高速铁路隧道智能建造关键技术与发展趋势

隧道智能建造技术作为中国"智能铁路"的一个重要组成部分,代表了未来隧道修建技术的发展方向。着眼于隧道智能建造,结合近年来隧道智能化建造技术发展及应用,阐述了基于轻量化BIM的隧道工程基础建设平台与智慧隧道建设解决方案,提出了可实现采集实时化、传输自主化、存储数据化、判读智能化的隧道智能检测监测系统解决方案,构建了高速铁路隧道智能建造信息化协同管理平台开发技术方案,阐明了隧道智能建造技术的发展方向,为智能建造技术在高速铁路隧道工程中的深化应用,推进隧道建造过程向精益、智慧、高效、绿色协同发展提供参考。     

我国高速铁路隧道技术要点与有关建议

研究目的:通过科研与建设、运营实践,我国高速铁路隧道工程形成了设计、施工、质量检测与验收的成套技术,对我国高速铁路隧道工程的技术创新、研究成果和建设中的经验教训进行总结,可为我国后续高速铁路隧道标准修编及工程建设提供依据,并为最终形成完善的高速铁路建设技术体系提供帮助。研究结论:通过对我国高速铁路隧道技术的系统总结,提出了我国高速铁路隧道的技术要点,并对存在问题提出了处理建议:(1)总结了我国高速铁路隧道的设计技术要点,包括解决高速铁路隧道空气动力学问题的设计措施、高速铁路大断面隧道结构设计技术、新型隧道洞门设计技术、因地制宜的防排水结构型式和结构体系等;(2)总结了我国高速铁路隧道的施工技术要点,包括大断面隧道控制爆破技术、施工机械化配套技术、不良地质隧道施工技术、超前地质预报与监控量测技术、隧道风险管理技术等;(3)总结了我国高速铁路隧道的质量检测技术、静态验收和动态验收要求;(4)针对我国高速铁路隧道存在的衬砌质量缺陷、渗漏水问题、洞门边仰坡稳定问题进行了分析,并提出了处理意见;(5)该研究可为今后的高速铁路隧道设计和施工不断改进及完善提供参考。     

智能高速铁路信号系统一体化技术发展方向探讨

为使高速铁路信号系统更好地满足新形势下智能高速铁路的建设及运营维护需求,更好地与智能高速铁路技术体系架构相协调,文章分析我国高速铁路主要信号系统的智能化、一体化现状,并在此基础上梳理《智能高速铁路1.0技术体系架构》中智能建造、智能装备、智能运营中与信号系统相关的内容,对我国高速铁路主要信号系统智能化、一体化技术发展方向进行探讨,提出体系架构标准的发展建议,以期为信号系统一体化方案更好地与智能高铁技术体系架构融合发展提供借鉴。     

高速铁路轨道工程信息化和智能化技术研究

研究目的:高速铁路智能化技术是行业发展方向,本文结合大数据、云计算、物联网、建筑信息模型等技术,针对轨道工程设计、制造、施工和运维的信息化、智能化技术开展研究,为实现高速铁路轨道工程全生命周期智能化提出实施路线.研究结论:(1)结合高速铁路轨道工程特点,提出了轨道数字化和动态协同设计、信息化和智能化建造、智能运维的实现...     

高速铁路接触网智能建造装备研究及应用

随着高速铁路网络的不断扩张和发展,接触网作为提供电力的重要设备,对于高速铁路安全和运营起着至关重要的作用。为了提高接触网建设效率和质量,并满足日益增长的运输需求,智能建造装备得到广泛研究和应用。高速铁路接触网智能建造装备的研究旨在利用先进的技术手段,提升接触网建设过程的自动化、智能化水平,优化施工流程,提高生产效率和工程质量。本文围绕高速铁路接触网智能建造技术及成套装备,研发接触网智能化预配车间、接触网吊弦自动化预配平台、高速铁路接触网户外平板车腕臂组装平台等智能化装备,提高接触网工程施工的自动化、智能化水平,减轻人力劳动强度,提高工程质量水平和安全性。     

