高地温尼格隧道综合降温体系研究

为解决高地温隧道因高温引发的热害问题,以红河州建水—元阳高速公路的尼格隧道为依托,基于能量平衡原则设计各降温措施的适用区间。采用CFD软件模拟进行对照分析,研究尼格隧道现场采用降温措施的效果,构建高地温隧道综合降温体系。结果表明： 1）围岩温度T<32 ℃时采用单通风管道,在围岩温度32 ℃≤T≤40 ℃时采用双通风管道,在围岩温度40 ℃<T≤48 ℃时增设局部雾炮车喷雾降温,在围岩温度T>48 ℃增设冰块降温,且在实际应用中温降可达到理论计算值。2）增大通风量对降温速率的影响最大,可提升37.7%;冰块降温次之,可提升11.6%;喷雾降温提升效果最差,仅提升3.2%;但是对于降温幅度,冰块降温>增大通风量>喷雾降温。3）增大通风量可以加快洞内空气的置换流通,宜作为基础降温措施;冰块降温通过融化吸热可实现大规模的温降,可用在热害等级较高的隧道;喷雾降温可实现局部区域的降温、除尘和加湿,可作为掌子面辅助降温措施实现对隧道的局部降温。     

高地温隧道温度场监测及施工降温技术研究

以梅州至潮汕铁路丰顺隧道工程为依托，开展了高地温隧道现场温度和湿度监测，分析了高地温隧道温度场分布规律。监测结果表明:洞内湿度高达85.3%，温度高达32.1℃，大于规范规定的隧道施工期间洞内气温不得高于28.0℃的卫生及安全标准的要求。通过采用通风降温、铺设隔热层等多种施工降温措施，保证了隧道的正常施工。     

基于层次可拓模型的高地温隧道人员防护设计

为了解决高地温隧道作业人员由于身处高温环境工作效率低、身体不适等状况,从地质条件、施工条件、隔热降温措施、地理条件等4个方面及其下属19个二级指标建立人体舒适度指标体系.首先运用层次分析法计算各级指标的权重,其中固定指标总权重为0.3387,而可控指标的总权重为0.6613.随后给出人员舒适度评价等级,基于可拓理论结合尼格隧道的人员防护措施及地质资料定性及定量地对该隧道人员舒适度进行综合评价.最后建立高地温隧道人员防护设计流程体系,并对尼格隧道人员防护初步设计进行优化,并经过现场反馈情况证明该方法的可靠性.此外该方法具有普适性,能够指导其他高地温隧道的人员防护设计.     

中天山特长隧道TBM施工湿热环境控制技术研究

针对南疆铁路吐库二线中天山特长隧道TBM施工过程中遇到的高温高湿环境问题,对温湿度成因及对作业人员和设备的影响进行分析,得到隧道内除湿冷负荷的计算应重点考虑电动设备的散热量,建立起湿热环境数学模型。对中天山隧道TBM施工湿负荷进行计算分析,确定掌子面附近降温除湿所需的冷负荷为1 192.3 kW,给出中天山隧道湿热环境控制方案中的热泵模式选取、设备选型等关键参数,为TBM施工湿热环境控制提供分析和计算方法。     

盾构法施工隧道个体降温防噪设备设计研究

为有效改善盾构隧道内施工人员个体作业环境,降低施工人员个体作业温度和接触噪声,通过调研、系统总结、软件建模等方法,分析隧道内高温及噪声对作业人员身心健康的影响,从设备设计依据、应具备的主要功能、关键技术参数、设计方案比选、总体方案设计、工作原理等方面对个体降温防噪设备进行设计研究,研发一种盾构法施工隧道作业环境个体防护设备。该设备由特制防护服、轻量化定位通信制冷器、降噪耳机、小型便携式电源等组成,创新性地将降温、防噪、通信及定位功能结合起来,实现个体防护设备功能的多样化和实用化,特别适用于具有作业人员少、粉尘含量低等特点的盾构法施工隧道。     

考虑环境湿度条件下高地温隧道喷雾降温研究

为了解决高地温隧道施工环境的热害难题,探究喷雾降温辅助手段降温效果并确定其设计参数,以我国西南地区某隧道工程为依托,采用现场实测和数值模拟方法,就不同雾滴温度、喷头位置和流量对高地温隧道中不同截面位置温度场湿度场分布影响问题进行了深入分析。研究结果表明：喷雾系统弱化了围岩加热新鲜风的过程,使各截面气温显著降低2～3℃;处于喷头后方的隧道截面降温幅度更大,该范围为30 m左右,超出此范围,改变喷头位置不会对其后方隧道气温和湿度产生明显影响;围岩温度35℃、新鲜风25℃的条件下,设置喷雾流量和雾滴温度为0.005 kg/s和20℃可以将掌子面附近100 m范围内气温和相对湿度控制在27℃和47%左右;增加喷头流量是降低隧道环境气温的有效方式,而改变雾滴温度的影响作用较小。     

