消烟降尘系统在长大隧道施工中的应用研究

长大隧道施工中传统的机械通风降尘方式存在着成本高、效率低、烟雾宜弥漫巷道等不足,对此在分析污染来源,优化通风方案,充分利用隧道内已有资源的基础上,提出了一种新的消烟除尘方式。即利用掌子面制雾降尘(利用开挖台车)—降尘站降尘—洗车槽、路面清洗降尘等配套形成综合的降尘体系,有效达到在隧道短距离内消烟降尘的目的。经工程实践表明,该消烟降尘系统经济实效,操作简便,不但具有较好的消烟降尘效果,而且能极大地改善施工作业环境,获得了较好的经济效益和社会效益。     

大型养路机械柴油机尾气净化装置的研制

铁路隧道内有砟道床在进行大型养路机械施工作业时,施工空间小,发动机废气浓度高,严重危害施工人员的健康及安全。为此研制了适用于大型养路机械的柴油机尾气净化装置。本文介绍了尾气净化装置的工作原理、结构设计,试验验证了其使用效果,给出了装置使用维护方法。     

大秦铁路花果山隧道通风降尘设计试验研究

大秦铁路隧道内煤尘污染严重,本文以花果山隧道为试验对象开展通风降尘研究,采用打通导洞和隧道间封闭墙,在导洞内安装变频射流风机进行抽风降尘的方案,监测了风机运行前后粉尘浓度变化规律。研究结果表明,设计方案可降低隧道内粉尘浓度,隧道进口450 m处粉尘浓度平均值降低40.8%,出口500 m处降低26.5%。设计方案对其他运煤铁路隧道通风降尘有参考价值。     

高瓦斯特长公路隧道阶段施工通风方案研究

对于特长隧道施工通风,以前多是利用斜井、横洞等辅助坑道作为排风道进行巷道式通风,而对于没有辅助坑道的高速公路分离式高瓦斯特长隧道施工通风,风险更高,经验很少,有待进一步研究。为此,结合桐新高速公路高瓦斯宗宝山隧道工程,对其阶段施工通风方案进行研究,实践表明：通过创新采用“隧道弃碴回填+实心砖+喷射砼封闭”的风门设置,可以使风机、变压器、备用电源等设备能够按照非防爆型进洞配备;通过巧妙设计的风门形式和位置,利用分离式隧道一段作为通风巷道,另一段隧道作为压入式通风设备安装通道,这种“巷道+压入”式通风方式,施工简单,成本低,有效解决了长距离高瓦斯隧道通风难题,确保了施工安全,相关经验值得借鉴。     

青藏高原高寒地区长大隧道通风技术

青海省新建柴达尔至木里地方铁路海拔3 900 m,具有高原、高寒、缺氧和环境生态系统十分脆弱等特点。结合这些特点,根据工期要求,本着安全第一的原则,详细介绍高原高寒地区长大隧道施工通风设计标准、设计原则、风量风压计算、风机风管选配、通风防漏降阻措施、辅助通风降尘措施以及生氧补氧方案。     

铁路隧道内道床机械化清筛作业通风技术

以一座长500 m既有铁路单线隧道为工程依托，对隧道内清筛机组加装射流风机，通过理论推导计算和流体仿真分析，确定与隧道通风要求匹配的射流风机参数。结果表明：隧道内风机组中轴线处最高风速约13.6 m/s，随距风机出口距离加长风速逐渐减小，距风机出口40 m处风速已减少至2.9 m/s；将两组射流风机以间距40 m安装，可形成长距离通风传导，明显改善通风效果。经工程现场测试，清筛机组加装单组射流风机作业3 h，隧道内一氧化碳、氮氧化物、颗粒物浓度分别为18.0、4.6、2.9 mg/m³，均符合规范要求。     

铁路隧道双联式井底布置研究与应用

设置辅助坑道是实现长大隧道长隧短打、快速施工的重要手段，为解决长大隧道辅助坑道与正洞交叉口区域交通组织困难、运输效能低的问题，以山西中南部通道南吕梁山隧道进口段斜井的设计和变更为例，对辅助坑道双联式井底布置进行研究。结果表明：双联式井底布置可实现运输车辆的便捷转弯并形成环岛式物流通道，有效破解辅助坑道与正洞交叉口的交通组织难题、提升辅助坑道的运输能力；利用双联式井底布置方式，南吕梁山隧道斜井施工正洞月均进度为规范建议值的1.4～2.1倍，实现了隧道的快速施工；特殊工况下，主联和副联互为替代关系，可有效降低因单点拥堵导致整个物流系统停滞的风险；隧道施工通风、变压器和空压机进洞、交叉口正洞衬砌施工等方面的优势是双联式井底布置的另一外溢效能，与常规通风方式相比成本降低30%以上。     