智能高速铁路关键技术研究及发展路线图探讨

"智能、绿色、创新、融合"已成为当前世界高速铁路发展的重要方向,各国都在加速推进高速铁路智能化相关技术及发展策略的研究。在我国智能高速铁路体系架构和发展战略的指导下,全面分析智能高速铁路关键技术的构成,研究智能高速铁路关键支撑技术和覆盖智能建造、智能装备、智能运营三大板块关键专用技术的构成。综合考虑新一代信息技术发展趋势、应用前景、需求迫切性等关键问题,研究提出智能建造、装备、运营三大板块关键技术的发展路线图,可为智能高速铁路分阶段战略目标的实现提供技术支撑。     

高速铁路隧道关键科学问题及发展趋势

分析了高速铁路隧道的主要特点,即隧道断面大,长大隧道多,地质条件复杂,使得施工风险极高,可靠性要求高,耐久性控制严格。高速铁路隧道通常成为高速铁路建设的控制性工程,因而为了安全快速地建成高速铁路网,必须在复杂长大隧道修建技术方面实现新的突破。为此提出了高速铁路隧道的关键科学问题,在对现有研究工作进行总结的基础上,提出了高速铁路隧道应重点研究的内容与发展方向。建议通过系统研究建立高速铁路隧道工程的设计理论与技术体系,形成中国隧道建造方法。     

高速铁路标准梁式桥技术创新与发展

我国高速铁路桥梁约占线路总长55%,主要以预应力混凝土简支箱梁和现浇预应力混凝土连续箱梁为主,其中标准跨度简支梁占全部桥梁长度的90%以上。经过多年的技术创新和积累,我国已经构建了标准梁式桥成套技术体系。回顾了我国铁路预应力混凝土梁的发展历程,对高速铁路桥梁技术参数体系、刚度和变形控制设计技术、制运架建造技术等进行总结和思考。基于高速铁路标准梁式桥应用经验的积累和信息化、智能化铁路建设需求,分析了未来的发展方向,提出既有标准梁优化及应用智能建造、运维技术的建议。     

高速铁路隧道支护结构机械化施工技术

随着我国高速铁路工程建设的迅速发展,隧道工程的数量、难度和质量要求与日俱增。而传统的人工喷射混凝土、拼装钢拱架和浇筑二衬混凝土的施工模式难以满足新时代对施工安全、施工效率、工程质量的要求。因此,研发高速铁路隧道支护的新型机械化成套装备与施工方法势在必行。本文依托某高铁高家坪隧道工程,研究了采用混凝土湿喷机械手、钢拱架拼装机、三臂凿岩台车、涨壳式锚杆、自行式仰拱栈桥、水沟电缆槽台车、新型衬砌台车等成套设备的新型隧道支护机械化施工技术。结果表明,在隧道支护施工阶段,引入先进的机械设备并采用相应的机械配套技术,可显著提高生产率、施工安全及质量,降低施工成本并减轻工人劳动强度,研究成果可为类似工程提供借鉴。     

铁路路基工程信息化技术

在"智能制造"的国家战略号召下,铁路行业正经历着信息化、智能化的发展浪潮,信息化、智能化技术与高速铁路建造技术的融合,将全面提升铁路建设的效率与管理水平,促进铁路建设向"智能建造"转变。本文介绍了目前我国铁路路基工程信息化技术成果,详细阐述了铁路路基施工过程、质量检测的信息化系统功能、技术方案及其在铁路工程建设项目中的应用情况。铁路路基信息化建设将有助于全面提升铁路路基工程建造技术水平,为高速铁路"智能建造"提供有力支撑。     

中国高速铁路线路工程技术创新与发展

近年来,中国高速铁路线路工程技术取得了不菲的成就。其发展历程大致可分为以秦沈客运专线为代表的技术积累阶段、以国产化为主的积极推进阶段、以全面自主化创新为标志的自主提升阶段和智能化阶段。本文概述了铁路列车荷载图式、CRTSⅢ板式无砟轨道及轨道部件研发、路基结构变形控制、大跨度桥梁和长大复杂地质隧道建设等主要技术成就,结合当前国内、国际形势提出了高速铁路线路工程智能化、绿色化、装配化和精细化的发展方向,并针对线形、轨道、路基、桥梁、隧道和车站枢纽等提出了下步的工作重点,可为国家科技部门和铁路部门的技术政策制定与科研课题立项提供参考和支撑。     

