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2022年 39卷 12期
刊出日期：2022-12-15
长大干线：工程地质与路基
长大干线：线路与轨道
长大干线：通信信号
信息化技术
长大干线:桥梁工程
长大干线:隧道工程
长大干线:勘测设计
 
       长大干线：勘测设计
1 艰险山区铁路 “天空地井”综合勘察技术
谢毅, 王栋, 张广泽, 徐正宣, 张瑞, 李为乐, 冯涛, 李嘉雨
研究目的: 西部艰险山区受地形、气候及复杂地质情况的影响,制约了铁路勘察精度,以往的研究仅仅是天空地技术的简单组合,对于方法的综合应用论述不够,本研究基于西部山区铁路勘察的关键问题与实际需求,提出融合地质体时空演化过程识别的四维勘察体系,旨在为西部山区铁路勘察领域的科学研究和勘察工作提供参考。
研究结论: (1)构建了一套“天空地井”的四维勘察体系,将传统的现状勘察提升为地质体灾变演化勘察;(2)详细阐述了不同地质问题下“天空地井”技术组合原则;(3)采用“天空地井”融合勘察技术将大大提高西部山区岩性、构造、地质灾害、深部地质特征的勘察精度,该技术可广泛应用于复杂艰险山区铁路勘察中。
2022 Vol. 39 (12): 1-5 [摘要] ( 4478 ) HTML (1 KB)  PDF  (1170 KB)  ( 1819 )
6 遥感技术在岩溶区铁路地质勘察中应用研究
刘桂卫, 王衍汇, 常天龙, 孙琪皓, 张璇钰
研究目的: 我国南方山区岩溶广泛分布且强烈发育,呈现出复杂性和隐蔽性特征,极易诱发隧道突涌水等风险,对铁路工程施工安全构成极大的威胁。本文以广清永铁路为例,基于多源遥感数据,利用遥感判释和GIS空间分析技术,查明沿线地质构造和岩溶地貌特征,计算岩溶区隧道集水面积,以期为选线设计和岩溶灾害防治提供科学参考。
研究结论: (1)沿线断裂构造多集中发育于蓝山至连州段,遥感判释得到断裂构造138条、褶皱9处,断裂以南-北走向为主,褶皱多为北东-北北东向展布;(2)沿线岩溶地貌主要有峰丛、峰林及岩溶盆地,其间发育岩溶洼地、残丘和孤峰,出露多个地下暗河出口,多表现为断头河特征;(3)通过选定集水面积影响因子,生成最小沟谷集水区,优化汇水单元,归类同一岩溶发育程度区等操作,计算得到该段岩溶隧道集水面积为56.83 km2,为岩溶隧道涌水量计算提供了重要参数;(4)本研究成果可应用于岩溶区铁路工程地质勘察工作。
2022 Vol. 39 (12): 6-10 [摘要] ( 3861 ) HTML (1 KB)  PDF  (1357 KB)  ( 1770 )
11 毗邻高铁千米埋深采空区工程勘察及影响研究
孙红林, 胡清波, 严栋
研究目的: 采空区严重制约和影响着铁路工程选线、建设及正常使用。我国针对高速铁路千米级埋深采空区的勘察技术与工程影响评价方法还有待进一步探索与实践,本文以某高速铁路毗邻古城煤矿千米埋深采空区为实例,通过煤矿采掘工程资料收集、地表调查、可控源音频大地电磁和宽线地震反射两种深源物探探测,以及InSAR解译等多种综合勘察技术,查明超深埋采空区空间位置及边界条件;经采空区岩移边界角综合选取、影响范围计算、地表变形时效性分析及变形监测验证,综合分析评价采空区对工程的影响。通过研究可完善采空区的综合勘察技术及影响分析方法。