长大隧道射流风机的布置对CO排除效果的影响

本文结合锦屏交通辅助洞的施工,采用国际通用计算流体力学软件FLUENT,对无风门大功率射流巷道式通风方式进行了模拟仿真,并对风机的布置设计进行了优化。通过计算发现横通道布置射流风机时最好将风机布置在靠近横通道一侧气流的下风向,且射流风机距离横通道不宜太远。当射流风机安装位置较高时,CO主要集中在隧道的上部,这种分布方式非常有利于施工人员在隧道内施工。     

西秦岭隧道TBM二阶段施工通风探讨与实践

TBM施工通风不仅关系到作业人员的安全,同时也影响设备安全、工程质量和进度。施工通风是长大及特长隧道施工的重要配套工艺之一。合理的通风系统、理想的通风效果是实现隧道快速施工、施工人员身心健康及施工安全的重要保证。设计科学、先进、合理的通风系统,配置高效的通风机械是解决通风难题的根本。此外,高水平的施工通风管理也是保证通风效果的关键。根据隧道通风经验及对当前通风设备技术性能的调研结果,按照自成体系又左右线同时兼顾,充分利用设备和已完坑道的原则,在综合考虑施工过程中可能的各工况基础上,制定本标段隧道的通风方案。     

单洞单线隧道平导救援站防灾通风优化研究

研究目的:紧急救援站防灾通风系统设计是特长铁路隧道防灾系统设计的一个关键问题,合理优化的防灾通风系统直接关系着灾害时人员的安全疏散。本文采用网络通风计算方法,主要对单洞单线隧道平导救援站内防灾通风系统进行优化研究,并考虑自然风对紧急救援站风流分布的影响,从而确定合理的防灾通风系统。研究结论:(1)提出了一种适用于平导救援站的优化防灾通风系统方案;(2)探明了自然风对紧急救援站联络横通道内风速分布的影响规律,建议对隧道内自然风进行长期监测,并在紧急救援站两端增加布置一定数量的射流风机;(3)该研究结果可对特长铁路隧道防灾救援系统的设计提供指导。     

京张高铁正盘台隧道施工通风方案研究

正盘台隧道施工过程受工期紧张、大规模涌水、文物保护、生态保护等因素影响,需要设置泄水洞、支洞、横通道等辅助坑道,施工工作面增加较多,对隧道的施工通风提出更高的要求。根据现有辅助坑道条件,结合施工组织各阶段特点,通过理论计算及现场施工组织配合,研究和制定出正盘台隧道符合现场实际条件的施工通风最佳方案,实现隧道施工人员工作环境的极大改善。     

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。     

基于改进的CFK方程的隧道CO浓度限值的研究

隧道通风以控制CO、颗粒物为主。我国现行规范《公路隧道通风照明设计规范》(JTJ026.1—1999)(以下简称《规范》)给出了不同通风方式隧道在不同运营工况下CO浓度设计限值。国外对隧道内CO浓度限值的设定有着越来越低的趋势。根据纵向通风、半横向通风隧道CO分布特性,改进了用于计算在一定环境CO浓度及暴露时间下人体血液中碳氧血红蛋白浓度的Coburn-Forster-Kane方程(CFK方程),并基于此对《规范》中CO浓度设计限值进行了研究。结果表明,从生理角度出发,《规范》的设计标准可能已高于实际需要,若条件允许,可适当提高隧道CO稀释标准。此外,《规范》在阻滞工况的设计限值以及长隧道的适应性方面并不合理。     

盾构管片预埋滑槽技术在兰州地铁中的应用

传统隧道内安装管线及固定设备采用打孔、化学锚栓与金属支架配合的方式,存在安装时效低、施工环境恶劣、对管片结构损伤大、维修保养困难等一系列问题,以兰州地铁1号线工程为研究背景,对盾构管片预埋滑槽技术进行系统的研究和探讨,通过典型工况下滑槽的受力分析、现场安装试验以及成品检测和实验室试验,论证地铁隧道内设计预埋滑槽的方案是安全可靠的,并确定了盾构管片预埋滑槽截面型式、材质、连接方式、锻造工艺与力学性能等设计参数和生产工艺要求,进一步明确了耐腐蚀性能是滑槽可靠性的控制性因素。预埋滑槽技术,改善了现场施工环境,提高设备与管线安装效率,对隧道结构零损伤,延长工程使用寿命,可在地铁行业内推广应用。     

