世界高海拔第一长隧——关角隧道全线贯通

<正>2014年4月10日,中铁隧道集团工人在关角隧道内紧张施工。由中铁隧道集团等单位参建的关角隧道近日即将全线贯通。关角隧道是青藏铁路西格(西宁—格尔木)二线控制性工程,位于青海省天峻县和乌兰县境内,全长约32 km,历时近7年施工,是国内在建特长隧道,世界高海拔铁路第一长隧。该隧道建成后,火车穿越关角山将由2 h缩短到20 min,对解决青藏铁路运输瓶颈,提高运输能力,加快青海、西藏的经济发展具有重要而特殊的意义。关角隧道地处青藏高原东北缘,自然环境恶劣,高寒、干旱、缺氧、     

青藏铁路新关角隧道

青藏铁路新关角隧道是青藏铁路西宁-格尔木段增建第二线的控制工程,全长32.690km。新关角隧道建设面临自然环境极其恶劣,地质条件极其复杂,高海拔特长隧道的运营、通风防灾救援及旅客疏散等运营安全技术均无成熟的经验可借鉴等一系列的问题。针对这些难题,新关角隧道建设中创新了隧道施工通风技术、出碴运输模式、防冻害技术、运营通风和防灾疏散救援技术,推动了特长隧道技术的进步,为在青藏高原修建长隧道提供了成功的参考案例,并获得国际隧道及地下工程协会（ITA）2016年度重大工程奖。     

关角隧道施工通风斜井分隔技术研究

关角隧道是世界高海拔第一长隧,共设10座辅助斜井,无轨运输系统组织施工,斜井工区施工通风难度大。介绍施工通风斜井分隔方案的设备布置、能耗分析、中隔板结构形式、防漏风措施等技术,通过斜井分隔方案在关角隧道10号斜井的现场应用和通风效果测试,表明斜井分隔方案可以在无轨运输斜井的施工通风中推广应用。     

高海拔隧道通风、供氧、防灾与节能技术的发展

为保障我国高海拔隧道建设的大力稳固发展,采用调研分析的方法总结近年来我国在高海拔隧道建设、通风、防灾救援以及节能通风等方面完成的研究成果。得到高海拔隧道低压、低氧和低温等环境下的通风控制标准、风机特性、施工供氧技术等综合技术,探明高海拔地区火灾烟气流动特性,明确高海拔地区人员逃生能力及隧道疏散结构参数的确定方法,并介绍高海拔隧道通风照明等节能新技术的发展及应用。     

高海拔低气压地区隧道施工通风技术

高海拔低气压地区因其海拔高、气压低、空气密度小,通风机的性能在高原地区与在平原地区相比发生了改变。针对这一特点,分析高原地区影响通风机压力及风量的因素,介绍解决通风机在高原地区性能改变的方法、隧道施工宜采用的通风方式以及高原地区施工通风还应采取的其他一些辅助措施。     

高海拔寒区隧道施工粉尘及有害气体监测与控制技术

高海拔寒区隧道恶劣的施工环境是限制施工进度的瓶颈,为了研究施工粉尘、有害气体的浓度及分布规律,采用滤膜测尘法和便携式CO检测仪分别对鸡丑山隧道粉尘和CO进行现场监测,用统计法对数据进行处理。结果表明： 不同的施工工序粉尘和有害气体含量差别较大,喷浆作业粉尘浓度最高,爆破作业有害气体浓度较高,出渣作业粉尘和有害气体浓度均较高,只有立架作业时隧道空气条件相对较好,无轨出渣是制约高海拔寒区隧道施工环境问题的最关键因素。结合高海拔地区隧道施工环境的特殊性,提出粉尘和有害气体的控制措施,并对提出的措施进行现场监测效果验证。研究结果对高海拔寒区隧道施工环境的控制具有借鉴意义。     

