长昆线桥隧相连设计研究

研究目的:沪昆铁路客运专线长沙至玉屏段,沿线地形起伏,存在多处桥隧相连段落.在桥隧相连设计过程中,隧道洞门能否容纳下桥台结构并有效缓解洞口空气动力学效应、隧道低洞口端洞口排水、桥隧电缆槽对接过渡以及隧道洞外存在挡墙结构时挡墙是否能起到作用并能保证施工安全等,均存在较大的难点.为解决沪昆铁路客运专线长沙至玉屏段桥隧相连的工程难题,需对桥隧相连进行专门研究.研究结论:(1)采用扩大洞门横断面+挖孔灌注桩方案,能有效解决桥隧串接时桥台结构伸入隧道及洞口空气动力学效应等难题;(2)桥隧对接时,桥台基坑可根据条件的不同分别采用台后挖孔灌注桩防护和台后放坡两种方式开挖;(3)对于桥隧对接时洞门结构外存在挡墙的情况,在挡墙下设桩基+托梁,并将挡墙设计为锚杆挡墙,可以解决桥台基坑开挖引起挡墙结构不稳的难题;(4)通过在隧道内设置过渡段,可有效地将桥梁与隧道电缆槽顺接起来;(5)隧道内低洞口端设置洞口检查井汇集洞内水体,能有效解决洞内排水问题.     

新木厂子一号隧道出口危岩整治设计

研究目的:以襄渝线增建二线新木厂子一号隧道工程为背景,针对隧道洞口存在危岩落石、并横跨公路的桥隧相连复杂工程,提出可靠、安全、有效的设计方案. 研究结论:结合本工程的地形地质特点,设计方案中将公路防护、边坡整治、桥台基础布局优化、隧道控制爆破以及洞口接长棚洞等措施综合考虑,确保了210国道行车及行人的安全,消除了今后铁路运营安全的隐患.对于类似工程的设计,应重视以下3点:(1) 精心勘察.勘测阶段详细测量出公路、桥台与洞口的位置关系,道路等级、是否存在危岩落石情况以及危岩落石分布等资料;若公路上方岩体呈倒悬状,应详细测出倒悬断面,并于断面上标注节理发育情况.(2) 设计方案应确保公路运营及行人安全.(3) 设计方案应考虑铁路开通运营后危岩落石对铁路运营安全的影响.     

山区高速铁路隧道高陡偏压洞口设计与实践

研究目的:山区高速铁路隧道高陡偏压洞口易发生失稳滑塌,如何安全进洞和做好洞口防护加固设计是全隧设计的重点和难点。本文以沪昆客专湖南段隧道洞口的设计与施工实践为背景,系统地研究高陡偏压洞口的设计理念及设计原则,提出确保不良洞口安全的锚固桩、护拱、耳墙、锚索格梁、洞门、支挡等综合加固的结构措施。研究结论:(1)采用锚固桩、护拱、耳墙、锚索格梁、洞门及支挡、强支护等综合预加固结构方案,能够有效地解决高陡偏压洞口的稳定安全问题;(2)采用少刷坡和弱爆破的开挖方案,将洞门结构、仰坡防护结构、洞口附属支挡结构与洞口地形地质有机结合的结构措施,已经成功应用于沪昆客专湖南段隧道洞口,取得了很好的效果;(3)该研究成果可在修建高速铁路隧道高陡偏压洞口时推广使用。     

复杂山区铁路桥隧相连段工程设计对策探讨

山区铁路受复杂的工程地质条件限制,线路工程多以桥隧相接的形式通过大高差的地貌单元,工程中不可避免出现工程构筑物位于高陡边坡。置于高陡峡谷岸坡上的桥梁基础、隧道洞口等工程建筑物与工程边坡相互作用形成特殊的桥隧相连段的工程问题。本文针对不同坡度条件及工程形式分析了桥隧相连部位的工程连接形式及可能出现的工程问题,提出了相应的工程设计建议。     

