特长隧道工程

特长隧道工程（精选9篇）

特长隧道工程 篇1

1 通风竖井地质及水文情况

隧道围岩主要为钾长花岗斑岩, 岩质坚硬、色泽鲜艳、敲击声脆。竖井除洞口及以下30m范围内属于Ⅴ类及Ⅳ类围岩外, 其余均属Ⅲ类围岩。根据岩爆预测判据, 本段可能存在轻微岩爆活动;地下水主要有松散岩类孔隙水和基岩裂隙水两大类。

2 工程概况

2.1 工程简介

云景高速西周岭公路隧道是浙江省重点工程, 目前是浙江省第三特长隧道。西周岭隧道左洞全长:6750m, 右洞全长:6765m, 1#竖井中心位置为右线K4+143处右侧垂直距离70m处, 井口标高359m, 井底标高235m, 深度124m, 衬砌内轮廓直径7m, 延米开挖数量58.09m3 (Ⅳ类围岩) 。

竖井设计有中隔板将竖井分为送风通道和排风通道, 要求二衬与中隔板一起浇筑。竖井下设计有送风通道、排风通道、逃生通道、运输通道、机房等将竖井与主洞相连, 形成完整的通风系统。详见图1。

2.2 施工环境

竖井位于与隧道轴线近乎正交的安溪乡上武村一半山坡小块平地处, 植被繁茂, 两侧自然坡度在40°以上, 坡脚低洼处均为梯田。进场道路接云安县道直插竖井口, 路面纵坡控制在12%内。开挖石方铺填路面, 宽度一般4.5m左右。大型轮式行走机械可以到达井口, 材料运输较方便。

高边坡的半挖半填形成竖井井口场地, 场地顺沟方向长约52m, 宽度25m。这样狭小的场地, 标准井架的安装和提升设备的布置都受到制约。

3 总体施工方案

先进行小导洞开挖, 采用上导井法施工, 待主洞与联络通道贯通后, 再进行扩挖及竖井衬砌作业。

安装工作吊盘 (安全防护盘) , 提升机升降, 另设两台提升物料的绞车。

扩挖自上向下钻爆法开挖, 人工扒碴, 爆碴从导洞溜到井底, 装载机在井底配合自卸车通过隧道出碴, 挖一层、支护一层。每一循环初期支护所需要的喷射混凝土原材料、锚杆、钢筋网、钢拱架等在出碴完毕后通过竖井提升至井口地面。

二衬自下向上施工, 吊盘与整体可调模板为一体。二衬混凝土、钢筋等通过竖井提升至工作面。

竖井提升设备由井架、矿用提升绞车、稳绳及控制系统等组成。扩挖完成后, 对天轮、绞车等位置进行简单调整, 即可满足二衬施工作业。

4 施工工艺流程

4.1 小导洞施工

4.1.1 小导洞施工方法的确定

1号通风竖井开挖断面大、深度深, 加之井下水文、地质情况的不确定性, 若直接采用全断面掘进, 会给后续施工带来相当大的威胁。为降低竖井施工的风险, 决定采用上导井法施工, 先从地表打设一个2m直径的小直径竖井与西周岭隧道贯通, 以探明竖井水文地质状况并提前解决隧道通风困难的问题。

4.1.2 小直径竖井施工

⑴小直径竖井开挖。采用3台YT-28型凿岩机, 采取打套钎的方法 (先打设L=1.0m的炮眼, 再换用L=2.0m的钻钎进行钻眼) 进行钻眼, 确保钻眼角度垂直向下并相互平行, 钻眼深度1.8m, 炮眼利用率80%以上 (小直径竖井开挖面积为3.14平方米, 考虑爆破受到的夹制作用较大的影响, 炮眼利用率取小值, 循环进尺1.5m。炸药采用乳化炸药, 以便防水;雷管采用非电毫秒雷管、电阻丝引至洞口起爆。

全断面钻眼21个, 平均6.7个眼/平方米, 以满足人工装碴时的人力短距离搬运时对石碴的块度和重量要求。

装药、连线完毕后, 将人员、设备全部撤出竖井, 最后在竖井外用电阻丝进行起爆。

⑵小直径竖井支护及出碴。围岩比较稳定的地段, 每10m进行一次喷混凝土支护, 喷混凝土厚度5cm, 以确保竖井围岩稳定。围岩软弱段, 每循环喷一次混凝土, 必要时进行网喷混凝土, 并打设锚杆, 锚杆采用Φ22的砂浆锚杆, 长度1.0～1.5m。

⑶装碴。竖井采用人工装碴, 每班工作人员为5人, 实行换班制, 每2小时换班, 以降低劳动强度, 提高出碴速度。

将洞碴装至吊桶内后, 井口提升绞车通过井架将吊桶提升至井口, 关闭活动井盖, 将洞碴运至弃碴场。

吊桶采用单桶提升, 吊桶无盖, 装碴高度距吊桶边沿不小于20cm。吊桶容积0.8m3, 尺寸φ1000×1200mm, 兼作装碴及提升人员 (但不混装) 。吊桶提升高度超过井口后, 井口的活动安全盖自动关闭, 保护井下的施工人员。吊桶提出竖井后, 活动井盖自动关闭, 吊桶上升到井架索槽位置, 通过溜槽卸碴至附近渣场, 装碴时, 井盖应处于关闭状态。

⑷小直径竖井施工进度安排及施工风、水、电的供应。

小直径竖井施工风、水、电的供应。竖井的施工用电采用外接大电, 另外备用60KW的发电机。竖井口附近安设一台10.0m3的电动空压机满足井内施工用风的要求;在竖井口靠近山体冲沟一侧砌筑一容积为10.0m3的高压水池, 在竖井内施工用水处安设一减压阀, 控制高压水压力不超过0.3MPa, 以满足竖井施工用水的需求。

施工排水采用吊泵抽水, 2级接力抽出竖井 (竖井中间壁上开挖洞室, 设水箱) , 在开挖时, 有意识的在局部打深眼, 使该部位相对较深, 形成临时集水坑, 以便在打眼过程中排水。

遇地下水比较大的地段, 采用大功率水泵抽水, 开挖爆破排烟后先开始抽水, 水位降低后再进行出碴工作。

⑸小直径竖井测量。

(1) 施工测量放样。受到施工场地的限制, 竖井施工测量放样采用吊线法:在竖井口测设四个坐标点, 依靠四个坐标点A1、A2、B1、B2连成两条线段的交点O确定竖井中心线, 自竖井中心线O用钢丝绳悬吊重球确定竖井井底中心点。

(2) 小直径竖井井下控制测量:为了做到临永结合, 解决长隧道施工通风问题, 竖井施工先采用开挖直径2m的圆形断面, 竖井与右线间的联络通道采用2.5×2.2m小导洞, 保证在正洞开挖到达交会点前联络通道先期到达。根据竖井的施工方案我们选用一井定向的方法进行控制测量。

4.2 竖井的扩挖及支护

4.2.1 扩挖前施工准备

开挖井口平台至设计标高, 下挖过程中做好边坡防护, 按设计要求施工截水沟、填方区挡墙等。井口设简易井盖防护, 进行锁口圈开挖。

锁口圈开挖完毕后, 进行地基承载力试验, 当承载力大于400KPa时, 转入锁口圈结构施工;对局部承载力不满足要求的进行地基加固, 如注浆、换填等。锁口圈砼分两次进行浇筑, 埋设好井盖预埋件, 第1次浇筑高度为1.2m, 第2次浇筑高度为2.3m, 模型用现有钢模改造。

锁口圈背用7.5#浆砌片石回填, 同时施工井架、提升绞车、卷扬机基础。扩挖深度达到30m以后, 将吊盘吊至井下, 安装井盖。此前作业人员下井时用临时井盖封堵导井, 以策安全。

4.2.2 扩挖与支护

竖井开挖采用人工手持风动凿岩机打眼, 非电毫秒雷管爆破。爆破时将安全盘提起距工作面30m以上, 每次爆破后要求对安全盘、钢丝绳等进行详细的检查, 确认安全后方转入下道工序作业。清碴及修整开挖轮廓面时, 将安全盘悬吊在工作面上方, 工作人员系好安全绳后方可进行作业, 以防高空坠落。竖井工作面清碴完毕, 导井盖上安全盘后, 井底用装载机将爆破后的石碴铲装在自卸车上, 自卸车从右洞将洞碴运至指定的弃碴场。

井底清理完成后, 提升机将人员、混凝土喷射机、原材料等用吊桶自井口运抵工作面。施作φ25先锚后灌式注浆锚杆、挂网喷砼。喷料混合物在井口搅拌机进行干拌, 然后再运抵工作面 (可用导管) 。

