照明对公路隧道全寿命期碳排放的影响分析

为了应对全球气候变化，中国宣布将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施推动碳达峰和碳中和工作。隧道工程在建造和运维过程中会产生大量的碳排放，对其碳排放进行准确量化分析与评估对推动双碳工作具有重要意义。通过LCA方法进行隧道碳排放边界划分，并建立隧道全寿命期的碳排放计算模型；依托工程实例，对隧道全寿命期的碳排放进行计算与评估。结果表明，隧道建造阶段碳排放的主要来源是材料的生产，运维期的碳排放大小与隧道长度有着密切的联系；根据不同长度隧道照明区段能耗占比结果，可得出随着隧道长度的增加，隧道中间段的照明碳排放占比不断提高；由于隧道的照明设置与交通量相关，在结合粒子群算法和考虑交通量变化的因素下开展隧道照明能耗的不确定分析，结果表明，在长度为500～4 000 m的隧道中，入口段照明能耗产生的碳排放在整个照明区段中的占比十分显著，具有较高的节能减排潜力。     

基于SimaPro的公路隧道建造阶段碳排放计算与构成评估

为准确定量计算和评估公路隧道各个建设阶段的二氧化碳排放，明确碳排放的主要来源和影响机制，基于生命周期评价（LCA）方法，从公路隧道碳排放核算边界划分、清单分析、计算模型建立等方面提出标准化的核算流程。结合工程实例，利用生命周期评价工具SimaPro对不同围岩条件下的每延米隧道建设碳排放进行计算和对比分析。结果表明，随着围岩条件的劣化，每延米隧道在材料生产阶段和施工建造阶段的碳排放量显著增长；公路隧道建设中材料生产阶段的碳排放量占比最高，其中二次衬砌材料生产阶段的碳排放量占比较大，改进材料生产技术、开展衬砌结构碳减排设计研究是减少公路隧道建设碳排放总量的重要路径。     

基于数字技术的交通隧道工程低碳发展理念与思考

在双碳目标的指引下，低碳化乃至零碳化成为交通隧道工程发展的必由之路，而数字化转型为此带来了机遇与挑战。智慧基础设施服务系统可从信息的采集、传输、处理、分析、表达与服务全过程为交通隧道工程的低碳化发展提供强有力的数字底座，大数据、云计算、区块链、人工智能等前沿技术可为交通隧道工程的全面勘察、动态设计、智能建造与高效运维注入新的发展活力。目前关于低碳隧道的相关研究还处于起步阶段，相关标准体系尚未形成，低碳与零碳隧道的发展目标、数字化赋能的具体对象与实现路径尚未明晰，相应的顶层设计理论也亟待深入研究。文章初步分析了交通隧道工程的碳排放特征，回顾了当下数字化技术在隧道工程全寿命期的成功应用，并在此基础上进一步梳理、展望了数字化技术在低碳隧道中的应用前景。未来，低碳隧道的发展应把握好后发优势，加强数字化与绿色低碳理念的深度融合，在全面提升交通隧道工程数字化水平的同时，推进交通隧道行业碳中和目标的稳步实现。     

天山胜利隧道隧址区污水处理全过程碳排放特征和碳减排模式研究

为揭示超长隧道建设过程中污水处理全过程碳排放特征，以乌鲁木齐至尉犁段天山胜利隧道隧址区污水处理为例，采用全生命周期法、过程分析法、污染物参数归一化方法，建立污水处理全过程新型混合生命周期碳排放计算模型。根据污水处理工艺流程碳排放足迹，将污水处理全过程产生的碳排放分为直接排放和间接排放，并进行定性、定量分析。结果表明：2021—2022年天山胜利隧道隧址区污水处理全过程总碳排放量为4 242.43 tCO₂eq，排放量强度约为1.17 kgCO₂eq/t；其中，电耗、去除BOD₅、物耗、去除TN、污泥外运处置等过程碳排放量占比分别为85.3%、11%、2.1%、1%、0.6%；通过提升出水水质标准、污泥再利用为土壤肥料开展节能减排，年均碳排放量下降约15.6%，碳减排效益明显。     

