龙厦铁路双洞单线隧道的GSM-R设计方案优化

结合龙厦线实际情况,针对铁路双洞单线隧道区段的GSM-R无线设计方案进行分析,将隧道结构和方案进行结合,提出了新的覆盖方案,既节约了投资,也减少了将来的维护工作量,可为类似工程提供借鉴。

飞机荷载引起隧道地表沉降数值模拟研究

为研究飞机起飞对隧道施工过程中地表沉降的影响,依托某机场隧道工程实例,利用MIDAS GTS NX软件进行数值模拟,分析了飞机荷载对单线隧道和双线隧道地表沉降的影响规律。研究结果表明,飞机由单线隧道左侧滑行至右侧时,地表沉降最大值由左侧移至中间偏右位置,且最大值不断增大。飞机滑行经过双线隧道工程上方时,地表沉降最大值由先行隧道上方逐渐转移至后行隧道上方;当飞机经过两隧道中间滑行至后行隧道拱肩上方时,地表沉降值最大且超过30 mm。单线隧道和双线隧道的最大沉降均位于拱顶位置处,向周围方向沉降值逐渐减小,因此,在施工过程中,除了应定时进行监测外,需重点关注拱顶处沉降情况,保证施工安全。

单洞双线盾构隧道中隔墙顶部节点形式与力学性能研究

为探究单洞双线盾构隧道中隔墙合适的顶部节点形式及各节点形式的力学性能,总结现有工程中隔墙顶部节点形式,并对各节点形式提出简化模型,采用理论方法对简化模型力学性能进行分析,并利用数值模型验证简化模型的合理性及各节点形式的力学性能与适用范围,得到如下结论:1)螺栓配合角钢或连接件的方式更适合于全预制中隔墙;2)所提出的简化模型具有较好的参考性,可应用于中隔墙顶部节点的初步设计;3)顶部采用连接件可形成协调受力,提高顶部节点受力性能,建议今后单洞双线盾构隧道中隔墙顶部节点采用该形式。此外,竖向铰支座模型受力形式合理,今后工程可基于该模型进行实践探索。

铁路特长隧道分、合修影响因素及原则探讨

双线铁路特长隧道采用分修还是合修方案对建设和运营影响巨大,是项目决策需研究的重大技术问题。在调查国内外现状的基础上,对影响因素进行系统梳理,提出量化评价方法,并结合某高原铁路进行阐述。研究结论如下:(1)建设期影响分、合修的最重要因素为相邻工程及投资,运营期为养护维修、运营保通和防灾救援;(2)软岩大变形严重、运营维护、保通或工法有要求的隧道,不论长短均应采用分修方案;(3)防灾救援及养护难度较高的铁路,当隧道长度超过15 km时应考虑采用分修方案,当采用合修方案时应进行技术经济比选;(4)采用分修方案的隧道,应结合相邻工程、洞口地形及地质条件,综合研究洞口的分、合修方案,当洞口分修时应研究采用小净距的可行性。

某单洞双向隧道列车火灾的烟气蔓延特性及防控研究

铁路隧道属于狭长形相对密闭空间,道路的长宽比十分大,与外部直接连接的仅有进口与出口,当发生火灾时后,烟气无法及时排出隧道,造成烟气在隧道内蔓延,不仅对隧道内人员生命安全产生威胁,还阻碍了消防人员及时进入隧道内进行扑救。其中,高铁地下单洞双向隧道不仅断面积大、行车组织复杂,而且发生火灾的位置往往不在纵向中心线上,因而隧道通风和排烟一直是工程设计中的重难点。以济滨隧道为研究对象,围绕单洞双向隧道的通风排烟模式和排烟参数,开展三维数值研究。其中,主要分析火灾发展过程中的烟气温度、碳烟密度、能见度等特征参数的分布情况。研究结果表明:在正常通风情况下,列车减速停车过程产生的活塞风效应,会起到一定的纵向排烟作用,但并不能将隧道内的烟气条件控制在对人体无害的范围;若采用大小为临界风速(3.7m/s)的纵向排烟模式,隧道内的温度可以得到有效控制,但下游人员逃生线路上的碳烟密度无法得到有效控制。提出的排烟模式和排烟参数可以为轨道交通领域类似工程通风排烟设计提供参考。

