云南省香德2级公路德钦隧道保温防冻设计

云南省香德2级公路德钦隧道处于低纬度高海拔地区,海拔约3400m,冬季寒冷,冰冻时间长,建设时须进行保温防冻设计。从保温防冻工程措施、保温材料设置方式、保温材料比选等方面介绍德钦隧道的保温防冻设计,其对于类似寒区隧道的保温防冻设计具有一定参考价值。     

香炉山隧道消防系统的选择与设计

香炉山隧道全长约2 400 m,为目前辽宁省在建高速公路最长隧道。根据隧道长度和远期交通量,隧道消防等级为A级。隧道消防设施采用灭火器 消火栓给水系统 固定式水成膜泡沫灭火装置 泡沫-细水雾灭火系统。香炉山隧道冬季平均气温在-15℃,消防给水管道保温系统采用"电伴热为主,管道保温为辅"的技术措施来解决冬季保温问题。     

太阳能热水系统在隧道消防防冻中的应用探析

针对冬季寒冷气候条件下隧道消防管道水防冻问题,现阶段常采用电伴热技术手段。经多年工程应用可知,电伴热系统存在投入高、能耗高及稳定性差等诸多问题。为有效解决隧道消防管道水的防冻保温问题,本文基于陕北地区丰富太阳能资源的高效利用,以黄延高速公路扩能工程府村川隧道为研究对象,创新性采用太阳能热水系统对隧道消防管道进行内加热的技术原理,开展隧道消防防冻系统的设计与工程应用研究,并对太阳能热水防冻系统的运行效果进行了周期性监测。结果表明,太阳能热水系统用于隧道消防防冻方面具有可行性;通过设置合理的太阳能热水防冻系统,冬季气候条件下可保证消防管道水保持在设计温度要求范围内,能够有效提高隧道消防系统在冬季条件下使用可靠性。     

寒区铁路隧道保温排水设施设计标准研究

针对目前寒区隧道保温排水设施缺乏系统设计标准的问题,结合寒区分区及隧道保温排水技术现状,通过调研东北及华北北部地区寒区铁路隧道冻害情况,提出按气温条件的寒区铁路隧道设计分区方法;通过分析保温排水设施的适用条件,结合运营铁路隧道内及排水设施内的温度实测分析,提出不同分区的寒区隧道保温排水措施设置建议长度。结果表明:1)寒区铁路隧道可按年平均气温和最冷月平均气温划分为5个分区; 2)高式保温测沟仅在温度较高的寒区适应; 3)洞口一定范围段的水沟埋置于结构以下是寒区保温排水的有效手段; 4)长隧道洞身段采取保温措施后可以将水沟置于结构内; 5)有条件时长隧道宜采用人字坡,并加大隧道内的纵坡坡度,有利于改善排水条件,防止水沟冻结。     

寒区隧道洞口衬砌开裂和道床冰害原因分析及整治

为解决寒冷地区隧道内部产生的冰害问题,以东北地区某铁路隧道为例,采用综合分析的方法,对案例隧道洞口衬砌开裂、渗水以及道床冰害产生的原因进行研究,并提出相应的整治措施。研究结果表明:1)隧道洞口围岩衬砌开裂主要由围岩冻胀力引起,采用喷涂保温层+防火砂浆的保温措施以及锚杆补强和裂缝嵌补的结构措施可以有效避免衬砌的开裂;2)引起道床冰害的洞内水主要来源于洞口路堑的积雪融化水和仰拱局部渗水,采用双侧水沟布设电加热设施、洞口道床底部设置小型挡水坝并加设横向电加热设施和进口路堑位置及路堤零填段设置挡雪设施的措施可以有效解决道床冰害问题。     

寒区公路隧道地源热泵型防冻保暖系统施工技术要点

寒区隧道的排水和防冻保温措施,往往在使用后若干年内就需要翻修,为了长期地解决寒区隧道的冻胀和结冰等病害,需采取一定的主动供热措施,目前国内外许多寒区隧道采用的主动供热的防冻保暖措施有衬砌加热、排水沟供暖等,但常规的各种电力和燃煤方式的加热方法,都存在能耗大、运营成本高等缺点。所以,寒冷地区迫切需要一种能耗小、运行成本低的主动防冻供暖技术,从而能够有效地根除隧道病害。寒区公路隧道地源热泵型防冻保暖技术是对隧道进行主动供热的节能技术,既能长期地解决寒区隧道的冻胀和结冰等病害问题,又有比常规的加热方法能耗小、运营成本低等优点。     

