基于Pathfinder的地铁盾构隧道疏散平台优化研究

为探究地铁盾构隧道疏散平台应对火灾、水灾以及列车区间故障等不同场景人员疏散的合理方案,以疏散地铁6辆B型车定员1460人为目标,建立Pathfinder疏散仿真模型开展研究。先对4种不同疏散平台布置方案的最快疏散时间、疏散完成时间和车厢内人员撤离规律进行研究;再以最优的“四向通行”方案为例,对7种疏散平台宽度的最快疏散时间、疏散完成时间和车厢内人员撤离规律进行研究。研究结果表明:1)车厢内人员撤离分为快速撤离、缓慢撤离和人员清空3个不同特征阶段。从车厢撤离乘客是脱困最重要的环节,时间占整个疏散时间的比例大,需做好乘客撤离车厢的组织引导工作。2)在联络通道处采用“四向通行”结构,可实现疏散平台与道床连通且不中断疏散平台的最优方案。该方案可实现利用道床面在烟气底层疏散以应对火灾工况、疏散平台纵向连通并在高处疏散以应对水灾工况的双重功能。3)疏散平台宽度增加会大幅缩短乘客撤离车厢的时间,对最快疏散的时间影响小,宽度未加宽到1100 mm时对疏散时间无显著影响。4)需做好在联络通道、道床、人防门、防淹门、道岔区疏散平台的顺畅性设计。

盾构穿越软土地层预加固数值模拟与变形控制

依托佛山地铁3号线创驹区间盾构隧道工程,采用数值模拟得到不同加固方式下的地表沉降和隧道变形,研究了盾构穿越全断面软土地层时的变形规律,提出一套盾构安全穿越加固建议,并结合现场实测,验证了模拟结果的正确性。研究表明:盾构在全断面软土地层中推进时,地表沉降、隧道拱顶沉降和水平收敛值均不断增大,且主要发生在盾构通过时及盾尾管片脱出后,同时该段也是预加固的主要作用范围;先行隧道对地表沉降影响大于后行隧道;盾构穿越未加固土层时地表沉降、隧道拱顶沉降、水平收敛最大值分别为27.7 mm、13.78 mm、10.57 mm,采用超前预注浆加固时各变形分别为未加固的57.0%、69.1%、61.0%,采用三轴搅拌桩预加固时各变形分别为未加固的32.1%、50.2%、43.0%,预加固可有效控制变形,且三轴搅拌桩变形控制优于超前预注浆加固。当盾构区间地面环境复杂,不具备地面加固条件时,建议采用超前预注浆加固控制地表沉降量及隧道变形。

盾构影响下桥基加固方案的数值模拟与实测验证分析

盾构下穿桥梁要同时满足隧道围岩稳定及上部桥梁结构正常运营的双高要求,开展相应保护与加固措施是工程建设核心技术之一。结合某市地铁2号线盾构下穿立交桥梁工程实例,综合考虑水文地质特征、桥梁结构健康状态及盾构法施工隧道围岩变形特性,提出降低施工风险的桥梁加固措施,并从施工难点及桥梁损伤角度对比分析两种加固措施的可操作性。根据数值模型与实测数据等分析结果表明:相比“支座换托”加固措施而言,“型钢支撑”易于施工操作加固效果较好,且对桥梁结构无损。工程中采用后围岩整体变形较小,地表及桥基最大沉降在5mm以内。

基于正交试验的盾构掘进江底变形分析与施工方案优化

盾构隧道的施工易引发开挖面上层土体松动塌陷,造成邻近建筑物沉降破坏。针对盾构隧道施工地层变形的问题,依托南京建宁西路过江通道工程,建立有限元模型模拟盾构隧道开挖过程,探究盾构掘进对河床沉降、深层土体水平及竖向位移等影响。以河床表面最大沉降、沉降影响范围、拱顶竖向位移、隧底隆起为指标,支护应力比、埋径比、盾尾注浆压力、泥浆相对密度等为影响因素安排L16(45)正交试验,分析各个影响因素的显著性及主次顺序,结果表明支护应力比和泥浆相对密度对各项指标影响程度较小,可采取最经济水平。由此得到最优水平组合为A_(4)B_(1)C_(4)D_(3)和A_(4)B_(2)C_(4)D_(3),并设计优化追加试验,追加试验方案1减小了埋径比,增加了盾尾注浆压力,结果表明其对地层变形的控制效果更好,为优选方案。

