铁路客运专线隧道修建技术

研究目的:通过对客运专线隧道设计、施工各个方面的分析,总结归纳形成铁路客运专线隧道的关键修建技术.研究结论:空气动力学问题、断面及支护参数的确定、洞口型式、防灾救援、结构耐久性、防排水标准、施工方法等是铁路客运专线隧道的关键技术,采用扩大隧道面积和选择洞门型式或设置缓冲结构解决了隧道空气动力学问题,设置救援通道、紧急出口以及系统防灾救援设施解决了防灾救援问题,采用一级防水标准、耐久性混凝土以及合理的施工方法保证了施工和运营安全.     

400 km/h高铁隧道出入口缓冲结构开口率对微压波影响研究

随着高速列车运行时速的提升,车-隧气动效应加剧、微压波超限问题愈发严重。以往研究表明,隧道洞口设置缓冲结构是解决微压波问题的有效手段之一,但是随着隧道长度增加、列车时速提升,仅以入口缓冲结构作为标准的设计方法存在一定局限性。并且国内外的研究重点更多集中在入口缓冲结构,对出口缓冲结构及隧道出入口均设置缓冲结构的设计方法研究相对较少。针对这一问题,利用控制容积法分析出口开口式缓冲结构的关键影响参数。基于LES湍流模型和动网格技术建立三维数值仿真模型,对关键参数的正确性做出验证。分析隧道出入口对称、非对称设置缓冲结构对微压波特性的影响,提出适用于单线和双线隧道的洞口开口式缓冲结构的设计方法。研究结果表明：1)隧道出口缓冲结构开口率是影响出口缓冲结构对微压波压力缓解效率的关键参数,开口率越大,微压波压力最大值越低;2)隧道入口以压力梯度为控制标准设置最优缓冲结构、隧道出口提高缓冲结构开口率的形式,在单线隧道缓冲结构设计中对微压波有更高的缓解率,出口缓冲结构开口率越大,对微压波压力缓解效率越高;3)双线隧道洞口开口式缓冲结构设计时,应当增加其总开口率,同时选择小面积、多个数的开口形式并在隧道出入...     

开孔缓冲结构条件下的隧道单车压力波特征数值分析

在假定隧道内空气流通截面是时间和流动距离的二元函数条件下,根据一维可压缩非定常不等熵流动理论与广义黎曼变量特征线法,发展了高速列车通过设置开孔缓冲结构隧道的单车压力波计算方法,并进行开孔缓冲结构不同参数对初始压缩波强度和压力梯度的分析计算,揭示了开孔缓冲结构的空气动力学特征,对探讨减缓洞口微压波提供了一种分析方法。     

艰险山区客运专线铁路隧道缓冲结构研究

高速列车进出隧道形成的压力波带来乘客舒适度下降、隧道洞口噪声污染、威胁隧道洞口建筑物安全等多种不利影响。为了深入研究高速铁路隧道洞口微压波特性,确定各种缓冲结构在控制微压波方面的效果,提出缓冲结构设计的合理方案。通过模拟实验和数值分析,对主要缓冲结构设置形式进行了分析,并针对艰险山区隧道洞口提出了缓冲结构设计的合理方案。     

客运专线铁路隧道行车的舒适性、安全性及其工程措施探讨

研究目的:根据《中长期铁路网规划》,我国规划修建的客运专线铁路隧道将超过1 000 km,本文以“安全、优质、高效”地建设好客运专线铁路隧道为目标,着重研究、探讨了客运专线铁路隧道工程建设的有关技术措施。研究方法:以满足客运专线高速行车的舒适性和安全性为切入点,分析了客运专线铁路隧道的工程和结构特点,从缓解空气动力学效应,确保隧道结构的耐久性和大断面隧道施工安全等方面,阐述了客运专线铁路隧道具体的工程建设措施。研究结果:与常速铁路隧道相比,客运专线铁路隧道具有其显著的工程和结构特点,建设过程中,必需在借鉴以往工程经验的基础上,不断总结、完善,形成具有其技术特色的措施。研究结论:合理设置隧道断面和结构形式,加强隧道底部仰拱和填充混凝土结构,确保复合式衬砌隧道结构的耐久性和适应超大断面隧道的工程特点,坚持信息化施工原则等,是做好客运专线铁路隧道建设的技术关键。     

客运专线隧道内接触网悬挂方式选择及可行性分析

根据合宁铁路客运专线隧道结构条件，介绍了目前客运专线隧道内主要采用的几种悬挂方式，从悬挂类型、支持结构、下锚补偿等方面进行了对比，并对不同隧道结构条件下各种悬挂方式的可行性进行了研究分析。     

大断面黄土隧道洞口缓冲结构的设计及施工

研究目的:为解决客运专线高速列车通过隧道空气动力学效应的不良影响,本文结合郑西铁路客运专线秦东大断面黄土隧道的工程实例,就该隧道进口缓冲结构设计、地基处理和混凝土施工技术措施进行详细介绍.研究结论:水泥土挤密桩能够有效地消除黄土湿陷性,起到加固地基的作用;该隧道进口采用开孔等截面缓冲结构和帽檐式斜切洞门,充分结合了洞口环境要求,设计美观大方,和洞口地貌浑然一体,起到良好的缓冲作用;但考虑帽檐式洞门施工难度较大,模板台车投入大,周转次数极少,利用率低和工效低,建议设计单位考虑洞门取消帽檐式洞门,洞门和缓冲段设计统一断面多采用定型设计,以提高模板台车的利用效率.     

