城市轨道交通超长隧道双车追踪模式下火灾烟气控制与人员安全疏散研究

[目的]城市轨道交通发车间隔一般较短,在超长隧道内会出现同方向行驶两列列车的情况,一旦发生火灾容易造成重大财产损失和人员伤亡,因此需对超长隧道双车追踪模式下的火灾烟气蔓延规律和人员安全疏散策略进行研究。[方法]采用FDS(火灾动力学模拟)软件和Path-finder软件,建立超长隧道火灾模型和人员安全疏散模型,对双车追踪模式下的火灾烟气蔓延规律,以及人员疏散进行仿真分析。[结果及结论]双车追踪模式下,前车尾部着火,通过临界风速纵向通风可保证前车火灾安全;火源下游烟气前锋的蔓延速度为3.20 m/s,至600 s时烟气蔓延至后车,620 s时烟气可完全覆盖后车;烟气温度沿隧道纵向衰减很快,且温度衰减符合双指数模型规律。双车追踪模式下,减小联络通道间距可减少人员疏散总时间,对人员疏散时离开列车的时间影响不大;开启列车端门和疏散平台一侧车门,可显著减少人员疏散时间。在超长隧道双车追踪的最不利火灾场景下,人员疏散存在困难,可通过减小联络通道间距保障人员疏散安全。

纵向通风在超长隧道中排烟效果的研究

采用FDS耦合Fluent进行数值模拟的方法,研究了过江电缆隧道火灾过程,以及火灾结束后的全隧道排烟过程,分析了以设计断面风速为2.2m/s时进行全隧道排烟期间的烟气流动规律。结果表明,在纵向通风气流作用下,防火墙仅在通风5min前对烟气阻挡;在全隧道排烟中,通风气流不断推动烟气前进,同时烟气浓度被稀释。对于不同长度的隧道排烟时,存在临界隧道长度,若隧道长度小于临界长度,实现烟气安全浓度依赖于通风气流把烟团推出隧道;若隧道长度大于临界长度,烟气在被推动到临界长度时已降低到安全浓度以下,无需再继续排烟到排风口处。据此得出了不同隧道长度下所需排烟时间。

大娄山隧道照明控制系统研究

超长公路隧道照明灯具数量多,能耗巨大、运营成本极高。为了降低能耗,以大娄山超长隧道为例,研究了基于洞外亮度、交通量的智能照明调光控制系统。结果表明:1)该系统根据洞外亮度和交通量数据实时调节隧道各加强段照明亮度,可实现按需照明;2)该系统考虑了传感器损坏、通信故障等问题,提出了便于操作维护的自动控制系统;3)针对特殊工况,如火灾、交通事故等,设计了可根据现场实际情况进行人工操控的远程和现场手动控制方式;4)该系统已成功用于大娄山隧道,经初步验证和测试,系统运行稳定可靠,预期年均节能35%~45%。

复杂地层综合管廊超长距离叠落下穿既有隧道研究

随着城市轨道交通工程的不断发展,越来越多的地下隧道在施工过程中面临下穿既有隧道的难题,研究依托深圳市城市轨道交通16号线工程,共建管廊综合井2–接收井1盾构区间在复杂地层条件下,超长距离下穿地铁16号线既有隧道的成功案例,从不同地层掘进参数设置、厚浆的使用、带压开仓及不同地层刀具选型、其他技术辅助措施等方面,综合性地阐述了盾构下穿既有隧道施工技术控制要点,对类似盾构区间下穿工程具有重要的参考和借鉴意义。

超长距离TBM施工运输调度管理系统——以北疆某供水工程为例

为解决超长距离TBM隧洞多车辆行驶风险高、运输效率低、调度管理时效性差等施工难题,分析TBM隧洞施工常见的4种多车辆行驶道路模式,即单车道和双车道无轨运输、单线和四轨三线有轨运输。针对不同运输方式和道路模式设计智能调度算法逻辑规则,形成基于蓝牙信号强度的隧道内车辆实时定位及轨迹预测方法,研制具有实时定位、实时语音通话、在线视频等功能的盒体式车载终端,开发具有普适性、通用性和参数化、模块化的长距离隧道施工车辆智能调度管理系统。该系统在北疆某供水工程输水隧洞长距离TBM施工单线有轨运输工况下进行应用示范,实现了多车辆智能防碰撞和语音实时对讲调度,提高了长距离物料运输效率和多车辆行驶安全性。

