隧道运营期（共9篇）
隧道运营期 篇1
0 引言
随着国家经济的迅猛发展,铁路隧道建设掀起了新的高潮。相比于其他行业,隧道工程在建设尤其运营过程中面临着更多的风险与不确定性,因此隧道运营期的安全评估工作具有十分重要的现实意义。
目前广泛采用的风险评价方法主要有层次分析法(AHP)、模糊评价法和蒙特卡罗方法(MC)等,这些方法各有其特点和侧重点,也都有其局限性。可拓评判方法是基于物元理论、可拓集合和关联函数理论而提出的一种多指标综合评价方法,其评判结果能较完整地反映实际待评事物的水平。
1 可拓综合评判基础模型的建立
可拓评判法的基本思想是:根据日常管理中积累的数据资料,把评价对象的优劣划分为若干等级,由数据库或专家意见给出各等级的数据范围即节域物元,再将评价对象即待评物元的指标代入各等级的集合中进行多指标评定。评定结果按它与各等级集合的综合关联度大小进行比较,综合关联度越大,就说明评价对象与该等级集合的符合程度越佳[1]。
可拓学理论[2]将事物记作M,事物M的特征记作c,P关于c的量值记作v,则称有序三元组R=(M,c,v)为物元。在物元中,v=c(N)反映了事物的特征和量的关系。定义M(c,v)为特征元,特征的名称c和相应的量值v组成。
1.1 确定经典域和节域物元
由事物的特征及其标准量值范围组成的物元矩根阵称为经典域。据统计分析及相关评判方法,将铁路隧道运营风险分为j个标准模式或等级,建立经典域:
其中Mj为所划分的n个等级,ci为等级Mj的特征,vij为Mj关于ci所规定的量值范围,即评价对象各优劣等级关于对应的特征所取的数据范围。
由经典物元加上可以转化为经典物元的事物及其特征和此特征相应拓广了的量值范围组成的物元矩阵称为节域。铁路隧道运营风险各评价指标的允许取值范围形成的物元模型即节域为:
其中,Mp为所划分全部等级;ci为M的各特征参数,即影响铁路隧道运营风险的因素;vip为对应ci所取的量值范围,即影响因素的变化范围[3]。
1.2 确定待评物元
对评价对象Ri,将所得隧道运营风险各指标的取值用物元表示,称为评价对象的待评物元。
式中vit为第i个一级评价指标第t个二级指标的量值,即评价对象的评价指标值。
1.3 建立关联函数
将用以刻画可拓集合的、其取值为整个实数轴的代数式称为可拓集合的关联函数。初等关联函数的表达式为[4,5]:
1.4 确定权重
多层次可拓评价法求取综合关联度需要确定各指标的权重,各二级指标量值范围的确定可在充分考虑各指标相对重要度的基础上由主观AHP结合基于熵值的客观赋权法[1]的方法得出。
1.5 计算评价对象的综合关联度
考虑铁路隧道运营风险各评价指标的权重,将其关联度和相应的权重合成为评价对象关于各等级的综合关联度。
称kj(Ri)为待评单元Ri的关联度。
1.6 等级评定
本文把铁路隧道运营风险等级划分为五级[6],若kj=max[kj(Ri)],j=1,2…n,则评价对象Ri的优劣属于等级j。
2 实证分析
案例:本文以郑西客运专线的黄龙村隧道为例进行分析。黄龙村隧道进口位于上陈东村附近,有便道与外界的310国道及209省道相连。洞身地形平坦开阔,进口黄土冲刷切割强烈,地形起伏较大,横坡地形为台阶状。不良地质为窑洞分布,地层有第四系上更新统(Q3)砂质黄土、中更新统(Q2)黏质黄土。本段地震动峰值加速度为0.15g。段内地表水不发育,地下水主要为第四系黄土孔隙潜水,受大气降水级黄河水补给。隧道进出口均采用1:1.25斜切帽檐洞门。全隧初期支护与二次衬砌之间拱部及边墙部位铺设EVA防水板加无纺布防水。全隧拱部系统锚杆均采用ф22药包锚杆,边墙及临时支护锚杆采用ф22砂浆锚杆,锚杆应填充饱满,保证工程质量。砼强度要求:洞身拱部,边墙,仰拱C30砼或C35钢筋砼,沟槽身,仰拱填充及喷砼C25砼。该隧道主要环境作用类别为碳化环境,环境作用等级为T1。隧道照明根据相关要求设置固定式照明设备,每隔200m设图像文字标记,指示两个方向到洞口的整百米数。
2.1
Q表示待评隧道施工总风险物元,R为基本的风险空间,包含三种风险因素,即技术风险(R1),管理风险(R2),地质风险(R3)。本例进行风险的多级可拓评判,用可拓评判模型表示为:
根据隧道运营风险发生的概率和后果等级,将风险等级分为五级,即U={u1,u2,u3,u4,u5}={极大,很大,一般,较小,极小},规定各级别的记分标准分别为8~9.5、6~8、4~6、2~4和0.5~2。评判因素C={c1,c2,c3,c4}包括风险发生的可能性,后果的严重性,转移的难易性,风险承受能力四个方面,由式(1),(2)可得风险类别的经典域和节域如下[3,8]:
式中:当j分别取1,2,3,4,5时,c1,c2,c3,c4的取值分别为〈8,9.5〉,〈6,8〉〈4,6〉,〈2,4〉,〈0.5,2〉。c1,c2,c3,c4这四个指标均用0到10分值来表示其中对于c1分值越高表示风险发生的可能性越大,则风险越大;对于c2分值越高表示后果越严重,则风险越大;对于c3分值越高表示越难转移,则风险越大;对于c4分值越高表示风险承受能力越小,则风险越大。
对评判因素标准细化,结合隧道运营现场情况确定每一待评风险对应于各评判因素的量值,由式(3)确定待评风险物元如下:
其他待评风险物元中评判因素对应量值分别为:(3,4,5,4),(5,7,4,6),(5,6,7,4);(5,8,3,2),(3,6,7,5),(4,6,4,4);(3,6,6,5),(4,6,6,4),(1,9,9,8),(3,6,6,4)。
采用AHP法结合熵权理论确定各评判因素权重为:
2.2 单一风险评判
以物元Q11即风险R11为例说明待评风险关于各风险级别的各个特征的关联度的计算过程。k1(v111)表示R11的评判因素c1量值关于风险级别u1的关联度。由式(4)得:
同理可计算出其他三个评判因素关于u1的关联度和的各评判因素量值关于u2,u3,u4,u5的关联度分别如下:
确定R11分别关于5个风险级别的关联度,k1(R11)表示R11关于风险级别u1的关联度。由式(5)得:
。同理求得k2(R11)=0.034,k3(R11)=0,k4(R11)=-0.166,k5(R11)=-0.196。
进行风险级别评定。由等级评定准则得:
2.3 综合风险评估
类似地还可以计算出洞口段设计(R12)、隧道衬砌(R13)、材料耐久性(R14)风险关于各风险级别的最终评判结果,可得关联评判变换矩阵:
采用层次分析法确定各风险因素R11,R12,R13,R14,的权重分别如下:
则B1=A1*KR1=(-0.547,-0.037,0.002,-0.108,-0.276),可知
所得技术风险为一般。类似可得B2=(-0.404,-0.2074,-0.1125,0.0055,-0.3932),B3=(-0.355,-0.1797,-0.19,-0.062,-0.3542)
由B1,B2,B3构成上一层风险即R—︳(R1,R2,R3),通过AHP法结合熵权理论确定R1,R2,R3的权重A=(α1,α2,α3)=(0.435,0.307,0.258),进而可得铁路隧道运营的总体风险级别B=A*K(R)=(0.435,0.307,0.258)
由得出该铁路隧道运营期的综合风险级别为较小。
3 结语
可拓综合评判是建立在可拓集合论基础上的评价方法,利用物元的可拓性,可以准确而全面地找到对象的评价目标,通过关联函数建立事物之间、因素之间关联程度和数量的有机联系,这可以比较客观地反映对象的实际情况。另外多层次可拓评价能够有效解决多级评价问题,并且能够针对某个指标进行重点分析评价,应用范围更广。该法不仅能得出铁路隧道运营期项目整体评价的优劣性定位,而且可以分析出各级因素本身所属的风险级别,进而能为铁路隧道运营期间细部因素的正常维护提供一个参考。
参考文献
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隧道运营期 篇2
——陕西交通集团秦岭终南山公路隧道分公司
秦岭终南山公路隧道是国家高速公路网内蒙古包头----广东茂名线的控制性工程，也是陕西省“2637”高速公路网西安至安康高速公路的重要组成部分。
秦岭终南山公路隧道北起西安市长安区青岔村，穿越秦岭主脊后，止于商洛市柞水县营盘镇，隧道单洞全长18.02公里，双洞共长36.04公里。
秦岭终南山公路隧道设计等级为双向四车道高速公路,上、下行双洞双车道，采用三心圆形横断面。隧道内轮廓宽10.92米、高7.6米。设计荷载汽-超20，挂-120；设计车速80公里/小时，结构设计基准100年，安全等级一级。
秦岭终南山公路隧道设置照明、通风、消防、通讯、救援、交通安全控制、供配电、监控等八大系统。
2007年元月20日建成通车以来，我们在省交通厅、交通集团的坚强领导下，牢记宗旨，不辱使命，以“世界级工程、世界级品牌、世界级管理”为运营管理目标，提出了“科学管理、勇于创新、规范精细、高效有序”和“高度负责、严防紧守、快速反应、果断处置”的管理理念，积极探索特长隧道运营安全管理的新办法、新经验，逐渐形成了一套独特的行之有效的特长隧道运营安全管理模式，确保了秦岭终南山公路隧道优美舒适安全通畅，为人民群众交上了一份满意的答卷。
