新型水封爆破除尘技术试验研究

为更快速有效地清除隧道钻爆施工所产生的粉尘，提出“辅助降尘注水孔方案”、“差异水袋布置方案”、“降尘注水孔+差异水袋布置” 3种新的水封爆破除尘技术方案。依托轿顶隧道进行现场试验，得到初始状态下掌子面区域纵、横向特征位置的粉尘质量浓度，CO、CO2、O2、NO2体积分数分布情况，通风条件下纵向特征位置的粉尘质量浓度、CO体积分数随时间的变化规律，3种新型水封爆破方案下掌子面区域纵、横向特征测试位置的粉尘质量浓度、CO体积分数分布规律。经研究得出如下结论： 1）通风10 min内是粉尘质量浓度、CO体积分数下降最快的阶段； 2）新型水封爆破除尘方案的降尘效果明显，3种方案最大降尘比例依次为36.84%、40.85%、65.74%； 3）降尘注水孔对爆破粉尘可起到良好的“封闭”作用； 4）新型水封爆破方案可起到明显降低CO体积分数的作用。     

秦岭天台山大断面高速公路隧道降尘除尘方案研究

为解决由于隧道施工断面大、在开挖过程中产生的粉尘难以通过施工通风排除的问题,对秦岭天台山隧道（双向6车道）施工过程中钻孔、爆破、出渣、喷浆等不同工况下的隧道粉尘质量浓度进行现场实测,并根据现场实测结果,对隧道内各工况施工粉尘分布特性进行数值模拟研究,提出适合于大断面隧道施工的粉尘控制措施。现场测试结果表明,出渣和喷浆工况下,粉尘质量浓度超过规范要求数倍。通过数值模拟得到： 1）靠近掌子面40 m区域内粉尘质量浓度不稳定,下降趋势不明显; 2）在布置风管时,风管末段至掌子面距离建议取为60~80 m,以保证新鲜风以较大的喷射面抵达掌子面; 3）建议采用附壁风筒降尘+车载除尘方案,除尘效率达95%,能有效处理隧道各区域粉尘,且对施工造成的影响小。     

岩溶地区长大隧道施工通风模拟与空气净化技术研究

从隧道的发展趋势看,实现工程全局的高速和高效益必须依靠高度机械化的长距离独头掘进来实现,研究高性能施工设备及配套技术和施工管理技术自然成为至关重要。以贵广铁路斗篷山隧道工程为依托,对压入式通风过程进行了模拟,得到了CO及粉尘分布规律,并介绍了干式除尘空气净化技术。研究结果表明,通风10分钟后隧道工作区域的CO浓度已降至安全浓度(24ppm)以下,粉尘浓度最大处为掘进工作面未被风筒风流直射的一侧;增设除尘机后的掌子面附近粉尘测试数据显示,除尘机开启120秒后,空气中的粉尘质量浓度由初始的75 mg/m3下降到3mg/m3,空气质量达到隧道施工环境标准。     

一种新型三区段喷雾系统及降尘性能研究

为解决隧道爆破粉尘排除难和粉尘质量浓度超标的问题，设计了新型三区段喷雾系统并对其相关参数开展研究。基于自行搭建的喷雾降尘试验平台，分析隧道爆破粉尘样本粒径特征与喷嘴适用性； 利用CFD软件对喷嘴不同布置方式与入射角度进行数值模拟，分析雾滴场中质量浓度、速度和粒径等特征的变化规律； 通过现场应用测试新型喷雾系统降尘性能。研究结果表明： 1）隧道沿程粉尘峰值体积频率向小粒径方向移动，且峰值体积频率不断增大； 2）直径1.9 mm的广角型实心锥形喷嘴对近掌子面处的粉尘抑尘效果更佳，1.2 mm的精细型实心锥形喷嘴适用于小粒径粉尘除尘； 3）随着入射角度的增加，雾滴直接入射区域内质量浓度超过1 g/m3的面积先增加后减小； 4）喷嘴置于顶部、侧部和底部时，最佳入射角度分别为60°、60°和45°。现场应用表明，采用三区段喷雾系统后，各测点位置呼吸尘和全尘降尘效率均高于75％，与原有控尘措施相比，平均降尘效率提高了42.71％，能有效改善洞内施工人员作业环境和阻止隧道内粉尘向外扩散。     

