中铁四院泥炭质地层地铁工程施工技术研究取得重大进展

中铁四院集团西南勘察设计有限公司是云南省第一家从事城市轨道交通设计工作的设计院,十年来,先后承担了昆明、成都、重庆、贵阳、柳州、西安等地十余条轨道交通勘察设计工作。公司始终坚持科技强企战略,始终重视科研和创新工作,近年来承担了数十项科研项目研发工作,攻克了高地震烈度大跨钢结构抗震、泥炭土地层轨道交通工程建设运营等系列工程难题,奠定了在西南地区的技术创新水平,2018年顺利通过“国家高新技术企业”认定。

高铁走廊的内涵探析与建设管理框架构建

高铁时代的到来,改变了高铁沿线地区资源的配置和沿线城市的经济发展,同时赋予了高铁项目建设管理更广泛的价值和意义,对项目规划与管理提出了更高的要求和挑战。为解决当前人们对高铁走廊的认知局限问题以及推动高铁走廊的形成与成熟,实现高铁对沿线地区产生最优影响的共同愿景,通过文献研究和知识图谱先了解国内外研究现状,然后通过精读文献和政府政策文件,从学术和实践溯源2个方面深度探析高铁走廊的内涵,并进一步明晰高铁走廊的界限与多元主体。在此基础上,利用工程管理学思维,构建高铁走廊建设管理理论框架,推动高铁走廊的形成、成熟及可持续发展。研究结果表明:1)国内外有关高铁走廊的研究比较分散,研究不够丰富和系统化,绝大部分研究都停留在微观和中观层面。2)高铁走廊的内涵包括:以高铁为中心的综合交通干线;以高铁站为依托的城镇化建设以及大中型城市建设;以促进要素优化配置为基础的产业合作;以资源共享为目标,实现区域一体化发展的带状区域经济系统。3)建设管理理念、目标管理、组织体系、实施模式及支撑保障体系是高铁走廊建设管理理论体系的重要组成部分,各部分内容紧密联系、相互作用,形成一个有机整体,能够有效指导高铁走廊的发展。研究成果能够弥补高铁走廊相关理论研究的空白,有助于提高高铁项目管理者的认知水平,为实现高铁沿线地区均衡发展提供理论依据,具有重要的理论和现实意义。

含有机质土-金属界面黏附特性与机制研究

土中有机质的存在对土-金属界面黏附有显著影响,但其影响规律及机制尚缺乏系统研究。通过在蒙脱石、伊利石和高岭土中添加泥炭,配置了不同矿质、有机质含量的黏性土样。利用MC-100型拉力试验机测试了不同含水率土-金属界面黏附力。试验结果表明:在塑限至液限含水率范围内,黏附力F与含水率w的关系曲线为典型的“钟型”;有机质含量wu增大会导致F-w曲线由高陡变扁平;土样峰值黏附力Fmax随有机质含量wu变化可分为3个阶段:波动或缓慢下降(上升)阶段、急剧下降阶段和趋于稳定阶段。利用傅积平法测试了3种黏土矿物对有机质的饱和吸附量,从而明确了有机质在土中赋存形态随有机质含量变化的过程。机理分析表明:除了有机质含量外,有机质在土中的赋存形态对土样宏观黏附力也有显著影响。最后对分布于昆明地铁5号线沿线的天然泥炭土-金属界面黏附力进行了测试,得出其黏附力较小、黏附风险较小的结论,盾构机穿越泥炭土层没出现严重黏附刀盘或堵塞现象验证了该结论。

纳米流体地热循环换热实验研究

提升换热介质的换热性能是高效开采地热资源的有效手段之一。添加纳米级金属氧化物可有效提升流体的换热能力,而纳米颗粒种类、质量分数、粒径、分散剂质量分数等物性参数以及流速对纳米流体换热性能具有重要影响。采用球形纳米CuO和Al_(2)O_(3)(粒径20~50 nm)作为换热介质,十二烷基苯磺酸钠(SDBS)作为分散剂配制纳米流体,利用自主搭建的纳米流体基础换热实验装置进行室内换热实验,优选纳米流体参数。此外,通过自主搭建循环流动换热实验装置,以湖北英山某水热型地热井中地热水作为热源,讨论了在现场实际热源边界条件下,流速对纳米流体和去离子水的换热性能影响规律。结果表明:(1)CuO纳米流体换热性能优于Al_(2)O_(3)纳米流体;(2)纳米流体的换热性能与纳米颗粒质量分数呈负相关关系,CuO质量分数为1%时纳米流体升温效率最高,在150 s内温度可由25℃上升到79.2℃,同时间内比去离子水高4.1℃,同时,随着纳米颗粒质量分数的增加,纳米流体与热源界面的润湿性减小;(3)纳米流体换热性能随着纳米颗粒粒径增加呈现先增加后减小的趋势,在纳米颗粒粒径为40 nm时纳米流体换热性能最佳;(4)纳米流体的换热性能与分散剂质量分数呈负相关关系,当分散剂质量分数为1%时换热性能最佳;(5)层流状态下纳米流体的换热性能与流速呈负相关关系;在湍流状态下纳米颗粒运动状态逐渐剧烈,有利于纳米流体传热。研究成果可为纳米流体应用于地热换热从而提升地热系统的换热效率提供依据,并为纳米流体参数以及流速参数的选择提供理论依据。

