开行大轴重列车既有线隧道基底病害的井点降水整治方案研究

为整治某开行大轴重列车既有线隧道基底下沉及翻浆冒泥病害,采用钻探与物探相结合的检测手段进行隧道病害区段检测。检测结果表明,隧道病害区段底板混凝土为素混凝土且较薄(25cm左右),基岩与混凝土间存在厚度约5cm的软弱夹层,病害区段基底含水量较大,导致底板混凝土破损严重。在掌握隧道基底现状的基础上,确定对其采用"井点降水+注浆"复合式整治措施。通过理论计算、降水效果的数值分析和施工可行性分析并兼顾工程造价确定的具体方案为:单侧降水,井点系统布置于重车线外侧,在100m病害区内按间距2m布设50根井点管;注浆在重车线轨枕头两侧实施,注浆管直径为60mm,长度2m,间距1m,注浆压力0.3MPa。"井点降水+注浆"整治措施实施后,该区段基底水位始终保持在基底下1.5m左右,再无基底下沉及翻浆冒泥病害发生,说明采用该方案是有效的。     

朔黄铁路长梁山隧道基底结构病害整治措施

针对长梁山隧道出现的多种病害进行调研,分析隧道基底病害表观特征和成因,采用基底结构钻孔探测和雷达检测方法,对基底病害分布及规模进行检测,提出采用“树根桩+注浆”等隧道基底病害整治措施,并建立模型及确定参数.通过对基底振动加速度和树根桩桩体的计算与分析,验证病害整治效果.“树根桩+注浆”整治措施对天窗时间短、施工空间有限的长梁山隧道基底病害整治行之有效.     

软岩隧道施工及塌方预防整治技术

新建铁路临河至策克线呼口一号隧道(DK326+150～DK328+780)全长2630m,Ⅴ类围岩占隧道总长的87.5%以上;呼口二号隧道(DK329+740～DK330+350)全长610m,全部是Ⅴ类围岩。围岩地质差,施工时极不稳定,多次出现塌方。根据多年的自身施工经验和借鉴国内外软岩施工的理论和方法,总结出了适合软岩施工的方法,同时对软岩施工中预防塌方出现和发生塌方后如何及时处理、整治提出了切实可行的技术方案。     

纵向风对高海拔铁路隧道火灾烟气时空分布的影响

目前对高海拔铁路隧道火灾的研究较少。本文应用火灾动态仿真模拟软件(Fire Dynamic Simulation,FDS)对海拔500,3000 m铁路隧道内的火灾烟气蔓延进行了数值模拟分析,对比了高海拔环境低温、低压、低氧等显著特征及纵向风速对隧道火灾的影响。结果表明,在本文的火灾计算条件下海拔3000 m时隧道内的最高温度比低海拔时低24.8%,CO浓度增大30%~50%;海拔3000 m时随着纵向风速增加,拱顶最高温度显著下降,最大降幅达62.5%,且最高温度点向下游偏离火源区边缘上方;火源上游温度减小且升温范围逐渐减小,纵向风对上游烟气的“稀释”“阻拦”作用强于下游。     

某铁路弃渣场滑坡成因分析及整治方案研究

为查明某高速铁路隧道弃渣场的滑移原因,制定安全、合理的整治措施,对滑坡体进行了补勘,并对弃渣场边界桩进行了位移观测,得出弃渣场滑移的主要原因为:①弃渣堆载过于集中、且高度过高;②连续集中的降雨使弃渣体的饱和度大幅提高,附加荷载增大,土体的物理力学指标降低;③未及时施作排水设施。利用Slide软件建模,并选用摩根斯顿-普赖斯法对弃渣场的稳定性进行分析。研究表明,弃渣场设计中应重视排水设施的作用;弃渣堆积的控制高度应考虑充水饱和的不利影响;采用抗滑桩治理弃渣体滑移时,应根据滑坡情况布设抗滑桩;结合弃渣场的实际情况,给出了三排抗滑桩的支挡方案。     

包西铁路郝家村隧道水平岩层坍塌整治技术探讨

基于包西铁路郝家村隧道区域工程概况及水文地质条件，对隧道水平岩层的地质特征及工程特性进行研究，初步分析围岩变形垮塌的演化机制和破坏机理；提出水平岩层坍塌的整治原则，探讨水平岩层坍塌隧道的开挖方法、支护措施和监控量测技术；指出水平岩层坍塌段施工的注意事项，为“安全、经济、优质、快速”施工提供有力的技术支撑。     