隧道爆破施工粉尘污染的水雾控制技术

在隧道爆破施工过程中,由于爆破作业会在隧道内产生大量粉尘,隧道内粉尘浓度过高既影响施工人员的身体健康,同时也影响隧道施工效率,而且粉尘最终通过隧道口逸出污染大气环境。目前对隧道爆破施工产生的粉尘还没有有效的控制技术,采用水雾捕尘技术对隧道爆破产生的粉尘进行处理有一定的效果。     

基于正交试验的瓦斯隧道施工通风方案优化研究

为提高瓦斯隧道施工通风效率,改善隧道内的工作环境,以城开高速鸡鸣隧道为研究对象,考虑掌子面与二次衬砌间距(X)、风筒直径(Y)、出风口与掌子面距离(Z)3个因素,运用fluent进行正交试验数值模拟研究,分析以上3个因素对通风效果的影响,并确定最有利于瓦斯气体排出的通风设施布置方案。研究结果表明:由极差分析及方差分析结果可知,3个因素各自水平间的变化对通风效果的影响程度依次为掌子面与二次衬砌间距、出风口与掌子面距离、风筒直径;最优通风方案中X、Y、Z等3个因素的水平值分别为50 m、1.0 m和20 m;隧道沿程中流场结构分为涡流区、涡流影响区和稳定区,其中涡流区对瓦斯气体的排除起着最主要的阻碍作用,稳定区几乎不影响瓦斯气体的运动,涡流影响区对瓦斯气体的运动有较小影响,因此瓦斯气体浓度在隧道沿程的变化是先减小,再略微升高,最后趋于稳定;横断面处,回风侧瓦斯浓度高于进风侧,并且回风侧隧道边壁及底角处瓦斯气体集中现象较为明显,实际施工过程中应该加强对该两个区域内瓦斯浓度的监测。     

隧道施工通风效率及有害气体迁移规律试验研究

为了研究施工粉尘和有害气体的浓度在压入式通风模式下的分布规律,采用滤膜测尘法和定点监测的方法对大砩口隧道粉尘、CO和NO进行现场监测,得到了有害气体随时间和空间的变化规律和掌子面处粉尘分布特征,并用统计法处理所测数据。结果表明:不同施工工序粉尘和有害气体浓度差异较大,喷浆工序粉尘浓度最高,而爆破和出渣工序有害气体浓度较高,立架工序的粉尘和有害气体的浓度均在允许范围内,因此应根据不同工序合理选择风机功率,保障人员安全。     

矿山法施工隧道粉尘控制技术研究现状及进展

采用文献调研的方法，对矿山法施工隧道粉尘控制技术进行系统总结。首先，介绍粉尘的六大危害，阐述钻孔、爆破、出渣运输与喷浆4个主要工序下粉尘产出的机制； 然后，对矿山法隧道粉尘控制技术进行梳理，主要按“减”、“降”、“排”、“除”、“阻”5个方面展开，介绍各类技术的控尘原理、优缺点及其控制效果； 最后，分析粉尘控制技术在针对化研究、设备参数优化、特殊材料应用和新方法研究等方面的发展前景。     

水压爆破技术在新博高速九连山隧道施工中的应用

针对新博高速公路九连山隧道隧洞掘进施工,采用水压爆破技术设计了爆破方案,并予以实施。监测结果分析表明,相较于常规爆破,水压爆破,月平均进尺增加了40 m,每循环进尺综合成本降低25.6%,掌子面粉尘浓度降低46%,在提高隧道掘进进度、节省成本和保护环境等方面有明显成效。     

基于模糊控制的隧道有害气体治理技术研究

针对隧道通风系统控制手段单一、控制滞后、效率低且效果差等问题，改进一种基于模糊理论的多种有害气体综合治理新方法，并采用模糊PID控制技术构建一种综合治理系统。该系统利用采样模块实时监测数据，将信号上传至分析模块进行全局把控，通过模糊控制模块在线校正参数，不断循环控制变频器来提高被控对象的运行频率，调节风量与吸收液喷雾量，最后由治理模块实施通风稀释和喷雾净化，实现对多种有害气体进行治理。该系统应用于青海省某穿煤隧道，结果表明： 该系统能够快速降低放炮后监测断面处有害气体浓度，其中掌子面处瓦斯、硫化氢的平均浓度值分别降低了17.3%、27.3%，衬砌前端处二者的平均浓度降低了12.2%、36.7%，具有较高的准确性；放炮后浓度降至规范限值的时间也由平均20 min减少至10 min左右，缩短了1~2倍，能有效保障隧道施工安全，提高隧道施工效率。     

