小半径隧道盾构施工对铁路桥梁的影响

随着城市轨道交通线网的完善,单一的直线型隧道已不能满足需求,而新建隧道也不可避免地近接建构筑物,势必危及建构筑物,甚至引发严重的安全问题。基于郑州地区某工程,运用有限元软件Midas GTS NX进行数值模拟,研究小半径隧道盾构施工期间隔离桩防护措施的作用效果,并结合监测数据验证数值计算的准确性。研究结果表明:1)在无隔离桩防护措施下,小半径盾构隧道施工会引起地表横向沉降变形,危及铁路线路运营安全;2)在隔离桩防护措施下,小半径盾构隧道施工对铁路桥梁的影响在可控范围内,能有效降低盾构隧道施工引起的铁路桥梁变形及其附加内力,有利于铁路线路的运营安全;3)监测数据与数值计算的对比表明,隔离桩防护措施对于保障铁路线路的运营安全是有效的。本文研究结果可为盾构隧道安全穿越铁路桥梁施工提供重要的工程实用价值。

强震区洞口段隧道全环间隔注浆抗震效果研究

为研究全环间隔注浆层提高隧道抗震性能的规律,依托王格尔塘隧道出洞口段,建立三维数值地震动力模型,以注浆层厚度作为空间差异变量,设置多种工况,分析各工况下衬砌结构的位移、加速度及应力响应特性。结果表明:地震动荷载作用下,隧道洞口处响应较为明显,全环间隔注浆层抗震性能优良,可极大削弱隧道衬砌在强震作用中的动力响应。全环间隔注浆层的抗震效果具有明显空间效应,增加注浆层厚度,会降低衬砌的位移、加速度和应力响应峰值,截面特征点的位移、加速度和应力响应曲线也会缓解,截面变形更加协调。隧道抗震性能受全环间隔注浆层厚度的影响较为显著,其随着注浆层厚度增加而提升,就王格尔塘隧道出口段的注浆加固范围而言,结合工程成本及注浆技术难度,建议取1~4 m。

复杂地质条件下铁路隧道施工技术研究

受地质条件、环境因素影响,铁路施工存在一定难度,尤其在复杂地质条件下,隧道建设更是施工管理的重点。充分了解隧道建设的条件和要求,结合施工进度计划合理制定施工方案,以提高施工效率、施工质量,达到预期建设水平。基于此,本文分析复杂地质条件下铁路隧道施工中存在的问题以及相关的施工技术要点,以期为实际工作提供参考。

铁路桥隧工程技术接口风险因素分析

为明确施工过程中风险致因及产生路径,有效减少铁路桥隧工程技术接口风险的发生,运用了DEMATEL、ISM和BN相结合的方法,对桥隧工程技术接口的风险因素进行了系统分析。从物理风险、管理者能动风险、环境风险这3个维度提炼了技术接口的风险因素;再利用DEMATEL-ISM组合方法并借助专家知识构建层次网络模型,将其映射到BN中,并将专家判断进一步转化为条件概率分布,以量化技术接口风险系统之间相互依赖关系的强度,确定导致风险发生的主要路径。研究结果表明:导致风险发生最接近的原因路径为X_(16)(团队间协作程度)→X_(8)(沟通渠道不合理,信息传递不畅)→X_(1)(不同单位技术参数、尺寸规范等存在差异)→X 4(工程交接预留、预埋等有误)→X_(2)(工程实体无法衔接或空间位置冲突)→Z;发现技术接口的风险发生概率较高。

基于灰色聚类的铁路隧道工程建造过程低碳评价研究

为科学评价低碳施工水平,助力铁路隧道工程绿色低碳转型与节能减排,采用定量分析和定性分析相结合的方法,建立了隧道工程低碳评价体系。以隧道工程建造过程为研究对象,科学识别碳排放和低碳施工影响因素,建立低碳评价指标体系;采用主成分分析法和改进熵权法计算低碳评价指标组合权重,建立基于灰色聚类的低碳评价模型,对隧道工程建造过程低碳水平进行评价。以某铁路隧道工程为例对模型进行验证。结果表明:该工程建造过程低碳评价综合聚类系数最大值为0.088,低碳等级为“三星级”,建造过程低碳水平较好。本方法可为“双碳”背景下类似工程低碳评价和节能减排提供参考。

