Analysis of Smoke Distribution in the Subway Station with Various Main Tunnel Ventilations

Fire-driven flow analysis in the underground subway station has been performed with various main tunnel ventilations. Shin-gum-ho station （depth： 46 m） in Seoul is selected as a simulation model. The ventilation mode is assumed to be emergency state. Various main tunnel ventilations are applied to operate in a proper way for helping of smoke exhaustion in platform. The entire station is covered for simulation. Ventilation diffusers are modeled as 95 square shapes of 0.6 m × 0.6 m in the lobby and as 222 square shapes of 0.6 m × 0.6 m and four rectangular shapes of 1.2 m × 0.8 m in the platform. The total of 7.5 million grids is generated and whole domain is divided to 22 blocks for MPI （massage passing interface） efficiency of calculation. LES （large eddy simulation） is applied to solve the momentum equation. Smagorinsky model （Cs = 0.2） is used as SGS （subgrid scale） model. The distribution of CO （carbon monoxide） is calculated for various capacity of main tunnel ventilation and compared with each other.

北京2022年冬奥会内场主火炬抗风性能研究

北京2022年冬奥会和冬残奥会主火炬,是典型的舞美造型结构体,呈大面积薄壁状,对风荷载极为敏感,在点火仪式中有倾斜支撑和竖直悬挂两种典型状态。其中,倾斜支撑状态需要确定结构设计所需的风荷载,竖直悬挂状态需要给出主火炬的风振响应。该文基于实测数据,给出了国家体育场周边的平均风速剖面和湍流度剖面,通过缩尺模型风环境风洞试验及2月份局地风速概率分布,确定了主火炬结构倾斜支撑状态与竖直悬挂状态的正常运行风速;通过主火炬倾斜支撑和竖直悬挂状态的测力风洞试验,得到了作用于主火炬风荷载的体型系数;并通过随机振动分析给出了竖直悬挂状态的风振响应,为北京2022年冬奥会主火炬点火仪式的顺利进行提供了技术支撑。

中国盾构隧道工程关键技术的新进展综述

从研究背景与思路、机制/原理、材料/装备、技术论证、试验研究、工程应用等方面介绍中国大直径盾构掘进主轴承事故分析及国产主轴承的自主研发、盾构隧道工程安全高效掘进渣土适配性改良技术及配套材料、盾尾安全保障核心材料研发、盾构隧道新型管片连接技术、城市隧道三模掘进机关键技术等5个方面关键技术的最新进展情况。认为:1)自主研制的超大型盾构机用直径8.01 m主轴承大型套圈纯净度、大型滚子纯净度、大型套圈疲劳性能、大型滚子硬度均匀性、套圈材料淬透性和淬硬层深度、保持架焊缝疲劳寿命和拉断力均优于进口水平;构建了真实对数曲线大型滚子设计方法,突破了高精度大型滚子加工技术,处于国际先进水平,高精度加工和装配保证了零件尺寸精度及形位公差均满足设计要求;通过产品验收、装机应用论证和工程应用,表明应用该大直径主轴承不会产生接触疲劳强度不足和微动引起的疲劳磨损,可用于超大直径盾构隧道工程建设。2)针对黏性、富水砂性和硬岩等复杂地层,以改善岩土环境为核心,研发出了高配向密度的聚合型泡沫剂、高分子抗黏剂、喷涌防止剂和耐磨抑尘剂等环保型系列渣土改良剂,形成了盾构泥饼、喷涌和磨损原位改良主动防控技术,建立了通用地层适配性盾构渣土动态改良技术体系,保障了盾构安全高效掘进。3)针对盾构掘进过程中的盾尾密封失效难题,研发了“黏-稠-流”有机统一的新型盾尾密封油脂,温度敏感性低(黏温系数0.4)、抗水压能力强(最高抗水压3.5 MPa),整体性能提高1.3倍,为盾尾安全提供了有力保障;针对盾构同步注浆浆液泌水、离析和地层沉降难题,研发出了同步注浆充填剂,优化了惰性充填浆液配比,30 min零泌水,实现了壁后惰性充填,保障了管片壁后注浆质量和地层沉降精细化控制。4)新型管片连接技术采用环缝插入+纵缝滑入的连接形式,可以高标准地控制隧道接缝张开量和错台量,管片制作及拼装精度高,可降低接缝防水难度,提升成型隧道的质量,无需设置手孔,无需人工紧固作业,自动化程度高,施工效率高,可节约施工成本及改善洞内拼装作业环境。5)研制出的土压+泥水+TBM三模掘进机能够满足复杂多变、软硬不均复合地层等几乎所有地层的掘进施工,且可在不停机、不拆装设备的前提下实现掘进模式的快速转换,在TBM掘进模式下螺旋输送机+泥浆管道可协同排渣,解决了富水硬岩地层掘进排渣难的问题,机械化和智能化程度高,安全可靠,施工效率高,可改善工人作业环境,节省工期和成本。中国盾构隧道建设取得的巨大成就,推动了中国乃至世界盾构隧道技术的发展和进步,但仍时有安全事故发生,需从装备、材料、技术、管理等方面进一步研究和突破。在今后较长的时间内,中国盾构隧道(尤其是大直径盾构隧道)仍将处于高速建设发展期,面临的建设条件将越来越复杂,技术难度和挑战也将越来越大。要实现盾构隧道建设的快速、安全、健康,需处理好盾构隧道技术领域的关键问题,实现盾构隧道关键核心技术的突破。上述关键技术仍需不断完善并加强推广和应用,以促进中国盾构隧道建设向高适应性、高智能、高可靠性、高效益、高质量、高安全性和低能耗方向发展,形成适合于中国“土壤”的盾构隧道新技术。

