高海拔特长公路隧道弥散式供氧关键技术研究

依托海拔3 800 m且长8 km的巴朗山隧道工程实例,首次对弥散式供氧进行了现场测试试验,得到了测试人员心率、血氧浓度等生理指标及洞内氧气浓度的变化规律。研究结果表明,弥散式供氧对于提高洞内氧浓度、改善人体机能等方面效果明显,是高原隧道施工掌子面较好的供氧方式。建议巴朗山隧道掌子面采用弥散式供氧方式进行供氧,该研究也为类似高海拔隧道供氧方式的确定提供了设计依据。     

羊八井一号隧道施工通风及供氧技术

世界屋脊青藏高原第一长隧道———青藏铁路羊八井一号隧道在内燃机械作业、无轨运输条件下,通过对施工通风方案选择、风机的改造、现场通风管理、洞内补氧除尘等的实践,加快了施工进度,为类似高原隧道施工通风供氧提供了一定的借鉴。     

高海拔地区富水隧道防排水施工技术研究

为了解决富水隧道防排水问题,保证富水隧道的结构安全,首先,阐述高海拔地区富水隧道防排水施工技术应用的重要性及关键问题,其次,深入分析相应的防排水施工技术应用,再次,详细探讨高海拔地区富水隧道防排水施工技术,最后,提出应用防排水施工技术的优化措施,以供参考。     

南玉铁路平悦隧道贯通北大核心CSCD

3月31日,由中铁五局承建的南宁至玉林铁路全线重点控制性工程——平悦隧道顺利贯通,至此,南玉铁路6标隧道工程全面贯通,为南玉铁路早日开通创造良好条件。平悦隧道位于港南区与玉林市兴业县交汇之处,隧道全长6427.92 m,是南玉高铁全线第一长隧道,也是南玉高铁全线控制性工程之一,隧道最大埋深224 m,洞身最小埋深约18 m。     

广汕铁路红花嶂隧道贯通北大核心CSCD

3月27日,随着隧道内最后一声爆破,由中铁二局承建的广汕铁路全线重难点控制性工程——红花嶂隧道进口至中洞段打通,标志着全长4565.01 m的红花嶂隧道全隧贯通。至此,中铁二局负责施工的广汕铁路GSSG4标19座隧道全部安全贯通,为按期建成广汕铁路打下了坚实基础广汕铁路连接广州市至汕尾市,全长241.54 km,设13个车站,设计的时速350 km,建成后有助于广州市与粤东地区高速通达,满足广州市民便捷长途出行的需求,增强珠三角地区对外辐射能力,促进沿线地区经济社会发展,优化区域铁路网布局,改善区域环境。     

铁路隧道衬砌施工自动浇筑振捣新技术北大核心CSCD

铁路隧道衬砌质量问题导致的衬砌背后空洞、开裂、掉块等病害会对铁路正常运营造成极大威胁,混凝土的浇筑和振捣是保证隧道衬砌质量的关键。为此,研发了一种隧道衬砌施工自动浇筑振捣新技术,以提升隧道衬砌质量。研究表明,自动旋转布料机逐窗浇筑技术每次换管时间仅为3~4 min,具有结构简单、操作方便、效果优良、安全可靠的特点,既加快了隧道衬砌进度,又保证了隧道衬砌质量;新型插入式振捣技术采用边墙自动提升插入式振捣技术和拱顶自动气动式插入振捣技术,可以有效地提高混凝土振捣效果;拱顶衬砌采用60°斜孔带压反向浇筑,与传统的拱顶浇筑方法相比,堵管次数、浇筑口模板变形次数都明显减少,混凝土浇筑质量得到了显著提升。     

复杂地应力红层泥岩隧道持续底鼓原因分析北大核心CSCD

为揭示复杂地应力红层泥岩隧道持续底鼓特征及底鼓原因,以某隧道为研究对象,通过长期变形监测、地下水位监测、隧底围岩位移监测等方法对底鼓变形特征进行了统计分析,并结合钻孔取芯岩样分析、地应力测试、围岩膨胀力测试、岩石蠕变试验、数值模拟分析等手段对可能导致隧道底鼓的因素逐一进行了分析。结果表明:受控于近水平层状泥岩以及复杂地应力,隧道部分段落呈现出底鼓时间“不收敛”、底鼓段落“不连续”、底鼓程度“不均衡”的三大特征;隧道岩层产状近水平,岩性为粉砂质泥岩,属于软质岩,未达到膨胀岩判定标准,具有中—低蠕变特性,隧址区地应力场以水平构造应力为主,水平应力在9.5~13.73 MPa之间;隧道开挖后,局部应力集中导致围岩发生蠕变,当蠕变产生的形变压力过大时,仰拱局部进入塑性状态,隧道即产生底鼓。     

