铁路隧道高程贯通测量若干问题探讨

相关规范中铁路隧道高程贯通误差限差为50 mm,随着特长隧道越来越多,为研究铁路隧道高程贯通误差限差指标(≤50 mm)对于特长隧道的适宜性问题,以136座隧道实际贯通资料为基础,对实测高程贯通误差进行统计分析,结果表明,原指标亦适用于当前特长隧道(20 km以上)高程贯通误差限差控制要求。基于隧道高程贯通误差与环闭合差理论公式分析,证明当洞内、外高差环闭合差限差满足要求时,隧道高程贯通误差限差亦满足规范要求。对于隧道贯通前后高差闭合差不一致的情况,可采用高差闭合差检查法进行判断;当高差闭合差在限差以内时,应采用线路定测高程,不设断高,并采用所有稳定可靠的线路水准基点为基准进行约束平差,计算隧道控制网点的高程。当隧道施工控制网直接水准高差的闭合差与线路定测水准闭合差超限时,在确认直接水准高差无误后,应采用施工独立高程。以西成高铁大秦岭隧道为例,验证了该方法的可行性。     

高海拔复杂地层隧道选线方案及工程对策研究

研究目的:近年来我国西部铁路建设过程中的高海拔复杂地层问题日渐凸显,广泛分布的三叠系板岩、新近系砂岩地层极大地增加了隧道建设的难度.本文依托西宁-成都铁路甘青隧道,针对高海拔复杂地层中特长隧道选线及工程问题开展研究,针对影响工程建设的瓜什则盆地开展详细的物探和钻探,并构建瓜什则盆地地层分布模型.研究结论:(1)结合本工...     

高海拔隧道防灾疏散救援及新型救援站型式

研究目的:考虑高海拔条件对列车内人员疏散能力及烟气扩散的影响,对高海拔大纵坡铁路隧道防灾疏散救援模式和新型紧急救援站型式开展研究,基于数值模拟分析高海拔大纵坡铁路隧道烟气扩散规律,确定新型紧急救援站型式及结构设计参数。研究结论:(1)高海拔铁路隧道结合洞外环境、安全疏散时间等因素可选择洞外疏散和洞内待避两种疏散模式;(2)铁路隧道外部救援可采用铁路救援、公路救援及空中救援三种模式,高海拔铁路隧道宜采用以铁路救援为主的模式;(3)推荐采用由列车着火停靠区、隔离过渡区、救援列车停靠区三部分组成的新型洞内紧急救援站模式;(4)海拔高度升高和坡度加大均加剧了烟气蔓延,而坡度变化对火灾扩散的影响较海拔高度更为显著;(5)本研究成果可指导高海拔铁路隧道防灾疏散救援设计。     

壁板坡特长隧道施工通风的影响因素分析

特长隧道通风是目前隧道工程建设中的难点,为分析影响带平导特长隧道施工通风的主要因素及其规律,以沪昆客运专线壁板坡特长隧道为工程背景,分析隧道施工时的通风系统和洞内外空气质量的监测数据,并结合目前对隧道施工通风影响因素的研究成果,总结影响特长隧道施工通风洞内空气质量的主要因素及其特征,包括洞内外的温度差、通风方案、施工组织和掘进方法,以达到合理组织隧道施工与优化通风的目的,为类似特长隧道的施工通风及其优化提供参考依据。     

铁路特长隧道横向贯通误差允许值的确定

针对20 km及以上特长隧道横向贯通误差问题,在传统隧道贯通误差预计方法的基础上,研究并提出适合特长隧道横向贯通误差预计的新方法。研究特长隧道的贯通精度预计数学模型和模拟计算方法,编制数据处理软件并对特长隧道洞外、洞内控制测量误差所引起的隧道贯通误差进行计算,通过计算,建议性地提出20 km及以上特长隧道横向贯通误差允许值。     