间缝式开口隧道缓冲结构气动特性分析

采用通用CFD工程分析软件,对高速列车突入有间缝式开口缓冲结构的隧道的空气动力学特性进行三维数值模拟。分析间缝式单、双开口缓冲结构的最优结构形式,采用模型试验和现场测试方法,对数值分析结果进行比较验证。研究结果显示:与常规既有的缓冲结构相比,间缝式开口缓冲结构对压力梯度的降低效率更高,经济性更好。从控制隧道出口微气压波的需要,提出应综合考虑单位米长降低率与总降低率,来选择缓冲结构的形式及参数。     

武广铁路客运专线浏阳河隧道抗水压衬砌计算分析

武广客运专线浏阳河隧道作为国内第一条客运专线水底隧道,下穿城区环境敏感地段,设计提出对埋深<50 m的地段采用全封闭不排水的抗水压衬砌结构形式.对隧道抗水压衬砌结构的计算原则、受力模型进行了探讨,并通过多种工况的计算和比较,对抗水压衬砌的受力特征进行了分析和总结,并根据此受力特征拟定了加深仰拱的衬砌结构形式.     

单线高速铁路隧道入口缓冲结构几何外形优化设计

以单线高速铁路隧道入口线性喇叭型缓冲结构作为研究对象,采用3次NURBS曲线拟合其入口形状,提取控制缓冲结构几何外形的9个设计参数。利用有限差分方法分析各个参数的灵敏度,发现缓冲结构的上下边界长度和入口高度对微气压波最为灵敏,而缓冲结构入口形状对其敏感度最小。采用计算流体力学方法、支持向量机模型和蚁群优化算法,开展以降低微气压波为优化目标的缓冲结构几何外形优化设计,得到适用于单线高速铁路隧道的线性喇叭型缓冲结构外形。与无缓冲结构相比,采用优化设计得到的缓冲结构,微气压波降低约42.1%,单车通过隧道时的车外压力波动幅值减少约9.4%。通过分析线性喇叭型缓冲结构上下边界的长度、入口高度和底部宽度对微气压波的影响,发现这4个设计参数与微气压波呈近似的线性关系,各设计参数间的耦合作用不明显,在实际工程设计中,可单独考虑各设计参数的影响。     

狮子洋隧道泥水盾构始发的风险控制

以广深港客运专线狮子洋隧道为例,简要地介绍了在本工程地质条件下的始发流程,从洞门密封、洞门破除、导轨和负环管片的安装、泥水压力的建立、切口水压的控制等几方面详细叙述了泥水盾构始发的风险控制技术,并着重指出始发三大风险点的具体预控措施。     

富水地层盾构到达洞门密封技术研究

以华东地区某盾构接收工程为例,针对盾构到达洞门帘布时橡胶与盾壳之间无法完全密封引起的洞门漏浆现象,基于三道洞门密封技术以及自制浆液同步注浆和二次注浆技术对洞门密封方法进行研究。研究结果表明:通过三道洞门密封施工以及自制浆液同步注浆和二次注浆技术,使洞门内与外界完全封闭,封堵洞门效果相比于传统施工工艺大幅提高,该技术能使盾构机安全快速地推出外置洞门,迅速高效地完成洞门封堵,大大降低了进洞时常见的洞门涌水涌砂、塌方现象,达到了盾构到达洞门密封接收的预期效果,该技术适用于各种地质条件下的盾构到达接收,尤其在高富水地层应用中效果尤为突出。     

浅析隧道洞口不良地质段的施工技术

研究目的:简要介绍隧道洞口不良地质段的施工技术,隧道坍塌的预防和处理措施,总结隧道洞口不良地质段施工的一些体会。研究方法:通过对洞口不良地质段地质条件的分析,提出不同的施工方法并简要介绍其施工技术特点,同时对隧道坍塌的危害及原因进行简要分析,并提出相应的预防及处理措施。研究结果:在隧道洞口施工方案制定时,应充分考虑现场地质条件,施工前应根据现场实际情况对设计和施工方案进行调整,同时针对可能突发的情况做好必要的准备,并在施工中采取相应的措施。研究结论:山区隧道地质条件复杂,应根据不同的情况,采取合适有效的施工技术及施工方法,确保隧道施工安全及运营。     

震后偏压坡积体免刷坡进洞施工力学效应分析

结合震后四川某地特长高速公路隧道洞口施工的实际工程,针对其提出的免刷坡进洞施工技术,开展震后偏压坡积体免刷坡进洞施工力学效应的分析,通过FLAC 3D有限差分软件计算分析,结果表明:在施工过程要提前作好安全防护准备;左洞洞顶地表呈斜坡状,在剪切应力作用下导致初期支护外侧出现大范围受拉区;该工法可以有效地防止隧道上方坡积土体的滑动,保证施工安全且有效缩短进洞时间,对隧道周围地表植被破坏较小。     

