隧道工程设计

隧道工程设计（共12篇）

隧道工程设计 篇1

1 工程概况

南京长江隧道工程与南京扬子江隧道工程(简称纬三路隧道工程)在很多方面极其类似,在国际同类工程中颇具影响力,是近年南京市政府重大基础设施投资项目,对改善南京市交通状况,尤其是对江北经济发展起到至关重要的作用。

南京长江隧道工程位于南京长江大桥与三桥之间,上距三桥9km,下距大桥10km,连接河西新城区~梅子洲~浦口区。整个工程通道总长约5.853km,按双向6车道快速通道规模建设,设计车速80公里/小时。隧道设计为双管盾构隧道,隧道单线长度3510m,其中盾构段长度为3015m。

选用两台开挖直径14.98m的混合式泥水盾构机同向掘进施工。南京长江隧道工程总投资33亿元,其中盾构隧道双线投资约22亿元。工程从2005年9月开工建设,到2009年8月全线贯通,2010年5月全线通车运营,建设历时近5年。

南京扬子江隧道工程位于南京长江大桥与纬七路南京长江隧道之间,设计方案为双管双层8车道X形隧道,线路全长约7.2km,两条隧道交叉,上下两层共8车道,其中车道宽3.5m,每层高度为4.5m,隧道外径15m,设计时速为全线80公里。隧道N线长度6930m,其中盾构段长度为3537m,隧道S线长度7636m,其中盾构段长度为4135m,选用两台开挖直径14.98m的混合式泥水盾构机同向掘进。扬子江隧道工程总投资52亿元,其中N线投资25亿元,S线投资27亿元,工程从2011年2月正式开工建设。2020年预测交通流量6万辆/日。

2 两项隧道工程的相同点

2.1 盾构基坑设计与施工

纬七路和扬子江隧道工程盾构始发与接收深基坑设计类型与施工工法基本相同:均采用地连墙防护设计,明挖法施工,但是基坑的宽度和深度存在一定的差异。

2.2 盾构隧道设计与施工

纬七路和扬子江隧道工程盾构隧道衬砌设计均采用外径:14.5m,宽2m,厚60cm的C60钢筋混凝土预制管片,管片分块采用“9+1”形式,抗渗等级为S12。

两项工程也均采用开挖直径14.98m级超大复合泥水盾构开挖,但由于两项工程隧道穿越的地质状况不同,则盾构刀盘在设计方面存在一定的差异。

纬七路长江隧道盾构设计刀具总共是233把,其中边缘铲刀6把,先行刀24把,183把正面切刀,有71把切刀可以在常压下更换(见图1)。由于纬七路盾构刀盘设计直径达到14.93m,刀盘的六条腹臂均为空腔,作业人员能从中心人闸进入到这六条腹臂的内腔中在常压下更换其中的71把刀具。

在南京长江隧道工程盾构刀盘设计时,为了能在常压下更换刀具,有六条刀盘腹壁设计为空腔,这样极大占用了刀具布置的空间,造成纬七路长江隧道盾构刀具设计数量偏少,而在实际工程施工中,能在常压下更换的71把切刀所能起到的作用很有限,但是却占用了大量的空间,无法设计更多刀具,这是本工程刀盘设计最失败的地方。

在扬子江隧道工程中盾构刀盘的设计上,采用的是“简化刀盘结构,增加刀具数量和类型,常压换刀的思想”,这是明智的,也可行的,符合实际要求的(见图2)。其中设计先行刀80把,正面滚刀80把,中心滚刀6把,切刀总共448把,其中正面切刀是392把,边缘切刀16把,中心切刀40把。扬子江隧道工程盾构刀具是南京长江隧道工程盾构刀具的3倍,同时刀具磨损采用视频化监控可靠性更高,这是确保工程成败的关键。

3 两项隧道工程的不同点

3.1 隧道设计断面形式的差异

纬七路隧道设计单层单线三车道,而扬子江隧道工程设计单线双层四车道,布局更加合理,有效利用隧道空间,设计更加科学合理,提高了单位时间的交通流量(详见图4)。

3.2 隧道地质条件的差异

南京长江隧道工程穿越的地层分布主要有淤泥、粉细沙、砾砂、卵石和风化岩层(图5);而扬子江隧道工程穿越的地层分布情况有淤泥质粉质粘土、粉质粘土、粉砂、细砂、中粗砾砂、卵砾石、及部分中风化砂岩等地层(图6),从比较中可以看出,扬子江隧道工程穿越的地质条件更复杂,更恶劣,主要是存在700多米强度达到80MPa的中风化砂岩硬岩地层,而且掌子面分布不均,对盾构掘进是很大挑战,尤其是盾构刀盘设计,刀具的要求更高。

4 两项工程施工技术难点分析

4.1 南京长江隧道工程难点分析

南京长江隧道工程具有“大、高、薄、长、险、深”等技术难点。

南京长江隧道工程水位地质条件复杂,盾构机开挖直径达到14.98m,是目前世界上最”大“的复合泥水平衡盾构机之一,盾构机在设计、制造、运输、安装难度都比较大。江中隧道在江底最“深”处达60m,承受的最高水土压力达到6.5kg/cm2,(即相当于65m的水头压力),是目前已建成超大直径盾构水下隧道项目之首,江底掘进风险很大。同时江底盾构覆土厚度超“薄”,江中长150m的冲槽地段,隧道上方覆土厚度不足1倍洞径(约10.8m,仅为开挖直径的0.72倍);隧道进出洞口段上方覆土厚度仅5.5m(约0.37倍开挖直径),对盾构开挖时开挖面稳定和地层沉降控制的技术要求极高。盾构水下一次独头掘进距离“长”达3500m,对刀具抗磨损,抗冲击能力要求高。同时在设计方面,超大直径水下盾构隧道的设计理论和经验在国内几乎是空白,国外经验也不足;施工方面,地质条件异常复杂,工程存在很大的建设风“险”。

4.2 扬子江隧道工程难点分析

除了具有纬七路长江隧道“大、高、薄、长、险、深”之难外。扬子江隧道工程同时还存在“多”、“挤”等施工难点。

南京扬子江隧道工程施工中承受的水土压力“高“达到7.7kg/cm2,(即相当于77m的水头压力),居目前超大直径盾构水下隧道项目之最。隧道最“深”度处到江底77m处,地层存在抗压强度达120MPa硬岩,对盾构掘进存在很大风险。盾构水下一次掘进距离长,地质条件复杂,在掘进过程中刀具更换极为困难,两条双向六车道的四千米长盾构段隧道掘进需一气呵成,对盾构刀具的设计要求极高。同时盾构始发和接收深基坑以及盾构隧道施工工法众“多”。

另外隧道内设计双层4车道结构,盾构掘进时,洞内空间狭小,拥“挤”,管线密布,运输繁忙,而内部结构必须紧跟盾构同步施工,前后上下多工序同时作业,狭小、拥挤的空间多工种施工,管理难度大。

扬子江隧道工程同时与纬七路长江隧道具有盾构超“大”,地质状况“险”恶,隧道穿越的覆土超“薄”等特点。

5 两项工程建设遇到的问题

5.1 南京长江隧道工程建设中出现的问题

南京长江隧道工程在建设中取得很多可喜的成绩,创造了超大直径泥水盾构在复合地层中设计与施工许多科技成果,但是由于建设经验的不足,也出现过诸多问题。

尽管工程前期也做了大量的模拟实验研究,但是因当时可借鉴的同类工程在国内几乎空白,再加之南京长江隧道工程地质比较复杂,在工程建设过程中,对工程水文地质状况的认识不足是从根本上制约纬七路长江隧道顺利贯通的原因,笔者把本工程建设重点暴露的几个问题作了总结。

1)没有充分的认识本工程的水文地质条件的复杂性,在盾构刀具设计上存在一些不足和缺陷,如刀具设计数量偏少,切刀总共为229把,先行刀仅为24把;刀具设计组合类型偏少,如没有安装滚刀,遇到复杂地质状况时,盾构无法适用,工程前期研究远远不够,也与没有同类工程经验有关。这是工程工期延误最关键的因素之一。

2)刀具磨损报警系统的失效,在盾构设计时,技术人员过分依赖刀具磨损报警系统,过分乐观该项不成熟的技术,不去总结分析盾构掘进中出现的问题,其实盾构开挖过程中,刀盘的扭矩是一个重要的判断刀具磨损程度的参数,在同样的地质条件和盾构推力下,当刀具完好时,进尺明显,而扭矩正常,而当刀具磨损严重时,刀盘扭矩异常偏大,盾构几乎无进尺,这是有经验的盾构技术人能判断出来的。因此,在今后工程中,盾构设计人员要加强研究刀具磨损系统的可靠性,可以采用视频化监控刀具的磨损状况;同时盾构施工人员也要加强研究,能通过掘进参数的比较判断刀具的磨损状况是很重要的。

3)没有及早的进行水下带压更换刀具作业模拟训练,培训能在高水压下作业的人员。当盾构刀具磨损严重,甚至刀盘都被损伤时,在常压下处理无法完成,才紧急采取水下带压作业,难度太大,耗时太长,很是失败。

4)施工过程中,盲目追求进度,而忽视对设备的维护和刀具的检查和维护工作,致使盾构刀盘被严重磨损还不为所知,直到盾构无法推进时才采取措施,这是盲目追求进度,未能制定科学合理的进度计划所造成的。如在淤泥质粘地层月进度可以达到400多米,创造了超大直径盾构掘进记录,但是在砂卵石地层盾构是很难达到这个进度的,但是施工人员盲目的推进,不去保护刀具和设备,只能造成严重后果,也给我们一个深刻教训。

5)在盾构掘进过程中,没制定严格的盾构刀具检查管理制度,不能根据实际情况定期和不定期的进行刀具检查,评估刀具磨损情况,针对实际情况制定切实可行的盾构掘进计划。而是盲目的进行施工,直到刀具磨损严重了才去检查,这时刀盘都已经被磨损了,工程管理制度的缺失也是教训之一。

5.2 纬七路长江隧道超浅埋冒顶处理措施

南京长江隧道工程水文地质条件比较复杂,江底浅覆土厚度仅为10.8m,0.7倍洞径,且该处主要为(8)、(9)粉细砂地层,其粘聚力差,盾构掘进中易发生隆馅事故,造成隧道冒顶,一旦发生泥水劈裂,造成江水倒灌,无法建立泥水平衡,危及整个工程建设的安全,在盾构推进中采取以下措施很好的规避冒顶风险的发生。

1)在江底浅覆土地层,通过准确勘探,精确掌握浅覆土厚度是计算盾构泥水压力的关键。

2)盾构推进中,严格控制泥水压力,通过复合式泥水盾构气垫调正,能把泥水压力精确的控制在±0.5bar,这样可以防止盾构开挖面泥水压力偏大,造成覆土上拱;或泥水压力偏小,造成塌方冒顶。

