中铁隧道勘测设计院有限公司铁路工程地质世纪成就回顾

本文介绍了中铁隧道勘测设计院有限公司的工程地质专业成长与发展过程,以及隧道工程地质取得的成果。

过海区间隧道多风机组合排烟性能试验研究

为实现多通风机组合的隧道通风系统高效排烟,建立1:10缩尺试验模型,其工程原型为下穿青岛胶州湾的地铁1号线瓦贵区间隧道。基于试验模型,测定通风机功耗、行车道风速及静压,量化4种通风机组合及其运行参数对隧道内流场参数的影响,呈现出排烟口周边区域的气流滞止现象。气流滞止是惯性力与压差力平衡的表象。为了度量气流滞止效应,应用无量纲准则,推导出Eu数(Euler number)表达式。应用该表达式,比较了4种风机组合的排烟性能而得出,四通风机组合工况2排烟性能最高,三通风机组合工况4、工况3次之,而两通风机组合工况1排烟性能最低,这表明,开启抽出式通风机能显著提升系统通风排烟能力。

基于反向漏风的地铁区间隧道并联通风机运行调节优化

为明确隧道运营期间并联通风机的调节依据,依托青岛地铁八号线大洋站至青岛北站区间隧道,搭建隧道通风系统模型。通过并联试验,测定了通风机变频频率、电功消耗值及相应风量,并以功率差值占比、通风效率为依据,探究并联通风机的反向漏风规律和最佳频率匹配范围。结果表明:由于管网结构的影响,并联通风机反向漏风存在抑制临界点;为避免反向漏风,并联通风机变频调速处于额定转速的30%~50%、>50%~70%、>70%~90%时,其功率差值占比不宜大于1.6%、6.1%、17.6%;并联通风机同型号同频率运行时,通风效率不一定最优,要使并联通风机增效减耗运行,风机变频调速宜处于额定转速的70%~90%且功率差值占比≤6%。频率匹配范围的确定可为隧道运营期间并联通风机的变频调节提供参考。

复杂地层浅埋暗挖地铁区间隧道近距离下穿地下商业街设计及施工关键技术

青岛地铁2号线五四广场站—浮山所站区间采用浅埋暗挖法施工，因线路埋深受限，区间隧道需以1．68～1．86 m 的净距要求下穿一处两柱三跨11．8 m ×4．5 m 矩形框架结构的地下商业街。为确保工程安全，克服上半断面富水砂层、下半断面坚硬岩层这一差异性较大的上软下硬复杂地层，以及在近距离下穿条件下选取合适的支护参数和技术措施成为工程的关键。实际施工过程中，综合采用了深孔注浆地层预加固、一次性打设90 m 超长管棚预支护、减震爆破和自动化实时监测等综合技术手段，辅以数值计算模拟分析，在控制地下商业街及其周边软弱地层沉降、保障地下商业街的日常运营和降低隧道施工风险等方面取得了较好的工程效果。

青岛胶州湾海底隧道总体设计与施工

海底隧道修建在我国处于起步阶段,没有规范和成熟的经验可以借鉴。为了科学、安全、经济地建设青岛胶州湾隧道,为我国海底隧道建设积累经验和规范的编制奠定基础,从工程调研类比分析、理论计算分析、室内试验、现场试验、工程实践等方面对胶州湾海底隧道进行系统的科学研究,对跨海通道的型式(轮渡、环湾高速公路、大桥、隧道)进行比较分析,得出以下结论:1)总结出海底隧道全天候、经济运行的优点;2)得出三车道海底隧道最小岩石覆盖层厚度25 m、线净间距一倍洞径和最大纵坡4%等总体设计关键参数;3)得出采用复合式衬砌、多心圆椭圆型的合理断面和支护参数;4)采用"以堵为主、限量排放"的防排水方案,限排标准为0.4 m3/(d.m),保证了结构安全和最小排水量;5)采用控制爆破保护围岩、多重防腐锚杆、C35湿喷高性能混凝土、C50耐久性混凝土等系统耐久性设计,预测使用寿命超过120年;6)采用超前钻3～5个钻孔进行超前探水结合地质素描、物探等手段的综合超前地质预报,查明了工程地质和地下水情况;7)采用凿岩台车、湿喷混凝土机械手等大型机械全断面或台阶法的快速安全施工方法以及综合的防塌方涌水技术措施等,保证了施工安全。

公路隧道通风设计问题分析

文章对公路隧道通风设计中公路隧道通风控制状态、污染物稀释标准等几个关键问题进行了较深入的分析,指出了隧道通风中存在的问题,并提出了具体建议和改进办法,对公路隧道的通风设计具有借鉴作用。