4.3 竖井的二衬施工

开挖完成后, 将对井盖、安全盘略做改造, 将稳绳卷扬机换为电动倒链提升, 增加一台提升绞车, 重新布置天轮, 并进行调试、超载试验。

安装好井底变压器, 电力线由竖井内引至竖井井口。

施工竖井井底, 等强后在上面组拼模型, 并将模型与吊盘连接到一起, 试吊。之后进行模板尺寸及平整度检查, 合格后模板就位浇筑二衬砼。

5 结束语

通过云景高速公路西周岭隧道1#通风竖井开挖的实际应用, 符合隧道开挖的时间及空间效应, 说明选择小导洞开挖方法是得当的。体会如下:

⑴特长公路隧道竖井施工, 必须选择合理科学的爆破开挖工法;

⑵选择小导洞施工方法, 有利于节约工效, 提高劳动效率;

⑶对周围房屋及村民的干扰较小, 出渣便利, 减少占用农田, 有利于环境保护;

⑷人员及物料升降运输, 减少对县乡道路的损害。

摘要：在特长隧道施工的异常地形中, 竖井施工对于正洞后期掘进的施工通风有很大的影响, 全断面开挖出渣量大、环境污染严重;本文结合新建云景高速公路西周岭隧道通风竖井工程施工, 总结通风竖井工程施工技术经验, 为以后类似通风竖井工程施工提供参考。

关键词：通风竖井工程施工,处理措施

参考文献

[1]《云景高速公路西段西周岭隧道第一合同段施工设计图》

[2]《西周岭隧道竖井工程综合地质详勘报告》

[3]隧道施工技术规范、工程质量检验评定标准

[4]爆破安全规程、公路工程施工安全技术规程

特长隧道工程 篇2

其中I线隧道采用两台敞开式TBM由两端洞口相向施工， TBM未抵达工地前先用钻爆法在两端洞口提前施工预备隧道和出发隧道，进、出口钻爆法施工长度分别为260m和310m，F4断层带及相邻地段400m，待平导贯通后，由平导经横通道提起进入 I线隧道采用钻爆法完成。 Ⅱ线隧道先期在隧道中线位置上修建平行导坑，平导贯通后暂不进行扩挖，应辅助I线隧道TBM进行施工，以解决施工排水、改善施工通风和其它作业条件。待 I线隧道主体工程完工后，再将平导扩建为II线隧道。

1 施工通风设计原则及计算参数的确定

秦岭特长隧道埋深大，地形、地质条件十分复杂，交通不便，设置辅助坑道的条件较差，因此长管路压入式通风和I线隧道与平导互为巷道式通风的方案就成为主要比较方案。

1.1 施工通风控制条件

1.1.1 粉尘浓度：含有10％以上的游离二氧化硅(Si02)的粉尘应<2mg／m3，含有游离二氧化硅(SiO2)在10％以下时，水泥粉尘≯6mg／m3。

1.1.2 空气中一氧化碳(CO)浓度》0.0024％。施工人员进入开挖面时，浓度可允许到100mg／m3(80PPm)，但人员进入开挖面后30min内，浓度应 30mg／m3。

1.1.3 氮氧化物》0.00025％，重量浓度》5mg／m3。

1.1.4 洞内空气成份(按体积计)，

凡有人工作的地点，氧气(O2)的含量≮20％，二氧化碳 (C02)的含量≯0．5％。

1.1.5 洞内风量要求：

每人每分钟供应新鲜空气≮3m3。

1.1.6 洞内风速要求：

平导及Ⅱ线隧道扩建时洞内风速≮0.25m／s，并≯6m／s； TBM施工I线隧道内最小风速为0.5m／s。

2 2 施工通风设计原则

1.2.1 施工通风方案比选

施工通风方案按长管路通风和巷道式混合通风方案比选。

1.2.2 施工通风阻力的确定

总阻力为风管段阻力和隧道段阻力相加。风管段阻力包括静压损失和动压损失；隧道段阻力包括沿程阻力损失、动压损失和局部阻力损失。

1.2.3平导掌子面所需风量的确定

平导采用钻爆法施工，其掌子面所需风量应按洞内要求最小风速、洞内人员和一次爆破后炮烟30min排出掌子面进行计算，另外还应考虑洞内内燃机设备的使用所需要的风量。

1.3 施工通风计算参数的确定

1 .3. 1 I线隧道

进、出口工区施工通风长度分别按9500m和8900m计算，用软风管，管节长100m，百米漏风率1％，管道内和隧道内摩阻系数为0.018和0.02，TBM施工所需风量参考国外有关资料，按 22ms／s，风管末端风量为0.5A(A为隧道开挖面积)，即30m3／s。

1.3.2平导

平导进、出口施工通风长度分别按9500m和8900m计算，采用软风管，管节长100m，百米漏风率为1.3％，管道内和隧道内摩阻系数分别为0.019和0.024。平导钻爆法施工，一次开挖长度按4m计，耗药量为3～4kg／m3(秦岭隧道为硬质岩石，耗药量较大)，洞内施工人员按50人计，并考虑一台170kw内燃机车全时工作。

2 2 施工通风方案选择

2.1 长管路施工通风

即I线隧道和平行导坑各采用洞口压入式长管路通风方案。

2.1.1 I线隧道

经计算，在0～3km时，洞口处需一台风机，3～6km时洞口需二台风机串联，6―9km时除洞口需二台风机串联外，尚需在距洞口3.25km的洞内设一台增压风机，分段长度内的风量、风压等计算结果见表1。TBM自身装备集尘、局扇、冷却系统，其所需风量及功率参考值为：集尘装置10m3／s(90kw)；冷却系统2X 10m3／s(约600kw)。

2.1.2平行导坑

经计算，平行导坑掌子面所需风量由排出第一文库网一次爆破炮烟所需风量控制，为8.75m3／s(525m3／min)。0～6km时，洞口处需一台风机，6～9km时，洞口需二台风机串联，进口工区超过9km后，需三台风机，分段长度内的风量、风压等计算结果见表1（略）。

2.2巷道式通风

新鲜空气由I线隧道进入，再通过管道分别送到TBM工作面和平导工作面，满足各工作面的要求。I线隧道及平行导坑污浊空气再通过平导排出洞外。在巷道式混合通风方案选择中，就是否使用射流风机进行局部诱导通风做了两个方案。

2.2.1 无射流风机方案

第一阶段，施工通风采用长管路通风，风机台数、风量、风压等计算结果同长管路通风方案。

第二阶段，平导与I线隧道已进入正常施工阶段，形成巷道式混合通风，见图1，供风量为2378m3／min，平导内风速为，I线隧道内风速为0.66m／s，每个口的通风总功率达880kw。

第三阶段，平导贯通后，I线隧道的通风仍借助于平导，供风量为1973m3／min，I线隧道内风速为0.548m／s，每个口的通风总功率达440kw。

2.2.2 有射流风机方案

第一阶段，同无射流风机方案。

第二阶段，I线隧道内和平导巷道通风段设射流风机进行诱导通风，而在靠近两个工作面地段采用局部管道通风，其布置形式见图2。

图1平行导坑独头6km与I线隧道形成巷道与管道混合式通风(1)

a．MFAl00P2一SC3HSM风机；b．MFAl25P2一SC4HSM风机

射流风机随着平导和I线隧道的掘进，按间距80m左右一台逐渐安装，射流风机通风地段约7．5kin，平导内的射流风机达到25台，I线隧道内的射流风机达到8台，前端的管道通风地段达到近3km，供风量为2378m3／min，平导内风速为2，lm／s，I线隧道内风速为0．66m／s，每个口的通风总功率达1243kw。

第三阶段，同无射流风机方案。

2.2.3 两方案比较

无射流风机和有射流风机两方案在风量、洞内风速上基本无差别，主要差别在无射流风机方案的优点：功率消耗少，相对管理方便，缺点是：需在平导洞口设置风门和通风道。有射流风机方案的优点是：不设风门和通风道，运输安全；缺点是：功率消耗多，射流风机多，易造成管理困难，同时7．5kin长度实现诱导通风还缺少经验。经过综合分析，无射流风机方案较好。

2.3 通风方案的.比较

长管路通风方案的优缺点：

图2平行导坑独头6km与I线隧道形成巷道与管道混合式通风(2)

a．MFAl00P2一SC3HSM风机；b．MFAl25P2一SC4HSM风机；c.TAS6.3―2.3―1射流风机

2.3.1 I线隧道和平行导坑的工作面均为洞外新鲜风送入，各自通风系统互不干扰，通风质量好。

2.3.2 所需功率比巷道式混合通风少，运营管理费用少。

2.3.3平导独头通风长度长，国内尚无施工经验。

巷导式混合通风方案的优缺点：

2.3.3.1平导部分地段的污浊空气滞留时间长，同时I线隧道和平导所需风为I线施工运输车辆污染过的空气，通风质量差。

2.3.3.2 消耗的功率较长管路通风方案大，运营管理费用较高，

2.3.3.3 I线隧道和平导为统一的通风系统，哪一个环节出现问题直接影响通风质量，管理较困难。

经比较，长管路施工通风方案技术经济条件较优，故设计采用长管路施工通风方案。 3 结束语

特长公路隧道火灾事故及救援研究 篇3

1 隧道火灾事故

高速公路隧道火灾事故大部分是由穿行隧道的车辆引起的, 而不是隧道设备或维修工作造成的, 隧道内穿行车辆发生火灾的主要原因:电路故障、刹车过热及其它原因自燃 (易燃货物) 、和车辆碰撞。