天竺山一号隧道斜井进正洞挑顶施工技术研究

复杂地质条件长大隧道斜井进正洞挑顶施工难度大,安全风险高,交叉口处结构复杂多变,施工过程中多次应力转化,易出现坍塌事故。为降低大断面隧道挑顶施工安全风险,文中以天竺山一号隧道斜井进正洞段挑顶施工为例,采用横向棚洞法施工,阐述了斜井交叉口挑顶施工方案,该工法技术原理简单、操作性强,可为类似隧道的挑顶施工提供经验参考与技术指导。

城市综合交通枢纽框架隧道设计

长距离下穿综合交通枢纽,面临近接轨道交通、各等级路网、管网、结构空间受限、地下水位变化大等问题。以成都市红光大道犀浦双铁站下穿隧道为例,对长距离下穿综合交通枢纽框架隧道的设计进行梳理与总结,其主要研究内容和结论如下:为解决长距离下穿综合交通枢纽所面临的结构横向宽度通长受限、竖向高度局部受限问题,设计采用“局部加高风机衬砌和加深集水井”的限界竖向延伸设计思路和主体结构分段原则;为得出各控制部位最不利配筋,需对比多种荷载组合工况得到其配筋面积包络图;结构各部位的最不利配筋量差别较大,为兼顾结构的安全和经济,按非对称配筋原则,对控制性位置进行局部加强配筋;框架隧道上跨规划地铁段时需考虑地铁开挖造成的土体卸载和地下水浮力作用问题,采取设置板凳桩跨越地铁区间同时加强底板纵向配筋的措施,土体卸载和地下水浮力分别控制底板上、下部最不利配筋。

公路隧道施工质量技术控制要点

在我国高速公路建设中,隧道施工数量不断增加,隧道施工规模及难度不断增大。为确保公路隧道施工过程中,在质量、进度、安全、文明、环保等方面目标的实现,同时为提高投资效益及工程管理水平,从实际管理角度出发,依托德州至上饶高速公路池州至祁门段大洪村隧道,在技术准备、测量准备、试验准备、隧道洞口施工、中导洞施工及主洞施工六个方面详细介绍在公路隧道施工中质量控制等各方面控制重点、难点。通过实际施工经验,总结出在隧道施工过程中易出现的质量问题的地方或工序,通过对问题的解析,提出解决方案。

陡倾薄层板岩隧道斜井挑顶影响段的差异化设计与施工

为整治处理某高铁A隧道斜井挑顶溜塌的施工问题,分析斜井挑顶影响段具体工况及溜塌原因,形成斜井挑顶影响段的差异化设计与施工方案:(1)大里程正洞施工时,导洞立柱拆除前,应沿岩层倾向的对向施工超前小导管,且长度L≥Hsin34°/sin (56°-a)+1;(2)溜塌段处理应通过小导洞向小里程开挖,完成管棚工作室;完成超前管棚支护后,再进行正洞大里程施工;(3)正洞大里程采用Ⅴa型支护,小里程采用Ⅳb型支护。通过在同一套地层中采用差异化的设计施工参数,提高方案技术经济性,同时解决斜井挑顶溜塌段的施工安全问题。