预防富水铁路隧道道床翻浆冒泥病害的设计施工措施探讨

针对富水铁路隧道内道床翻浆冒泥病害,以现行铁路隧道通用图为基础,结合富水隧道地下水水量大且具承压性的特点,对通用图中洞内防排水设施功能分析后提出改进方向,形成以降水压、消隐患、排渗水的富水隧道洞内防排水设计方案总体思路;并提出了富水隧道洞内增设降水井,调整双线隧道侧沟位置并加深,优化中心水沟井壁设计,道床板下增设渗水盲管等具体防排水改进措施。针对隧底存在虚碴层问题,提出采用水平光面爆破开挖,增加人工清底工序,按隐蔽工程验收及无损探测检查等具体施工质量控制措施。该设计施工预防措施经工程验证是有效、可行的。

青岛胶州湾海下城市道路隧道排水设计思路介绍

随着我国城市交通发展,海下城市道路隧道越来越多,其中隧道排水日益重要。结合青岛胶州湾海下城市道路隧道工程,通过对其排水设计思路的介绍,提出了海下城市道路隧道排水设计的一些看法,如矿爆法施工隧道废水排水量的确定、废水泵房位置的选择、水泵及泵房的重要设计参数的优化等,使排水工程投资省、运行成本低且安全可靠。

胶州湾隧道浅埋分岔段的设计及施工关键技术

在胶州湾隧道工程中,为满足城市交通规划和区域交通疏导要求,采取设置地下分流匝道的设计方案。双车道匝道隧道与3车道主隧道在地下小角度交汇,形成分岔隧道。由于该分岔隧道段埋深浅、地层条件差、地面环境复杂,给设计和施工带来了不小的难度。通过工程类比、数值模拟分析等方法确定小净距隧道段范围,对变净距并行隧道中夹岩分区段采取扩挖换填混凝土、对拉锚杆等措施;在特大断面隧道段通过预注浆加固地层、加强初期支护,采用台阶分块开挖方案;施工中采用微震爆破技术,较好地保护了围岩,最终成功实现了此浅埋分岔隧道的快速施工。通过现场监控量测数据反馈分析,所采取的支护参数、工程措施、施工方案合理,确保了工程的安全、顺利建成。

青岛胶州湾海下城市道路隧道消防设计思路介绍

结合青岛胶州湾海下城市道路隧道工程,从消防可行性的角度,提出了海下道路隧道必须设计自动灭火系统的条件,认为本工程分阶段实施消防设施比较合理。根据国内外隧道火灾消防实践和消防设施的实际情况,认为远期必须设置自动灭火系统,并且应该首选泡沫水喷雾系统。最后,阐述了本工程的消防给水方式和各种情况下的消防模式。

沉管隧道主体结构设计关键技术分析研究

从管段分节、起浮与干舷、抗浮、结构强度及连接技术方面对沉管隧道主体结构设计进行了论述,提出了各部分的设计思路、影响因素和计算方法,总结了在沉管隧道主体结构设计时认识到的关键技术,可为今后的沉管隧道主体结构设计提供参考。

厦门轨道交通3号线复杂环境过海区间隧道设计关键技术

过海隧道一般规模大,场地环境复杂且工程经验缺乏,设计方案优劣直接关系到工程的成败。目前内地尚无建成的地铁过海区间隧道,对过海区间的设计标准和技术研究较少。文章以厦门轨道交通3号线过海区间为工程背景,采用地质分析、工程类比和综合比选的方法,对长大过海地铁区间的设计关键技术,包括工法选择、断面设计、防排水设计、海域复杂地质应对、耐久性设计、防灾通风及疏散等进行分析。提出结合不同区段地质情况采用盾构法和矿山法组合的工法;矿山法段防排水考虑超前注浆控制排水量,采用可维护排水系统;海域复杂地质段(包括风化深槽、富水砂层、硬岩及软硬不均地层、孤石发育等)采取针对性设计措施;隧道结构的耐久性设计与承载力极限设计并重对待,考虑预留补强空间;隧道防灾采用分段纵向通风排烟模式,设置岸边通风竖井和土建排烟风道。研究成果可为区间方案决策提供技术支持,并为类似工程实施提供借鉴。