研究结论: (1)采掘工程资料收集、现场调查、深源物探探测,以及InSAR解译等多种勘察方法,获取的采空区边界具有较好的一致性、符合性;(2)千米级埋深采空区岩移边界角宜采用实测法、规范法、工程类比法与概率积分反演法等进行综合选取;(3)采空区地表变形时空效应分析及变形监测验证结果表明,采空区已进入稳定阶段,已基本不影响铁路工程安全稳定;(4)本研究结论可为超深埋采空区工程勘察及影响评价提供参考。
2022 Vol. 39 (12): 11-16 [摘要] ( 3830 ) HTML (1 KB)  PDF  (1717 KB)  ( 1790 )
17 深埋水溶采空区铁路选线与防治措施研究
李卫东
研究目的: 中南地区一硝盐矿区采用水溶法开采地下500 m深度的盐矿,采空区地表变形严重,铁路枢纽货车外绕线拟穿越该矿区,工程风险大。本文基于地表实测变形数据,研究水溶开采诱发地面变形特征,采用自然平衡拱理论结合物探方法分析地面塌陷风险,确定合理的线路通道,并提出穿越深埋水溶采空区铁路的综合防治措施。
研究结论: (1)采空区地表存在两个累计沉降量达927 mm和843 mm的沉降中心,沉降中心位于矿柱上,水溶采空区已发生连通;(2)南通道覆岩破坏严重,覆岩垮塌至地面风险高,北通道覆岩相对完整,仅局部井身破碎漏失,工程地质条件相对好,确定北通道为铁路通道;(3)预测停采后地表移动延续时间小于施工工期,提出了矿区停采、封井、路基沉降加宽等综合防治措施,施工期地面变形追踪监测显示,综合防治措施抑制地表变形效果显著;(4)采用泊松函数预测铁路最大工后沉降4.1 cm,满足通车条件,外绕线铁路于2020年8月正式通车运营;(5)本研究成果可为类似复杂采空区铁路选线与处理提供参考。
2022 Vol. 39 (12): 17-23 [摘要] ( 3809 ) HTML (1 KB)  PDF  (1705 KB)  ( 1725 )
       长大干线：工程地质与路基
24 铁路路堑装配式绿化挡墙关键技术分析研究
司文明, 张昕升, 唐元丽, 蒋楚生, 赵晓彦
研究目的: 本文以川南城际铁路泸州车站路堑边坡装配式绿化挡墙工点为依托,对该挡墙结构的受力特点、位移变形情况采用仿真模拟分析研究,确定该挡墙技术合理、经济可行的关键技术参数。
研究结论: (1)装配式绿化路堑挡墙紧贴开挖坡体施作,必要时设置趾板和凸榫;(2)趾板宽度为1 m时较无趾板情况下的墙体位移有显著下降,建议趾板宽度设置为1～1.5 m;(3)锚杆的设置会显著改善装配式挡墙的受力和位移,挡墙设置锚杆时,锚杆间距对装配式路堑挡墙的变形和稳定性有较大影响,对于风化泥岩的路堑边坡,建议锚杆竖向间距不大于2.1 m;(4)墙体主要表现为肋柱受压,且肋柱与基础底板连接处发生显著应力集中,应合理进行构造柱配筋,并加强肋柱与基础底板处的配筋设计;(5)本研究成果对路堑支挡工程的推广应用具有指导意义。
2022 Vol. 39 (12): 24-29 [摘要] ( 3853 ) HTML (1 KB)  PDF  (1059 KB)  ( 1760 )
30 循环荷载作用一百年后填料的特性规律
李飞
研究目的: 通过大气影响深度、动应力影响深度、沉降影响深度三个方面分析铁路荷载长期作用下填料特性规律。建立典型基床填料静动承载能力的室内模型试验分析填料在循环荷载作用下的变形特性。通过现场大量的轻型动力触探、重型动力触探、钻探、挖探等手段验证经过110年循环荷载作用后填料的特性规律,对没有明显病害的既有线路基填料进行状态分析和评估。
