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。     

压入式通风对高地温隧道衬砌的降温效果分析

以拉萨—林芝铁路桑珠岭隧道工程为依托,分析高地温隧道温度场的分布规律及高地热环境对隧道结构力学性能的影响,并且采用有限元软件分析了压入式通风对高地温隧道衬砌的降温效果。研究结果表明:隧道初始温度场的温度越高,开挖的影响范围就越大,对隧道结构的力学性能影响越大;为了保障施工及运营安全,必须持续降低隧道内的温度;采用压入式通风方法可有效降低隧道内环境温度,当通风速度达到35 m/s时,降温率可达43.3%。     

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。     

娘拥水电站引水隧洞超高地温段综合施工技术

娘拥水电站引水隧洞罕见的超高地温给隧洞施工增加了难度,岩石表面温度达58℃,涌水温度为82℃,爆破孔内温度为48~76℃。通过介绍隧洞降温系统、炮孔冷却循环系统等,总结和探讨了在高地温条件下的隧洞施工技术,从而保证了在高地温情况下隧洞的正常掘进。     

青藏铁路自动温控通风试验路基观测结果分析

自动温控通风路基(自控路基)是基于通风路基的一种新型工程措施,自控系统通过充分利用冷能,可在很大程度上提升通风路基的降温效能.青藏铁路北麓河试验段自控路基的现场观测资料表明,自控系统实施后,通过暖季对通风管内对流换热作用的限制,路基的传热方式以热传导为主,由此使得通风管内整体升温幅度均小于通风路基,自控路基通风管内温度较通风路基约低1.0℃,且中心温度最低;在自控路基中,路基下3.5 m深度原多年冻土上限附近的地温降温幅度更为显著,在自控措施实施后两年的时间里,通过与通风路基对比发现,两者最高温度在降温过程基本一致的情况下,最低温度差值呈现不断扩大的趋势,观测期内最大差值为0.45℃;路基下3.0～3.5 m位置的热流计算表明,自控路基对应的年均放热热流量约为通风路基的2倍,即从传热角度说明,通过自控系统的实施可以提高通风路基的降温效能1倍左右;同时,自控措施将通风路基有效放热时间增加约40 d,这也是自控路基降温效能表现突出的原因之一.     

SS9改型机车机械间通风降温分析及改造

针对SS9改型机车夏季运用中出现机械间温度较高的问题,提出了通风降温优化方案。并通过CFD软件分析计算及实车试验,结果证明通风降温取得了较好的效果。     

TBM施工中通风和散热问题的研究

分析了风管安装中的风管漏风量及常用典型漏风计算公式,并运用热贯流系数概念推导出冷水输送温度和管道长度的连续函数关系式,确定出工作面的供水温度。结合超长隧洞TBM施工通风和降温实例,利用FORTRAN语言编制了计算机程序,能够较准确、快速地解算施工中的通风和降温问题。     

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。     

地热隧道对拉日铁路选线的影响研究

通过对拉日铁路高地热分布特征、地热形成原因、高温隧道热害对工程的影响分析,利用地热研究理论,建立计算模型,采用数值模拟技术对隧道地温场进行模拟分析,揭示隧址区地热分布规律,提出可供线路通过的地温异常区相对低温通道,并以拉日铁路吉沃西嘎隧道高地热预测和线路方案选择为例予以说明。总结高海拔地热地区选线思路及原则,为类似地区工程的设计和建设提供借鉴。     

刚构连续梁高温合龙处理措施与体会

研究目的：天津铁路枢纽南仓特大桥38 m＋62 m＋38 m刚构连续梁是在正常的合龙温度下进行设计的,但由于拆迁等特殊情况的影响,本桥主跨合龙进入夏季,高温合龙不可避免.针对本桥介绍一下高温合龙的特殊处理措施和体会,给相关结构设计、施工提供一些借鉴和帮助. 研究方法：结合该桥合龙时所处的温度环境,针对高温合龙方案进行经济技术比较,采用结构分析计算与现场实测相结合的方法进行研究. 研究结果：针对高温合龙提出一套成功的施工经验与针对性的技术措施. 研究结论：搭棚冰块降温与在中跨合龙段施加顶力的组合方案是一个典型的高温合龙的处理范例.该方案操作可行、效果良好,适合于中小跨度桥梁,但对于大跨度桥梁结构工作面较大的情况,应慎重选择.     