3)除控制泥水压力之外,要严格控制泥水质量,提高泥水的粘度,滤失量等各项指标,防止泥水损失,这也是控制泥水压力的有效措施。

4)要加强盾构同步注浆的浆液质量和数量,即保质保量的及时填充管片壁厚空间,防止盾构推进中浅覆土二次沉陷造成塌方冒顶。

5.3 扬子江隧道工程建设中的问题

南京长江隧道工程的建设经验对扬子江隧道工程有很好的借鉴作用,但是在扬子江隧道建设中依然出现了许多问题,尽管扬子江隧道工程对盾构的设计和施工管理方面做了很多充分的准备,但是在其建设过程出现的问题也值得我们反思。首先表现对工程地质的认识不足,造成盾构刀具设计不合理以及刀具配置无法适用超大断面隧道上软下硬地层的耐磨要求,致使刀具磨损严重,开挖速度慢,延误了工程工期。同时由于水压力大,盾构刀具带压作业尽管前期做了很多准备,但是工程技术人对实际情况的预判还有较大差别,造成盾构刀具更换缓慢,同时也延误了工期。

6 结语

南京长江隧道工程与南京扬子江隧道工程在地下工程领域内均为世界级难度的工程,本文对其施工技术特点尤其是盾构隧道施工技术的对比,无论是对国内甚至国际同类工程的建设都有一定的参考价值,其中南京长江隧道工程的建设取得了多项科研成果和国家专利,为中国水下工程在复合地层条件下建设积累了宝贵的经验。

在扬子江隧道工程建设中,因为汲取了南京长江隧工程建设成功的地方,也总结了其中失败之处,深入研究扬子江隧道工程技术难题,为该工程的顺利贯通奠定坚实的基础,两项超大直径盾构设计与施工取得的宝贵经验为国内以及国际同类工程的建设提供有益的参考。

摘要：通过对同类工程对比分析的方法,以南京长江隧道和杨子江隧道工程实例为基础,指出在高水压、超浅埋、长距离、高强度的卵石地层修建超大直径盾构隧道应掌握的关键技术。尤其是在恶劣的复合地质条件下,如何考虑设计盾构开挖刀具,延长盾构刀具的使用寿命,以及重视工程水文地质的研究并针对性的部署应对措施是大直径穿江盾构隧道工程成败的关键,寄希望能对国内外同类工程建设发挥一定的建设性作用。

关键词：长江隧道,扬子江隧道,技术对比

参考文献

[1]黄德中.超大直径土压平衡盾构施工土体改良试验研究[J]现代隧道技术,2011,V48(4):65-71HUANG De Zhong.Research of Soil Improvement during Super Large Diameter Earth Pressure Balanced Shield[J],2011,V48(4):65-71

[2]周文波超大直径土压平衡盾构在中心城区公路隧道中的应用技术探讨[J]现代隧道技术,2013,V50(3):1-7ZHOU Wen Bo.Discussion of the Application of ExtraLarge Diameter EPB Shields to Road Tunnels in Central Urban Areas[J],2013,V50(3):1-7

[3]施仲衡.地下铁道设计与施工[M].西安:陕西科学技术出版社,1997Shi Zhonheng.Design and construction of underground railways[m].Xian:Shanxi science and technology press,1997

[4]张民庆何志军游旭等.铁路隧道底部混凝土质量评定的研究与应用[J].铁道工程学报.2015,NO.9:85-91

[5]竺维彬,王晖,鞠世健.复合地层中盾构滚刀磨损原因分析及对策[J].现代隧道技术,2006,43(4):72-76.Zhu Weibin,Wang Hui,Ju Shijian.Analysis of disc cutter of shields in composite ground and counter measures[J].Modern Tunneling Technology,2006.

[6]赵明高水压盾构隧道管片接缝防水可靠性试验研究[J].现代隧道技术,2013,V50(3):87-93ZHAO-Ming.Experimental Study on the Reliability of Shield Tunnel Segment Joints to Remain Watertight Under High Water Pressure[J],2013,V50(3):87-93

[7]骆汉宾宫培松胡其虎等.地铁设计管理系统的研究与应用[J].铁道工程学报.2013,NO.9:85-91LUO Han-bin GONG Pei-song HU Qi-hui.A study and application on management system of metro design[J]Journal of railway engineering society.2013,NO.9(ser.180):85-91

[8]王良.盾构法施工在北京地铁5号线的应用[J].都市快轨交通,2004,17(5).Wang Liang.Shield method construction in Beijing Metro Line 5 line of the application[J].Urban rapid rail transit,2004,17(5).

[9]杨红军,徐军哲.盾构施工工程技术人员应具备的能力[J]现代隧道技术,2011,V48(4):55-58YANG Hong Jun,Xu Jun Zhe.Qualification of Technicians for Shield Tunneling[J],2011,V48(4):55-58

[10]李洪祺.复合式TBM在重庆地区复合地层的适应性分析[J].建筑与工程,2011,(9):678-683LI Hong qi.Adaptability Analysis of Combined TBM Passing through Mix Ground in Chongqing Area[J].Architecture and Engineering,2011,(9):678-683

隧道工程设计 篇2

1隧道工程机电设智能监控系统

1.1系统概述

隧道工程机电设备的智能监控系统需要众多不同的技术予以支持，通常包括计算机技术、集成电子技术、现代信息处理技术、现代通信技术、智能自动化技术、和管理与决策支持技术等。隧道工程机电设备的智能监控系统可以对信息进行搜集，然后进行加工进行使用，在此过程中进行信息的资源整合，从而达到最佳效果。

1.2建立隧道工程机电设备智能控系统的必要性

建立隧道工程机电设备智能监控系统是十分必要的，因为该系统在保障隧道工程的安全方面扮演着重要角色，目前，隧道工程的安全性的主要影响因素一是地质而是管理。一旦隧道工程发生地质灾害，机电设备智能监控系统就会启动应急模式，利用实施监控确定隧道内部的安全，并根据实际情况来进行救援和处理，可以尽最大可能减少人员伤亡和财产损失。

1.3隧道工程机电设备智能控系统的构成

1.3.1智能交通系统

（1）高清视频事件检测子系统高清视频事件检测子系统的设备是由多种复杂设备共同组成的，包括高清彩色摄像机、视频编码器、云台、解码器等等[2]。其中中心设备主要包括高清视频事件检测服务器、中心控制服务器、高视视频事件检测主机、系统管理服务器等多个部件。各组成部分的配合协作，能够管控车辆确保良好的交通状况。（2）隧道车道灯控制子系统隧道车道灯控制子系统主要包括隧道车道灯组、车道灯信号机、控制软件、中心管理主机等几个部分，该系统主要通过控制信号灯的方法负责管制交通，并且系统可以在救援工作中发挥作用，即通过和交通诱导信息发布系统合作来阻止车辆进入发生危险的隧道。（3）交通诱导信息发布子系统交通诱导信息发布子系由诱导信息分析处理和交通诱导屏两部分组成的。该系统的主要是由LED交通诱导屏、诱导屏控制单元、交通诱导服务器和操作终端等设备共同构成的[3]。交通诱导信息发布子系统能够根据交通路况的实时变化来发布信息，从而引导车辆分流，减少车辆的拥堵。（4）隧道超速违法抓拍和禁行子系统该系统可以通过前端违法抓拍设备、数据接收处理服务器、操作终端等多个设备的配合抓拍到超速车辆。（5）警用无线通信子系统警用无线通信子系统主要是通过交管无线通信子系统和无线通信子系统的结合发挥作用的。通常情况公安部门和交管部门在处理各种突发事件时用该系统进行处理。

1.3.2综合监控系统

（1）综合监控中心平台综合监控中心通常以标准以太网作为局域网，且由于双网具有明显的优势，大部分都采用双网。这使得监控系统取得了极佳的稳定性，在单点故障的情况下，不影响其他设备的工作运行。（2）火灾自动报警子系统火灾自动报警子系统的设备非常复杂，主要包括消防专用电话总机、隧道紧急电话主机、火灾报警主机、手动报警按钮感温光纤探测器等设备。该系统具有实时监控的功能，遇到危险时，第一时间察觉火灾发生的地点，及时向相关部门发出警报，再通过广播将火灾的消息告知公众[4]。并且该系统可以通过诱导发布系统和控制排水系统以及电气照明系统等的配合来进行人员疏散、及时救援、减少人员伤亡、减低财政损失。（3）设备监控子系统设备监控子系统直接接入局域网，由现场总线、控制器及其温湿度探测器等设备呈分散式构成，可以对环境和机电设备的信息进行采集。（4）电力监控系统电力监控系统包括网络通信层、站级管理层、间隔设备层多个部分，此系统可以通过网络平台促使测控单元与监控系统得以正常运行。

2隧道工程机电设备的维护管理

2.1隧道工程机电设备维护管理的必要性

机电设备对于高速公路的正常运作来说具有极端重要性，高速公路的收费、通讯和稽查等活动的开展都必须依靠机电设备的运行。对于隧道而言，机电设备就更加重要。但是，如果没有对隧道工程机电设备进行维护管理或是维护管理不达标，都会对设备的使用寿命造成不利影响，并且会增加不必要的维修费用[5]。所以说，对隧道工程机电设备进行维护管理不仅是十分必要的而且具有重要意义。

2.2隧道工程机电设备维护管理中的问题

2.2.1效率低下

尽管我国公路的建设规模不断扩大，但隧道工程机电设备的维护管理工作由于受到我国目前传统管理体制的影响，加上某些隧道在特殊的地理位置上，分散式的运作方式使得维护管理效率低下，管理工作困难重重，不仅造成人员的浪费，也使得经济效益难以取得最佳效果。

2.2.2缺乏隧道工程机电工程养护系统评价标准

我国目前尚未形成一套合理的受到多数人认可的隧道工程机电工程养护系统评价标准，某些单位常常为了及时交工，往往只重视路面工程，根据经验做出判断，对于施工安全缺乏重视，难以保障施工的进度和安全。

2.3进行隧道工程机电设备的维护管理的建议

2.3.1实现资源共享

更好地进行机电设备维护管理工作，不仅需要个单位的协作配合还应做到信息共享，明确各自的责任、细化工作流程，统一人员的配置，整合资源并加以共享，使得各单位各系统都能更好的发挥各自的只能，使隧道机电设备维护管理工作取得更好的效果。

2.3.2建立合理的养护系统评价标准

为了保障施工的质量和安全，建立一套合理的受到多数人认可的隧道工程机电工程养护系统评价标准是十分重要的，此评价体系不仅要包含多个指标，还应具备可量化和可执行的特点，对于隧道工程机电设备维护管理做出规范和要求。

2.3.3加强维修队伍的建设

维修队伍应该在隧道工程的各个方面和各个阶段都做到绝不缺席，对机电设备高度负责也是对施工安全做出保障[5]。为了更好地进行隧道工程电设备的维护管理，维修队伍需要提高自身素质，重视队伍的建设，要求维修人员对施工现场和设计图纸都有详细了解，工程验收做到严格把关，不断提升专业素质并具备高度的责任心和进取精神，在实践中积累经验总结教训。

3结语

总而言之，对隧道工程机电设备实施智能监控及维护管理是必要的且重要的，不仅具有极大的经济价值还包括重要的社会效益。相关部门应该把隧道工程机电设备的智能监控及维护管理工作放到突出位置，在深入研究隧道工程机电设备的维护管理工作中的常见问题的基础上，针对如何更好地进行隧道工程电设备的维护管理工作进行探讨。

参考文献

[1]林华彬.高速公路电力监控智能化管理技术探讨[J].公路交通科技：应用技术版，20xx，22（1）：23~24.

[2]张文.隧道施工监控量测数据分析处理和信息管理系统研究与应用[D].兰州交通大学，20xx，44（7）：102~104.

