寒冷地区铁路隧道防寒排水设计探讨

在寒冷地区,隧道常常会发生冻害,直接威胁隧道结构及行车安全。总结了我国近年来寒冷地区运营隧道防寒保温防排水设计措施,并对隧道冻胀病害情况进行了分析;从隧道结构、围岩、防排水系统防寒保温以及隧道防排水系统等方面,对寒区隧道防寒保温防排水的综合措施进行了深入的探讨。     

寒区公路隧道温度场及保温层的研究

随着寒区公路隧道的不断增多,寒区隧道的保温问题也受到广泛重视。为了分析计算此类隧道施工过程中的温度场,验证寒区隧道保温设计的必要性,确定保温设计的经济性和有效性,文章以某市西山隧道为背景,结合东北冻土的热力性质特点,利用大型有限元计算程序Ansys,对寒区隧道进行了模拟分析,并且将计算的理论数据与实际测定的数据进行对比,分析隧道开挖后围岩温度场的分布、初期支护以及二次衬砌的温度变化过程,对隧道保温效果进行评定。数据对比表明,将保温层设置在二次衬砌外侧是比较合理的,但在东北寒区,对于断面半径达7m的大断面隧道,仅使用40 mm厚的PU硬质聚氨酯泡沫板作为保温材料是不合理的。为使设计经济合理,保温材料在径向上可以采用不同的厚度。     

川藏公路高尔寺特长单洞隧道设计关键技术研究

拟建高尔寺隧道为国道318线改建项目的控制性工程,为单洞双向行车特长高海拔越岭公路隧道。目前已建成的类似工程样本少,现行公路隧道设计规范没有避难设施的相关标准;针对寒冷地区隧道防冻胀设计只对防排水提出了要求,没有衬砌保温设计的相关对策;施工规范也缺乏高寒地区施工组织设计的相关要求。文章基于高海拔季节性冻融冻胀、单洞双向行车特长公路隧道特征,通过论证选用了隧道技术标准、平纵线位和路面结构型式;在总结和分析国内外类似工程是否设置紧急逃生通道和结合运营通风方式的基础上,本隧道设计采用了车行平导,并对平导压入通风纵向分段数和横通道的连接方式进行了优化;制订了仰拱之下深埋中央排水管和衬砌外贴保温层的防冻保温措施;参考其它行业引入冬期施工的定义和要求,制订了高原施工供氧方案。     

利用地温能的隧道保温加热水沟技术经济分析

为根除严寒地区冻害对隧道运营安全的危害,内蒙古博牙高速公路扎敦河隧道首次应用利用地温能的隧道保温加热水沟技术。该技术通过封闭的热交换管路提取隧道中部围岩地温能,经地源热泵设备提升后,利用供热管路对隧道保温水沟进行加热。与深埋中心水沟和防寒泄水洞相比,保温加热水沟施工工艺简单,对施工进度和隧道结构安全均无影响,施工期间排水通畅,不易被施工污水堵塞,隧道施工环境好;保温加热水沟的前期工程建设投资和后期运营维护费用均低于深埋中心水沟和防寒泄水洞。     

寒区隧道不同排水系统结构形式下保温层作用效果及适用性研究

以哈牡高速铁路鲜丰隧道为例,探究施作保温措施后洞内环境温度以及隧道围岩温度等变量综合影响下的隧道温度场。基于不同的围岩初始温度以及洞内温度,提出相应的寒区隧道排水系统结构形式选择建议,以保障寒区隧道排水系统的安全与稳定。研究表明,同一条件下,设置保温层后排水系统各测点的温度值均有不同程度的提高;设置保温层后,对衬砌背后水管保温效果较好,而对侧边水沟及纵向水管保温作用效果有限;排水系统结构形式的主要区别体现在中心（深埋）水沟内的温度;根据洞内环境温度以及隧道围岩温度,可将寒区隧道排水系统结构形式选择划分为3个区域,分别为A区（无保温）、B区（中心水沟-保温）以及C区（中心深埋水沟-保温）。     

高寒地区隧道衬砌防火保温装饰设计

高寒地区隧道隧道衬砌因低温冰冻作用发生衬砌开裂等多种病害,危及行车安全并导致频繁维修.本项目以实体隧道工程为依托,采用防火、保温、装饰相结合的方法,提出了采用聚氨酯保温隔热层加防火板的内装设计方案,可有效保护隧道二衬的混凝土层不受极端气候的影响而发生粉化脱落,20 mm厚度保温效果可以达到60 mm厚的无机纤维喷涂保温效果,并且在有火势的情况下形成隔热层,防止钢筋混凝土在火灾中迅速升温而降低强度.经测试,聚氨酯保温隔热层不仅能起到防火、隔热、防止垮塌的作用,且经久耐用,可提供至少25年的保用期从而保证隧道的安全,延长使用寿命.     

