川藏铁路高地温隧道建设技术

以川藏铁路一超高地温隧道为工程依托,结合现场实践经验探究高地温隧道的超前地质预报、高温爆破和通风降温技术。研究结果表明:高地温隧道的超高地温源于地层高地热值以及地层裂带间的高温水和水汽;综合使用超前地质钻孔法和红外探水法能够有效探明高地温段掌子面前方围岩温度场和水文地质情况;掌子面前方围岩温度随着探孔深度的增加而增高,增长速率先大后小,深度大于11 m后围岩温度基本维持不变;炮孔内温度可分为小于等于50℃,50～70℃和大于70℃3个等级,应分别进行爆破方案设计;综合式通风降温可将环境温度降低10～12℃,能有效改善施工作业环境。     

高地温隧道施工期热害综合防治关键技术研究

为解决高地温隧道施工过程中的高温作业环境问题,提高施工人员舒适度和生产效率,以兰渝铁路化马隧道为研究对象,通过现场监测、数值模拟和现场实践相结合的方法,研究分析了高地温隧道的形成及施工影响,并对热害防治技术进行了相关研究,确定了隧道隔热层最佳厚度50 mm,并采用“双通风管道通风+掌子面冰块降温”的降温技术,现场应用良好,隧道内温度满足施工要求,确保高地温隧道施工的安全性和效率。研究结果可为高地温隧道的通风隔热设计与施工提供依据。     

高地温隧道温度场的数值解

解决高地温隧道热害问题的前提是掌握隧道结构与高温围岩及隧道内空气间的传热规律。根据能量守恒定律,建立隧道空气-隧道衬砌-高温围岩的二维非稳态传热有限差分方程,分析季节性风温、不同程度高地温和铺设隔热层等对高地温隧道传热的影响。得到了隧道开挖后,围岩温度随自然风变化的规律、调热圈厚度变化规律和隔热层厚度对高地温隧道降温的影响等结果。研究所得结论可为高地温隧道施工及运营过程中的降温技术提供理论依据。     

高地温隧道修建关键技术研究

随着我国交通基础设施的不断增多,高地温地区修建隧道逐渐成为工程界遇到的新难题。依托拉日铁路,提出高地温地区隧道选线原则和隧道施工降温除湿等系列技术;通过XRD衍射和SEM试验,探明特高地温隧道模拟养护条件下混凝土抗氯离子渗透性能和抗碳化性能低于标准养护的原因;通过高地温隧道温度场和结构影响规律研究,因地制宜提出高地温隧道合理有效的施工组织模式;制定合适的隧道支护体系、混凝土配合比及衬砌结构防裂措施,同时提出保温隔热层、衬砌内置冷却管、耐热型复合防水板及新型防水材料等隧道隔热防水措施。     

高地温隧道综合施工技术研究

针对禄劝铅厂引水隧洞突发性高地温地质情况,分析了高地温的热源及产生原因,说明了高地温给施工带来的困难及危害,介绍了施工中采取的各种综合技术措施,研究探讨了高地温隧道通风降温计算方法及应用,进行了用于指导施工的通风降温计算,可供类似工程参考。     

青云山隧道一号斜井正洞施工通风技术

研究目的:通风技术是隧道施工的重点之一,它直接影响到隧道的施工进度及施工成本.近年来,随着我国高速铁路及客运专线建设的快速发展,我国的铁路隧道越修越多,越修越长,通风技术成为了隧道工程技术人员在施工中必须处理的难题.本文以青云山隧道一号斜井正洞施工通风技术为例,详细阐述了该隧道施工中采用的压入式通风技术.研究结论:随着我国隧道通风设备的发展,高风压、大风量通风机和高强度、大直径柔性风管的出现,特长隧道采用压入式通风技术已经成为可能;该种通风方式简单、方便、快捷,通过合理使用,能够用较少的投入,确保良好的施工环境,保证施工进度,降低施工成本.     