排气系统内置全遮挡导流支板红外隐身方案研究

航空发动机排气系统是飞机尾向主要红外辐射源,对排气系统红外辐射的抑制是飞机红外隐身水平提升的关键。为解决末级涡轮转子红外辐射强且难抑制的突出问题,实现直流道发动机排气系统红外隐身水平的突破,本文提出一种涡轮后全遮挡导流支板概念结构,并通过数值仿真分析应用主动冷却与隐身材料措施的全遮挡导流支板红外隐身方案对排气系统的红外抑制效果。研究结果表明,本文设计的全遮挡导流支板使得末级涡轮的红外辐射贡献降低至0;壁面冷却是全遮挡导流支板最有效的红外抑制措施,平均温降300K时,最大红外辐射降幅达40.46%;处于复杂辐射环境中的全遮挡导流支板的红外抑制方案设计最优途径为在壁面冷却降温状态下进行表面发射率优化设计。

复合地层双线盾构隧道下穿施工既有隧道沉降规律及加固方案研究

运营地铁区间隧道轨道沉降控制严格,新隧道下穿施工可能会导致既有隧道发生沉降,而在复合地层中,这种沉降更为明显,因此,加固方案的选取对控制既有隧道沉降尤为关键。该文依托某盾构下穿隧道工程,采用数值模拟方法对复合地层盾构下穿施工导致的既有隧道变形规律及加固方案进行了研究。结果表明:1)新建盾构下穿施工后,既有盾构隧道纵向呈现出“W”型沉降曲线,新建隧道与既有隧道平面交叉点处沉降值最大;2)采取设计的加固措施后,随着加固措施的增强,既有盾构隧道沉降曲线形态由“W”型向“U”型渐变,最大沉降量减小;3)当加固新建隧道拱180°范围及径向2.7 m范围土层时,既有隧道沉降满足控制标准要求,在类似工程条件下,建议采用上述加固方案。

城市地下道路与轨道交通共建研究

为进一步研究城市地下道路与轨道交通的共建方案,从路网(线网)形态、功能定位和技术标准等角度进行对比分析,并结合上海、济南、武汉、青岛等地的多个共建工程案例,研究归纳当前城市地下道路与轨道交通共廊道布置的需求和趋势,提出了各种共建形式在技术标准上的可行性及适用性,总结了共建工程的优势和尚存的主要问题。

不同影响因素下双线盾构隧道施工土体变形规律分析

地铁盾构隧道施工对周边环境的影响程度是施工过程中重点关注的环境,地表的沉降程度是反应隧道施工对周边环境扰动程度的重要参考因素,是施工中重点监测的项目。文中以地铁双线盾构隧道施工为研究对象,结合工程实际工况,分析了隧道埋深及隧道间距对土体变形的影响,通过ABAQUS建立模型进行计算,对比分析了不同方案下的地表沉降,以期为类似工程提供指导。

澳门地区轻轨东线工程跨海段隧道通风方案研究

以澳门地区轻轨东线工程跨海段的隧道通风方案为研究对象,通过在盾构隧道顶部设置单轨顶风道并在隧道中部设置轨顶风口,将隧道划分为2个通风区段。该项目利用车站风井和轨顶风道取代区间风井,并合理地布置风机、风井及配套设施;利用模式切换实现风机备用并减小土建规模。既满足了澳门地区特殊的设备备用要求和隧道通风效果,也极大限度地降低了投资。利用SES软件模拟验证了各参数配置的合理性和计算结果的可行性,为类似的跨海(江)隧道项目隧道通风设计方案提供了参考。

海洋环境下软硬不均地层超大直径盾构掘进方案比选

为解决海域环境下软硬不均地层的超大直径盾构掘施工难题,以某海洋环境大直径盾构隧道施工为背景,通过对软硬不均复合地层中的基岩采取预处理、直接掘进2种方案对比与应用,研究海洋环境软硬不均地层超大直径盾构掘进施工技术,得出如下结论:陆域条件下爆破预处理增加岩石单体节理数量,改变了刀具掘进破岩作用形式,大幅度提高掘进效率;海洋环境下预处理施工难度大,爆破效果不易控制,极易造成积渣滞排,加大对刀盘刀具的损伤损坏;扰动上部淤泥、淤泥质土等地层可能导致掘进施工过程中保压失效;15.03m超大直径泥水盾构采用常压刀盘直接掘进,通过设备改进和掘进参数控制解决了复合地层中基岩凸起地层施工难题。综合施工因素,合理选用施工方案,能有效控制施工风险,保证施工顺利进行。

