西南山区铁路客运专线隧道底鼓病害变形监测研究

西南山区铁路客运专线具有高桥隧比、沿线地质条件复杂恶劣等特征,在建设和运营过程中易出现各类工程病害。文章基于某隧道底鼓变形病害,设计并开展包含围岩变形、仰拱受力和道床板沉降变形3个监测指标的隧道变形监测方案。通过对监测数据进行分析,获取隧道和围岩受力变形的演化规律,据此提出后续加密轨道几何形位静态、动态检测和衬砌结构贯通裂缝观测、实施列车降速运行等处理措施。相关研究可为该客运专线的安全运营提供有力保障,同时为类似工程隧道病害的监测和整治工作提供有益参考。

大断面黄土隧道围岩弹性抗力系数、变形模量与压缩模量试验研究

对于高速铁路大断面黄土隧道严格的设计计算而言,黄土隧道围岩的弹性抗力系数、变形模量和压缩模量十分重要。以郑西客运专线大断面黄土隧道工程为依托,利用现场平板载荷试验研究大断面黄土隧道围岩水平方向和拱底竖直方向的弹性抗力系数、变形和压缩模量,并提出与隧道埋深有关的弹性抗力系数、变形和压缩模量的参考计算公式。

客运专线大断面黄土隧道施工监控技术

研究目的:客运专线大断面黄土隧道,一般采用双侧壁、CRD、CD和留核心土台阶法施工。而对于特殊的黄土围岩、大断面及多种工法的施工环境,常规监测方法及现行规范的适用范围受到限制,需通过研究提出大断面黄土隧道施工监测的项目、监测手段和方法,提出相应的解决办法。研究结论:以郑西客运专线大断面黄土隧道施工监测为背景,通过现场试验及对10座大断面黄土隧道测试资料的统计分析,将常规方法与非接触方法进行对比,将规范极限值与实测资料进行对比后,针对多种工法施工环境提出了客运专线大断面黄土隧道施工监测项目、监测手段和方法,以及控制基准值。

客运专线机场路隧道下穿高架桥近接桩基施工位移控制技术

以成都—绵阳—乐山客运专线机场路隧道下穿成都市蓝天立交桥工程中近接12根高架桥桩基为例,研究近接桩基施工位移控制技术。根据相关规范及相似工程研究成果,制定机场路隧道近接桩基沉降控制标准和水平位移控制标准。建立机场路隧道下穿高架桥段的仿真模型,依据工程地质情况和设计支护参数,确定计算模型物理力学参数,对近接桩基隧道施工进行开挖模拟计算。计算结果表明:12根近接桩基的沉降值和差异沉降值均小于预警值,但是水平位移值均大于允许值,必须采取加固措施才能进行施工。提出在机场路隧道两侧设置隔离桩的加固方案,并计算采取加固措施后的近接桩基沉降及水平位移值。结果表明:12根近接桩基沉降值和差异沉降值均有较大的减少,水平位移值亦大为减小且均小于预警值,机场路隧道可以正常施工。

客运专线富水黄土隧道隧底振动特性试验研究

当高速列车通过时,将导致隧道出现振动现象。在此条件下,修建于富水黄土地基上的隧道能否满足振动安全要求,是困扰郑州至西安客运专线建设的难题之一,国内外没有任何经验可借鉴。为解决该问题,开展了模拟高速列车振动效应的激振试验,得出了不同激振频率下的振动速度在隧道仰拱结构深度方向、仰拱填充面横向和纵向的变化规律,也得出了隧底富水黄土中振动速度的变化规律。试验结果表明,隧道结构和隧底黄土中的振动速度均不大。综合分析后可以判定,列车引起的振动不足以对隧道产生明显影响,富水黄土隧道满足客运专线运营要求。

客运专线超大断面隧道不同工法引起地表变形数值分析

研究目的:通过数值分析方法分析客运专线大断面隧道施工工艺、施工方案的可行性。研究方法:为研究同一围岩条件下隧道开挖而引起地表变形的特性及机理,借助于计算机技术和数值模拟计算,主要介绍了台阶法、CD法的施工工艺及施工方案、建模及计算成果等。研究结果:通过对大断面隧道开挖引起地表变形的数值模拟成果的分析,得出了在同一围岩条件下,采用不同的施工方法开挖隧道引起地表变形的特性和机理,在此基础上提出了相关的施工技术措施。研究结论:客运专线大断面隧道施工工艺繁多,各种工艺在具体应用前必须进行数值模拟计算,使整个隧道过程都处于安全可靠控制范围之内。