[3]刘洋，陈帅.高速公路隧道集成化智能化监控技术与设计分析[J].大科技，20xx，9（5）：92.

[4]范璐.智能信息化监控系统在隧道工程中的运用[J].工程技术：文摘版，20xx，4（11）：00096.

[5]周进.公路隧道前馈式通风系统及隧道机电智能监控技术研究新进展[J].移动信息，20xx（11）：00042~00044.

尤溪隧道通风方案优化设计 篇3

【关键词】通风系统;通风方案;大直径风管;能耗损失

0.工程概述

尤溪隧道为我单位控制性工程，长度6788m，分为溪口尾斜井以及出口两个工区施工。溪口尾斜井位于秀村小学附近，洞身采用双车道断面形式，与正洞斜交与DK377+115位置，进入正洞后向正洞大、小里程两个工作面同时施工。

1.工程进展情况及通风方案概述

1.1施工完成情况

表1 尤溪隧道施工完成情况

1.2原通风方案

原设计尤溪隧道斜井工区和出口工区均采用压入式通风。斜井工区采用在溪口尾斜井洞口2×110KW和4×75KW轴流对旋风机各一台，分别向小里程和大里程方向正洞掌子面压入新鲜空气，斜井与正洞相交位置设置两台30KW射流 ，将污浊空气向洞外导出，避免形成环流，缩短通风时间。出口采用2台2×110KW轴流对旋风机接力压入式通风，第2台风机设置在距出口2200～2300m的位置。

在尤溪隧道正洞内衬砌台车等通风瓶颈位置设置射流风机，达到增加风压和诱导气流的作用。

通风管路采用直径1.5m的软风管，确保通风管道布设的平、直、顺并及时堵漏，减小风阻损失及漏风。

尤溪隧道原通风方案示意图如下：

尤溪隧道通风平面示意图

1.3通风效果

连续阴雨天气以及即将到来的高温天气导致目前溪口尾斜井工区正洞通风困难，洞内空气质量差，通风时间过长导致每个工作面每日只能完场1个循环（3.5m）的进尺，同时洞内空气质量差还导致了仰拱和二衬等工作面工作环境无法保障，工人无法施工，施工进度缓慢，已严重影响了施工进度计划的完成。

1.4优化方案概述

根据目前的通风效果以及现有的施工条件，若想改善通风效果只能增加风机数量，减小通风管道风损和漏风，加大压入洞内新鲜空气数量，同时增设向洞外抽排空气的轴流风机和导流的射流风机，消除通风瓶颈，缩短通风时间，确保施工进度计划的实现。

2.溪口尾斜井工区通风优化方案设计

2.1设计原则

充分利用现有设备，在满足通风效果的前提下，进行合理调配减少新购风机的数量。在净空允许的情况下，采用大直径风管，减少能耗损失。通过适当增加一次性投入，减少通风系统的长期运行成本。

2.4通风机工作风量

2.6风机选择

根据通风机工作风量及风压计算结果可知，溪口尾斜井小里程方向通风机工作风量不得小于2240m3/min，工作风压不得小于676Pa；大里程方向通风机工作风量不得小于3040m3/min，工作风压不得小于1478Pa。原施工方案通风机配备情况无法满足施工通风要求，向大里程方向需要再增加一台轴流风机与原有风机并联向洞内压入新鲜空气；同时为了缩短通风时间，提高通风效率，在斜井底增设1台轴流风机向洞外抽排污浊空气。根据计算结果和现有设备配置情况，优化后风机配备情况如下表：

表2 尤溪隧道溪口尾斜井工区轴流风机配备

另外为了消除通风瓶颈，在斜井底部以及衬砌台车附近共设置4台30KW射流风机，对空气进行导流，加快通风速度并提高衬砌工作面的施工环境。

3.施工效果总结

通过对通风方案的优化和实施，隧道内空气质量有了非常明显的提高；大大减少了爆破后的通风时间，保证了尤溪隧道按时贯通；为衬砌施工人员提供良好的施工环境，且保证车辆运输视野，大大地提高了隧道内交通安全。[科]

【参考文献】

［１］李宏晋.特长隧道通风方案及其优化[J].铁道建筑技术,2012(1).

［２］李永生.山岭隧道施工通风方式的发展[J].隧道建设,2010(5).

［３］宋国森,胡斌.特长公路隧道平导通风方案研究及优化[J].2011(4).

隧道工程设计 篇4

1 测量软件隧道模块在隧道工程测量中应用的关键技术说明

测量软件隧道模块在隧道工程测量中应用的关键技术主要包括线路计算、放样功能、断面测量、掌子面周边眼标定以及模板、设施定位安装等关键技术, 以下将分别给予详细的说明。

(1) 线路计算、放样功能, 能计算任意点里程坐标正、反算, 能计算圆、缓和、凸型、S型、C型、回头曲线、卵型曲线等, 实时现场计算。

(2) 断面测量, 任意设站, 可以完成多个断面测量, 隧道断面超、欠挖值, 超、欠挖面积检查, 断面测量完成的同时数据处理完成。

(3) 掌子面周边眼标定, 任意设站, 随机测点, 实时计算, 直接给出标定指导值, 速度快、效率高, 精度高。

(4) 模板、设施定位各安装, 现场施工指导模板、拱模、密封圈、钢拱架、锚杆的定位安装, 定位安装效率高、精度高。

2 测量软件隧道模块在隧道工程测量中应用的准备工作

第一, PDA (HP IPAQ) 掌上电脑开启, 进行开始菜单启动I-SurveyGeomatic Office, 创建新项目 (工程名称、创建人员、工程说明、天气条件、建筑名称、建设单位、监理单位、施工单位等录入完成) 点击创建按钮完成工程项目创建。

第二, 点击桌面参数图标进行参数录入, 参数的录入主要包括平面参数录入、纵坡参数录入和断面参数录入, 以下将分别给予详细的说明。

(1) 平面参数录入, 对于连拱隧道平面参数录入按照左右洞单独进行参数录入。陇内隧道位于直线段上参数如下:

(1) 桩号K 1 7+6 3 6.7 1 8的坐标为 (620255.642, 512852.729) , 桩号K18+994.837的坐标为 (618953.633, 513239.007) 。

(2) 左右洞距中线7.08米。

点击参数录入平面图标进行平面参数录入, 创建进入另存为界面, 给平面参数文件命名:SD CARD百靖百靖左.hor, 确定进行平面参数录入, 要输入的相关参数如下:

曲线类型为交点法直线, 交点里程为17636.718, 两个交点的坐标分别为 (620257.656, 512859.454) , (618995.647, 513245.795) , 交点里程为18994.837。

对数据进行复核无误后点添加进行翻页点右下角存盘图标进行数据存盘并翻页进行图形存盘, 完成相关操作后, 退出平面参数录入界面。需要说明的是, 如平面参数为连续线型的圆曲线、缓和曲线等则在添加后继续进行交点法圆曲线、交点法缓和曲线等录入。

(2) 纵坡参数录入, 点击参数录入纵坡图标进行纵坡参数录入, 创建进入另存为界面, 给纵坡参数文件命名:SDCARD百靖百靖纵坡.ver, 确定进行纵坡参数录入, 纵坡参数录入第一段必须为直线, 要输入的相关参数如下:

曲线类型为直线, 起始交点里程为15600, 起始交点高程为399.68, 终止交点里程为16100, 终止交点高程为419.18。

输入相关参数, 经检查正确无误后添加如下的参数:

曲线类型为竖曲线, 起始交点里程为16100, 起始交点高程为419.18, 终止交点里程为17840, 终止交点高程为448.76, 竖曲线半径为16000, 其中凸曲线时为正, 凹曲线时为负。

以上经检查正确无误后进行如下的参数输入:

曲线类型为竖曲线, 起始交点里程为17840, 起始交点高程为448.76, 终止交点里程为18340, 终止交点高程为450.4, 竖曲线半径为25000。

以上参数经检查正确无误后进行如下参数的输入:

曲线类型为竖曲线, 起始交点里程为18340, 起始交点高程为450.4, 终止交点里程为19130, 终止交点高程为467.666, 竖曲线半径为22000。

(3) 断面参数录入, 断面参数录入需要注意如下几点:

(1) 以隧道中心线与线路标高线 (一般为内轨顶面) 的交点为坐标系的原点, 图1的01 (0, 0) 为坐标原点。

(2) 天顶方向为Z坐标轴, 上正下负, 如图1中竖轴为Z坐标轴。

(3) 线路标高线 (一般为内轨顶面) 为Y坐标轴, 左负右正, 如图一中横轴为Y坐标轴。

(4) 断面参数坐标数据和半径都是以厘米为单位。

(5) 角度按度分秒方式录入, 顺时针依次录入各段曲线, 录入曲线数据后添加一段曲线。

3 测量软件隧道模块在隧道工程测量中的实际应用分析

本文以测量软件隧道模块在隧道工程隧道断面的测设中的应用为例, 来对测量软件隧道模块在隧道工程测量中的应用进行分析。其中测量软件隧道模块在隧道工程隧道断面的测设步骤如下:

第一, 进行PDA与Nivo c 2.0的联机。在测站点上整平对中Nivo 2.0 c全站仪, 开启Nivo 2.0 c进入Tsmode模式进行仪器通讯设定 (界面和PDA保持一致) , PDA按下仪器设定进行仪器设定界面为:仪器厂商为日本的尼康, 仪器为Nivo c系列, 端口为COM 1, 波特率为9600, 数据位为8位, 停止位为1位, 校验时间为6秒, 仪器类型为全站仪。设置好后, 按下关闭按钮存盘退出, 设置成功。

第二, 设站定向。在设站点和后视点的三维坐标数据录入复核无误后按下计算按钮进行计算, 后视方向值返回后按下关闭按钮完成设站定向。

第三, 道路参数管理。打开道路图标进行道路参数管理界面。线路平面参数, 按下打开图标选择线路平面参数文件S D CARD百靖百靖左.hor, 线路纵坡参数, 按下打开图标选择线路纵坡参数文件SD CARD百靖百靖纵坡.ver, 设计断面参数, 按下打开图标选择设计断面参数文件SD CARD百靖百靖断面.sha。完成后关闭界面退出线路参数管理。

第四, 测量放线。按下线路图标, 在线路测设界面下按下隧道图标进入隧道模块, 进入如下界面:测点名为1, 测量坐标为 (619170.444, 513175.614, 462.515) , 设计高为459.775, 设计差为462.51, 改正为0, 偏离中线为6.179, 改正为0, 完成以上参数输入后, 按下记录图标进行下一个点测量直至整个断面测量完毕翻页进行数据EX-CEL界面按下存盘图标进行数据存储, 完成隧道断面的测设。

第五, 主要的超欠挖量断定和控制。在测量过程中测量完毕按下XY-K后显示的径向差即可作为断面开挖过程中超、欠挖和模板、设施定位和安装的基础。然后退出隧道模块按下查看图标进行断面数据处理界面, 打开实测数据文件SD CARD百靖Z D K 1 8 7 6 9.m e a, 更换设计断面S D CARD百靖百靖断面.sha, 按下成果生成, 生成DXF图形报告文件SDCARD百靖DK18+768.665.dxf。