基于贝叶斯方法的软土深基坑不确定性位移反演分析

在深基坑开挖工程中,使用合理的土体力学参数计算地连墙侧移对优化基坑支护方案以及降低工程风险至关重要。然而,受地层分布不均、土工试验误差等因素的影响,土体参数常表现出明显的不确定性,该不确定性降低了地连墙侧移计算结果的可信度。鉴于上述问题,提出一种基于贝叶斯参数更新框架和现场监测数据的软土深基坑土体参数反演方法。该方法采用GA-BP神经网络建立数值分析模型中土体参数与地连墙侧移的隐式函数关系,并结合现场监测数据建立土体参数的贝叶斯反分析模型。采用该方法对某深基坑工程进行分析,验证了方法的可行性。分别采用地连墙的最大侧移值和多点位移值作为指标进行土体力学参数反演,并分别使用更新后的土体参数预测基坑开挖的最终侧移值。研究结果表明:与不更新土体参数相比,更新土体参数后土体参数变异系数变小,得到的结果与后续施工步下的监测结果更吻合;使用多点观测值进行土体参数更新的预测效果显著优于仅使用最大位移值时的效果。

基于综合模糊证据推理的路线方案比选研究

针对路线方案定量比选过程中存在的指标构建问题及模糊不确定性信息融合建模问题,结合德尔菲法、G1赋权法及模糊证据推理技术提出综合路线比选评估模型。先采用德尔菲法、G1赋权法构建指标体系并计算指标权重,然后采用模糊证据推理技术处理指标评估中存在的不确定性信息融合及建模问题,通过模糊信度结构建立、数据处理、信息融合,得到路线方案的评估指数;最后以某项目路线多方案比选为例验证模型的有效性,结果表明该路线比选评估模型的评估结果合理。

基于优化LSSVM的砂土浅基础沉降预测研究

准确预测基础沉降量对工程的顺利实施具有重要的工程意义。为实现砂土浅基础沉降的高效预测,利用灰狼优化算法(GWO)、天牛须搜寻算法(BAS)和海鸥优化算法(SOA)对最小二乘支持向量机(LSSVM)的正则化参数γ和核函数σ参数进行自动寻优,建立了GWO-LSSVM模型、BAS-LSSVM模型和SOA-LSSVM模型。将SPT平均锤击数、基础宽度、基础形状因子、基础埋深比以及基础净荷载压力作为沉降量的关键影响因素,实现了砂土浅基础沉降的准确预测。结果表明,3种模型预测精度较高,其中R 2,RMSE和MAPE的范围分别为0.953~0.977,2.455 mm~3.490 mm和0.186~0.398。通过比较,3种模型的预测性能从高到低为SOA-LSSVM,GWO-LSSVM和BAS-LSSVM,同时,优于以往的经验模型和人工神经网络(ANN)模型。

城市轨道交通智慧车站建设的探索

当前的城市轨道交通智慧车站在设备管理、乘客服务、运维管理等方面还存在不足。相关单位应当充分结合各城市智慧化示范车站的实际运营情况,提出建设改进的新思路,积极提升车站智慧化水平,提高车站管理效率和安全等级。本文分析了当前城市轨道交通智慧车站建设现状,探讨了智慧建设内容以及改进之处,供相关人士参考。

云巴在中小型城市轨道交通旅游专线实际运用过程中的投资策划及建筑设计研究

轨道交通旅游专线是指通过轻型列车系统在城市内部或者连接城市之间的景点进行旅游的一种交通方式。随着城市旅游的快速发展,越来越多的城市开始建设并运营云巴旅游专线路,为游客提供便捷、舒适的交通服务,促进旅游经济的发展。但在实际建设过程中,由于中小型城市规划的历史遗留问题,往往建设空间较为狭小,故针对云巴在中小型城市轨道交通旅游专线实际运用过程中的投资策划、建筑设计、总图设计进行进一步研究,以进一步节约项目建设成本,提高资本回报率。