一、卡源头，除隐患，把事故发生率降低到最低程度。载有易燃易爆危险品的车辆驶入隧道，是隧道运营安全的最大隐患，隧道分公司始终把危险品车辆检查作为隧道安全运营的头等大事来抓，在隧道南、北口分别设立了危险品检查站，组建了安检大队，对所有通行货车进行全面检查，严格禁止载有易燃、易爆化学品以及剧毒、放射性危险品和超重超长车辆驶入隧道，从源头上堵截安全隐患，有效减少不安全因素。安检队员们在条件较为恶劣的情况下，吃苦耐劳，克服困难，爱岗敬业，几年来，共检查通行货车60余万辆，检查出易燃、易爆和不符合通行条件的车辆5000多辆，并对其全部进行了安全劝返，没有发生一起不符合通行条件的车辆驶入隧道，从源头上杜绝了车辆事故的发生。随着包茂线陕西境内全线通车车流量的增加，最近，又建成了 秦岭终南山公路隧道岭北新安全检查站。新安检站面积为12760㎡，设六个检查车道，还安装了一套威视FS6000集装箱车辆快速检查系统。该系统能够可靠快速的对通行货车进行安全检查，将大大提高安检人员的工作效率。
二、抓预防，勤演练，牢牢掌握安全保畅主动权。
隧道分公司抓隧道安全通畅，始终走在前面，掌握安全工作主动权。不仅购置了消防、路政、发电、照明、养护、空气检测、高空作业、清障等特种车辆，还根据特长隧道实际，在隧道南北口设立了救援中心，将消防、路政、养护、医护、守卫等部门驻地前移，又在隧道内8号、17号车行横通道设置了应急救援值班点，每个点配备两辆摩托车，消防队员24小时值守，形成了长隧分割多点就近救援的态势，一旦隧道内任何一点发生火情，消防队员能在8分钟以内赶到事故现场实施救援。隧道开通运营初，分公司就编制了《秦岭终南山公路隧道突发事件应急预案》，先后组织消防、医护、路政、安检、监控中心、武警、交警、养护等相关部门进行了60多次综合实战演练，既提高了各部门在紧急就援时的协调配合能力，预案也在实战演练中得到进一步充实完善，更加切实可行，便于操作。2009年1月19日中午，隧道内西线中部发生火情，当班监控员迅速做出反应，并立即启动应急预案，发出紧急救援命令，在不到3分钟的时间里，摩托车消防员就到达失火现场，立即进行灭火。这次扑火从实行交通管制、扑灭火情、清理现场、烟雾排出，在最短时间内恢复了交通，未造成严重堵塞，对隧道设施也未造成损失，在实战中有效的检验了演练的效果。交通运输部长李盛霖在检查后称赞隧道运营安全工作到位，心里一块石头落地了。
三、通情报，定对策，建立联勤互动安全机制。
要确保特长隧道的安全运营，仅靠一家的力量是不够的，隧道分公司建立联勤互动机制和快速反应体系，与沿线政府、公安机关和医疗卫生等部门多方协作，紧密配合，守卫队员在隧道南北口24小时执勤，将隧道作为军事守护区，进行安全守护。路政管理人员与公安交警每天巡回检查，疏散隧道进出口及特殊灯光带滞留人员及车辆，最大限度杜绝隧道内的违章行为和事故隐患，有效防止机电设施被盗和人为破坏，保证了所有设备的正常运转。每逢春节、五
一、国庆等节日和重大事件，都要召开各方联席会议，通报情况，交换信息、研究对策。西康高速全线贯通通车后，车流量增加，由于他们从容对待，至今没发生一起安全事故。
四、攻难关，克艰险，建成了世界上最大隧道通风竖井。
为从根本上解决长大隧道通风安全，在各级高度重视和具体指导帮助下，于2008年8月31日，秦岭终南山公路隧道三个竖井全部建成并投入使用。终南山隧道竖井建设特别是2号竖井开创了世界公路隧道竖井建设先河，该竖井是目前世界最深的大口径通风竖井，井深661米，直径达11.2米。井口位于秦岭北坡石砭峪河上游水洞子沟右侧约30米处，井口向上延伸52.55米形成排风塔；采用防水钢筋混凝土中隔板，将竖井分成两个半圆部分，分别作为送风通道和出风通道。井下设置风机房，并有搬运坑道、避难坑道、检修坑道、火灾辅助坑道及东西线送风道、排风道。通风竖井系统有先进完善的控制、监视和消防系统。风机房内设置35KV无人值守专用变电所，将35KV高压电变为6KV高压，为轴流风机供电。2号竖井安装12台大型轴流风机，其中6台排风机、6台送风机，采用世界先进的动叶可调技术，在运转过中随时调整叶片角度以改变风速和风量，排风风机具有良好的耐高温性，能在400℃高温连续可靠运转120分钟，恢复常温后不需大修即可投入正常运转。单台风机功率160KW～280KW,总功率2760KW。在竖井建设过程中，全体参建者科学管理，不畏艰难、顽强拼搏，坚持 24小时循环施工，平均月进尺58.3米，还创造了“大直径深竖井全断面开挖月进尺80米”的全国纪录，2号竖井建设与神舟七号载人飞船、京津城际高速铁路等重大项目共同荣获“2008年中国企业20项重大新纪录项目”奖。3个竖井的通风系统投入运营，实现了接力送排风，完善了隧道通风系统，大大改善隧道内空气质量。
五、抓难点，保重点，确保机电监控系统运转正常。
秦岭终南山公路隧道机电系统涵盖通风照明、供配电、消防、通讯、监控等多个系统16大类数百种设备，监控中心目前在国内规模最大、功能最完善、技术水平最高，维护任务十分艰巨，任何一个设备出现故障都会对隧道运营安全造成影响。分公司为监控中心配备了一流的机电管理技术人员，采取多种措施提高其业务技术水平，这些同志热爱本职，尽心尽责，努力钻研业务，不仅研制出远程广播系统，多次解决照明控制、监控网络、电力系统、情报板、轴流风机等故障，有效提高了机电设备设施的安全。并建立了机电备品备件库，几年来，机电设备运行良好，保证了隧道的安全运营。隧道分公司还和长安大学签订了“校企战略合作协议”，为隧道机电系统维护将起到强有力的技术支撑
六、重细节，精养护，始终保持隧道美观舒适。在养护工作上，分公司深入开展“ 三心三化两全”活动，努力做到“养护精细化、管理规范化、服务标准化”，不断探索养护管理新思路，积极推行科学化养护，努力提高养护管理水平，确保秦岭终南山公路隧道美观舒适通畅。首先从细节着手，加强路容路貌的全面治理，坚持每季对全线路容路貌进行排查，对细节问题进行集中整治，疏通清理了排水沟，增设隧道南口路沿轮廓标，对隧道南口铁路挡墙上防抛网全部进行除锈刷漆，对所有桥梁上防抛网基础螺栓的缺失进行修理，清理了隧道洞口路基边沟垃圾，对引线桥梁伸缩缝两边及灯杆底部检修孔用钢板处理刷漆，修补了隧道上行线出口处坑槽进和隧道南口铁路挡墙墙面等。进入汛期以后，成立防汛领导小组，明确分工，责任到人。建立防汛物资储备库，及时购置了足量的编织袋、木材、铁丝等抢险物资以及雨具、安全帽、帐篷、手电等抢险物品。安排专人对所辖路段的桥梁、隧道、路基构造物等进行全面排查，发现隐患及时采取补救措施，同时加大了对隧道南北引线桥梁的检查频率，重点排除了高边坡地段和隧道口上方的安全隐患，确保了终南山隧道安全度过汛期。日常养护上，专门制作了隧道内车行及人行横通道、消防栓、紧急电话检查表，统一放置在相应设备处，对设施设备的开启、使用、灯光、卫生等进行定期检查，及时掌握设备的运行状况，以便进行必要的维护，确保设备运行保持良好状态。为了解决瓷砖严重污染问题，经多方考察试验，采用浓缩清洁剂和磨粒亮洁剂对瓷砖进行彻底清洗，可使隧道瓷砖达到清新亮丽、美观如新的效果，这一成果已开始在隧道日常养护中推行。
隧道运营期 篇3
关键词：物联网；运用安全；长隧道；视频监控
前言
物联网指的是将无处不在的末端设备和设施，包括具备“内在智能”的传感器、移动终端、工业系统、数控系统、家庭智能设施、视频监控系统等、和“外在使能”的，如贴上RFID 的各种资产、携带无线终端的个人与车辆等等“智能化物件或动物”或“智能尘埃”，通过各种无线和/或有线的长距离和/或短距离通讯网络实现互联互通、应用大集成、以及基于云计算的SaaS 营运等模式，在内网、专网、和/或互联网环境下，采用适当的信息安全保障机制，提供安全可控乃至个性化的实时在线监测、定位追溯、报警联动、调度指挥、预案管理、远程控制、安全防范、远程维保、在线升级、统计报表、决策支持、领导桌面等管理和服务功能，实现对“万物”的“高效、节能、安全、环保”的“管、控、营”一体化。在市政快速公路的长隧道中越来越多的事故是由于许多无关人员的进入、横穿导致的，为了交通安全、避免类似事故的发生，本文提出了一种基于物联网的多参数一起监测的安全监控方案。
一、设计分析
系统要实现车辆进入隧道不报警，无关人员进入隧道报警，相关人员（检查人员、维修人员等）进入隧道不报警的功能，根据这些需求，采用如下设计思路：视频监控系统：在隧道口的每个车道上方设置1 台彩转黑一体化智能变倍摄像机云台，来观察和识别从隧道口进出的每一个移动物体（车辆和人员），并配置红外灯以达到24 小时连续监控的目的。电子识别系统：在隧道口处安装电子标签读取器，对出入隧道的相关人员（凡进入隧道内的相关人员必须携带粘有电子标签的安全帽，否则为无关人员，视频人员识别系统会自动报警）进行自动登记和识别，实时将通行数据传输到指挥部中心服务器，通过局域网，指挥部管理人员可以查看、统计相关人员出入隧道情况。光纤周界防入侵报警系统：隧道口外部两侧的围栏或者砖墙上安装光纤周界防入侵监控报警系统，24 小时报警系统布防，一旦有人进入防范区域，就会报警通知值班人员同时联动视频监控系统启动录像机对现场的图像进行记录，用以防范无关人员从隧道口一些隐蔽的地方进入隧道。
二、系统实现
1、视频监控系统
系统采用数模混合方式，即音视频图象采用高质量的模拟图象及模拟音频传输，音视频信号传输到总控室再进行数字化处理和控制。采用此方案可较好的解决目前数码图象传输质量普遍不高的现象。
