岩溶隧道施工全过程风险管控措施

岩溶隧道是高速公路建设工程中的难点.岩溶地质灾害严重影响隧道施工工期、施工质量,并极大地增加了施工安全风险.文章提出了岩溶隧道施工全过程风险管控的理念,并针对当前隧道施工安全管理存在的一些问题与不足,结合实际工程案例,从施工前、施工中、施工后三个阶段对岩溶隧道风险管控措施进行了探讨,以期为同类工程提供参考.     

浅埋隧道全断面开挖适应性研究

由于IV级围岩开挖易发生松散变形、V级围岩自稳定性差等特点,选择正确的围岩开挖方法是影响浅埋隧道开挖稳定性、施工安全和工程进度的关键。本文以胜利隧道为依托,利用FLAC3D建立三维有限元模型进行围岩开挖适应性分析。研究结果表明：全断面法开挖完成后拱脚周边最大主应力达到10.79 MPa,相比台阶法提升了26%;隧道初支受力最大处位于拱腰,全断面法相比台阶法从8.56 MPa增长到了10.79 MPa,衬砌受力有所增长,但未达到混凝土C25和钢拱架的极限强度。胜利隧道赋存条件简单、埋深较浅,IV级围岩具备全断面开挖的基本条件,采用全断面开挖机械化程度大大提高,可加快施工进度,节约工期和成本,同时全断面法会减少开挖对围岩扰动次数,这更符合相对完整IV级围岩的开挖方式,有利于施工安全。     

高速公路隧道防水板切割衬砌检测和处治

针对铜仁至宣威高速公路隧道拱部衬砌掉块、防水板外露问题,通过现场调查、缺陷检测手段分析缺陷特征,明确掉块区域为防水板切割衬砌混凝土缺陷。从施工工艺、材料方面探讨缺陷产生的原因,防水板自身质量、防水板背面平整程度、防水板张挂施工、浇筑混凝土等因素是引起防水板切割衬砌混凝土缺陷的主要影响因素。提出“交通组织+衬砌结构拆换”的处治措施,现场处治施工结果表明该处治措施施工效果较好,希望此次研究可为类似工程提供参考。     

超长隧道应急救援方案研究

以国内在建最长湖底隧道——太湖隧道为例,针对太湖隧道线路长、空间有限、环境特殊、发生事故后救援难度大、疏散困难等特点,为降低隧道事故发生后,造成的损失及人员伤亡,应用列举分析法,研究针对太湖隧道发生单点事故和两点事故的应急救援方案.当太湖隧道发生不同类型的交通事故后,采取有针对性的隧道设备控制和交通疏导措施,可有效疏导...     

隧道地热发育特征分析及地温预测

隧道高地温热害是一种典型的不良地质现象,是铁路综合选线设计的难点,直接关系到隧道工程建设的安全性、技术性及经济性。通过地质调查、地质勘探、水化学分析、地温测试及理论计算等方法,研究三百山隧道地质条件、地热特征及地热发育特征。研究结果表明：三百山隧道隧址区整体在三百山地区中生代以来火山盆地中穿越,受区域内多期次的构造运动以及岩浆活动、火山活动的共同影响,从下而上形成火山岩与火山沉积岩三元地质结构。深部岩浆热源距离地表相对较近,为地热水的形成提供了有利的热源条件。地热水以SO₄·HCO₃-K+Na型为主,HCO₃-K+Na和HCO₃·SO₄-K+Na型为次。地热水普遍含有氟、氯、镁、铀等多种微量元素。钻孔实测温泉温度32～78℃,总流量8.704 L/s,地温梯度在1.65～2.34℃/100 m内变化,平均值为2.06℃/100 m,总体上,地温随着深度的增大而递增。采用二氧化硅温标方法开展热储温度估算,利用热储温度和通过钻孔资料得到的地温资料,对区域地热的热储深度进行估算。计算...     

气候变暖条件下寒区隧道可靠性分析全文替换

气候变暖将对寒区隧道长期稳定性和可靠性产生显著影响,也对寒区隧道工程防灾减灾提出了新课题。为探究气候变暖条件下寒区隧道可靠性的演变规律,以巴哈达坂隧道为对象,建立热力耦合数值模型,研究未来50年青藏高原气温升高2.6℃,3.0℃和4.0℃时,围岩温度场和变形场等的时效变化特点。采用蒙特卡罗法研究隧道可靠性及敏感性的变化规律,并提出增强隧道可靠度的技术措施。研究结果表明：当二次衬砌和保温层厚度分别为5 cm和40 cm时,50年后气温升高2.6℃和4.0℃时隧道可靠度分别为87.5%和82.2%;如果要将50年后隧道的可靠度确保在90%以上,气温升高2.6℃时二次衬砌和保温层的最小厚度为42.3 cm和7 cm,比现有设计提高了6%和40%;而气温升高4.0℃时二次衬砌和保温层最小厚度达到45.2 cm和9 cm,比现有设计分别提高了13%和80%。根据IPCC结论,如果未来50年能将第三极升温控制在3.0℃内,当保温层厚度为8 cm,二次衬砌厚度不小于42.7 cm时,隧道可靠度即可达90%以上。     