地铁工程先盾后扩穿越西安地裂缝设防段隧道扩挖方案研究

目的:为优化地铁工程穿越西安地裂缝段常规“竖井暗挖+盾构空推”施工方法,开展基于“先盾后扩”新型建造技术的扩挖方案研究。方法:依托西安地铁15号线府君庙村站—祝村站区间隧道穿越F9和F′9两条地裂缝带设防工程,进行新型建造技术试点应用。介绍了“先盾后扩”法的施工基本流程和设计要点,提出了6种设防段盾构扩挖方案,重点讨论了各方案可行性及优缺点,并综合施工便利性、地面沉降控制和结构受力特性给出了推荐方案。结果及结论:“先盾后扩”法省去了竖井和洞内端头土体加固工程量,确保了盾构作业连续性,解决了设防段地面作业条件受限的问题,不考虑盾构空推的扩挖断面也可大幅减小,进而降低了工程造价;设防段盾构扩挖时,横向及竖向支撑能改善扩挖隧道支护结构变形,但临时仰拱或横撑发挥的作用较为有限,在地层降水措施有保障的条件下设置的必要性不强;竖撑能明显改善扩挖隧道支护结构受力,应予以保留;综合横向及竖向支撑切割断面引起的施工干扰问题,推荐“全断面+双竖撑法扩挖”为依托工程扩挖方案。

超大直径盾构空推过站方案及重难点

通过对滚筒或滚杠法、小车拖运法、滑动牵引法等多种过站方法的分析,提出了大直径盾构空推过站的新思路和方法。大盾构在钢筋混凝土基座上前行,通过底部拼装管片提供后靠力进行前行,技术上可行,经济上更合理。通过对过站流程的梳理,分析了过站施工的主要重难点在于:基座结构与工作井内部结构的相协调性;过站施工的减摩与辅助措施;纵向运输的保障措施。国内在大直径盾构过站方面经验较少,该工程提出的空推过站方法对类似项目具有很好借鉴意义。

地铁单圆盾构隧道与类矩形盾构隧道叠交方案研究

宁波某地铁工程正线单圆盾构隧道与出入段线类矩形盾构隧道叠交,基于施工时序不稳定的背景条件,借助Plaxis3D软件建立三维有限元模型,对先上后下、先下后上等方案进行研究,比选不同方案对区间隧道的变形影响,其中先下后上方案区间隧道变形较小,予以推荐,同时建议采取一定的地基加固保护措施。

基于有障碍物复杂地层条件下盾构隧道接收井端头加固方式研究

盾构隧道接收井端头加固是盾构隧道建造过程中的重要环节。以温州市域铁路S2线瓯江北口隧道江北接收井端头加固为背景,考虑端头加固范围内地层复杂且分布有障碍物,在原有端头加固方案基础上对三轴搅拌桩弱加固+旋喷强加固+接缝旋喷及冻结方案和高压旋喷桩+接缝旋喷桩方案进行对比优选。结果表明:在有障碍物复杂地层条件下,三轴搅拌桩+旋喷桩+冻结的加固方案技术上不满足施工需求。提出的两种端头加固方案适用于有障碍物复杂地层条件,方案二比方案一在技术上可行,经济上合理,加固效果良好,可作为江北接收井端头加固方案。

盾构隧道锚索清障施工评价指标与综合评价方法

为确保盾构隧道锚索清障作业的施工安全,文中以珠海十字门盾构隧道为例,在构建了隧道锚索清障评价指标体系的基础上,运用模糊层次分析法,通过专家评价法和不同类型隶属函数得到了评价指标的相对权重和隶属度,最终提出了隧道锚索清障施工的综合评价方法。结合珠海十字门隧道锚索清障工程,对6种不同隧道锚索清障方案的可行性进行了比选分析,结果表明全回转钻机法与成槽机切割拔除法是项目锚索清障施工的最佳方案。