风力机叶片预弯状态颤振效应分析

风力机叶片预弯设计大多采用静气弹分析方法,忽略了叶片气动力、惯性力和弹性力三者相互作用而引发的气弹耦合失稳问题,而预弯对百米量级超长柔性叶片的颤振性能影响尤为显著。为对比分析不同预弯尺寸对叶片颤振临界状态的影响,基于主梁刚度等效原则进行叶片气弹模型设计,通过风洞试验发现了15 MW两种预弯叶片颤振区间及其临界风速的差异;进一步基于修正的叶素动量理论和几何精确梁理论(Blade Element Momentum Theory-Geometrically Exact Beam Theory,BEM-GEBT)耦合计算方法对4种预弯叶片进行分析,对比了不同预弯尺寸叶片的颤振临界风速、气动力分布和位移频谱特性,并揭示了颤振耦合模态机理。研究表明:BEM-GEBT耦合计算方法结果与风洞试验结果吻合较好;随着预弯尺寸的增大,挥舞-摆振耦合颤振临界风速提高,颤振区间范围基本一致;不同预弯尺寸叶片升力系数和俯仰力矩系数发散速率与位移发散速率呈正相关,平均风压曲线在预弯3~4 m范围内出现显著变化,挥舞-摆振耦合效应大于挥舞-扭转耦合效应,其颤振耦合频率由一阶挥舞频率主导。

隧道洞内超短导线边测量方法及工程应用

隧道施工中,由于多种因素,不可避免地会遇到短边导线的问题。在固定的仪器、人员及观测误差下,导线长度越短,方位传递的误差就会越大。这导致在长距离引导隧道挖掘过程中存在较大的技术风险,有时甚至可能导致对接不准确以至于形成“穿袖”现象,造成巨大经济损失。这一问题在隧道工程测量中较为常见,且尚未找到有效的解决办法。本文通过研究CZ铁路YG隧道、西成铁路甘青隧道等多个特长隧道的案例,并通过大量实践找到如何通过技术和设备上的创新方法来精确传递短边方位。本文提出了一种创新方法,仅使用2个棱镜即可有效进行短边方位的传递,成功实现了20~40 m短边方位一次传递精度达1″级精度,为山区隧道的短边方位测量提供了一种简易而有效的解决方案。

超长隧洞单钻孔多支渗压计安装埋设施工方法研究

超长水工隧洞不同部位同一方向上安装多支渗压监测传感器是当下水利水电工程安全监测主流的技术解决方案,隧洞洞顶竖向朝天孔内安装布设多支渗压传感器也成了当前水利水电工程监测技术领域普遍面临的问题。通过研究实践证明该施工方法具有安装简便、实时高效、缩短工期、节约生产成本等的优点。

TBM法超长隧洞物料高效运输技术研究

针对TBM法超长隧洞(>20km)支洞无轨运输与正洞有轨运输转换能力受限以及有轨运输运行速度受限导致TBM法超长隧洞施工物料供不应求而影响施工进度的问题,通过新增混凝土专用运输通道与倒运平台,降低了物料转换洞吊运压力,有效提升了物料无轨运输与有轨运输的转换效率;通过增设仰拱承轨台来代替钢轨枕支撑有轨运输轨道,提高了有轨运输轨道安装质量,有效提升了有轨运输的运行速度,大幅度缩短了超长距离物料有轨运输时间。上述两项措施在滇中引水香炉山隧洞的成功实施,实现了TBM法超长隧洞物料高效运输,可推广应用至其他类似隧洞工程。

基于线性超长隧洞监测钻孔施工方法研究

为了适应线性超长引水隧洞工程中监测作业人员和钻孔设备长距离频繁转场、高强度交叉作业下的高效率作业需求,特研制了一种基于车载台车的长距离隧洞监测钻孔施工方法,相较于传统搭设脚手架的方式,该方法不仅克服了传统方式监测施工中由于受主体施工干扰、工期紧等因素带来的高风险和高成本问题,还能够在保证工程质量的同时提高施工效率、降低生产成本、保证绿色施工。

