塞风解决30 km长隧道运营通风技术方案,研究隧道内火灾烟气分布规律后,采用安全隧道射流风机加压和事故隧道均衡分散式竖井排烟新技术,形成防灾救援新技术。文章介绍关角隧道建设所取得的技术成就,以期对后续的高原特长隧道起到指导,达到推动中国铁路隧道技术进步的目的。

西格二线关角隧道浅埋砂层段施工技术及力学效应研究

关角隧道是西(宁)格(尔木)二线的控制性工程,在隧道入口处存在长约450m的砂层,施工难度较大。由于在3台阶施工中出现了冒顶事故,故提出了4台阶施工的设想,并利用三维数值计算模拟了4台阶开挖支护过程,揭示了隧道的空间变形、地表沉降和初支受力特征。通过与3台阶施工模拟结果对比证实了4台阶方案的优越性;现场施工和变形量测结果表明,采用大拱脚断面形式和超短四台阶施工方案,施作长大水平超前管棚、设置临时钢横撑、缩短仰拱封闭距离等是保证大断面浅埋砂层隧道安全施工的有效方法,对其他类似工程施工提供了宝贵的工程经验。

关角隧道斜井岩溶裂隙水处理技术探讨

文章以西格二线关角隧道3#、4#斜井涌水处理为例,详细介绍了注浆堵水方案、注浆工艺、抽排水设备的配置;并根据灰岩岩溶裂隙水的涌水特征,总结、探讨了斜井施工中堵、排水措施的水量选择标准和注浆措施的选取标准,可为其它类似工程设计、施工提供工程借鉴与参考。

关角隧道6号斜井施工通风方案优化

关角隧道是我国目前最长的铁路隧道,采用钻爆法施工,共设置了10座无轨运输斜井,施工中出现了1座斜井承担多个工作面通风的难题。为此,将原设计的压入式通风优化成了中隔板式通风。本文以6号斜井为例,详细介绍了中隔板通风方法、风机的选择、结构的设计以及通风效果。经对比性测试,中隔板式通风效果良好,经济适用,且有利于施工安全。

新关角隧道信号系统方案研究

鉴于青藏线西格二线关角隧道的特殊性,通过对国内已开通可借鉴的长大隧道京广线大瑶山隧道、兰武二线乌鞘岭隧道及青藏铁路既有关角隧道情况进行调研、测试、分析,综合新关角隧道环境条件、方案可靠性、维修维护、投资等各方面因素,推荐区间采用ZPW-2000系列无绝缘轨道电路,隧道内进行轨道电路分割方案。

关角隧道通信防灾救援方案探讨

以青藏线西宁至格尔木段关角隧道为典型工点案例,论述了目前铁路应急电话系统、视频监控系统及广播系统的建设现状,通过分析应急电话系统较传统区间通话方式的优点、常见视频监控系统编码格式,重点介绍了关角隧道防灾救援通信系统的设计方案、设备设置情况以及系统结构.对今后铁路项目中长及特长隧道防灾救援通信系统的工程设计具有很好的参考和借鉴作用.

关角隧道内牵引供电与回流系统综合测试与分析

以青藏铁路西格线关角隧道为例,结合隧道电气结构与布置方式,计算牵引供电系统主要参数,提出牵引供电与回流系统测试方案,测试牵引负荷特性、钢轨电位、钢轨电流和土壤电阻率,对牵引负荷过程和牵引回流分布进行同步测试,分析牵引负荷、钢轨电流和钢轨电位分布规律。同时,针对牵引回流特性进行分析,主要技术参数满足相关标准与规范,为青藏铁路电气化区段的安全运营提供重要保障。

关角隧道长大斜井反坡抽排水技术

关角隧道施工的一大难题是深长斜井的反坡排水,快速有效地排除斜井施工阶段和正洞隧道施工阶段的涌水对隧道的正常施工影响重大。针对关角隧道的水文特征及斜井反坡排水具有的长距离、高扬程和大流量等特点,对各施工阶段斜井的反坡排水系统进行研究,总结出国内外水泵配置、双联拱式固定泵站、供电线路并网等技术措施,避免了突涌水造成淹井事故的发生,同时为类似工程建设提供了可靠的借鉴经验。