第六, 炮孔标定和机具及模具指导定位。以上为隧道模块断面测量软件测试全过程, 一个断面测量经测试劳动强度相当于常规测量的40%左右, 严格控制超、欠挖, 并有效的指导施工机具及模具等的施工就位, 切实的提高施工效率, 为工程建设创造较高的效益。

4 结语

大量的工程实践证明, 测量软件隧道模块在隧道工程测量中的应用可以严格控制工程的施工质量, 并有效的指导施工机具及模具等的施工就位, 相关数据还表明, 测量软件的应用使测量工作强度降低60%左右, 测量工作效率提高60%左右, 隧道施工成本节约20%左右, 可见, 测量软件隧道模块在隧道工程测量中的应用, 显著的提高了工程的施工效率, 但也存在不饱和缓和曲线型线路无法进行计算的缺陷。

参考文献

隧道工程工作汇报 篇5

一、工程概况

宜昌穿越长江隧道全长约1390m，两端设有出发井、接收井。本工程于2006年4月开工，目前完成了管片生产、出发井浇注；盾构掘进成巷135环（162m+1m）。

本工程由中石油管道局四公司承担施工，重庆中庆监理工程公司实施监理。

二、质量管理

在工程施工中，为确保工程质量，主要从以下几个方面进行管理：

首先从人员上进行控制：对监理、施工单位到场管理人员的资质、上岗证进行核查，特殊工种人员现场随时抽检，是否持证上岗。其次从管理制度、体系上进行检查：检查施工单位的质保体系是否正常运转、各级质量管理人员是否到位、是否遵守有关质量管理制度。第三，对现场质量进行检查：现场有关的质量检查验收监理是否按程序进行，施工所用材料是否合格、设备是否完好，并对工程实体质量进行抽检。参加工地例会和专题例会，解决施工中存在的质量问题。第四，对工程资料进行检查，是否及时、完整。

三、进度管理

检查施工分解计划与总计划的相符性；实际施工进度是否按计划完成。

四、合同管理

检查监理、施工单位是否满足合同约定的要求，是否按合同执行。工程计量是否符合合同约定的计量规则。

五、组织协调

在前期或施工中，为了不影响施工，积极、主动地加强与当地机构或职能部门的联系，协调有关项目事宜，确保工程顺利实施。

公路隧道新奥法设计施工 篇6

摘要：本文主要阐述了现代公路隧道的发展概况，特点，新奥法施工设计施工的原理与方法。

关键词：发展概况特点新奥法设计方法要点

0引言

二十世纪以来，人类对地下空间的需求越来越多，因而对地下工程的研究有了一个突飞猛进的发展。有关现代公路隧道的修建，始于1927年美国纽约哈德逊河底的荷兰盾隧道。其后，随着隧道施工技术新奥法、挪威法、以及TBM等方法的确立，许多伴随有全横向式，或半横向式，或纵向式，或混合式通风方式，以及现代照明和监控技术的长大公路隧道相继建成。到2000年底，长度超过3.0km以上的公路隧道已有近400座，最长的达24.5km。在大量的地下工程实践中，人们普遍认识到，隧道及地下洞室工程，其核心问题，都归结在开挖和支护两个关键工序上。即如何开挖，才能更有利于洞室的稳定和便于支护.若需支护时，又如何支护才能更有效地保证洞室稳定和便于开挖。这是隧道及地下工程中两个相互促进又相互制约的问题。

1现代公路隧道的特点

1.1隧道越修越长随着道路等级标准的逐渐提高和隧道设计理论和施工技术的不断改进，公路隧道的修筑长度从上世纪初的二、三公里已发展到现在的数十公里。比较著名的有日本的关越隧道(11.05km)、意大利的勃朗峰隧道(11.6km)，奥地利的阿尔贝铭隧道(13972km)、瑞士的圣哥达隧道(16.82km)，最近通车的挪威奥尔兰隧道更是长达24.5km。国内公路隧道的修筑虽然才20多年，但发展很快。代表性的有七道梁隧道(1.56km)、梧桐山隧道.(2.328km)、打浦路隧道(2.76km)、大溪岭隧道(4.10km)、二郎山隧道(4.16km)，近年竣工的秦岭终南山公路隧道，设计长度为18.004km。这些长大公路隧道的成功修建，除了道路等级标准要求的提高，人们宁绕勿穿观念的改变外，新的施工工艺，现代通风监控技术和许多成功的经验起着决定性的作用。

1.2曲线隧道逐渐增多在新的隧道设计理论和施工技术的推动下，特别是在总结公路隧道运营管理的实践经验后，现代公路隧道的选线，已完全打破了过去的宁直勿弯的规则，曲线隧道逐渐增多，国外更是到处可见。正在施工的奥地利巴拉斯基复线隧道，结合地形和环境条件，设计了一段长达1.2km的曲线隧道。曲线隧道的设计，不仅可以避开不良地质，而且对促使行驶中的司机，提高警惕和不受出口“白洞”影响，避免引起交通事故很有帮助。

1.3双洞取代单洞由于单洞双向交通不能充分利用汽车交通风，并且要求通风设备装机容量增加，特别是单洞双向交通的事故率远远高于双洞单向交通。故而近十多年来，双洞单向交通隧道逐渐取代单洞双向交通隧道。国外目前正在将早期100多座单洞双向交通隧道，改变为双洞单向隧道。这对降低通风难度，节约能量，减少事故很有帮助，而且还可以提高交通量，满足防灾救灾和备战的要求。

1.4纵向通风方式占主导地位截至2008年的统计，全世界建成的近400座长度在3 0km以上的公路隧道，20世纪80年代以前的多为全横向式通风或者半横向式通风，以欧洲的瑞士、奥地利和意大利为代表。而近20多年，特别是纵向通风方式出现后，公路隧道的通风方式基本分为两大派。欧洲仍以全横向、半横向居多，而亚洲以日本为代表，全为纵向。近年来，随着汽车排污限制标准的提高，控制公路隧道通风量的因素已从CO逐渐过渡为烟雾浓度，加之双洞方案逐渐取代单洞方案，所以分段纵向通风方式已经占主导地位。日本甚至认为.加静电除尘器的分段纵向通风方式，可以适应任何交通形式和任何长度的公路隧道。近年来，欧洲各国也逐步转变传统的观念，在许多新修或者增修的复线长大公路隧道中，用分段纵向通风方式取代过去的半横向或全横向通风方式。

1.5隧道服务水平很高随着公路隧道通风、照明、监控等项技术的不断完善，现代公路隧道的服务水平逐渐提高。特别是在一些长大公路隧道中，高质量的照明效果，适应不同交通工况和防火救灾的通风系统，完善的交通标识，不同模式的监控方法，尽可能详细的防灾救灾预案，齐备的基础信息管理系统以及定期的检测维护技术，这些均保证公路隧道具有一个很高的服务水平。

1.6跨海隧道成为共识继芙法海底隧道成功地穿越了英吉利海峡后，隧道方案已成为跨海交通的主要形式。因为海底隧道不但避免了桥梁方案所带来的海浪、台风一系列结构力学问题，而且丝毫不影响海面航道交通和自然景观，香港的海底隧道就是显著的例子。目前正在蕴酿的海底隧道有第二条英吉利海峡隧道(37.5km)、北欧的大、小海带海峡隧道、国内的琼州海峡隧道、勃海湾隧道等。对于较长的海底隧道，毫无疑问利用铁路的摆度方案明显地优于公路直通方案。

1.7单功能向多功能转变旅游观光是现代长大公路隧道的另一显明特点，突出的例子有英吉利海峡隧道、东京湾隧道、香港湾隧道、上海延安东路隧等。人们不仅将隧道当作是交通通道，而且视其为旅游观光场所。川藏公路二郎山隧道，通车半年来，在洞口观光照像的已达近二万人次。这些隧道在设计过程中，就把隧道的交通功能和隧道区域的地理人文环境融为一体。在秦岭终南山公路隧道的工可阶段，陕西省政府就曾提出了将该隧道的通行功能和隧道区域的自然环境、旅游观光融为一体的设想。

2隧道设计施工的两大理论及其发展过程

在隧道及地下洞室工程中，围绕着以上核心问题的实践和研究，在不同的时期，人们提出了不同的理论并逐步建立了不同的理论体系，每一种理论体系都包含和解决(或正在研究解决)了从工程认识(概念)、力学原理，工程措施到施工方法(工艺)等一系列工程问题。

一种理论是二十世纪20年代提出的传统的“松弛荷载理论”。其核心内容是：稳定的岩体有自稳能力，不产生荷载：不稳定的岩体则可能产生坍塌，需要用支护结构予以支撑。这样，作用在支护结构上的荷载就是围岩在一定范围内由于松弛并可能塌落的岩体重力。这是一种传统的理论，其代表人物有泰沙基和普氏等人。它类似于地面工程考虑问题的思想，至今仍被广泛的应用着。

另一种理论是二十世纪50年代提出的现代支护理论，或称“岩承理论”。其核心内容是：围岩稳定显然是岩体自身有承载自稳能力：不稳定围岩丧失稳定是有一个过程的，如果在这个过程中提供必要的帮助或限制，则围岩仍然能够进入稳定状态。这种理论体系的代表性人物有拉布西维兹、米勒一菲切尔、芬纳一塔罗勃和卡斯特奈等人。这是一种比较现代的理论，它已经脱离了地面工程考虑问题的思路，而更接近于地下工程实际，近半个世纪以来已被广泛接受和推广应用，并且表现出了广阔的发展前景。

由以上可以看出，前一种理论更注意结果和对结果的处理：而后一种理论则更注意过程和对过程的控制，即对围岩自承能力的充分利用。由于有此区别，因而两种理论体系在过程和方法上各自表现出

不同的特点。新奥法是岩承理论在隧道工程实践中的代表方法。

3利用新奥法进行隧道设计施工的原理

3.1新奥法的概念新奥法即新奥地利隧道施工方法的简称，原文是New Austrian Tunnelling Method,简称为NATM。它与法国称收敛约束法或有些国家所称动态观测设计施工法的基本原则一致。

新奥法概念是奥地利学者拉布西维兹教授于二十世纪50年代提出的。它是以既有隧道工程经验和岩体力学的理论为基础，将锚杆和喷射混凝土组合在一起作为主要支护手段的一种施工方法，经奥地利、瑞典、意大利等国的许多实践和理论研究，于60年代取得专利权并正式命名。之后这个方法在西欧、北欧、美国和日本等许多地下工程中获得极为迅速的发展，已成为现代隧道工程新技术的标志之一。我国近40年来，铁路等部门通过科研、设计、施工三结合，在许多隧道修建中，根据自己的特点成功地应用了新奥法，取得了较多的经验，积累了大量的数据，现已进入推广应用阶段。但在公路部门新奥法的应用仅为50％左右。目前新奥法几乎成为在软弱破碎围岩地段修建隧道的一种基本方法，技术经济效益是明显的。

3.2新奥法的基本要点

3.2.1岩体是隧道结构体系中的主要承载单元，在施工中必须充分保护岩体，尽量减少对它的扰动，避免过度破坏岩体的强度。为此，施工中断面分块不宜过多，开挖应当采用光面爆破、预裂爆破或机械掘进。