自然开口及射流风机位置对公路隧道CO浓度分布的影响

为了优化公路隧道自然开口及射流风机的位置,实现降低隧道建设成本、节约能源和减少环境影响的目的,以开设自然开口的公路隧道分段式纵向通风方式为研究对象,通过建立公路隧道的通风数学模型,研究自然开口和射流风机的布置位置对隧道CO浓度分布的影响.研究表明:设置自然开口后,隧道内污染物浓度分布情况并非一定优于不布置自然开口;在多自然开口通风方案中,将距离隧道出口较近的自然开口作为排风自然开口可提高分污效果;将自然开口集中布置在隧道后部,同时将较多的射流风机布置在自然开口群后端,可增大隧道出口的实际通风量并降低隧道出口污染物浓度.     

浅埋软弱围岩隧道微桩锁脚施工技术研究

针对浅埋软弱围岩隧道开挖施工的沉降变形问题，以翁多隧道为依托，结合现场监测数据研究了“三台阶+微桩锁脚”施工技术下隧道初期支护结构的受力及变形特征。结果表明：两种支护结构下随着施工开挖的不断推进，围岩和钢拱架应力变化规律相近，先急剧增加并达到峰值，然后呈缓慢下降趋势，并逐步趋于平缓；累计沉降量则呈缓慢增大趋势。隧道拱顶位置处应力最大，风险最高，常规锁脚锚杆支护拱顶处围岩压力、钢拱架应力分别为0.55、74.10 MPa，累计沉降量最大值为6.70 cm，微锁桩支护时围岩、钢拱架峰值应力分别增加0.55、23.50 MPa，累计沉降量减小了3.96 cm。可见，微型桩技术方案可有效改良浅埋软弱围岩隧道结构的变形与沉降值，控制隧道变形，避免隧道因大变形导致侵限换拱，降低了施工安全风险，具有一定的应用前景。     

高海拔寒区隧道施工粉尘及有害气体监测与控制技术

高海拔寒区隧道恶劣的施工环境是限制施工进度的瓶颈,为了研究施工粉尘、有害气体的浓度及分布规律,采用滤膜测尘法和便携式CO检测仪分别对鸡丑山隧道粉尘和CO进行现场监测,用统计法对数据进行处理。结果表明： 不同的施工工序粉尘和有害气体含量差别较大,喷浆作业粉尘浓度最高,爆破作业有害气体浓度较高,出渣作业粉尘和有害气体浓度均较高,只有立架作业时隧道空气条件相对较好,无轨出渣是制约高海拔寒区隧道施工环境问题的最关键因素。结合高海拔地区隧道施工环境的特殊性,提出粉尘和有害气体的控制措施,并对提出的措施进行现场监测效果验证。研究结果对高海拔寒区隧道施工环境的控制具有借鉴意义。     

双向行车特长公路隧道通风方案网络分析

白芷山隧道是重庆城万二级路上的单洞双向行车隧道,采用平导压入分段纵向式通风.运用通风网络理论,对白芷山隧道进行了开启不同横通道条数的数值模拟,比较了各通风方案的通风能耗及通风网络稳定性.研究结果表明:白芷山隧道开启1条横通道、3条横通道及5条横通道的通风方案相比,开启1条横通道的能耗最大,后两个方案中期能耗分别降低20％、28.5％,远期能耗分别降低25％、40％.但从网络的稳定性分析,开启5条横通道的通风方案的稳定性最差,开启3条其次,开启1条最稳定.综合考虑,白芷山隧道中期和远期均采用开启3号、5号、7号横通道的通风方案.     

