铁路隧道排水管道疏通设备研制及应用

我国铁路隧道排水管道存在钙化结晶、堵塞等突出问题,导致排水系统不畅甚至整体失效,劣化了隧道结构服役状态,严重影响到运营安全。对铁路隧道排水管道结晶堵塞情况进行了调研,分析了堵塞原因及堵塞物成分。针对铁路隧道排水系统布设特点,研制了便捷高效的疏通机,并选取了典型隧道结晶管道进行室内及现场疏通试验。结果表明,疏通机可有效清理管道结晶堵塞物,提高了隧道排水系统可维护性以及隧道的整体运营安全。     

岩溶隧道衬砌施工缝排水设施可维护性试验研究

岩溶隧道普遍存在排水系统出现结晶的问题,造成隧道排水不畅、衬砌水压过大、渗漏加剧等问题,对隧道的运营使用和结构安全造成影响。为提高岩溶隧道排水设施的可维护性和减少结晶现象,依托岩溶地区隧道衬砌施工缝渗漏水处治工程实例进行实践和探讨。该隧道的4条施工缝在通车后出现严重的渗漏水问题,通车2年后进行引排处治,但是由于岩溶水的结晶造成排水系统堵塞失效而复漏。在第二次处治中,对原处治方案进行改进:采用防护涂料对混凝土基面和PVC管壁面进行疏水处理,以减少碳酸钙结晶的附着;预留检查孔,可结合工业内窥镜对排水管内的结晶和堵塞情况进行检查。通过处治后约半年周期的检查结果证明,经过改进处治后的衬砌施工缝中结晶的情况明显减少,且排水系统的可维护性也得到提高。     

高原地热隧道混凝土衬砌施工技术研究

新建拉萨—日喀则铁路的隧道工程存在高温围岩和高温裂隙水的异常地热现象.异常地热现象致使隧道混凝土衬砌的工作性能、物理力学和耐久性能劣化,影响隧道结构安全和使用寿命.分析混凝土原料及主要性能,以及高温环境中混凝土物理力学和耐久性能发展趋势和劣化机理.针对高原地热隧道混凝土衬砌施工技术进行系列试验研究,测试高温环境下隧道初期支护喷射混凝土和二次衬砌高性能混凝土的性能指标,提出混凝土掺加高温稳定剂是解决高原地热隧道混凝土衬砌施工技术有效措施等结论.     

高原多年冻土区隧道湿喷混凝土施工技术

在青藏铁路昆仑山隧道成功使用湿喷混凝土作为临时支护。通过试验和经济比选确定选用A类防冻剂、D′类速凝剂和聚丙烯纤维材料,确定水泥与骨料的比为1∶3 4,水泥用量在470kg·m-3～480kg·m-3之间,砂率为60%;水灰比为0 42～0 47。在高原缺氧环境下使用适用于低温环境的喷射机械,采取温控措施,确保喷射时拌和物温度不低于10℃,加强检查,可以保证高原冻土隧道混凝土喷射质量。     

太行山隧道喷射微纤维混凝土施工技术

石太客运专线太行山隧道在设计施工中采用了较多新工艺、新技术及新材料,对喷射微纤维混凝土作为隧道初期支护新技术及微纤维新材料做简单介绍,并将HLS微纤维混凝土与普通混凝土进行对比试验,证明喷射微纤维混凝土作为隧道初期支护在技术上、经济上均是可取的,具有较好的推广应用价值。     

缓倾软岩地层隧道仰拱超挖对结构受力影响

本文以贵南铁路九万大山一号隧道为依托工程,为掌握缓倾软岩地层隧道仰拱超挖对结构受力的影响,运用现场测试技术手段分两种工况开展典型仰拱断面监测工作：(1)仰拱爆破后,直接架设拱架再喷射混凝土形成初期支护;(2)仰拱爆破后,先喷射混凝土填补超挖部分,使隧道仰拱精确成型,再架设钢架,确保钢架与围岩密贴,最后喷射混凝土形成初期支护。对两种工况分别测试仰拱围岩压力、钢架及混凝土应力以分析仰拱超挖处理前后结构受力特征,并对初喷工序在大断面缓倾岩层隧道修建中所起作用进行验证。     

考虑环境作用的复合式衬砌结构设计方法探讨

研究目的:环境作用对复合式衬砌山岭隧道的初期支护和二次衬砌材料性能有不同的影响,特别是对于喷射混凝土,由于其厚度较薄,除考虑环境的接触性侵蚀外,渗漏溶蚀对材料性能的影响不可忽视.本文结合隧道工程的特点,提出复合式衬砌结构的设计方法需根据具体的环境作用条件.研究结论:隧道喷射混凝土厚度较薄,当水压力较大时,由于渗漏所产生的溶蚀将非常严重,在设计中必须加以考虑;不同环境条件对初期支护耐久性的影响不同,设计方法应根据环境介质的侵蚀性、水压力大小、水量大小等因素综合确定;对于以初期支护为主要承载结构的设计方法,仅仅依靠隧道施工期间的监测结果不足以评价整个使用年限内的安全性.     