青藏铁路关角隧道病害的综合整治

文章详细地介绍了青藏铁路关角隧道的病害情况,并根据病害产生的原因采取了合理的整治措施,效果明显,为高原高寒隧道施工提供了可借鉴性的经验。

青海天峻新关角隧道涌排水水源识别与量化分析

涌排水严重影响隧道施工与运行安全,查明隧道涌排水的来源,是隧道防水止水重要科学依据。青海天峻新关角隧道南北洞口处的地下水排水量分别为10021,60877 m^(3)/d,两者存在近50000 m^(3)/d的差异,涌排水量大,且来源不明。基于水文地质条件分析,分别采集了新关角隧道隧址区内大气降水、不同类型地下水和隧道出口涌排水水化学和氢氧稳定同位素样品。样品测试结果显示:新关角隧道北出口涌排水ρ(TDS)为0.44 g/L,^(2)H和^(18)O均值为-52.7‰,-8.3‰;南出口涌排水ρ(TDS)为0.85 g/L,^(2)H和^(18)O均值为-54.8‰,-8.5‰,隧址区基岩裂隙水ρ(TDS)为0.32~1.22 g/L,^(2)H和^(18)O均值为-55.77‰,-8.61‰;岩溶水ρ(TDS)为0.28~0.43 g/L,^(2)H和^(18)O均值为-50.92‰,-8.13‰,冻结层上水ρ(TDS)为0.26~0.48 g/L,^(2)H和^(18)O均值为-45.5‰,-7.6‰。对比分析认为:新关角隧道北出口涌排水主要来源于岩溶水,岩溶水占比为63%~80%,基岩裂隙水占20%~37%;新关角隧道南出口涌排水主要源于基岩裂隙水,基岩裂隙水占72%~88%,岩溶水占比12%~28%。涌水来源识别与水量,可为后期监测站点优化设置及隧道运行期止水工程实施提供科学依据。

关角隧道双正洞巷道式通风及节能升温技术

以全长32.645 km的双洞单线关角隧道施工为例,针对高原长大隧道施工通风的难题及其与保持隧道内温度相矛盾的问题展开研究,以双正洞巷道式施工通风及高寒地区隧道节能升温2项核心专利技术为背景,介绍了在施工中采取斜井设置中隔板的方式,充分利用斜井顶部弧形空间,在保证隧道进风量和风速的同时,为工程运输和排水管道设置提供了足够的空间。在双正洞内形成的运输、通风2个通道,缩短了风机送风距离,保障了隧道工作面需风量;同时,根据市政工程暖气原理,自主研发了隧道节能升温系统,在关角隧道施工实践中得到了成功应用,取得了良好效果,为类似工程施工积累了经验。

关角隧道斜井施工自动化排水技术

关角隧道是中国最长的铁路隧道,该隧道富水区长22.5 km,涌水量大,施工难度高。以关角隧道5#斜井为背景,通过对排水设备的选型和组合,实现斜井的自动排水。介绍使用PLC控制器及软启动器实现自动排水的原理,对传统泵站的缺点进行分析,并对自动排水系统与传统排水系统进行比较。结果证明,自动排水系统的经济性和可靠性均优于传统排水系统,该自动排水系统在关角隧道的施工中得到了有效的应用,并降低了工程成本。

关角隧道富水区注浆圈合理控制参数研究

关角隧道为青藏铁路西(西宁)格(格尔木)二线控制工程。为了更好地解决关角隧道富水区防排水问题,以关角隧道水文地质为工程背景,采用有限元方法建立地下水注浆控制排放模型,对三叠系砂岩富水段进行模拟分析。分别分析了注浆止水圈渗透系数与厚度、节点流量的变化关系,得知富水区隧道注浆圈的控制参数具有其经济适用范围,并不是越大越好或越小越好;根据流量的变化过程验证了隧址区地下水位的变化情况;最后得出对于富水区隧道修建,取注浆圈厚度为3 m,渗透系数控制在2.1×10-3m/d较为经济合理。研究成果对富水区隧道控制地下水排放、减轻对环境水资源的破坏具有一定的借鉴作用和指导意义。