铁路隧道衬砌质量检测中地质雷达法的应用

通过对地质雷达进行简要介绍,分析了地质雷达信号处理与地质解释。以某隧道工程作为案例,对地质雷达法的具体应用的检测方案和检测结果进行分析,以此为提升铁路隧道衬砌质量检测质量提供支持。

施工机械数据驱动下的铁路隧道工程智能建造数据共享方案

为保障铁路钻爆法隧道施工成套机械设备的数据采集传输与管理应用的有效性和安全性,突破隧道施工复杂环境下成套机械设备多任务、多工序、多机械设备协同作业的数据共享技术瓶颈,研究铁路隧道工程智能建造数据共享方案;设计了适用于钻爆法隧道施工成套机械设备协同的云-边-端组网架构,以及适用于该架构的数据共享关键技术。该方案已在相关隧道工程中应用,通过数据处理、数据压缩与加密、数据传输与存储等数据共享技术,保障了在钻爆法隧道施工过程中成套机械多源数据采集、传输、存储的安全及高效;在机械设备群互联与数据共享的基础上,依托机械设备协同管理云平台,实现了人(参建人员)-机(机械设备群)-岩(围岩)之间的实时高效协同。

盾构施工地表沉降自动化监测及数据移动发布系统

地表沉降监测是盾构信息化施工的重要组成部分,对优化盾构施工参数,保证施工安全具有十分重要的意义。为了及时共享和反馈监测成果,提高监测信息管理与数据分析的效率,采用Microsoft Visual Studio.Net编程技术和MySQL数据库开发了沉降自动化监测及数据移动发布系统,实现了24 h监测数据的自动化采集、分析和移动端推送,并将该系统应用于南宁轨道交通1号线盾构隧道下穿南宁火车站铁路股道及站房工程,获得盾构推进过程中的地表沉降及火车轨道沉降的变化规律。通过监测数据和分析成果的及时反馈,优化了盾构机施工参数,有效保证了盾构掘进和周边环境的安全。

基于改进BP网络算法的隧洞围岩分类

围岩分类对指导地下工程的设计和施工具有非常重要的意义.引入人工神经网络的方法,进行隧洞围岩分类,在传统BP算法的基础上,通过改进学习算法、优化传递函数和网络结构进行神经网络方法优化.采用附加动量法和学习速率自适应调整的策略改进学习算法,使得当误差大于上临界值时,则降低学习率,当误差小于下临界值时,则适当提高学习率,这样可加快网络的训练速度,确保网络的稳定性;通过引入调整学习率参数,使得传递过程更加敏感,加快了传递函数的收敛速度,提高了训练函数的计算精度;通过给定隐含层节点模型的取值范围,对网络结构进行优化,提高了泛化精度.将改进的BP网络模型应用于广东省东深供水改造工程的隧洞围岩分类中,分类结果与根据《水工隧洞设计规范(SL279-2002)》的分类结果完全一致,表明该方法具有良好的工程实用性.

直线电机地铁线路设计关键技术

介绍国外直线电机地铁线路设计参数。探讨直线电机地铁的线路工程、轨道工程、隧道及车站、减振降噪措施、车辆段及其他用房等技术,提出直线电机地铁线路设计关键参数。对即将修建的首都机场线路设计提出最大运营速度110km·h-1;限制坡度6%;最小曲线半径150m;采用小号道岔;站台长度按照每列车5节编组考虑的建议。