公路隧道安全设防标准探讨

我国目前没有建立公路隧道安全等级划分与设防标准,设计和管理人员只能依据自己经验和认识程度进行设计和管理,运营安全隐患多。在分析公路隧道安全分级影响因素的基础上,参考世界各国关于公路隧道安全分级与设防标准的研究成果,结合我国公路隧道建设与管理的实际状况,研究符合我国国情的公路隧道安全分级与设防标准,并针对后续研究提出建议。     

大板山隧道保温措施使用效果的探讨

通过大板山隧道中使用的聚氨酯(PU)保温板、硅酸铝纤维保温层和保温门等使用效果的分析,认为保温措施对隧道进出口部位而言并不一定完全解决保温问题,维护隧道的安全性(如开裂、渗水)应该是保持隧道正常运营的首要问题,在这种前提下再考虑隧道运营条件的改善,保温层、保温门措施是有效的,必要的.     

公路隧道运营安全分级与设防标准研究

我国目前没有建立公路隧道安全等级划分与设防标准,设计和管理人员只能依据自己经验和认识程度进行设计和管理,运营安全隐患多。在分析公路隧道安全分级影响因素的基础上,参考世界各国关于公路隧道安全分级与设防标准的研究成果,结合我国公路隧道建设与管理的实际状况,研究符合我国国情的公路隧道安全分级与设防标准,并针对后续研究提出建议。     

季冻区隧道离壁式波纹钢板保温套衬及其保温效果研究北大核心CSCD

为防治季冻区隧道中频繁出现的冻害问题,提出一种新型离壁式波纹钢板保温套衬,该套衬具有施工简便、防水性能可靠、防止混凝土掉块、提高聚氨酯使用寿命等优势,采用数值仿真对季冻区施作离壁式波纹钢板保温套衬隧道的温度场及其保温效果进行研究。结果表明:季冻区隧道施作新型离壁式波纹钢板保温套衬后,阻隔了寒冷空气对衬砌结构的影响,围岩正温区范围增大,隧道冻结线由距衬砌0.48 m围岩处前移至保温套衬,有效防止了季冻区隧道冻害的发生;季冻区隧道贴壁式聚氨酯保温层的保温效果为89.90%~96.43%,新型离壁式波纹钢板保温套衬的保温效果为101.94%~107.14%,离壁式波纹钢板保温套衬的保温效果要优于贴壁式聚氨酯保温层。     

公路隧道交通安全措施探索

保障公路隧道的交通安全不仅事关隧道内司乘人员的生命安全,对隧道本身的结构安全同样有很大的影响。从公路隧道的总体设计、交通工程设施、防火、隧道内装、洞口增减光设施、火灾的预防与救援、隧道的运营管理、宣传教育和交通法规等多方面对影响公路隧道交通安全的因素和相关措施进行了探讨,旨在为公路隧道交通安全措施的研究提供一些思路。     

客运专线铁路隧道瞬变压力现场试验及单维效应分析

客运专线铁路隧道的设计与研究中必须要考虑高速列车在隧道中运行时所诱发的空气动力学效应的影响,其中应重点考虑瞬变压力对旅客乘车舒适度的影响。文章通过遂渝线提速(200 km/h)综合试验中的隧道空气动力及结构动力学试验,对200km/h动车组通过隧道时隧道内瞬变压力的现场试验数据及其单维效应进行了分析与研究。     

地下结构抗震减震措施与研究方法探讨

由于地下结构一直被认为有较好的抗震性能,所以对其抗震减震的理论研究较少,实际工程中采取的抗震减震措施仅仅停留在经验阶段。通过对地下结构抗震减震措施及其分析方法进行研究,对目前地下结构的震害特点、抗震减震措施和理论分析方法进行了归纳总结。分析表明,地下结构的破坏过程主要受地震位移场的控制,与加速度场的关系不明显,所以应尽快修订《铁路抗震设计规范》中有关隧道抗震部分的条文;高烈度地震区的隧道抗震减震措施的耦合技术、减震机理与随机响应分析及动力可靠度的关系、洞口结构抗减震技术以及不同地震烈度下的设防长度、基础处理技术和减震层参数之间的联系等方面需加强研究。这些成果将为高烈度地震区进行的隧道设计和施工提供理论依据。     