纵向通风下不同坡形隧道火灾烟气温度分布特性研究

为了解决不同纵向坡形隧道发生火灾时的烟流控制问题,以宝兰客运专线渭河隧道V形坡火灾通风为例,采用三维数值模拟方法,对不同坡形下烟气温度的分布特性进行研究。通过对V形坡、单面坡和人字坡等不同坡形隧道在不同纵向通风速度下的火灾工况模拟,对比分析隧道拱顶、一人高和3.0 m高处的温度分布特征。结果表明:在火灾发生初期,当无纵向通风时,在变坡点火源车厢附近人字坡的温度最高,但随着离火源点距离的增大,V形坡的温度逐渐达到最大;当有纵向通风时,V形坡下游沿程的温度最高,且随风速增大,温度最高区域的分布范围逐渐扩大,而单面坡和人字坡的温度变化曲线基本一致,并在离火源点较远的下游区域趋于定值;在本研究范围内的坡形、坡度条件下,当纵向通风风速达到2 m/s时,烟控效果最好。

长昆线桥隧相连设计研究

研究目的:沪昆铁路客运专线长沙至玉屏段,沿线地形起伏,存在多处桥隧相连段落。在桥隧相连设计过程中,隧道洞门能否容纳下桥台结构并有效缓解洞口空气动力学效应、隧道低洞口端洞口排水、桥隧电缆槽对接过渡以及隧道洞外存在挡墙结构时挡墙是否能起到作用并能保证施工安全等,均存在较大的难点。为解决沪昆铁路客运专线长沙至玉屏段桥隧相连的工程难题,需对桥隧相连进行专门研究。研究结论:(1)采用扩大洞门横断面+挖孔灌注桩方案,能有效解决桥隧串接时桥台结构伸入隧道及洞口空气动力学效应等难题;(2)桥隧对接时,桥台基坑可根据条件的不同分别采用台后挖孔灌注桩防护和台后放坡两种方式开挖;(3)对于桥隧对接时洞门结构外存在挡墙的情况,在挡墙下设桩基+托梁,并将挡墙设计为锚杆挡墙,可以解决桥台基坑开挖引起挡墙结构不稳的难题;(4)通过在隧道内设置过渡段,可有效地将桥梁与隧道电缆槽顺接起来;(5)隧道内低洞口端设置洞口检查井汇集洞内水体,能有效解决洞内排水问题。

客运专线隧道火灾疏散研究

对客运专线隧道发生火灾时,高速列车停止前旅客的疏散方式及高速列车的应急处置方式进行分析,认为起火车厢旅客在列车停止之前不要砸窗逃生,应向相邻车厢疏散;列车应向前驶离隧道或驶至紧急救援站再进行疏散。当列车迫停于隧道内进行疏散时,以广深港客运专线狮子洋隧道CRH1列车火灾为例,对最不利情况下隧道内火灾烟气蔓延和人员疏散过程进行模拟,对隧道救援通道宽度、横通道入口宽度以及横通道间距等参数设置的合理性进行评估。结果表明:火灾发生在列车中部危险性较大,火灾危害主要体现在烟气的毒性和遮光性;1.5m的救援通道宽度、1.5m的横通道入口宽度以及最大500m的横通道间距能够满足安全疏散的要求,但在列车附近出现拥挤,安全系数较低;建议新建客运专线隧道的救援通道宽度和横通道入口宽度均不小于2.0m。

