季节性冻土区隧道保温层御寒保温技术研究

为了满足交通的便捷和时效性,我国修建在寒区的隧道工程越来越多。针对困扰季节性寒区隧道工程的冻害问题,以季冻区桦皮岭隧道为依托,开展寒区隧道保温层御寒保温技术研究。首先,开展现场环境温度和竖直钻孔隧道洞口段围岩温度场变化监测,获得计算模型所需精准温度荷载及地表活动层围岩温度场受影响范围;其次,建立基于Fluent流体计算软件的"围岩-衬砌-保温层-空气"气固耦合计算模型,并通过对比现场地勘资料验证计算模型的合理性;最后,对不同保温材质、不同铺设厚度和铺挂方式进行了对比分析。结果表明:围岩温度场随外界大气温度呈近似三角函数周期变化,但"滞后效应"明显;地表活动层围岩温度受影响范围约为8 m;设置保温层处内外温度存在"跳跃"现象,内外温差最高达8℃;硬质聚氨酯保温材料较聚酚醛泡沫塑料和泡沫玻璃御寒保温效果分别提高了近20.6%和80.9%;最优保温层厚度为5 cm,最优铺挂方式为衬砌内表面铺设。     

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。     

寒区隧道温度场分布规律及保温层适应性研究

为了研究寒区隧道的防寒保温设计问题,采用数值分析方法探讨不同外界气温、围岩地温以及有无保温层等条件下寒区隧道温度场的分布规律和保温层适应性研究,并采用叠加原理、分离变量法和贝塞尔特征函数建立列车风影响下寒区隧道温度场的计算模型,分析有无列车运行条件下寒区隧道温度场的变化规律。研究结果表明:由于二衬后出现负温分布对隧道衬砌结构安全性影响较大,因此建议将二衬后不出现负温分布作为寒区隧道保温措施的控制指标;在不考虑列车风影响条件下,保温层法最佳适用于最冷月平均气温为-2~-15℃的地区,当最冷月平均气温低于-15℃、围岩地温低于5℃时,保温层法应与主动保温措施相结合;当列车运行速度为300km/h、运行间隔为30 min时,通车与不通车相比隧道洞内中间位置平均气温下降约1.22℃,二衬后沿隧道进深方向出现负温的距离约增加36.8%。     

寒区隧道洞口保温段设置长度统计分析

根据国内35座季节性冻土区隧道温度场实测结果,分析了在建及运营隧道温度场分布规律,建立了季节性冻土区运营隧道温度纵向影响长度上限值拟合公式,同时验证了Hitoshi Kurokawa经验公式计算结果处于温度纵向影响长度下限,并给出了寒区隧道洞口保温段设置长度建议值。根据未设保温层隧道的调查结果拟合得到围岩径向冻结深度与距洞口距离的关系式,并根据围岩冻结深度将隧道分为4个影响区,提出应合理进行保温段分区。     

寒区铁路隧道结构抗冻技术探讨

研究目的:受温度变化影响,寒区隧道衬砌结构易出现开裂、酥脆、剥落等病害。本文通过分析寒区隧道的环境作用,并通过调研我国寒区铁路隧道的结构冻害情况,归纳隧道结构的冻胀机理,提出寒区隧道结构的抗冻措施,探讨保温层在铁路隧道的适用性及设计方法、施工工艺,从而明确今后需要进一步研究的寒区隧道结构抗冻技术。研究结论:(1)寒区隧道衬砌结构冻害可分为特殊地层隧道围岩冻胀型冻害和结构缺陷型冻害,需采取相应措施进行控制;(2)负温差引起的温度应力作用,易导致寒区隧道衬砌开裂,需采取变形缝等构造措施;(3)季节性冻土区铁路隧道应慎用保温层;(4)本研究成果可为寒区隧道结构抗冻提供参考。     

既有线铁路隧道温度场特征及防冻胀措施

针对寒区铁路锡(林浩特)—乌(兰浩特)线扎尔斯台隧道出现的冻害问题,分析了冻害产生的原因。利用ANSYS有限元软件对隧道温度场进行了数值模拟,分析了隧道结构及围岩内部的温度场分布规律。通过方案比选,确定采用衬砌表面喷射硬质聚氨酯保温层的整治方案,并对该方案的效果进行了数值分析。结果表明:在隧道衬砌未设置保温层时隧道内冻结深度达到了210 cm,围岩内容易出现冻胀现象;设置保温层后15 cm厚度的保温层内全部出现负温,二衬混凝土内部5 cm范围内出现负温,在围岩内没有出现负温及冻胀现象;随着径向距离的增加,围岩温度逐渐升高,但变化逐渐减缓并趋于稳定。     

寒区铁路隧道衬砌抗冻主要设计标准与施工技术探讨

受长期低温环境作用,寒区铁路隧道衬砌易出现开裂、剥落等病害,影响结构的安全耐久性。通过梳理分析寒区隧道衬砌抗冻设防相关建设标准现状及存在问题,从设计和施工方面提出需要研究完善的主要内容,并结合具体工程实例,进一步探讨抗冻设防段衬砌的配筋参数、伸缩缝设置等主要设计标准和保温层防水施工工艺,提出寒区隧道衬砌模段长度计算方法。结果表明：(1)抗冻设防段衬砌的纵筋宜采用“细而密”的配置方式,有利于提高结构的抗裂性能;(2)“零缝宽”伸缩缝在一定条件下能够消减寒区隧道温度应力作用;(3)“喷涂式”聚氨酯保温板防水处理施工工艺可有效提高保温性能;(4)隧址区的年平均气温应作为寒区隧道衬砌环境温差的重点考量因素,计算结果表明,当最冷月平均气温-3～-8℃,年均温12～8℃时,12 m的衬砌模段长度亦可满足季节性温差要求。     

