高寒地區(qū)大斷面公路隧道設(shè)計、施工關(guān)鍵技術(shù)研究項目建議書-文庫吧
2025-05-15 20:53 本頁面
【正文】 熱材料，研究保溫隔熱層類型和合理厚度， 嚴寒 設(shè)防段合理長度等。 日本的隧道工作者對凍害的防治進行了系統(tǒng)的研究，獲得了許多寶貴經(jīng)驗，概括起來，其措施可分為隔熱法和加熱法兩類（見 下 圖），一般采用前一類，后一類還有待進一步試驗、改進。 凍害防治措施分類 前蘇聯(lián) 因為處于嚴寒地區(qū)， 隧道供暖有的用電力，采用管式電力加熱器，水溝保溫用新型高效的保溫材料，如硬質(zhì)泡沫塑料，泡沫玻璃和陶土等；有的地方用熱水或蒸汽對水溝進行加溫。 從 目前 來看 ，我國對凍害的防治主要從水、溫度、 襯 砌設(shè)計三方面出發(fā)，提出相應(yīng)的工程措施，或采用綜合治理的辦法。主要的措施有：采用隔熱保溫技術(shù)、加強防排水及優(yōu)化襯砌結(jié)構(gòu)等，但是還沒有完善的理論體系和系統(tǒng)的 處治對策，處治效果也有待進一步驗證。到目前為止還沒有正式的寒區(qū)公路隧道凍害處治的相關(guān)規(guī)程，各個設(shè)計單位往往各自為政， 即使考慮防凍設(shè)計，也往往采用不同的方法。 漏水處理措施 U 型溝槽法 表面隔熱處理法 復(fù)合式襯砌隔熱處理法 隔熱措施 加熱措施 電熱器等 凍害 防治措施 在風(fēng)火山、昆侖山隧道建設(shè)中，為避免產(chǎn)生病害從應(yīng)用隔熱保溫技術(shù)，加強排水及優(yōu)化襯砌結(jié)構(gòu)等方面出發(fā)，采取了“防、排、截、堵”的綜合防治措施。該隧道結(jié)合其支護形式，在初期支護與模筑襯砌之間設(shè) 5cm 厚的隔熱保溫層。設(shè)計中考慮最熱月平均氣溫與巖面的溫度差計算出保溫層厚度。保溫層采用硬質(zhì)聚氨酯，考慮在多年凍土層中防排水設(shè)計以堵為主，結(jié)合隔熱保溫措施，盡量減小貫通后襯砌內(nèi)外側(cè)的熱交換，使圍巖當中的水處于凍結(jié)狀態(tài)。在昆侖山隧道中部 DK977+300 +500段可能的融化區(qū)，地溫 較高，為避免襯砌背后的水在寒季凍結(jié)發(fā)生凍脹，在支護與襯砌之間敷設(shè)隔熱保溫層，確保襯砌背后的排水順暢；同時采用中空注漿錨桿對周邊圍巖實施低溫注漿，以封堵融區(qū)基巖裂隙水；洞內(nèi)雙側(cè)設(shè)保溫水溝，通過邊墻泄水孔引排襯砌背后積水；運營期間考慮融冰措施以防排水溝凍結(jié)。 參考文獻 [1] Akira Inokuma， Shigero． Road Tunnels in Japan： Deterioration and Countermeasures[J]． Tunnelling and Underground Space Technology，1996， 11(3)： 305309． [2] 黑川義範．隧道冰柱防治工程和隔熱襯砌 [J]，隧道譯叢， 1984， (1)：3544． [3] 中華人民共和國交通部 . （ JTG D702021） .北京：人民交通出版社 . [4] 中科院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所凍土工程國家重點實驗室（ 19952021） .高海拔寒冷地區(qū)隧道工程凍害防治技術(shù)研究 . [5] 中國科學(xué)院蘭州冰川凍土研究所，陜西省公路勘察設(shè)計院．寧－張公路大坂山隧道凍土預(yù)報、模型試驗及風(fēng)吹雪災(zāi)害防治研究 [M]． 1995，3341． [6] 張祉道，王聯(lián)．高海拔及嚴寒地區(qū)隧道防凍設(shè)計探討 [J]．現(xiàn)代隧道技術(shù)， 2021， 41（ 3）： 16． [7] 張學(xué)富 .賴遠明 .喻文兵等 . .鐵道學(xué)報 [8] 賴遠明，喻文兵，吳紫汪等 . .冰川凍土 [9] 鐵道第三勘察設(shè)計院編著．凍土工程 [M]．