（1）前端部分（隧道口）
摄像机。隧道口每个车道上方安装一个1 台彩转黑一体化智能变倍摄像机，以观察和识别从隧道口进出的每一个移动物体（车辆和人员）。该摄像头具有自动白平衡、逆光补偿和自动电子快门调节功能。配备镜头为电动可变镜头，可进行自动变焦、自动聚焦和自动光圈调节。变焦可将画面拉近推远，改变视角和成像大小；调节（自动聚焦和自动光圈），可调整图象清晰度。可将隧道的图像清晰实时定格于整个屏幕。
室外云台为万向云台，可带动摄像机上、下、左、右、左上、左下、右上、右下全方位扫描。所用解码器为智能解码驱动器，接到主控机发出的信息命令后，驱动相应摄像机、电动三可变镜头、室内云台等完成各种动作。
通过系统主控机或分控机的简便操作，都可控制任意指定云台的上下左右旋转，可观察到隧道口的各个角落。还可控制镜头的变焦、聚焦和光圈可分别实现画面的拉近拉远和清晰度调整，使移动物体的各种动作细节一清二楚。
④利用内部局域网可把图像声音传到具有信息点的任何地方。
（2）传输部分。传输线共有以下几种：视频线、屏蔽双绞线、多芯护套线及电源线。所有线看现场情况定。保证信号的高传输质量、具备一定抗干扰能力。
（3）总控制室。中心控制室是整个电子视频监控系统的核心部分，在这里可以观察到隧道里各个角落的具体情况，中心控制室4 台17 寸显示器全部安装在一个控制柜内。操作人员可通过计算机键盘和鼠标可控制教室内云台和镜头的动作，以便进行细节监视。采用硬盘录象机（1 台或多台）进行实况监控及录象。所有硬盘录象机和显示器都安装在控制机柜内见图，可一机多用，既可控制前端设备及录象又可兼作网络视频服务器，通过内部网络（TCP/IP）实现客户端多点多级的远端控制与网上浏览（加装客户端接收软件），同时又可作为数码录象机进行16 路长时间数码录象。
2、电子识别系统
首先在隧道进出口的两侧安放若干个读卡器，具体数量和位置根据现场实际工况和要实现的功能要求而定，并且将它们通过网络布线和地面控制中心的计算机联网。同时在每个授权进入隧道的相关人员的安全帽上安置一个电子标签RFID，当该人员进入隧道时，只要通过或接近放置在隧道口的任何一个读卡器，读卡器即会马上感应到信号同时立即上传到控制中心的计算机上，计算机马上就可判断出具体信息（如：是谁，在哪个位置，具体时间），把它显示在控制中心的大屏幕或电脑显示屏上并做好备份。同时视频监控系统侦测到该移动人员的位置和时间信息，然后与电子识别系统读取的信息作比较，以判断是否为授权人员，若不是，则视频监控系统会发出非相关人员进出的报警信号。
3、周界防范报警系统部分
每个隧道出入口兩侧的周界总长分别为100 米。采用围栏敷设安装振动光缆，一般是在围栏上端1/5处用防紫外线扎带固定一道采S型铁围栏光缆。振动光缆一般采用铠装光缆，为了防止人为蓄意破坏，外面可套镀锌管加强保护。主机、键盘设在相应的监控室，当发生入侵时，光缆受到振动，产生入侵信号传到主机，由主机发出报警信号。报警信号的应用如下：
（1）报警信号传输到键盘上，在键盘上显示报警防区编号，此时警卫人员可以迅速奔赴防区现场查看处理。
（2）报警信号传输到联动模块，可以联动相应防区现场的声光报警器，发出声光报警，以起到震慑、制止、驱赶入侵者的作用；
（3）报警信号传输到接警软件，以电子地图形式呈现入侵防区在整个周界的位置，并以弹出视频框的形式在电脑上显示防区实时情况。本软件还可以将每一次的入侵事件生成报警日志存储起来，以方便用户今后的查看。
三、系统的特点
1、系统具有独立的移动物体识别和报警功能，可按需要设置任意的报警画面或局部画面的移动报警。
2、在出现意外情况时，硬盘录象监控系统将按程序设计进入相应的联动控制状态，及时地监视和记录现场发生的情况，以备今后的进一步处理。各种操作程序均具有存储功能，当市电中断或关机时，所有编程设置均可保存。
3、系统可与其他电子系统联网（需满足接口需要），并可实现与其它子系统的联动控制。系统功能强大，完全可实施监控画面的实时传输。
4、系统可靠性高，具备相应的防拆、防攀、防翻越、防破坏等功能，当人为破坏周界探测设备时，可以及时发出报警信号。
5、既全面又有重点的全方位入侵防范。
四、系统部署
本系统遵循”统一发标识卡、统一装备、统一管理”的原则，按准许进入隧道的人员和班组实行”一人一卡”制，该标识卡可视为”上岗凭证”或”隧道准入证”。具体方案如下：隧道中安装一定数量的信号收发器，具体位置根据现场情况而定，以满足区域定位为准。隧道管理单位向有关人员统一配发并装备无线标识卡，无线标识卡安装在安全帽的合适位置。每张无限标识卡具有唯一卡号，卡号对应员工的基本信息，包括姓名、年龄、性别、所属班组、所属工种、职务、本人照片、家属信息等初始化到系统数据库中。进入隧道的人员必须佩戴装有无线标识卡的安全帽。当此人经过隧道的信号收发器时，立即被系统识别，并通过系统网络的信息交换，将此人通过的路段、时间等信息传输至安全监控中心记录，并可同时在地理信息大屏幕墙上出现提示信息，显示通过人员的姓名等。
结束语
其系统不仅能够24小时不间断的对公路隧道口进行监控，确保隧道地安全使用，避免意外事情的发生。并且在技术上有较大的创新性，完全实现车辆进入隧道不报警，无关人员进行隧道报警，相关人员（检查人员、维修人员）进入隧道不报警地功能。
参考文献：
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隧道运营期 篇4
关键词：运营隧道,环境检测,应用
我国是个多山的国家,随着山区公路特别是高等级公路的大量修建,隧道工程也得到了巨大的发展,数量不断增多,长度不断增大。随着大量隧道投入运营,隧道运营环境尤其是长大隧道运营环境越来越得到有关部门的重视。
1 工程概况
某隧道处于二广高速咽喉地段,隧道长5 km,属特长隧道,交通量大且重载车辆占较大比例。为确保隧道安全运营,保证通行司乘人员人身健康,隧道管理部门委托专业人员对该隧道进行了运营环境专项检测,以期及时发现问题并进行改进,检测内容包括隧道通风状况及隧道照明状况。
2 检测方法
2.1 隧道通风状况检测
2.1.1 检测仪器
采用的仪器包括风速计及有害气体检测仪。
2.1.2 检测点布置及检测要求
用风速计检测隧道断面时,先回零,待叶轮转动稳定后打开开关,则指针随着转动,同时记录时间。经过1 min～2 min后,关闭开关。测完后,根据记录的指针读数和指针转动时间,算出风表指示风速,再用校正曲线换算成真实风速。用风表检测隧道断面的平均风速时,应使风表正对气流,在所测隧道断面上按一定线路均匀移动风表,线路如图1所示。
2.1.3 检测结果判定
根据我国《公路隧道通风照明设计规范》相关规定可知:单向交通公路隧道风速应不大于10 m/s,特殊情况可按12 m/s考虑;为稀释隧道空气中异味,特长公路隧道不间断换气频率应为每小时3次～4次,采用纵向通风方式的公路隧道,隧道内换气风速不应低于2.5 m/s;CO浓度按表1取值。
按照上述规定,该隧道的CO允许浓度应为250 ppm。
2.2 隧道照明状况检测
2.2.1 检测仪器
采用TES1330A照度计对隧道路面照度进行检测。
2.2.2洞口段照度检测
纵向照度曲线反映洞口段沿隧道中线照度的变化规律。照度检测时,第一个测点可设在距洞口10 m处,之后向内每1 m设一点,测点深入中间段10 m,用照度计测试各点照度。
2.2.3中间段路面平均照度检测
中间段路面照度的测区总长度占隧道长度的5%～10%,各测区长度为20 m。在各测区内划分网格,使各单位长为2 m、宽约1 m,给各单位编号,并测取各单元形心点的照度Ei。若某测区的单元数为n,则该测区的平均照度E为:
对所有的测区重复以上工作,便可得到各测区的平均照度,最后对各测区的照度再平均,即得到全隧道基本段的平均照度。
2.2.4检测结果
根据现行公路隧道通风照明设计规范的要求,双车道隧道夜间及中间段照明亮度应符合表2要求。
当双车道隧道单向交通N介于700辆/h～2 400辆/h之间,双向交通N介于360辆/h～1 300辆/h之间且在隧道内的通行时间超过135 s时,按表2的80%取值。
入口段亮度可按下式计算:
式中:Lth———入口段亮度,cd/m2;
k———入口段折减系数;
L20(S)———洞外亮度,cd/m2,现场实测即得。
过渡段由TR1,TR2,TR3三个照明段组成,与之对应的亮度按表3取值。
在单向交通隧道中应设置出口段照明;出口段长度宜取60 m,亮度宜取中间段亮度的5倍。
根据《公路隧道通风照明设计规范》第4.1条之规定,该隧道内亮度应满足下列要求:
入口段亮度:
其中,k为入口段亮度折减系数,此处取k=0.025;L20(S)为洞外亮度,洞外实测照度为11 100 lx,则其亮度为11 100/22=504.5 cd/m2;则该隧道入口段亮度Lth=0.025×504.5=12.6 cd/m2。入口段长度:
其中,Ds为照明停车视距,此处取95 m;h为洞口净空高度,此处取7.2 m;则该隧道入口段长度Dth=1.154×95-(7.2-1.5)/tan10°=77 m。
过渡段TR1亮度应为:0.3Lth=0.3×12.6=3.8 cd/m2;
过渡段TR2亮度应为:0.1Lth=0.1×12.6=1.3 cd/m2;
过渡段TR3亮度应为:0.035Lth=0.035×12.6=0.4 cd/m2;