大断面隧道成套设备机械化快速作业研究

为实现阿联酋铁路二期D标段隧道安全、快速、高质量修建,开展成套设备机械化快速作业系统化研究。通过调研国内外已有资料,对隧道单作业面机械化施工人机资源进行科学合理的配备;基于掌子面力学平衡稳定性分析,研究得到S3级围岩采用全断面法开挖和S4、S6级围岩采用台阶法开挖可保证掌子面稳定性,满足规范要求;基于各级围岩适配的快速作业施工工法,通过建立数值软件计算模型,得到S3、S4、S6级围岩最大开挖进尺分别为4.5、2、1.5 m;总结阿联酋铁路隧道机械化施工工艺,对比分析机械化配套施工与传统方法施工的工序时间和施工工效。

粤东城际铁路隧道热环境特性及控制研究

为确保采用单洞双线且包含多个连续地下车站的粤东城际铁路隧道热环境满足设计规范要求,通过一维数值模拟方法,从行车对数、活塞风井面积、轨排风量及排热系统开启方案4个方面出发,对汕头至潮汕机场段中山路隧道热环境特性及控制方案进行研究。结果表明:不开启轨排系统下,初期、近期夏季晚高峰隧道内空气温度均不超40℃,但远期汕头一中、时代广场站及区间2温度不满足热环境控制要求,且远期中间车站区域温度明显高于两端车站;通过增大活塞风井面积降低隧道空气温度的作用有限,即使单个活塞风井面积增加至75 m^(2),区间2及汕头一中站温度仍超过40℃;车站轨排系统开启后,远期夏季晚高峰全线隧道空气平均温度降幅较明显,当单个车站轨排风量为50 m^(3)/s且活塞风井面积不小于30 m^(2)时,隧道内各区域温度及新风量均满足要求;优化后的轨排系统开启方案可行,建议远期夏季晚高峰仅开启汕头一中站及时代广场站的排热系统,以减少通风设备运行能耗。

单管双线地铁隧道中隔墙施工质量控制

单管双线地铁隧道中隔墙施工在国内尚未制订相关的质量控制指标。通过对施工过程进行分析研究,得出影响中隔墙施工质量的关键因素是拼装机械手的参数设置;临时支撑的自身强度、刚度及稳定性;管片顶部预留接驳器的位置偏差。实际施工中,通过强化上述施工质量控制措施,纵向轴线偏差和垂直度都得到了较好控制,达到了预期效果。

双洞单线盾构隧道穿湖施工引起的地层沉降分析

双洞单线盾构隧道之间的相互作用会使隧道上方土层的沉降分布与单洞单线情况不同,而隧道上方地表湖水的存在会改变隧道上方土体有效应力的分布及大小,这也将影响双洞单线盾构隧道上覆土层沉降的大小。基于Verruijt和Booker的解析解并结合等效刚度原理,推导了双洞单线盾构隧道穿湖施工引起的地层沉降计算公式。结合北京地铁14号线枣营站至东风北桥站工程,运用相应的公式对地层沉降进行计算分析,与现场监测结果对比显示吻合较好,验证了本公式的合理性和适用性。

成兰铁路云屯堡特长隧道合、分修方案研究

为全面比较、分析成兰铁路云屯堡隧道采用合修(单洞双线)与分修(双洞单线)2种建设方案的优劣,针对云屯堡隧道进出口相连工程已开工建设的施工现状,以及隧道长度大于20 km的特点,根据隧道的地形、地质条件、辅助坑道设置状况,从防灾救援、工程投资、施工风险控制、施工组织、支护结构对软岩大变形的适应性、结构抗震、弃碴与环保、运营通风8方面进行了技术经济比较。经过综合比较和分析,得出云屯堡隧道可采用合修方案修建的结论。

成兰铁路云屯堡隧道紧急救援站设计优化研究

针对成兰铁路云屯堡隧道建设过程中因地质原因产生的隧道内紧急救援站方案优化需求,分别从土建规模、工程投资、施工风险、疏散排烟、运营维护5个方面对3个优化方案进行经济技术比选,同时,进一步探索研究单洞合修洞内救援站设置模式。通过研究对比,得出以下结论:1)特长隧道紧急救援站段设置多处小断面通道可能比设置1处大断面综合通道节约投资;2)救援站地段应适当加大结构间距,以避免群洞效应;3)救援站整体土建规模较小时也可能存在较高的施工风险;4)救援站内土建工程方案调整会影响机电设备配套及运营成本;5)竖井式联络烟道宜按90°直弯头设计以便施工及运营维护。

