膨胀岩地层双线隧道仰拱矢跨比对二次衬砌力学特性的影响

膨胀岩水敏感性强,遇水膨胀变形,而传统的隧道排水系统不能给仰拱下方地下水提供通畅的排出通道。基于荷载-结构设计理念,采用有限元软件构建二维数值计算模型,分析了不同仰拱矢跨比下隧道二次衬砌弯矩、轴力及安全系数的变化规律。结果表明:仰拱矢跨比对仰拱和边墙二次衬砌力学特性影响大,对拱部影响小;随着仰拱矢跨比的增大,仰拱、边墙处二次衬砌弯矩减小,仰拱处二次衬砌轴力增大,墙脚处二次衬砌轴力减小,仰拱、边墙处二次衬砌安全系数均增大;仰拱矢跨比为1/11.87时墙脚处安全系数小于2,不满足规范要求,因此膨胀岩地层隧道设计应适当提高仰拱矢跨比。     

富水岩溶隧道隧底排水适应性研究与应用

以武九客运专线（武汉—九江）石马寨富水岩溶隧道为工程依托，通过数值模拟分析了仰拱下设置中心排水沟、仰拱填充层内设置中心排水沟两种排水方式下地下水渗流场、衬砌水压力分布规律和隧道结构受力特征。结果表明：仰拱下设置中心排水沟时因排水沟与排水孔共同排水，可明显减小隧底围岩孔隙水压力，仰拱承担的水压力较小，在高压富水条件下可有效降低仰拱隆起、翻浆冒泥等风险；与仰拱填充层内设置中心排水沟相比，仰拱下设置中心排水沟时仰拱中心处弯矩显著减小，边墙、仰拱部位安全系数明显增大，仰拱填充层与仰拱协同受力，隧底结构整体性增强。现场应用结果表明，仰拱下设置中心排水沟虽工序稍复杂，但防排水效果好，可在富水岩溶隧道中推广应用。     

敞开式TBM施工铁路隧道仰拱预制块关键设计参数研究

以敞开式TBM施工特长铁路隧道仰拱预制块结构为研究背景,基于荷载结构设计理论,采用有限元软件ANSYS构建二维平面分析模型,研究了仰拱预制块圆心角、中心水沟沟槽深度、宽度等参数对衬砌结构变形、受力特性的影响规律。研究结果表明:圆心角对仰拱预制块变形、内力影响较小,设计中应根据仰拱预制块拼装技术及轨道结构要求来确定;中心水沟沟槽底至仰拱预制块底部间距h对仰拱预制块变形、内力影响较大,设计中间距h应大于复合式衬砌厚度;扩大中心水沟宽度,可有效降低集中应力值,在满足轨上结构承载能力的前提下,设计中可适当扩大中心水沟宽度来增大隧道排水能力。     

电伴热系统在浩吉铁路隧道冻结防治中的应用

隧道穿越寒冷、严寒地区,在含水环境下易发生冻结现象,严重威胁行车安全。随着我国寒区隧道的大规模建设,寒区隧道冻结防控大多采用“防、排、保温结合”的方式,保温排水系统设计包含侧沟式或中心埋置式保温水沟、中心深埋水沟、防寒泄水洞等方式。以浩吉铁路寒区隧道为例,在前期既有聚氨酯保温侧沟措施下,结合现场出现的侧沟冻结、仰拱填充层积水积冰等问题,采用在侧沟、填充层中央排水槽设置电伴热系统加热,在洞外排水暗管内设置加热电缆等保温措施,解决积冰冻害问题,确保列车运营安全。     

富水铁路隧道基底翻浆冒泥预防措施探讨

为解决富水铁路隧道内基底翻浆冒泥难题,考虑到富水隧道地下水水量大且具承压性的特点,提出"降水压、消隐患、排渗水"的富水隧道洞内防排水设计总体思路,并给出了富水隧道洞内增设降水井、调整双线隧道侧沟位置并加深、优化中心水沟井壁、道床板下增设渗水盲管等具体防排水改进措施。针对隧底存在虚渣层问题,提出采用水平光面爆破开挖、增加人工清底工序、按隐蔽工程验收及无损探测检查等施工质量控制措施。工程实践证明,本文提出的隧道基底翻浆冒泥预防措施是有效、可行的。     

寒冷及严寒地区铁路隧道防排水设计探讨

研究目的:我国寒冷及严寒地区已建成的隧道存在渗漏水影响造成的仰拱翻浆冒泥、衬砌开裂、底鼓甚至侵限等一系列病害.通过对东北地区既有铁路隧道防排水技术现状及运营维护状况进行的调研,分析严寒及寒冷地区防排水设计、施工和运营中存在的问题,指出防排水设计技术需要不断提升水平,从而简化运营维护及保证行车安全.研究结论:结合拟建及在建隧道的防排水设计、施工中存在的实际问题以及新工艺、新材料的实用,总结出保温水沟、中心深埋水沟、防寒泄水洞以及保温盲沟等保温排水的设计应优先采用新型保温材料,减少施工工序以及减低施工难度,以充分解决寒冷及严寒地区隧道的冻害问题.     