轻轨地下车站主体结构设计与施工研究

重庆轻轨工程临江门车站主体洞室开挖宽度达23.040m,开挖高度达20.578m。车站最小覆盖层厚度为10.5m,属于超浅埋单跨车站工程。按新奥法原理进行设计,结构采用等截面复合式衬砌,施工采用双侧壁台阶组合法暗挖施工,工程设计难度大、施工风险高。以该工程结构设计和施工方案研究为依托,详细介绍了工程的复杂地质环境条件、主要结构形式、施工难点。

高岩温隧道围岩-支护结构温度场演化规律

m在高岩温隧道研究领域,围岩-支护结构温度场演化过程是一个重要的基础性问题。本文通过三维热分析和现场温度测试,研究了高岩温铁路隧道施工过程中,围岩、初期支护和二次衬砌的温度变化规律。结果表明：隧道开挖对围岩温度场的影响范围与围岩初始温度呈正相关关系,拱顶上方、边墙两侧和仰拱下方围岩的影响范围可分别表示为围岩初始温度的二次函数;隧道周边围岩的降温方式可分为突变式和渐变式,突变式降温是指围岩温度在0-5d急剧降低,在5-60d缓慢降低;渐变式降温是指围岩温度在0-60d内较均匀地逐渐降低;隧道周边围岩的降温幅度与围岩初始温度、围岩位置有关;隧道初期支护、二次衬砌的降温方式表现为突变式降温,即在5-7d内温度快速下降,然后基本恒定为隧道洞内空气温度。

消能棚洞的落石冲击计算及消能效果研究

基于结构动力学基本原理,根据落石冲击棚洞时的动力特性,并考虑棚洞和消能支座的弹性和黏滞性,推导落石冲击力随时间变化的计算公式。根据消能棚洞的结构特性和受力条件,建立消能棚洞的振动模型,推导消能棚洞刚度系数的计算公式,进而得到消能棚洞的落石冲击力计算公式。以国道G319武隆境内的某棚洞和铁路丰沙线的某棚洞为例,对消能棚洞的消能效果进行分析。结果表明,采用消能棚洞形式后,落石冲击力可消减50%左右,横梁最大弯矩以及纵梁上、下侧最大弯矩可分别降低15%以上,17.3%和6.9%,说明消能棚洞对落石冲击力和棚洞内力的消减效果明显,较大地提高了棚洞的承载能力。

大埋深高地应力关山隧道围岩变形破坏分析

甘肃省关山隧道是一条受高地应力影响的大埋深硬脆性闪长岩铁路隧道,位于青藏高原东北缘,构造活跃,运动速率较大,且方向变化显著的六盘山挤压隆升构造区。在隧道开挖过程中围岩变形破坏现象明显,围岩等级低于前期岩体质量分级,表现出强烈的岩体质量劣化和各向异性。针对该问题,除了采用矿物成分和微结构分析寻找原因,还通过现场结构面统计分析对围岩质量劣化和各向异性进行描述,同时运用自行研发的钻孔电视进一步分析开挖前后一定时间间隔内围岩的渐进式变形和破坏。钻孔电视试验结果表明,尽管闪长岩作为一种硬脆性岩体,单轴抗压强度(UCS)高于现场地应力值,但其变形和破坏却普遍发生,开挖过程中新生裂隙迅速发育,原先在高地应力下闭合的裂隙也会重新张开和发展,围岩劣化,稳定性降低。为了进一步分析围岩的变形破坏过程,设计了变压力大小和方向的单轴抗压试验,试验中闪长岩的单轴压力值低于单轴抗压强度,试验结果与钻孔电视试验观测结果吻合,证明了在开挖引起的地应力剧烈变化条件下硬脆性闪长岩结构劣化,存在变形破坏的可能性。在大埋深高地应力条件下,除了岩体的各向异性,地应力的变化也是硬脆性围岩稳定性的重要考量因素。