沪昆客专岗乌隧道1#横洞突水机制分析

研究目的：在建沪昆客专岗乌深埋特长隧道属于沪昆客专贵州段内重点工程及控制工期隧道之一，隧道施工过程中揭示多处大型溶洞，部分伴有突水、突泥现象，其中1。横洞工区D1K 871＋775-D1K 871＋809段突水、突泥规模之大、危害之强，严重影响隧道的正常施工，查明其突水类型及突水机制，对位于垂直循环带内的可溶岩隧道突水、突泥事故防治具有十分重要的指导意义。 研究结论：（1）岗乌隧道穿越区域岩溶强烈发育，隧道施工过程极易发生岩溶水突水、突泥事故；（2）岗乌隧道1#横洞D1K 871＋775-D1K 871＋809段发生突水、突泥事故主要在突降暴雨静水压力剧增及隧道施工开挖爆破双重影响下，隧道与静储量溶蚀空间之间的薄弱（充填裂隙、古岩溶管道）部位被击穿，形成静储量一暴雨性岩溶涌突水；（3）对于隧道开挖过程中揭示有大型溶蚀空间，且明显发育有消水洞的干、潮湿型溶洞，在工程处理措施上要非常谨慎，尽可能设置足够的排水措施；（4）之前广泛认为隧道处于岩溶垂直循环带出现突水、突泥可能性较小，通过岗乌1。横洞突水、突泥事故表明，在施工及运营期间如遭遇百年一遇的突降暴雨，隧顶之上静水压力陡增，可能发生突水、突泥事故，严重影响施工及铁路运营安全；（5）该研究成果可为岩溶地区选线及隧道揭示溶洞处理提供指导。

大断面高含水率黄土隧道数值计算

针对宝兰线大断面高含水率黄土隧道施工,通过对不同埋深及不同含水率情况下的进尺、开挖步序、核心土长度、竖撑形式、封闭距离等工况进行数值计算。通过变形结果对比分析可知:在黄土隧道中,随着开挖进尺长度的增加,拱顶及拱脚沉降量也相应增大;但增加的幅度有限。低含水率下的开挖变形受进尺影响较高含水率更为明显。核心土对控制变形非常明显,在高含水率中效果更为明显。核心土长度为5 m时,对沉降控制最为有利,能够减小沉降10%~20%;其中含水率越高越明显。核心土长度大于5 m后,对控制变形的作用将减小。竖撑形式对沉降的控制作用与埋深关系不大,竖撑减小沉降的作用随着含水率的增加更为明显。仰拱封闭距离对沉降影响非常大,随着仰拱封闭距离的增加,沉降量显著增大。对于黄土隧道,尤其是高含水率的黄土隧道,早封闭对控制沉降变形极为有利。

监控量测技术在客运专线大断面黄土隧道中的应用

研究目的:本文结合郑西客运专线大断面黄土隧道一秦东隧道这一工程实例,针对砂质黄土变形特点和大断面黄土隧道不同的施工方法,就如何选择合理的量测项目、量测频率和量测方法进行了阐述,以求掌握大断面黄土隧道的变形规律。研究结果:结合秦东大断面黄土隧道的施工实践,得出了大断面黄土隧道拱顶下沉、水平收敛等项目的变化规律,对黄土隧道施工起到良好的指导意义。

沪昆客专白岩脚隧道突水致灾机理分析

研究目的:沪昆客专是国家铁路客运专线网的重要组成部分,2017年6月30日白岩脚隧道的突水事故导致营运线路停车、限速通过,造成严重的不良影响。查明本隧道的突水机制,对可溶岩隧道突水、突泥事故的根治具有重要的指导意义。研究结论:(1)本隧道地表右侧为封闭储水地形,洞身穿越向斜盆地,具备发生突水事故基本条件;(2)隧道突水水源来自地表降雨入渗的地下水和既有岩溶管道中的静储量水;(3)隧道突水量与时间的关系呈三个阶段:贯通阶段、强衰减阶段、弱衰减阶段;(4)隧道洞身位于岩溶季节变动带,拱顶以上位于垂直循环带,底板以下位于水平循环带,雨季极端暴雨后,岩溶水水头急剧升高,水平循环带排泄不及,造成季节变动带饱水,同时垂直循环带不断补给入渗的地表水,岩溶管道静水压力持续增加,最终表现为冲破洞壁薄弱部位,大量涌入隧道;(5)位于岩溶季节变动带中的隧道,在遭遇连续暴雨时,发生突水、突泥事故的可能性较大,岩溶地区的隧道勘察、设计需引起重视;(6)本研究成果可为突水突泥应急处理措施的制定提供依据。

客运专线铁路隧道瞬变压力现场试验及单维效应分析

客运专线铁路隧道的设计与研究中必须要考虑高速列车在隧道中运行时所诱发的空气动力学效应的影响,其中应重点考虑瞬变压力对旅客乘车舒适度的影响。文章通过遂渝线提速(200 km/h)综合试验中的隧道空气动力及结构动力学试验,对200km/h动车组通过隧道时隧道内瞬变压力的现场试验数据及其单维效应进行了分析与研究。