中间段亮度Lin应为3.6 cd/m2;
出口段亮度宜为中间段亮度的5倍,应为18 cd/m2。
3检测结果及建议
1)隧道风速检测结果显示,隧道内最大风速为4.4 m/s,最小风速为1.4 m/s,根据规范要求,该隧道内风速不宜大于10 m/s,因此该隧道内风速在规范许可范围之内;另根据规范对稀释空气中异味的需风量的要求,特长公路隧道内不间断换气频率应为3次/h～4次/h,隧道采用纵向通风时,隧道内换气风速不应小于2.5 m/s,建议隧道管理站根据需要调整各风机转速,保证隧道内的运营环境;
2)CO浓度检测结果显示,隧道内CO浓度最高值仅为8 ppm,远远小于该隧道允许CO浓度为250 ppm;
3)隧道照度检测结果如表4所示。
根据规范要求,隧道左线入口段、过渡段TR1、中间段及出口段,右线中间段及出口段照明不满足规范要求,建议隧道养护部门按照规范要求对该段照明设施进行清洁、检修,必要时应进行更换,保证隧道内的照明设施达到规范要求。
4结语
通过对该隧道运营环境的检测可知:
1)隧道内风速在规范许可范围之内;
2)CO浓度最高值仅为8 ppm,远远小于该隧道允许CO浓度250 ppm;
3)隧道左线入口段、过渡段TR1、中间段及出口段,右线中间段及出口段照明不满足规范要求。针对这一状况应及时采取改进措施,以保证隧道的正常、安全运营。
参考文献
[1]JTJ 026.1-1999,公路隧道通风照明设计规范[S].
高速公路运营隧道病害整治探讨 篇5
关键词：隧道病害整治,Midas GTS,受力分析
0 引言
随着我国交通设施建设大力发展, 修建的隧道越来越多, 质量也越来越高, 然而受地质、设计等多方面因素的影响, 隧道运营后存在渗水、衬砌开裂、路面隆起开裂等病害, 不仅使线路级别下降, 还威胁交通运输的安全。
1 工程概况
某高速隧道全长4865m, 施工起止桩号为K82+310~K87+175, 设计时速为80km/h, 隧道建筑限界净宽10.5m (2×3.75m行车道+2×0.75m余宽+2×0.75m检修道) , 净高5.0m。洞内路面采用水泥-沥青复合式路面结构, 其中部分采用18cm厚CF40钢钎维混凝土+10cm沥青混凝土, 部分采用24cm厚C35水泥混凝土+10cm沥青混凝土。围岩主要为页岩、石英砂岩、灰岩、泥岩等, 隧道施工中曾遇到断层、岩溶、有毒气体和侵蚀性地下水等工程地质问题。隧道自2008年通车后现已出现混凝土衬砌起皮脱落、衬砌渗水、流水、裂缝, 路面开裂、积水、隆起, 检修道缺损、变形、破碎等病害情况严重影响隧道运营安全。隧道运营管理单位委托第三方检测单位对该隧道右幅部分区段进行了检测, 内容包括隧道外观检测、地质雷达检测、衬砌混凝土强度无损检测、隧道净空断面检测、隧道路面线性检测、钻孔取芯和水质及其腐蚀性检测。
2 隧道受力分析验算
根据现场勘查和隧道的检测报告对隧道进行受力分析计算。本次计算采用Midas GTS对隧道衬砌结构的变形和内力进行分析, 计算采用“荷载-结构”模型, 按隧道的不同围岩级别及相应的设计衬砌结构形式分别计算, 然后根据《公路隧道设计规范》 (JTG D70-2004) 进行结构承载能力复核, 最终评价隧道结构的安全性能。
2.1 建模
对衬砌结构采用“荷载-结构”模型进行验算, 以衬砌中线作为结构计算线, 建模时将二次衬砌结构离散为若干个有限元直梁单元。见图1。
2.2 衬砌及围岩物理力学参数选择
本次力学分析对Ⅳ、Ⅴ级围岩分别进行计算, C25混凝土取值重度23KN/m3, 弹性模量29.5GPa, 泊松比0.2。
2.3 荷载计算
在荷载的算中, 围岩级别区段的竖向压力均按照《公路隧道设计规范》 (JTG D70-2004) 的要求, 按公式计算得出。围岩的弹性抗力系数K=0.5×106kN/m。
围岩竖向均布压力:
式中:s—围岩类别, 此处取s=4、5;
r—围岩容重, 此处取r=25kN/m3;
ω—跨度影响系数, ω=1+ (B-5) i, 毛洞跨度B=12.20+2×0.06=12.32m, 其中0.06为一侧平均超挖量, i=0.1。所以, 有ω=1+0.1× (12.32-5) =1.732。
围岩水平均布压力:
a—根据隧道设计规范, 围岩不同取值不同。
深埋荷载取值其中Ⅳ围岩隧道竖向荷载155.88KN/m2, 水平均布侧压力38.97 KN/m2, Ⅴ级围岩隧道竖向荷载274.35KN/m2, 水平均布侧压力68.59 KN/m2。
2.4 计算结果
a、IV级围岩
由计算得知, IV级围岩深埋衬砌所受最大弯矩出现在边墙处, 数值为599.892kN*m, 受力较合理。整环衬砌均承受压应力, 最大压应力集中在边墙处, 数值为1075.11kN。
b、Ⅴ级围岩
由计算得知, Ⅴ级围岩深埋衬砌所受最大弯矩出现在边墙处, 数值为1043.08kN*m, 受力较合理。整环衬砌均承受压应力, 最大压应力集中在边墙处, 数值为1821.43kN。
2.5 计算结果分析
为分析衬砌结构的安全性, 以下根据上述内力计算结果, 计算出衬砌结构的安全系数, 对衬砌的安全性能进行检验, 并和设计厚度的衬砌安全系数进行对比。根据规范规定, 混凝土偏心受压构件按破坏阶段进行强度验算。具体计算方法为根据材料的极限强度, 计算出偏心受压构件的极限承载力N, 与实际内力相比较, 得出截面的抗压 (或抗拉) 强度安全系数, 检查其是否满足规范要求, 即:
K=N极限/N≥K规当由抗压强度控制, 即e=M/N≤0.2h时:
其中:
ф———构件纵向系数, 隧道衬砌取1;
Ra———混凝土 (C25) 极限抗压强度, 此处取19MPa;
α——轴力的偏心影响系数, 按以下经验公式确定:
b———截面宽度, 取1m;
h———截面厚度 (衬砌0.5m) ;
当由抗拉强度控制, 即e=M/N≥0.2h时:
其中:R1———混凝土 (C25) 极限抗拉强度, 此处取2.0MPa。
利用以上内力数据, 并根据规范公式, 计算全断面各单元的衬砌强度安全系数, 对衬砌的安全性能进行检验。Ⅴ级、Ⅳ级围岩衬砌设计上二次衬砌采用了模筑混凝土, 不考虑配筋, 检算中由抗拉强度控制时, 按照混凝土极限抗拉强度进行检算。经验算, 各单元的强度系数均满足现行规范的要求。可以判断原设计衬砌结构强度能满足规范要求, 结构安全可靠。
3 隧道病害治理措施
根据隧道现场调查以及隧道检测报告, 参考目前国内外隧道病害治理方面的经验, 经专家评审对隧道的K1585+503~K1585+693和K1586+173~K1586+313两区段病害提出如下治理措施:
3.1 隧道衬砌混凝土厚度不足
对围岩级别较低, 裂缝较为发展的地段, 衬砌混凝土厚度不足时采用锚喷结合的措施对衬砌进行加固, 锚杆采用准16螺纹钢L=20cm@80×80cm, 喷射混凝土厚5cm。
3.2 隧道渗漏水
在衬砌表面或接缝涌流水的位置的混凝土表面开凿环向槽, 在槽内向围岩方向钻孔, 孔的直径8cm, 深200cm, 然后向孔内插入直径5cm, 靠围岩的一端用土工布包扎的PE塑料花管, PE塑料花管之间通过三通管与环向塑料排水管连接, 环向塑料排水管固定在槽中, 将水引入路缘排水边沟;安装环向PE管的槽用“立止水”瞬间堵漏剂填实到距衬砌表面1~2mm, 再用“优止水”高效防水剂涂刷。对于衬砌变形缝, 还应在填塞“立止水”瞬间堵漏剂的中间填塞1mm厚的高效遇水膨胀胶;必要时, 应先在出水点周围打设注浆孔, 采用0.3~0.5MPa的注浆压力向衬砌内注浆, 注浆完成后再引排地下水。
3.3 隧道裂缝加固处理
对于隧道出现的缝宽小于2mm的环向、纵向及斜向裂缝, 只做常规加固处理。对于隧道外荷载作用所致衬砌结构出现以下情况时, 采用设环形HK140b型钢以及喷混支护的综合加固措施。
3.4 路面开裂、隆起
由于该隧道路面开裂、隆起路段存在地基软弱现象, 因此采取先对该处地基注浆加固, 然后施作仰拱, 最后再恢复路面结构的加固措施。
3.4.1 地基注浆加固
采用边墙准168钢管桩+基底准42小导管注浆加固措施。ф168钢管桩、ф42小导管长均为5m, 矩形布置, 间排距均为1m, 注浆材料采用1:1纯水泥浆, 注浆压力0.5~1.5MPa, 保压2~3分钟不再进浆, 在注浆孔口处安设压力表加以控制。注浆加固的同时起到堵水作用, 并将裂隙水引入中央排水沟。
3.4.2 重做路面结构
对路面开裂、隆起、凹陷路段路面重新进行拆除重建处理, 要求施工方按路基路面施工技术规范实施。重建路面结构采用11cm C20素混凝土垫层+22cm厚CF40钢纤维水泥混凝土基层+10cm厚沥青混凝土面层。
3.5 检修道变形损坏
由路面不均匀沉降引起的检修道变形、损坏, 一般是伴随路面开裂而产生, 因此需要先对路面不均匀沉降进行处治, 然后纠偏、修补检修道。对于破损严重的检修道需要重新更换。由检修道本身几何尺寸和质量问题引起的变形损坏:需重新更换检修道, 使其几何尺寸和质量满足使用要求和相关规范要求。
4 结束语
通过对病害隧道的无损检查和受力分析计算提出合适的治理措施, 对运营隧道进行为期40天左右封闭交通整治施工, 取得较为理想的效果。
参考文献
[1]丁铁生, 李峰, 孙辉.隧道的病害及整治研究[J].黑龙江科技信息, 2007 (08) .