软弱围岩中桥隧搭接多源损伤影响因素分析

对软弱围岩(Ⅳ和Ⅴ级)中的桥隧搭接工程进行了室内模型试验研究和影响因素分析。研究结果表明:桥隧搭接工程在其施工及运营中的力学行为及多源损伤情况受围岩等级、桥梁跨径及基础形式、搭接长度、汽车荷载等级及汽车冲击等的影响,长期状态下易导致桥梁、隧道衬砌各关键部位的结构损伤,对桥梁结构、隧道衬砌、桥台与桩基础的耐久性以及洞口围岩的稳定性不利;为防止桥、隧各关键部位因不利作用而损伤甚至破坏,避免洞口围岩出现失稳、坍塌及滑坡等病害,应对桥、隧及围岩关键部位局部加强,且宜采用桩基础、减小桥梁跨径、加大搭接长度、减小汽车荷载及其冲击影响。     

艰险山区高速铁路隧道洞口新型棚洞结构研究

研究目的:艰险山区高速铁路隧道洞口坡面落石防护问题是制约安全运营的重要因素,本文以西安至成都高速铁路项目为依托,结合地形特点,提出两种新型棚洞结构:桥隧一体化柔性钢网棚洞及柱、梁支撑式钢筋混凝土棚洞,分析各自特点,并提出适用条件。研究结论:(1)柱、梁支撑式钢筋混凝土棚洞的上部结构自重大,需单独设置基础,工序复杂,施工难度大,投资大,但耐久性好,后期维护成本低,在轨面标高与地面高差较大、高地震区采用时,务必进行详细检算分析;(2)桥隧一体化柔性钢网棚洞可以与桥设为一体,不需单独设置基础,具有制作安装方便、经济美观等优点,但钢材耐久性差,需定期防锈处理,后期维护成本高;(3)轨面距沟心地面高差是影响两种新型棚洞型式选取的重要因素,一般高差小于15 m时优先选用柱、梁支撑式钢筋混凝土棚洞;(4)该研究成果可在铁路隧道洞口落石防护中推广使用。     

地铁区间渡线大断面段浅埋暗挖技术研究

研究目的:地铁区间设置停车折返线、渡线等段处大跨、复杂洞群、变断面的浅埋暗挖隧道施工设计难度大、施工风险高,如何通过优化设计确保结构安全、方便组织施工、降低施工风险成为类似工程设计的难点及重点。本文结合北京地铁3号线区间渡线大断面隧道浅埋暗挖工程设计中采取的关键技术和具体的工程措施,解决上述设计中的重点问题,以期为区间渡线段等类似工程设计提供借鉴与参考。研究结论:(1)通过研究比选横通道的位置、大断面的数量、总体施工筹划、施工工期及难度等,提出了最佳的区间渡线大断面隧道浅埋暗挖总体方案;(2)通过优化施工横通道设计,提出了带中隔壁的正洞段横通道,减小了正洞通道两侧大面积开马头门的相互影响,实现了开马头门施工期间受力体系的简单安全转换;(3)通过洞门超前加固,设置加强梁、钢支撑及加强格栅等加强措施,确保了开马头门的安全;(4)施工带中隔壁的正洞段横通道进区间正线,结构受力转换安全、施工工序简单,通过制定合理的马头门施工方案及合理规划施工步序等,可确保结构安全可靠,可供同类工程参考或借鉴。     

桥隧相连工程多源损伤模型试验方法研究

桥隧相连工程是桥梁、隧道结构及围岩、洞口边仰坡岩土体及其防护工程的复杂组合体。其中,桥梁和隧道结构各部位及周围岩土体的力学行为及损伤机理与其结构和基础类型、相对位置、地形地质条件及外部荷载情况等密切相关。针对目前国内外对桥隧相连工程这一特殊工程实体研究较少的现状,结合相关工程实例开展Ⅳ、Ⅴ级围岩条件下的桥隧相连工程多源损伤室内模型试验方法研究:依据相似理论并结合桥隧相连工程的特点,采用量纲分析法分析模型试验中桥、隧及洞周岩土体各结构或部位中各物理量的相似指标与相互关系;拟定桥、隧模型的相似比及围岩相似模拟材料的配合比,并进行相关的材料试验。文中介绍的模型试验平台及测试方法,可为同类模型试验提供参考。     

