高速铁路隧道压力波一维模型数值方法简介

高速铁路隧道压力波是高速铁路隧道修建中的关键技术,研究结果是合理确定隧道断面大小的主要参考依据.在简要回顾国内外相关方面研究成果的基础上,重点介绍了作者等人多年来采用的一维可压缩非定常不等熵流动模型和特征线法,介绍了隧道单车压力波、隧道会车压力波和考虑竖井、隧道内断面突变等情形下的验证实例.     

台湾海峡海底铁路隧道建设方案

从国内外江、河、海底隧道的建设经验出发,根据长隧道及高速铁路隧道的设计、施工经验,论述了台湾海峡海底隧道采用铁路隧道方案的合理性;给出了台湾海峡海底隧道的断面形式、断面面积及洞门形式建议方案;提出了台湾海峡海底隧道选择施工方案要点;介绍了国内江河海底隧道的建设情况;重申审核工程修建好坏的理念,及修建过江、过海隧道比桥梁的优点;最后给出了修建海底水下隧道急需深入研究和解决的重大关键技术问题。     

台阶法施工技术在高速铁路隧道施工中的应用

高速铁路隧道一般选择单洞双线的断面,影响选择隧道断面的因素是隧道空气动力学。施工过程中,增大开挖浅埋隧道断面的同时,安全性的保障和技术性合格的难度也在增加。正确的施工方案是确保工程保质保量完成的关键。为使台阶法施工技术可以广泛应用于高速铁路隧道施工,举例研究了某高速铁路浅埋隧道工程,用模拟数值及现场测试的方式研究分析台阶法施工技术。     

基于车内瞬变压力变化的400 km/h高速铁路隧道净空面积探讨

为推进中国高速铁路隧道技术标准深化研究,开展400 km/h隧道结构设计参数的研究工作,而隧道净空面积为其中的一项重要内容。为尝试从列车内部瞬变压力角度得到400 km/h高速铁路隧道净空面积,建立基于舒适度标准的高速铁路隧道净空面积确定方法,以控制工况为基础,通过计算和分析,从列车密封性能方面讨论维持现有隧道净空断面的可能性,并研究提出400 km/h隧道净空断面建议值。主要结论有:1)现有350 km/h单线隧道以400 km/h运营时,列车动态密封指数最低为22 s,车内瞬变压力超标的可能性较大; 2)400 km/h单、双线隧道净空面积建议值分别为85 m~2和100 m~2,对应的列车动态密封指数最低为18 s,更加符合现有标准对列车密封性能的要求,车内瞬变压力超标的可能性大幅降低; 3)提出的400 km/h高速铁路隧道净空面积建议值和对应的密封性能要求可为有关标准、规范的制订提供参考。     

高速铁路隧道全断面预加固技术的应用研究

总结分析了目前高速铁路大断面软弱围岩或土质隧道施工中存在的问题,认为如何处理好掌子面前方的“待挖核心体”是控制此类隧道整体稳定性的关键,运用沿隧道纵向全断面预加固的易切削玻璃纤维锚杆来提高“待挖核心体”的等效刚度,控制“待挖核心体”的变形,使得隧道周边的拱效应能自然发挥作用,可以保证隧道能够全断面安全、顺利开挖掘进。介绍了隧道全断面预加固技术的一些基本概念,并运用有限元方法对隧道全断面预加固进行了三维数值模拟,同时阐述了设计施工的基本应用原理,为该法在我国的应用、推广提供了一定的理论支持。     

郑万高铁隧道大断面机械化施工关键技术研究

为实现大断面隧道机械化施工,针对郑万高速铁路湖北段隧道机械化施工所面临的掌子面稳定性控制、支护结构参数优化、机械化施工工法及施工工艺参数选取等主要问题,采取现场试验、资料调研、理论分析等手段,提出掌子面稳定性综合分级方法及稳定性控制措施,并对超前支护、洞身支护参数进行优化。郑万高速铁路采用全断面法和微台阶法2种工法进行施工,同时,对高压劈裂注浆、低预应力锚杆、超挖控制、高标号初喷混凝土等施工工艺进行探索和应用; 在信息化项目管理平台的基础上,建立基于施工动态管理的隧道作业面分类管理方法。研究成果在郑万高速铁路的成功应用将极大提高隧道建设的机械化水平,为隧道机械化施工提供参考。     