1.1 火灾频率

国外统计数据表明:

(1) 货车火灾频率明显高于小客车。

(2) 长隧道、交通量大的隧道火灾频率高。

(3) 100~500起车辆故障引起火灾1次, 10~20起交通事故引起火灾1次。

(4) 车辆引擎过热 (长距离上坡) 和刹车过热 (长距离下坡) , 火灾风险有增长趋势。

1.2 火灾规模

用热释放率描述火灾场景与火灾通风关系密切, 确定设防标准与隧道重要性有关。国外总结火灾试验结果, 得出车辆燃烧热释放率:

1辆小客车2.5MW

1辆大客车5.0MW

2~3辆小客车8.0MW

1辆面包车15.0MW

1辆公共汽车20.0MW

1辆载有可燃货物货车20~30MW

1.3 火灾设防

火灾造成的损失 (人员伤亡、财产损失、恢复费用、中断交通代价) 和消防设备投入、维护费用是火灾设防标准必须考虑的。采用限制载有可燃货物货车通过, 拒绝重大火灾事故发生 (大于20MW热释放率) , 是明智之举。隧道救援预案针对一般火灾 (小于10MW热释放率) 和严重火灾 (小于等于20MW热释放率) 制定的。

1.4 隧道火灾救援原则

(1) 隧道火灾以预防为主。

(2) 重视火灾初期灭火。

(3) 人员逃生优先。

(4) 防止火灾规模扩大。

2 隧道火灾救援体系

隧道火灾救援体系包括:救援组织;消防系统;火灾工况通风控制;火灾工况行车组织。

2.1 隧道火灾救援组织

(1) 救援组织形式

第一梯队, 由发生火灾车辆的司乘人员构成, 进行火灾初期灭火和报警。

第二梯队, 由隧道管理所值班人员和警察组成, 实施灭火、疏散人员车辆。

第三梯队, 由专业消防人员组成, 到达火灾现场的时间不宜超过10min, 灭火工作宜在火源上游进行。

(2) 救援工作流程

隧道救援工作应按图1的流程组织实施。

2.2 隧道消防体系

公路隧道常以两辆重卡车起火为最不利火灾, 以此进行消防系统设置。公路隧道消防系统采用固定式灭火和移动式灭火相结合的方案, 以适应不同规模火灾、火灾发展的不同阶段和不同使用者的操作。固定式灭火系统推荐使用常规消火栓和水成膜灭火器相结合的综合形式。消火栓和水成膜灭火器的布置间距不宜过长, 一般以50m为标准。移动式灭火设施主要包括地面消防车和自反应灭火器。

2.3 火灾工况的通风组织

(1) 接到火灾报警, 隧道设备控制中心迅速将火灾事故隧道的射流风机按火灾临界风速供风, 风向与行车风向一致, 并根据火灾烟流状态逐步调整射流风机开启数量。当烟雾向火源上游逆流, 则增加风机开启数量;当火源下游烟雾被明显吹散, 则减少风机开启数量。

(2) 非事故隧道风机按正常运营通风量减半通风, 并调整出口射流风机反向供方, 以保障火灾隧道烟雾不通过联络通道蔓延到非事故隧道。

(3) 待火灾事故隧道内逃生人员完全安全撤离后, 启动送风或排风系统, 加大排烟风速。排烟的基本原则是使烟气沿较近的竖井排出。

2.4 火灾工况的行车组织

(1) 关闭两条隧道, 禁止车辆继续驶入隧道。

(2) 告知火灾事故隧道火源下游车辆迅速驶离隧道, 指挥火源上游车辆后退脱离火灾威胁区, 并保证最少有一个车行横洞可供救援车辆使用。

(3) 非火灾隧道车流完全驶离后, 组织火灾上游车辆由车行横通道进入非火灾隧道, 驶离隧道。一般原则是:火源上游第1至第2个车行横通洞间车辆最先撤离, 然后火源附近车辆后退撤离。

3 隧道火灾救援要点

防灾救援要点包括:防灾救援原则、设备控制原理、设备控制基准、设备控制顺序等。

3.1 原则

预防为主, 防消相结合。

早期发现, 及时灭火。

疏散有序, 助救与自救相结合。

3.1.1 预防火灾发生

(1) 坚持对载有危险品车辆的检查, 严格按特殊车辆通过隧道的行车管理办法处理, 将特大火灾隐患消除在萌芽状态。

(2) 加强隧道内车速摄像仪对车辆行驶速度的监控, 通过活动信息板警告违规司机。

(3) 洞外设置免费车辆降温设施, 避免车辆高温驶入隧道。

(4) 定期检查和维护照明、通风、监控、报警和消防系统, 维持良好的洞内交通环境。

(5) 通过车载收音机、信息版告知司乘人员火灾消防常识。

3.1.2 重视早期灭火

火灾初期灭火代价低、损失小、相对容易。但需具备以下条件:

(1) 及早发现。车辆火灾发生多有浓烟冒出, 属缺氧燃烧;如为查看火情而导致爆燃, 可能失去早期灭火机会。

(2) 有效灭火。最早发现火灾的司乘人员, 一般不具有使用消防器材的技能, 而失去早期灭火机会。

为此必须采取以下措施, 以达到早期灭火的目标:

(1) 成立常住隧道、能快速到达火灾现场的专业消防队。

(2) 常年开通报警电话, 报警电话号码明示于隧道显眼处。

(3) 设立洞内消防值班室, 缩短专业消防人员到达现场的时间。

3.1.3 救生与灭火并举

(1) 火灾前期 (约4min内) 是人员逃生的时机, 为此在两隧道间设置逃生通道、在隧道内设逃生路线标志。火灾通风采用临界风速延缓烟雾扩散速度和范围。

(2) 保持火源烟雾不逆流, 组织火源上游车辆疏散。火灾工况的行车组织预案, 要确保不出现二次事故。

(3) 增加开启风机数, 加快排烟风速, 掩护消防人员在火源上游灭火。

(4) 警报设施、引导设施、自救设备、助救设施、灭火设施等的日常检查和定期维护列入工作日程。

(5) 组织消防演习, 检查火灾救援预案等方案, 针对不足加以修改完善。

3.2 通风控制原理

(1) 防火区域划分:隧道内发生事故造成火灾时, 火灾发生点下游车辆从隧道出口快速自行撤离, 上游人员迅速经过两洞之间横通道进入另一隧道并迅速撤离, 由于隧道火灾事故发生地点是随机的, 因此, 划分防火区域需要根据人员疏散和人员救援的可能性来划分。根据高速公路隧道特点, 将两条车行横通道之间的隧道长度作为一个防火分区是合理的, 这也符合设备的布置和控制要求。

(2) 火灾通风特点:隧道发生火灾后, 火区隧道上游两洞之间的横通道被打开, 两隧道通风系统构成角联, 而变成彼此影响、作用的连通和复杂的通风网络系统, 此时, 隧道内失去原有的交通风力, 但是节流效应和火风压对隧道通风影响巨大, 需根据隧道内实际烟雾的流动状态来调整开启风机数量。

3.3 设备控制

(1) 开启火灾上游所有的人行横通道和车行横通道, 以利于人员利用非火灾隧道疏散。

(2) 阻止烟雾逆流、延缓火源下游烟雾扩散速度, 火灾前期保持火源上游风速为临界风速, 一般取2.5~4m/s。

(3) 人员撤离完成后, 增加风机开启数量、加大排烟风速。风向与行车方向一致, 不能轻易改变。

(4) 开启所有照明灯具, 以便进行疏散救援。

(5) 根据火区位置开启交通灯、广播、摄像机等相关设备, 以便发出明确信号和了解现场情况。

3.4 控制顺序

(1) 当隧道内火灾报警设备发出警报或者接到救援电话时, 隧道管理人员应该立即将隧道监控画面切换至相应的事故报警区域以观察该报警区域隧道内现场状况, 检验有无火灾, 如确定该区域发生火灾时, 监控人员应立即向监控中心负责人报告火灾事故区域和火灾规模及严重程度, 并立即请求执行相应的火灾预案, 得到批准以后, 即刻进入火灾预案执行状态, 立即通知消防队、交管部门、路政人员、医护人员, 并进行照明、交通控制、通风控制等一系列联合控制。

(2) 隧道管理人员立即关闭隧道, 禁止一切车辆驶入, 隧道两端洞口情报板提示将要驶入隧道的车辆隧道内发生火灾事故, 禁止通行。并对洞口车辆进行疏导, 防止堵塞救援车辆进入隧道。