基于全生命周期分析的高速公路减碳技术碳足迹核算研究

为了推动绿色公路建设,识别绿色低碳材料、工艺与技术,本文采用全生命周期碳排放测算方法,对延黄高速公路使用的绿色建造技术进行碳排放测算,采用帕累托法则分析各绿色建造技术建筑材料、机械设备的碳排放数据,结果表明：桥梁上部结构由钢桥变为混凝土预制的减碳率达到55.78%,隧道工程优化为路堑工程的减碳率达44.66%,拱形骨架护坡优化为CBS边坡防护的减碳率达21.36%;钢材和混凝土是公路建设材料的主要碳排放来源,是碳减排重点控制材料,应该通过优化设计、改进施工工艺或使用低碳排放的同类替换材料等方法降低原材料碳排放;小型装载机、凿毛机是混凝土预制桥梁机械设备的主要碳排放来源,30装载机是CBS边坡防护建设中的主要碳排放来源。     

交通隧道工程碳排放核算及研究进展分析

为应对日趋严重的全球气候变暖问题，中国政府提出了“双碳”目标。交通隧道生产活动排放的温室气体是土木工程领域碳排放的主要来源之一，其节能减排工作开展的成效是按时按质完成“双碳”目标的关键。通过统计调研近10年来的相关文献，总结目前交通隧道碳排放计算分析的研究现状。结果表明，目前国内外常基于生命周期评价开展隧道生命周期的碳排放研究，同时选用排放系数法进行计算；多数文献主要围绕公路隧道、盾构隧道施工期的碳排放开展计算和减排分析，并且一般将隧道施工期碳排放划分为材料生产、材料运输和现场施工3个阶段。对隧道施工碳排放的影响因素、预测公式等方面的研究进展进行综合性叙述，可为后续研究提供参考。     

基于机器学习的铁路隧道施工碳排放预测模型研究

为构建适用于铁路隧道施工建设阶段碳排放预测的算法模型，以某铁路隧道建设工程为研究案例，首先基于碳排放计算体系量化得到案例隧道的施工碳排放量与各子阶段碳排放占比；然后采用多种机器学习算法构建不同预测模型，结合动物优化算法对预测模型进行参数调优，选用R²、MAE、MSE、RMSE、MAPE、SMAPE等评价指标对比分析拟合效果，筛选最佳预测模型，并基于SHAP值分析各参数变量的重要性程度。结果显示：建材生产阶段对隧道施工碳排放的贡献最大，建材运输阶段的碳排放最小；BP神经网络相对随机森林、LightGBM、SVR、极限学习机等算法的回归效果更好，并且通过对比使用PSO算法、WOA算法和SSA算法优化后的回归预测模型，WOA-BP算法的拟合效果最好；基于SHAP算法的分析，各参数变量的特征重要性排名依次为：开挖面积>围岩等级>开挖工法>埋深。     

基于TIMES模型的中国交通部门边际减排成本研究

2015年我国交通部门的碳排放量占我国总的碳排放量的9.3%,是我国碳排放最大的部门之一。为制定符合中国交通部门自身发展需求和特点的整体减排路线,以TIMES模型为分析工具,构建我国交通部门2010年至2050年的能源系统模型。通过累加碳税的方法构建我国2030年的边际减排成本曲线。研究结果显示,城市间客运部门具有减排的成本优势,且具有最大的减排潜力(约占交通部门总的碳减排量的45.4%)。此外,货运部门也是交通部门碳减排的主要贡献者,其主要在减排后期起重要作用。在技术层面,我国大型公共交通的减排潜力明显大于新能源汽车的减排潜力,也更具成本优势。     

超大直径水下盾构隧道施工技术进展与展望

随着“一带一路”、国家海洋战略、区域经济一体化战略布局发展,大批轨道交通、公路、铁路等大型基础设施工程面临着越江跨海的挑战。从南京长江隧道、上海长江隧道、武汉长江隧道的发端,通过引进、消化、实践、再创新盾构技术,促使我国水下盾构隧道技术进入快速发展阶段,一大批已建和在建超级水下盾构隧道工程极大推动了我国乃至世界水下盾构隧道技术的创新、发展和进步,在水下隧道盾构装备、设计、施工、运维等方面突破了一系列技术瓶颈。文章系统阐述了盾构技术三大要素及其内涵,即土水稳定、盾构设备及控制、结构安全与防水,分析了国内外超大直径水下盾构隧道技术现状与发展趋势,总结了近年来超大直径水下盾构隧道技术方面取得的重要创新成果,提出了大直径、长距离、高水压、复杂地质条件下水下盾构隧道工程的技术挑战、对策及工程应用前景。     