岩溶隧道排水系统堵塞机理的调查与分析

针对岩溶隧道中普遍出现的排水系统堵塞的问题,调研部分工程实例并探讨相关问题的发生机理和影响因素的作用。由岩溶发育和沉积机理可知,岩溶隧道排水系统的堵塞可分为化学结晶和碎屑沉积两方面的作用。从岩溶沉积的化学反应过程来看,岩溶动力系统是一个三相动态平衡体系,当其中的变量发生变化即可能会造成岩溶隧道排水设施结晶堵塞,主要影响因素包括CO_2分压、流速、温度、pH值、离子种类和浓度。从工程影响因素来看,混凝土衬砌的溶出物、排水系统的设计和施工、隧道开挖造成地下水均衡状态都会造成岩溶隧道排水系统堵塞。     

京沪高铁西渴马隧道初期支护受力特征分析

结合京沪高铁西渴马隧道工程,建立三维数值计算模型,根据相关勘察设计资料选取隧道围岩、注浆锚杆和初期支护力学参数。从隧道围岩最大主应力、最小主应力和塑性区等方面分析围岩的受力特征;从喷射混凝土受力和锚杆受力方面分析隧道支护结构应力特征。通过对现场典型断面实测,计算得到支护结构弯矩最大值处的最大压应力2.41 MPa,表明现行支护参数满足安全性要求。     

隧道初期支护大变形处理技术

随着科技进步,长大隧道越来越多,而长大隧道不良地质灾害多,造成喷射混凝土开裂、掉块、脱落,钢架扭曲、弯折、下沉等初期支护变形,导致二次衬砌厚度不够或直接侵入隧道净空,须对初期支护变形进行处理。某隧道最大变形668 mm,通过横向钢支撑、径向注浆加固、刻槽拆换变形支护等措施,成功完成隧道初期支护大变形处理。     

京张高铁正盘台隧道立体式多径路排水方案研究

长大富水隧道施工过程中涌水风险高,工期紧张,对排水能力要求高,辅助坑道设置方案及排水方案对隧道施工及运营有着重要影响。根据正盘台隧道的工程特点及涌水涌渣情况,结合排水需求,合理地选择辅助坑道设置方案,采用辅助坑道为正洞,增开工作面,实现"长隧短打",同时充分利用辅助坑道进行可控式排水、洞内储水仓、中心排水管分流等创新设计。多辅助坑道与正洞排水系统一起形成了立体式多径路的排水系统,有效降低了涌水淹井风险,保障了隧道工期,减轻了正洞防排水压力,可为类似工程的排水设计提供参考。     

粉细砂层富水岩溶处置方案研究

本文针对溶洞发育规模大、含水量大、水压高且邻近既有隧道,提出"溶洞高位泄水洞+溶洞超前帷幕注浆+大管棚支护"的综合施工方案,并对不同水灰比的水泥净浆进行强度试验,另添加不同比例的水玻璃进行双液浆试验,最终选定水灰比为0.8:1、水泥浆与水玻璃体积比为1:0.5的双液浆作为施工浆液。最后,通过钻芯取样以及孔内成像技术对注浆效果进行验证。研究成果可为类似铁路隧道溶洞处置提供依据。     

新型速凝剂水化机理及工程特性试验研究

喷射混凝土是矿山法修建隧道的基本措施,速凝剂作为喷射混凝土必需的外加剂,对工程质量和经济效益具有重要影响。结合正在建设的某高地应力软岩隧道,分析碱性(Na~+·AlO_2~-溶液)和非碱性(Al~(3+)·SO_4~(2-)溶液)速凝剂的促凝机理,并开展新型碱性液体速凝剂的室内试验和现场湿喷试验,得出如下结论:(1)碱性速凝剂和非碱性速凝剂的促凝机理都是利用活性Al~(3+)的水化反应;(2)碱性速凝剂产生粉尘主要是由于超量的Na~+中断了水泥的水化反应,非碱性速凝剂是由于SO_4~(2+)中断了水泥的水化反应;(3)新型碱性速凝剂最大的特点是降低了Na~+/Al~(3+)的摩尔比(1.19∶1),具有无毒无味、掺量少、落浆回弹少、早强且后期强度损失少等优点,是一种理想的喷射混凝土用速凝剂。     