我国高速铁路桥梁技术的发展与实践

我国高速铁路的快速发展推动了高速铁路桥梁技术的飞速提升。本文从常用跨度简支箱梁建设、大跨度混凝土桥徐变控制及极限跨度、混凝土梁拱组合结构、大跨度桥无砟轨道技术、大跨度钢桥及拱桥技术、斜拉桥及悬索桥在铁路中的运用等方面对我国高速铁路桥梁技术的发展进行分析总结,回顾了我国高速铁路桥梁的发展历程和建设成就,探讨了我国高速铁路桥梁新技术,提出了开展新材料、新设备研究等中国特色高速铁路桥梁建设的发展方向和途径。     

中外铁路水下长隧道消防系统对比研究

研究目的:在我国高速铁路大规模建设的背景下,铁路技术水平迅速提升,对越江、越海铁路水下长隧道工程消防系统设计技术标准的需求日趋紧迫,需要深入的研究和探讨。本研究拟为铁路水下长隧道的消防系统设计提供借鉴和参考。研究结论:对广深港客运专线珠江狮子洋隧道和英法海峡隧道消防系统对比研究得出如下结论:狮子洋隧道在消防硬件系统配备更加完善,灭火的效率和可靠性有保证;消防的水量、水压保证设施到位;消防设施的监控力度加强,监控设备的技术水平和可靠性大大提高;其它辅助设施的功能和性能得到了改进和加强。     

京张高铁八达岭长城站建造关键技术及创新

八达岭长城站是我国第一座深埋地下的暗挖高铁车站,位于八达岭长城地下。设计施工中存在埋深及提升高度大、疏散救援困难、环保要求严格、两端隧道跨度大,地质条件复杂、群洞布局断面和工作面多以及运输困难等诸多关键技术难题。通过设计三层三纵的群洞结构、采用长大电扶梯和斜行电梯、研发超大跨度隧道修建技术、复杂洞室群隧道修建技术、超长耐久性隧道修建技术、微震微损伤精准爆破技术、地下车站噪声控制技术、BIM设计施工技术、智能防灾救援疏散系统、隧道结构智能健康监测系统、隧道绿色建造技术以及掌子面地质信息智能图像预报技术等关键创新技术,成功攻克八达岭长城站建设中遇到的技术难题,并为类似工程的设计与施工提供参考与借鉴。     

黄土地区高速铁路修建技术创新

研究目的:在湿陷性黄土地区建设铺设无砟轨道的高速铁路,国内外尚无可供借鉴的研究成果和工程经验。黄土的湿陷变形特性,加大了路基、桥梁、隧道等结构物的沉降,影响铁路的稳定性、安全性等。本文结合郑州至西安铁路客运专线工程实践,对综合勘察和路基、隧道、桥梁的关键设计技术创新进行总结。研究结论:在黄土勘察中引入"松软土"的概念,补充完善《铁路工程地质勘察规范》;国内外首次采用埋入式连续桩板路基结构,解决了基底下部厚层黏性土的长期蠕变引起路基下沉问题;全面、系统地提出了大断面黄土隧道的设计原则和安全、快速、经济的施工方法;在高烈度震区长联连续梁上采用4组双向式钢轨伸缩调节器设计技术,在渭南北站采用350 km/h通过式车站桥梁与无砟轨道无缝道岔群一体化设计技术。这些创新技术成为在湿陷性黄土地区修建高速铁路的土建工程成套技术的关键。     