北京：中國鐵道出版社，2021， 261275． [10] 陳建勛，昝勇杰．寒冷地區(qū)公路隧道防凍隔溫層效果現(xiàn)場測試與分析[J]．中國公路學(xué)報， 2021， 14（ 4）： 7579． [11] 關(guān)寶樹編著．隧道工程設(shè)計要點集 [M]．北京：人民交通出版社， 2021，357393． [12] 呂康成，崔凌秋等 編著． 隧道防排水工程指南 [M]．北京：人民交通出版社， 2021 4. 項 目 實施方案 項目主要研究內(nèi)容 東北 寒區(qū)隧道 凍脹條件與 凍脹機理分析 （ 1）凍融巖石圈整體凍脹破壞分析 該理論認為 隧道周邊圍巖凍結(jié)區(qū)中圍巖孔隙中 充滿了水，則圍巖內(nèi)的水凍結(jié)成冰后將整體膨脹，從而對襯砌產(chǎn)生凍脹壓力。 為了研究凍融圈厚度、襯砌厚度以及圍巖類型對凍脹力的影響，采用有限元程序進行數(shù) 值 模擬計算以獲得數(shù)值解。計算中為了突出凍脹對二次襯砌的影響，不 考慮溫度變化和結(jié)構(gòu)荷載對襯砌應(yīng)力的影響而只計算凍融圈內(nèi)圍巖凍脹所產(chǎn)生的附加應(yīng)力。 （ 2）局部存水凍脹破壞分析 該模型認為凍脹力主要由襯砌背后積水結(jié)冰引起。由于開挖面不平整、初期支護不平順以及防水板鋪設(shè)等原因，使得襯砌背后留有局部存水空間，一旦存水結(jié)冰即產(chǎn) 生凍脹力， 根據(jù)此模型針對不同的存水體積和襯砌厚度對凍脹力進行了計算，由于隧道和存水空間的形狀均不規(guī)則，無法獲得凍脹力的解析解，故設(shè)計采用有限元程序進行數(shù)值模擬計算以獲得數(shù)值解。計算中為了突出凍脹對二 次襯砌的影響， 不 考慮溫度變化和結(jié)構(gòu)荷載對襯砌應(yīng)力的影響而只計算局部存水空間凍脹所產(chǎn)生的附加應(yīng)力。 （ 3）含水風(fēng)化層凍脹破壞分析 部分理論認為襯砌的凍脹是由于風(fēng)化層中水凍結(jié)而引起的。對含水風(fēng)化層模型下的凍脹力計算式進行推導(dǎo)，并提出設(shè)計中洞口段、洞內(nèi)凍脹力的取值。 高海拔 寒區(qū) 公路 隧道 支護結(jié)構(gòu) 抗凍 耐久性 研究 （ 1）隧道圍巖的抗凍性研究 隧道圍巖的抗凍性研究將主要針對松軟圍巖進行。模擬隧道建成后圍巖的水環(huán)境與溫度條件，對各類松軟圍巖的力學(xué)性態(tài)的變化進行試驗和理論分析，探討松軟圍巖的凍融循環(huán)可能對隧道結(jié)構(gòu)長期穩(wěn)定 帶來的不利影響。 （ 2） 混凝土材料的 抗 凍性研究 混凝土的抗凍性研究以室內(nèi)試驗為主?，F(xiàn)場制作加工噴射混凝土試件和模筑混凝土試件，部分試件養(yǎng)護至 28 天后，進行抗壓強度試驗；將其余試件進行凍融循環(huán)試驗，分別模擬凍融循環(huán) 10 年至 100 年，各組試件凍融循環(huán)結(jié)束后進行抗壓強度試驗。分析試驗數(shù)據(jù)，歸納凍融循環(huán)對混凝土強度的影響規(guī)律。 （ 3）鋼筋混凝土和不同厚度 支護結(jié)構(gòu) 的抗凍性 設(shè)計 研究 抗凍主要是提高隧道結(jié)構(gòu)自身的抗凍害能力，避免 凍脹 力產(chǎn)生的破壞，采取的措施有：襯砌使用抗凍混凝土、增大襯砌厚度、襯砌使用鋼筋混凝土。其中，使 用抗凍混凝土可以有效的防止襯砌混凝土的冰凍破壞，但是對于局部存水凍脹破壞和凍脹性圍巖中隧道結(jié)構(gòu)的凍脹破壞沒有明顯的作用。局部存水凍脹破壞和凍脹性圍巖中隧道結(jié)構(gòu)的凍脹破壞時，襯砌結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的凍脹應(yīng)力對襯砌厚度的變化并不敏感，因此，完全采用增加襯砌厚度的方式來實現(xiàn)隧道抗凍并不可取。另外，隧道內(nèi)一旦有凍害發(fā)生，則襯砌中產(chǎn)生
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