蒙华铁路全线最长高瓦斯隧道集义隧道贯通北大核心CSCD

2018年9月28日,蒙西华中铁路煤运通道全线最长高瓦斯隧道——集义隧道顺利贯通。这是蒙华铁路蒙陕段最后一个贯通的隧道,标志着蒙华铁路施工建设再获新突破。集义隧道全长15．4km,位于陕西韩城北部,向北连接宜川,东临黄河,是单洞双线一级高瓦斯风险隧道,是蒙华铁路建设的重难点工程之一。     

复杂环境超小间距隧道盾构掘进施工技术北大核心CSCD

针对浅埋超小间距隧道盾构施工,文章以特拉维夫红线轻轨工程西标段双线盾构施工为工程背景,从隧道加固施工、盾构掘进控制、监测控制与应急管理等方面进行系统研究。结果表明,加固施工在小间距盾构隧道施工中至关重要,可有效降低隧道施工风险;对未加固的小间距盾构隧道施工,应保持土压平稳,加强土压精细化控制;严格控制出渣量,做好渣土改良,控制土体损失率低于0.3%;在盾壳外部注入膨润土或克泥效,可有效地减少邻近隧道的位移量;应结合实时监测数据,控制回填注浆量及注浆质量;隧道施工过程应加强对邻近既有建筑物的监测。     

成昆铁路复线吉新隧道顺利贯通北大核心CSCD

3月31日下午,由中铁十六局集团承建的成昆铁路扩能改造工程(成昆铁路复线)吉新隧道顺利贯通,标志着该铁路全线地质条件最艰难、施工难度最大的高风险隧道被成功攻克,为成昆铁路复线峨眉至米易段实现铺轨打下了坚实基础。吉新隧道位于四川省凉山彝族自治州甘洛、越西两县境内,正洞全长17.607 km,是成昆铁路复线全线第二长隧道,中铁十六局集团承建进口端11.25 km施工任务。该隧道穿越山体位于横断山区东部、四川盆地向云贵高原的过渡地带,属我国第二地貌阶梯向第一地貌阶梯过渡的高山峡谷区,沿线山高坡陡、沟谷纵壑,这里危岩落石及泥石流等地质灾害频发,运输条件极为艰难,施工难度极大。     

大瑞铁路保山隧道贯通北大核心CSCD

4月19日,经过建设者历时6年的艰苦掘进,由中国中铁所属中铁二院勘察设计、中铁五局承建的大(理)瑞(丽)铁路全线重点控制性工程——保山隧道顺利贯通,为项目按期建成通车奠定了坚实基础。保山隧道位于云南省保山市境内,全长16 km,地处横断山脉怒山深大断裂纵谷区,四周山高坡陡,垂直高差达4000 m以上,隧道穿越断层破碎带和富水不良地质,先后发生软岩大变形17次、涌水突泥6次,施工难度大、安全风险高,属于Ⅰ级高风险隧道。     

遮阳棚对隧道进出口明暗适应的影响规律研究北大核心CSCD

为研究隧道进出口路段驾驶员明暗适应的特性及遮阳棚对明暗适应过程的影响规律,文章依托紫荆隧道(无遮阳棚)及巴朗山隧道(有遮阳棚)进行驾驶试验,以驾驶员瞳孔直径及其变化速率为研究参数,分析遮阳棚对隧道进出口路段明暗适应的缓冲效果。研究结果表明:暗适应过程90%以上发生在洞内段,明适应过程54.61%以上发生在洞内段;在隧道进口段暗适应过程中,通过遮阳棚时间为2 s时,最大瞳孔直径变化速率下降4.84%,通过遮阳棚时间为5 s时,最大瞳孔直径变化速率下降33.58%;在隧道出口段明适应过程中,通过遮阳棚时间为2 s时,最大瞳孔直径变化速率下降38.75%,通过遮阳棚的时间为5 s时,最大瞳孔直径变化速率下降49.97%。     