中国铁路、隧道与地下空间发展概况

通过总结目前中国隧道的修建概况,说明中国是目前世界上隧道和地下工程数量最多、发展速度最快、地质及结构形式最复杂的国家;从时速250～350 km高速铁路、时速200～250 km既有线提速、高原冻土铁路、铁路重载运输4个方面的建设成就和4个技术平台的搭建阐述铁路快速、高效发展的现实;介绍中国中长期铁路网规划、国际铁路通道提议及将要实施的重大工程;扼要总结中国隧道及地下工程修建的主要技术：1）江、河、海底隧道修建技术;2）钻爆法施工技术;3）浅埋、超浅埋暗挖法施工技术;4）开敞式TBM全断面掘进机施工技术;5）盾构法施工技术;6）沉管法施工技术;7）辅助工法;8）明挖法地下深基坑围护结构施工技术;9）地铁车站施工技术;10）环境保护施工技术;11）高新技术改造、提高隧道施工质量技术。     

公路隧道断面轮廓尺寸量测计算

隧道断面轮廓尺寸检验是隧道质量检测项目中的重要组成部分。本文阐述了激光隧道多功能检测仪的工作原理;通过利用断面仪扫描获得测点的极坐标值和笛卡尔坐标值,获得了隧道轴线偏位、净宽及拱顶与拱腰高度的计算式,从而可真实判断隧道轮廓尺寸是否满足要求。通过算例,给出了隧道断面轮廓尺寸的量测计算结果。     

激光断面仪在隧道开挖和初衬断面质量检测中的应用

本文通过对激光断面仪检测原理的介绍,以安徽南部山区一特长隧道断面检测为背景,叙述了激光断面仪在隧道开挖和初衬断面检测中的实际应用,并对激光断面仪的数据采集,数据处理和使用注意事项做了全面阐述.可为类似工程的检测提供参考.     

断面分析系统在台金高速公路雪岭隧道施工中的应用

台金高速公路雪岭隧道全长3788m,双线四车道,隧道轮廓设计为半径587 cm的单心圆。主要介绍了断面分析系统的功能与特点,结合在雪岭隧道的应用,分析了断面分析系统的应用效果和应用前景。     

我国隧道及地下工程近两年的发展与展望

总结我国隧道及地下工程近两年的发展情况。1)铁路、公路、地铁、水工等主要领域的隧道总数和总长度快速增长。2)重难点隧道及地下工程建设进展顺利:青藏铁路关角隧道、兰新高铁祁连山隧道、兰渝铁路木寨岭隧道、烟台地下水封LPG洞库、渝黔高铁天坪隧道等相继完工;港珠澳大桥沉管隧道、引松供水隧洞、引汉济渭输水隧洞、武汉三阳路长江隧道、大瑞铁路高黎贡山隧道、京张高铁八达岭地下车站、惠州地下水封油库、湛江地下水封油库、珠海横琴地下综合管廊等在如期建设中。3)特长山岭隧道建设技术、软岩隧道大变形控制技术、高瓦斯隧道建设技术、岩爆隧道建设技术、大断面矩形顶管及矩形盾构设计与应用技术、隧道机械化施工水平等方面取得了进一步的突破。我国隧道及地下工程修建技术整体处于国际先进水平。国家新型城镇化建设、新一轮西部大开发、"一带一路"、海绵城市、城市地下综合管廊、城市轨道交通、京津冀协同发展、长江经济带、珠三角经济区等战略规划,为我国隧道及地下工程领域技术发展带来了前所未有的契机。最后,基于隧道及地下工程发展方向,指出超长隧道技术,高地应力软岩大变形控制技术,高水压、大断面水下隧道建设技术,高地温、高地热隧道建设技术,高地震烈度与构造活跃带的隧道建设技术,隧道运营维护管理技术,新材料研发与应用的开发等是今后需要深入研究的关键课题。     

