超大直径泥水平衡盾构机近距离下穿运营轨道交通区间隧道施工技术

超大直径(15 m)泥水平衡盾构机近距离下穿运营轨道交通区间隧道在国内尚无先例,施工难度大、风险系数高。为保证盾构机穿越过程中轨道交通区间隧道沉降量满足要求,保障运营安全,通过对多种穿越方案综合比选确定采取"列车限速运行,盾构机连续穿越"的策略,采取信息化施工,并实时动态调整推进及注浆参数,确保将盾构机的穿越施工对轨道交通区间隧道的影响降到最低。工程实践结果,实现轨道交通区间隧道的最大变形量控制在12.5 mm,从而确保了轨道交通区间隧道的运营安全。     

隧道通风设计中火灾释热量的取用

1 引言 隧道通风设计中,一般均简单的按隧道内通行车辆的种类来确定相应的火灾规模、释热量（汽车释热量）。但试验证实,在隧道封闭环境内火灾工况下,所产生的释热量还受到火灾现场环境条件、隧道断面大小、通风方式等影响。所以在实际工程设计中还须考虑相应的释热量增大系数。国外对此旱已开展了多样的试验研究,并取得了一些有价值的数据,它有助于对隧道通风设计中火灾释热量的合理取用,及通风、消防系统科学的有针对性的设计。     

地铁列车车厢人工环境分析

地铁区间隧道空气环境是地铁列车车载空调器赖以工作的“室外环境”，隧道空气状况直接影响列车内人工环境状况。本文从不同制式隧道环境着手分析车厢内空气质量状况，提出配置列车车载空调器时必须加强厂方和地铁环按设计人员的交流。     

渗流对铁路隧道内空气温度的影响

由于列车散热使得铁路隧道内空气温度升高,隧道热环境的恶化对列车安全运行及隧道内设备的可靠性带来一定的影响,隧道内热环境的模拟研究对铁路发展具有重要意义。文章通过建立隧道内空气温度非稳态模拟计算模型进行分析,重点考虑了隧道围岩内渗流对空气温度的影响;采用有限体积法对方程进行离散,用Matlab工具编写隧道内空气温度模拟计算程序;分别在不同的渗流作用系数下,对单线铁路隧道内空气温度进行模拟计算。分析得出,渗流对隧道内空气温度具有较大的影响,在隧道内热环境模拟中,特别是对于中长期模拟计算中不能忽略渗流的影响作用。     

川藏线缓坡设置研究

川藏铁路具有典型长大坡道线路的特征,设置缓坡是长大坡道线路解决列车起动加速等问题的重要技术手段。论文以加力坡24‰和30‰两个设计方案,HXD2、HXD2b两种电力机车双机牵引货物列车为依据,对川藏线雅安—新都桥区段各区间的缓坡设置情况进行研究分析。根据经典力学分析,提出了缓坡设置的检算方法,分析发现24‰坡度方案下,各区间均不需设置缓坡。针对30‰坡度方案进一步进行分析,确定出该方案下,在大仁烟-新沟等6个区间需要设置缓坡,并给出了这些区间缓坡设置的合理坡度和坡长范围。采用模拟计算的方法,对上述6个区间进行计算分析,研究发现缓坡设置会导致区间上坡运行时分缩短,下坡运行时分增加,总运行时分减小。     

静力水准仪在运营期地铁隧道变形监测中的应用及分析

文章论述了静力水准仪基本工作原理及其在运营期地铁隧道内变形监测精度的影响因素;结合某项目基坑施工期间运营地铁区间静力水准仪系统监测实例,对列车停运和正常运行情况下静力水准仪的监测精度进行了对比,分析了列车运行对监测精度的影响。同时,采用与人工监测数据相对比的方法对静力水准仪系统的可靠性进行了验证。结果表明,静力水准仪自动化监测系统能够满足运营期地铁隧道实时变形监测精度要求,具有较高的应用价值。     