高海拔特长山岭隧道施工通风技术

高海拔特长山岭隧道由于其特殊的环境条件,空气稀薄、气候寒冷恶劣,给施工通风技术提出了更高要求。本文依托阿坝藏族羌族自治州九寨沟县勿角乡境内山岭隧道工程,通过理论研究与现场施工相结合的技术手段,对高海拔特长山岭隧道通风技术进行探讨分析,主要得出以下研究成果:(1)通过对高海拔地区隧道通风方式进行对比论证,确定采用独头压入式通风方式;(2)通过对高海拔山岭隧道施工各项通风参数进行分析计算,制定出高海拔山岭隧道通风专项技术方案;(3)通过在施工现场对隧道爆破施工后的粉尘与风速进行监测,验证了通风专项技术方案通风效果。     

隧道出碴过程CO浓度监测与模拟研究及应用

为确保隧道施工及管理的安全,针对隧道出碴过程风流流场的复杂性和CO浓度分布的不确定性等特征,结合某特长隧道施工实际,运用Fluent软件模拟分析隧道出碴过程洞内流场及CO浓度分布,得出了隧道出碴过程洞内通风流场的特性及CO浓度场的空间分布规律,并结合现场监测验证了结果的可靠性;结合应用CFK方程分析施工作业人员血液中COHb与环境中CO浓度、连续作业时间的关系,提出了合理的CO浓度限值及安全连续作业时间,为隧道安全施工及管理提供技术依据。     

高海拔特长铁路隧道定点防灾救援研究

为研究高海拔特长隧道定点防灾救援设计中不同火灾场景下救援横通道数量对人员疏散的影响,依托关角隧道对高海拔条件下火灾发展及人员疏散过程进行研究。利用FDS火灾模拟软件对关角隧道救援站进行高海拔条件下的火灾数值模拟计算,通过改变火源热释放速率以及救援横通道数量,得到不同火灾场景下可用安全疏散时间。利用人员疏散软件EXODUS对不同场景下高海拔地区人员疏散过程进行模拟,得到必需的人员疏散时间,通过与可用疏散时间的比较,最终确定高海拔特长铁路隧道定点救援站合理的救援横通道数量为8~9座。     

特长隧道洞内供电施工技术

特长隧道施工中,掘进到一定长度后,原低压进洞供电方式已不能满足施工用电要求,通过对比分析,采取高压进洞的方式、二级变压或者低压补偿的方式才能满足施工用电不足的问题。结合盆因拉隧道洞内供电实践,介绍低压进洞补偿的技术,对类似高原特长隧道洞内供电有借鉴意义。     

高海拔长大铁路隧道施工通风方案优化

为解决高海拔地区修筑长大铁路隧道时,低气压、高寒缺氧环境条件下隧道通风技术难题,以兰新铁路第二双线甘青段祁连山隧道为例,结合原通风设计方案,基于洞内多位置与多组点大气压力、温度、相对湿度以及各组风机运行时各测点风速等参数测试数据,通过理论方法计算隧道施工过程实际需风量,从而对既有施工通风方案进行优化。经现场验证,采用优化后的高海拔隧道施工通风方案,提高了施工人员和机械设备工作效率,技术可行、经济性好。研究成果可为高海拔寒区隧道施工通风系统设计提供参考。     

渤海海底隧道贯通误差估算及控制网精度设计

研究目的:为了研究渤海海峡海底特长隧道施工控制测量对施工贯通的影响,针对设计方案中最长贯通距离的海底特长隧道进行贯通误差估算分析,并根据贯通误差对施工控制网精度进行设计。研究结论:(1)影响隧道贯通误差有洞外GPS控制测量、洞内导线测量、洞外跨海高程传递和洞内水准测量四个方面,其中洞内导线控制测量和洞外跨海高程传递测量精度对贯通误差影响更为显著;(2)提出了渤海海峡海底最长开挖长度贯通面间的贯通误差限差和洞内外平面、高程控制网精度建议方案;(3)就目前的测量手段、方法和测量精度,对于渤海海峡海底特长隧道的开挖贯通在测量技术上是可行的,贯通误差是可控的;(4)研究成果对渤海海峡铁路通道海底隧道及类似工程施工控制测量的技术方案制定及实施具有参考价值。     