季节冻土区隧道洞口衬砌开裂机理及防治

研究目的:近年来,在我国西北、东北等高纬度季节冻土区,短隧道或长隧道洞口段冬季衬砌开裂、春融期渗漏水等病害时有出现,严重影响隧道结构和列车运营安全。本文以东北地区某铁路线ZEST隧道为例,采用现场试验、数值模拟等手段研究案例隧道冬季洞口段衬砌开裂、春融期渗漏水的发生机理,比较不同整治措施后,提出适合该类隧道病害的整治措施。研究结论:(1)隧址区每年冰冻期约5个月,极端温度年较差60℃以上,年平均气温2℃,属典型季节冻土区;(2)衬砌开裂段主要穿过粉质黏土层,含水率大,衬砌开裂主要由围岩冻胀力荷载作用所致;(3)建议采用喷涂12~13 cm厚保温层+防火砂浆,水沟中铺设电伴热电缆,并对既有损伤衬砌结构进行锚杆补强和对衬砌裂缝进行环氧树脂嵌补处理的整治措施;(4)从隧道病害整治效果来看,本文提出的整治措施效果显著,衬砌开裂、春融期渗漏水等问题得以解决。     

浅谈铁路客运专线隧道衬砌质量缺陷处理施工技术

以郑西铁路客运专线阌乡隧道二次衬砌背后空洞、厚度不足等质量缺陷处理为例,根据隧道缺陷探测实际情况确定了整治原则,并对不同整治方案从施工的可操作性、安全性以及对后期客运专线运营影响等方面的对比,介绍了衬砌质量缺陷整治关键技术、既有线施工安全保障措施和整治后效果,可为客运专线类似隧道衬砌质量缺陷的整治提供参考。     

地表偏堆载引起浅埋大断面隧道裂损衬砌病害整治

隧道洞顶堆载常会引起隧道结构变形过大甚至开裂，影响结构安全。以某高铁隧道洞身浅埋段堆载偏压导致衬砌发生纵裂的工程问题为依托，通过洞内沉降、收敛和中线偏移监测，洞外沉降、变形和测斜监测，结合数值模拟手段，对隧道衬砌结构产生裂缝的原因进行分析。针对外部堆载造成衬砌纵裂情况，采用洞外清方减载和洞内套衬内外相结合补强措施进行整治，结合外部环境条件确定整治施工要点，同时在隧道一定范围内地表划定保护区，确保高铁隧道运营期的安全。     

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。     

坪上隧道口危岩落石失稳模式及运动特征分析

研究目的:在建成都至贵阳铁路坪上隧道进口上方仰坡高陡,危岩落石发育,一旦失稳则造成的危害极大,严重影响铁路施工及运营安全。因此需通过分析研究坪上隧道进口危岩落石的形成机理、失稳模式及破坏后的运动特征,以确定危岩落石的失稳滚落概率及路径,并提出有针对性的整治、防护措施,同时也为其他山区铁路遇到危岩落石不良地质时提供调查、分析、计算方法及工程防护措施的参考。研究结论:(1)在基于现场调查及实测工作基础上,将坪上隧道进口危岩落石失稳划分为4类破坏模式;(2)通过对落石运动的模拟,确定了隧道洞口上方约有6%的危岩体失稳后将对洞口及桥梁构成危险;(3)提出了隧道洞口危岩落石整治方法及设置防护的具体位置和措施,从而确保铁路施工及运营安全;(4)该研究成果可应用于危岩落石不良地质工程的勘察及设计中。     

西安地铁首条盾构隧道顺利贯通

西安地铁历史上第一条盾构隧道——张家堡至尤家庄段区间右线隧道，在经过“开拓8号”盾构机130天的开挖后，于4月9日10时48分顺利贯通，成为国内第一个穿越湿陷性黄土地质的地铁盾构隧道。“身价”约3000万元、全长74．38m、重323t的“开拓8号”，外径6．14m，是为西安地铁区间隧道的标准“量身定做”的，在此次隧道挖掘任务中大显威力。     

上下立交隧道施工优化与动态近接分区

为优化在建交叉隧道施工顺序,对不同近接施工影响程度进行动态分区以便于施工管理。以在建的珠海大横琴山一号隧道与珠机城际隧道交叉段为工程背景,其中珠机城际隧道(断面小)在上方,而大横琴山一号隧道(断面大)在下方,应用数值仿真软件建立“先上后下”及“先下后上”2种施工工况模型。对比分析不同施工顺序下立交隧道纵向位移、横断面位移、拱顶沉降、仰拱位移、塑性区及支护结构应力等变化规律。讨论地层围岩位移分区准则与既有结构强度分区准则。研究后行隧道掌子面施工至交叉点不同距离时,先行隧道位移以及结构强度的动态分区情况,其中红区为特危险区、黄区为危险区、白区为注意区。研究结果表明：“先下后上”施工比“先上后下”施工要好;现场采纳了此方案,先施工下方大横琴山隧道,然后再施工上方珠机城际隧道。“先下后上”施工时,上部隧道开挖至交叉点前6 m至交叉点后12 m对下部隧道影响明显;并以下部隧道距中轴线前18 m至中轴线后10 m范围内作为特危险区,同时上部隧道开挖至距中轴线前后0.25D(D为开挖隧道跨度)范围内需加强监控量测,以保证隧道安全。“先上后下”施工时,以上部隧道距中轴线前27 m至中轴线后13 m作为...     