地铁区间隧道火灾自然排烟模式的研究与应用

成都南部地铁区间隧道采用地面开口的自然通风模式,在国内尚属首次。文章对区间隧道在火灾工况下,通风竖井间距、隧道中隔墙,以及风口阻力系数对自然排烟通风效果的影响进行了数值模拟分析,为区间隧道的结构选型提供了科学的依据。     

从烟气迁移谈轨道交通区间隧道的火灾探测

轨道交通区间隧道的火灾烟气控制有多种模式,关键是对火灾位置的准确判断。隧道内受到列车行驶的影响,高温烟气的扩散会异于常规的火灾烟气分布和扩散规律,提出了以烟气迁移规律为导向的车载火灾探测方案,为在区间隧道发生火灾时第一时间启动事故通风模式,组织人员疏散和火灾救援创造有利条件。     

钢壳混凝土沉管隧道管节结构热量传递规律试验研究

为了解钢壳混凝土组合结构的耐火性能，进而为其结构设计、防火保护提供依据，利用自主研发的多功能大型耐火试验炉，在不同防火保护方案下，进行局部全尺寸构件耐火试验，研究钢壳混凝土沉管隧道管节结构在火灾高温下的热量传递规律。结果表明，火灾中防火板对管节结构有明显保护作用，无防火板保护情况下构件竖向位置出现明显的混凝土脱空现象；防火板背火面测点温度值均随炉膛温度变化呈现规律性变化，但两者并不完全同步，防火板背火面测点温度变化滞后于炉膛温度变化；火灾高温下管节结构的温度影响深度达到距离底板上表面约550 mm，混凝土断面热量传递高度约400 mm。     

轨道交通隧道火灾场景和要素分析

轨道交通隧道内的火灾场景涉及的因素非常多。结合轨道交通车辆火灾事故案例,介绍了隧道内车辆火灾场景及相关要素;提出列车在区间着火应考虑着火后停车和停车后着火两种情况,车厢外底部是典型的列车起火部位;分析了车辆火灾的规模和发展情况。     

Aural comfort prediction method for high-speed trains under complex tunnel environments

Aural comfort is negatively affected during a train’s passage through various tunnel environments. The objective of this study was to propose a prediction model for determining optimal operation parameter combinations to improve train occupants’ aural comfort. High-speed train model tests, combined with a mathematical transfer model, were used to obtain the interior pressure transients under varying speeds, tunnel lengths and seal indexes. Then, a middle ear finite element model was used to simulate the dynamic responses under the pressure transients, and three indicators were employed to assess the severity of aural sensations. Meanwhile, the aural discomfort were classified into four groups according to the duration. Based on the simulation results, the ordinal regression analysis method was used to reveal the effects of the considered factors on aural comfort. The results indicate that aural discomfort sensations begin when a train runs in the middle of a tunnel but are mitigated when it approaches the tunnel exit. Furthermore, aural discomfort is positively correlated with the train speed and the distance from the driver cabin of the head car but negatively correlated with the seal index and tunnel length. As a conclusion, a mathematical prediction model was established that incorporates factors including the train speed, seal index, tunnel length and car position. It can not only forecast aural sensations under certain operation parameters and tunnel environments but also be used for determining the optimal operation parameters to ensure the best aural sensations for high-speed-train occupants.     

Emissions of particulate matters from railways – Emission factors and condition monitoring

We report tunnel measurements, where abrasion particles from different types of trains are measured in two situations and emission factors are calculated from these. The measurements show significantly elevated particle concentrations in train passages that last for about a minute and are accompanied by increased airflow. The emission of particles for each train passage was obtained by summing the product of the particle concentration and the airflow and then multiplying with the tunnel area. The average emission factors were calculated for three categories freight trains, commuter trains and regional trains and found to be 2.9 g/train-km (0.7 – 9), 0.48 (0.1 – 1.6) and 0.24 (0.05–0.9), respectively. The number in brackets refers to the range of values observed. The size-resolved data showed maxima around 1 μm for all three train types.     