西成客运专线铁路桥隧工程BIM技术应用研究

以西成客运专线十岔沟中桥、清凉山隧道作为BIM研究实际工程背景,结合铁路桥隧BIM模型具有规模大、接口复杂、数据量大等特点,以BIM技术在铁路桥隧工程中的应用为主要目的,对铁路桥隧工程勘察设计全过程进行研究,包括外业勘察阶段的水文数据分析,设计阶段的模型创建、设计方案汇报展示、碰撞检查、协同设计、施工图绘制、工程数量计算、施工过程模拟等应用研究。研究认为,现有BIM软件平台基本能满足铁路桥隧工程BIM设计要求,但须按桥隧工程的设计特点进一步修改、完善。桥、隧BIM模型手工创建耗时、费力,专业化率较低,操作复杂,有针对地进行二次开发,将是桥隧BIM技术推广运用的突破口。虽然桥隧BIM出图率低,图纸不规范,但对各种数量信息的传递和汇总相对比较容易,用动画来表述施工过程,使复杂的工法变得清晰明了,这些都体现了BIM技术的优点,且技术也比较成熟,值得在铁路桥隧实际生产中的推广运用。

湿喷微纤维混凝土技术在客运专线大断面黄土隧道中的应用

研究目的:随着我国铁路运输事业的发展,大断面的长大隧道工程经常涌现。因此新奥法施工的应用亦更加广泛。作为新奥法支柱之一的喷锚支护施工工艺日趋成熟。应从干喷、潮喷和湿喷混凝土的优缺点出发,施工机具的应用以及施工工艺、质量控制等方面加以总结。研究结果:总结出了大断面砂质黄土隧道喷射混凝土施工工艺的选择、机具配套、混凝土配合比的设计以及喷射混凝土质量监控和如何减少回弹量等措施,对类似工程有较强的借鉴意义。

隧道铣挖法施工技术

对采用铣挖机进行隧道掘进施工的适用条件、设备配套、施工工艺及有关技术措施进行详细论述,并结合武广客运专线几座不同地质条件的大断面隧道采用铣挖法施工的实际情况,对隧道铣挖法的施工工艺、工效、围岩变形控制、存在问题、注意事项及改进措施等进行分析探讨,认为铣挖法在隧道不允许爆破、围岩强度适中、节理裂隙发育、变形控制严格的条件下,不失为一种经济有效的方法,对提高我国隧道的施工机械化水平作用较大。

大断面黄土隧道不同试验工法下的力学特性及变形特征研究

针对大断面黄土隧道的工法适用性问题,依托郑西客运专线陕西境内秦东、潼洛川和高桥等隧道,开展大断面黄土隧道中的CRD、双侧壁导坑、CD、留核心土台阶法及双层支护台阶法5种试验工法的试验,通过现场试验测试及数据分析,研究不同试验工法下的力学特性和变形特征。总结其变形特征为垂直位移显著,变形受封闭距离与支护刚度影响明显;分析对地表沉降的控制效果,受力特征分析显示型钢受压明显而锚杆受力较小;得到不同埋深下的围岩压力特征曲线;接触压力测试显示刚度大的双层支护较单层支护小。最后对不同试验工法的适用性进行综合评价。

沈丹客运专线本溪隧道出口落石影响范围研究

为对铁路隧道出口落石分布范围的分析提供理论依据,提出了一种二维斜坡落石崩滑运动模型,该模型基于铁路行业所推荐的落石法向与切向恢复系数,建立了落石在同一直线坡段与不同直线坡段连续碰撞的时间与速度计算方法。通过对沈阳至丹东客运专线本溪隧道出口附近危岩体的调查,运用所建立的计算模型对落石的潜在影响范围进行了分析,绘制了落石的平面影响区域,为隧道洞口与相邻桥梁的设计提供了依据。

客运专线隧道的设计与施工技术

从断面设计、衬砌设计和防排水设计等方面,分析了客运专线隧道的设计特点,在现场调研的基础上,总结和分析了客运专线隧道施工技术现状和特点,提出施工中出现的几种新问题,指出客运专线隧道建设需要及时总结实际工程经验和教训,逐步建立符合中国国情的客运专线隧道技术体系。