盾构隧道火灾损伤技术状况检测与鉴定研究

盾构隧道火灾损伤技术状况检测与鉴定是盾构隧道维修加固和安全使用的基础。为实现对火灾后盾构隧道损伤技术状况的有效检测和鉴定，建立了按照现场踏勘、制定检测方案、详细检测和损伤评估分析等分阶段逐级深入的综合评价方法。通过对某区间盾构隧道的案例分析，重点介绍了检测方法与过程、检测结果分析、等级评定体系和处置建议。结果表明，火灾作用导致了混凝土强度推定值的降低，管片碳化深度均在0～2.0 mm之间；通过超声波相控阵法对盾构管片的检测发现，火灾作用对管片内部密实性影响较小。根据检测结果，对盾构隧道分区域进行了等级评定，并提出了相应的处置建议。     

地铁盾构隧道管片衬砌结构受力特征研究

以我国城市地铁区间盾构隧道为对象,采用几何比1/12,同时考虑盾构隧道管片接头效应和管片与土体相互作用效应的三维土-盾构隧道相似模型试验,对盾构隧道管片结构在不同拼装方式下的力学行为进行了研究,并通过现场原位试验进行印证和补充,最后将研究成果与梁-弹簧模型的理论分析结果进行了比较,得出的结论可为盾构隧道的设计提供参考.     

盾构隧道开挖引起邻近桩基响应的时空效应

为研究软粘土地层中隧道开挖期和运营期的桩基响应,文章借助有限差分软件FLAC3D,通过采用精细模拟法进行CVISC模型下盾构隧道分步开挖数值模拟,得出了桩基响应随隧道开挖和流变时间的变化情况,全面分析了考虑土体流变特性时盾构隧道开挖引起邻近桩基响应的空间效应、时间效应以及群桩的遮拦效应。结果表明:隧道开挖对桩基的影响主要集中在开挖至桩基前方1倍洞径与开挖至桩基后方2.5倍洞径之间;隧道开挖完成后,桩基的内力和位移在很长时间内还会继续增大,然后达到稳定,且桩基轴力先达到稳定,沉降达到稳定所需时间最长;群桩中内力的遮拦系数大于位移的遮拦系数,随着流变时间的增加,群桩的遮拦系数会逐渐增大。     

双线盾构隧道近接下穿既有隧道结构沉降变形与施工节点控制分析

城市新建地铁隧道穿越引起既有隧道变形的规律是工程领域研究的热点。文章依托某新建盾构隧道近接下穿既有盾构隧道工程,对施工全过程的实测数据进行整理,结合数值模型计算结果,重点分析了新建左、右线依次穿越过程中既有双线隧道沉降变形规律,进一步对阶段受扰动土体稳定性进行分析。结果表明:(1)时间维度上,穿越过程中既有结构竖向变形趋势与施工阶段具有一一对应关系;(2)距离维度上,隧道结构变形随着距穿越中心距离减小而增大,规律与模拟结果一致;(3)根据既有隧道变形量及变形速率,穿越开始阶段可作为沉降控制的关键节点;(4)既有隧道穿越中心区域沉降量远小于模拟值,实际沉降变形实现重新分布,验证了施工关键节点控制的有效性和结论的准确性。     

大埋深盾构隧道结构受力现场实测分析

以广佛环线东环隧道大源站—太和站工程项目为依托，通过开展大埋深盾构隧道结构内力现场测试，探究实际施工不同阶段管片内力的变化规律，并结合数值模拟对管片内力现场实测值与模拟值进行误差对比研究，分析施工因素对管片内力的主要影响位置及原因。结果表明：盾构施工过程中管片内力最大值出现在脱环后4～8环时的壁后填充阶段，最小值为拼装完成阶段，在盾尾脱环12环之后管片受力基本达到稳定阶段；管片内力实测值皆较大于模拟值，二者弯矩分布规律相似，轴力分布有一定差异，豆砾石充填可使实际轴力沿环向分布更均匀；实测值与模拟值最大相对误差约为40%，出现在拱顶及拱底区域，拱腰处相对误差较小；大埋深盾构隧道掘进时，壁后填充及稳定阶段管片内力的主要影响因素为豆砾石充填及围岩蠕变等。     

公路工程应用工业固废碳减排效果研究

在公路建设中综合利用大宗工业固废可减少资源消耗和降低碳排放,是推动“双碳”目标实现的重要路径。本文以内蒙古包茂高速(包东段)改扩建工程和兴巴高速(清水河段)工程为例,研究工业固废钢渣以及粉煤灰应用于公路工程的碳减排效果。结果表明以钢渣代替碎石用于上基层,八车道每公里可实现碳减排量为58.3tCO₂,钢渣的碳减排率达81%。以粉煤灰与石灰的组合代替水泥,四车道每公里可实现碳减排量为40tCO₂,粉煤灰的碳减排率为12%。本研究认为工业固废代替原筑路材料应用于公路工程的碳减排量受被替代材料的碳排放因子以及各类材料运距的影响显著。     