超长联络通道冻结温度场发展特性分析

掌握超长地铁联络通道冻结温度场的变化规律,能够预测分析地层冻结温度场的发展状况。本文首先研究超长联络通道冻结设计方案,从冻结效果、冻结施工难度等方面进行分析,决定采用双侧隧道安装冻结机组的施工方案。根据监测数据验证土体冻结方案的可行性。最后进行冻结温度场数值模拟分析,采用ANSYS有限元软件建模,对比模拟结果和工程施工现场实测结果,两者的吻合程度高,验证了有限元数值模拟分析方法的可靠性,现场温度监测结果显示,冻结温度场具有阶段性发展规律特性:第1阶段,平均降温速率为1.37℃/d,盐水与土层温差较大使得土层温度快速下降;第2阶段,土体降温速度达到0.90℃/d;第3阶段,降温速度放缓,由于热交换趋于平衡而下降至0.5℃/d以内,至此则基本完成了超长联络通道土体的积极冻结。积极冻结期结束能够安全地进行超长联络通道施工活动。

越江盾构隧道建设面临的挑战、对策及思考

随着我国经济的发展,越江盾构隧道建设量的增加,越江隧道的盾构直径、掘进距离、隧道埋深不断增大,建设难度也逐渐上升。文章针对超大直径越江盾构隧道的设计和施工中的关键技术问题进行了深入研究。结合越江隧道“长、大、高、深”的主要特点制定相应的对策。针对超长隧道的防火疏散问题,提出了新型疏散模式与通风排烟策略;在超大直径盾构的纵向变形控制方面,采用双液同步注浆技术控制隧道上浮;面对高水压环境下的防水难题,优化了双道密封垫的布局;面对覆土冲刷或淤积引起隧道结构变形的问题,创新提出DDCI新型连接构造,提升大直径盾构隧道结构承载能力;同时对装配式内部结构和绿色环保型隧道路面铺装等附属工程的新技术与新材料进行了研讨,并对未来大直径越江盾构的发展进行深入思考。

水下水工建筑物检测及修复加固技术研究

随着高坝大库建成投产及长期运行,水下水工建筑物或多或少存在不同程度的缺陷,为确保水工建筑物安全稳定运行,需进行水下检测和修复,特别是超深超长隧洞水下修复加固处理亟待解决。对水下检测及修复加固技术进行研究,阐述各种水下检测方法的优缺点及适用范围和100 m以内水下修复加固处理方法,首次提出超深超长隧洞水下修复加固采用ADS常压潜水系统进行水下作业,为解决类似问题指明研究方向,成功运用将填补国内外空白。

不同供冷方案在超长电缆隧道中的性能分析

采用数值模拟方法研究了超长跨江电缆隧道在上海市夏季空气调节室外计算干球温度条件下的温度分布,结果表明隧道必须采用水冷降温,因此提出了单侧供冷水管敷设方案和双侧供冷水管敷设方案,并从隧道内热环境和供冷负荷两方面对不同供冷方案进行研究分析,结果表明,双侧供冷水管敷设方案的隧道内热环境更有利于工作人员的巡视和检修,但供冷负荷略大于单侧供冷水管敷设方案,供冷负荷增幅为7.1%。

小直径超长距离隧道内现浇混凝土平台高效施工技术

以某小直径超长距离盾构隧道内现浇混凝土平台施工为例,从运输轨道、隧道内混凝土搅拌运输车、施工段划分、混凝土垂直运输、混凝土供应等方面开展深入研究和探索,提出了切实可行的小直径超长距离隧道内现浇混凝土平台高效施工技术。工程实例表明,该施工技术合理可行,操作性强,比原计划工期提前完成了现浇混凝土平台施工作业,可为今后类似工程提供指导和借鉴。

浅湖区域超长明挖隧道围堰设计探讨

凭借经济性好、施工便捷等优势,围堰明挖法成为公路水下隧道最常见的施工工法。文中基于既有浅湖区域超长明挖隧道工程案例设计及临时围堰结构的研究,对临时围堰结构的围堰型式、设计理论、平面布置、锁扣和拉杆等设计要点进行了归纳总结,可供后续公路水下隧道工程参考。

