地热利用型盾构法隧道施工探索——以清华园隧道能源管片设计、制作及安装为例

土建工程中的隧道结构兼作浅层地热换热构件时被称作能源隧道。盾构隧道中可先将热交换管安装在预制管片中形成能源管片，现场施工时将各管片连接形成回路，这种隧道称为能源盾构隧道。文章基于国外已有的2个能源盾构隧道管片施工和安装研究实例，结合京张铁路清华园隧道3环27个能源管片的设计、制作及安装工作，从管材的选用、管片的预制、管片的现场安装等方面对地热利用型盾构法隧道的施工方法进行总结梳理，根据施工中遇到的具体问题，从管片制作和现场施工的角度对能源管片规模化施工面临的问题提出可能的解决方法。     

重庆地区典型土石混合体回填土区隧道围岩分级研究

为对重庆地区典型土石混合体回填土区隧道围岩进行分级，通过室内基本物理性质试验获得土石混合体回填土的天然密度、干密度、含水率、含石量等基本物理参数指标，通过室内大型直剪试验和大型三轴试验获得土石混合体回填土的强度和变形等力学特性随含水率、含石量、围压等因素的变化规律，并基于室内试验结果，分别以含水率和含石量为分类指标，对重庆地区土石混合体回填土进行分类，提出适用于重庆地区土石混合体回填土的围岩分级指标和方法。主要结论有： 1）重庆地区的土石混合体回填土属于级配不良的土体； 2）随着含水率的增大，土石混合体的黏聚力和内摩擦角都逐渐降低，且均表现为先快后慢的规律； 3）随着含石量的增大，土石混合体的内摩擦角呈慢-快-慢的增大规律，而黏聚力呈先快后慢的降低规律； 4）对于重庆地区的土石混合体回填土，其围岩分级指标重点选用含水率和含石量； 5）对重庆地区土石混合体围岩进一步细分为Ⅳ、Ⅴa、Ⅴb 3级，其中Ⅴa级和Ⅴb级分别为Ⅴ级稍好和Ⅴ级稍差围岩。     

低交通量下“与车随行”隧道照明节能控制技术应用研究

针对公路隧道照明安全与节能之间的矛盾，特别是低交通量下“无车照明”的能耗浪费现象，采用微波车检实时探测交通流技术，提出一种在低交通量下实施“车来灯亮、车走灯暗”的“与车随行”智能控制技术。根据安全视距和人眼视觉反应驰豫时间要求，确定该控制技术下“车来灯亮”以及无来车时“车走灯暗”亮度水平和间隔时间规定。由该技术制定的应用方案用于实际工程，不仅可保证隧道照明安全性，更可在现有规范基础上进一步降低隧道照明能耗，实现低交通量下实时动态的智慧节能照明控制。根据实际工程照明效果测试，所采用的方案可降低隧道照明年运营费用达72%。该技术对提升隧道照明安全和节能水平，推动隧道提质升级和公路交通绿色低碳水平具有积极的促进作用。     

爆破振动对宋家湾隧道施工的影响

为评价在生产常规作业阶段爆破施工方式对隧道结构的影响,对宋家湾隧道爆破振动进行监测,以获取主振频率,最终以频率和振动速度2个指标评估隧道爆破作业振动效应。本次爆破的最大振动速度为3.1cm/s,主振频率范围为27.34～70.31Hz,最大振动速度远小于国家标准。可知对隧道支护结构影响有限频率范围为27.34～70.31Hz,远高于隧道的自振频率（一般在3～9Hz范围内）,不会出现共振放大现象。     

基于相对变形的大变形隧道地应力反算

针对复杂地质条件下高地应力大变形隧道地应力复杂多变的特点，为满足该类隧道动态设计对地应力资料的要求，提出基于上台阶开挖后拱腰水平收敛与拱顶下沉的相对比值并结合开挖揭示的围岩情况，建立二维数值模型反算地应力的方法。以丽江至香格里拉铁路中义隧道为例，对该方法进行详细说明。研究表明所述方法具有无需地应力测试、计算方便的优点，施工期间可用于地应力分析、预测。中义隧道典型区段地应力反算结果表明： 1）隧道出口及2号横洞工区的地应力分布特点并不相同； 2）围岩及埋深差别不大的区段，隧道水平收敛变形出现较大差异主要是由于地应力侧压力系数不同引起的。     