速度160 km/h列车通过隧道时侧向气动力变化特征

[目的]我国某动车组以160 km/h的速度在明线运行时列车平稳性良好,但通过单线隧道时尾车出现周期性横向晃动的问题,需要对该动车组过隧道时列车气动特性进行深入研究。[方法]采用数值模拟方法,基于RNG k-ε湍流模型和滑移网格技术,建立了带有转向架的某动车组的三维可压缩瞬态仿真模型,研究了列车通过隧道时尾车表面压力变化情况;同时,在时域和频域内分析了列车侧向气动力特征的瞬态性质。[结果及结论]由于隧道壁面对空气流动的限制和列车尾绕流的作用,列车通过隧道时车体两侧存在压差并呈现出交替变化的特征,并且尾车侧向力交变特征更明显;列车所受侧向力具有低频周期性交变特点,主频约为2.2 Hz,且在尾车刚进隧道时气动效应最强,侧向力波动幅度最大;列车侧向力变化值可作为车辆横向平稳性分析的边界条件。

横向棚洞法在隧道斜井进正洞施工中的应用

文章以太焦高铁榆社隧道2#斜井为例,采用横向棚洞法,结合大断面隧道特点,介绍由斜井安全进入正洞采用横向棚洞法施工的施工方法和要点,避免多次开挖造成围岩扰动,保证施工安全,快速完成斜井进正洞挑顶施工,为今后类似隧道施工提供参考。

高瓦斯特长高铁隧道通风方案设计及监测分析

成都至自贡高铁白云山隧道全长13340 m,为特长高瓦斯隧道,多工区、多阶段施工通风问题严重制约着隧道运营施工与人员安全。通过工作面最大通风量、最大供风量及沿程风压损失对不同工区施工阶段进行通风计算,设计单工区通风方案及隧道总体贯通顺序,并采用水气分离方法处理地下水及自动安全监控系统实时监测隧道瓦斯浓度。分析表明:施工的大部分时间内,2#~6#斜井的瓦斯浓度均偏低,说明合理的通风方案及工区贯通顺序可以有效降低隧道瓦斯浓度;采用水气分离方法对地下水进行处理,将地下水和瓦斯分别排出,可进一步降低隧道内瓦斯浓度;监控系统对2#、3#和6#斜井出现的瓦斯排放异常情况及时报警提示并断电保护,保证了隧道施工进度及人员安全。针对特长高瓦斯隧道多工区、多阶段施工通风,基于隧道通风方案、贯通顺序、水气分离处理及瓦斯监测等方面建立一套完整的通风监测设计方法,为类似工程提供指导。

我国大直径盾构关键技术及智能建造发展趋势

为阐明大直径盾构智能化建造方向,解决建造过程中出现的技术难题,以大直径盾构关键技术特点及智能建造发展为出发点,结合我国近年来大直径盾构智能化建造的发展历程及现状,立足大直径盾构存在的典型关键技术问题,从主驱动轴承损坏因素、刀具磨损状况、刀盘结泥饼原因、管片上浮问题等方面,探析大直径盾构建造过程的关键技术难点。基于智能建造技术的发展特征,从隧道装备机器人研发、感知系统研制、智能化掘进系统开发、智能化运维技术开发等多个角度,分析大直径盾构智能化建造的发展方向与趋势,阐述隧道智能建造关键技术的建设方案,为智能建造技术在大直径盾构隧道工程中的深度应用,推动隧道建设“智能化、精细化、协同化、高效化”发展提供参考。

探测技术在水利引水隧道施工主洞开挖中的应用

文章对探测技术在水利引水隧道施工主洞开挖中的应用进行了研究。利用探测技术计算水利引水隧道的长度,基于探测对象与其他对象的差异性,获取探测波的传播速度与电磁参数之间的相近关系,计算水利引水隧道施工主洞长度。将红外导光器引入隧道施工主洞开挖中,通过施工测量、洞帘开挖以及一次支护,制定了主洞开挖及一次支护施工方案。为了预防主洞开挖过程中出现坍塌等地质灾害,将注浆技术引入到水利引水隧道施工主洞开挖中,根据分段钻孔注浆施工模式,构建水利引水隧道施工主洞开挖的注浆方程式,通过设置防浆墙体的结构和防浆板,计算注浆压力和扩散半径,结合引水隧道主洞注浆孔的布设,完成水利引水隧道施工的主洞开挖。实例结果表明,文中技术在主洞开挖中,能够稳定掌子面和边墙附近不良地质体探测的回波频率,并将隧道边墙的抗毁系数控制在0.9以上,根据探测结果进行施工,可以降低施工成本。

地铁盾构区间下穿南水北调干渠研究

为保证南水北调干渠安全及地铁自身安全,以郑州市轨道交通7号线一期工程漓江路站—刺绣路站区间为例,开展对其盾构区间下穿南水北调干渠隧道工程设计与研究。分别从盾构区间平纵断面、隧道加强措施等方面,结合以往设计经验进行优化设计,提出更合理的工程设计方案,通过数值模拟验算该穿越过程的可行性。