基于流固耦合的水底隧道仰拱受力分析与优化

目前,国内外学者对用于铁路和公路交通的山岭隧道断面形式做了不少研究,并得出一些有价值的结论。但是,研究结论应用于水底隧道是否同样能满足衬砌结构受力合理的要求,是值得研究的问题。矿山法修建大断面铁路和公路水底隧道,其断面形式主要采用马蹄形断面,并设置仰拱来控制围岩位移及改善衬砌结构受力。本文以厦门东通道海底隧道为工程背景,采用三维有限差分软件FLAC3D进行流固耦合分析,研究仰拱曲率半径及仰拱部位的防排水措施对围岩位移及衬砌结构受力的影响,优化水底隧道断面形式,以指导大型跨江海的水底隧道的设计和施工。     

严寒地区高速铁路隧道冻害整治及隧道防冻设计优化

由于受认识水平和施工工艺水平的限制,北方严寒地区修建的高速铁路隧道运营后偶发冻害和渗漏水等问题,严重威胁着高铁动车的运行安全。剖析北方某运营隧道原设计防冻和排水措施,隧道产生开裂、鼓包变形和渗漏水等病害及原因,认为衬砌背后的空腔、厚度不足和混凝土不密实是病害产生的主要原因。对渗漏水采用注浆封堵和边墙增设竖排水。衬砌开裂采用注浆嵌缝或锚杆加钢带固定。综合性病害或较严重处设置保温层波纹钢板套衬进行防护,经温度测试,衬砌后均为正温。根据病害及整治效果,对新建赤喀客运专线天秀山隧道防冻害及排水技术措施进行研究优化,采取素混凝土增设钢筋,环向盲管增设保温层,延长深埋水沟,增加竖向盲沟等措施。     

京沈高速铁路支线天秀山隧道洞口段的防冻保温技术

针对寒冷地区隧道洞口段因受洞外气候影响严重而对防冻保温设计要求高的问题,以京沈高速铁路支线天秀山隧道为背景,采用数值模拟方法研究了寒冷地区隧道洞口段温度场及防冻保温措施。研究结果表明:在中心深埋水沟顶部和边墙碎石盲沟外侧设置保温板可以防止负温影响到中心深埋水沟和边墙碎石盲沟;仰拱混凝土无法隔绝负温,仰拱底部的横向排水管、二次衬砌背部的环向透水盲管冬季受负温影响易发生冻结。提出对横向排水管包裹防冻保温层,并将保温板厚度增到8 cm的优化方案。优化后横向排水管和环向透水盲管不再出现负温,满足寒冷地区冬季正常工作要求。     

从施工工艺和防排水效果反思铁路隧道的防排水设计

铁路隧道防排水设计与施工一直困扰着铁路隧道建设者,完善的防排水理论设计在当前的施工技术条件下难以实现,致使一些地下水发育的隧道仍存在不同程度的渗漏水。结合设计、现场施工及运营后渗漏水病害整治,针对围岩防水、初期支护防水、仰拱防排水、施工缝防排水、排水板的设计与施工、无砟道床隆起原因等进行分析,提出取消衬砌背后环纵向盲管外裹无纺布、排水板可采取钉射或自粘的施工工艺、加强无砟道床仰拱防排水及带模注浆等防排水优化设计措施。     

襄渝线K437＋320大坪隧道病害综合整治

通过对隧道衬砌裂损变形破坏原因的分析,分别对隧道拱部、边墙、侧沟采取针对性的整治措施,提出隧道衬砌加固前采用临时支护的必要性,并对影响施工进度的因素进行优化。     

季冻性寒区隧道波纹钢排水沟性能研究

寒区隧道施工中,排水沟防冻害保护措施至关重要。本文依托太锡铁路太崇段崇礼隧道工程,对季冻性寒区隧道波纹钢排水沟的适应性进行相关研究,通过数值计算对波纹钢排水沟结构强度及防冻害性能进行分析,结果表明波纹钢排水沟在正常荷载作用下最大应力约153 MPa,管体水平和竖直变形约6 mm;在保温方面当波纹钢排水沟埋深2.5 m时可以保证其内温度不低于0℃,可以满足铁路正常运营。本文研究方法对今后工期紧张的寒区隧道排水沟施工建设具有一定工程价值和现实意义。     