[2]赵永国, 王华牢, 韩长岭, 王万平.公路隧道病害的分类特征与成因分析[J].公路, 2008, (07) .
[3]刘海京, 夏才初, 朱合华, 罗鑫.隧道病害研究现状与进展[J].地下空间与工程学报, 2007, (05) .
[4]《公路隧道设计规范》 (JTG D70-2004) .
[5]《公路隧道施工技术规范》 (JTG F60-2009) .
[6]《公路工程质量检验评定标准》 (JTG F80/1-2004) .
隧道运营期 篇6
随着我国城市化的推进,地铁工程的建设也迅速发展。地铁作为重要的公共交通工具,其运营安全管理的重要性不可忽视。目前,对地铁运营安全研究主要集中在火灾灾害[1]、运营事故致因分析[2]、系统风险管理[3]等方面,对运营期地铁隧道的安全评价研究较少。然而,由于地铁隧道自身结构复杂,运营中受到如工程地质、水文条件等影响,随着地铁运营的负荷量增大,隧道结构健康问题日益突出。实行地铁运营隧道的结构健康安全评价,对提高其安全管理水平愈显重要。
运营隧道的结构健康状态是多因素作用的结果,因此安全评价方法也是综合评价方法。目前用于隧道结构健康安全评价方法有层次分析法[4]、模糊综合评价法[5]、BP神经网络法[6]等。然而,在运营隧道结构健康安全评价过程中,常会出现各类监测指标值具有随机性和模糊性的特征等问题,而上述几种方法在评价过程中对指标的主观性和随机性考虑不全,不能很好解决这种不确定性问题。
云模型是我国李德毅院士提出的,它主要反映自然语言概念中的不确定性,即模糊性和随机性,并通过特定的语言把两者结合起来,构成定性和定量的映射,实现定性表达和定量计算的互相转化,能够有效表达知识概念的模糊不确定性和随机不确定性[7]。本文借鉴云模型相关理论,将云模型运用到地铁运营隧道结构健康安全评价中,利用云变换算法对风险因子连续型数据属性离散化,并利用云模型数字特征处理运营隧道结构健康安全状态等级划分和表征风险评价因子的不确定性,计算各因子相应于不同安全评价等级的隶属度,根据隶属度判别营隧道结构健康安全状态,并以武汉市轨道交通隧道区间进行实例分析,得到相应运营隧道结构健康安全等级,并进行敏感性分析,从而为运营隧道结构健康安全评价及运营安全管理提供合理的决策依据和参考。
1 云模型理论
1.1 云模型其及数字特征
设U是一个用精确数值表示的定量论域,XU,T是U上的定性概念,若对于元素x(x∈X),都存在一个具有稳定倾向的随机数,CT(x)∈[0,1],则称为x对T的隶属度,即:
概念T从论域U到区间[0,1]的映射在数域空间的分布,称为云,每一个x称为一个云滴。
云模型所表达概念的整体特性可以用云的数字特征反映,即用期望Ex、熵En、超熵He三个数字特征表示,记作(Ex,En,He)。期望Ex表示云滴在论域空间分布的期望,是最能够代表定性概念的点,代表了论域空间的中心值;熵En代表定性概念的可度量粒度,反映了定性概念模糊性和随机性的综合度量;He是熵的不确定性度量,即熵的熵,反映了论域空间中云滴的凝聚程度,He越大,云滴的厚度就越大。对于具有双边界限的定量指标变量,如x∈(a,b)云模型的数字特征计算公式如下所示:
式中:i为常数,可以根据指标变量本身的模糊阈度调整。利用公式(4)计算运营隧道风险评价因子监测第i实测值隶属于第j安全等级的隶属度μij。x为风险评价因子的实测值,Ex、En、s分别为对应等级云模型的三个参数。
1.2 云变换算法
云变换是从一个论域的实际数据分布当中恢复其概念描述的过程。一般随机变量的概率分布都可以近似地用正态分布加以描述,根据云模型理论,采用式(6)所示的规则,将任意不规则的数据分布进行数据变换,使该数据分布函数近似为若干个大小不等云模型的叠加,从而从数据分布中提取东西概念的描述,实现对连续数据的软化分。
式中:g(x)是数据的分布函数;fj(x)是云的概率密度期望函数,;cj为系数;m为叠加云的个数;ε为允许的最小误差。
通过反复试验,找到恰当的Ex和En。
蒋嵘等[8]依据如下两个启发性原理:①论域中的元素对定性概念的隶属程度是一统计属性,具有随机性;②高频率元素对定性概念的贡献大于低频率元素对定性概念的贡献,给出了基于峰值法云变换的概念划分算法。
该算法在寻找合适的Enj时,是通过计算云模型的期望曲线,在Exj-5Enj到Exj+5Enj的范围内与数据分布函数进行拟合,当拟合后的误差小于允许的误差范围ε后,即认为找到了合适的Enj。李兴生等[9]提出了改进的峰值云变换算法:在迭代的第j步中,确定了Exj后,根据实际情况在Exj周围选取若干个代表点,利用这些代表点通过逆向云算法获得Enj的估计值,再通过拟合后的误差对Enj进行调整,直到拟合后的误差小于允许的误差范围ε,这样就得到了改进峰值云变换算法。
2 研究方法
Step 1:运用层次分析法原理,将运营隧道结构健康安全评价体系,自下而上地分解为若干个层次,从而合理有效地确定各层次的评价项目,识别影响运营隧道结构健康安全的风险评价因子。
Step 2:通过整合地铁数据资源和养护规范、标准及文献,通过云模型处理连续数据属性离散化,确定安全风险评价因子的分级。
Step 3:利用主观与客观赋权相结合的方法,确定健康安全评价体系中各指标的融合权重,使健康安全评价结果更为可靠、客观与真实。
Step 4:根据确定的影响运营隧道结构健康安全风险评价因子,利用云模型的数字特征,构建等级云模型。
Step 5:利用风险评价因子实测值,计算各个因子相应于不同安全评价等级的隶属度,从而根据隶属度判别运营隧道结构健康安全状态。
Step 6:通过敏感性分析,得到各评价指标对运营隧道结构健康安全状况的影响程度,从而识别出地铁运营维护和管理过程中的关键控制因素。
3 模型构建
3.1 运营隧道结构健康安全风险评价因子的确定
根据大量工程实践经验及相关文献[10-11],运用层次分析法原理,首先将运营隧道常见总病害成因归纳为外荷载作用、隧道结构应力变形、材质劣化以及渗漏水四个二级子系统病害,然后对每个二级子系统构建了各自的三级病害指标,从工程应用的角度出发,从中选取了19个可定量化的指标因素作为评价指标,运营隧道结构健康安全评价体系如图1所示。
3.2 运营隧道结构健康安全状态等级划分的确定
由于现阶段缺乏统一的运营隧道结构健康安全等级划分标准,本研究从相关工程规范和标准入手,参考如GB 50157-2013《地铁设计规范》及《城市轨道交通地下工程建设风险管理规范》,并结合现行应用较多的分级办法,将运营隧道健康安全状况划分为5个等级Ⅰ~Ⅴ,运营隧道结构病害的严重等级依次递增,如表1所示。
3.3 基于云模型的连续型影响因素属性离散化
云模型是基于定性概念的,因此在进行安全评价前,先将连续型数据影响因素属性离散化,转换成定性概念。数据挖掘中常用的连续型数据离散化方法有等距离区间法和等频率区间法,但以上方法是依凭主观划分的且未考虑划分边界模糊性,基于云模型的概念划分[12]可实现数据软划分,考虑了定性概念边界数据模糊性。
限于篇幅,本文仅介绍风险因子环向接缝宽度(S11)离散化处理过程。首先计算每个属性值的频数,得到其分布函数g(x),如图2所示。
寻找g(x)的波峰所在位置,并将该属性值定义为云的期望Exj,在各个期望值附近选取若干样本点,利用逆向云发生器计算云模型的熵,得到云模型的分布函数gj(x)。初步选定m为6,经过改进峰值变换后,得到6个云模型,用来模拟原始数据的分布函数。尽管通过换能很好地合原始数据分布,但由于没有考虑云模型之的关系,得到的云模型较为糙,有些云模型间的距离过近,所表达的定性概念非常近似。因此合并初始云中云间距最小的云可解决该问题。合并后的云模型划分最终结果如图3所示。
同理,对其他连续型属性数据进行离散化,将属性值划分为五个安全状态区间,对应A、B、C、D、E五个等级,如表2所示。
3.4 运营隧道健康安全评价指标融合权重的确定
本文为更好地确定指标因素的权重,既兼顾决策者的丰富经验,又充分获取客观数据的有效信息,采用主观与客观赋权法相结合的融合权重法,计算融合权重wi(i=1,2,…,n),可用简单线性加权组合方法进行确定,具体如式(8)所示:
式中:u为主观偏好系数,(1-u)为客观偏好系数,w1i当为主观权重,w2i为客观权重。