基于大直径盾构建造地铁工程的方案及工程应用研究

随着地铁工程外部环境及工程自身赋存环境的日趋复杂,常规的地铁施工方案实施难度及风险很大。文章依托北京地铁14号线工程实例,提出了基于大直径盾构建造地铁工程的方案,即:区间隧道采用大直径盾构(直径为10.2 m)连续掘进,一次贯通地铁区间和车站,形成单洞双线隧道;车站依托单洞双线隧道扩挖形成。并详细讨论了大直径盾构隧道结构形式、隧道掘进方案、基于盾构隧道扩挖车站方案、关键节点设计、车站扩挖施工关键技术。工程实践表明,在施工过程中结构自身风险及周边环境风险均得到有效控制。采用大直径盾构建造地铁单洞双线区间隧道并在盾构隧道基础上扩挖形成车站是解决复杂环境下地铁建设的一种新思路,可以有效地解决盾构区间施工与车站施工的矛盾。

近距隧道暗挖施工诱发地层变形规律的模型试验研究

以大连市地铁1号线双洞单线隧道为实例，应用相似原理和单轴压缩试验获得土层的最优相似材料配比，用以在实验室建立双洞单线隧道模型，量测模型不同位置处的表面位移，据此分析左、右隧道先后施工诱发的地层变形规律。结果表明：在隧道施工的前72h内，地层沉降达到最大沉降量的70％～80％；先掘的左线隧道一侧的地层沉降较大；随着地层深度的增加，地层沉降逐渐增加，地层沉降曲线非对称“双峰”特征越明显；两隧道轴线上的地层水平位移随着地层深度的增加近似成线性减小，两隧道中心线和轴线上的地层水平位移不再为0，隧道两侧上方的地层水平位移变化最为剧烈，此区域出现较明显的剪切层，并且该区域原有的桩基、剪力墙在隧道开挖时因受到附加剪切作用而易出现裂缝。

高水位隧道衬砌临界水头数值计算

选取2种典型隧道断面,对其所能承受的极限水头值进行分析。计算结果表明:1对设计时速250 km/h的客专双线隧道,当衬砌厚度分别为t=30 cm、50 cm时,素混凝土衬砌均不能承担任何水压力荷载,C30钢筋混凝土衬砌能承受的极限水位分别为11.2 m、34.2 m;2对设计时速200 km/h的单线铁路隧道,当衬砌厚度分别为30 cm、50 cm、60 cm时,素混凝土衬砌能承受的极限水头分别为0 m、1.0 m、5.5 m,C30钢筋混凝土衬砌能承受的极限水头分别为26.0 m、55.2 m、73.5 m;3隧道形状对所承受的极限水头值有较大的影响,单线铁路隧道比客专双线隧道更有利于承受水压力;4对于高水位隧道,应该采取"以堵为主,限量排放"的措施,降低衬砌水压力,使设计既安全又经济。

关于铁路特长隧道单、双洞模式的研究

研究目的:随着铁路特长隧道数量的不断增加,特长隧道的运营安全成为运营部门关注的焦点,本文通过对国内外特长隧道火灾应对策略及火灾工况下疏散模拟等方面进行对比分析,从而为解决隧道火灾疏散安全及单、双洞设置模式提供理论依据和工程实例。研究结论:(1)列车在隧道内着火时,绝对安全是不可能实现的,但可以通过合理的措施把风险降低到一个可以接受的低水平;(2)疏散安全主要取决于紧急救援站(隧道外比紧急救援站更安全)的间距;(3)按20 km的间距设置紧急救援站后,火灾列车不能到达紧急救援站的概率仅为0. 01%,这个概率与单、双洞方案无关;(4)合理设置通风排烟及疏散工程后,特长隧道可以采用单洞双线方案;(5)本研究成果将主要应用于隧道防灾疏散救援和选线领域。