(3) 根据相应的火灾救援预案开启隧道通风风机进行火灾通风控制, 防止火灾烟雾发生逆流, 并打开全部照明设备方便事故区域被困人员逃离现场。

(4) 火灾隧道火灾点上游的信号灯改为红灯, 禁止已经进入隧道的上游车辆继续通行。

(5) 随后应立即打开上游所有的横通道和横通道照明设备, 并通过广播喊话通知指示上游人员弃车通过横通道进入非火灾隧道

(6) 通过广播对隧道内人员进行喊话, 指引隧道内人员撤离火灾隧道。

(7) 待隧道内人员撤离后, 应立即组织对隧道火灾源头进行灭火, 如无法对火灾进行控制时, 应该等待专业消防人员来实施救援。

(8) 消防人员进入隧道实施救援。

(9) 灭火后, 由交警部门和高速公路管理部门进行现场勘查, 共同研究决定两隧道采用何种交通控制模式。

4 结语

由于隧道火灾救援较为困难, 隧道一旦发生火灾事故人员伤亡往往较大, 而且火灾事故对隧道主体结构和附属设施破坏严重, 且较难修复, 很多火灾隧道因火灾严重损坏无法继续使用而不得不遗弃, 因此, 对于隧道火灾应该以预防为主, 制定详细完备的救援预案, 并经常性地进行火灾预演, 提高对隧道火灾的反应和应对能力。降低发生火灾时人员伤亡和对隧道的损坏。

摘要：由于隧道贯通运营后, 隧道内交通系统处于半封闭状态, 一旦隧道内部发生火灾产生烟雾无法迅速排出, 隧道内被困人员的逃生以及消防人员的救援工作都是及其困难的。对隧道火灾事故、救援体系以及火灾救援要点进行分析研究, 为特长公路隧道火灾预防和救援提供参考依据。

关键词：隧道火灾,隧道消防体系,救援预案

参考文献

[1]王毅才.隧道工程[M].北京:人民交通出版社, 2008.

[2]吕康成.公路隧道运营管理[M].北京:人民交通出版社, 2006.

[3]周仁强.长大公路隧道火灾模式下通风及控制技术研究[D].成都:西南交通大学, 2006.

[4]乔怀玉.秦岭终南山公路隧道火灾救援技术研究[J].公路, 2006, (10) .

特长隧道工程 篇4

特长公路隧道监控系统本地控制系统设计

为了适应我国社会经济的.持续发展,加快高速公路建设势在必行.随着高速公路建设的不断深入,长度超过3km的特长公路隧道越来越多,隧道监控系统是保证隧道正常运营的重要组成部分而隧道监控系统本地控制系统是影响隧道监控系统性能的关键因素,因此需选取适合的隧道监控系统本地控制系统.

作 者：谢路锋 作者单位：江西省交通设计院刊 名：中国交通信息产业英文刊名：TRANSPORTATION INFORMATION INDUSTRY年，卷(期)：“”(2)分类号：U4关键词：

特长隧道工程 篇5

我国经济发展速度与水平飞速提升, 高速路建设无论从质量还是速度方面都需要进一步提升。加强对隧道群以及特长隧道的建设具有重要意义, 是保障公路隧道建设的关键所在。在这其中, 特长隧道的供电设计方案尤为重要。

1 特长隧道供配电系统方案设计原则

在进行隧道供配电方案设计过程中, 应当确保设计能够满足施工与质量安全可靠、技术领先、经济效率、管理维护便捷、节能环保等。

在进行隧道供配电技术施工设计中, 选用的设备材料应当满足国家或者行业技术标准。优先使用现金工艺或者经济使用和节能的配套设计材料。对于新技术应在评估后进行使用。

特长隧道变电站的设计应当结合工程实际特点、建设规模以及未来发展规模, 将设计内容与变电站发展情况进行有机结合, 形成以发展作为主要考虑因素的设计方案。

2 特长隧道供配电系统方案设计分类情况

在进行特长隧道供配电系统方案设计的过程中, 应当对供配电系统的可靠性以及发生供电中断时造成的社会经济损失情况进行综合考虑, 结合实际发生情况特点, 对隧道电力设备的负荷进行等级划分为以下几点。

2.1 隧道特别严重负荷

隧道设计中应当具有应急照明、电光标志、交通监控设备、隧道通风以及照明控制设备设施、紧急情况呼叫设备、活在检测、报警、控制设备以及中央控制系统。

2.2 隧道一级负荷

消防水泵、基本照明设备、排烟设备

2.3 隧道二级负荷

加强照明、射流风机、电伴热

3 我国特长隧道供配电系统方案的设计内容

3.1 隧洞外的超高压电力系统方案设计

隧洞外侧两端设置35k V/10k V的中心变电站, 隧洞口外侧的中心变电站采用不同的外电电源。两端的中心变电站在进行工程施工中应当采用双回路供电系统, 形成各自的配电结构。

3.2 基于隧洞照明及射流风机供配电的设计主要有两种方案

(1) 隧道中的集中式供配电设计应当结合隧道内负荷分布实际情况, 设置横洞式变电站, 将两路10k V的电源向洞外的中心变电站进行引入。横洞式双电源环式供配电设计则需要设置两台500k VA干式电力变压器。供配电系统的具体情况如下图1、图2。

(2) 隧道供配电分散式供电。运用分散式的供配电设计方案能有效的改善隧道内照明以及射流风机的供电情况:以照明机电负荷情况及供配电的半径为依据, 将隧道照明供电分为多区段供电方式。每区段在相应的车行通道内设T型变电站 (10/0.4k V) , 对所属区段的照明和机电设备供电。

3.3 特长隧道中集中式供配电以及分散式供配电性能比较

(1) 集中式供电变电站离洞口远, 室内温差小, 结露少, 是通透型式, 为自然通风, 便于设备散热。而分散式供电变电站洞室建筑形式是死胡同, 配电设备通风散热不好, 在车道边, 温差大, 容易结露。

(2) 集中式供电变电站离车道距离远, 环境清洁, 温度湿度可控制在合适范围内, 设备不易受到污染, 大大提高了配电和自控设备的可靠性。而分散式供电变电站离车道距离近, 设备污染严重, 容易产生故障。

(3) 特长隧道中的集中式供配电方案设计中变电站场地设计应当采用宽敞明亮的设计方案, 便于相关工作人员的管理维护以及安全管理。分散式的供电变电站则往往距离车道相对距离较近, 作业空间小, 能见度不足, 容易造成管理危险。

(4) 采用集中式的供电变电站方案设计中, 可以引用自动控系统, 这样监控设施设备相对集中, 管理便利, 线路较短, 环境良好。能有效地提高自控系统可靠性能。分散式供电变电站的自动控制以及监控系统能力稍显不足, 往往会造成系统因为不可靠因素的影响而出现问题。

(5) 特长隧道中的集中式供电变电站具有总体数量少的特点, 工程项目简单方便。相对应的分散式的供电变电站则需要设置更多的预留孔室, 这样必然造成需要进行更多的土建工程项目。

(6) 采用集中式供电变电站方案设计, 需要运用干式电力变压装置, 这种装置的防火性能较好, 负荷国家关于电器设计的相关规范要求。分散式的供电变压设备使用的是油浸式变压器, 不利于防火, 不符合国家关于电气使用规范要求。

(7) 采用集中式供电装置进行隧道高压电线铺设, 能有效的减少埋设线, 创造更大的供电空间。分散式供电变电站需要对每一条隧道进行高压电线电缆铺设, 这往往造成高压电线出现多处的接头, 容易造成事故的发生, 管理也相对增加了人力、物力、财力, 影响了管理质量。更加增加了10k V供电系统故障隐患, 维护难度大。当其中一台埋地式变压器故障, 影响供电范围较大。

3.4 隧道大型轴流风机的供配电方案设计

斜井应当设计10k V/6k V的地下式变电站, 方案中的两路10k V电源则由隧道两端口外部的中心变电站牵出。而斜井两段的10k V母线则采用分段方式运行。另外, 中间应当设置母联开关, 这样能确保两路10k V电源行程互为备用的状态。设计方案中应当保证两台干式电力变压器能够分别运行, 两段6k V的母线分段运行。

4 结语

综上所述, 本文针对特长公路隧道供配电系统方案设计情况进行简要论述。作为国家重点关注的特长公路建设内容, 供配电设计方案的有效与科学性对于实际工程开展具有重要意义。是保障公路隧道建设经济、节能环保与质量建设的关键所在。

参考文献

[1]吴小丽.公路隧道节能型供配电系统方案评价和节能设备研究实验[J].公路交通技术, 2010.

[2]田盟刚.特长隧道供配电系统方案设计[J].长安大学, 2012.