研究结论: (1)经过长期荷载作用后,路基上部形成密实度明显高于下部土体的硬壳层;(2)硬壳层厚度为塑性应变沿深度衰减为20%所对应的路基厚度值;(3)硬壳层的承载力随时间增加而增加;(4)填料越好,硬壳层承载力越高;(5)硬壳层的承载力平均值一般是下卧层的1.1～1.3倍,且下卧层承载力越低,硬壳层与下卧层承载力的比值越大,反之则比值越小;(6)本研究成果可为既有线提速改造提供理论依据和数据支撑。
2022 Vol. 39 (12): 30-34 [摘要] ( 3829 ) HTML (1 KB)  PDF  (1459 KB)  ( 1733 )
       长大干线：线路与轨道
35 基于层次分析法的南亚某环线铁路选线设计
王登攀, 黄铂清
研究目的: 为客观合理地做好南亚某国家环线铁路的选线设计,为业主决策提供科学的依据,采用层次分析法,结合项目现场实际情况,从工程、运营、社会影响、环境影响4个方面,分析识别主要工程费用、土地征用等16项评价指标,建立起适用于南亚某国的铁路选线层次结构模型。
研究结论: (1)利用层次结构模型,对环线铁路线路方案进行评价,通过打分评价,从而选出最优方案;(2)在环线铁路项目的线路方案比较中,层次分析法的论证结果与业主最终采用的方案保持一致,证明了决策的有效性;(3)运用层次分析法开展铁路选线,按照分解、比较判断、综合的思维方式进行决策,是解决这一多目标决策问题的有效方法;(4)本文研究可为南亚地区类似铁路项目选线提供一定的参考和借鉴。
2022 Vol. 39 (12): 35-40 [摘要] ( 3813 ) HTML (1 KB)  PDF  (858 KB)  ( 1720 )
41 大跨斜拉桥预拱度设置对无砟轨道线形的影响
王俊冬
研究目的: 针对时速350 km高速铁路大跨度斜拉桥无砟轨道竖向变形易超限的问题,研究设置合理的预拱度是有效的解决方法之一。本文运用60 m弦测法和列车行为动力学评价法对南玉高铁百合郁江特大桥主桥在不同荷载组合作用下的线形进行评价分析,探究不同预拱度方案对大跨度斜拉桥无砟轨道线形控制的影响规律。
研究结论: (1)收缩徐变是影响无砟轨道线形标准控制的主要因素,应在无砟轨道施工前确保足够的沉降变形观测期;(2)在所有温度荷载和徐变作用下,“取列车单线运营活载的变形反向等值”的预拱方案对线形标准控制效果最为显著;(3)设置预拱度能够有效增大等效曲率半径和降低离心加速度;(4)大跨度斜拉桥线形最不利位置为桥塔和主跨跨中处,需加强施工质量控制和运营期观测养护;(5)本研究成果可为大跨度无砟轨道斜拉桥的设计和施工提供借鉴和参考。
2022 Vol. 39 (12): 41-48 [摘要] ( 3837 ) HTML (1 KB)  PDF  (1079 KB)  ( 1748 )
49 基于无线移动终端的轨道板智能精调系统
李秋义, 李路遥
研究目的: 目前我国高速铁路无砟轨道施工多采用人工作业手段,难以满足智能化和高质量发展的需求。传统的轨道板精调作业基于工业笔记本实现,便携性和续航能力不足,施工作业不方便。为了实现轨道板精调作业的数字化和信息化,提高无砟轨道施工效率和铺设精度,基于移动终端和无线传输方式开发轨道板智能精调系统。
研究结论: (1)基于移动终端和安卓平台开发轨道板智能精调系统,利用GeoCom通信技术打通与测量机器人的控制接口,实现与测量机器人的无线通信与自动控制;(2)精调系统打通了与施工布板软件的数据接口,实现了精调偏差的自动计算,完成了精调成果无线上传至轨道板精调信息化平台;(3)精调系统实现了无线控制模式下的轨道板精调,有效地提升了测量效率,保障无砟轨道轨道板精调质量;(4)本研究成果可为高速铁路无砟轨道施工提供数字化装备,为建设智能铁路提供技术支撑。