喷雾冷却法应用于雪山隧道降温之研究

在夏季高温国家,隧道内空气温升问题于高车流量长公路隧道为日渐重要之严肃课题,针对台湾雪山隧道研究喷雾降温系统应用于隧道降温之可行性。雾滴粒径为喷雾降温系统的重要设计因子,首先建立喷雾降温系统雾滴之数学模式计算不影响驾驶能见度之雾滴粒径,及以计算机数值分析隧道相对湿度、喷雾水量、水温及隧道风速对喷雾降温系统之影响,同时由模拟结果拟定喷雾降温系统之设计参数,并于雪山隧道内设置喷雾降温设施,进行全尺度试验。实验结果显示,喷雾降温可在不影响驾驶能见度条件下有效降低隧道温度。     

寒区隧道冻害成因与若干防治新技术

对寒区隧道冻害进行了分类并探讨了其成因,特别是对衬砌结构因冻损伤的原因进行分析,并将其分为衬砌结构因壁外冻胀损伤和因壁内冻胀损伤两种类型。分析表明,前者对结构的影响较小,后者对结构的威胁较大。针对寒区隧道衬砌结构容易发生裂缝的现象,提出了减少温变过程中的不利约束,预防衬砌出现较大温度应力,进而预防衬砌裂缝发生发展的工程措施。在寒区采用背贴式止水带预防衬砌施工缝渗漏的方法存在不足,宜以中埋式可排水止水带取代。环向排水管应直通中央排水管,在围岩富水且衬砌壁后中、下段环向排水管易冻的隧道区段,沿环向排水管宜设置条带状局部保温层。在隧道潜在冻害威胁较大的区段,通过在衬砌壁后设置电热带穿线管,可提供电热融冰的隧道防冻预案。试验工程表明,可排水止水带、直通中央排水管的环向排水管、电加热融冰等技术在寒区隧道中应用效果良好。     

回头沟隧道洞外温度对围岩温度的影响分析

根据回头沟隧道的围岩温度实测数据,分析自洞口向内围岩温度与隧道外温度的变化趋势关系,以及同一断面距离洞壁不同深度的围岩的温度受硐室温度的影响大小。根据监测数据分析,确定季冻区回头沟隧道为防止冻融现象需做保温防护段的隧道长度为115 m。     

保温措施下大体积混凝土冷却管温控温度场和应力场分析

以一个悬索桥承台大体积混凝土构件为例,采用MIADS/Civil有限元软件对无保温措施情况下施工方案进行计算,对比实测温度数据和理论计算温度数据,结果显示两者基本吻合,数值模型的可靠性良好;优化承台表面保温措施和内部冷却管通水,对比分析优化前后承台的计算温度场和应力场,结果表明,施加保温措施、改变冷却管通水参数可控制承台的里表温差,降低承台表面出现温度裂缝的风险。     

基于对流-导热耦合作用的寒区隧道保温隔热层研究

寒区隧道的抗冻措施研究对隧道建设有重要意义,基于对流-导热耦合作用的非稳态传热有限差分计算模型,计算分析寒区隧道多年冻土和非冻土段外贴式及中隔式保温隔热层的保温隔热效果,并对寒区隧道纵向铺设保温隔热层后的抗冻效果展开研究。结果表明:1)在非冻土地层外贴式保温层保温效果较佳,在多年冻土地层中隔式隔热层隔热效果较佳,两者效果相差不大;2)受周期性入口风温的影响,隧道衬砌背后温度呈现周期性变化,变化幅度逐年递减。在材料、施工允许的前提下,建议采用外贴式保温隔热层;设计时,保温隔热层厚度应作经济技术比选。本文研究成果可供寒区隧道设计者与研究者参考。     

寒区隧道围岩温度场变化规律及防冻保温分析

为解决寒区隧道的冻害问题,通过对现有寒区隧道保温措施调查分析,以青海省红土山隧道为依托,建立寒区隧道围岩温度场有限元分析模型,引入隧道环境温度实际监测数据作为模型分析温度参数与边界条件。分析了不同环境温度条件下保温层厚度对隧道围岩温度场的影响,计算了不同隧道环境下应铺设的保温层厚度,得到了不同风速、风温条件下隧道围岩温度场变化规律,探讨了沿隧道纵向分区段设置不同厚度保温层的效果。研究成果可为寒区隧道的保温防冻提供理论依据,并可为类似工程提供借鉴。     

某电动车暖风系统冷却液回路除气性能研究

本文对某电动车暖风系统在运行时,高压水加热器无法持续运行、膨胀水箱中出现白色"泡沫"状物质进行了原因分析,得出增加水阀、改进冷却液回路除气性能的优化措施,并最终在台架试验、整车采暖试验中证明了方案的有效性。     

季节性冻土区隧道温度场分析与预测

为预防季节性冻土区隧道因防寒保温措施设置不足引发的冻害,研究季节性冻土区吐库二线中天山隧道温度场变化规律及其防寒保温参数。基于围岩温度场现场测试研究,利用ANSYS有限元软件,同时考虑水文地质条件、混凝土衬砌水化热、大气温度和地温随时间变化等影响因素,预测、比较隧道施加保温层和未施加保温层的冻融循环圈。总结出设置保温边沟和设置厚度≥5cm、导热系数≤0.03W/(m•K)的保温层是必要和合理的。     