铁路隧道群划分标准的影响因素及其救援站设置探讨

现行规范中规定"隧道与隧道紧密相连、隧道洞口间距不超过400 m的相邻隧道统称为隧道群",根据该规定,需设置较多数量的紧急救援站和配套工程,工程投资巨大。开创性地从火灾情况下烟气蔓延时温度、可视度方面着手,采用理论分析和实际调研的方法,研究铁路隧道群划分标准及其救援站设置原则。研究结果表明:(1)隧道群中隧道口间距大于250 m时发生火灾,相邻隧道基本互不影响;(2)当隧道洞口间距小于250 m时,可以将相邻的隧道理解为隧道群;(3)隧道洞口间设置了车站的相邻隧道可不受洞口间距控制是否作为隧道群设计,可在相邻的隧道设置射流风机,控制烟雾向隧道内扩散;(4)隧道群中的紧急救援站应尽可能布置在明线上,救援站长度应依据任意车厢着火,且列车均在明线停车考虑。     

福州至厦门铁路桥梁设计研究

研究目的:研究解决设计时速250 km福厦铁路的桥梁设计原则、128m钢箱系杆拱桥设计、(80 3×144 80) m预应力混凝土箱形连续梁设计、越岭段简支箱梁桥施工组织设计等关键技术.研究结论:全线原则上采用整孔简支箱梁,制梁场预制,整孔运输、桥位架设,当不满足运架条件时特殊处理;128 m钢箱系杆拱桥矢跨比为1/5.333,主要构件为钢结构箱形截面,钢桥面结构,安装采用支架上安装后拖拉就位,静力、动力、疲劳分析表明结构和构造设计安全合理;(80 3×144 80) m预应力混凝土连续梁满足通航要求,采用连续梁结构、减隔震支座、防梁移装置确保结构设计安全、合理;采用整孔箱梁割部分翼缘板运输通过隧道、移动模架现浇整孔箱梁等措施,有效地解决了客运专线桥隧密集相连地段整孔箱梁的运输和架设问题.     

艰险山区客运专线铁路隧道缓冲结构研究

高速列车进出隧道形成的压力波带来乘客舒适度下降、隧道洞口噪声污染、威胁隧道洞口建筑物安全等多种不利影响。为了深入研究高速铁路隧道洞口微压波特性,确定各种缓冲结构在控制微压波方面的效果,提出缓冲结构设计的合理方案。通过模拟实验和数值分析,对主要缓冲结构设置形式进行了分析,并针对艰险山区隧道洞口提出了缓冲结构设计的合理方案。     

京沈客运专线引入沈阳铁路枢纽桥梁工程过渡与防护设计

京沈客运专线引入沈阳铁路枢纽工程的引入通道和施工场地空间狭小,需跨越秦沈客运专线和多条普速铁路、河流、市政道路与管线等。通过科学、合理、严密地编制京沈客运专线引入沈阳铁路枢纽桥梁工程过渡与防护设计解决了桥梁特殊工点多、过渡方案复杂施工难度大;临近既有设备安全防护压力大、公铁立交桥改建交通疏解难;敏感点多、高程要求苛刻、相互干扰大;自动化沉降和变形监测秦沈客运专线标准高等诸多困难。保证了既有设备正常运营和安全,确定了经济合理的桥梁过渡与防护设计方案,使京沈客运专线在狭小空间成功引入沈阳铁路枢纽。     

软弱地层大断面铁路隧道进洞方法研究与实践

为解决软弱地层隧道洞口暗挖进洞施工的难题,以新建成昆铁路杨家湾隧道和西(安)成(都)高铁石梯子隧道为工程依托,采用理论分析与工程实践相结合的方法,对隧道洞口边仰坡稳定性及加固设计方法进行研究分析。研究结果表明,软弱地层隧道洞口上台阶开挖及开挖至路基面,仰坡安全系数均小于1,处于不稳定状态易形成潜在滑动面,开挖塌方风险大。基于隧道洞口稳定性分析,隧道仰坡滑塌必然存在潜在滑动面,洞口加固设计应以稳定滑动面为核心;基于该设计理念提出隧道洞口加固设计的3种方法,分别为玻璃纤维钻孔桩加固方法、桩基托梁护拱加固方法和纵横梁加固方法。3种方法的核心设计理念是通过洞口护拱或明洞对仰坡滑坡体形成反压,通过锚固桩或玻璃纤维桩抵抗潜在滑动面,并成功应用于新建成昆铁路杨家湾隧道和西成高铁石梯子隧道,保证隧道洞口的稳定性,并安全顺利暗挖进洞。     