立交匝道线形设计过程及方式要点分析探究

互通立交作为交通拥堵的道路交叉口的重要组成部分,在我国已被广泛普及应用,其工程技术也愈加完善,但针对立交线形设计过程及方式要点层面却缺乏具体性研究。基于此,本文结合相关公路与市政互通立交工程的设计经验,通过分析立交主体设计过程,同时总结立交匝道线形设计方式要点,并对现今立交匝道设计存在的常见问题进行归纳,以期为城市道路和公路的互通立交和匝道线形设计工作提供一定的参考或借鉴。

PPP+EPC模式下的地铁工程投资控制措施

地铁工程投资巨大,社会资本采用PPP+EPC模式参与项目,承担投融资、设计、采购、施工、运营、维护等项目全生命周期工作,投资控制尤为重要。文章依托某PPP+EPC模式下的地铁项目,详细分析了项目结算与概算对比情况,从重大变更、材料调差、交通疏解、绿化补偿等费用问题着手,提出设计概算编制的完善建议,以期为今后PPP+EPC模式下的地铁项目投资控制提供借鉴。

深层填土高边坡组合支挡结构设计

在填土高边坡区,特别是深厚填土地质条件下,单一形式的支挡设计往往不能起到收坡固脚的作用,需要考虑支挡组合设计。文章以实际工程案例为例,结合项目施工区域特殊地质条件,重点阐明了深层填土下高边坡组合支挡结构设计,可以有效解决高边坡收坡及深厚填土区安全性问题,减少征地,发挥支挡作用,为相关工作人员提供参考。

匝道弯钢箱梁主要体系力学行为分析

文章以云南某立交区匝道弯钢箱梁为例,通过有限元软件对其在正常运营下的状态建立模型,并对其钢主梁纵向以及腹板及加劲肋等构件,即钢箱梁的第—体系以及第二体系的受力进行分析,验证弯钢箱梁在运营状态下的力学行为。结果表明:该桥在运营状态下的受力良好,且支座始终保持在受压状态,满足规范要求。

空气源热泵集中供暖系统调节理论分析

空气源热泵已广泛应用于华北等地区的集中供暖,但目前鲜有关于其调节方式的研究。为了提升空气源热泵的节能效果,本文建立空气源热泵集中供暖系统的数学模型,该模型考虑结除霜损失和启停损失,基于该模型提出3种适合于空气源热泵的调节方式,应用该模型对北京等7个城市的集中供暖系统进行研究。结果表明,结除霜损失修正和启停损失修正均对机组的耗电量及季节性能系数(SCOP)产生重要影响:结除霜损失修正使机组的耗电量增大3.85%~17.41%,SCOP降低3.72%~14.83%,启停损失修正的影响会随着供暖面积的增大逐渐降低;采用不同调节方式时,机组的耗电量变化不大,水泵节能80.97%~86.46%,系统节能8.47%~11.87%。

综合管廊工程岩土工程勘察重难点及措施

传统市政公用管线杂乱地敷设在道路下的浅层空间内,因管线增容、扩容易造成"拉链路"现象,导致管线事故频发,影响城市安全,因此综合管廊建设应运而生。然而,综合管廊大多沿着既有主干道路铺设,道路两侧既有管线种类多、分布密集、埋深复杂,这给综合管廊工程的岩土工程勘察带来诸多困难。文章以昆明市南二环综合管廊为例,对综合管廊工程岩土工程勘察的重难点进行分析并提出了相应的勘察建议,为相似地质背景下工程的岩土工程勘察提供了参考。

基于C-V-T模型的盾构穿越既有桥梁施工风险评估

由于城市轨道交通建设逐年增多,新建隧道与既有桥梁间冲突愈发明显。针对盾构隧道穿越既有桥梁施工风险问题,基于系统思想引入C-V-T模型将待评工程风险划为后果严重性(C)、既有桥梁系统脆弱性(V)与新建隧道系统威胁性(T),构建致灾-承灾-灾后三系统风险评估流程。引入双因素突变理论并建立三级指标体系,得出既有桥梁突变级数,以定量表达脆弱性。采用交互矩阵衡量新建隧道指标间交叉影响,给出指标-系统权法,并利用多维云及正向发生器优化算法,客观表达多定量指标与定性概念间复杂映射关系及转换态势,以提升T值准确性。明确了后果严重性分级标准,给出三系统风险评估结果耦合方法,由此构建盾构穿越既有桥梁施工风险综合评估模型。将该模型应用于昆明地铁5号线穿越怡心桥工程风险评估中,评估结果与工程实际情况吻合,施工监测数据验证了评估模型的合理性、规范性与适用性。该研究成果有效保证了施工期间桥梁安全与正常使用,可为近似工程提供借鉴与参考。