关角隧道防灾救援信号控制方案研究与设计

针对青藏铁路西格二线关角隧道的特殊性,在现有设置遮断信号机的情况下,研究提出一种防灾救援信号控制方案。该方案能安全、有效的控制隧道外列车运行,为隧道救援赢得时间和空间。     

九岭山隧道塌方治理及塌方治理效果检测

武吉高速公路九岭山隧道是大庆至广州国家高速公路的重要控制性工程,当隧道开挖至ZK102 217时出现了塌方,滑塌范围高约19 m、宽约13 m,塌方量为4 000 m3。根据现场地质条件,分析认为围岩结构(弱风化板岩,钙质或硅质胶结,岩质坚硬,呈块状镶嵌结构)及地下裂隙水是产生塌方的主要原因。采用的处理措施是加强区段支护、回填塌腔、提高松散体的整体强度,并采用"稳住塌方区、固结塌体、超前加固"的分阶段处理方法。施工中采用φ42超前小导管超前支护、φ42系统小导管压浆固结等措施;开挖采用正台阶法以及拱脚加设锁脚小导管、侧壁施作中空注浆锚杆等措施;通过地质雷达无损检测手段对塌方处理效果进行检测,并根据检测结果进行二次处理。     

BIM辅助铁路隧道施工方案可视化设计应用

基于BIM技术的3D可视化设计环境和4D虚拟仿真环境,研究BIM辅助施工方案可视化设计和虚拟推演的方法和流程,以及施工方案的环境、结构和施工设施等三维数字模型设计原则。针对铁路隧道仰拱与仰拱填充施工特点,利用BIM辅助施工方案可视化设计,建立施工方案的三维数字模型,优化设计仰拱与仰拱填充快速施工装备与工艺,模拟方案的施工过程。结果表明,BIM辅助铁路隧道施工方案优化设计,取得了很好的效果。     

水下盾构隧道管片钻穿引起的涌水突泥治理技术研究

水下盾构隧道管片钻穿会引起大量涌水突泥，对隧道建设及运营造成重大影响，且采取的隧道修复措施将影响隧道的长期运营安全。以某地铁隧道被意外钻穿的实例为工程背景，为确保水下隧道意外钻穿破坏时，可以做到临时封堵有效，永久修复满足百年使用要求，提出修复思路。在水面利用浮船进行海上袋装水泥封堵，然后筑岛截断隧道与海水的联系； 临时封堵后监测管片变形、复核隧道中线，明确钻孔对隧道限界的影响； 通过计算对结构安全性进行评价，明确钻孔对管片结构受力影响较小。在确保隧道钻穿对隧道限界及结构的影响可控后，采取地面注浆、洞内注浆、倒锥形封堵、洞内设置内撑钢板相结合的方案，对隧道钻穿处进行治理，保证隧道的安全运营。在隧道周边施工时，应加强隧道保护意识，避免对既有隧道造成破坏。     

细水雾与排烟系统共同作用下地铁车站火灾烟气蔓延规律

为研究岛式地铁车站内列车发生火灾时，站台细水雾与排烟系统对烟气蔓延的控制效果，依托西安地铁4号线岛式地铁车站，采用FDS软件建立1：1的数值仿真模型，选择大涡模拟，研究站内列车火灾规模为5 MW时，站台细水雾与排烟系统共同作用下，火灾烟气蔓延速度、能见度与温度场的分布特征，分析了细水雾与排烟系统对烟气蔓延特性的影响规律；并通过缩尺模型试验，验证了数值模拟方法研究细水雾控制地铁火灾烟气蔓延的可靠性。研究结果表明：车门间隔开启时，烟气先向列车两侧蔓延，150 s时扩散至整个车厢并向站台层蔓延，当开启站台细水雾时，烟气温度明显下降，且随着细水雾粒径的减小与流量的增大，烟层降温效果增强；当水雾粒径为100 μm，流量为8 L·min^-1时，距离站台中线3 m处断面平均温度为36.19℃，较未开启细水雾时温升降幅可达62.91%；同时细水雾使得烟层蔓延速度减小，在开启细水雾系统后200 s内2^#楼梯口平均空气质量流速下降39.72%；当开启排烟系统时，可使列车内温度场纵向分布最大值向火源下游移动，加快站台层及列车内对流换热效率，使细水雾的气相冷却作用得到加强，二者同时作用时降温阻烟效果最佳。