当u<0.5时,即客观权重在融合权重中所占的比例相对较大,那么主观权重就会较小,反之客观权重所占比例较小而主观权重则会较大,由此认为以上两种赋权方法具有同等的重要性。健康安全评价指标因素的融合权重如式(9)所示:
本文采用层次分析法确定风险评价因子主观权重,采用熵权法计算其客观权重,最后根据公式(8)和(9)最终得到三级评价指标因素的融合权重。
3.5 运营隧道结构健康风险云模型的构建
本文选取19项评价指标,根据式(2)~式(4),运营隧道结构健康安全评价因子云模型数字特征如表3所示。
4 实证分析
4.1 工程概况
本文选取武汉轨道交通几条线的四个隧道区间,M1和M2为2号线上的隧道区间,M3和M4为4号线上的隧道区间,通过对四个运营隧道现场进行勘查,采集现场监测数据,得出各区间的监测数据,如表4所示。
4.2 结果分析
依据云模型的算法,由公式(5)计算风险评价因子数据隶属于安全评价等级的确定度。例如,区间1累积沉降值通过正向云发生器的计算可得到隶属于各个运营隧道结构健康安全评价等级的确定uA=0.309 8,uB=0.000 2,uC=0.000 1,uD=uE=0,根据最大确定度原则,那么该风险评价因子隶属于A级风险。
而根据运营隧道风险评价因子分级表,区间1累积沉降值为45.32 mm属于结构无破损Ⅰ级风险区域,与计算的隶属度所属安全评价等级保持一致,这反映了云模型能够在定性语言和定量数值间能进行相互不确定性转换的适用性。同理可确定其他风险评价因子与安全评价等级相应的确定度。
根据风险评价因子的融合权重,结合式(10)计算确定每个安全等级的综合确定度,根据最大确定度原则,判断样本的结构健康安全等级。
式中:ui为第i个评价因子隶属度,wi为该因子相应权重,样本运营隧道结构健康安全等级结果见表5。
由计算结果可知,M1隧道结构健康安全评价等级为Ⅱ级,结构存在轻微破损,应保持正常检测并准备采取措施;M2和M3隧道结构健康安全评价等级为Ⅰ级,健康状态良好,结构无破损,保持正常检测即可;M4隧道结构健康安全评价等级为Ⅲ级,结构已经存在破损,相关部门应及时采取措施修复。
4.3 风险评价指标的敏感性分析
对各评价指标进行敏感性分析,得各风险因素对运营隧道结构健康安全的影响程度,从而识别地铁运营维护和管理过程中的关键控制因素,进而有针对性地加强对这些因素的监测和控制,保障隧道安全运营和合理使用寿命。各因素敏感性对比分析如图4所示。
图4表明环向错台、裂缝宽度、径向错台、单点浸湿面积、渗漏水量及累计沉降值是运营隧道结构健康安全的敏感性因素。根据相关规范和文献,宽度大于0.05mm的裂缝则称为可见裂缝。裂缝测量较为简便,因而成为目前分析衬砌裂缝最常用指标之一,这与本文敏感性分析得出的环向错台、纵缝错齿以及裂缝宽度是运营隧道结构健康安全关键因素相符合。综上所述,为有效保障运营隧道结构健康安全,必须加强对敏感性因素的监测、分析及控制,在运营中保证这些因素状态始终处于可预计和控制的范围内,必要时采取有效的措施,降低运营隧道的风险。
5 结论
1)本文根据运营隧道工程所处环境的关键参数,分别从外荷载作用、隧道结构应力、变形材质劣化、渗漏水这四个方面,建立了运营隧道结构健康安全评价体系,并基于云模型的连续数据离散化确立了运营隧道结构健康安全等级划分和指标权重。
2)基于云模型在解决不确定性方面的优势,将云模型引入运营隧道结构健康安全评价体系,通过云模型数字特征实现评价等级的定性表达与定量数值转化,有效解决分级边界的不确定性。
3)通过工程实例验证,基于云模型的运营隧道结果健康安全评价具有较好的可行性性,并根据敏感性分析找出敏感性指标,为轨道交通的运营管理者对隧道建成之后续的运营工作提供参考依据,对提高运营的隧道安全管理水平具有一定的实用价值。
摘要：为了实现运营隧道结构健康安全评价,选取19个指标因素作为评价指标,并基于大量工程实践和专家经验,进行云模型连续型影响因素属性离散化,得到运营隧道风险评价因子云模型分级标准。根据风险因子的不确定性,建立运营隧道结构健康安全评价云模型,并通过实例进行验证。结果表明,基于云模型的运营隧道结构健康安全等级具有较好可行性与适用性。同时,通过敏感性分析得到影响运营隧道结构健康安全的敏感性因素,为运营隧道结构健康安全控制提供支持。
隧道运营期 篇7
随着城市轨道交通的快速发展,新建地铁线路影响既有地铁线路的现象越来越普遍。当新建隧道在既有线路附近进行施工时,既有隧道结构的受力发生变化,将产生变形或位移。为了时时监控新线隧道施工对既有隧道和地铁运营的影响,以便及时根据变形量大小调整施工措施,确保隧道的安全和列车的正常运行,需要在受施工影响的既有隧道内实施自动化的监测。
1. 工程概况
六号线东山口站~区庄站盾构隧道左线于2008年1月在广州地铁一号线运营隧道及东山口过街隧道下方穿过,地铁一号线与六号线两条隧道竖向间距为3.5~5.8m左右,东山口过街隧道与六号线盾构隧道相距为11.4m,走向均基本正交。
由于地铁一号线的运营时间一般是6:00至23:00,运营期间地铁隧道内实行全封闭管理,人员是不允许进入隧道作业的。因此,为了实现时时监测、时时数据处理传输及预警等功能,必须建立自动测量系统实现对运营地铁隧道结构三维变形位移的自动监测。
2. 监测系统的组成
2.1 自动监测系统的组成
为实现本项目监测的自动化,工作基点站应设在隧道侧壁,同时设置四个校核点以校核工作基点。安装于基点站的TCA2003全站仪与监测系统机房建立通讯联系,由机房控制全站仪对校核点和变形点按一定的顺序进行逐点扫描、记录、计算及自校,并将测量结果发送至机房入库存储或并进行整编分析,实现了自动观测、记录、处理、储存、变形量报表编制和监测结果自动远程发送等功能。
2.2 徕卡自动全站仪
徕卡TCA系列自动化全站仪,又称“测量机器人”,该仪器精度高、性能稳定,其内置自动目标识别系统,可以自动搜索目标、精确照准目标、跟踪目标、自动测量、自动记录数据,在几秒内完成一目标点的观测,像机器人一样对多个目标作持续和重复观测,并具有计算机远程控制等优异的性能。采用地铁结构变形自动化监测系统进行变形监测,可以实现无人值守及自动进行监测预报,即实现变形监测全自动化。它不仅便捷、准确,而且可以减少传统意义上形变观测中的人为观测误差及资料整编分析中可能造成的数据差错。
2.3 工作基站及校核点设置
为使各点误差均匀并使全站仪容易自动寻找目标,工作基站布设于监测点中部,校核点布设在远离变形区以外,最外观测断面以外40米左右的隧道中,先制作全站仪托架,托架安装在隧道侧壁,离道床距离1.2米左右,以便全站仪容易自动寻找目标。监测基准点使用位于东山口站台内的平面、高程控制点。
2.4 隧道监测断面布置及监测断面内监测点布置
变形监测点按照设计要求的断面布设,上下行隧道各布置5个监测断面,每个断面在轨道附近的道床上布设两个沉降监测点,中腰位置两侧各布设两个水平位移监测点,即每个监测断面布设6个监测点。各观测点用连接件(人字形钢架)配小规格反射棱镜,用膨胀螺丝及云石胶锚固于监测位置的侧壁及道床的混凝土中,棱镜反射面指向工作基点,各观测点位的布设见点位布设图。布设监测点应严格注意避免设备侵入限界,可以将监测点布设在图中位置。监测点位置及编号如下图平面及剖面图1、2所示。
3. 监测方法
本次监测拟采用地铁结构变形自动化监测系统软件进行自动变形监测,该系统由武汉大学测绘学院开发用于自动型TCA系列的全站仪的自动监测,具有自动控制及变形数据分析功能,是目前该方面最先进的系统。该系统将自动完成测量周期、实时评价测量成果、实时显示变形趋势等智能化的功能合为一体,是进行自动变形监测的理想系统。
4. 观测精度分析
影响变形观测精度的主要因素包括系统误差和偶然误差的影响,对本系统而言,系统误差主要有仪器仪器本身构造引起的误差、测站和目标点固定的对中误差、仪器随时间的度盘零方位的漂移、外界气象条件引起的观测值的变化等;偶然误差主要是仪器测量时的随机误差,主要体现为仪器的标称精度。系统误差可以通过采用差分方法或坐标转换方法予以消除。
4.1 基准点的精度估算
依据点位布置图中的点位,用武汉大学测绘学院商用平差软件“科傻”系统进行模拟平差计算。
模拟控制参数:TCA2003方向中误差0.25秒,距离0.2mm+0.4ppm。