高黎贡山隧道施工热环境通风降温计算方法应用研究

为解决高地温隧道施工热环境难题、掌握隧道中的热源和冷源的能量平衡控制方法，以传热学原理为基础，通过能量守能定律，推导得出无高温水出露和有高温水出露2种工况下的新风量计算公式。以大瑞铁路高黎贡山隧道为例进行研究，得到以下结论： 1）推导得出的理论公式具有一定的可靠性，计算误差可控制在6%左右； 2）增大通风量可使洞内相对湿度大幅度降低，通风降湿效果明显； 3）低温、低湿新鲜风可以有效改善隧道内环境质量，但存在局限性，应因地制宜地选取热环境控制方法。     

特长公路隧道独头掘进施工通风组织研究

以广东省博深高速公路石鼓隧道、水涧山隧道为依托,探讨3车道大断面特长公路隧道独头掘进条件下的施工通风组织技术。从长距离独头掘进施工作业环境的卫生标准、施工通风方式选择、施工通风计算、施工通风方案等方面,系统搭建我国特长公路隧道独头掘进施工通风组织的核心技术框架,对我国隧道工程建设技术水平和理念的提高具有特殊意义。     

马家坡瓦斯隧道施工通风技术研究

为了保证隧道施工的安全顺利进行，尤其是瓦斯隧道施工通风技术是非常重要的一项辅助工作，文章通过湖北省宜巴高速公路马家坡瓦斯隧道施工与安全管理工作，结合工程实际重点对瓦斯隧道施工期间通风方案、通风计算、风机选型、施工通风安全技术措施及通风管理进行了研究。     

隧道水射流开挖技术的可行性研究与探讨

为研究高压水射流技术在隧道开挖过程中的可行性,节省造价和工期,改善作业环境,降低安全风险,阐述了水射流破岩机制的原理,调研了适合隧道水力开挖的关键参数和开挖方法,有针对性地对单独水射流开挖隧道、水射流配合机械开挖隧道和水射流辅助机械开挖隧道3个方案进行了技术、经济效能的分析。通过计算,验证了采用高压水射流配合机械开挖隧道的可行性,认为水射流配合机械开挖隧道更能体现隧道施工的经济性,并能满足施工进度、作业环境和工程风险等方面的要求。     

BIM+GIS技术在分岔特长隧道设计中的应用研究

BIM+GIS技术主要应用在设计阶段，包括通风方案优化、排水设计优化、分岔隧道数字化设计与虚拟建造、桥隧相接精细化设计等。通过二、三维设计结合，提高隧道复杂节点设计质量，设计意图更容易传达；动态模拟隧道通风、排水设计方案及效果，为后期运营提供科学指导；BIM+GIS技术高效选择最优路线；虚拟建造，优化设计方案，规避后期施工安全风险。某项目运用BIM技术解决超特长隧道设计痛点，提出解决方案，收到较好的效果，对同类型项目具有较强的借鉴意义，具有一定的推广应用价值。     

大风室接力通风在长斜井隧道施工中的应用

为提高隧道施工通风效果,改善隧道施工环境,实现快速施工的目的,以西秦岭特长隧道斜井进双正洞无轨运输施工通风为例,从方案比选、通风设计、效果监测等方面系统阐述了罗家理斜井施工通风技术,并对大风室接力通风在罗家理斜井的成功应用进行详细说明。所采用的通风技术工艺简单、可靠、经济、高效,通风效果较好,有效地控制了空气中的尘毒污染,保证了施工的顺利、快速进行。     

龙昌公路隧道Ⅳ级围岩大断面机械化施工技术

为解决我国公路隧道建设中存在的以人工作业为主、施工机械化程度低、工序循环时间长、施工进度缓慢、安全风险高等问题,以贵黄高速龙昌隧道施工为例,结合中国的隧道规范与欧洲新奥法设计理念,对龙昌隧道采用大断面法进行施工,提出“9+N”设备高度配合隧道建设施工系统及其施工技术,即三臂凿岩台车、拱架锚杆安装台车等9种专用隧道施工机械设备与多功能地质钻机、全自动注浆机等多种辅助隧道施工机械设备搭配,采用相应机械化施工技术,无间隙地进行隧道施工。结果表明,“9+N”施工技术改善了隧道施工作业大量依赖人工的现状,提高了隧道施工的机械化程度、工作效率和安全性,降低了隧道施工人员数量,减小了施工对环境的影响,保证了隧道的施工质量。     

TBM施工引水隧洞降温技术研究

TBM施工时,岩温和机械发热所产生的大量热量会导致隧洞内的温度环境恶化,TBM掘进面附近的温度控制是影响连续长距离掘进的重要因素之一。为制定合理的TBM施工段降温措施,采用传热学理论,对采用压入式独头通风的TBM施工隧洞内的温度分布规律进行研究,并以引汉济渭岭北段TBM 5#斜井工区为例进行验证。通过引入空调工程中焓值的概念,确定TBM隧洞人工降温的冷负荷,对常见的降温措施进行对比讨论,进而确定TBM施工隧洞的降温措施。研究表明： 隧洞内的空气温度与隧洞壁温、通风风温、通风风量、盾构的发热功率、隧洞周长、通风长度、风管侧壁传热系数和隧洞侧壁的换热系数等参数有关;对于TBM掘进面附近高温、高湿的环境,只能采取人工制冷降温措施进行降温     