特长隧道工程 篇6

关键词：特长隧道,施工通风,技术方案,设计

1 工程概况

大理至瑞丽线保山至瑞丽段宝山隧道位于保山~霍家寨~蒲缥区间, 该隧道设计时速140km, 为单线隧道。隧道进口里程D1K136+600, 出口里程D1K152+697, 全长16.097km。

本隧道进口D1K136+600~D1K137+162.96段位于R=2800m的左偏曲线上, 洞身D1K152+017.45~D1K152+692.70段位于R=5000m的左偏曲线上外, 其余均位于直线上。隧道内线路纵坡为人字坡, 其中进口上坡段长度3.1km, 洞身及出口下坡段长度12.997km, 出口段7.2km长最大纵坡达到-23.5‰。

隧道进口接路基, 出口接小寨子大桥。

大瑞线宝山特长隧道进口设置2742m长平导, 在DK143+000处设一斜井长1890m, 在DK148+220设横洞长1920m, 出口设平导长6393m。

隧道围岩级别主要为Ⅲ级围岩9850m、Ⅳ级围岩4095m、V级围岩2152m。

隧道存在顺层偏压、岩堆、滑坡等不良地质。

2 隧道通风难点分析

(1) 项目所在地受海洋暖湿气流影向, 气候湿润温暖、雨季多、湿度大。隧道洞内与洞外温度相差小, 洞内空气流动较困难。

(2) 隧道内线路纵坡为人字坡, 出口段顺坡施工洞内最高点高于出口约147m, 隧道施工逆向排烟困难, 通风设备要求更高。

(3) 隧道开挖后工序多, 出渣、锚喷初支等工序平行作业, 对施工通风设施选择布置有较大影响。

3 施工组织及开挖方法

宝山隧道由4个施工队负责组织施工, 划分为4个工区13个工作面组织平行流水作业。计划正洞在DK145+200处贯通。进口工区完成进口正洞4673m、平导2742m;斜井工区完成正洞3927m、斜井1890m;横洞工区完成正洞3020m、横洞1920m、出口平导2995m;出口工区完成正洞4477m、平导3398m。

本隧道围岩级别较好, 9850m长的Ⅲ级围岩占该隧道全长的61%, 考虑采用全断面一次开挖Ⅲ级围岩, 采用上、下台阶法开挖Ⅳ级、Ⅴ级围岩。

4 隧道施工主要污染源

隧道施工开挖运输、初期支护、二次钢筋混凝土衬砌等操作环境的污染因素主要是岩石钻孔打眼爆破、初期支护喷射混凝土作业过程中产生的粉尘、内燃机车运行产生的有害气体。隧道施工对环境有污染的主要机械如下 (按每个工作面配置) :

ZL50装载机2台、CQ3260自卸汽车6台、CAT320挖掘机1台、YT28手持钻机15台、TK500普通湿喷机2台、ZLJ5255GJB混凝土输送车2台。

5 通风量计算

本隧道施工通风按满足洞内所有作业人员所需新鲜风量3m3/min·人, 洞内断面最小风速为平导0.25m/s, 正洞为0.15m/s, 稀释爆破作业所产生的炮烟需风量及稀释无轨内燃设备尾气需风量3m3/min·k W等各工况的最大风量作为需风量, 经计算, 正洞各作业面的需风量≥1.1×1880mm3/min (1.1为海拔修正系数) , 平导各作业面的需风量≥1.1×940m3/min。

隧道各开挖面爆破后稀释炮烟的通风时间均按30min设计, 爆破后, 施工人员须在作业面通风30min且达到卫生标准以后方可进入作业。

为降低通风管路沿程漏风率, 本隧道通风设备与模板衬砌台车间的软风筒均采用每节长度100m的风筒, 衬砌模板台车与开挖面之间可设置每节长度为10m或30m的风筒。风管平均百米漏风率控制在1%以下。

6 隧道施工通风方案设计

大瑞线保山隧道进口工区施工通风方案设计如下:在DK137+330横通道打通之前, 为确保有充足的新鲜空气供给施工工作面, 为此, 在距平行导洞洞口、正洞洞口约30m处各安装一台SDF (B) -NO11.5轴流通风机, 以保障平行导洞、隧道正洞施工通风畅通无碍, 当平行导洞开挖至与横通道连接处, 因增加横通道这一工作面, 在平导洞口增设一台SDF (B) -NO11.5轴流风机。当平导开挖至下一横通道处, 将两台轴流风机移到洞内合理位置, 最好在距横通道30m处, 同时平导洞口增设2台射流风机以提高空气流动速度, 这时污浊烟霭、粉尘等通过正洞排出, 不用的横通道应封闭, 防止污浊空气与新鲜空气混合循环流动, 本工区通风示意图详见图1。经计算验证, 确定进口工区共投入SDF (B) -NO11.5轴流通风机3台, 备用1台, SLFJ-90射流风机2台, 能确保工作面通风达到要求。

斜井工区施工通风:斜井长1865m, 斜井工区采用常规压入式通风。本工区投入SDF (B) -NO11.5轴流通风机2台, 备用1台, SLFJ-90射流风机2台。

横洞工区施工通风设计如下:横洞开挖期间在洞口30m处安装一台SDF (B) -NO11.5轴流通风机压入通风, 横洞与隧道正洞、横通道接通后, 在横洞洞口安设3台SDF (B) -NO11.5轴流通风机分别向三个工作面压入通风, 平行导洞污浊尘埃经横通道从横洞洞口排出洞外。当出口工区与横洞工区的平行导洞贯通之后, 应将横洞洞口的3台轴流风机移至洞内, 同时在横洞洞口安装2台SLFJ-90射流风机, 这时污浊空气经横通道通过正洞出口排出, 为加快隧道洞内空气流动, 在隧道正洞、平行导洞内增设2台SLFJ-90射流风机以加快污浊空气排出洞外。平导贯通后通风方案详见图2。横洞工区投入SDF (B) -NO11.5轴流通风机2台, 备用1台, SLFJ-90射流风机4台。

出口工区施工通风:在出口3#横通道贯通之前, 在平行导洞和隧道正洞洞口各安装一台SDF (B) -NO11.5轴流通风机压入通风;1#横通道接通后增加一个工作面, 在平行导洞口增设一台SDF (B) -NO11.5轴流风机。待3#横通道贯通之后 (距洞口1290m) , 在平行导洞洞口安装2台SLFJ-90射流风机, 将平行导洞洞口的2台轴流风机改移安装至洞内, 在已经贯通的1#横通道内安装1台SDF (B) -NO11.5轴流风机, 同时, 为降低长距离通风的阻力, 在洞内增设射流风机以提高空气流动速度, 这时, 污浊空气通过正洞出口排出洞外, 详见图3。出口工区投入SDF (B) -NO11.5轴流通风机3台, 备用1台, SLFJ-90射流风机2台。

7 结束语

科学规范的通风设计, 是确保隧道工程顺利施工的头等大事, 可谓重于泰山。这有实例证明, 大瑞线宝山隧道全长16097m, 通过辅助坑道经横通道施工划分了13个工作面, 本通风方案设计充分利用平行导洞与正洞之间设置的横通道形成巷道通风, 为加快隧道洞内空气流动, 在平行导洞、正洞内合适位置安装射流风机以增加洞内风压。本隧道通风设计方案在评审时得到了评审专家的认可, 实施过程中达到了理想的通风效果。

随着社会对隧道生产的更高期待, 随着科技日新月异地飞速发展, 我们在隧道施工技术管理中也必须与时俱进, 进一步提高人性化管理水平, 使隧道施工创造出更实际、更合理、更科学、更有利于可持续发展的佳绩。

参考文献

[1]《铁路隧道工程施工技术指南》 (TZ204-2008) .原铁道部经济规划研究院发布.

[2]《铁路隧道工程施工安全技术规程》 (TB10304-2009) .中华人民共和国原铁道部发布.

葡萄山特长隧道假拟洞口施工技术 篇7

渝湘高速公路洪酉段G4合同葡萄山隧道进口由中铁十五局集团六公司西南工程指挥部承建。

葡萄山隧道设计为上下行分离式双洞四车道高速公路隧道, 左洞全长6303.48m (ZK56+415~ZK62+718.48) , 右洞全长6280m (YK56+440~YK62+720) , 为全线的关键性控制工程。

葡萄山隧道进口位于重庆市酉阳县井岗乡桐麻岭村大园铺处一无名沟右岸砂岩质岸坡近坡脚处, 该岸坡为一陡坡, 高达200余m, 上部山岭标高为754.6m, 进口处沟床标高530m, 相对高差230.6m。陡坡基岩出露良好, 坡脚泥岩受风化影响, 形成有倒岩腔, 陡坡灌木杂草茂密。