泥岩隧道仰拱长期稳定性分析——以新疆达坂地质区某隧道为例

以新疆达坂地质区某隧道为例，分析泥岩隧道仰拱的长期稳定性。通过基于隧道岩体结构、岩块强度和长期变形监测数据的分析，运用H-B强度准则和BP神经网络算法获取监测隧道岩体的力学和蠕变参数。借助FLAC 3D软件内置的CPOWER模型，建立典型断面的数值模拟模型，以分析泥岩流变效应下不同衬砌支护强度和仰拱曲率半径对隧道仰拱运营期稳定性的影响。结果表明：考虑泥岩流变时，隧道的主要变形是仰拱中心的隆起。初次增大支护强度或减小仰拱曲率半径对改善隧道结构的受力、控制围岩变形以及加快围岩的稳定都产生显著效果；然而，随着支护强度持续增大或仰拱曲率半径持续减小，这种控制效果逐渐减弱。当将支护强度从I16工字钢逐渐增大到双层拱架时，仰拱中心的隆起量仍然有11.14 mm；而将仰拱曲率半径从16 m减小到14 m时，仰拱中心的隆起量从33.7 mm减小到3.37 mm，最终的位移满足隧道后期运营的要求。减小仰拱曲率半径比增大支护强度更能有效地从根本上控制仰拱中心的隆起，同时使围岩和支护结构的受力更加均匀；在施工阶段适当减小仰拱曲率半径后，隧道已处于相对平衡状态，流变效应对隧道的应力状态影响不大。     

深圳地铁盾构隧道近距离上跨既有线引起的结构变形研究

随着城市轨道交通网络的不断加密,新建地铁隧道近距离穿越既有隧道的现象越来越多。盾构近距离上跨施工对既有线隧道的影响问题,比常规地铁隧道施工更为复杂。文章针对深圳地铁新建9号线双线盾构隧道近距离上跨既有1号线隧道,形成双层隧道四线叠交的特殊工况,采用有限元数值模拟和现场自动化监测结合的方法,研究了盾构隧道上跨施工引起的既有线水平和竖向的变形规律,并分析了土压力对既有线变形的影响。研究结果表明:现场自动化监测结果和数值模拟结果基本一致;上跨施工时,先行隧道开挖对既有线的影响大于后行隧道;既有线竖向整体呈现上浮状态,最大累积上浮量为2.2 mm;既有线的水平偏移与盾构推进方向一致,最大水平偏移量约为1.4 mm;土压力对既有左右两线水平位移的影响大致相同,水平位移随土压力的增大而增大;土压力对既有左右两线的竖向位移影响不同,随着土压力的增加,既有线左线的上浮量逐渐减小,而既有线右线的上浮量不断增大。研究成果可为同类型地层条件下盾构隧道近距离穿越既有结构的设计与工程施工控制提供依据,具有一定的理论意义与应用价值。     

盾构通过矿山法施工隧道段关键技术

盾构通过矿山法隧道段在盾构工法中施工难度最大,尤其是在始发阶段施工技术要求更高.文章以广州地铁五号线区杨盾构区间盾构通过40 m长的矿山法隧道为例,介绍了盾构通过矿山法隧道的施工关键技术及其成功经验,对今后类似工程施工具有一定的指导意义.     

物联网技术在土压平衡盾构出土计量中的开发应用

介绍了在土压平衡盾构出土计量过程中,隧道出土运输车、盾构出土皮带秤及隧道井口静态轨道秤之间数据的交互与处理技术。该技术在隧道内实现了利用静态轨道秤远距离动态校验皮带秤精度的应用功能,技术成果对于类似应用具有参考意义。     

大直径泥水盾构下穿钱塘江大堤引起地层沉降的实测分析

大直径泥水盾构隧道下穿钱塘江防洪堤引起的大堤沉降的发展规律与通常情况下的盾构推进引起的地面沉降规律有着较大的不同,基于杭州市庆春路φ11.38 m盾构过江隧道工程实例,对隧道下穿江南防洪大堤的施工期间及其后续阶段大堤的沉降进行了长期的观测。文章根据实测沉降数据,主要从沉降发展的时间历程、施工各阶段沉降量所占比例和大堤的沉降槽特征等3个方面进行了分析研究。