海珠湾过江隧道总体设计方案研究

海珠湾隧道是打通广州中心城区与南站枢纽快速连通的重要组成部分,具有接线路网复杂、超大直径、地质条件复杂及沿线结构物密集等难点,隧道总体设计难度大。首先,详细阐述隧道建设的意义,综合考虑总体规划、农田占用、征地拆迁和环境效应等因素,探索最优的平面线位,通过分析提出合理的技术指标;同时基于隧道建设条件与特点,制定沿线敏感结构物力学扰动评价指标和标准,开展隧道工法比选分析。然后,对推荐的盾构法进行横断面方案比选,并借助数值法评价不同断面方案诱发的既有结构力学响应,以支撑方案优选设计。最后,明确实施控制条件,进行推荐方案的平面、纵断面设计研究,并分析隧道建设关键技术;针对海珠湾隧道建设特点,通过多因素综合比选,形成合理的工程总体设计方案。

新建隧道上跨既有线的保护方案比选研究

随着城市地下空间开发的发展,新建隧道近接穿越既有隧道的工程屡见不鲜。通过合理的保护措施,控制既有线变形,保障既有线运营安全,是近接穿越施工中的关键问题。以滨海快线福州火车站~东门站区间隧道为工程依托,在FLAC3D数值分析平台上,对新建隧道上跨既有线全过程进行详细的数值模拟,重点关注既有线变形及地表沉降,并对3种保护方案进行比选。结果表明:盾构推进过程中,掌子面附近地表隆起,并随掌子面远去逐渐沉降;既有线拱顶隆起,随着掌子面靠近而逐渐增大,掌子面远离脱出后拱顶隆起回落。采用管幕隔离方案或新建隧道周围MJS注浆加固方案,均能有效减小近接施工对既有线的影响。既有线采用管幕隔离方案加固较没有采用管幕隔离方案,地表沉降减小29%,既有线拱顶位移减小21%;既有线采用周围MJS注浆加固方案较没有采用周围MJS注浆加固方案,地表沉降减小86%,既有线拱顶位移减小26%。综合考虑三种保护方案,推荐采用MJS注浆加固的保护方案。以上研究内容可为此类隧道的设计和施工提供借鉴和参考。

盾构下穿新建高铁站房桥桩施工方案优化设计及风险分析

以合肥地铁10号线下穿某新建高铁站为研究对象,对工程数据及设计资料进行分析和整合,通过PECK公式对工程数据进行理论计算。同时,建立“桩-土-隧道”三维有限元模型,通过模拟结果与理论计算结果的对比,验证了模拟的准确性。数值模拟试验结果表明,虽然隧道最小净距开挖引起的地表沉降与原定施工方案相差较小,但其导致的桩底受力要显著小于原方案,且差距达近2倍。因此,本文建议应合理缩小左右线隧道净距,以达到在控制土体沉降值变化较小情况下,有效减小桩基底部的受力的目的。同时,针对工程可能出现的风险情况进行综合分析,并针对风险情况提出了对应的解决措施,以期为工程的实际施工提供参考。

航天器防护方案高速斜撞击实验研究

给出和分析了柱状弹丸高速斜撞击铝合金Ｗｈｉｐｐｌｅ 防护方案实验研究结果． 结果表明，Ｗｈｉｐｐｌｅ 防护方案对高速斜撞击的响应不同于高速垂直撞击的响应，高速斜撞击具有分散撞击所产生碎片云损伤能量的特性，能产生严重损伤航天器外部结构和子系统的滑弹碎片． 滑弹的临界入射角在６５°～７５°． 低于此角对靶件造成的损伤严重；超过该角对滑弹观察板造成的损伤严重，对滑弹观察板造成的损伤集中在与防护屏成１５°的区域． 因此，航天器防护方案的选择必须考虑空间碎片高速斜撞击的影响．

港珠澳大桥隧道工程沉管法与盾构法比选分析

深入分析了沉管法和盾构法各自的技术特点,结合港珠澳大桥隧道工程,对沉管隧道和盾构隧道进行了方案初设,并从施工难度、风险综合评估、地质适用性、工期造价、环境影响等方面进行对比分析。比较而言,沉管隧道更占优势一些,因为沉管隧道造价低、风险小、工期短。虽然采用沉管隧道与外界的相互影响较大,但是采取必要的措施,影响可控,因此最后建议采用沉管法修建港珠澳大桥海底隧道。