进口溪沟常年有水, 沟床宽5~7m, 其间块、漂石遍布, 沟床纵坡12%, 进口略上游处见有跌水。沟床右侧为基岩质岸坡, 因溪沟流量不大, 岸坡、沟床基本稳定。

进口段基岩为灰黑色泥岩夹黄灰色中至厚层状细砂岩, 局部有坡残积块碎石土分布, 但厚度不大, 一般在3~5m。

进口处岩层平缓, 无断层通过。

左洞进口处于弱风化泥岩处, 洞口段为Ⅳ级围岩。岩层倾角平缓, 节理陡倾, 结构面对斜坡、边仰坡开挖影响不大, 稳定性较好。

右洞进口位于斜坡下部, 洞门覆盖层厚约3.0m, 为坡残积碎石土, 洞口段为Ⅴ级围岩, 裂隙发育, 受裂隙切割呈大小不等的块状, 施工过程中可能发生掉块或局部塌落现象, 但影响不大。洞顶已露出地表。因岩层倾角平缓, 节理陡倾, 结构面对边仰坡开挖影响不大, 稳定性较好。

2 采用假拟洞口工法的原因

“早进洞, 晚出洞”最先是由当时铁道兵司令员吕正操将军提出, 意思是考虑到在隧道施工中, 洞口段围岩一般比较破碎、地质条件较差, 为了尽量减少对岩体扰动的原则, 以提高洞口段岩体和边、仰坡的稳定性, 强调“早进洞、晚出洞”, 即适当延长洞口和隧道的长度, 尽量避免对山体的大挖大刷, 提倡零开挖洞口.让隧道洞口周围的植被得到妥善保护, 维护原有的生态地貌。即“未到山体之前先进洞, 尽量远离山体后再出洞”。

但在很多隧道建设中考虑到降低投入及方便施工, 往往在隧道口采用大挖大刷进洞, 或采用加长明洞回填绿化的方法, 并没有实现真正意义上的“早进晚出”。

为了保护隧道洞口原生态环境, 避免高边坡、高仰坡大开挖, 赋予隧道“早进晚出”新的时代涵义, 也鉴于葡萄山特长隧道进口地质条件允许, 于是采用假拟洞口工法施工。

3 假拟洞口工法的总体思路

“假拟洞口”施工方法的总体思路是改变传统的先切坡清理山体松散覆盖层, 再施工洞口超前支护, 最后进行暗挖施工的施工顺序和施工工艺, 结合葡萄山隧道进口的特点, 遵循环保、安全、经济原则, 在不开挖明洞段洞内山脚土体的情况下, 两侧拉槽, 在原设计明洞外轮廓以外施作钢拱架并浇筑混凝土, 作为明洞临时衬砌, 在进洞前成洞, 然后反压回填, 保证洞口边仰坡的稳定后再进行临时衬砌内暗挖施工, 并以洞口超前支护措施保证隧道施工安全, 真正地实现“早进晚出”。

4 假拟洞口工法较之传统工法的优点

假拟洞口工法采取不切坡 (即零开挖) 进洞方法, 在洞外不开挖山脚土体的情况下, 采用两侧开槽逐榀施作工字钢拱架, 随着钢拱架推进逐渐“亲吻”山体, 拱架间以纵向钢筋连接为整体, 浇注混凝土形成临时衬砌, 在进洞前以临时衬砌成洞, 回填反压后再进行临时衬砌内暗挖施工, 如图1、图2。

而传统方法的明洞则是在洞口大挖大刷, 暗洞施工一定距离后再施作。假拟洞口工法不同的是:在进行暗洞施工前先形成临时衬砌作为微开挖边仰坡的防护措施。在通常情况下, 山体在未开挖前是稳定的。传统工法进行边仰坡放坡开挖, 是为了清除隧道洞顶以上风化覆土层, 进行洞口部大范围刷坡, 采取人工开挖放缓自然边坡, 保证其平衡稳定。而“假拟洞口工法”通过减少洞口刷坡范围, 只进行隧道边墙部必要的开挖, 通过加强隧道进洞辅助措施保证隧道边仰坡的稳定, 这样可保全洞口山坡及原生植被免遭破坏, 大大减少洞口仰坡开挖及防护工程量, 这是保证仰坡稳定较为理想的方法。对于上下行分离式设置的隧道, 不仅可以保护单个洞口的山坡和植被, 更重要的还可以避免两洞间土埂的开挖, 这既可保护两洞间土埂上的原生植被又可借助土埂维持两洞口山体的稳定, 可谓一举两得。

5 材料、机具及要求

机具主要有:砼拌和机、砼喷射机、挖掘机、裂土器、装载机、电焊机、砼输送车;

材料主要有:φ22锚杆 (φ22Ⅱ钢筋) 、M30砂浆 (水泥:P.O32.5;河砂或机制砂) , C25喷射砼所需的水泥 (P.O32.5) 、砂 (河砂、机制砂均可) 、碎石 (5-16㎜) , φ6.5钢筋, 20b工字钢, 炸药, 雷管等等。

6 假拟洞口工法的施工工序

假拟洞口工法主要施工工序:

⑴砌筑洞顶及周边截水沟, 形成排水系统;⑵临时衬砌与山体接触处仰坡微开挖并喷射混凝土防护;⑶假拟洞口临时衬砌施工槽开挖、防护;⑷临时衬砌钢拱架架立就位, 并浇注边墙混凝土;⑸临时衬砌拱部混凝土浇注并养护;⑹洞顶回填反压并覆土绿化;⑺临时衬砌内暗挖;⑻暗洞段施工;⑼防水铺设、衬砌施工。

7 重要工序的施工要点

葡萄山特长隧道假拟洞口临时衬砌及开挖防护, 如图3。

7.1 洞口拉槽

施工槽的开挖注意保留两洞间土埂及其原生植被, 同时假拟洞口段中心山脚土体予以保留, 以维持洞口山体稳定。

⑴土质段

清表:严格按照设计要求测量放线确定基坑开挖范围, 清除地表杂物、草皮和树根, 开挖前必须复核基坑位置, 尺寸的准确性, 同时做好洞顶截水沟等排水系统。

开挖:自洞口地面标高超过设计标高3~4米处开始施工。明洞边墙左右侧下部分别开挖宽度约2~3米的施工槽, 逐步向隧道洞内推进。采用人工或无爆破开挖, 减少对边坡的扰动, 挖深较大段分台阶开挖。施工槽外侧边坡开挖边进行锚喷防护, 内侧采用素喷混凝土防护。每开挖一台测量放线一次, 以避免超挖、欠挖。应特别注意保护两洞间土埂, 以保护土埂上的原生植被和保持其维持山体的稳定作用。对于洞身宽度范围以内部分, 沿纵向暂修整成台阶形式以方便下部施工。

坡面整形:挖深较大段, 第一台可采用机械开挖, 靠近边坡时, 预留30~50cm, 人工进行刷修。修整好的边坡及时进行防护。

⑵石质段施工

表层比较松软的岩石开挖采用裂土器破碎、挖掘机配合并辅以部分人工松动施工, 对比较坚硬的岩石实施小控制爆破, 分层进行开挖, 每层厚1~2米, 为避免扰动坡面, 采用预留光爆层技术。

7.2 钢拱架架立

工字钢拱架需要较高的加工条件和严格的工艺要求, 特别是对接头和底板等构造, 要进行精心加工和制造。

钢拱架的架设应精确测量放线, 准确定位, 以免造成侵入明洞衬砌界等现象。

钢拱架必须架立在稳固的基础上, 若开槽后基础较差, 应加深开挖, 浇注混凝土或浆砌片石至设计标高后架立钢拱架。

钢拱架架立后纵向采用φ22螺纹钢筋连接, 以保证钢拱架的稳定及整体受力。纵向连接筋交错布置, 环向间距1.0米。如图4。

7.3 模板固定、浇注混凝土

⑴套拱段内、外模板均采用组合模板现场拼装、固定;端模板采用木模板, 预留纵向连接钢筋孔。⑵管棚套拱段, 可将套拱内土体修整成弧形, 与套拱内轮廓相同, 表面抹3~5cm砂浆作内模。外模借助钢拱架支撑。⑶对于假拟洞口段, 内模支撑于核心土体, 外模支撑于外侧山体边坡;⑷套拱模板支立和砼浇注若一次浇注有困难可分两次进行, 第一次立模浇注到起拱线位置, 第二次浇注拱部。注意在第一次浇注混凝土时预留拱部钢拱架拱脚连接钢板;起拱线处预留接茬钢筋, 以增强其整体性。⑸混凝土采用输送泵输送。

7.4 洞顶回填反压

洞顶回填反压采用装土编织袋码砌方法进行, 表面覆土植草绿化。

7.5 假拟洞口段洞内开挖

假拟洞口段洞内预留山脚土体开挖, 土质岩体采用挖掘机配合人工手持风镐直接开挖;较松软的石质岩体可采用冲击破碎的方法进行开挖;较坚硬的岩体用缓膨炸药膨胀破碎围岩。

8 假拟洞口工法施工注意事项

⑴假拟洞口段临时衬砌段开挖应尽量避开雨季。⑵采用假拟洞口工法的隧道进口浅埋段开挖时应“短进尺、弱爆破或无爆破”作业, 减少对围岩的扰动。⑶加强施工监控量测工作, 及时掌握边坡、围岩及衬砌的应力、应变状态。⑷假拟洞口工法施工隧道洞口段应加强隧道监控量测, 量测信息及时反馈, 以便随时掌握隧道围岩和结构的工作状态, 从而及时调整支护、衬砌结构设计参数, 制定合理的施工措施和支护手段, 保证施工安全, 节约工程费用。

9 结语

当前在公路建设中对自然环境的保护越来越受重视, 通过对葡萄山隧道进口采用假拟洞口工法的分析和现场量测, 假拟洞口工法的应用使洞口施工更加规范化、标准化。能较好地解决长期以来传统洞口施工方法造成的各种边仰坡病害。这样可保全洞口山坡及原生植被免遭破坏, 大大减少洞口边仰坡开挖及防护工程量

参考文献

[1]蒋树屏.我国公路隧道工程技术的现状及展望[J].中国公路学会2001学术交流论文集, 北京:中国公路杂志社, 2001.9.