我国高海拔地区长大隧道建设发展综述

近年来,我国高海拔地区长大隧道建造技术引起国内外广泛关注。通过众多典型实例资料分析,高海拔长大隧道建设具有地形地质复杂、设计限制因素多、施工条件极差、运营管理代价高昂等特点。根据实例资料估测得到高海拔长大隧道的概略性技术经济指标,分析了影响指标的因素。经过多年实践,我国在高海拔地区长大隧道的建造技术方面取得了丰硕成果,同时也暴露出很多实际问题亟待解决。未来,我国交通建设的政策和投资环境良好,隧道工程行业与相关产业蓬勃发展,隧道建造技术不断提高,项目组织和管理都有所创新和加强,高海拔地区长大隧道工程建设前景广阔。     

关角隧道富水区注浆圈合理控制参数研究

关角隧道为青藏铁路西(西宁)格(格尔木)二线控制工程。为了更好地解决关角隧道富水区防排水问题,以关角隧道水文地质为工程背景,采用有限元方法建立地下水注浆控制排放模型,对三叠系砂岩富水段进行模拟分析。分别分析了注浆止水圈渗透系数与厚度、节点流量的变化关系,得知富水区隧道注浆圈的控制参数具有其经济适用范围,并不是越大越好或越小越好;根据流量的变化过程验证了隧址区地下水位的变化情况;最后得出对于富水区隧道修建,取注浆圈厚度为3 m,渗透系数控制在2.1×10-3m/d较为经济合理。研究成果对富水区隧道控制地下水排放、减轻对环境水资源的破坏具有一定的借鉴作用和指导意义。     

FLK防冻保温材料在隧道施工中的应用

合作北隧道地处青藏高原东北边缘,属高海拔、高寒湿润气候。为了解决好高海拔高寒地区隧道隧道保温问题,隧道采用FLK防冻保温板隔热法进行保温,有效防止洞内路面结冰,提高运营安全,装饰隧道美观。在施工中获得了在高海拔高寒地区隧道保温的基本经验和一些施工关键技术。该工程的成功建设,为我国西部修建高海拔高寒地区公路、铁路隧道保温提供了宝贵的经验和施工技术。     

高海拔高寒特长隧道施工风险评估研究

以高海拔高寒米拉山特长隧道为研究对象,分析影响高海拔高寒地区隧道风险的因素,建立高海拔高寒特长隧道风险指标体系,采用模糊层次法对该隧道进行施工风险评估,确定其隧道风险等级为IV级,风险程度高。     

高海拔特长隧道低压低氧环境施工控制技术研究——供氧技术标准、关键通风技术、施工人员组织、施工装备效率

为解决高海拔地区低压和低氧环境带来的隧道施工供氧、通风等技术难题,采用现场试验及测试的方法,对高海拔隧道施工人员缺氧状况、供氧效果、机械排污量等进行研究,结合理论推导及数值计算,得到如下结果:人体的缺氧危险等级分为严重缺氧(Ⅰ)、缺氧(Ⅱ)、存在缺氧危险(Ⅲ)和不缺氧(Ⅳ)4级;基于肺泡氧分压与氧气体积分数关系的不同缺氧等级下的氧气体积分数控制标准;不同海拔CO体积分数控制标准模型;基于风管开口处流量理论的风管漏风率海拔修正系数计算公式;风机风压、功率的海拔修正系数公式;考虑人体劳动的平均能量代谢率海拔修正系数的不同海拔下施工人员劳动强度指数及强度等级。     

关于铁路隧道施工作业环境卫生标准的建议

通过对国内外有害气体相关标准的调查分析及比较,就目前铁路隧道施工作业环境的卫生标准提出了建议：①职业接触限值种类方面,应与国家标准一致、与国际接轨;②职业接触限值大小方面建议采用国际上比较宽松的标准,建议有害气体一氧化碳职业接触限值区分高原和非高原的情况;③对施工隧道明确分区,不同区段采用不同的卫生标准。     

高寒高海拔隧道进出口海拔差下列车内外压力计算方法及应用

为研究西部艰险山区长大隧道进出口存在较大海拔差下的车内外压力计算方法，采用理论分析方法对现有平原地区车内外压力单维计算模型进行修正，使之适用于进出口存在海拔差的隧道。通过青藏铁路列车内压力实测数据的对比，验证计算方法的正确性，并在实际设计中进行应用。主要结论如下： 1）根据大气压力随海拔变化的规律，通过调整原有计算模型中每一时刻对应的基准压力、温度、密度和声速，可实现进出口存在海拔差隧道内列车内外压力的计算； 2）通过此计算方法，确定了某高海拔山岭轨道交通单线隧道断面净空面积为19.5 m2，双线隧道断面净空面积为41.5 m2，列车动态密封指数最低要求为2.5 s。     