城市中小型下穿公路隧道排水设计探讨

城市下穿公路隧道是城市立体交通的重要组成部分。由于下穿隧道最低点往往位于地下水位以下,隧道的排水系统成为保障隧道安全通行的必要条件。以成都市青羊大道下穿成温路隧道排水系统设计为例,从下穿隧道排水边沟设计、隧道入泵房排水横截沟(管)设计,以及排水泵房设计三个方面重点介绍下穿隧道排水系统设计。

上软下硬岩质地层大跨隧道叠合承载拱结构设计分析

在上软下硬岩质地层中修建浅埋暗挖大跨地铁车站隧道的工程实例较少,选择合理的车站结构型式和施工方法所参照的经验也十分有限。文章以大连地铁兴工街站为背景,通过对上软下硬岩质地层大跨隧道围岩松动特性进行分析和类似工程介绍,提出了一种叠合承载拱新型车站结构型式和相应施工方法,实现单拱大跨车站结构,其结构跨度可达20 m以上,并对该结构的初期支护和二次衬砌设计方法和受力特征进行了介绍。实际应用效果表明,叠合承载拱结构依靠拱部叠合初期支护拱结构承受施工期间全部荷载,在其保护下施工下部结构,可有效控制地层变形,同时适合岩质地层快速机械化施工。

矿山法修建水下隧道的设计要点

水下隧道的设计和常规隧道相比有许多不同的特点,修建方法也有许多不同。文章通过综合考虑地质条件、接线条件、外部条件、工程造价等因素,论证了工法选择的要点,并指出岩石覆盖厚度、隧道防排水方式会直接影响矿山法水下隧道的安全性和经济性;在进行充分论证和分析的基础上,提出了确定隧道埋深与防排水形式的方法和原则,对采用不同的防排水方式,明确了相应的水压力计算方法;通过工程实例分析,提出了保证隧道耐久性和保障水下隧道施工安全的有效方法。

汕头苏埃湾海底长大隧道消防水系统设计探讨

针对国内水下隧道消防水系统无明确规定的现状,根据海底隧道火灾的类型和特点,对目前常用的消防系统方案进行比较分析,进而确定适宜的消防系统,在此基础上介绍了汕头苏埃湾海底长大隧道的消防水系统设计,并对设计中的某些关键技术参数进行探讨。

水下长大隧道排水系统设计问题探讨

为了使水下长大隧道排水系统设计更加合理可靠,以目前国内已建成且最为典型的水下长大隧道青岛胶州湾隧道和厦门翔安隧道为例,采用理论分析和数值计算等方法对水下长大隧道排水系统存在的问题进行梳理,并对隧道防水、水泵选型、管道系统设置、水锤防护、集水池容积确定等关键排水系统设计提出以下建议:水下长大隧道应严格控制结构渗漏水量,充分考虑盾构法全包防水在后期运营排水上的优势;废水泵宜选择便于检修、更换的耐腐蚀下进水式多级潜水泵;排水系统泵管匹配宜按一拖二模式设置,至多不宜超过一拖三;除设置水锤消除器外,还应采取废水泵缓起缓停等水锤防护措施;废水泵房集水池的有效容积应根据风险分析确定。

浅谈沉管隧道起浮与抗浮设计

沉管隧道结构设计与普通隧道的结构设计不同,沉管隧道管段不仅要满足结构受力要求,也要满足起浮及浮运期间的干舷高度,以及运营期间的抗浮安全系数要求。文章根据影响管段干舷及抗浮的主要因素,浅谈沉管管段起浮与抗浮设计,为以后沉管隧道管段设计提供参考。

重载铁路隧道设计技术探讨

为解决重载运输条件下铁路隧道设计难题,通过大秦线铁路隧道病害的调查资料,对重载运输诱发的隧道病害及其原因进行总结分析。依托山西中南部铁路通道隧道设计经验,提出重载铁路:1)软弱破碎围岩大于1 000 m或软岩高地应力段长大于500 m的隧道、4 km以上突水突泥风险等级较高的岩溶隧道优选采用2个单线隧道方案;2)单线隧道仰拱矢跨比取1/6.5、双线取1/10.5,可以满足30 t列车轴质量要求;3)隧道内坡度不应小于3‰、富水地层不小于5‰,提出防排水措施实现运营可维护;4)计算确定了轨下结构设计参数;5)对隧道内轨道结构过渡、轨下及隧底结构过渡段采取了设计措施;6)提出了隧道基底普查及承载要求。

生物岛-大学城沉管隧道最终接头设计

最终接头的位置和选型对沉管隧道的工期和造价有较大影响,以生物岛-大学城隧道最终接头的设计实例,介绍了沉管隧道最终接头的设计方案和施工技术措施,对今后类似工程的设计有一定的指导意义。