超长异形深基坑施工对紧邻运营线路水平位移影响分析

以滨海快线福州火车站基坑工程为背景,对紧邻既有隧道水平位移的实测数据展开细致分析,并结合弹性地基梁理论,探讨超长异形深基坑分坑施工对紧邻既有隧道水平位移的影响规律。实测结果表明:随着基坑的开挖卸荷,既有隧道整体发生朝向基坑侧的水平位移,水平位移曲线呈现多峰形态,且各峰值均大致位于各分坑的中部。同时,受到既有隧道平面线形影响,分坑施工过程中,其水平位移曲线出现局部反弹效应。进一步地,将隧道简化为搁置于Winkler弹性地基梁上的Timoshenko梁,通过两阶段分析法计算既有隧道水平位移的近似理论解,与现场实测水平位移的变化规律基本吻合,但量值上略小于实测值。

不停航机场跑道下大断面隧道施工技术

北京首都机场T2~T3航站楼联络线隧道在不停航条件下进行施工,为保证飞机的正常运行,施工过程中需满足机场跑道沉降小于30mm、平整度小于1‰的控制标准。为此开展了以控制机场跑道沉降为目的特大断面超浅埋隧道施工技术研究:提出了超长大管幕施工技术,通过采用管周保压注浆、微型盾构的自动微调技术,实现了低阻、高精、微沉的管幕顶进,取消了规范要求的中继间,简化了施工工艺,降低了施工风险;研发了远距离沉降非接触监测技术,以及基于数字视频的隧道收敛变形监测系统;提出了隧道周边管幕预支护、多导洞分部开挖支护的施工技术,以及管幕周边注浆填充空隙、管幕上方土体注浆和掌子面前方预注浆加固地层方法,有效解决了道面沉降控制的难题,满足了机场跑道的控制标准。

山区铁路隧道超长定向钻探关键技术研究

研究目的:山区铁路地形地质条件极为复杂多变,工程地质问题突出且隐蔽性强,加之交通不便,人迹罕至,陡倾岩层分布范围广,生态环境脆弱,环境保护要求高,钻探是最直接、最准确、最有效的隧道工程勘察方法,传统的铁路隧道竖向钻探实施困难,导致隧道长大段落勘探资料空白,严重制约勘察设计工作,亟待开展铁路隧道超长定向钻探技术,特别是超千米水平孔绳索取心定向钻探关键技术研究。研究结论:(1)超长水平孔绳索取心定向钻探是一种不提升钻杆柱而由钻杆内捞取岩心的先进钻进方法,是复杂艰险山区长大深埋铁路隧道勘察的关键技术;(2)通过开展定向钻探方法与技术、装备及器具、绿色工程材料研究,构建了铁路隧道超长水平孔绳索取心定向钻探技术体系;(3)建立了铁路隧道超长水平孔绳索取心定向钻探方法及流程,创造了中国铁路勘察史上最长水平孔钻探纪录1888.88 m;(4)本文研究的超长水平孔绳索取心定向钻探技术在新时代“西部大开发”、“交通强国”战略、“一带一路”建设中具有广阔的应用前景。

吉林中部供水工程关键技术问题综述

吉林中部供水工程输水干线线路全长263.45 km,其中隧洞长133.98 km,管线PCCP(钢管、现浇涵)长129.47 km。针对该工程中的关键技术问题:分水枢纽类型、超长有压隧洞技术、TBM选型、隧洞穿越灰岩地区技术、水下岩塞爆破技术、隧洞预应力衬砌技术、直径5.1 m预应力涵技术等,结合中部供水工程的实际情况,从工程实例、技术可行性等方面进行了阐述。分水枢纽选择了调压井类型;总干线有压隧洞长为97.62 km;现浇预应力涵长为2.26 km;采用直线穿灰岩线路隧洞;选择开敞式TBM施工;根据隧洞覆盖层的特点,对15段衬砌应按抗裂设计考虑,采用预应力衬砌,衬砌段总长为14.756 km。工程规模巨大,特别是总干线超长有压隧洞为国内首例,又穿越灰岩地区,这在东北地区尚无先例,其勘察、试验、科学研究和专题研究还有待深入开展,为工程的决策提供重要技术支撑。