2022 Vol. 39 (12): 49-53 [摘要] ( 3922 ) HTML (1 KB)  PDF  (1061 KB)  ( 1720 )
       长大干线：桥梁工程
54 钢-混结合连续梁负弯矩区耐久性提升技术研究
孙宗磊, 艾宗良, 张誉瀚
研究目的: 为进一步提升结构耐久性,针对铁路恒载、活载均较大的情况,以4×40 m铁路钢-混组合连续梁为例,基于有限元分析软件Midas Civil,研究采用新型抗拔不抗剪栓钉的可行性和受力行为。
研究结论: (1)在负弯矩区采用抗拔不抗剪栓钉后,结构的挠度、梁端转角、自振频率等刚度指标与常规栓钉方案相比变化很小,对钢梁整体受力性能影响很小;(2)推荐采用0.15L(L为梁跨度)作为中支点设置抗拔不抗剪栓钉的区域;(3)两侧的过渡区实为约束加强区,需要重点关注该区域栓钉设置,确保首排栓钉满足强度以及疲劳性能的要求;(4)工字形截面栓钉布置受限,与抗拔不抗剪需要设置过渡加强区的适应性较差;(5)本研究成果可为客货共线铁路钢-混组合连续梁桥负弯矩区耐久性提升提供借鉴和参考。
2022 Vol. 39 (12): 54-59 [摘要] ( 3833 ) HTML (1 KB)  PDF  (1128 KB)  ( 1738 )
60 济滨铁路公铁两用黄河特大桥总体设计
冯亚成, 张小坤, 陈应陶, 孙洪斌, 刘红绪, 吴文华
研究目的: 济南至滨州铁路黄河公铁两用特大桥建设环境复杂,在距济南遥墙机场附近约7 km处跨越黄河,下游距既有济阳黄河公路桥仅2 km,黄河防凌度汛压力较大,同时本段河道为Ⅳ级航道,孔跨布置需满足防洪、通航要求,机场净空限制轨面以上桥梁结构最大高度不超过52 m,桥型选择非常有限。本文结合济滨铁路黄河公铁两用特大桥的建设环境、桥型选择、孔跨布置、主桥设计等方面的成果,重点研究复杂边界条件下桥式孔跨方案的确定及主桥、引桥的设计。
研究结论: (1)(84+144+228+240+300+120+60)m四塔三主跨的非对称矮塔斜拉加劲钢桁梁的总体布置,与桥址建设环境契合,同时满足了防洪、通航、公路、铁路多个部门的需求;(2)不等高桥塔与不等跨主跨很好地匹配,既满足了航空限高要求,又与结构受力相结合;(3)34.9 m的超宽双主桁设计、铁路桥面系两侧镂空的构造处理方式,传力顺畅,节省工程投资;(4)对于长联大跨、公铁两用的重载桥梁结构,采用阻尼器斜向布置的设计,可同时解决纵、横两个方向的抗震难题;(5)本研究成果可为复杂边界条件下大型跨河桥梁的设计和施工提供参考和借鉴。
2022 Vol. 39 (12): 60-65 [摘要] ( 3842 ) HTML (1 KB)  PDF  (1713 KB)  ( 1752 )
66 大型高架站桥对临近高铁沉降影响算法与控制
孟繁增
研究目的: 在北京地区某高铁大型高架站桥施工过程中,应用改进精细分层总和法快速分析预测对临近高铁桥墩的沉降影响。首先基于圣维南原理,将高架站桥的竖向荷载分解为一系列不同位置和不同深度的矩形平面荷载,采用Mindlin解计算附加应力值,然后采用土体硬化模型模拟土体的压硬性并拟合压缩模量,进一步采用等代墩基法进行沉降影响计算,土层计算厚度为0.1~1.0 m。分别采用有限单元法和现场实测数据对算法验证后,对后续施工的沉降影响进行预测,提出平衡浇筑法和堆载配重法用于控制对既有桥墩的不均匀沉降影响。
研究结论: (1)本文算法的计算时间为同等规模有限元模型的1/14,与实测数据的最大绝对误差为0.94 mm,相对误差为12%,满足工程要求;(2)提出的施工控制措施合理有效,具有较强的实用性,可为类似工程提供借鉴和参考。