中尼铁路沿线活动断裂对地质选线的影响浅析

拟建中尼铁路沿线分布的5条活动断裂对铁路工程影响极大,因此研究断裂的活动特征,总结活动断裂分布区的选线原则意义重大。通过分析国内外研究成果,采用现场调查和遥感判释等技术手段,研究活动断裂特征及其对铁路的影响。结果表明,沿线活动断裂对铁路的影响主要为蠕变和错段、诱发地灾、诱发地震和温泉热害4个方面; 3条Ⅰ级发震断裂。因此线路的总体选线原则为:线位服从桥位,桥位服从地质;线位服从隧道洞口位置,隧道洞口位置服从地质;线位服从车站,车站服从地质。地质选线原则为:穿越3条Ⅰ级发震断裂的隧道,应加强监测;避免顺活断层展线;尽量避免通过断裂交汇区;佩枯错至加德满都段尽量行走于峡谷东岸;无法绕避的地热发育地段,采取降温措施。     

高海拔寒区铁路隧道保温排水技术研究

针对处于高海拔寒区的川藏铁路隧道的保温排水问题,本文总结了国内多行业的寒区分类以及国内外寒区隧道保温排水技术现状,通过调研高纬度寒区铁路隧道的冻害情况,分析了高纬度寒区铁路隧道按最冷月平均气温和年平均气温的设计分区方法。结合川藏铁路工程特点,提出了川藏铁路高海拔寒区隧道设计分区和保温排水设施的设防标准建议,同时分析了各类保温排水设施的适用条件。结果表明:(1)川藏铁路高海拔寒区隧道按年平均气温和最冷月平均气温可划分为3个设计分区;(2)高海拔寒区隧道洞口段的排水沟槽设计,可结合工点特点,按设计分区采用不同的保温长度和不同的结构形式;(3)保温排水沟的检查井及出水口宜采取保温措施。     

西成客运专线铁路桥隧工程BIM技术应用研究

以西成客运专线十岔沟中桥、清凉山隧道作为BIM研究实际工程背景,结合铁路桥隧BIM模型具有规模大、接口复杂、数据量大等特点,以BIM技术在铁路桥隧工程中的应用为主要目的,对铁路桥隧工程勘察设计全过程进行研究,包括外业勘察阶段的水文数据分析,设计阶段的模型创建、设计方案汇报展示、碰撞检查、协同设计、施工图绘制、工程数量计算、施工过程模拟等应用研究。研究认为,现有BIM软件平台基本能满足铁路桥隧工程BIM设计要求,但须按桥隧工程的设计特点进一步修改、完善。桥、隧BIM模型手工创建耗时、费力,专业化率较低,操作复杂,有针对地进行二次开发,将是桥隧BIM技术推广运用的突破口。虽然桥隧BIM出图率低,图纸不规范,但对各种数量信息的传递和汇总相对比较容易,用动画来表述施工过程,使复杂的工法变得清晰明了,这些都体现了BIM技术的优点,且技术也比较成熟,值得在铁路桥隧实际生产中的推广运用。     

基于GIS的高速铁路空间结构物布置方法研究

铁路空间结构物的设置考虑因素众多,在节约资金的前提下,同时确定合理的桥梁、路基、隧道方案是一种尝试;利用GIS系统中DEM数据管理及空间分析功能,提取出特定平面线路位置条件下的地面线高程数据,在满足高速铁路线路纵断面设计原则的基础上,按照工程量及工程造价最小的目标函数条件,通过编程求解出拟定坡度条件下最优的路基、桥梁、隧道长度布置方案,计算结果满足结构物布置的经济性要求。     

膨胀性地层铁路隧道衬砌结构及防排水措施优化建议

结合膨胀性地层铁路隧道病害概况以及单、双线铁路隧道断面、防排水设计现状,提出相应的衬砌结构及防排水措施优化建议。衬砌结构的优化建议如下:对单线隧道而言,适当增大其边墙曲率、仰拱矢跨比,提高边墙、仰拱的强度和刚度;对双线隧道而言,适当增大其仰拱矢跨比,提高仰拱的强度和刚度;隧道仰拱处二次衬砌应采用钢筋混凝土,同时在隧道仰拱填充中增设格栅钢架或在隧道仰拱填充顶部增设钢筋。防排水措施的优化建议如下:将设置在仰拱填充内的中心水沟下移至仰拱下方,在仰拱下方设中心水沟或改设为排水渗沟,可将隧道衬砌背后积水均引入仰拱下方的中心水沟排出洞外;而改设的中心渗沟主要用于排出仰拱下方积水。