后安山隧道保温层优化设计仿真分析

以高寒地区吉图珲客运专线后安山大断面隧道为研究对象,采用ABAQUS有限元建立计算模型,讨论隧道贯通前后保温层厚度对温度场的影响和保温设防段,分析结果表明:(1)距离隧道洞口越远,防止围岩出现冻结所需的保温层厚度越小;随着保温层厚度的增加,围岩的冻结深度会相应变小;(2)隧道贯通前的保温设防段长度为450~500m,隧道贯通后的保温段长度为720~830m,较隧道贯通前增加了近300m;(3)验证了后安山隧道在距洞门721 m范围内铺设5 cm厚的聚氨酯保温板的保温方案。     

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。     

隧道冻胀模拟研究

采用有限元软件对寒区隧道模型进行了瞬态热分析,得到了模型内部温度分布状况和温度与时间之间的变化关系。通过对无保温层以及施做保温层后的饱水、自然含水混凝土试块内部监测点在降温过程中最小主应力时程曲线的对比分析,发现敷设隔热板与不敷设隔热板对寒区隧道的冻胀影响有明显差别。无隔热板混凝土降温过程中温度下降较快,应力梯度较大,敷设隔热板后内部热量散发较慢,温度梯度减小,应力增加较缓慢。     

天津高层住宅项目外保温体系施工技术探析

对住宅项目外保温体系的施工技术进行了深入的分析、总结,并对现场外保温施工中重难点控制工序以及施工特殊情况等方面进行了详细阐述,该技术有利于同类工程借鉴与应用。     

香港西部铁路牵引供电系统绝缘水平评议

通过对香港西部铁路牵引供电系统绝缘水平的介绍和分析,指出其设备间绝缘配合中存在的问题,并提出具体的改进建议和措施。     

牵引供电系统过电压与电力机车、电动车组绝缘水平的选择

简要分析了目前我国电力机车运行中发生绝缘事故的主要原因及采取的防护措施。列举了牵引供电系统的过电压类型,提出用于交流25kV供电系统的电力机车或电动车组高压侧设备绝缘水平的选取原则。     

局部绝缘损坏对地铁杂散电流的影响

在行业标准CJJ 49-92<地铁杂散电流腐蚀防护技术规程>中,地铁杂散电流的计算公式是在钢轨对地绝缘介质均匀条件下得出的,并且没有考虑结构铜和排流网等实际情况.对这些情况下的杂散电流分布进行分析,并考虑钢轨绝缘扣件的局部绝缘损坏情况.     

过电压对电力机车高压电气设备的影响

阐述了电力机车的过电压类型,分析过电压对电力机车高压设备造成的危害,结合我国电力机车的运用现状,提出了研究抑制过电压的措施和建议。     

屏蔽门门体绝缘及站台绝缘的探讨

介绍了目前国内地铁屏蔽门门体绝缘和站台绝缘现状及存在问题,指出造成屏蔽门门体绝缘与站台绝缘不合格的原因,并提出了相应的解决措施。     

简论牵引变压器的寿命

在分析影响牵引变压器寿命因素的基础上,从热、电、机械、化学等几方面分析了牵引变压器绝缘老化的机理和寿命终结的判据,着重研究了牵引变压器在过负荷条件下绝缘材料的温度对变压器寿命的影响,通过寿命估算和试验研究,初步确定了线圈最热点温度限值,从材料、设计、工艺几方面介绍了延长牵引变压器寿命的措施。     

城市轨道屏蔽门系统的站台绝缘安装研究

随着城市轨道交通建设的快速发展,为乘客提供便捷性和安全性的乘车环境越来越重要,本文以车站的系统绝缘设计要求为出发点,对城市轨道交通屏蔽门系统的绝缘接地进行了详细分析,对站台层绝缘设置与钢轨电位限制装置(OVPD)之间的关系进行了研究,在此基础上进行了新型的智能钢轨电位限制装置设计,该装置不仅实现了动作时间为nS级,且有效减少了钢轨电位限制装置动作次数,较好地解决了屏蔽门系统的站台绝缘,从而为地铁安全运营提供保障.并于2012年应用于台湾地铁内湖线,安全稳定运行至今.     

京沪线电气化改造低净空施工方案

对京沪电气化改造工程中所存在低净空这一特殊情况下的电气化施工方案进行了介绍,并重点介绍了黄河大桥绝缘施工方案,为今后这种条件下接触网施工提供了有益的借鉴.     

南京地铁大胜关桥与国铁交流系统共地方案分析

国铁和地铁同桥水平近距离敷设,在国内尚属首次,并且无经验可参考.由于地铁和国铁两个供电系统的接地及连接方法有着本质的不同,因此必需考虑接地问题.通过对地铁、国铁供电系统与地关系的说明,从杂散电流防护、绝缘、轨电位等角度,对南京大胜关桥地铁和国铁采用绝缘地还是共地方案分别进行了分析.基于人身设备安全,推荐采用共地方案.