2022 Vol. 39 (12): 66-72 [摘要] ( 3848 ) HTML (1 KB)  PDF  (1205 KB)  ( 1754 )
       长大干线：隧道工程
73 深埋高地应力重载铁路隧道基底动力响应分析
韩江
研究目的: 在重载列车长期振动作用下,隧道基底结构极易出现开裂、破损等现象,深埋隧道基底结构这类病害更为显著,甚至可能导致基底整体的隆起破坏,严重影响列车运营安全。为揭示重载列车振动作用下深埋铁路隧道基底的动力响应特征,通过数值模拟的方法建立重载深埋铁路隧道动力分析模型,探明在该环境下隧道基底结构的受力及病害特征,进一步结合工程实际提出病害处理措施及效果。
研究结论: (1)深埋隧道基底结构承受远大于浅埋隧道主应力量值,在重载列车循环荷载作用下更易出现开裂、破损、隆起等病害;(2)在重载列车荷载作用下,隧道基底结构的动位移和动应力随着铺底厚度和仰拱厚度的增加而逐渐减小;(3)相较于铺底厚度,仰拱厚度的增加更有利于重载铁路隧道支护结构在循环荷载作用下竖向位移和应力的控制,更不容易出现疲劳开裂等问题;(4)本研究成果可应用于高地应力重载铁路隧道的设计及病害处理领域。
2022 Vol. 39 (12): 73-78 [摘要] ( 3956 ) HTML (1 KB)  PDF  (1098 KB)  ( 1746 )
79 矿山法隧道装配式仰拱块吊装受力特征研究
王飞
研究目的: 预制装配式结构具有施工速度快、机械化程度高、质量易于控制等突出优点。矿山法隧道采用全部装配式衬砌虽然还存在一些问题,但是仰拱部分采用装配式衬砌已有隧道进行尝试。当采用整体式仰拱装配式衬砌时,单个仰拱块的体积与重量大,预制和吊装过程中的受力问题应进行相关研究。本文以单线铁路隧道为工程背景,通过足尺试验和数值模拟的方式研究预制仰拱块在养护和吊装过程中的相关受力特征。
研究结论: (1)浇筑后12~24 h,因水化热影响,仰拱块内部温度达到最高值,最大变化值为32.5 ℃;(2)养护期间钢筋和混凝土的应力变化主要受仰拱块内部温度变化的影响,顶板混凝土的拉应力普遍大于仰拱混凝土的拉应力;(3)仰拱预制块混凝土应适当采取措施降低水化热,避免养护期间产生过大拉应力导致表面开裂;(4)吊装过程中混凝土和钢筋应力变化不大,吊装过程中仰拱块不会发生破坏;(5)吊装时在顶板中点上侧混凝土压应力变化最大,在仰拱中点下侧混凝土拉应力变化最大,腹板和吊装孔处混凝土应力变化均很小,且实测变化值与模拟值基本吻合;(6)本文研究成果可为仰拱预制块设计、预制及吊装工艺的确定提供借鉴和参考。
2022 Vol. 39 (12): 79-85 [摘要] ( 3776 ) HTML (1 KB)  PDF  (1530 KB)  ( 1739 )
86 南大巴山地区隧道有害气体特征分析
张营旭, 陈明浩, 苏培东, 李有贵, 唐涛
研究目的: 南大巴山地区地质条件复杂,地层内有害气体发育,富集的有害气体严重威胁隧道工程的施工和运营。本文在综合利用区域构造资料、地层资料、油气地质资料的基础上,结合西渝高铁勘探与气体测试成果,对南大巴山地区地质特征与有害气体特征进行研究,明确南大巴山地区隧道不同类型有害气体的分布特征。本研究对于确保西渝高铁南大巴山地区隧道的顺利修建以及以后工程中类似案例具有指导意义。
研究结论: (1)南大巴山地区有害气体类型主要为煤层瓦斯与非煤有害气体,气体主要成分为甲烷(CH4);(2)从南大巴山地区东北至西南,有害气体对隧道的危害性总体呈逐渐增加趋势;(3)本研究成果可为四川盆地边缘类似地层与构造区的隧道有害气体研究提供参考。