模拟平差结果:
最弱点及其精度:
最弱点“基准点3”精度为0.4mm,误差椭圆比较均匀。0.4mm为基准点最低可接受精度,如再大就不能保证变形点位1mm的精度要求,采取差分措施提高测量机器人的测量精度是必须要做的工作,且差分后能达到设计精度要求。
4.2 监测点的精度估算
按极坐标公式求各变形点的三维坐标计算公式为:
极坐标差分三维坐标测量的精度估算公式:
当距离为100米时,选取TCA角度测量精度为±0.5″,距离测量精度为±0.4mm,可估算出精度平面点位精度约0.66mm,高程精度与差分距离有关,据现场情况和有关资料可推算高程精度约为0.45mm。
与此可见,再加上控制点的点位误差,变形点可达到小于1 m m的精度要求。
5. 监测信息化
实现监测过程的信息化,建立顺畅、快捷的信息反馈渠道,及时、准确地测定各监测项目的变化量及变化速率,及时反馈获取的与施工过程有关的监测信息,供设计、施工及有关工程技术人员决策使用,才能最终实现信息化施工。
对于现场采集到的各项监测数据,首先需利用统计模型进行粗差探测检验,确认不含粗差后再进行整体平差计算及测量精度统计,采用科学、合理的数据处理方法对监测成果进行整理分析,最终形成监测成果报告。
监测成果报告中包含技术说明、监测时间、使用仪器、依据规范、监测方案及所达到精度,列出了监测值、累计值、变形率、变形差值、变形曲线,并根据规范及监测情况提出结论性意见。
6. 结论和体会
利用测量机器人及配套的监测软件在运营地铁隧道内进行全自动监测,与传统监测相比较,具有简便、灵活、无人值守、实时、动态的监测特点,并实现了测量数据的自动处理、传输、预警等功能,节省人力物力,是运营地铁隧道变形不间断三维监测的理想手段。
参考文献
[1]GB50308—1999,地下铁道、轻轨交通工程测量规范[S].北京:中国计划出版社.2000
[2]GB50157—2003,地下铁道设计规范[S].北京:中国计划出版社.2004
隧道运营期 篇8
近年来,随着我国公路交通事业飞速发展,甘肃省在国家西部大开发战略实施过程中,也不断推进交通基础设施的建设规模。由于我省东南部地区多数为山地或丘陵地带,高速公路不断向山区延伸,为改善线形、降低纵坡、提高行车速度,公路隧道修建的数量也日益增多,隧道比例不断增大,并出现了不少长隧道、特长隧道,隧道占公路里程比重不断增大。截止2015年1月1日,我省高速公路已建成通车的隧道共299座(双向155座),总里程已达到419.07公里,其中短隧道105座,中隧道71座,长隧道123座。其中大于3千米的特长隧道单洞35座,总长183.85公里,特长隧道占隧道总长的44%。如此大规模的隧道,给公路的安全运营管理造成很大难度,交通事故的频发也造成了社会和个人的生命财产损失。有效预防公路隧道交通事故的发生已成为隧道建设和运营单位急需解决的问题。
2甘肃省公路隧道运营防灾及安全保障综合体系
公路隧道其本身具有封闭性、不可及性、运行环境复杂性等独特之处,固有的行车安全隐患给驾驶人在心理上造成了很大的驾驶负担。在火灾、爆炸与危险品泄漏等重大灾害的起因、频率、蔓延特点、危害以及防治措施上,隧道有着与普通建筑不同的特性,这给隧道交通管理者带来了很棘手的管理问题。一旦发生事故,车辆和人员难以及时疏散,发生交通事故的后果也比较严重,且一般距两端的专业消防队都比较远,容易造成大量人员被困和伤亡。
公路隧道安全运营管理体系直接关系到道路交通安全畅通和人民群众的生命财产安全,研究甘肃公路隧道灾害的类型,将系统工程理论应用于甘肃省高速公路隧道防灾救援保障体系,深层次剖析甘肃公路隧道灾害潜在或存在的诱发因素,尽可能的减少隧道事故的发生,在发生隧道事故的情况下,尽可能减少事故带来的损失,构建甘肃省高速公路隧道防灾保障体系已刻不容缓。
构建甘肃省公路隧道运营防灾及安全保障综合体系,需要针对甘肃省公路隧道的等级划分、线形构成、照明规划、通风设计等基础设施构成,结合隧道内行车的道路特性、交通特征、行车环境系统,深入分析公路隧道防灾保障的技术特征;提出甘肃省公路隧道运营防灾的对策与技术;并针对隧道的特殊性及灾害的成因和特点,建立公路隧道运营灾害响应机制,主要包括对于隧道灾害响应预案的编制、隧道运营灾害处理、隧道灾害处理评价机制。在分析应急救援原则、流程的基础上,编写应急预案进行,通过预案的演习对应急资源、应急预案进行优化和改进,最终构建和完善一套适合我省的公路隧道防灾救援保障体系。
通过统计分析甘肃省公路隧道典型事故,为起因故障树分析模型提供数据支持。结合单洞双向隧道的特点,分析甘肃省单洞双向隧道事故,找出单洞双向隧道事故致因和高速公路隧道事故致因的不同之处,并制定出特有的预防措施和通风救援体系。并应用层次分析法对甘肃省公路隧道群应急预案进行评估,综合分析隧道群设施、隧道群应急管理和隧道群应急准备与处置对隧道应急预案的影响,确定各影响因素的权重。在隧道安全影响因素和分类的基础上,从日常运营和应急管理两个方面出发,对隧道的运营安全进行管理,建立日常管理体系和灾害响应机制。
研究分析甘肃省公路隧道防灾救援保障体系构建的原则、职能划分和体系框架,从应急全过程的角度对隧道的应急管理进行分析,对异常事件的类型、等级、预案启动条件进行划分。制定出完善的甘肃省公路隧道防灾救援保障体系。具体如下:
1)从静态因素和动态因素两方面对影响公路隧道安全的因素进行分析。静态主要包括现有的隧道线性、路面结构、照明设施等情况;动态主要包括天气状况,隧道内和隧道周围的车流密度、速度等参数,为甘肃省高速公路隧道防灾救援保障体系的构建奠定基础。
2)在此基础上,对甘肃省隧道典型事故进行统计、分析,利用事故因果类型理论、系统理论和轨迹交叉论分析导致隧道事故的原因。在明确隧道事故致因机理的基础上,建立公路隧道交通事故起因故障树模型;在分析事故致因的基础上,结合隧道安全的影响因素,应用层次分析法对隧道运营安全进行综合评价,并根据各影响因素的权重提出需要进一步改进的交通工程、通讯、照明等设施以及管理措施,并从日常管理和应急处理两方面对公路隧道保障体系进行阐述和设计,提高管理的科学性和质量。
3)针对隧道中较为常见和致命的火灾事故,着重分析造成火灾的原因和隧道火灾的特性,对隧道火灾的火势蔓延和烟气扩散规律进行研究分析,并进行模拟。在此基础上,对隧道火灾事故快速响应救援系统进行设计,着重考虑隧道火灾事故时的人员疏散和交通组织方案,并对火灾事故的损伤评定和修复处理工作进行研究。
4)从通风因素、照明因素、交通安全因素、防火安全因素和驾驶员视觉特性五个方面进行考虑,对隧道群的定义进行细化分类,分析甘肃省高速公路隧道群综合监控与集中管理模式。将甘肃省高速公路隧道群联动控制策略手段分为隧道控制策略和子系统控制策略,综合这两种手段进行控制联动。
5)最后,研究甘肃省高速公路隧道防灾救援保障体系构建的原则、职能划分、体系框架,提出基于全过程的公路隧道应急管理。并通过对应急事件的类型、等级和启动条件的研究和划分,构建甘肃省高速公路隧道防灾救援保障体系,提高管理的科学性和质量,尽可能减少事故的发生以及事故发生造成的损害。
3构建甘肃高速公路隧道运营防灾及安全保障综合体系的重要意义
甘肃高速公路隧道运营防灾及安全保障综合体系是一个比较复杂的系统工程,涉及到许多方面的因素。高速公路隧道及二级公路隧道等运营防灾及安全保障综合体系建设的好坏对减少隧道事故的发生、防止隧道事故的扩大、减少事故损失具有非常重要的作用。以主动防灾,改变传统的被动应灾思路为基本理念,对未发生的、潜在的、可能发生的灾害进行评估、预测,有针对性的建设隧道防灾救援体系,不仅可以直接为公路隧道的防灾救援提供技术支撑和保障,而且对提高我国公路隧道运营管理水平,提高隧道交通安全系数,减少事故发生,降低隧道管理成本,保障高速公路的高效运营,避免或减少事故造成的人员伤亡和财产损失,都具有比较重要的意义。
参考文献
[1]Haksever A.Fire engineering design of steel frame dear Park buildings[R].Department of Structural Engineering,Helsinki University of Technology,Report112,1990.