富水粉细砂岩隧道涌水涌砂处理技术研究

第三系富水粉细砂岩层隧道地层含水量高,开挖后稳定性极差,极易发生围岩变形、坍塌、流砂,施工难度大,安全风险高。本文以兰渝铁路马家坡隧道为背景,以隧道涌水涌砂事件为切入点,分析了富水粉细砂岩涌水涌砂原因,提出了"抽排水+注浆加固+六部CRD开挖+加强初支+综合降水"相结合的施工方案,即采用后退式分段注浆加固和六部CRD开挖施工工艺,并通过加强初期支护,轻型井点降水+深井真空降水,有效解决了隧道涌水涌砂问题,保证了施工顺利进展。     

重载铁路隧道仰拱施工关键技术应用——以中条山隧道为例

为解决软岩隧道仰拱采用传统台阶法施工易出现的初期支护封闭不及时变形大,仰拱二衬采用传统栈桥施工存在的质量缺陷多、安全性差的问题,依托浩吉铁路中条山隧道对仰拱施工技术进行了研究和创新,提出仰拱和下台阶一次开挖技术和仰拱二衬大区段技术。同时针对高地应力、第三系泥岩地层及富水地段等不良地质仰拱施工技术进行了研究和优化。研究结果表明:仰拱和下台阶一次开挖快速封闭成环技术在变形控制、安全性、工效均比传统台阶法好;仰拱二衬采用24m大区段技术在仰拱整体质量,安全性均比传统栈桥施工要好;高地应力段采取早封闭、强支护等措施有效解决了变形较大的问题。第三系泥岩地层采用碎石换填并注浆加固解决了仰拱承载力不足和基底通水问题。富水地段增设独立排水系统解决了地下水对仰拱的侵蚀,降低了地下水对仰拱的作用力。通过浩吉铁路全线多条隧道的应用以及一年多的铁路运营检验证明了仰拱系列施工技术的安全性和适用性,对软岩隧道仰拱施工具有较高的应用价值。     

膨胀性地层铁路隧道衬砌结构及防排水措施优化建议

结合膨胀性地层铁路隧道病害概况以及单、双线铁路隧道断面、防排水设计现状,提出相应的衬砌结构及防排水措施优化建议。衬砌结构的优化建议如下:对单线隧道而言,适当增大其边墙曲率、仰拱矢跨比,提高边墙、仰拱的强度和刚度;对双线隧道而言,适当增大其仰拱矢跨比,提高仰拱的强度和刚度;隧道仰拱处二次衬砌应采用钢筋混凝土,同时在隧道仰拱填充中增设格栅钢架或在隧道仰拱填充顶部增设钢筋。防排水措施的优化建议如下:将设置在仰拱填充内的中心水沟下移至仰拱下方,在仰拱下方设中心水沟或改设为排水渗沟,可将隧道衬砌背后积水均引入仰拱下方的中心水沟排出洞外;而改设的中心渗沟主要用于排出仰拱下方积水。     

对南昆线（西段）隧道衬砌渗漏水整治的思考

本文对新建南昆铁路西段隧道衬砌渗漏水病害整治所采用的主要方法做了简要介绍，包括衬砌背后注浆，衬砌内部注浆，喷抹砂浆防水层，等方法。同时，对其产生的原因进行了分析，并提出了整治的体会，供今后防排水设计和施工参考。     

地铁区间隧道应急排水设置研究

当隧道内发生涌水现象,超出区间废水泵房的排水能力时,地铁运营管理部门应及时进行应急排水。针对地铁区间隧道应急排水问题,结合工程实例,介绍了直接排水、并联排水和串联排水的应急排水方案。直接排水简单、方便、高效,适用于距离短、埋深小的区间隧道;运用并联排水和串联排水,能够有效提高流量或扬程,同时可在很大程度上降低抢险人员的劳动强度,适用于长大区间隧道。排水泵是应急排水工程的主要工具,应根据现场实际所需流量和扬程情况,按照安装方式、排水水质和能量来源,选择合理的排水泵。物联网技术的开发和应用为地铁隧道应急排水系统的信息采集、物理定位、资源共享、隐患排查等提供了方便。