高速铁路太行山超长隧道群关键技术

为研究解决石家庄至太原高速铁路隧道断面有效净空面积标准、长段落膏溶角砾岩地层内修建隧道、特大断面隧道修建以及超长隧道(群)防灾救援系统设置等技术难题,通过采用调研分析、数值模拟、模型试验、现场试验段试验等一系列研究手段,确定了时速250 km高速铁路单线、双线隧道有效净空面积标准,顺利实施了高速铁路特大断面隧道到2条单线隧道的过渡,安全通过了长大段落膏溶角砾岩地层,创建了铁路特长隧道(群)防灾救援成套技术,最终实现了石太客运专线的顺利开通运营,并取得了良好的经济效益和社会效益。     

高速公路扩建对下伏高速铁路隧道安全状态的影响研究

依托连霍高速公路扩建工程通过郑西高铁阌乡隧道上方这一典型案例,采用FLAC3D有限差分程序对施工过程进行三维仿真分析。从横断面、纵剖面的变形两个方面对高速铁路隧道安全状态进行了研究。从纵剖面来看,仰拱位移普遍小于拱顶位移,且受地形和隧道与开挖区域的相对位置影响,最大位移发生在50 m位置处的拱顶,量值为6.3 mm,每10 m的最大差异沉降为0.97 mm,小于高速铁路轨道变形要求;从横断面来看,隧道结构由于上部开挖导致卸荷效应,整体呈现隆起趋势,其位移方向趋向于开挖区域。现场施工和监测表明通过采用竖向分层、纵向分段的开挖方式,阌乡隧道的结构变形量得到有效控制,保证了扩建工程的施工安全与高速铁路隧道的运营安全。     

铁路隧道施工主动控制变形技术研究与实践

针对隧道施工中对加固围岩、充分发挥围岩自身承载能力方面重视不够,致使隧道开挖分部较多、工效低以及软弱围岩发生大变形等问题,通过对煤矿行业主动控制变形、国内外主动控制变形技术进行调研和部分铁路隧道施工实践、研究,得出如下结论： 在隧道施工中主动控制围岩变形,可充分发挥、调动围岩的自承载作用;采用主动控制围岩变形技术,可实现软弱围岩大断面机械化快速施工,解决超大断面设计施工技术难题,有效控制高地应力软岩隧道变形,避免大变形的发生; 锚杆、锚索以及注浆加固地层等是主动控制围岩变形的关键技术措施,必须配置大型机械设备,掌握成套施工工艺,确保锚固的及时性和有效性。     

复合式衬砌隧道总安全系数设计法修正与应用研究

为评价复合式衬砌这一整体结构的安全性，对以往所建立的复合式衬砌隧道总安全系数设计法的不合理之处进行修正，并再次分析不同铁路隧道的安全性，同时与挪威Q法支护参数进行对比，最后结合案例说明该方法在断面形式比选方面的应用。结果表明： 1）所建立的总安全系数设计法可以为初期支护和复合式衬砌的支护构件选择、量化设计和整体优化设计提供一定的理论基础。2）采用总安全系数设计法对不同铁路隧道安全系数计算的结果与现场实际施工情况、既有隧道病害情况基本相符。3）挪威Q法提出的支护参数如果用于我国时速350 km的高速铁路双线隧道，Ⅲ、Ⅳ级围岩总安全系数满足要求且较为经济，但Ⅴ级围岩安全系数偏低；采用耐久性锚杆有利于充分发挥锚杆-围岩承载拱的支护作用，从而可以减少喷层和二次衬砌的强度，提高经济性。4）总安全系数设计法可以用于隧道断面形式与支护参数的精细比选。     