高速铁路隧道综合接地系统接地特性分析

高速铁路隧道综合接地系统连接结构极为复杂,接地工程隐蔽,接地系统特性直接关系到隧道内电气设备运行安全。为研究高速铁路隧道综合接地系统的接地特性,对高速铁路Ⅰ、Ⅱ级围岩隧道和Ⅲ～Ⅴ级围岩隧道综合接地系统建立仿真计算模型,计算分析两类隧道综合接地系统在不同土壤电阻率和不同隧道长度时的接地阻抗特性,以及隧道洞室内电力设施接地端子处的接地阻抗和地电位升特性。计算结果表明:Ⅰ、Ⅱ级围岩隧道和Ⅲ～Ⅴ级围岩隧道综合接地系统可以满足GB 50065—2011规定的接地安全限值;高速铁路隧道洞室内箱变等电力设施不需要布设独立接地装置,直接与隧道综合接地系统可靠相连即可。研究成果已在金温铁路扩能改造工程建设中成功应用,效果良好。     

既有高速铁路接触网提质达速关键技术研究

高速铁路速度由300 km/h提速到350 km/h国内还没有先例,目前新建高速铁路接触网施工技术无法满足高铁提速改造施工的要求。以成渝高铁接触网提质达速为研究对象,对既有接触网弹性吊索张力状态下对接触网的影响、接触线张力增加后引起的接触网几何参数的变化进行研究,包括接触线高度、拉出值、坡度、弹性吊索张力等。通过研究找到解决问题的方法,最终实现接触线张力增加、吊弦更换一次到位施工技术,确保当前及提质达速完成后的运营安全,对今后高速铁路提速改造具有重要意义。     

穿隧道架梁的高速铁路900t架桥机研制

为了更好地适应我国高速铁路建设需求,在不牺牲普通运架分离式架桥机的正常施工工效的前提下,满足高速铁路建设过程中西南山区出现的多桥隧相连的工况,以沪昆高速铁路贵州凯里段为依托,研制穿隧道架梁的900 t架桥机。施工过程中,架桥机与配套运梁车配合,自助、高效地完成架梁状态与通过隧道状态的转换,实现隧道出口近距离架梁,并在普通工况下实现高效施工,完全实现设计目的,满足施工需求。该架桥机的研制成功,不仅解决了目前我国西南山区高速铁路建设的燃眉之急,为新型架桥机的研制提供可靠的理论、实践依据,同时也为国内大量闲置架桥机的改造提供了参考样本,经济效益显著。     

山区高速铁路隧道间桥隧连接结构探讨

研究目的:根据调整后的中长期铁路网规划,我国将建设1.6万千米以上的客运专线,而位于中西部山区的高速铁路需修建大量的桥隧工程,且大多桥隧相连、成群分布,高速列车运行对安全度要求极高,乘客舒适度也是必须考虑的问题,当两隧道间因地形条件及线路走向限制,明线间隔距离很短时,有必要对是否在桥上部设置连接防护结构及其结构型式进行深入研究,确保运营安全和提高乘客舒适度。研究结论:(1)两隧道洞口间距大于250 m时可将隧道看成独立隧道。小于250 m时,单列车通过隧道群中的每一座隧道时引起的车内压力波动相互间有影响,之间加设连接结构可降低车内3 s内最大压力变化值,有利于改善车内舒适度环境,可缓解列车频繁进出隧道,"黑洞"和"白洞"效应引起的乘客视觉疲劳问题。(2)隧道洞口坡面陡峻,存在危岩落石危害时,在采取坡面防护措施的基础上,设置连接防护结构可以有效防止小粒径落石对运营安全的威胁。(3)连接防护结构采用柔性防护网钢结构,具有安全可靠、经济适用的优点,在进行落石冲击试验后可以用于实际工程。     

高速铁路轨道结构理论研究进展

轨道结构安全服役的关键理论研究是确保我国大规模高速铁路路网高效运营的重大基础性工作,本文针对我国高速铁路轨道结构安全服役问题进行了综合论述,提出以高速道岔、无砟轨道、无缝线路三大关键轨道结构为研究对象,围绕环境因素与列车动荷载耦合、重复作用下工程结构与材料动态性能演化、高速铁路轨道结构损伤及累积变形、高速车辆系统与固定轨道结构的动态相互作用演变机制等关键问题,开展其动态性能演变及服役安全理论和工程技术方面的研究,以期为我国高速铁路轨道结构服役安全与高效维护提供基础理论和关键技术支撑。