3.2.2为了充分发挥岩体的承载能力，应允许并控制岩体的变形。一方面允许变形，使围岩中能形成承载环；另一方面又必须限制它，使岩体不致过度松弛而丧失或大大降低承载能力。在施工中应采用能与围岩密贴、及时筑砌又能随时加强的柔性支护结构，例如，锚喷支护等。这样，就能通过调整支护结构的强度、刚度和它参加工作的时间(包括闭合时间)来控制岩体的变形。

3.2.3为了改善支护结构的受力性能，施工中应尽快闭合，而成为封闭的筒形结构。另外，隧道断面形状应尽可能圆顺，以避免拐角处的应力集中。

3.2.4通过施工中对围岩和支护的动态观察、量测，合理安排施工程序、进行设计变更及日常的施工管理。

3.2.5为了敷设防水层，或为了承受由于锚杆锈蚀，围岩性质恶化、流变、膨胀所引起的后续荷载，可采用复合式衬砌。

3.2.6二次衬砌原则上是在围岩与初期支护变形基本稳定的条件下修筑的，围岩和支护结构形成一个整体，因而提高了支护体系的安全度。

上述新奥法的基本要点可扼要的概括为：“少扰动、早喷锚，勤量测、紧封闭”。

3.3利用弹簧理解新奥法原理

3.3.1洞室边缘某一点A在开挖前具有原始应力(自重应力和构造应力)处于一个平衡状态。如同一根弹性刚度为K的弹簧，在P0作用下处于压缩平衡状态。

3.3.2洞室开挖后，A点在临空面失去约束，原始应力状态要调整，如果围岩的强度足够大，那么经过应力调整，洞室可处于稳定状态(不需支护)。然而大多数的地质情况是较差的，即洞室经过应力调整后，如不支护，就会产生收敛变形，甚至失稳(塌方)，所以必须提供支护力PE，才能防止塌方失稳。等同于弹簧产生了变形u后，在PE作用又处于平衡状态。

3.3.3由力学平衡方程可知，弹簧在Po作用时处于平衡状态：弹簧在发生变形u后，在PE的作用下又处于平衡状态，假设弹簧的弹性系数为K，则有：

Po=PE+KU

讨论：(1)当u=O时，Po=PE即不允许围岩变形，采用刚性支护，不经济：

(2)当ut时，PEl；当ul时，PEt。即围岩发生变形，可释放一定的荷载(卸荷作用)，所以要允许围岩产生一定的变形，以充分发挥围岩的自承能力。是一种经济的支护措施，围岩的自稳能力P=Po PE=KU；

(3)当u=u。时，发生塌方，产生松驰荷载，不安全。

4新奥法设计施工的要点

4.1围岩是受洞室开挖影响的那一部分岩(土)体，围岩是三位一体的即：产生荷载、承载结构、建筑材料。

4.2隧道是修筑在应力岩体中的，具有特殊的建筑环境，不能等同于地面建筑。

新疆天山公路隧道设计 篇7

1 隧道总体设计

1.1 隧道位置选择

对中、长隧道, 路线布设服从隧道, 在确定隧道位置及高程的基础上, 布设隧道两端接引线, 如呼屯郭楞隧道、卡尔脑隧道在位置选择时就充分考虑了以上综合因素。对一般中、短隧道, 隧道位置选择服从于路线布设, 如盐水沟隧道。

1.2 洞门设计

隧道应修建洞门, 洞门是隧道两端的外露部分, 也是联系洞内衬砌与洞口外路堑的支护结构, 应保证洞口附近边坡和仰坡的稳定。目前, 我国公路隧道的洞门形式有:端墙式、翼墙式、台阶式、柱式、削竹式、喇叭口式等。本文所列举的三座隧道均采用了端墙式, 洞门正做, 洞门端墙与路堑相结合, 既美观又大方且易于施工;特殊地形条件时, 为降低仰坡高度, 保证洞口山体稳定, 可设计成斜洞门;当路线与地形斜交, 地形、地质偏压, 洞门正做时可采用削竹式洞门。仰坡处治在岩石地区采用锚喷支护加固方案, 为避免单调, 在平台处采用种植花草树木进行绿化。

1.3 隧道施工方法设计

隧道明洞段采用明挖法施工, 应做好开挖临时边仰坡的防护工作, 清除上方坡体的危岩和滚石, 确保洞口人员安全, 并加固成洞面, 严禁大开大挖;进行明洞回填时, 应两侧对称分层夯实, 待模筑钢筋混凝土强度达到规范要求, 且人工夯填至拱顶1.0 m以上时, 方可使用机械施作。

隧道暗洞段均采用新奥法施工。隧道Ⅴ级围岩段采用留核心土的上弧形导坑法开挖;Ⅳ级围岩段采用正台阶法开挖;Ⅲ级围岩段采用全断面法开挖。对Ⅴ级围岩段开挖施工时应特别注意加强超前强预支护措施, 及时施作初期支护, 加强现场监控量测, 并及时调整施工方案和设计支护参数;对地势严重倾斜且岩层产状、节理发育不利隧道开挖段开挖施工时应特别注意加强山体内侧岩体的稳定、加强超前强预支护, 及时施作初期支护, 加强现场监控量测, 并及时调整施工方案和设计支护参数。

1.4 断面形式

对不进行通风设计的中短隧道, 为减少开挖、衬砌工作量, 降低工程造价, 设计采用三心圆坦拱断面;对进行通风设计的长隧道, 为保证净空及风机安装空间要求, 设计采用单心圆或三心圆圆拱马蹄形断面;对紧急停车带, 设计采用加宽、加高的三心圆坦拱断面;对宽度较小的车行横洞, 设计采用卵形断面。

2 隧道主体工程设计

2.1 结构形式

对有地形、地质偏压的岩石隧道, 洞身衬砌采用左右不对称式拱墙变截面结构, 并对较薄弱的外侧加大衬砌截面进行处理;对土质隧道, 考虑到围岩拱效应差、在破裂角范围内自重应力大的受力特点, 采用左右对称式拱墙变截面结构;对围岩较好的隧道, 洞身衬砌采用等截面结构;对有边坡稳定性及偏压问题的洞口, 采用加长明洞的方法进行处理, 明洞衬砌外侧采用单压式带耳墙结构。

2.2 支护形式

在新奥法施工中, 通常将初期支护作为隧道一次衬砌, 即设置系统锚杆、喷射混凝土、铺挂钢筋网, 较破碎围岩还须增加钢拱支撑或花拱格栅支撑进行补强, 充分发挥被加固围岩及支护体系共同体的自承能力, 以此来承担其外侧大部分围岩压力, 保证在二次衬砌施作前隧道的结构稳定。对断层破碎带、强风化带、节理密集带及土质隧道等结构稳定性差的围岩, 在新奥法或矿山法施工中, 还必须采取辅助措施, 配合钢拱支撑或花拱格栅支撑, 设置超前支护, 保证隧道结构稳定及施工安全。由强到弱, 超前支护有大管棚、小导管及锚杆, 支撑有重型钢拱支撑、轻型钢拱支撑及花拱格栅支撑, 施工时根据围岩结构稳定性灵活进行配置, 在大小塌方处治、洞口不良地质工程施工中其作用尤为明显。

3 隧道防排水及其他工程设计

3.1 防排水

隧道防排水应遵循“防、排、截、堵结合, 因地制宜, 综合治理”的原则, 保证隧道结构物和营运设备的正常使用和行车安全。隧道防排水设计应对地表水、地下水妥善处理, 洞内外应形成一个完整通畅的防排水系统。在隧道排水设计中, 洞口段根据地形情况在洞门、明洞边仰坡刷坡线5 m外顺地势布设截水沟, 将地面径流通过截水沟引入路基排水沟或自然沟谷排走。明洞采用双层土工布 (400 g/m2) 加EVA防水板 (厚1.5 mm) 及黏土隔水保护层防水, 采用干砌片石盲沟和ϕ160半边打孔的HDPE双薄壁波纹管排水;纵向排水管与竖向引水管相连, 将明洞衬砌背后水引入隧道中心排水沟或防寒泄水洞排走;明洞在靠近回填地表设一层黏土隔水层以防地面径流下渗, 并在回填地表坡度的作用下流入洞顶排水沟排走。在结构构造防水方面, 采用橡胶止水带于明洞施工缝、沉降缝处布设, 以此形成完善的明洞防排水体系。暗洞采用土工布 (400 g/m2) 夹EVA防水板 (厚1.5 mm) 防水, ϕ100环向Ω排水管排水;ϕ160半边打孔的HDPE双薄壁波纹管与竖向引水管相连, 将暗洞衬砌背后水引入隧道中心排水沟或防寒泄水洞排走;在结构构造防水方面, 采用橡胶止水带于暗洞施工缝、沉降缝等处布设。为防止纵向排水管堵塞, 沿隧道纵向每50 m左右侧交错布设纵向排水管检查井, 以方便定期疏导检查纵向排水管。路面冲洗水通过路拱横坡排入边沟, 在洞外引入路基排水边沟, 净化处理后排放。路面渗水及无仰拱段路面下渗水通过路面结构层泄水孔和碎石垫层排入边沟, 以此形成完善的、便于维修的暗洞防排水体系。

3.2 保温防冻胀设计

保温设计常考虑以下几个方面:1) 防冻必先治水, 做好防排水设计, 确保围岩裂隙水能顺畅的排出隧道。若衬砌后围岩中的水能顺利地排出, 就能减少围岩冻胀造成隧道衬砌破坏和衬砌结构本身冻胀破坏发生的机会, 隧道防排水设计已在前面做了介绍;2) 鉴于处于高寒地区的隧道, 必须在隧道洞内采用保温设施, 使围岩水保持一定的温度才能不被冻结而顺利排出。设施中的“保温材料”必须具备:保冷抗冻性好、防火性好、防水及耐腐蚀性好等特点;“装饰抗冻层的面板”必须具备优良的防火性和抗冻性, 并能随隧道的轮廓弯曲成弧形。如卡尔脑隧道二次衬砌中设置了福利凯隧道保温系统 (FLOLIC SDBW) ;3) 隧道洞口一定范围内每隔15 m设置一道变形缝;4) 控制洞顶截水沟的排水坡度不小于8%;5) 隧道全长设置防寒泄水洞, 以利于洞内排水顺畅;6) 隧道防寒泄水洞的出水口采用保温设施。

3.3 通风形式

对一般中、短隧道, 在交通量较小的情况下, 为节约资金, 采用自然通风及预埋风机拱架和管线, 待交通量增长到一定程度后再实施纵向通风的方案;对高速公路, 一级公路中、长隧道及二级公路长隧道, 采用全射流纵向通风设计方案;对特长隧道, 采用射流纵向通风与竖井送、排风混合通风的设计方案。

3.4 照明设计

对短隧道及小于350 m的中隧道, 一般不设照明;对大于350 m的中、长、特长隧道, 在隧道两侧拱腰处设置高压钠灯进行照明。为使光线顺利过渡, 在洞口设置照明加强段、过渡段, 洞外设置路灯。

4 隧道设计前景

随着我区高等级公路建设步伐的加快, 在受地形限制的河流峡谷区, 为满足路线线形平、纵指标, 避开不良地质条件, 减少占地, 保证隧道与路线衔接顺畅, 将会出现双孔连拱隧道及小净距隧道, 突破现行公路隧道设计及施工规范。

总之, 在洞门设计中, 要改变目前设计单一的局面, 增加喇叭式洞门及具有地方建筑风格的洞门形式, 搞好隧道周围环境绿化及水土保持设计工作, 将建筑设计与自然环境融为一体。

摘要：主要介绍了新疆天山公路隧道在特殊地形、地质条件下隧道位置选择、洞门设计、隧道施工方法、结构支护形式、防排水、保温防冻胀等方面取得的经验, 并对隧道设计前景作了论述, 以提高该地区的公路隧道设计水平。

关键词：隧道设计,结构形式,防排水设计

参考文献

[1]JTG D70-2004, 公路隧道设计规范[S].