特长隧道工程 篇8

关键词：雀儿山隧道,瞬态温度场,相变潜热,隔热层

随着国家基础设施建设的深入,特别是国家西部大开发战略的推行,各等级公路建设出现了从平原微丘向山岭重丘发展的趋势,大量公路隧道将在高海拔、严寒等恶劣条件下进行修建。寒区隧道修建的技术问题比一般地区要复杂得多,其中一个关键问题是这些地区一般要受到冻融、冻胀作用的影响[1]。拟建国道317线雀儿山隧道工程方案位于青藏高原东南部沙鲁里山脉北段、四川省甘孜藏族自治州北部的德格县境内,海拔高度在4 380 m,为高海拔严寒地区隧道。气候寒冷,氧气含量低,隧道施工条件极其恶劣,且处于严重的季节性冻土区。因此,需要对此类隧道进行温度场的计算分析,以确定隧道开挖前后围岩温度场的变化情况,为隧道采取相应的防冻技术措施提供依据。

1导热微分方程

非线性与线性问题的唯一差别在于非线性问题需要考虑相变过程中吸收或释放的潜热(Latent Heat)。在计算过程中可以通过定义材料随温度变化的焓来考虑潜热。下图1表示了由固态到液体的相变过程中焓值的变化曲线[2]。

焓值的变化也可以描述为密度、比热以及温度的函数,并存在如下关系式:

ΔH=∫ρC(T)dt (1)

焓值是密度与比热的乘积对温度的积分,其单位是J/m3。

由地壳温度场的知识可知,一般的隧道均处于年恒温带或增温带中,即处于稳定温度场中。在隧道开挖后,由于隧道内流动空气与外界换热,使得隧道外周一定范围内围岩的温度受隧道环境大气温度的影响。由原来的恒温带或增温带(稳定温度场)转化为变温带(非稳定温度场),如图2。

由于沿隧道轴向的围岩温度差很小,该方向的热流密度几乎为零,所以可将隧道围岩温度场视为二维非稳态温度场。其控制微分方程[3,4]:

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式(2)中:

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式中:ρ为土的天然容重kg/m3,C为土的视比热[J/(kg·K)],Cu、Cf分别为融土及冻土的比热,λ为土的视导热系数[J/(m·h·K)],λu、λf分别为融土及冻土的导热系数,L为水的相变潜热J/kg,W,Wi分别为冻土的总含水量及含冰量(%),Tp、Tb分别为冻土剧烈相变区上、下界温度值(℃),T为温度(℃),q为热流密度,t为时间变量(h),x、y为空间变量(m)。

2 冻结温度[5,6]

冻结温度是判别土是否处于冻结状态的指标。纯水的结冰温度为0 ℃,土中水分由于受到颗粒表面能的束缚且含有化学物质,其冻结温度均低于0 ℃。土的冻结温度主要取决与土颗粒的分散度、土中水的化学成分和外加载荷。

土的冻结和融化温度实质上是指土中水的冻结和融化温度。标准大气压下纯净的水在0 ℃冻结,称其冰点为0 ℃,土中水一方面受到土颗粒表面能的作用,另一方面水中或多或少含有一定量的溶质,因此,严格来说土的冻结温度都低于纯水的冰点,其间的差值称作冰点降低。《冻土物理学》中给出的有关土类的冻结和融化温度及其差值,一般土的冻结温度都在0 ℃以下,最高的冻结温度为-0.26 ℃。

3 实测地热梯度[7,8]

3.1 现场测孔布置

根据现场实际情况,并依托雀儿山隧道地质钻孔,选择西口钻孔SZK3为初始地温测试孔。SZK3位于推荐线路K线正洞轴线上,穿过正洞。由于条件所限,测试元件实际埋深为82.7 m。如图3所示。

3.2 测试方法

初始地温测试孔内埋设两套测温元件,sRT温度元件按每米间距布置,YT-WDJ-2型温度元件按每10 m布置。测试初期,采用人工测试,测试频率为每月3次。中、后期同时采用人工测试和自动测试两种测试方法,以确保测试数据的有效性。人工测试频率为(2～3)次,自动测试频率为十天测一组日,每组日采集3次数据(8 h一次,时间为5:00、13:00、21:00),每月约可采集3×3次数据。见图4和图5。由于现场条件所限,目前测试数据以人工测试为准。

3.3 测试数据分析

测温电缆于2010年7月18日安装完毕,7月19日进行第一次测试,历时六个月。部分原始测试数据见图6。

根据测试地温数据可以得出受太阳辐射热影响的变温层大约为12 m。12.7 m到28.7 m处元件测试温度逐渐变小(据地勘钻孔资料SZK3孔深29 m处为岩土分界面),28.7 m到82.7 m元件测试温度逐渐升高。而针对岩体地温梯度的计算,分析的数据应取岩体范围内测试数据,因此取31.7 m到82.7 m测点的数据。回归分析得到含层压水影响的地温梯度为6.0 ℃/100 m(据地勘资料SZK3资料,孔深72.53 m～73.13 m为断层破碎带,地下水从孔口自流),K线路隧道正洞处地温大约为11.8 ℃。

4 温度场计算分析

雀儿山隧道处在高寒季节性冻土地区,正负气温随着季节的交替变化,对围岩和隧道衬砌结构必能会产生影响。根据气象和初始地温资料以及围岩及相关材料的热物理参数,在考虑相变潜热情况下对雀儿山隧道围岩瞬态温度场进行数值计算分析,确定隧道开挖前初始地温场,计算和预测隧道围岩在正常运营通风条件下的温度场变化,得出相关结论,为今后隧道的修建提供参考。

4.1 计算条件、参数及工况

4.1.1 隧道断面

隧道计算横断面如图7所示,计算时取衬砌厚45 cm,隔热材料敷设方式为贴壁式,厚为10 cm(随工况厚度变化),道路采用混凝土回填。

4.1.2 气象条件

雀儿山隧道东口:2005年(1～12)月,月平均气温(-9.0～9.3) ℃。最低气温出现在1月。雀儿山隧道西口:2005年(1～12)月,月平均气温(-8.5～9.8) ℃。最低气温同样出现在1月。雀儿山隧道IA方案东口海拔标高4 380 m,西口海拔标高4 260 m。

本次数值计算,假设无防寒保温门,隧道通风良好,隧道内气温按与隧道口两端大气温度相同考虑,取海拔标高4 300 m处月平均气温变化(冷能大于热能补给。年平均气温-0.2℃)进行计算。

假设隧道从最热月7月开挖,计算时假设时间起点为7月。海拔标高4 300 m处月平均气温变化见表1,图8。

4.1.3 地热梯度和冻结温度

按照实测地热梯度6.0 ℃/100 m进行计算分析。通过分析判断一般土的冻结温度都在0℃以下,最高的冻结温度为-0.26℃。

4.1.4 热物理参数

雀儿山隧道隔热材料选硬质聚氨酯泡沫材料为隔热材料,其导热系数为0.027 W/(m·K),比热为2 000 J/(kg·K),密度为60.4 kg/m3。

根据对雀儿山隧道岩样进行的热物理实验,并参考相关资料,选取埋深190 m的花岗岩作为计算岩样,不考虑岩石的裂隙的影响;为了考虑未冻围岩和混凝土含水量及冰水相变对隧道围岩及结构温度场的影响,引入围岩体及混凝土的焓值H(计算公式见式(1)所示)。二维瞬态相变温度场数值模拟计算采用的参数见表2。

注:表中ρ为容重,单位kN/m3;λ为导热系数,单位W/(m.K);H为焓值,单位106J/(kg.K),温度单位℃。

4.1.5 计算工况

本次计算考虑地热梯度6.0 ℃/100 m与海拔标高4 300 m的情况,在不同埋深条件(根据雀儿山隧道纵断面图取埋深为:50 m、75 m、100 m、200 m、300 m、400 m、和500 m)和不同隔热层厚度情况下,隧道围岩温度场分布情况。计算工况如下表3。