寒区隧道洞内温度场分布规律及防寒设计探讨

为探究寒区隧道冻害机理,以吉图珲高铁沿线10座隧道为依托,结合现场长期实测数据和数值模拟实验,提出寒区隧道洞内温度场分布规律及计算方法。研究结果表明：隧道洞内空气温度场可采用二次抛物线来拟合和计算,其主要控制参数包括隧道长度、隧道洞口基准温度、隧道洞口温度增长梯度和隧道洞内平均风速;隧道衬砌结构具有较好的短波滤波特性,能够很好地过滤掉衬砌表面日温度的波动变化;隧道衬砌背后温度与衬砌表面5日平均温度曲线基本一致,可据此确定隧道钢筋混凝土衬砌设置长度;无保温层情况下,隧道二衬壁面温度与初支-二衬接触面温度平均差值为2.2℃,当隧道内二衬壁面温度低于-2.2℃时,需设置保温层;有保温层情况下,隧道二衬壁面温度与初支-二衬接触面温度平均差值为10℃,当隧道内二衬壁面温度低于-10℃时,保温层的保温效果会将难于满足隧道防寒的要求,此时需与其他保温措施相结合。     

严寒地区高铁隧道衬砌挂冰机制及预测预警

为减少长大寒区铁路隧道冬季挂冰巡检的工作量，为人工打冰提供指导，基于隧道挂冰模拟试验，得到隧道挂冰生长发育程度模型，构建隧道衬砌挂冰预测预警系统，通过预测隧道洞内挂冰范围及发育程度为打冰提供指导。冰挂模拟试验表明：隧道内存在结冰、无冰区域的明显划分，划分界限为-5℃;隧道衬砌冰挂生长发育存在最适宜温度区间，当洞内气温高于此温度区间时，由渗水点流出的地下水受其自身热量作用，冰挂的生长受限，当洞内气温低于此温度时，水体在流经混凝土裂缝时，热量迅速散失，导致渗水点被冻结，冰挂无法生长；得到各个渗漏水流量条件下，冰挂生长发育程度模型。基于物联网和智能温度记录仪获得隧道实时温度分布，结合隧道洞内渗漏水病害分布及流量，以隧道挂冰生长发育程度模型为核心，分析得到隧道挂冰区段及挂冰严重程度，为隧道挂冰巡检提出指导。相比于全隧道步行巡检，采用挂冰预测预警系统可以减少1/3的巡检工作量。     

基于无线局域网的特长隧道施工洞内通讯

隧道施工洞内通讯方式,随着隧道长度的不断增大、通讯技术水平的不断提高而进步。当洞内前后作业面较多、前后分布范围较广、通讯距离长且存在大量钢结构时,就会给通讯工作提出更高的要求,比如采用TBM施工的特长隧道,同时施工二次模筑混凝土衬砌的工况条件,此时如果采用电缆通讯则会产生较大的信号衰减而增设很多信号放大器;如果采用光纤通讯则会投入较多的中继站以及产生较高的维护成本,而基于无线局域网的洞内通讯技术则更为合适,组网简单、安装和维护方便、故障率低,通话质量高。     

虹梯关特长公路隧道施工通风节能技术

为研究长大隧道施工通风节能技术,以虹梯关特长公路隧道为工程依托,通过CFD商业软件FLUENT建立三维模型进行有限元分析。通过调研方式计算确定特长公路隧道中施工通风控制标准及需风量,制定特长公路隧道联合式通风方式并在风管长度、风机选型数量和风机位置等方面对通风方案进行优化。对比分析不同工况下的有无排风机的通风效果。研究结果表明:在特长公路隧道的施工通风中,独头式通风不能达到良好的效果,需要采用满足污风回流要求的联合式通风方式。该方式能够快速将隧道掌子面及附近区域的CO浓度稀释至规范要求,改善洞内通风条件,保证施工进度,节约大量人力和财力。     