堆土导致的地铁盾构隧道病害及处治对策分析

针对地铁隧道地表堆土的现象,开展洞内监测及病害调查工作,探明堆土影响下结构变形过程,并对管片结构裂缝、错台、渗漏水、道床脱空等病害特征进行分析、评价。基于结构病害现状,明确不同区段的损伤程度,制定相适应的修复方案及补强措施。针对粘钢加固措施,在确定施工工序的前提下,建立二维仿真计算模型,分析加固后结构受力分布特征及承载性能。研究表明:加固前偶数环最大正弯矩位置承载性能下降66%,最大负弯矩位置承载能力下降73%,加固后承载性能满足规范要求;加固前奇数环最大正弯矩承载性能下降34%,最大负弯矩位置承载性能下降25%,加固后承载性能均满足规范要求,加固方案合理,加固效果明显。     

齐岳山隧道岩溶发育特征与溶洞处治技术研究

为解决复杂岩溶隧道溶洞处治难题,以利万高速公路谋道连接线工程齐岳山隧道为依托,调研隧道施工过程中揭露的26处溶洞,分析溶洞的发育规模、充填特性、含水特性、发育位置与地质成因,采用数值模拟的方法研究特大型溶洞对隧道围岩变形的影响规律,通过案例分析探讨隧道不同位置溶洞处治技术。结果表明： 1）隧道揭露中型溶洞最多,大型溶洞次之,小型和特大型溶洞最少,揭露溶洞多为无充填或部分充填的干溶洞,发育位置主要集中于掌子面; 2）隧址区气候和水文地质条件利于岩溶发育,但由于隧道高程较高,地下水位接近或低于隧道设计标高,未揭露含水溶洞; 3）溶洞与隧道交接部位隧道围岩位移量最大,需加强支护; 4）形成隧道不同位置、不同规模溶洞的处治技术与原则并应用到工程实际中,后期运营结果证明溶洞处治效果良好。 溶洞处治应建立规范化超前探测、标准化处治流程、模块化处治技术及针对性处治方案。     

水压光面爆破在老格山隧道开挖中的应用

为解决云南地区灰岩隧道溶蚀破碎严重,开挖爆破超挖、补炮次数较多,爆破后粉尘体积质量较大,洞内空气质量不佳,影响作业人员身体健康等难题,在隧道开挖掘进施工中引入水压爆破,在炮眼一定位置处注入一定量的水,炮孔采用特制炮泥进行堵塞。通过工程实践总结,调整光面爆破钻爆参数,得到最佳爆破效果,有效地降低了粉尘体积质量,改善了洞内空气质量,提高了光爆效果和开挖循环进尺,相较于常规爆破有较大的优势。     

新建盾构隧道施工次序对近接上跨既有隧道变形影响研究

针对某城市拟建地铁6号线近接上跨既有4号线形成的特殊叠置工况，建立描述近接上跨特殊叠置工况的三维数值模型，分析拟建隧道左右线施工次序对既有隧道衬砌结构的变形影响。结果表明：1)先左后右施工方案中，既有线隧道距交叠处20 m范围内为近接施工强影响区，先右后左施工方案中，既有线隧道距交叠处25 m范围内为近接施工强影响区；2)不同施工方案下施工影响及变形的时空分布规律较为相似，既有隧道整体向新建隧道侧变形；3)从既有线位移影响大小及范围来看，上跨近接距既有线远侧的线路先施工，近侧的线路后施工对既有线的位移影响更小。     

天目山隧道掘进粉尘监测与人员急性中毒原因分析

天目山隧道施工过程中,作业人员出现眼睛红肿及皮肤红肿、脱落等急性中毒症状。为探明急性中毒原因,通过监测隧道内粉尘体积质量变化、分析粉尘化学组分,辨识出引起中毒的有害物质。经检测发现,爆破后以2 274 m~3/min的风量通风10 min,作业区的粉尘体积质量可降低至接触限值(1 mg/m~3)以下;超前小导管钻孔时,作业区的粉尘体积质量为接触限值的56倍,作业人员会出现显著的急性中毒现象。另外,天目山隧道粉尘中钒、镍、锰和铬的含量以及围岩中砷、铜、铬、镍和钒的含量均较高,特别是急性中毒发生时隧道空气中钒和砷的体积质量最高,作业人员的症状与钒、砷的中毒诊断标准相符。可以判断,隧道作业人员急性中毒主要由以钒和砷为主的粉尘所致。     

上海市7200m过江隧道独头通风方案研究

根据7 200 m过江隧道独头通风的路线长、通风阻力大和需风量也较大的特点,通过理论分析比较,提出了三个可行的通风方案,通过技术计算,对各种方案进行了经济技术比较,确定了直接利用大功率局部通风机、大直径风筒掘进通风。