赣深高铁龙南隧道大型富水断层破碎带施工技术

为解决富水铁路隧道断层破碎带极易突水涌泥的难题，依托赣深高铁龙南隧道F8断层施工，采用地表抽水试验获取F8断层破碎带岩土体渗透系数、抽水影响半径等水文地质参数，提出“地质雷达+TSP+超前钻孔”综合预测手段超前探测断层影响区，并采用“分水降压+内堵外固+安全监测”等综合处理措施。结果表明： 1）通过地表抽水试验计算得出，渗透系数为0.309 7～2.803 2 m/d，抽水影响半径为247.59～763.31 m，验明隧道断层水具有承压性，为降排水提供依据； 2）运用综合地质预报精准探测隧道掌子面DK99+435已提前进入F8断层核心区； 3）采用综合处理措施，断层水可控排放，注浆后取芯率为85%，涌水量为0.83 L/(m·min)，注浆加固效果良好。     

长斜井特长隧道施工通风设计研究与应用

隧道施工通风是隧道全过程施工中的重要环节,通过项目前期策划,现设计为无轨施工斜井,计算斜井加隧道主线施工需风量,对风机选型,分阶段施工通风设计,从而对大巴山隧道中间段进行通风设计,保障隧道正常施工。结合特长隧道施工计划,划分为多个阶段,利用不同的通风方式,完善隧道施工通风设备,将隧道施工通风效果最优化,为隧道施工创造良好的施工环境,保障作业人员职业健康,加快施工进度。     

我国几类特殊地质条件铁路隧道修建问题与对策概述

特殊地质条件隧道处治是隧道修建的主要难题,为总结经验供类似工程借鉴,本文针对几类典型铁路隧道特殊地质条件隧道修建问题与对策进行研究。1）岩溶主要问题为岩溶发育无规律、易产生突水突泥,主要对策为高位选线、畅排、泄压、水文评价与动态设计等; 2）富水破碎带主要问题为围岩稳定性差、易产生突水突泥,主要对策为超前排水泄压、超前支护与加固地层; 3）高地应力软岩主要问题为易产生大变形,主要对策为主动控制围岩变形、支护宁补勿拆、快挖、快支、快封闭等; 4）岩爆主要问题为无规律性和随机性,主要对策为改善围岩物理力学性能、围岩应力条件、加固围岩; 5）第三系含水砂层主要问题为水稳性差、降水和注浆困难,主要对策为地表和洞内联合降水、扰动置换压密型注浆加固、超前支护等; 6）高地温主要问题为恶化作业环境、降低生产率,主要对策为洒水、通风、放置冰块、机械制冷和劳动保护等; 7）瓦斯等有害气体主要问题为存在气体燃烧、爆突、爆炸风险,主要对策为通风、监测与检测、防爆设备配备、安全生产管理等。     

双软管混合式通风在施工隧道中的应用

赣龙线猫头岭隧道出口工区施工通风采用了双软管混合式通风的方式,洞内作业环境极大改善,从而提高了施工进度。双软管混合式通风方式的成功运用,改变了以往由于独头长度大而盲目串联风机的做法,此经验可以在类似隧道施工中推广应用。     

当金山特长隧道设计方案研究

在高原、高寒地区修建单线单洞特长隧道,面临隧道勘察选线、施工方法选择、长距离通风、深竖井施工、生态脆弱区环境保护以及低氧环境下施工等一系列世界性技术难题。结合敦煌至格尔木铁路当金山特长隧道的设计全过程,对特长隧道的勘察设计进行全方位介绍。针对当金山特长隧道"三高(高海拔、高地应力、高地震烈度)"、"两低(气温低、气压低)"的地域特点,以及"三长(单面坡长、独头通风距离长、反坡排水距离长)"、"两多(断层破碎带多、不良地质多)"、"两大(埋深大、水量大)"等工程特点,对"钻爆法、TBM法、钻爆法+TBM法"3种施工方案进行系统的经济技术比选,最终确定大型机械配套的钻爆法施工方案。最后对单线铁路特长隧道的设计与施工提出了一些建议:1)特长隧道选线时重视物探技术;2)处理好勘察与设计的关系;3)高海拔特长隧道应加大机械化施工;4)特长隧道应充分发挥平行导坑的作用;5)重视环境设计。     

毛坝1号隧道涌突水处理设计与施工

毛坝1号隧道由于地处复杂的构造带上，断层破碎带多，隧道出口端发生的长大涌水段属不可预见的地质灾害，对一般涌水段采取超前和径向小导管注浆处理，涌水塌方段采取A进式锚杆和超前导管注浆通过；施工实践证明本隧道涌水设计和施工处理方案是成功的。