[2]周爱国.隧道工程现场施工技术[M].北京:人民交通出版社, 2004:3.

清远某隧道照明设计 篇8

关键词：隧道照明,亮度,动态调光,节能减排

随着社会经济的发展, 原有城市交通已不满足发展的需要, 须完善相应的路网, 促进社会经济发展。清远市位于粤北山区, 地势自西北向东南倾斜, 以山地、丘陵为主, 交通网比较复杂, 需新建城市交通隧道或穿山隧道才能较好的完善路网建设。

引言

由于“黑洞效应”和“白洞效应”的存在, 使得隧道照明质量的好坏会直接影响隧道的正常及安全使用。若隧道照明质量过差, 则会使得进、出隧道的驾驶员无法适应光线的急剧变化而使行车安全隐患长期存在, 导致发生交通事故的概率大大提升, 对人民的生产生活造成很大的影响。另外, 与普通的道路照明不同, 由于隧道照明的特殊性, 使得其能耗大大的高于普通道路照明。因此, 消除黑洞和白洞效应节能减排, 是隧道照明设计中两个关键的问题。

1 隧道照明设计

隧道照明是保证隧道行车安全的重要环节, 与道路照明不同, 不仅有照度、亮度、均匀度、眩光等方面的考量, 更重要的是要解决驾驶员白天进出隧道时产生的一系列视觉适应性的问题。这使得隧道照明的设计比普通道路照明要复杂, 它不仅跟隧道环境条件, 如隧道附近地形, 洞口朝向, 洞口附近视野情况, 植被等有关, 还跟土建结构的设计方案、交通状况通风方式等有很密切的关系。根据作者的设计经验, 就清远某一城市隧道照明设计提出自己的设计思路, 以供同行讨论。

本隧道为城市交通双洞人车混行隧道, 南北走向, 位于贯通城区南北主干道南侧咽喉位置, 地理位置十分重要 (如图一所示) , 每洞三车道, 设计时速60km, 全长495m, 是城市快速路的一部分。根据《建筑设计防火规范》及《广东省高速公路隧道LED照明设计与施工技术指南》, 为城市三类短隧道, 应设置一般照明、应急照明及疏散指示。

1.1 一般照明

一般照明是指保证隧道内正常行车所需的基本照明和消除出入口黑洞、白洞效应的加强照明。目前隧道照明的光源主要有高压钠灯、LED灯、荧光灯等。根据广东省相关文件, 采用LED灯作为隧道照明光源。一方面LED灯启动快, 可控性好的特点可以较好的满足隧道照明的要求;另一方面能耗低的特点也可以极大的减少高速公路运营费用, 响应国家节能减排的要求。

为了降低黑洞、白洞效应对驾驶员视觉的影响, 隧道照明入口段必须逐步逐级减光, 出口段须逐步逐级增加亮度。根据《公路隧道照明设计细则JTG/T D70/2-01-2014》, 隧道照明分为入口段1, 入口段2, 过渡段1、过渡段2、过渡段3、中间段、出口段1、出口段2.。与《公路隧道通风照明设计规范JTJ 026.1-1999》相比, 分段更加细化:入口段由一段变为两段, 后半段照度减半;出口段由一段变为两段, 出口段1照度改为3倍中间段亮度, 使照度变化更加均匀, 同时也能降低能耗, 减少运营维护费用。经计算, 隧道照明各段长度及照度标准值如表1所示。

隧道的布灯方案采用双侧对称布置方式, 灯具安装在距地6米的隧道侧壁上, 为了兼顾功能性, 安装方便和景观效果, 加强照明灯具与基本照明灯具安装高度保持一致, 加强照明均布于基本照明灯具间, 具体照明方案如表1所示。

1.2 应急照明

隧道是一个特殊封闭的构筑物, 当市电断电时, 驾驶员如不及时开启车灯, 将在一个狭小漆黑的空间内高速行驶, 危险性很大, 容易引起交通事故, 进而影响隧道甚至于整条道路的通行状况, 因此, 隧道内设置应急照明是非常有必要的。

根据《建筑设计防火规范》相关规定:隧道两侧应设置消防应急照明灯具。三类隧道的消防用电应按二级负荷要求供电, 连续供电时间不应小于1.5h, 为了避免重复投资, 本段隧道不单独设置应急照明, 采用隧道内基本照明作为应急照明。根据广东省高速公路隧道LED照明设计与施工技术指南, 隧道内基本照明应按一级负荷供电, 加强照明可按二级负荷供电。基本照明电源采用双电源末端切换形式供电, 可以满足应急照明需要。应急照明系统应保证照明中断时间不超过0.3S, PC级双电源切换动作时间小于80ms, LED灯启动时间可以达到150ms或更快的启动时间, 因此可以满足作为应急照明光源要求使用。

1.3 节能减排

隧道照明应结合洞内外亮度, 交通流量等参数来制订调光措施, 来达到节能减排目标。本隧道洞外亮度取值为4000cd/m2, 若将洞外亮度标准降低到2500cd/m2, 年耗电量将能减少30%以上。而洞外亮度随季度, 气象等变化明显, 因此, 利用调光技术来达到节能减排目标效果明显。而且根据洞外亮度改变过渡段亮度可以使驾驶人员更好的适应洞内外光线强弱变化, 保证行车安全。

2 结束语

关子隧道防排水设计 篇9

关键词：黄土隧道,泥岩,洞内防排水

1 工程概况

关子隧道是天定高速公路TD03合同段上下行分离双洞单向双车道特长隧道,位于甘肃省天水市关子镇西北边,天水—定西高速公路的控制工程之一。隧道设计车速为80 km/h,建筑限界净宽为10.25 m,限界高度5 m,隧道紧急停车带建筑限界净宽为13.00 m,净高5.0 m。隧道上行线起讫桩号SK162+180～SK166+810,全长4 630 m,最大埋深184.00 m,隧道下行线起讫桩号XK162+250～XK166+840,全长4 590 m,最大埋深183.72 m,隧道洞内纵坡为-2.18%,属岩石山岭深埋特长隧道。

2 地质条件

关子隧道总体处于商丹—天水—武山古生代构造带,但由于隧道穿越康家河—罗玉沟断裂带,其地质变化较大,对隧道防排水的要求也较高。隧道于SK164+340～SK164+400(长60 m),XK164+380～XK164+440(长60 m)穿越该断层,断层之前为弱风化泥岩和泥质砂岩为主,断层之后为弱风化砾岩。隧道进口SK162+180～SK162+400(长220 m),XK162+250～XK162+440(长190 m)围岩为新近堆积黄土、全～强风化泥岩,新近堆积湿陷性黄土;隧道出口SK166+700～SK166+810(长110 m),XK166+740～XK166+840(长100 m)残坡积角砾土、全～强风化砾岩。

3 隧道水文条件

隧址区属温带大陆性半湿润季风气候,年平均气温8.8 ℃,降水量531 mm。隧道洞顶山体上的地表水和覆盖层中的孔隙潜水在山坡低洼处和小冲沟中汇集,在XK164+040附近以泉水流出,其余地段在大小不等的顺坡冲沟中流出,主要为大气降水补给;覆盖层中有孔隙潜水,砾岩虽节理裂隙不甚发育,但其具弱透水性,存在少量基岩裂隙水,在砾岩节理裂隙中和岩土接触带也有少量裂隙潜水。由孔隙潜水和泉水汇集在SK164+640柳头沟中形成季节性流水,由于该处地形切割严重,构造影响严重,隧道埋深浅,砾岩具弱透水性,洞室内会出现线流现象。

4 防排水设计原则

隧道防排水总体上采取以排为主,防、排、截、堵相结合的综合治理原则,以达到排水通畅、防水可靠、经济合理、不留后患的目的。

5 防排水分类设计

5.1 洞外防排水设计

隧道洞口均设置截水沟、排水沟疏导地表水,洞顶排水沟距边、仰坡开挖线距离不小于2 m。排水构造物开挖基坑后,对基底进行夯实,压实度不小于90%。排水设施每隔10 m或地质变化处设一道沥青麻絮沉降缝。排水设施端头设0.4 m(宽)×1.5 m(高)的抑水墙,底部均铺设一层加筋复合土工膜,其搭接长度不小于50 cm。排水构造物纵坡大于10%时,每隔4 m设一道底宽1 m的防滑坎。施工时根据实际地形合理布置,且应尽量设置在原状土上。施工时做好周围陷穴、冲沟等不良地质的处理,确保排水构造物安全、稳定,使隧道排水与路基排水形成一个完善的排水系统,以确保安全、畅通。对隧道顶部的黄土冲沟、陷穴进行处理,做好洞外排水系统,采用M7.5浆砌片石铺底防止地表水下渗。

5.2 洞内防排水设计

5.2.1 砂砾岩段洞内防排水设计

节理裂隙不甚发育砂砾岩,虽具有弱透水性,但其饱和强度较高,对隧道结构稳定性的危害相对较小,该段洞内采用排水型隧道设计。墙脚衬砌与初支之间设纵向波纹管及袋装砂砾、纵向透水管,横向设置波纹管,通过横向波纹管将水导入仰拱上方中心水沟,然后排出洞外。裂隙水发育段每5 m设置两道扁形塑料滤水管,设置在初支外缘以及初支、二衬之间,其余地段衬砌每20 m设一道环向透水盲沟,环向透水盲沟均与墙脚盲沟连通,Ⅴ级围岩松散浅埋段每隔6 m设一道横向排水管,Ⅳ级围岩段每隔10 m设一道横向排水管将水引入中心水沟。纵向、横向、环向排水管均采用三通管连通,确保水流通畅。明洞防排水采用在墙脚外侧设置砂砾盲沟,盲沟底部设置纵向排水管,沿衬砌外侧全断面设置防水层,并在明洞顶及仰坡外侧设置完善的排水系统,使地表水能顺利排出洞口进入边沟。

5.2.2 黄土、泥岩段洞内防排水设计

由于黄土、泥岩地层结构的特殊性,在黄土覆盖层与下卧泥岩交界面往往存在一层饱水软化层,含水量在20%～30%,土体呈软塑～流塑状,围岩土体承载力较低。黄土、泥岩隧道地下水量大,且含有硫酸盐结晶,对混凝土具有一定程度的腐蚀性,且排水管易被硫酸盐结晶堵塞,引起排水不畅。因此,对该段隧道采用防水型设计,中心水沟外设隧道一次衬砌,隧道一次模筑及仰拱采用抗硫水泥;隧道内设路缘边沟,外侧设环向排水管、墙脚设纵向排水盲管、仰拱内设纵向及横向排水管、仰拱底设横向排水管及中心排水沟,中心水沟检查井加密,其间距为50 m。