考虑胶轮电车-轨道耦合效应的导轨梁受力分析

为研究胶轮有轨电车系统中导轨梁和螺栓的受力及布置,基于LS-DYNA有限元软件,建立胶轮有轨电车和导轨梁三维有限元模型,分析车辆行驶速度、刹车初速度和螺栓间距对导轨梁和锚固螺栓受力的影响。研究表明,车辆行驶速度对导轨梁Mises应力峰值影响不大,对螺栓纵向剪力峰值有较大影响;导轨梁Mises应力峰值和螺栓纵向剪力峰值随车辆刹车初速度增加而增加;导轨梁Mises应力峰值和螺栓纵向剪力峰值随螺栓间距呈阶梯式增长,在螺栓间距为3.0~4.5 m区间内变化幅度较大。设计时,螺栓间距取值需综合考虑经济性与安全性,建议取3 m;实际运营中,应控制车辆行驶速度在80 km/h左右,并尽可能避免车辆高速紧急刹车制动。

湖积盆地软土区域地铁车辆段工程地质勘察方案研究

湖积盆地沉积相中地层空间展布不均、软土分布广泛、粉土、碎石土透镜体无规律沉积等特征明细,该类场地中进行勘察工作对现场技术人员经验及技术水平要求较高。地铁车辆段同步进行上盖物业开发近年来成为主流建设方案,在该类场地中进行工程建设对于勘察成果质量要求较高。本文通过对上述工况下工程实例的研究,提出了在该类场地中开展勘察工作的重难点及勘察方案改进建议,对类似勘察施工项目具有一定参考价值。

盾构隧道群近接下穿施工顺序对既有隧道影响模型试验研究

随着地铁近接工程逐步向叠交隧道数量多、空间位置复杂的趋势发展,盾构施工对土体反复扰动的叠加效应使得规划出合理的近接施工顺序变得更加重要。针对昆明地铁4、5号线新建隧道群近接下穿2号线既有隧道,形成“三层六线”叠交的少见工况,采用室内模型试验系统研究了新建隧道群3种不同下穿施工顺序对地表沉降、既有隧道变位及纵向弯矩的影响。得出以下几点结论:(1)随着新建隧道下穿数量增多,地表沉降逐步增大,地表最终沉降为4次穿越叠加的结果,沉降峰值大致位于新建隧道群的中心线位置;(2)地表最终沉降量与新建隧道施工顺序有关。“先下后上”、“交错先下后上”工序的沉降较小;“先上后下”的沉降最大,是其他两工序的1.25和1.18倍。既有隧道的存在对其周边土体变形有一定的约束作用;(3)既有隧道在靠近新建隧道群中心线位置的沉降量受施工顺序影响较大,较远位置的基本不受影响;(4)穿越施工顺序对管片横向弯矩变化的影响不大,但对既有隧道结构纵向弯矩有一定影响,纵向弯矩差异可达15.82%;(5)综合周边环境变形控制与既有隧道结构保护的效果,推荐采用“先下后上”和“交错先下后上”的工序。研究结果对类似叠交盾构隧道的设计和施工有一定的参考价值。

生物聚合物改良玄武岩残积土崩解特性研究

为提高玄武岩残积土的抗崩解性及其边坡水稳性,利用生物聚合物瓜尔胶改良玄武岩残积土。在干湿循环条件下开展不同掺量瓜尔胶改良玄武岩残积土的崩解试验,观察残积土崩解过程,并对残积土改良土崩解系数和平均崩解速率进行测定,分析瓜尔胶掺量及干湿循环次数对玄武岩残积土水稳性的影响。研究结果表明:瓜尔胶可有效增强玄武岩残积土的抗崩解性能,随着瓜尔胶掺量的增加,改良玄武岩残积土的崩解系数和平均崩解速率呈现先减小后增加的特点,在瓜尔胶掺量为1.0%时抗崩解性能最佳;瓜尔胶掺量一定时,改良玄武岩残积土的崩解系数和平均崩解速率随着干湿循环次数的增加呈现增长趋势,当干湿循环次数N=4时,土体崩解率为N=1时的8倍。由此可见,瓜尔胶作为一种新型、环保的残积土边坡防护材料,可有效提升玄武岩残积土的抗崩解性能。研究结果为生态环保处置玄武岩残积土提供了新的思路,可为玄武岩残积土地区边坡工程的绿色发展提供参考。