高地应力软岩隧道不同施工方法数值模拟变形分析研究

结合木寨岭隧道的实际施工方法,采用三维有限元软件Midas/GTS,分别对隧道的4种施工方法进行数值模拟,4种施工方法分别为全断面法、二台阶法、三台阶法和超前导洞扩挖法。选取适当的物理力学参数进行数值建模,从模拟结果中提取拱顶沉降、水平收敛、隧道应力、塑性区等数据进行对比分析,从而得出最优的施工方法,即适用于高地应力软岩隧道的施工方法,以及相应的支护措施。并在讨论部分引用类似状况隧道实测数据进行对比分析,验证数值模拟的合理性和正确性,可以为高地应力软岩隧道设计施工提供一定的参考。     

关垭子隧道软弱围岩大变形机理分析

关垭子隧道穿越极高地应力状态软岩,施工过程中发生了大变形。在工程地质勘查、现场调研、岩石力学试验及监控量测的基础上,通过分析隧道变形特征,从隧道埋深、施工方法、围岩岩性、地应力及地下水等方面研究该隧道大变形的发生机理。研究结果表明:该隧道大变形以围岩塑性变形为主,膨胀变形影响较小,并对类似隧道的设计施工进行了展望。     

两种超前预支护技术控制地层沉降效果对比研究

针对广州市城市街道人行隧道在施工过程中实测地表沉降量超出容许沉降量 ,为分析其原因和寻求更合理方案 ,利用三维有限元对该隧道的施工过程分别进行了实际方案和对比方案的计算模拟 ,通过计算结果的对比分析 ,指出原方案的不适用性 ,而采用水平旋喷桩对整个隧道周边地层进行加固处理则可以有效地控制地层沉降。     

超大面积深厚软土桩网复合地基沉降变形观测技术

结合厦深铁路(广东段)4标潮汕站场超大面积深厚软土桩网复合地基沉降控制施工及沉降变形观测施工实践,详细介绍了沉降变形观测技术,包括观测断面的选取及布置原则、测试内容、测试元器件的布设、沉降预测方法及预测计算、地基固结度的计算及分析,通过预测数据和实测数据的对比,证明了潮汕站场超大面积深厚软土桩网复合地基沉降控制施工方案的正确性,对指导同类型施工有借鉴作用。     

双线地铁盾构施工引起的地表沉降分析及施工控制

为了研究双线隧道盾构施工对周围土体的扰动规律及其控制措施,在讨论双孔平行隧道地表沉降计算公式在厦门地铁某区间隧道适用性的基础上,采用双孔平行隧道地表沉降计算公式、数值模拟及现场监测3种方法,揭示双线地铁隧道盾构施工引起的地表沉降分布规律和地表动态变形特性,分析影响地表沉降的施工控制参数的效果。结果表明:(1)双孔平行隧道地表沉降计算公式具有较好的适用性,双线隧道盾构施工完成后,地表形成非对称的"W"形沉降槽;(2)地表沉降本质上是盾构施工引起的土体损失累积造成的,在开挖面到达目标面时,实测地表沉降达到最终沉降值的45%;(3)设置合理的同步注浆、土舱压力和推进速度参数,可以有效控制地表沉降,建议增加同步注浆量作为控制地表沉降的首选措施。     

青藏高原多年冻土区大直径钻孔桩回冻过程研究

为解决青藏铁路建设过程中不同多年冻土区大直径钻孔灌注桩桩土体系的回冻问题,认识钻孔桩成桩后对桩周多年冻土层地温的影响,本文从不同多年冻土区钻孔桩地温实测资料出发,通过对青藏高原多年冻土区与融区过渡带(高温极不稳定区DK1229 540)、高温不稳定多年冻土区(DK1047 000)及低温多年冻土区(DK984 096)3个试验场地实测地温资料的对比分析,得出青藏高原不同多年冻土区大直径钻孔灌注桩回冻过程的差异,从而可以为不同冻土区钻孔桩的后续施工提供技术支持。     

城市轨道交通列车电制动地面电阻吸收装置相关参数分析

在地面电阻吸收装置工作的有效区段内,根据列车的电制动特性和供电臂内列车状态的不同,合理地确定制动电阻的技术参数。采用多支路形式的电阻吸收装置,可方便控制电阻吸收装置并可靠吸收列车电制动功率。研究表明,地面电阻吸收装置的输出电流脉动与斩波器的导通比、各支路斩波器的开关滞后角有关。通过分析列车电制动时的最大再生功率与电阻吸收装置的电阻值、电制动时刻牵引供电系统的模型、列车电流、网压降之间的关系,导出了列车电制动时最大输出功率、地面电阻吸收装置的短时功率和持续(等效发热)功率等技术参数的计算方法。给出的计算方法可与现行的城市轨道交通牵引供电计算方法相结合,构成完整的牵引供电计算方法。