5.2.3 施工缝、变形缝设计

隧道明洞衬砌与暗洞衬砌交界处设一道沉降缝,洞口段100 m范围内衬砌每10 m应设一道沉降缝,连续Ⅴ级,Ⅵ级围岩段每50 m设置一道沉降缝,洞内软硬地层明显分界处应设一道2 cm宽的沉降缝。有沉降缝的位置,施工缝应与沉降缝调整在同一位置。施工缝、沉降缝内分别设遇水膨胀橡胶止水条和中埋式30 cm宽遇水膨胀橡胶止水带,外缘用沥青麻絮填塞密实,内缘采用10 cm防水砂浆填塞密实。

5.3围岩变化段处理

1)排水措施。拟定隧道两侧各采用直径116 mm的纵向PVC排水管和中心水沟采用2根直径200 mm的纵向PVC排水管作为主要排水措施,取PVC管的糙率为0.09,隧道两外侧排水管容许流量为3 017.18 m3/d>Q=1 944 m3/d,侧中心水沟纵向排水管的容许流量为5 166.2 m3/d>Q=1 944 m3/d。因此隧道两侧排水沟和中心水沟的排水能力能够满足流量要求。

2)连接处理。断裂带将隧道前后大体分为黄土泥岩段和砂砾岩段,两种围岩条件下,隧道排水系统有较大差别,前者是防水型设计,中心水沟设于仰拱下方,后者是排水型设计,中心水沟设于仰拱填充之中。两种排水设计在前后衔接的时候存在高程和相对位置的突变,以仰拱底为参照计算,砂砾岩段中心水沟底高程高出黄土泥岩段中心水沟底高程1.2 m。隧道纵向纵坡为-2.18%,通过设置-1%纵坡的中心水沟仰拱穿越段来达到两种排水方式的顺畅连接,该段长度为102 m。该穿越段为断层破碎带,围岩较差,排水按黄土泥岩段设计参数向砂砾岩段延伸的方法设置防排水措施以保证隧道仰拱和结构的安全。

6施工注意事项

1)隧道施工时应切实做好隧道顶沟道的整修工作及不良地质处理工作,必须探清隧道周围陷穴、冲沟发育走向及深度,将表层土体清除,再将陷穴及冲沟用黄土夯填密实,最后用1 m厚黏土隔水层封顶,黏土隔水层须嵌入两侧稳定土体不小于1 m。应切实做好排水构造物的衔接,做好衬砌间的接缝处理,以防渗、漏水,使洞内外形成一个完整的排水系统。2)中心水沟采用砂砾填充,其级配形式根据试验数据来确定,避免采用过细材料堵塞中心排水管。3)隧道施工缝施工时,应尽量使先浇筑完成的衬砌混凝土端头平整;后浇衬砌混凝土施工之前应当将前段施工缝处的混凝土凿毛,清除浮杂物等,用水冲洗干净,保持湿润,再铺上20 mm～25 mm厚与衬砌结构混凝土相同材料配制的水泥砂浆;后浇衬砌混凝土施工时应当注意保护已安装的止水条,防止其脱落、移位和松动。4)铺设的防水板为减少接缝,采用幅宽5 m～7 m的防水板。铺设土工布前,应检查初期支护和一次衬砌表面是否平整,如有钢筋或锚杆头外露,应割除并用砂浆抹平,使喷混凝土表面凹凸高差不超过±5 cm。

7结语

关子隧道围岩变化较大,且各种围岩对水的敏感性差别较大,根据围岩的具体特性,对其进行了分段设计,但是断层过渡段围岩较差,其排水仍然是薄弱环节,需要在施工过程中根据施工情况完善以达最佳。

参考文献

[1]吕康成.隧道防排水工程指南[M].北京:人民交通出版社,2005:31-97.

公路隧道通风设计实例 篇10

六狼山隧道位于山西省朔州地区, 为单线隧道, 起讫里程为改DK20+575～改DK35+750, 全长15 175 m。隧道穿越管涔山脉低中山, 地形起伏较大, 冲沟发育, 进出口均为黄土覆盖, 山坡坡度较缓, 隧道最大埋深约为443 m。六狼山隧道设5座斜井, 斜井总长4 650.8 m。斜井均设于线路前进方向右侧, 其中1号斜井、4号斜井作为运营期间紧急出口, 其他斜井按临时工程设计。六狼山隧道1号斜井为双车道斜井。

2 工程地质情况

隧道所处区域是以管涔山脉为主干的构造、剥蚀山区地貌, 主山脊走向近南北, 次山脊则呈东西向展布。以构造作用的强烈剥蚀切割为主导地质作用。隧道位于管涔山脉中段东侧边缘, 地势西高东低, 中部高, 南北两侧低, 海拔高程为1 261.1 m～1 810 m, 最大高差548.9 m, 一般相对高差200 m～300 m, 中部属低山中山地貌, 大部分区域有奥陶系碳酸盐系地层出露, 地形起伏较大。其中进口改DK20+575～改DK24+150段及出口改DK32+850～改DK35+750段为山前倾斜平原, 地形起伏较小, 山坡以中～缓坡为主, 洪积、冲风积覆盖层一般在60 m左右, 植被较为发育。4号, 5号斜井围岩中含瓦斯。

3 隧道通风

3.1 风量计算

洞内作业运输主要为风动机械和电动机械, 稀释内燃机械排烟的风量和降低机械散热可自然满足, 风量计算中不再计算。

3.1.1 按洞内同时工作的最多人数计算

Q1=qmk。

其中, q为每人每分钟呼吸所需空气量, q=4 m3/ (min·人) ;m为同时工作人数, 正洞取m=300人;k为风量备用系数, 取k=1.15。

由此得Q1=4×300×1.15=1 380 m3/min。

3.1.2 按允许最低平均风速计算

Q2=60AV。

其中, V=0.125 m/s;A=120 m2。

Q2=120×0.125×60=900 m3/min。

3.1.3 按压入式通风工作面有害气体降至允许浓度计算

$Q{}_3=(2.25/t)\times \sqrt[3]{G(AL){}^2\phi b/p{}_c^2}$。

取一次爆破炸药用量, 每循环进尺3 m, 正洞单耗取1.2 kg/m3。

G正=120×3×1.2=432 kg;

断面积:正洞A=120 m2;淋水系数:ϕ=0.6;炸药炮烟生成量:b=40 m3/kg;根据工期安排正洞单口掘进L=2 000 m, 通风按2 000 m计算。风管漏风系数:pc=1.41;通风时间:正洞t导=30 min。工作面风量:$Q{}_3=(2.25/t)\times \sqrt[3]{G(AL){}^2\phi b/p{}_c^2}=502\text{m}{}^3/\min 。$

3.1.4 正洞施工需风量

Q=Qmax (Q1, Q2, Q3)

=Qmax (1 380, 900, 502) =1 380 m3/min。

供风机风量取1 500 m3/min, 能满足正洞和斜井供风需求。

3.2 管道阻力系数及管道阻力损失

风阻系数Rf=6.5αL/D5, 摩阻系数α=λρ/8=0.001 25 kg/m3。

取软管直径D=1.3 m, 1.5 m。管道长度L=2 000 m, 求得Rf如下:

Rf1.3=4.38, Rf1.5=2.13。

管道阻力损失Hf=RfQjQi/3 600+HD+H其他。

其中, Qj为通风机供风量, 取设计风量460 m3/min;Qi为管道末端流出风量, 取1 500 m3/min;HD为隧道内阻力损失, 取50;H其他为其他阻力损失, 取60。

由Q2=QjQi/pc, 得QjQi=Q2/pc。其中, pc=1.41。则:管道长度L=2 000 m, 软管直径D=1.5 m, 管道阻力损失Hf=520 m3/min;管道长度L=2 000 m, 软管直径D=1.3 m, 管道阻力损失Hf=963 m3/min。

3.3 风机功率估算

采用公式W=QHk/60η。

其中, Q为风机供风量, 正洞取2 020 m3/min, 斜井取2 463 m3/min;H为风机工作风压, 取3.9;η为风机工作效率, 取80%;k为功率储备系数, 取1.08。

正洞施工段:管道长度L=2 000 m, 软管直径D=1.5 m:

W=QHk/60η=177 kW;

斜井施工段:管道长度L=1 700 m, 软管直径D=1.3 m:

W=QHk/60η=216 kW。

取风机功率W=220 kW均能满足施工供风要求。

3.4 供风方式以及风机型号数量的确定

根据以上计算施工供风采用两台双级调速压入式风机串联供风, 风机型号SFD-A型NO11, 功率为220 kW, 即能满足隧道施工通风要求。施工通风方案具体如下:主洞通风:采取压入式通风方案。施工供风采用二级调速轴流式220 kW通风机, 在洞口配一台220 kW的风机, 串联供风。通风管为直径1.5 m的软管。斜井通风:采取压入式和吸出式相结合通风方案。施工供风采用二级调速轴流式220 kW风机, 通风管为直径1.3 m的软管。在斜井口布置一台风机供风, 由斜井进入主洞后600 m时再安装一台, 两台风机串联供风。

4斜井施工中对瓦斯的控制

4.1施工方法

利用超前探孔提前探测, 必要时加密探孔。实行湿式作业, 尽快封闭衬砌结构, 采取必要的防爆措施。加强施工通风, 在通过煤层时应不间断通风。结合隧道穿过此段的工程措施, 通过实施注浆, 减少瓦斯气体溢出。拱部、边墙及仰拱的初期支护与衬砌间设置高密度PE板隔离层, 高密度PE板外衬闭孔PE泡沫垫层, 垫层厚不小于4 cm。衬砌施工缝在先后浇筑混凝土界面处掺界面剂, 并预埋橡胶止水带, 衬砌采用气密性防渗混凝土, 混凝土掺气密剂后透气系数不大于10 cm/s～12 cm/s。

4.2对瓦斯气体的控

洞内设瓦斯监测点, 设专人随时检测瓦斯浓度, 在隧道施工中的任何情况下, 只要有一次测定的瓦斯浓度大于0.3%, 就必须按防爆规定组织施工。工作面附近的沼气浓度达到0.5%时, 应立即采取措施加强通风。当瓦斯浓度超过0.75%时, 立即停止施工, 施工人员撤离到安全地带。总工程师应立即查明原因, 待浓度值下降到允许值后方可施工。

5结语

由于隧道工地的特殊性, 决定了隧道施工坏境差, 所以良好的通风, 对保障施工人员的身体健康是十分必要的。对于含瓦斯的斜井, 通风要求应更加严格。通过对以前发生的瓦斯爆炸和燃烧的案例分析, 我们发现, 除了施工通风影响隧道安全以外, 细节的把握也是很重要的, 只有我们保证了每一个细节才能确保隧道的安全施工。

摘要：结合山西省朔州地区朔城区和平鲁区境内六狼山隧道的工程实例, 介绍了隧道开挖中施工通风的设计以及应注意的事项, 对瓦斯隧道的处理作了一些阐述, 达到了安全施工的效果。

关键词：公路,隧道,通风,设计

参考文献

[1]姚振武.高瓦斯隧道施工指南——以家竹箐隧道为例[M].北京:人民交通出版社, 2008:45-50.

[2]JTJ 0261-1999, 公路隧道通风照明设计规范[S].

[3]郑涛.高瓦斯隧道施工通风设计[J].山西建筑, 2008, 34 (13) :329-330.