温州市域铁路S2线瓯江北口隧道方案研究

研究目的:水底隧道作为铁路、公路等交通通道跨越大江、大河的重要方式之一,目前已广泛应用。本文以温州市域铁路S2线瓯江北口水底隧道工程为例,对影响隧道选址的地质条件、沿线控制点、两岸接线条件、隧道运营安全等因素进行综合研究,合理选取隧址方案,同时针对本项目的特点,合理选取隧道结构断面和防灾救援方案,可为类似水底隧道工程提供参考借鉴。研究结论:(1)研究比选了上、下游线位方案在工程地质、施工难度、运营期安全、沿线控制点及接线条件等方面的差异,推荐地质条件较好、施工难度较小、运营期沉降较小、对周边规划影响小的下游线位方案,其避开了隧底淤泥层、防洪堤基桩、岸上重要建筑物;(2)分析了国内外水底铁路隧道疏散通道布置方式,结合本工程特点,研究采用专用纵向疏散通道+增设中墙设置横向联络通道的组合方式;(3)分析了隧底软硬不均地层和深厚软土厚度变化大引起的不均匀沉降对结构的不利影响,推荐盾构隧道采用双层衬砌结构;(4)根据运营与现场条件,盾构隧道内设置排烟道,并结合疏散通道布置,比选"单洞双线无中隔墙+底部疏散通道"、"单洞双线+中隔墙"和"双洞双线"等隧道断面方案,推荐采用"单洞双线+中隔墙"断面方案,其运营安全性高;(5)重点分析了隧道防灾通风排烟,采用纵向通风烟道排烟方式,火灾救援时保证安全通道正压值30 Pa,并控制隧道内烟雾排放方向,确保人员疏散;(6)本研究成果对修建深厚软土地层水底隧道工程具有借鉴和参考意义。

武汉地铁8号线越江隧道总体设计及关键技术

武汉地铁8号线越江隧道作为国内大直径、首条设置双层衬砌的单洞双线地铁盾构隧道,具有隧道断面大、距离长、水压高、地层复杂、周边敏感风险源多等特点,设计难度极大。结合其建设环境条件及施工风险等因素,采用理论研究、文献调研、经验总结等方法,对越江隧道总体设计及关键技术进行总结分析,结果表明:(1)单洞双线方案及特有的横断面设计既满足行车排烟要求,又避免了施作江边超深风井及江底联络通道;(2)为满足越江隧道安全性高的要求,隧道采用管片与底部非封闭内衬的双层叠合衬砌结构设计;(2)为解决高水压难题,结构防水设计采用管片外侧环形防水层、管片自防水、管片接缝及内衬防水的多道防水措施;(4)采用复合式泥水平衡盾构和常压换刀技术,解决了复合地层掘进速度慢、刀具磨损快、更换难、刀盘结泥饼等众多难题;(5)采用加强盾构端头加固设计及水中接收技术,解决了强透水地层浅覆土大盾构接收难题。

隧道中隔墙拼装机器人的设计和分析研究

单洞双线隧道是目前城市地铁等地下交通工具施工中主要采取的隧道结构形式,在单洞双线隧道的施工过程中,将隧道分隔为两个车道的中隔板是影响施工速度的一个主要因素。为了能够提高单洞双线隧道施工中安装中间隔墙工作的效率和安装精度,设计了一种新型的隧道中隔墙拼装机器人。针对其工作环境,论述了隧道中隔墙拼装机器人的工作原理和关键部件,并利用Solidworks软件环境下的COSMOSWords有限元分析模块对其可靠性进行了有限元分析研究,结果表明设计的隧道中隔墙拼装机器人可以满足其实际应用工况的需求,能够大大地提高隧道施工中安装中隔墙的效率和精度。

地铁长距离过江盾构隧道合理断面形式的研究

在南京地铁三号线、十号线长距离过江盾构隧道施工中,为降低盾构长距离穿越长江、施作区间横通道及江中风井的施工风险,确保行车及防灾等功能,通过对隧道过江方案、隧道横断面设计、隧道内部结构布置及施工方法的优化比选,首次提出了采用单洞双线三层大直径盾构隧道的断面形式。实践表明,单洞双线三层大直径盾构隧道的施工方案在降低工程风险、满足隧道运营要求和防灾功能的前提下,可最大限度地提高隧道空间的利用率,使隧道的通行能力得到充分发挥,其经济、社会及环境效益显著。

上海轨道交通11号线南段地铁隧道中隔墙施工技术

上海轨道交通11号线南段工程在国内首次采用11.58 m泥水平衡盾构施工,并运用钢筋混凝土墙板结构分隔单圆空间,形成单管双线地铁隧道。结合施工进度要求和现场环境条件,首创特制机械拼装预制中隔墙技术,可大幅度提高施工效率和工程质量。文章就中隔墙施工关键技术(如预制件吊装施工技术、预制中隔墙安装临时支撑技术、预制件顶部传力杆安装技术)进行阐述。