隧道施工压入式通风效果分析及参数优化研究

对隧道台阶法施工压入式通风效果进行分析并提出相关参数优化措施,利用流体力学软件Fluent,建立隧道三维模型并进行了数值模拟,分别对上台阶不同开挖长度及风管不同布设位置下流场特性的对比,分析了通风系统各参数对通风效果的影响。模拟结果表明:台阶的存在改变了射流发展一般性,射流主体提前收缩,有效射程减少;上台阶长度越短,射流有效射程越大,涡流区域覆盖范围越小;风管沿侧壁布设且管口至掌子面距离在5~10m时,通风效果最佳。     

高地温环境下隧道初期支护力学性能研究

以川藏铁路桑珠岭超高地温隧道为研究对象,采用现场实测和热-力耦合数值模拟手段,对超高地温环境下初期支护的力学特性展开研究。结果表明:隧道开挖后,初期支护混凝土应力在10 d内变化较快,18 d后基本稳定;初期支护轴力和弯矩随温度的升高而成增大趋势;随着围岩初始温度的升高,初期支护最大压应力、拉应力与无温度场时的比值逐渐增大,扩大倍数可表示为围岩初始温度的二次函数;当围岩初始温度大于50℃时,初期支护存在破坏趋势;随着围岩温度的升高,初期支护最大压应力的分布范围由边墙扩大到边墙和拱腰,最大拉应力由墙脚扩大到墙脚、拱肩和仰拱。研究结论对高地温隧道初期支护的施工有一定的指导价值。     

新乌鞘岭隧道利用既有线通风方案

随着我国高速铁路的发展,铁路线路的隧道占比越来越高,长大隧道的设计与施工越来越普遍,隧道通风难度也随之提高。兰张三四线铁路新乌鞘岭隧道地处高原,通风距离长、通风难度大。对比分析斜井洞口压入式通风和利用既有线通风2种方案,确定利用既有线进行通风的方案。该方案可大大减少通风距离,保证隧道内的通风质量,并具有良好的经济效益。     

特长隧道通风方案及其优化

对长平高速公路虹梯关特长隧道压入式通风方案进行优化,介绍了巷道抽出式通风加局部压入式通风技术,工程实践证明通风效果良好,可为类似长大双洞隧道施工通风提供参考。     

玉蒙铁路旧寨隧道地热段施工技术研究

结合新建单线电气化铁路工程昆河线玉溪至蒙自段旧寨隧道出口地热段的施工,介绍隧道地热高温段所采用的综合施工降温技术:采用帷幕注浆堵水、加强通风、冰块冷却降温、保温管排水、低温室等综合配套降温技术,将长900 m、最高温度达52℃的高地热影响段施工温度降低至32℃以下,确保隧道安全顺利施工。     

沥青混凝土路面温度场数值分析

采用三维模型,对夏日全天温度变化下路面结构层温度场分布及不同降温速率下沥青路面温度场分布进行了分析.结果表明:地表以下0.4m深度内(即沥青混凝土面层)温度场受到外界温度影响大,其下各结构层温度场变化不明显；对同一结构层,特别是面层,地表温度降幅越大,路面层顶底面的温度变化以及路面层产生的温度应力也越大；初始温度越高,各结构层温度也越高,但各结构层温度差与初始温度关系不明显.     

青沙山隧道地温场测试与分析

采用埋入式铂金属热敏电阻测试方法,对地处青藏高原东部的青沙山公路隧道地温场进行现场实测与分析。结果表明:隧道洞口段,当环境温度较低时,地温差值分布明显,隧道进出口段衬砌背后出现相当长时间的负温;隧道洞内段,11月至次年3月,环境温度与所测地温相差很大,4月至7月,地温不稳定,围岩内各测点的温度曲线按位置重新进行调整,低温曲线上升到最高温处,高温的曲线则到达最低温处;7月至11月,隧道进口端地温下降曲线同隧道区环境温度变化同步,而隧道出口端地温比该处隧道内环境温度滞后;在冬季,衬砌内温度始终呈现倒U型,从隧道口向隧道中间,地温是上升的,地温上升呈现进口幅度小,出口幅度大,在低温度月份进口温度稍高于出口温度,在较高温月份进口温度低于出口温度;随着围岩深度的加深,温度是增加的,浅处的温度增量要大于深处;围岩内隧道径向存在某一比较稳定的温度边界条件。     