逆斜切式隧道门的受力机理

采用有限元对逆斜切式隧道门的受力进行三维数值模拟分析,并用几何相似比为1∶30的模型试验结果进行验证。分析结果表明,逆斜切式隧道门结构的受力基本特征是:隧道洞口结构处于三维受力状态,按壳体结构进行设计比较合理;当进入洞内距离超过隧道洞径约2.5倍的洞身地段,纵向轴力值远小于横向轴力,且横向弯矩是纵向弯矩的6~10倍,因此在结构设计中可不必考虑纵向内力的影响,简化成平面应变问题;在衬砌突出部位与岩层的交界面上,拱顶沿隧道纵向的轴力达到最大值,而且处于受拉状态,因此对洞口段衬砌结构纵向应进行配筋设计。     

高速铁路桥隧相连段结构设计

位于中西部山区的高速铁路需修建大量的桥隧工程,造成桥台(梁)伸入隧道内布置,隧道洞口段往往为土质地层或基岩风化层,地质条件比较差,桥隧相连段隧道断面大,结构受力复杂,设计、施工难度很大,处理不好,容易留下安全隐患。以西成客运专线工程设计为实例,采用工程类比与理论计算相结合的方法,对桥隧相连段的尺寸拟定、结构设计、排水设计方案等主要技术难点进行研究,成功解决了桥隧相连段的设计难题。研究结论:(1)隧道净空尺寸除满足建筑限界外,必需考虑桥台、梁的结构尺寸、检修高度、设备布置等综合因素;(2)桥隧相连段断面大,结构措施宁强勿弱、安全可靠;(3)隧道低洞口端要设置汇水井、转向排水管、引排管等设施,解决排水问题。     

铁路隧道群划分标准的影响因素及其救援站设置探讨

现行规范中规定"隧道与隧道紧密相连、隧道洞口间距不超过400 m的相邻隧道统称为隧道群",根据该规定,需设置较多数量的紧急救援站和配套工程,工程投资巨大。开创性地从火灾情况下烟气蔓延时温度、可视度方面着手,采用理论分析和实际调研的方法,研究铁路隧道群划分标准及其救援站设置原则。研究结果表明:(1)隧道群中隧道口间距大于250 m时发生火灾,相邻隧道基本互不影响;(2)当隧道洞口间距小于250 m时,可以将相邻的隧道理解为隧道群;(3)隧道洞口间设置了车站的相邻隧道可不受洞口间距控制是否作为隧道群设计,可在相邻的隧道设置射流风机,控制烟雾向隧道内扩散;(4)隧道群中的紧急救援站应尽可能布置在明线上,救援站长度应依据任意车厢着火,且列车均在明线停车考虑。     

铁路隧道射流与洞口风道组合式通风效果分析

射流风机与洞口风道组合通风效果一直是学术界和工程界关注的关键科学问题,在长度超过5km的内燃牵引隧道中,射流风机并未有效阻止风流从洞口隧道内流出,未达到设计通风效果。采用CFD计算软件FLUENT建立三维非线性力学模型,研究洞口射流风机安装断面连接方式、轴流送风口风速、射流风机台数关键因素影响效果。射流风机安装处设置渐变过渡段后,风机吹出的风流可以平稳的进入隧道,从洞口引入新风效果明显;在同样的风量下,送风口风速不同,产生阻力也不同,对洞口端引入新风产生影响,设计中应适当降低送风口风速;在洞口设置同样的射流风机,轴流送风道送入的风量不同,洞口端隧道内风流的状态不同,当送风量大到一定程度时,将产生洞口段隧道风流流出,设计中洞口射流风机的台数应根据送风道的送风量进行调整。     

联拱及超小间距隧道的设计介绍

研究目的:对联拱及小间距隧道设计施工中的一系列问题提出看法,并提供范例,供今后同类隧道设计参考。研究方法:综合介绍白云山、南京地铁、杭州解放路、小洋山等4座双联拱和超小间距隧道的设计与施工,从而总结概括出此类隧道的若干设计、施工要点。研究结果:工程经验加计算分析仍是目前隧道工程设计的主要手段。在笔者列举的工程设计中,设计者在充分吸取前人经验的基础上,通过多种计算为设计提供了定量分析的依据,施工监测信息的反馈使设计更趋完善。研究结论:联拱及小间距隧道技术能有效地缩小线间距,减少洞外征地、洞口高边坡、洞外线路高填方或引桥工程;白云山等4座隧道设计中采用的小导管或大管棚超前支护、对拉锚杆、微震爆破等对于保护围岩、发挥围岩的自承能力起到了决定性作用;在铁路下开挖隧道,须做好扣轨和巡视工作,确保铁路运营的安全;在联拱及小间距隧道的情况下,应进行施工监测。