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。     

高原特长瓦斯隧道通风排烟设计探讨

高原特长瓦斯隧道通风排烟设计,主要是解决平导、斜井、正洞之间的通风系统关系,通过供风量的计算、优化通风方案、精选通风设备等措施,解决平导与斜井之间通风排烟循环问题,从而保证了掌子面附近的新鲜空气的供给量,形成了有序的通风排烟循环系统,提高了人员、机械设备的工作效率,加快了施工进度,确保了施工安全。     

高海拔超长铁路隧道TBM施工断面优化的探讨

TBM(Tunnel Boring Machine)施工的高海拔超长隧道面临开挖断面较大和TBM直径统一的问题,考虑采用刚性接触网、减小疏散通道宽度、缩小净空有效面积等措施对TBM施工隧道内轮廓和断面进行优化。通过建立TBM施工隧道衬砌和底部结构模型、高海拔隧道内接触网模型,对TBM施工隧道断面进行对比分析及优化。研究结果表明:160 km/h等级TBM施工隧道断面尺寸受控于接触网安装要求,采用刚性接触网时隧道开挖断面面积比采用柔性接触网时减小9.88 m^2;200 km/h等级TBM施工隧道断面尺寸受控于空气动力学要求,净空有效面积采用48.00 m^2时隧道开挖断面面积比设计规范要求减小4.64 m^2;TBM+刚性接触网可显著降低隧道工程造价、减少隧道弃渣量,有利于TBM同步衬砌技术实施,提高隧道防灾能力。     

瓦斯隧道运营通风监控系统的设计

研究目的：瓦斯隧道在运营中,瓦斯浓度在任何时间、任何地点都不得大于0.5%。针对其规范要求进行研究,进而采取有效的瓦斯隧道运营通风监控系统的设计。研究方法：在总结南昆线家竹箐隧道KJ4瓦斯监测与报警系统设计的基础上,结合本次“达成线云顶、天台寺”瓦斯隧道实际情况,进一步分析目前监控系统软件的技术,明确本次监控系统设计中需要解决软件技术支持的重点问题。研究结果：本次运营通风监控系统软件采用“基于非恒定流理论的通风控制模型”和神经网络控制算法及先进的监测联网技术。提高了集成度、可靠性,易安装、维护和使用,同时在经济上降低系统建设、维护和运营费用。研究结论：隧道风机控制室计算机软件、监测系统的联网技术、本地控制柜的应用软件、数据通讯的FSK技术、瓦斯监测传感器的接入技术运用到本瓦斯隧道运营通风监控系统设计中,充分体现了监控系统设计的先进性,从而在根本上解决瓦斯隧道通风控制问题。     

铁路隧道防灾通风射流风机安装位置对通风效果的影响

采用网络通风算法,确定铁路隧道紧急出口及隧道口救援站内防灾通风工况下的射流风机型号及数量;采用三维数值方法,研究紧急出口辅助坑道内及隧道口救援站平行导洞内射流风机安装位置对防灾通风效果的影响,提出射流风机安装位置与防护门及隧道口救援站最外侧联络通道之间的距离建议值.结果表明:对于单车道辅助坑道紧急出口,射流风机安装位置...     

隧道检修一体化机器人系统设计及关键技术分析

机器人作为一种能替代人工且能大幅度提高工作效率的创新技术,在隧道维护方面的应用倍受关注。近年来,研究者基于机器人系统开发了各种隧道检测设备,但难以同步实现隧道修复的功能。目前,我国运营隧道的检测与维修均是分开进行的,且维修过程仍以传统的人工维修为主,导致一些较为严重的隧道结构病害未及时修复而产生巨大安全隐患,同时检修与维修作业人员会长时间处于复杂、密闭的隧道环境中而不利于身体健康。基于此,本文提出一种隧道检修一体化机器人系统概念,并对该系统三维成像结构形式和技术、隧道检修优化方法进行分析,可解决隧道病害成像、修复定位、修复能力等关键检修问题。结合当前隧道机器人检测系统,设计了检修一体化机器人系统,为我国运营隧道的检修与维修方法提供新的思路。