盾构隧道整体道床剥离病害规律研究北大核心CSCD

盾构隧道整体道床的剥离病害已严重影响地铁的安全运营。为研究整体道床剥离病害的规律,文章以国内某运营地铁线路为工程背景,建立整体道床-管片-注浆层数值模型进行分析研究。结果表明:列车轮组作用在道床一侧靠近伸缩缝位置时会引起较大的道床剥离变形,是最不利位置;列车荷载在振动作用下引起的剥离量远大于静载作用时的,且两者间存在函数关系;伸缩缝位置是最易发生剥离的区域,剥离首先发生在伸缩缝两侧边缘,随列车动载作用时间增加,剥离区域扩展至伸缩缝1.5 m范围内;注浆层刚度与接触面黏结强度均是影响剥离量的重要因素,提升注浆层刚度和道床-管片接触面的黏结强度可有效减少剥离量。     

岩溶隧道排水管结晶堵塞试验与数值模拟研究北大核心CSCD

为实现岩溶区隧道排水系统堵塞过程的精准刻画和预警防控,开展了与现场1∶1等比例的排水系统堵管室内试验,探讨了仿真现场水动力、水化学和干湿循环条件下管道结晶沉淀量的变化规律,构建了考虑水动力和碳酸盐岩组分溶解-沉淀化学反应耦合驱动过程的数值模型,结合室内试验数据,对所建立的隧道排水管结晶堵塞模型进行验证。模拟结果表明,随着时间的推移,模拟值与试验观测值之间的误差逐渐减小,至15 d左右,二者拟合决定系数R2为0.67,证明在相对较长时间尺度下,所构建的数值模型在一定程度上能够较好地预测隧道排水管道内的结晶生成过程,模型能为隧道排水系统堵塞问题的防治提供理论指导,进而为岩溶隧道地质灾害的早期识别与安全评价提供保障。     

极端复杂地质条件下TBM隧道施工关键技术研究及应用北大核心CSCD

大瑞铁路高黎贡山隧道、引汉济渭秦岭隧洞、滇中引水香炉山隧洞等工程的相继开工建设,使富水破碎极软地层带来的TBM卡机、高地应力极硬岩地层带来的岩爆等TBM施工问题日益凸显。文章首先对比阐述了国内TBM隧道工程建设过程中常遇到的软弱破碎、极硬花岗岩等典型不良地质及其对TBM掘进所带来的影响,在总结分析辽西北供水、引松供水、引洮供水等工程建设过程中出现的隧道局部塌方、TBM卡机等案例及其影响因素的基础上,以极端复杂地质条件TBM掘进关键技术为对象进行了系统研究论述,结果表明:(1)超前地质预报技术是TBM施工应对极端复杂地质的重要手段,但目前尚无法对前方中远距离地质状况进行准确量化预测;基于微震监测分析结果,根据可能发生的轻微、中等、强烈等不同等级的岩爆,制定对应处置措施;节理发育、炭质板岩、断层破碎带等不同软弱破碎地层,应采取针对性的防卡机措施,同时可根据不良地质段的长度来选择合适的脱困方案;(2)TBM推力、推进速度、刀盘转速及扭矩等掘进参数的异常波动,是表征掌子面前方地质条件状态的重要指标,TBM掘进前,根据前期预判的全断面硬岩、软弱破碎等围岩条件,分别选择合适的掘进参数;TBM掘进过程中,应基于掘进参数异常变化,纠正地质条件预判并采取对应的调控措施,进而确保TBM处于最佳掘进状态;(3)针对既有TBM难以适应现有地质条件的情况,以引洮供水隧洞、引红济石隧洞、引汉济渭隧洞等工程为例,对TBM改造技术进行了分析论述。最后,针对极端复杂地质条件下的TBM隧道工程建设新问题及其应对措施进行了展望与探讨。     