铁路运营隧道下锚段严重缺陷整治措施研究

铁路隧道衬砌缺陷与病害在运营“天窗”内整治其作业时间和空间极其有限，且下锚段因存放接触网补偿装置而不能随意占用其空间，故对下锚段衬砌缺陷进行整治相比正常段难度更大。本文以西南某铁路隧道洞身标1 611～1 615处下锚段拱部存在严重质量缺陷为研究对象，通过资料调研、工程类比、数值模拟及现场实施等手段，开展下锚段严重质量缺陷整治措施研究。基于充分利用铁路隧道下锚段放大断面的特点，提出解决拱部大范围缺陷所致运营安全隐患的局部套衬整治方案；结构受力分析验证了局部套衬整治方案的安全性和可行性。局部套衬方案的实施，彻底解决了下锚段严重质量缺陷及其带来的运营安全隐患，可为铁路隧道下锚段衬砌缺陷或病害整治提供指导及借鉴。     

高铁站内机械绝缘节烧损碳化与钢轨表面温升研究

电弧高温是机械绝缘节(简称“绝缘节”)烧损碳化导致其无法满足轨道电路绝缘要求的主要原因。基于磁流体动力学理论，考虑电磁场、热场、流场以及电弧物性参数的影响，在COMSOL软件中建立绝缘节电弧的多物理场耦合模型；通过仿真求解不同电弧作用次数、电弧电流以及电弧移动速度下的电弧温度分布，分析绝缘节碳化规律与钢轨温升规律。结果表明：在较低电弧电流下，随着电弧作用次数的增加，绝缘节温度升高、碳化程度加剧，钢轨表面温升则不明显，绝缘节在电弧作用1～2次时未出现碳化，作用3次时出现碳化且碳化率为15.2%，作用6次时碳化率升至69.4%，而钢轨表面温度在电弧作用6次时仅升高142.2 K；电弧电流越大，绝缘节发生碳化的程度也越高，钢轨表面温度也随之升高，绝缘节在电弧电流为40～60 A时未出现碳化，80 A时出现碳化且碳化率为33.5%，电弧电流大于等于120 A时碳化率升至100%，而钢轨表面温度在电弧电流由40 A增至180 A时升高440.8 K；电弧移动速度越快，电弧对绝缘节和钢轨的传热影响越小，越有利于降低绝缘节的碳化，电弧移动速度从10 m·s^-1增至20 m·s<...     

线间距对交会压力波的影响研究

基于三维、非定常雷诺时均N-S方程和标准k-ε双方程湍流模型,采用滑移网格技术,对高速列车明线交会及隧道内交会时的空气流场进行数值模拟。研究不同线间距对高速列车交会压力波的影响。研究结果表明:明线交会压力波幅值随线间距的减小而增大,线间距从4.6 m变为4.4 m时,交会压力波幅值增大约8.3%;线间距从4.4 m变为4.2 m时,交会压力波幅值增大约8.5%;隧道交会压力波头波幅值随线间距的减小而增大,对非交会时段隧道压力波影响不大,线间距从4.6m变为4.4 m时,车体表面测点交会压力波头波幅值增大5.7%;线间距从4.4 m变为4.2 m时,交会压力波头波幅值增大5.8%;隧道壁面测点压力波幅值增加约2%,且隧道内2车交会,靠近交会位置的测点压力变化要远大于远离交会位置的测点。     

铁路隧道运营状态评估及病害整治措施

从隧道结构变异因素、结构运营状态检测、评估与病害整治措施等方面论述和分析;针对铁路隧道水害问题,提出采用“排、截、堵”结合措施,形成完整的隧道治水体系;针对隧道基底病害,提出采用“轨道架空+基底换填”、“树根桩+注浆”和“降水+注浆”整治措施;针对衬砌背后空洞病害具体情况,提出行之有效的整治措施;从隧道检测、评估及病害整治角度,提出开展新材料、新设备、新工艺的研究.     

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。     

造成煤炭自热、自燃的原因探讨

重点分析了煤炭发生自热、自燃所产生的危害，剖析了煤炭发生自热，自燃的内部因素和外部因素，对造成煤炭自热，自燃的原因及机理进行了探讨并提出预防自热的方法。     

套衬对隧道空气动力学效应的影响研究

基于有限体积法,采用流体动力学计算软件建立动车组通过带有套衬隧道的空气动力学模型,运用滑移网格技术数值模拟了动车组通过隧道时的三维非定常可压缩外流场,分析套衬位置和厚度对车体表面、隧道壁面压力的影响,并与试验结果进行了对比。研究结果表明:套衬位于隧道入口时,车体表面压力变化最大,比无套衬时增加6.58%,套衬位于隧道出口时,车体表面的压力变化最小;套衬位置对隧道内压力分布规律影响较小,隧道壁面压力变化最大值均出现在距进口1 492 m附近,套衬位于隧道入口时,大多数监测点的压力均最大,套衬位于隧道出口时,隧道壁面大多数监测点的压力相对较小;相对于无套衬时,压力变化最大值增幅为2.44%,降幅可达2.03%;随着套衬厚度的增加,隧道壁面、车体表面压力变化最大值不断增加,比无套衬时分别增加约4.39%和7.90%。