车用PEMFC电堆低温起动试验研究

根据质子交换膜燃料电池(PEMFC)电堆起动和停机的控制策略,建造了PEMFC电堆低温起动平台。用20mm厚的软橡塑泡沫、聚苯乙烯和真空绝缘板将电堆密封,在-10℃环境舱内分别进行保温试验研究;当电堆中最冷的电池阴极催化层的温度达到触发温度(0℃)时,起动并加载PEMFC电堆至某一低温起动试验工况。试验结果揭示了PEMFC电堆低温起动的某些规律,为燃料电池汽车的商业化提供技术基础。     

考虑隔热层的寒区隧道围岩温度径向传播规律及相关参数研究

寒区隧道围岩径向温度传播规律对隧道保温设计具有重要的指导意义。目前寒区温度场的研究多为现场实测与理论分析2个方面。为得到寒区隧道支护结构与围岩温度沿径向变化的规律,自行研制了温度模拟足尺试验仪器,并在此基础上开展了无隔热层与有隔热层2种条件下的模拟试验,分析了隧道围岩径向温度场变化规律。结果表明： 模拟环境温度为-12.5 ℃条件下,无隔热层时,90 h时环境温度降到-9 ℃,初喷混凝土层与围岩的交界面处的温度降低至0 ℃,当温度进一步降低时,围岩出现冻结状态,且随着时间的推移,冻结范围逐步扩大,192 h时环境温度降低到-12.5 ℃,各界面温度基本达到稳定; 设置4.5 cm隔热层时,由于隔热层作用,450 h时支护结构混凝土及围岩内的温度均大于0 ℃。结合试验最后确定了隔热层、隧道支护混凝土与围岩的导热系数与导温系数,结果可为寒区隧道保温设计提供依据。     

寒区公路隧道消防管道放水保温模式优化研究

寒区公路隧道消防系统保温关系着隧道运营消防安全。为了优化寒区隧道消防管道放水保温方案,建立了管道保温计算模型,根据传热学原理,采用多工况对比优化分析的方法,分别计算了消防主管和消防支管的放水时间和放水量,并确定了合适的保温层厚度;运用ANSYS软件对消防支管在无保温层和确定保温层厚度下进行了管道温度模拟分析。结果表明: 保温层越厚保温效果越好,但厚度达到一定值时,保温效果增长不明显,其厚度合适取值为0.06～0.08 m;环境温度和保温层厚度相同时,消防系统不冻,消防主管控制着放水量,消防支管控制着放水时间,应遵循“消防支管勤放水,消防主管控制放水量”的原则;数值模拟结果验证了消防支管在0.08 m保温层时,间隔8 h放水能够满足管道不冻的要求。结果可为寒区隧道消防管道保温设计提供依据。     

广州国际金融城起步区地下道路系统总体设计

广州国际金融城起步区内核心区域地面完全实现电动车+慢行的绿色交通,车行交通都通过地下道路系统组织。负三层地下道路系统由"两横两环"骨架组成,地下道路通过次环和连接道两种方式与地块车库衔接。运用模拟软件对隧道内的火灾场景及烟气蔓延情况进行模拟计算,论证了消防疏散体系的安全性,分区域采用了隧道纵向或横向通风排烟方式,隧道内采用泡沫-水喷雾联用自动灭火系统和智能交通系统。     

城市隧道火灾报警系统潜在问题分析及优化

通过对城市隧道的历史火灾案例分析研究，总结火灾报警系统的潜在问题，并针对性地提出优化及解决方案。通过智能化手段研究解决问题，包括优化系统人机监控图形界面，增加应急后备功能，对每个雨淋阀组分区与监控摄像机进行二次对位，提高系统容错率及对位准确率。通过试验案例测试效果，当现场火警（光纤光栅、双波长火焰探测器）因环境原因未能探测到火灾信号，但视频事件检测或人工通过大屏视频判断火灾情况下，可以后备准确开启现场雨淋阀组，并通过数字孪生技术辅助启动相关预案。     

广深港客运专线福田站及相邻区间隧道通风系统研究

广深港客运专线福田站及相邻区间隧道为单洞双线隧道,具有时速高、断面大、阻塞比小、活塞效应弱和散热量大的特点。为保证隧道内人员舒适性要求,必须解决隧道内温度和新风量控制等关键技术问题。从区间和车站活塞风井设置、风井面积及车站排热风量3个方面进行研究,主要结论如下:1)隧道内共需设5处活塞风井,分别为益田路1#风井和2#风井、福田车站两端活塞风井、皇岗公园风井;2)福田车站两端活塞风井面积均为60 m~2,其余3处活塞风井面积均为40 m~2;3)福田车站排热风量为540m~3/s;4)优化后隧道最高温度为39.3℃,人均新风量为76 m~3/h,均满足设计标准要求。