基于纸纤维改性的隧道工程透水砂浆性能研究北大核心CSCD

为提出一种适用于隧道初期支护基面找平并且具有一定透水性能的砂浆,将纸纤维加入砂浆试块中对其性能进行改性。通过分析纸纤维的降解原理,并将不同掺量的纸纤维加入砂浆试块中,对其体积密度、吸水率、抗压强度等基本性能指标及微观结构进行测试和分析。由试验结果可知:在碱性环境中,纸纤维具有可降解的性能特点;纸纤维可以使普通砂浆试块的吸水率提升2~3倍,同时也会造成砂浆试块的体积密度和抗压强度降低;对砂浆试块吸水率和抗压强度进行线性拟合后发现其吸水率和抗压强度呈现负相关关系。研究结果表明,通过纸纤维对砂浆进行透水性能的提升是可行的,但是纸纤维掺量对砂浆其他性能的影响还有待进一步研究。     

印尼雅万高铁全线最长隧道贯通北大核心CSCD

2月18日,建设中的一带一路标志性工程印尼雅万高铁全线最长隧道——6号隧道顺利贯通。至此,中国中铁三局所承建的8座隧道全部实现贯通,标志着雅万高铁建设取得重大阶段性胜利,为全线建成通车奠定了坚实基础。印尼雅万高铁6号隧道,是全线重点控制性工程,全长4 478 m,为全线最长的单洞双线山岭隧道。     

襄阳汉江沉管隧道设计关键技术北大核心CSCD

基于襄阳汉江沉管隧道的工程设计实践,针对该隧道强冲刷、强透水地层深厚、防洪要求高等特点,对隧道平纵布置、管节及接头止水结构、干坞选型及结构、沉管基础及回填、沉管最终接头及对接端止水结构等进行了研究。结果表明:(1)内河沉管隧道采用长距离双轴线干坞布置方式,通过格形地下连续墙、超深落底式帷幕、地下连续墙预应力锚索垂直支护和混凝土封底组合技术解决了强透水地层深基坑支护及隔水难题;(2)采用全断面顺浇技术进行整体式管节预制,实现了管节接头止水设施的全国产化;(3)在内河沉管隧道采用高精度浮式整平先铺卵石基础,并提出了强冲刷区管顶防冲保护解决方案;(4)采用了不设独立止推构造的陆域最终接头,并针对工程需求设置了大直径锁口钢管桩配合外侧止水墙的对接端支护结构及分片整体吊装双壁钢围堰二次止水结构。     

水平小净距隧道中夹岩安全系数法研究与应用北大核心CSCD

中夹岩柱是小净距隧道围岩稳定控制的关键部位,判别中夹岩的安全性是工程设计和施工过程中的重难点。文章通过分析不同围岩级别、埋深情况下中夹岩的破坏模式,建立Ⅳ级围岩条件下水平小净距隧道中夹岩力学分析模型,并确定中夹岩破裂面位置。根据中夹岩上部滑块体形状的不同分为两种情况,通过边坡稳定性原理、极限平衡假设及普氏压力拱理论推导中夹岩上部滑块体的抗滑力、下滑力以及安全系数的计算公式,从而建立起评判中夹岩安全性的安全系数法,并结合数值模拟对其进行验证。将经验证后的安全系数法应用于某实际隧道工程,判断其中夹岩安全性,得出该隧道中夹岩破坏临界厚度为6 m,进而对6 m以下的中夹岩使用锚杆进行加固。     

富水弱胶结地层大断面隧道施工方案优化与工程应用研究北大核心CSCD

在富水弱胶结地层中,隧道施工极易诱发围岩坍塌或支护结构大变形。以兰渝客运专线桃树坪隧道3#斜井工区正洞段为研究背景,提出了一种适用于富水砂岩地层的“底部双导洞超前”施工工法。同时采用真空轻型井点+集水井的联合降水方案进行隧道内超前降水,以降低施工难度;采用数值分析和现场监测的方法对方案的合理性和有效性进行分析与评价。结果表明,隧道在采用“底部双导洞超前”施工工法时,拱顶沉降和净空收敛值分别为50 mm、32 mm;其支护结构上的最大接触压力为135.3 kPa;支护结构的变形和受力均在允许范围之内,隧道结构安全、稳定。“底部双导洞超前”的施工工法已成功应用于桃树坪隧道,可为后续富水弱胶结地层或软弱岩层中的超大断面隧道施工提供参考和借鉴。