隧道工程设计 篇11

地铁区间隧道盾构管片衬砌设计简述西南交通大学

万璐 一、管片设计内容管片结构设计主要包括两个方面：管片的构造设计，结构分析。具体内容见1-1。管片制造费用在盾构隧道工程总投资中所占比重较大，在地铁工程中约为45%，因此合理地选择管片的形式是十分必要的。盾构隧道中，管片衬砌的作用可以总结为：A.足够安全地承受作用于隧道上的荷载；B.具有适应于隧道使用目的的功能；C.具有适合于隧道施工条件的结构形式。二、管片结构型式盾构法隧道衬砌主要有：预制装配式衬砌、模注钢筋混凝土整体衬砌相结合的双层衬砌 、挤压混凝土整体式衬砌三大类。预制装配式衬砌与其它两种衬砌相比较具有以下优点：管片在工厂预制，质量易于保证；安装后能立刻承受地层荷载；施工易于机械化。且随着防水、截水材料质量和施工工艺的提高，采用单层衬砌即可满足强度、刚度及功能的需要。依据国外一些超大断面盾构隧道及国内盾构隧道的成功经验，本隧道采用预制装配式衬砌。按管片的截面形状钢筋混凝土管片又可分为箱形和板形两类。箱形钢筋混凝土管片存在以下的缺点：在千斤顶推力的作用下易开裂，在通风要求很高的隧道的运营通风中通风阻力大，不利于隧道通风，浪费了本已构筑好的地下空间。而板形管片则能很好地满足千斤顶顶推力的要求，同时对已构筑的地下空间无浪费。对于中小直径的盾构隧道，国内外普遍采用平板型管片，因其手孔小对管片截面削弱相对较少，对千斤顶推力有较大的抵抗能力，正常运营时对隧道通风阻力也较小。根据目前国内外的实践经验，在成都地铁区间隧道皆采用平板型管片。综合以上分析，本隧道采用单层装配式平板形钢筋混凝土管片衬砌的结构形式。三、管片分块关于国内地铁区间隧道的管片，早期在上海地铁试验段曾进行过四分块的试验，主要考虑管片的接缝位置较好。而且在通缝拼装的情况下 ，管片纵向接缝能够在受力较小的位置；由于分块少，管片的接缝也较少，从防水、节约工程造价考虑有利的，但是，由于管片较大，运输、拼装作业相对不便。而盾构施工的一个发展趋势是快速拼装，因此四分块方案现在已经淘汰。现在在国内的地铁区间隧道全部采用六分块方案：一块封顶块+二块邻接块+三块标准块。在成都地铁中，衬砌环采用3标准块+2邻接块+1封顶块的分块方式。四、管片厚度确定管片厚度为0.3m，则得管片外径为6m。五、管片幅宽依据类似的盾构工程，同时从考虑运输、吊装、装配等方面进行综合分析比较，最终确定管片的幅宽为1.2m。六、管片接头构造管片衬砌接头构造包括接头连接方式、接头面构造形式、防水凹槽形式等几方面内容。 1）衬砌接头连接方式选择（1）纵向接头管片采用错缝拼装方式拼装。这里纵向接头选择弯螺栓接头结构。接头均采用M24型5.6级螺栓，每个接缝在幅宽方向布置一排，每个接缝处共2个螺栓，一环内共布置10个接头螺栓。（2）环向接头环向接头采用M24型5.6级螺栓12个，等圆心角布置。2）接头面构造形式由于管片拼装时不可避免地存在一定误差，接头面的四个周边容易产生应力集中而被破坏。故在接头面周边设置退缝槽以解决因应力集中而产生的管片破损问题。3）防水凹槽形式根据接头防水的需要，一般地铁盾构管片中在环缝和纵缝靠近外弧侧处设一条止水条槽，在内弧侧设嵌缝槽即可满足结构防水要求。在成都地铁工程中，在靠近外弧侧设置一条止水条槽，同时在内弧侧设置嵌缝槽。七、管片拼装方式管片的拼装方式有两种：通缝拼装和错缝拼装。在国内，上海的盾构隧道一般采用通缝拼装；广州地铁、深圳地铁、成都地铁五号线试验段和南京地铁一号线皆采用错缝拼装。在国外，不管欧美，还是日本，一般皆采用错缝拼装。错缝拼装可提高管片接头刚度，加强结构的整体性，这点在国内有着统一的认识。从结构受力分析考虑，采用错缝拼装的管片相对于通缝拼装而言一般结构计算内力要大一些，是管片配筋经常由最小配筋率控制，因此整个结构的配筋量未必会加大。从具体的施工管理看，错缝拼装相对复杂一些，管片的拼装需要按三维进行，环面的平整度以及千斤顶的行程控制需要相对难一些。若施工中部分环节控制不当，管片错台会大一些、开裂也相对多一些。但现在管片生产一般采用高精度刚模，盾构机系统配备也很先进，施工技术也日趋完善，错缝拼装的经验越来越丰富。预计在以后的盾构工程中，错缝拼装将是主流趋势。从这里看，区间隧道衬砌采用错缝拼装。八、衬砌环组合形式区间盾构隧道的线路拟合是通过不同的管片衬砌环组合来实现的。线路的拟合包括平、竖曲线两个方面。一般有三种管片组合方法来模拟线路。这三种管片组合方法应该说都是可行的。采用哪一种方法，一方面取决于设计施工习惯，另一方面取决于区间的线路曲线情况。一般而言，采用标准衬砌环+左转弯衬砌环+右转弯衬砌环组合施工更方便，但管片的生产数量控制相对复杂一些，管片模具的利用率可能低一些；采用万能管片，由于只需要一种模具，模具的利用率高，管片的生产控制单一，但管片的拼装相对复杂；采用左转弯衬砌环+右转弯衬砌环组合可以算是以上两种方法的综合，可在以后的设计和施工中进行实践。在本工程中采用标准衬砌环+左转弯衬砌环+右转弯衬砌环。参考文献：[1]曾艳华 王明年.计算机在地下工程中的运用.成都：西南交通大学出版社，2004；[2]杨其新 王明年.地下工程施工与管理.成都：西南交通大学出版社，2002；[3]张凤祥 朱合华 傅德明.盾构隧道.成都：人民交通出版社，2004；

电缆隧道通风系统设计 篇12

1.1 隧道热平衡分析

5.5m直径隧道温度预测

1) 隧道深度:最深情况23m, 该处为温度最高点, 最恶劣工况;2) 发热量:预计100年内负荷, 分为大模式负荷与小模式负荷两种情况。对于5.5m直径的隧道, 小模式负荷的天平均最高值为84W/m, 年平均值为29.9W/m;大模式负荷天平均的最高值为358W/m, 年平均值为150.8W/m。3) 计算结果:直径5.5m500kV隧道在大模式和小模式下运行的温度预测状况分别见图3-3和图3-4。

分析图3-3可知, 在较低预计负荷下, 隧道在运行100年内温度仍低于35℃。现在假如负荷为小数据, 500k V隧道仍无需进行强制冷却, 即可保证隧道的安全正常工作。隧道的升温情况为:最初的几年里隧道升温很迅速, 在2009到2024年期间的15年间, 隧道温度从平均的18℃升高到了27℃, 升高达9℃;而在后面的几年里隧道升温缓慢, 后面的15年里, 隧道温度仅仅从27℃升高到28℃, 这样升高了1℃。显然隧道在持续负荷的作用下, 一开始的15年里温度上升迅速, 而后上升速率降低, 变缓慢。

500k V隧道在预计的较小负荷下, 在设计寿命100年内不会超出35℃的最高温度。这时500k V隧道无需进行强制冷却, 即可实现正常、安全运行。

图3-4表示的就是高负荷下隧道的温度情况。显然, 隧道的温度已经很高, 在100年内将达到66℃, 而这个温度是隧道正常运行所不允许的, 故在高负荷下, 500k V隧道需要加装通风冷却措施进行冷却, 以保证其正常运行。

以上对500k V隧道在大负荷模式和小负荷模式两种情况进行了计算分析。

计算结果指出, 对于大模式负荷, 需要进行强制冷却措施, 以保证隧道在设计期限内安全、稳定运行。

1.2 通风系统设计

通风设计方案

1.2.1 热平衡计算

隧道热平衡计算公式见式1。

式中, Q0——电缆年发热量, 单位W/a;Q1——通风系统年排热量, 单位W/a;Q2——隧道周围土壤的年排热量, 单位W/a;Q3——隧道周围土壤的年蓄热量, 单位W/a;Q4——隧道周围土壤的年释热量, 单位W/a。

设计温度应小于等于40℃, 为维持隧道常年运行温度环境的相对稳定, 并且考虑四季温度的变化, 故假设一年为一个计算周期, 在假定隧道周围土壤的蓄热量和释热量相等的前提下, 上式变为:

按单位隧道长度的热量计算来分析隧道热平衡。

通风系统排热量

单位隧道长度通风系统排热量

式中, q1——单位隧道长度的通风系统排热量, 单位W/m;L——单位隧道长度的通风量, 单位m3/ (s·m) ;ρ——空气密度, 单位kg/m3;c——空气定压质量比热, 单位W/kg·℃;△t1——通风系统送排风温差, 单位℃

1.2.2 隧道周围土壤排热量

单位隧道长度土壤排热量

当h/dw≥2时, 上式可近似简化为:

式中, q2——单位隧道长度通过土壤的排热量, 单位W/m;△t2——隧道内空气与土壤表面之间的温差, 单位℃;∑R——从隧道内空气到土壤表面之间的总传热热阻, 单位m·℃/W;R1——从隧道内空气到隧道内壁之间的热阻, 单位m·℃/W;R2——隧道内壁热阻, 单位m·℃/W;R3——隧道周围土壤热阻, 单位m·℃/W;α——隧道内壁放热系数, 单位W/m2·℃;αt——土壤表面放热系数, 单位W/m2·℃;dn——隧道内径, 单位m;dw——隧道外径, 单位m;λb——隧道内壁导热系数, 单位W/m·℃;λb——土壤导热系数, 单位W/m·℃;H——隧道折算埋深, 单位m;h——隧道中心埋深, 单位m。

就一年的运行来说, 土壤排热约占电缆发热量的一半以上, 所以, 土壤本身的排热不能达到要求, 需通过外加通风系统来达到排除隧道内热量的目的。

1.2.3 通风量确定

需电力隧道通风量, 我们还需要考虑两个因素:1) 隧道周围土体介质蓄热。2) 通风系统年运行时间的合理分配。

根据历史经验, 电力隧道通风量一般取用6次/h的换气标准, 本项目研究的电力隧道通过隧道热平衡分析, 各通风区段的通风量按不小于3次/h换气次数计算, 计算结果见表3-4。

2 总结

本论文以500k V电力隧道项目为依托, 对500k V电力隧道的通风系统的设计方案开展了深入研究。将500k V隧道的几何条件、负荷预计、土壤物性等作为初始参数, 通过计算500k V隧道在设计时间100年之内的温度, 得出最后结论:建议500k V隧道采用强制通风的冷却方式。

参考文献

[1]高小庆.500kV电力隧道主要辅助系统设置研究.华东电力, 2009.

[2]董志周, 许建华, 王斌, 吴正松.长距离大断面电力电缆隧道通风设计探讨.华东电力, 2009.