4.2 计算结果分析

隧道衬砌和围岩的典型计算建模图、温度场分布云图、温度随时间变化曲线图分别见图9—图11。在考虑相变潜热情况下进行二维热学数值计算,主要考虑了海拔高度(4 300 m)、地热梯度(6.0)、隧道不同埋深、不同隔热层厚度等工况进行组合计算分析,计算工况共计48组。根据不同计算工况得出相关计算结果,分析如下。

(1) 不同埋深情况下要维持隧道衬砌及围岩100年都在①0 ℃或②-0.26 ℃及以上的隔热层厚度如下表4。

(2) 不同埋深情况下要维持隧道围岩100年都在① Z0 ℃或②-0.26 ℃及以上的隔热层厚度如下表5。

(3) 地热梯度6.0 ℃/100 m时,在埋深50 m情况下(洞口),要使隧道衬砌及围岩100年都维持在0 ℃及以上,需要很厚的隔热层(达到18 cm),随着埋深的增加(越往洞内),隔热层的厚度逐渐减薄,到达埋深最深处(500 m),隔热层厚3 cm就能维持隧道衬砌及围岩的温度在正温及以上(100年)。

(4) 地热梯度6.0 ℃/100 m时,5年、10年、20年、50年、80年和100年温度变化情况表明:在埋深相同的情况下,随着时间往后的推移,要保持隧道衬砌与围岩不冻(0 ℃或-0.26 ℃以上),需要的隔热层厚度越厚;在相同年份中,随着隧道埋深的增加,要保持隧道衬砌与围岩不冻(0 ℃或-0.26 ℃以上),需要的隔热层厚度越薄。

(5) 不设隔热材料时,在隧道贯通后1年内,衬砌与围岩温度受气温影响较大,衬砌与围岩会出现冻结情况,必须考虑冻胀力对隧道衬砌结构的影响。随着时间的推移 (5、10、20、50、80和100年),与第1年情况类似,衬砌与围岩会出现循环冻融,对衬砌结构会产生较大不利影响。

5 结论

通过对考虑相变情况下的导热微分方程的分析、冻结温度的讨论,以及地热梯度的测试和隧道围岩瞬态温度场数值计算分析,得出以下几点结论和建议:

(1) 不同地区,地热梯度差异很大,通过对雀儿山隧道实测地热梯度资料,以雀儿山的地热梯度为6.0 ℃/100 m进行分析计算。

(2) 对于一种给定的土(岩石)来说,其冻结温度不是个常数,而是随着其含水量、含盐量、含杂质及外加荷载等而变的变数。纯水的冻结温度为0 ℃,而土(岩石)的冻结温度主要取决于土颗粒的分散度、土中水的化学成分和外加荷载,其冻结温度均低于0 ℃,最高的冻结温度为-0.26 ℃。

(3) 海拔高度4 300 m,地热梯度6.0 ℃/ 100 m。(50～500) m埋深范围内,通过计算得出的保持隧道衬砌及围岩和隧道围岩100年不冻结(0 ℃或-0.26 ℃以上)的隔热层厚度如上表4、表5。

(4) 通过设置隔热层,洞内大气热能及冷能向围岩传递时存在明显的滞后现象,且隔热层越厚,滞后现象越明显。所以只要隔热层够厚就能保证隧道衬砌和围岩在设计年限内不产生冻结。

(5) 根据雀儿山隧道纵向断面图的隧道不同埋深,以实测地热梯度6.0 ℃/100 m对雀儿山隧道温度场进行了计算,基本上能够反映出隧道纵向温度场的变化情况。

(6) 由于温度场理论分析和数值计算都需要现场测试试验的验证和对比,因此,将来雀儿山隧道工程实施过程中,需要开展相关的现场验证试验。

参考文献

[1]王建宇.隧道工程的技术进步.北京:中国铁道出版社,2004

[2]张朝晖,范群波.ANSYS8.0热分析教程与实例解析.北京:中国铁道出版社,2005

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[4]吴紫汪,赖远明,藏思穆.寒区隧道工程.北京:海洋出版社,2003

[5]赖远明,张明义,李双洋.寒区工程理论与应用.北京:科学出版社,2009

[6]徐学祖,王家澄,张立新.冻土物理学.北京:科学出版社,2001

[7]伍晓军,宋冶.青藏铁路昆仑山、风火山隧道温度场和冻结圈现场测试及分析.中铁西南科学研究院研究报告.成都:中铁西南科学研究院,2007:62—97

特长隧道工程 篇9

关键词：特长隧道,全断面岩石掘进机(TBM),施工可行性

0 引言

近年来在隧道工程发达国家,TBM施工占据了特长隧道施工的主导地位,其技术先进,施工进度快,隧道内施工工作条件好,施工对自然环境的破坏小,环保安全,体现了“以人为本”的现代意识,代表着特长隧道施工技术发展的一个重要方向,因此,分析研究西秦岭特长隧道TBM施工地质条件,对保证施工工期、安全以及保护生态环境具有重要意义。

1 工程概况

西秦岭特长隧道是兰州—重庆铁路全线最长的隧道,位于甘肃省陇南市武都区境内,进口位于透防乡潘家沟,出口位于洛塘镇老盘底,起迄DK395+122～DK423+358,全长28 236 m。隧道走行于秦岭高中山区,地势总体趋势西高东低,山体陡峻,沟谷深切多呈“V”字形。高程多在1 000 m～2 400 m,相对高差约1 400 m,隧道最大埋深约1 400 m。

2 地质条件概述

2.1 地层岩性

西秦岭特长隧道地层稳定,主要为石炭系下统砂质千枚岩、泥盆系下统灰岩、千枚岩、下元古界灰岩、变砂岩夹砂质千枚岩、变砂岩、砂质千枚岩、断层角砾岩和断层泥砾。

2.2 地质构造

在大地构造单元上属秦岭褶皱系的南秦岭冒地槽褶皱带,褶皱、断裂发育,多近乎东西向。隧道主要通过f54,f6,f55,f60四条断裂,月照山背斜、月照山向斜两个褶皱核部,一条不整合接触带。

2.3 水文地质条件

地下水的分布、埋深与含水层(体)的富水性受控于地形地貌、地层岩性、地质构造和气候条件。西秦岭地区出露的地层岩性主要有结晶灰岩及浅变质作用千枚岩、变质砂岩、板岩组合体,岩层走向N60°～75°E,倾角40°～65°,有利于地下水的入渗及储存,同时隧道区植被茂密,地表水发育等也为地下水入渗创造了有利条件。

根据隧道区洞身岩性和含水介质特点,与隧道关系较密切的地下水类型可分为岩溶裂隙潜水、承压水及构造基岩裂隙潜水、承压水。根据水文地质调查、隧道洞身位置通过的含水层岩性构造及水文地质计算分析,隧道进口段落及洞身部分段落为中等富水区,出口段落为弱富水区。

3 西秦岭特长隧道TBM施工地质条件分析

3.1 TBM的类型及适应的地层条件

全断面岩石掘进机(TBM)根据不同的功能和特点,主要有3种类型:敞开式掘进机、双护盾掘进机、单护盾掘进机。现以敞开式掘进机进行分析。

1)掘进机工作原理及系统(见图1)。

2)适应地层:

敞开式掘进机适应于隧道围岩不仅能够自稳,而且能够承受掘进机水平(X形)支撑的巨大推力,还能承受掘进机头部接地比压而不下沉的地层。

3)掘进机的特点:

在中、硬岩中掘进速度快,实现隧道二次衬砌的紧跟有困难。为了实现在软岩中的掘进,TBM应需要以下的辅助系统:钢拱架安装器、超前钻机、锚杆钻机、注浆系统、喷射混凝土系统。

3.2 西秦岭特长隧道TBM施工地质条件分析

3.2.1 隧道岩石参数

根据地质现场调查、节理数统计以及岩石室内试验测试,西秦岭特长隧道岩石主要参数见表1。

注:隧道掘进机工作条件由好到差分成A(工作条件好)、B(工作一般)、C(工作条件差)三级

根据表1可知,隧道掘进机工作条件等级主要为ⅢB～ⅢA,隧道大部分地段地层适合TBM掘进。隧道进口段落及洞身部分段落为中等富水区,出口段落为弱富水区,所以从地质条件分析,隧道采用TBM施工是可行的。

3.2.2 隧道围岩分析

隧道围岩划分是在基本围岩的基础上,对隧道进出口、浅埋段、辅助坑道进出口、浅埋段、节理密集带范围以及靠近岩性分界带、构造带范围进行适当降低,经过综合分析,隧道围岩划分统计见表2。

根据表2可知,隧道围岩以Ⅲ级围岩为主,且大部分地段岩质较坚硬,适合开敞式TBM施工。

4 结语

1)根据西秦岭特长隧道岩石参数、隧道富水性段落划分等地质资料分析,隧道大部分地段地层适合TBM掘进,采用TBM施工是可行的。2)根据该隧道围岩以Ⅲ级围岩为主,且大部分地段岩质较坚硬,隧道适合开敞式TBM施工。

参考文献

[1]TB 10012-2007,铁路工程地质勘察规范[S].