2022 Vol. 39 (12): 86-90 [摘要] ( 4210 ) HTML (1 KB)  PDF  (1168 KB)  ( 1746 )
       长大干线：通信信号
91 重载铁路信号系统发展趋势探讨
王海忠
研究目的: 目前重载铁路信号系统无法适应日益增长的运输需求,通过梳理分析国内外重载铁路典型信号系统已取得的技术成果,研究提出重载铁路信号系统的发展趋势和关键技术,为系统设备研发和方案选择提供借鉴。
研究结论: (1)国外重载铁路信号系统技术已取得较大突破,如澳大利亚AutoHaul项目采用了ETCS-2+ATO列控系统,实现了重载铁路GoA4级全自动无人驾驶;(2)重载铁路信号系统发展趋势包括:轨旁设备最简化,车载设备多种功能集成;采用移动闭塞和列车自动驾驶;智能高效的调度指挥和运营维护系统;(3)本研究成果可为重载铁路信号系统设备研发和方案选择提供借鉴。
2022 Vol. 39 (12): 91-96 [摘要] ( 3853 ) HTML (1 KB)  PDF  (955 KB)  ( 1740 )
       信息化技术
97 铁路工程BIM设计成果集成数字化交付技术研究
赵飞飞, 苏林, 渠涧涛, 杨绪坤
研究目的: 铁路工程数字化建模技术已经取得重大进步,但铁路工程数字化设计交付生态尚未形成。铁路工程包含多个专业领域,现有BIM设计软件对大体量多专业模型的集成效率低,且不易与其他软件进行数据交换,亟需对铁路BIM设计成果集成数字化交付技术开展研究。
研究结论: (1)利用GIS对大场景与多源数据的支持,将BIM精细化设计成果与地理信息大场景进行融合,基于B/S模式开发了铁路BIM集成系统,降低了对终端用户设备的硬件要求;(2)该系统可从全局角度展示BIM设计成果,实现微观与宏观相结合的集成数字化交付,有效解决铁路工程信息传递问题;(3)该系统应用于广湛高铁400 km工程BIM设计成果集成以及设计检查与优化,发现问题22处,通过优化可为工程实施提供高质量的设计成果。
2022 Vol. 39 (12): 97-103 [摘要] ( 3895 ) HTML (1 KB)  PDF  (1727 KB)  ( 1825 )
104 实景三维影像融合在高速铁路竣工验收中应用
王凯
研究目的: 现阶段高速铁路竣工验收主要通过人工现场检查方式,存在效率低、验收归档数据不直观和难追溯等问题。针对上述问题,提出利用高精度实景三维开展竣工验收应用。研究主要解决单一实景模型无法直接应用于工程竣工验收的瓶颈难题,通过数据获取、三维建模、影像融合算法构建、可视化软件开发和竣工验收示范性应用,打通实景三维影像融合技术竣工验收应用全流程。
研究结论: (1)研究表明以精确内外方位元素为数据源,利用模型与影像融合算法可实现高精度三维场景下无人机原始影像投射与动态融合;(2)基于实景模型影像融合方法可满足虚拟三维环境下铁路竣工验收中初步观感、定量几何量测分析、专项整治调查应用等方面工作需要;(3)除高速铁路竣工验收应用外,模型影像融合方法可应用于天窗期运营线病害检测,防洪和外部环境排查等方面工作。
2022 Vol. 39 (12): 104-109 [摘要] ( 4053 ) HTML (1 KB)  PDF  (1241 KB)  ( 1780 )

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