上海地铁隧道某区段不均匀沉降的成功治理

由于施工扰动和列车的运营震陷影响，当前运营隧道线路上一些地段存在程度不同的隧道不均匀沉降，从而引起道床与管片脱开、隧道纵缝张开、隧道渗漏水等情况。运营隧道的过大不均匀沉降如不及时控制，任其发展，将严重影响地铁结构及运营安全。通过上海地铁某区段双圆隧道不均匀沉降注浆治理工程实践，探讨了软土地区地铁隧道结构不均匀沉降的控制措施，对其注浆工艺和方案的进一步总结，可以为今后其他线路区间隧道结构整治提供参考。     

高速列车荷载作用下仰拱对隧道整体动力特性的影响分析

仰拱作为隧道衬砌的重要组成部分,其设置对改善隧道结构受力状况,提高隧道结构的整体稳定性都非常重要。但在列车激振荷载作用下,仰拱在隧道整体结构中所发挥的作用还需要进一步研究。文章通过数值分析方法,从动力学角度对仰拱在高速铁路隧道列车振动响应中的作用和影响进行了探讨;比较了不同仰拱形式下隧道结构各控制点的动力学特性及衬砌和围岩受力特性,可为隧道仰拱设置中综合考虑动静力影响提供参考。     

隧道长度对瞬变压力的影响

与阻塞比和车速不同,隧道长度对瞬变压力的影响呈现出明显的非单调性。这是在高速铁路隧道设计中必须考虑的问题。根据现场实测资料,研究分析了压力波的传播、反射和叠加规律,提出了单线隧道相应于压力变化不同情况的"最不利隧道长度"的计算图表及公式。     

On particulate emissions from moving trains in a tunnel environment

Increasing attention is being paid to airborne particles in railway environments because of their potential to adversely affect health. In this study, we investigate the contribution of moving trains to both the concentration and size distribution of particles in tunnel environments. Real-time measurements were taken with high time-resolution instruments at a railway station platform in a tunnel in Stockholm in January 2013. The results show that individual trains stopping and starting at the platform substantially elevate the particulate concentrations with a mobility diameter greater than 100 nm. Two size modes of the particulate number concentrations were obtained. A mode of around 170 nm occurs when a train moves, while the other mode peaks at about 30 nm when there is no train in the station. By using principal component analysis (PCA), three contributing sources were identified on the basis of the classification of the sizes of the particles, namely railway-related mechanical wear, suspension due to the movement of trains and sparking of electric-powered components. It is concluded that the particulate matter released by individual moving trains is a key contributor to fine particles (100–500 nm) on the railway platform in a tunnel.     

寒冷地区隧道温度、渗流规律与冻害预防

根据试验隧道的温度和水流量测试成果,得出了寒冷季节隧道水流量和隧道衬砌后浅层围岩温度随时间的变化规律。预防隧道冻害应有系统观念,一味提高隧道内温度或衬砌壁后温度未必有利于问题的解决。在试验隧道中采用了冻害综合防治措施,即:(1)加强拱顶围岩注浆;(2)选用低温柔性好的防水板;(3)喷射混凝土表面降糙;(4)采用LV法铺设防水层;(5)施工缝设置可排水止水带;(6)采用直接通至中央排水管的环向排水管并进行局部保温;(7)在衬砌下隅角背后设置保温层;(8)在衬砌壁后预埋电热带穿线管等,取得了良好的综合防冻效果。     

八达岭地下站区间隧道火灾控制研究

采用FDS软件对八达岭地下车站相关隧道段的火灾工况进行三维数值模拟计算,结果是火灾强度为20 MW时隧道段的临界风速为3 m/s;采用一维数值模拟方法研究分析了火灾发生在隧道段不同位置时的通风方案,结果表明:合理的利用竖井内轴流风机,可以最大限度地减少隧道内射流风机的数量。     

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。     

跨越既有线段隧道动态施工数值模拟

文章以重庆市地铁1号线大坪车站跨越既有线段施工为研究对象,介绍采用FLAC3D对近距离叠交情况下新建隧道施工引起既有隧道衬砌的应力和位移进行了模拟和分析,同时分析了新建隧道以桩＋承台的方法跨越隧道施工后桩轴力和承台梁弯矩的分布情况,研究成果为今后类似地铁工程建设提供参考依据。