大断面矩形顶管隧道开挖面稳定性三维极限分析方法

顶管法因具有综合成本低、施工周期短、环境影响小、不影响交通和施工安全性高等优势,已被广泛应用于地下人行通道和地下综合管廊等城市地下工程建设中,且以空间利用率高的大断面矩形顶管隧道最受青睐。针对当前大断面矩形顶管隧道开挖面稳定性分析方法问题,基于空间离散化技术,假定破裂面满足相关联流动法则,建立矩形顶管隧道三维离散化分析机构,并基于逐点生成机理形成微元三角形,若干微元三角形相连共同构成一个多面体来近似描述开挖面前方的土体破坏区,形成矩形顶管隧道三维破坏面,进而构建出矩形顶管隧道开挖面三维失稳破坏模型。根据极限分析上限定理,结合矩形顶管隧道三维离散模型和速度场,推导出矩形顶管隧道开挖面支护力的计算公式,建立大断面矩形顶管隧道开挖面稳定性三维极限分析方法,并基于Matlab平台开发了相应的计算程序,实现了开挖面极限支护压力的计算。最后,结合2个工程实例开展了模型可靠性验证,结果表明：计算结果与实测值吻合较好,误差在10%以内,可指导相关工程设计与施工。     

新建建筑上跨施工对浅埋大断面隧道结构的安全影响研究

浅埋大断面隧道上方新建建筑附加荷载通过围岩传递至隧道结构,会增大隧道衬砌内力,影响隧道运营安全。囿于边界条件、围岩性质、荷载分布等众多影响因素,附加荷载在浅埋大断面隧道围岩中的传递规律复杂,最终作用于衬砌结构的附加荷载难以确定,在此前提下,如何合理评估附加荷载对隧道结构的作用仍是工程实践中的重要课题。以某建筑扩建工程为背景,提出一种基于应力扩散原理并结合数值模拟用于分析新建建筑对下方浅埋大断面隧道结构影响的新方法。建立“地层—结构”模型从应力扩散角度研究地表建筑荷载作用下附加应力随深度的变化规律,得出应力扩散角范围;运用“荷载—结构”模型结合零阶优化算法研究附加应力扩散角与隧道二次衬砌安全系数、最大裂缝宽度之间的关系;综合分析评估得到在新建建筑荷载作用下浅埋大断面隧道结构的安全性能。工程实践结果表明：新建建筑施工期间下方隧道结构安全稳定,与评估结论一致,监控量测沉降值与计算结果吻合,隧道运营期间衬砌工作状态良好,无新增结构裂缝,符合设计预期。所提出的分析方法概念清晰,流程简洁,结果合理、可靠,对类似工程的设计、施工具有参考价值。     

高应力软岩隧道锚杆(索)成孔钻具研究

为解决高应力软岩隧道锚孔,尤其是深锚孔的稳定有效成孔难题,以渭武高速木寨岭公路隧道为工程依托,对围岩钻孔机理进行分析,选择适宜锚杆钻机与不同型号和不同参数的钻具,开展现场钻进和锚索安装试验。从钻具失效模式、钻进工效、使用寿命及成孔效果等方面研究高应力软岩隧道适宜成孔钻具。研究结果表明：钻孔直径增加导致钻具螺纹连接处的应力复杂化,钻具出现了连接处断裂的非常规失效模式。后倾角是PDC钻具钻进工效和使用寿命的关键影响因素,设计应以20°为基准,软岩条件下适当减小其值可显著提升钻进功效,但会减小钻具的使用寿命。小、大组合式钻具由导向钻具(28 mm)和扩孔钻具(45 mm)组成,其中的导向钻具起到了增强钻具定位、提前释放围岩高应力作用,且采用较小后倾角(17.5°)设计以实现快速钻进。扩孔钻具采用3 PDC片形式以实现锚孔圆顺性的提升,使得小、大组合式钻具在使用寿命和成孔效果等方面较单一直径钻具均有显著提升,单个使用寿命达到60 m,10 m锚索的机械推入率降至9%。研究成果可为适配高应力软岩隧道(深)锚孔有效钻进需求的成孔钻具选型提供支撑和实践基础。     

基于RBF神经网络的地铁隧道施工坍塌事故应急车辆需求预测

现有生产安全事故应急救援体系未能充分利用历史经验辅助应急决策,并多为资源总体上的预测和调度。为高效、准确地应对地铁隧道施工坍塌事故,制定应急救援方案,提高应急救援效率,以确定应急车辆需求量为例,提出一种基于RBF神经网络的应急车辆需求预测模型。在确定预测指标的基础上,整理分析历史事故案例并提取关键指标值,通过训练确定扩展速度及隐含层神经元个数,分别构建以坍塌位置、次(衍)生事故、坍塌面积和被困人数为输入,救护车及消防车需求量为输出的RBF神经网络预测模型。在预测结果的基础上,确定所需应急车辆类型及数量,推算医护人员和消防人员的配备数量,并结合事故实际特征对预测结果进行修正。以某实际地铁隧道施工坍塌事故数据进行案例分析,预测该事故所需的应急车辆、相关人员及设备等应急资源的需求量,并将其与实际数据对比分析,验证了预测模型的可行性和有效性。该预测模型可为地铁隧道施工坍塌事故应急救援方案的制定提供新的思路和方法。