[2]王新泉,肖建兰,王明贤.我国高速公路交通事故应急救援现状的分析[J].中原工学院学报,2005,16(5):22-25.
[3]杨其新,王明年,曹智明.特长双洞公路隧道火灾模式下横通道风流研究[J].地下空间,2004,24(2):220-223.
[4]舒宁,徐建闽,等.计算流体力学在纵向式公路隧道火灾通风中的仿真[J].水动力学研究与进展,2001,16(4):511-516.
隧道运营期 篇9
隧道渗水是一个涉及诸多环节的系统性问题, 一直都是工程界棘手的难题。据统计, 截至1998 年底, 我国运营铁路隧道5000 余座, 总长2500 余km, 其中有水害的隧道约占70% 。运营隧道衬砌渗水既会影响隧道作为快速安全交通通道的功能, 在维修加固时又须花费大量资金。衬砌渗水对运营隧道其它病害几乎都有着直接或间接的影响, 隧道结构的缺陷给衬砌渗水提供了通道, 衬砌渗水的长期作用又会加剧隧道结构的侵蚀破坏, 隧道渗漏水实际上是隧道各种病害的综合反映[1]。隧道衬砌渗水已成为影响运营隧道结构强度和稳定的关键因素。隧道衬砌的防渗状况, 在很大程度上决定着整个运营隧道的防渗能力。因此, 从隧道运营管理与维护的角度, 分析运营隧道衬砌渗水的原因, 开展运营隧道衬砌渗水预防研究非常必要且必需。
关于隧道渗漏水的研究文献很多, 刘庭金[2]、王建秀[3 - 4]、代高飞[5]、叶飞[6]等, 从隧道裂缝成因方面开展研究; 张民庆[7]、刘会迎[8]分析了隧道渗漏水的成因, 并提出了治理措施; 李鹏飞[9]通过研究海底隧道复合衬砌的水压力分布规律, 给出了海底隧道合理注浆加固圈的相关参数; 刘新荣[10]采用采用模型试验、结合理论推导了管涌发生的准则; 郑选荣[11]研究了采用WSS工法进行注浆加固止水在黄土隧道施工中的应用; 夏润禾[12]在提出的基于层次分析法的隧道施工安全风险评估方法中, 指出水害 ( 包括涌水、渗漏水等) 是隧道施工风险构成的重要因素。已开展的大量研究工作主要是从隧道工程建设的角度就设计、施工、材料及管理等几个方面来进行分析和研究, 所形成的大量研究成果对指导我国隧道工程的建设发挥了极其重要的作用。对运营隧道渗漏水方面的研究大多是针对已发生渗漏水的隧道从隧道设计、施工、材料、管理等方面来分析成因, 并研究处治措施或对策[1]-[8], 而从隧道运营管理与维护的角度来研究衬砌渗水原因及预防方面的成果极为少见。为了能为有效预防运营隧道衬砌渗水提供科学依据, 本文从隧道运营管理与维护的角度, 采用事故树分析法分析了运营隧道衬砌渗水的原因, 并提出了运营隧道衬砌渗水的预防措施。
1 衬砌渗水原因的事故树分析
1. 1 原因分析
综合理论分析和大量实践调查结果可知, 运营隧道衬砌渗水的直接原因是衬砌中存在渗水通道、有水压足够大的衬砌渗水水源, 且衬砌渗水水源与渗水通道相通。衬砌中渗水通道则是由于衬砌中存在局部裂缝且未能及时修复而形成的; 够大水压是因为水源水位够高, 且由于没有泄压通道或泄压通道堵塞而没泄压所至; 衬砌渗水水源则是围岩中存在渗水水源和渗水通道, 且水源与渗水通道相通、防水层失效等原因共同作用的结果; 防水层存在局部裂缝又未能及时修复导致防水层失效; 不管是衬砌还是防水层中所存在局部裂缝的修复不及时, 其发生的原因均是由于未检测或检测不到造成未能发现, 或发现后未及时修复。
1. 2 事故树构建
从运营隧道维护与管理的角度出发, 笔者认为对运营隧道衬砌裂缝进行修复可行也很必要。因此, 本文重点分析了造成运营隧道衬砌裂缝和运营隧道防水层裂缝未能及时修复的原因。考虑到对围岩裂缝进行修复的成本和工作量太大, 一般不宜对其进行修复, 本文未对运营隧道围岩渗水通道的形成原因进行分析。隧道衬砌裂缝的形成原因非常复杂, 已有大量文献对其进行过论述, 本文不作探讨。结合运营隧道衬砌渗水成因分析结论, 对形成运营隧道衬砌渗水通道、水源和水压的直接原因、间接原因和基础原因进行详细、系统分析, 并仔细研究各原因之间的逻辑关系后, 构建了运营隧道衬砌渗水事故树, 如图1 所示, 事故树中各符号代表的相应事件参见表1。
1. 3 事故树定性分析
由所构建的运营隧道衬砌渗水事故树可知, 造成顶上事件运营隧道衬砌渗水共计11 个基本原因事件。该事故树共有10 个逻辑门, 其中与门5 个, 或门5 个。
求解出事故树的最小割集可以掌握顶上事件发生的各种可能[13]。通过求解, 可得出该事故树的6个最小割集, 分别为:
当每一个最小割集的所有基本事件都发生时, 顶上事件就会发生[13]。由该事故树的最小割集可知, 发生运营隧道衬砌渗水有6 种可能。
2 运营隧道衬砌渗水预防
2. 1 理论预防方案
求解出事故树的最小径集, 可得到使顶上事件不发生的各种控制方案[13]。通过求解, 可得出运营隧道衬砌渗水事故树的8个最小径集, 分别为:。
由该事故树的最小径集可知, 有8 个控制方案可使运营隧道衬砌渗水事件不发生, 分别是:
1) 水源与渗水通道不相通;
2) 衬砌没有局部裂缝;
3) 围岩没有渗水通道;
4) 消除水源;
5) 使水源的水位降到足够低;
6) 防水层没有局部裂缝;
7) 有泄压通道并能畅通泄压;
8) 对隧道衬砌中存在的局部裂缝进行检测且能准确检测到、发现后并能及时进行修复。
2. 2 可行预防方案分析
从理论上来说, 以上所提方案都能有效控制运营隧道衬砌渗水事件的发生。根据运营隧道的实际情况, 综合考虑各方案的技术可行性、经济合理性及实施的难易程度, 对以上各理论预防方案进行仔细分析后可得到如下结论:
1) 要使水源与渗水通道不相通, 就必须知道水源和渗水通道的具体位置, 才有可能在它们中间的合适位置设隔水墙来实现。考虑到渗水通道和渗水水源的动态性和复杂性, 实现此方案是非常困难的, 不宜使用此方案。
2) 衬砌裂缝的形成原因极其复杂, 现在还没有有效技术能完全做到使衬砌不出现任何局部裂缝, 技术上不可能。
3) 围岩中渗水通道的形式多样, 范围也非常宽, 要使围岩没有渗水通道, 实施难度非常大, 也非常不经济。此外, 对围岩中存在的局部裂缝进行修复的成本和工作量也太大, 一般情况不宜对其进行修复。
4) 消除水源在技术上是可行的, 考虑到对地下水和当地生态环境的影响, 几乎不可能采用这样的做法。
5) 要把水源的水位降到足够低, 对于某些山岭隧道, 技术是可行的, 但会影响到当地生态; 而对于水底或富水区的隧道, 技术上不可行。
6) 要使防水层不出现局部裂缝, 技术上几乎不可能做到。
7) 在防水层外部, 科学设计泄压通道适当泄压, 在隧道运营过程中采取有效检测手段准确检测到泄压通道的堵塞点并及时进行疏通, 确保泄压通道的畅通泄压, 也是可行的。称此方案为“有效泄压”。
8) 随着现代无损检测技术和运营隧道衬砌修复技术的迅速发展, 通过有效地检测手段准确检测到运营隧道防水层和衬砌中存在的局部裂缝并及时进行修复, 技术上可行, 相比较而言, 也较为经济, 实施较容易。称此方案为“及时检测修复裂缝”。
通过以上综合比较分析可知, “有效泄压”和“及时检测修复裂缝”两个方案是预防运营隧道衬砌渗水的可行方案。但“有效泄压”方案要求运营隧道必须有能实现适当泄压的泄压通道。
2. 3 预防措施
要实施“有效泄压”方案预防运营隧道衬砌渗水, 可采取以下预防措施:
1) 在进行隧道设计阶段, 应科学论证泄压的可行性和全面掌握衬砌水压分布规律, 设计合理的泄压通道;
2) 在隧道运营阶段, 应及时准确检测到泄压通道的堵塞点, 并及时进行疏通, 确保泄压通道的畅通泄压。
要实施“及时检测修复裂缝”方案预防运营隧道衬砌渗水, 可采取以下预防措施:
1) 对运营隧道衬砌渗水进行定期无损检测, 应及时准确检测到防水层和衬砌的局部裂缝, 建立该运营隧道衬砌渗水的预警模型;
2) 根据无损检测结果, 对运营隧道防水层和衬砌局部裂缝及时进行修复。
3 结论
1) 从隧道运营管理与维护的角度, 构建了运营隧道衬砌渗水事故树, 分析得出了运营隧道衬砌渗水的11 个基本原因和8 个理论预防方案;
2) 通过综合比较分析, 提出了“有效泄压”和“及时检测修复裂缝”2 个预防运营隧道衬砌渗水的可行方案, 并相应地给出了各可行预防方案的具体措施;