特大断面地铁暗挖车站斜井转正洞施工关键技术

近年来,各大城市正大规模开展地铁建设,为了减小地下交通施工对地面交通的干扰,地铁车站的建设方式逐渐由明挖向暗挖转变。然而,暗挖地铁车站的断面较大,且位于地下,多采用竖井或斜井进入车站,如何安全、快速完成斜井转正洞进入车站主体施工,是施工控制的重点、难点。该文以某地铁暗挖车站为例,就斜井转正洞的传统施工方法进行了阐述,并对传统施工方法存在的缺点进行了分析,在此基础上提出新的施工方法,并对相关施工技术进行了总结。

近接隧锚协同受力机理及合理施工工序研究

为研究复杂地质及工程条件下,近隧道大桥主缆锚碇与隧道施工顺序,以实际工程为例,采用有限元数值方法,基于缆力增大法,分析研究了隧道式锚碇结构承载安全特性、近接隧道与隧道式锚碇相互作用机理及施工工序等。结果表明:锚塞体抗拔安全系数>2.0,围岩稳定安全系数>4.0,满足规范要求,但施工过程中要严格控制爆破震动,加强隧道式锚碇洞室支护强度,降低施工对围岩扰动不利影响;在下部隧道施工完成后,开始上部隧道式锚碇的施工工序,可降低近接施工对隧道式锚碇的影响,同时也可以减小先行施工隧道受力,对于锚塞体结构受力是科学合理的。

基于正交试验的掘进机主驱动密封结构优化研究

针对掘进机主驱动密封系统中唇形密封结构与服役工况适配性不明确的问题,分别建立TBM和盾构2种工况下的密封结构有限元仿真模型开展研究。采用正交试验方法,选取密封结构的腰部厚度、前唇角度、轴向压缩量、径向压缩量作为研究因素,以唇封的单位径向力和接触宽度作为响应指标,运用极差和方差分析,得出TBM和盾构工况下各因素对指标的影响程度。根据灵敏度分析结果,分别优化出TBM和盾构工况下唇形密封的最优结构参数,并以隔环是否带楔形突起、是否承压来验证优化后的密封结构。结果表明:1)TBM工况下最优密封结构在隔环无论有无楔形突起,在0 MPa压力下,接触宽度均有一定的下降,单位径向力有明显提升。2)盾构工况下最优密封结构在隔环带楔形突起、承压工况下,单位径向力、接触宽度相比优化前均有所降低;在隔环无楔形突起、承压工况下,单位径向力、接触宽度与优化前基本持平。

深中通道堰筑段超宽隧道结构施工关键技术

深中通道项目是世界级的“桥、岛、隧、地下互通”集群工程,位于东人工岛的堰筑段隧道主体结构施工里程为K6+550~K7+030,隧道结构为地下双层三跨、单层三跨、单层四跨箱型结构,结构整体跨度为46.2 m~70.684 m。文章通过对深中通道堰筑段隧道主体结构施工总结分析,对施工方案、施工工艺可行性进行验证,通过采取增加防水工程管控、优化特殊部位钢筋工程工艺、优化养护方式等一系列措施,结构质量得到有效控制,可供类似工程借鉴和参考。

城市地下分岔隧道烟气控制策略研究

该文以某城市地下公路隧道工程为例,选取具有主-岔-匝隧道的区域,通过开展数值模拟研究交通分流时,城市地下道路分汇流处火灾主路实施纵向通风,控制隧道烟气回流的临界风速,并在此基础上根据控烟效果确定更加符合主-岔-匝隧道火灾的通风控烟策略,为主-岔-匝隧道通风设计提供参考。

地铁隧道噪声强度监测装置设计

地铁隧道噪声强度是反映地铁设施故障的重要指标,为了提高地铁隧道噪声强度的监测效率与精度,研制了地铁隧道噪声强度监测装置。该装置由塑料外壳、集成电路主板、集成电路从板和噪声变送器等器件组成。集成电路主板自动检测噪声变送器输出信号,计算隧道内噪声强度,并通过USART接口将其发送到集成电路从板。集成电路从板将噪声强度数据记录在SD卡TXT文件中,并在液晶模块上显示噪声强度。该设计方案采用模块化设计,具有架构简单、自动检测和精度高等诸多优点,能够为工程师提供准确的噪声强度数据用于分析。

全断面隧道掘进机主轴承受力分析及不拆解状况下的检测方法

文章主要分析了全断面隧道掘进机主轴承三列滚子的结构形式及不同工况下受力状况。并通过计算分析,阐明了全断面TBM主轴承三列滚子的磨损情况与主轴承寿命的相互关系。为隧道工程项目提出了一套具有参考价值的主轴承定期磨损检测方案。