山岭隧道机械化大断面法设计关键技术

为解决长大山岭隧道钻爆法机械化安全、快速、高质量施工所面临的技术问题,依托郑万铁路湖北段隧道工程,采用“科研先行、试验验证、推广应用”的工作方法,开展隧道大型机械化修建技术研究与现场试验。结合国内外调研情况及工程实践,得出如下结论： 1)隧道机械化修建方法是对传统方法的系统性改变; 2)Ⅳ、Ⅴ级围岩传统多台阶法、被动支护、围岩压力“分担比”理论与机械化大断面法不相适应; 3)机械化大断面法施工的核心要点是“快挖、快支、主动支、快封闭”; 4)隧道结构设计采用规范中基于松散压力的围岩压力计算方法与实际存在差异,可采用形变压力计算方法; 5)对于采用机械化大断面法施工的隧道,掌子面超前主动支护体系与洞身主动支护体系是确保隧道掌子面附近围岩稳定的关键。     

山城轨道交通隧道下穿铁路施工措施研究

为探讨山城轨道交通隧道下穿铁路施工措施,依托重庆市轨道交通1号线中梁山隧道进口下穿襄渝铁路2号线段,通过理论分析和数值模拟等手段,对下穿段施工方法、施工地表变形、火车荷载对初期支护安全性影响进行研究。主要研究结论如下： 1）富水强风化泥岩段隧道施工应做好防水排水系统的设置,适时施作超前支护并尽快封闭断面; 2）在下穿段选用三台阶七步法,既可满足沉降限值的要求,又可提高效率、节省成本; 3）火车荷载会影响隧道结构的承载能力,在埋深19 m的富水强风化泥岩中施工地铁隧道,初期支护结构安全性仍能满足要求; 4）通过现场实测,证明施工沉降控制效果明显,保障了襄渝铁路2号线的运营安全;5）为类似施工采取相应措施控制地表沉降,保护周边铁路及隧道结构的安全提供了一定的理论依据。     

我国隧道及地下工程发展现状与展望

分析我国隧道及地下工程的现状,包括铁路隧道、公路隧道、地铁隧道、水工隧洞、市政隧道和地下能源洞库等。总结近年来我国隧道及地下工程在各个方面的技术发展与创新,包括:勘测与地质预报、设计方面、施工方面、防灾救灾与通风照明、风险控制与运营管理、防水排水新材料与新工艺应用等方面。重点对施工技术方面的技术发展与创新进行了较为详细的阐述,包括:浅埋暗挖技术,盾构、TBM装备与施工技术,单护盾TBM,敞开式TBM,矩形顶管技术,盾构始发、到达零覆土技术,岩溶隧道处理技术,高地应力隧道变形控制及岩爆处理技术,钻爆法机械化作业线,瓦斯隧道问题,沉管隧道技术等。最后,对我国隧道及地下工程的发展进行展望,认为:特长隧道将成为我国隧道建设的"新常态",地铁工程将持续发展,城市铁路将逐步地下化,城市地下公路会悄然兴起,城市排蓄水工程深层隧道方案值得推广,地下空间开发利用与地下管廊工程将由原来的"单点建设、单一功能、单独运转"转化为"统一规划、多功能集成、规模化建设"的新模式,地下能源洞库将成为必然,南水北调西线工程值得期待,三大海峡通道的建设势在必行,互联互通的国际通道建设其隧道工程将会很多,也会遇到诸多挑战。总之,我国隧道及地下工程事业将会有更大的进步和更为广阔的发展空间。     

软弱围岩地层隧道大断面机械化施工工法应用

为解决我国山岭隧道施工技术落后的问题,对高速铁路大断面隧道的机械化施工工法进行阐述。通过配备成套的隧道机械化工装设备,并经现场试验研究,形成开挖、支护、衬砌、水电缆槽4条隧道施工生产作业线的新型施工组织模式,以实现Ⅳ、Ⅴ级软弱围岩机械化大断面的连续施工。通过全电脑三臂凿岩台车的应用,开挖炮眼精确定位、系统锚杆精准安装、施工信息同步上传等施工难题得以解决; 通过各类大功率机械设备的配置和应用,可缩短各道工序的循环时间,实现软弱围岩早封闭的安全管理理念。根据大量的监测数据和现场实践表明,隧道大断面机械化施工工法的施工质量可靠、施工效率高且施工安全。