小半径曲线隧道温度场与临界风速研究

隧道事业的发展促使隧道设计理论与施工技术的变革,隧道设计施工中为避开季节性冰冻带、断裂带等恶劣的地形地质条件,出现了曲线隧道,且曲率半径越来越小.典型曲线隧道有:2009年新建的四川石棉县干海子双螺旋隧道,左右洞全长1 715m、1 803 m,曲线半径600 m、618 m,进出口高差70 m;2011年新建的云南新安隧道,长1 456 m,曲率半径220～ 270 m,进出口高差48 m[1].曲线隧道内部构造造成火灾时隧道内烟气流动有别于直线隧道,国内外对小半径曲线隧道火灾研究处于起步阶段.以新安隧道为例,分析曲率对人员逃生高度、拱顶高度及烟气温度分布的影响,研究不同曲率半径下临界风速,为我国曲线隧道火灾通风设计提供参考.     

吉图珲客运专线后安山隧道温度场分布规律测试及分析

以寒区后安山隧道工程为依托,通过对试验段温度场的测试,分析衬砌围岩温度分布规律、洞内纵向温度分布规律,并在此基础上,对保温板的保温效果进行探讨,分析结果表明:(1)边墙、拱腰、拱顶部位各测点随时间的变化规律成正弦函数,并和外界气温同步变化;距离衬砌表面60 cm内温度变化最为剧烈;在径向3 m范围内,围岩内温度呈线性变化趋势;围岩径向存在一个比较稳定的温度边界条件;隧道贯通后,各测点的温度下降3℃左右。(2)隧道纵向温度场沿路线呈抛物线分布,寒季为开口向下的抛物线,暖季则相反;进入隧道500 m后洞内气温受洞外气温的影响逐渐减弱,温度分布也逐渐均匀。(3)保温板内外两侧温度差最大9.21℃,证明其具有良好的保温效果;建议在隧道防寒保温段采取非等厚保温板的铺设方法更为经济合理。     

武夷山特长隧道横向贯通误差浅析

结合武夷山特长隧道施工控制测量,分别从基准面选取、隧道施工控制网与线路控制网匹配方法、洞内导线网平差方法以及斜井段导线边测量精度等几个方面,详细分析了隧道横向贯通误差偏大的原因,并进行了计算验证。     

长大隧道洞内平面控制网型研究

我国铁路、公路、市政、水利等工程长大隧道越来越多,使用的测量仪器和技术也越来越先进,但有些长大隧道贯通精度不高,甚至贯通偏差过大,侵入限界从而导致改线或返工,影响工程质量且浪费巨大。为保证隧道准确贯通,针对隧道洞内施工导线测量方法和网型进行深入研究,并对多条隧道洞内导线测量实测数据进行对比验证。研究及实践结果表明,隧道掘进阶段洞内控制导线不宜采用自由测站边角交会方式,而隧道贯通后洞内CPⅡ导线可以采用自由测站边角交会方式,最后提出了最佳的导线网型进行隧道洞内控制测量。     

高海拔铁路隧道紧急救援站排烟结构尺寸参数及排烟效果

为明确高海拔铁路隧道紧急救援站排烟结构合理的尺寸参数,以某高海拔铁路特长隧道为工程依托,数值模拟并分析救援站联络排烟道数量、直径以及平行排烟道尺寸对排烟效率、站内温度和能见度的影响。结果表明：总体上距火源越近,排烟效率、拱顶及疏散站台温度越高,且火源前端能见度显著高于后端,但不同排烟结构参数下的具体分布规律差异显著;随着联络排烟道数量增加,救援站排烟效率略有增加,救援站后端拱顶温度显著降低,部分联络排烟道会出现烟气倒流,救援站疏散站台特征高度能见度低于10 m的范围显著增加;随着联络排烟道直径增加,救援站排烟效率及救援站两端拱顶温度均降低,救援站能见度显著下降;平行排烟道尺寸对救援站排烟效率及站内温度分布影响较小,但随着尺寸增加,救援站疏散站台特征高度能见度低于10 m的范围呈“先增后减”的变化趋势,紧急救援站内联络排烟道数量设置不宜过多,推荐联络排烟道直径为3 m,平行排烟道断面宽度为5 m。