黄土隧道围岩工程特性及纵向位移分析

以采用台阶法施工的兰渝铁路黄土隧道为背景,通过三轴固结排水剪切试验分析黄土隧道围岩的工程特性,采用FLAC3D对隧道施工过程进行模拟,选取双线性应变硬化/软化遍布节理模型模拟黄土隧道围岩的工程特性,研究黄土隧道围岩的纵向位移。结果表明:隧道开挖扰动破坏了黄土隧道围岩的结构性;黄土隧道围岩的摩尔破坏包络线为双线性折线;黄土隧道围岩垂直节理遍布发育;围岩纵向位移总体上是边墙处小于拱顶处,围岩先期纵向位移约占总纵向位移的33%～41%,随着掌子面推进围岩纵向位移趋于稳定;预留核心土可有效地控制围岩纵向位移和塑性区的发展,有利于掌子面的稳定和施工安全;掌子面空间约束效应的影响范围约为-4R～4R(R为隧道开挖当量半径);由本文模型预测的围岩先期纵向位移与既有理论结果相符,但更能反映黄土隧道围岩的工程特性。

沙坡头铁路防护体系防护效益系统仿真研究

在风洞实验、野外观测的基础上,采用系统仿真方法,对沙坡头铁路风沙防护体系防护效益、结构配置、防护宽度进行了研究.风洞实验测定了流沙输沙率、栅栏阻沙率、草方格阻沙率、植被阻沙率.与风洞实验模型相似的野外观测,确定了风洞实验数据与野外观测数据转换系数.以风洞实验、野外观测数据为基础,对防护体系三种不同配置结构的防护宽度,进行了系统仿真研究.阻沙栅栏+草方格+植被的防护体系结构防护宽度90—95m,阻沙栅栏+草方格的防护体系结构防护宽度100—105m,2道阻沙栅栏+草方格+植被的防护体系结构防护宽度50—55m,可以达到流沙输沙与防护系统阻沙量理论平衡.研究所得结论对风沙区交通线路防护体系设计具有借鉴意义,所采用的方法,对风沙工程研究有普遍适用意义.

高速列车振动荷载作用下沉管地基整体稳定性研究

通过数值模拟方法研究高速列车在通过沉管隧道时,对沉管地基的影响,分析评价沉管地基在高速列车作用下的液化可能性。利用车轨动力相互作用模型,重新研究确定高速列车在不同速度下作用于沉管隧道整体道床上的动荷载;对沉管隧道的三个典型断面,计算高速列车动载作用下地基的最大剪应力分布;最后确定了沉管地基3种等效振次的抗液化剪应力。结果表明长江沉管隧道地基有足够的能力抵抗列车的周期性荷载。

云台山隧道与两端线路路基病害的探地雷达检测

采用探地雷达对陇海铁路线云台山隧道及两端线路的路基状况和严重翻浆冒泥病害进行了探测,现场提取了翻浆冒泥土样和基床土样并进行了土工试验,根据探测、试验和现场挖探结果,给出了云台山隧道及两端线路的路基表面以下道碴、基床土和基岩之间界面及其与排水沟的深度关系,阐明了翻浆冒泥病害的成因,据此提出了"水泥土挤密桩加固基床土与土工膜封闭层"病害整治方案,为该段铁路线路病害的整治提供了科学依据和合理方法。

基于变分原理的整体道床结构动力有限元分析

根据国内外铁路隧道整体道床的建设经验,针对弹性支承块式整体道床结构,建立轨道-道床底板-底部垫层相互作用的粘弹性地基梁模型。依据弹性梁动力分析的第一类变量广义HAMILTON拟变分原理,推导出了粘弹性地基上弹性地基梁的动力分析方程,建立了相应的有限元解析方法对整体道床结构的动力响应特征与影响因素进行分析。研究成果对优化整体道床结构的设计参数,分析其动力稳定性具有重要意义。

山岭隧道高水压下衬砌结构三维数值模拟

采用三维有限元数值模型,分析圆梁山隧道高水压条件下衬砌结构受力及变形特征。研究结果表明,高水压对隧道衬砌结构影响显著,在高水压作用下衬砌结构的受力和变形都较大,衬砌结构上存在较大的纵向弯矩。水荷载是隧道衬砌结构的主要荷载之一,应引起足够的重视。