鹧鸪山隧道海拔修正系数的现场测试研究

目前国内外在海拔2400m以上无海拔修正系数的实测值。以高海拔特长公路隧道鹧鸪山隧道为依托,于2003-2005年对海拔400～4000m处烟雾海拔系数进行了现场测试,研究在营运隧道通风设计中烟雾海拔高度系数的合理取值,以对鹧鸪山隧道及类似高海拔地区公路隧道营运通风设计提供依据和参考。     

公路隧道全射流通风压力坡度的现场测试

采用现场测试的方法研究公路隧道内全射流通风的压力分布情况。测试结果表明,隧道入口段气压高于当地大气压力,为相对正压,出口段气压低于当地大气压力,为相对负压,在隧道中存在一个与大气压力相等的点,即相对压力为0的点。本次现场测试可为全射流纵向通风的设计提供参考。     

关角隧道长大斜井反坡抽排水技术

关角隧道施工的一大难题是深长斜井的反坡排水,快速有效地排除斜井施工阶段和正洞隧道施工阶段的涌水对隧道的正常施工影响重大。针对关角隧道的水文特征及斜井反坡排水具有的长距离、高扬程和大流量等特点,对各施工阶段斜井的反坡排水系统进行研究,总结出国内外水泵配置、双联拱式固定泵站、供电线路并网等技术措施,避免了突涌水造成淹井事故的发生,同时为类似工程建设提供了可靠的借鉴经验。     

关角高风险隧道富水环境下施工降效技术经济分析

在岩溶地区或地下水补给丰富地质区域进行隧道施工时,时常会出现突泥和涌水等地质灾害现象,导致施工进度缓慢和资源投入增加。富水环境（涌水量在5 000 m3/d以上）下施工引起的人工、机械降效和部分支护材料、喷射混凝土等材料消耗增加,在现行定额标准中没有涵盖,概预算编制过程中由于依据不充分,经常导致投资不准和投资变更较为困难等现象的发生。以西格二线关角隧道1#-6#斜井及担负的正洞为研究对象,分别在实际富水环境以及正常环境下施工,在完成相同工作内容和工作量的前提下,跟踪、调查、收集数据并建立数据对比模型,量化人工、部分初期支护材料和机械台班消耗量,得出： 1)富水环境较正常环境人工、机械以及初期支护综合降效系数; 2)富水环境喷射C20素混凝土、C25纤维混凝土回弹量较现行定额增加幅度,并给出其适用范围,为富水工程项目设计及变更提供参考。     

高原低气压对道路工程混凝土性能的影响及原因

为研究高原低气压对道路工程混凝土性能的影响,在拉萨（气压约60 kPa）和北京（气压约100 kPa）两地采用相同配合比的道路混凝土分别进行性能对比试验,测试了混凝土含气量、坍落度、强度、NEL法氯离子渗透系数和单面盐冻耐久性等性能指标,进一步测定了引气剂溶液的泡沫体积、表面张力和硬化混凝土孔结构。试验结果表明：在低气压下,引气混凝土的含气量和坍落度分别比常压下降低8%~36%和4%~9%;抗压强度和劈裂抗拉强度分别比常压下降低1.6%~14.8%和1.5%~10.8%;氯离子渗透系数比常压下增加29%~135%;可见低气压下其抗冻耐久性降低。在低气压下,引气剂溶液的表面张力比常压下增加3.0%~4.5%,溶液泡沫体积比常压下降低2%~14%,混凝土内的气体压缩系数比常压下减小,这些原因导致了低气压环境下施工的道路混凝土含气量降低,坍落度减小;与此同时,硬化混凝土平均气孔直径增大6%~18%,气泡间距系数增加45%~92%,最终使得低气压下混凝土强度、抗氯离子渗透性和抗冻耐久性降低。