深埋双线铁路隧道衬砌高水压分界值研究

为研究深埋双线铁路隧道衬砌高水压分界值以及高水压作用下的衬砌受力状态,基于双线铁路隧道设计标准,利用有限元软件计算和分析双线铁路隧道衬砌在不同水压作用下隧道衬砌安全系数的变化规律,确定双线铁路隧道衬砌的高水压分界值。研究结果表明:Ⅱ、Ⅲ级围岩条件下水压力在0~0.05 MPa(约等于隧道净高一半)和Ⅳ、Ⅴ级围岩条件下水压力在0~0.1 MPa(约等于隧道净高)范围内变化时,隧道断面安全系数基本不变。在Ⅱ、Ⅲ级围岩条件下,双线隧道的高水压第一分界值为0.08~0.20 MPa;高水压第二分界值可取为0.40MPa。在Ⅳ、Ⅴ级围岩条件下,双线隧道的高水压第一分界值为0.12~0.35 MPa;高水压第二分界值为0.50 MPa。双线铁路隧道采用标准设计图进行设计时,能够承受的最大静水头为50 m,超过50 m的静水头,则需要优化断面。     

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。     

严寒地区铁路隧道中心深埋水沟设置长度计算方法

严寒地区铁路隧道防寒措施的合理设置直接关系到铁路运营安全。通过对已建成严寒地区隧道排水通道局部结冰情况和太阳辐射对应关系进行分析,隧道洞口的太阳辐射大小是影响隧道排水通道局部结冰的关键因素。为降低隧道冻害在铁路安全运营中产生的危害,量化计算严寒地区铁路隧道中心深埋水沟的设置长度,建立了隧道洞口太阳辐射评价标准,并基于已建成的位于严寒地区铁路隧道优化后的中心深埋水沟设置长度,结合太阳辐射指标、最冷月平均气温,采用麦夸特法(Levenberg-Marquardt)非线性回归计算出公式待定参数,得到了严寒地区隧道中心深埋水沟设置长度计算公式。     

客运专线桥隧相连运架装备方案研究

针对客运专线桥隧相连路段隧道口桥梁架设的问题,介绍单线并置箱梁和双线箱梁的运输和架设设备的选择和施工方法,并对此两种布置方式从施工角度分析了其优缺点。同时也详细介绍了高速铁路箱梁运架设备。     

单线铁路CTCS-2级列控系统设计应用研究

CTCS-2级列控系统主要应用于双线铁路,在单线铁路中尚无工程应用先例,为解决单线铁路CTCS-2级列控系统应用存在的问题,在符合现行规范、不修改列控车载设备的前提下提出CTCS-2级列控系统总体方案。通过单线铁路与双线铁路的差异性对比分析,结合CTCS-2级列控系统功能需求,对闭塞方式、轨道电路配置、应答器设置、临时限速管理等特殊技术问题进行了研究并提出了解决方案。研究表明:CTCS-2级列控系统应用于时速200～250 km单线铁路能够实现列车高速安全运行。     

金台铁路越岭特长隧道设计方案研究

金华至台州铁路的技术标准为单线预留双线,地形和地质条件复杂的越岭段存在隧道方案单双线的比较、工程投资、施工安全、工期控制及防灾救援体系等诸多设计难点。通过对隧道两端的接线条件、会让站的设置、地质条件、单线与双线、施工方法、防灾救援、工期、工程投资及环保等多方面的研究,在确保工期合理、节省投资和运营支出、施工安全可控的前提下,推荐采用18.37 km特长隧道的越岭方案,并采用一次双线分期实施,进口钻爆法+出口1台TBM施工的隧道设计方案。     

高速铁路隧道检测车检测臂末端跟随技术在新建双线隧道中的应用

针对新开通高速铁路隧道潜在病害和新建高速铁路隧道衬砌质量检测效率低的问题,研发了高速铁路隧道检测车。检测车具有3条检测臂,可同时检测隧道上部3条测线,最高检测速度可达10 km/h。在一新建双线高速铁路隧道进行了检测臂未端跟随试验。结果表明:该检测车性能稳定,安全可靠,人机交互界面良好,操作方便;检测臂端部与隧道内壁距离能较好保持在(100±20)mm,很大程度上提高了隧道衬砌质量检测效率和准确性。