加宽五车道和三车道不对称小近距隧道设计

随着交通运输的迅速发展,超大断面小近距高速公路隧道或城市快速干道的建设将成为发展的重点。福州市机场二期隧道初步设计定为加宽五车道,无论是洞室跨度还是设计施工难度均属全国公路隧道之首。对于超大断面隧道来说,扁平率不但直接影响工程造价,而且对结构设计和施工带来新的问题。文章主要通过结构受力和经济比选内轮廓,并通过有限元计算,分析隧道设计的合理性。     

公路山岭隧道衬砌结构补漏技术研究进展

为全面了解公路山岭隧道衬砌结构补漏技术的最新研究进展,文章通过对既有公路山岭隧道的调查和统计,结合大量的文献资料,从防排水设计、材料和施工等方面分析了渗漏现象的本质,明确了隧道抗渗防漏的薄弱部位和保证补漏效果的关键环节;从衬砌混凝土、施工缝、变形缝和活裂缝等方面,介绍了当前国内外补漏技术的最新研究成果(包括补漏涂材、构造补漏和施工工艺等);并探讨了当前隧道补漏技术存在的问题和发展的新趋势。     

城市浅埋隧道的抗震及减震措施研究

随着城市浅埋隧道建设的快速发展,地下工程的抗震性能愈来愈受到关注,隧道结构的抗震、减震分析变得日益重要。文章综合论述了城市浅埋隧道的震害特点及减震措施,并阐述了浅埋隧道地震反应分析的实用方法,进而提出目前抗震设计中应该注意的问题,对改善城市浅埋隧道的抗震设计具有重要意义。     

黄土公路隧道结构设计与施工中的若干问题

针对黄土公路隧道结构设计和施工中的理论研究滞后于工程实践的现实情况,结合白虎山隧道、新庄岭隧道、土家湾隧道三座黄土公路隧道衬砌结构力学性状研究成果,提出了以黄土公路隧道拱顶中心线侧压力系数为判据的深、浅埋界定的新方法,指出应结合黄土特性及埋置深度进行隧道衬砌设计,不宜按计算摩擦角或围岩类别确定隧道的围岩压力;设计时除进行荷载计算外,还应根据工程地质条件,经工程类比及综合研究后确定衬砌结构。应根据不同的地质条件确定设计原则和施工方法,例如,地质条件较差地段应采用微台阶或分区微台阶法施工,而不采用侧壁导洞法或双侧壁导洞法;在取得同等支护效果的条件下应加强初期支护;在湿陷性黄土地区应特别注意水的处理。     

地铁重叠隧道施工顺序研究

文章以深圳地铁三号线老-东区间盾构隧道工程为背景,采用有限元数值模拟研究方法,对地铁重叠隧道段在地表无任何建筑物和地表有房屋基础两种工程条件下,采用先上洞后下洞和先下洞后上洞两种施工顺序的盾构区间隧道施工全过程的力学行为进行了分析对比。通过分析,揭示出了相关的研究成果与实际施工顺序不同的关键所在,可为今后类似工程的设计与施工提供参考。     

隧道-洞口滑坡平行体系受力变形模式与计算方法研究北大核心CSCD

我国目前对隧道-滑坡工程的设计尚无可供参照的行业标准,尤其是滑坡洞口段隧道缺少相应的计算理论。文章首先以平行体系中隧道-洞口滑坡为研究对象,通过归纳总结滑坡地段隧道衬砌的病害特征,构建了相应的工程地质模型;然后将剩余滑坡推力视为导致隧道变形破坏的直接原因,通过荷载传递规律得到作用于隧道结构上的附加荷载,将其与围岩压力叠加推导出了隧道外荷载的计算公式;接着采用弹性地基梁理论,推导出滑坡推力作用下的隧道内力计算方法,从而得到隧道-洞口滑坡的受力变形模式及计算理论;最后通过模型试验对其合理性进行了验证分析,结果表明该方法与实际工程相符,能够为滑坡地段洞口隧道的设计提供参考。