宜万铁路八字岭长大隧道施工通风技术应用研究

通过对八字岭隧道进、出口通风方案的设计、实施及在实施中对存在问题的解决方法进行研究,对压入式通风、混合式通风、巷道式通风在八字岭隧道的应用进行总结,为类似长大隧道施工的通风应用提供参考。     

风火山隧道光面爆破盐水不耦合装药结构试验研究

研究目的:针对青藏铁路风火山冻土隧道特殊地质条件和气候条件,研究隧道内气温高容易引起隧道围岩融塌的问题。研究方法:理论分析引起隧道工作面温度升高的原因,针对盐水-空气复合不耦合装药结构,进行理论与模拟试验研究。研究结论:爆生气体是影响冻土热平衡的主要热源之一;盐水介质对爆生气体的降温效果十分显著,高达70%;采用NaCl盐水水炮泥封堵炮孔的技术措施,可达到降低工作面温度和有效降尘的目的;采用复合不耦合装药结构可以有效降低爆破对围岩的损伤。     

敞开式TBM施工隧道掘进段空气温度计算方法

以敞开式隧道掘进机(TBM)施工隧道为研究对象,基于热力学原理,分析掘进段热害影响因素,建立敞开式TBM掘进段空气温度的计算模型,对不同围岩级别、不同岩温下掘进段内空气温度进行计算研究。结果表明:自掘进开始,TBM掘进段内空气温度迅速升高,在掘进20min时升高至接近最大值并保持基本稳定,停机后空气温度迅速下降;掘进段空气温度随围岩温度的升高和围岩级别的提高显著上升;通风对掘进段内空气有明显的降温效果;围岩温度为18℃,Ⅱ级围岩无通风时掘进段空气温度为39.9℃,通风量为60m3·s-1时下降至27.9℃,通风控制空气温度低于28℃规范限值;围岩级别Ⅱ级,60℃岩温无通风时掘进段空气温度为81.9℃,通风量为60m3·s-1时下降至46.9℃,但空气温度仍然较高,可采用在正常施工通风基础上增加洞内局部降温措施。     

秦岭铁路隧道出口段（Ⅱ线）施工通风效果评价

测定和评价了秦岭特长铁路隧道施工通风布局和通风效果，对隧道的施工全过程的尘毒浓度进行了统计分析。结果表明，采用单机压入式通风基本上可满足秦岭隧道施工通风需要。     

长斜井双线正洞隧道施工通风方案优化

黄土隧道采用机械开挖,工作面柴油设备总功率相对较大,通过理论分析比较,提出了3个通风方案,通过风量及风压计算,并对可行性方案进行了经济技术比较,确定了采用串联风机压入式通风供风,并且在串联处增设鲜风室作为通风中转站,既能降低风压,实现更长距离通风,还能保证进入串联风机的风不是循环风,提高了供风质量。     

铁路主隧道与斜井风流耦合作用下的火灾模型试验研究

为研究铁路隧道中主隧道与斜井风流在火灾模式下的相互影响,分别对不同主隧道风速、斜井风速以及火灾规模等组合情景下的铁路隧道火灾进行燃烧模型试验。研究结果表明:火灾规模越大,隧道拱顶处最高温度越高,与火灾规模15 MW相比,火灾规模20 MW的最高温度升高130℃;与主隧道内通风2.5 m/s相比,不通风时拱顶最高温度升高140℃,且后者主隧道内火灾烟气更易侵入斜井;斜井向主隧道送风风速越大,含斜井主隧道段内的拱顶温度越低;与不送风相比,斜井送风风速为3 m/s时火源拱顶最高温度约降低80℃,不含斜井主隧道段内拱顶温度变化不明显;斜井送风风速越大,烟气进入斜井内的长度越短,与不送风相比,斜井内送风风速为1 m/s时斜井内烟气长度减少74 m;保证主隧道火灾烟气不侵入斜井的临界风速为2 m/s。     

中天山特长隧道TBM施工通风技术

南疆铁路吐库二线中天山隧道工程TBM施工中，根据实际情况分阶段采用独头压入式通风与巷道式通风，根据计算合理选择巷道式通风阶段风机位置。