高海拔地區(qū)大斷面公路隧道設(shè)計(jì)、施工關(guān)鍵技術(shù)研究-文庫吧資料
2025-07-03 16:58本頁面
【正文】 拔地區(qū)的項(xiàng)目特點(diǎn)（交通量小、晝夜交通量相差較大、天氣變化突然等特點(diǎn)）采用照明智能調(diào)光技術(shù)及相關(guān)感應(yīng)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)車來燈亮車走燈滅，達(dá)到按需照明的節(jié)能目的。并根據(jù)實(shí)測的洞外亮度優(yōu)化隧道照明設(shè)計(jì)。對于未來青海、西藏等高海拔地區(qū)的隧道照明設(shè)計(jì)可作為合理的選取依據(jù)。對于海拔3000米以上的高海拔地區(qū)隧道洞外亮度缺乏相關(guān)的測試數(shù)據(jù)和分析結(jié)果，而高海拔地區(qū)紫外線強(qiáng)，亮度普遍高于平原地區(qū)，地形地貌有異與平面地區(qū)，規(guī)范中亮度取值對于高海拔地區(qū)僅有參考意義。（3）圍巖溫度場分布變化規(guī)律及對應(yīng)凍脹力數(shù)值模擬分析有限元數(shù)值模擬計(jì)算是采用熱結(jié)構(gòu)兩場耦合瞬態(tài)計(jì)算的方法對圍巖溫度場分布變化規(guī)律以及對應(yīng)的凍脹力發(fā)展變化情況進(jìn)行分析，探討溫度場分布和凍脹力大小與隧道埋深、洞周凍結(jié)范圍、裂隙巖體中的裂隙寬度、間隔、分布角度、凍脹率等因素的關(guān)系。（2）隧道內(nèi)及外界溫度關(guān)系及其影響因素通過現(xiàn)場測試，分析隧道內(nèi)環(huán)境溫度場與隧道區(qū)外界大氣溫度的關(guān)系，在隧道進(jìn)、出口外各設(shè)置溫濕度觀測站，沿隧道縱向一定間隔布設(shè)溫濕度計(jì)測試儀對隧道內(nèi)、外溫度和濕度連續(xù)監(jiān)測記錄，對測試結(jié)果進(jìn)行分析，得出隧道內(nèi)氣溫年變化特點(diǎn)和與隧道區(qū)外界大氣溫度的關(guān)系。（3）襯砌電加熱與防凍隔溫層組合保溫技術(shù)研究對保溫效果普遍較差的洞口段，在襯砌和保溫層之間增加電加熱系統(tǒng)，利用防凍隔溫層的保溫效果降低電量消耗，在降低成本的前提下，與路面熱融冰、雪技術(shù)一起實(shí)現(xiàn)洞口段落的全斷面保溫。用差分法求解多介質(zhì)的一維熱傳導(dǎo)定解問題，用此模型可以分析包括襯砌表面保溫層在內(nèi)的多層介質(zhì)條件下的熱傳導(dǎo)問題，借以研究保溫層、襯砌等對隧道壁后凍深的影響，其成果對隧道的保溫設(shè)計(jì)十分重要。防凍隔溫層的鋪設(shè)方式有兩種：一種是設(shè)置在襯砌表面，如國內(nèi)的青海省大坂山公路隧道、四川鷓鴣山隧道；另一種是設(shè)置在初期支護(hù)與二次襯砌之間，如河北省梯子嶺隧道、青藏鐵路風(fēng)火山隧道、昆侖山隧道。因此，隧道的防排水系統(tǒng)都在受凍的范圍內(nèi)，特別是隧道內(nèi)風(fēng)力大和不見日光，一個冬季始終得不到熱能，其受凍環(huán)境惡劣。（2）防凍隔溫層設(shè)計(jì)研究在嚴(yán)寒地區(qū)的冬季，冷空氣與圍巖的熱交換是產(chǎn)生凍害的主要原因之一。⑤噴膜防水層效果研究目前，地下工程防水材料多采用防水板，本身不能和混凝土密貼，難滿足堵水要求，并且噴射混凝土不光滑時，被擠壓拉伸易斷裂破壞，因此在噴射混凝土表面噴射一層防水膜防水，完全可以避免上述問題。以往的設(shè)計(jì)中，環(huán)向排水與橫向排水設(shè)置間距單獨(dú)考慮，水流很難在同一個斷面上直接排入中心水溝，增加了滲水、凍脹的幾率，因此應(yīng)將其盡量設(shè)置在同一斷面上，間距統(tǒng)一，形成分區(qū)域獨(dú)立排水，彼此互不影響，全隧道實(shí)現(xiàn)分區(qū)域全斷面完整的多層防排水系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，盡可能減小凍脹破壞，達(dá)到理想的排水效果。④隧道分區(qū)域全斷面雙層排水系統(tǒng)研究目前隧道的防排水體系，仰拱以上以環(huán)向半圓排水管和防水板為主，墻角處設(shè)置縱向排水管，在仰拱處以橫向排水管連接到中心水溝，直至排出洞外。目前國內(nèi)既有隧道的滲漏水有70%以上表現(xiàn)在襯砌結(jié)構(gòu)的 “三縫”上，即伸縮縫、沉降縫、施工縫。③隧道施工縫、變形縫處防水材料研究隧道中為便于施工而設(shè)置施工縫，為適應(yīng)結(jié)構(gòu)變形的需要以及防水混凝土避免超過允許的拉應(yīng)力而設(shè)置變形縫。高海拔寒區(qū)公路隧道防排水體系防寒保溫設(shè)計(jì)研究（1）寒區(qū)隧道全斷面多層防排水體系設(shè)計(jì)研究① 洞外排水體系防凍保溫研究開發(fā)隧道洞外排水邊溝、中心深埋水溝、防寒泄水洞出水口防凍保溫技術(shù)，針對不同的保溫設(shè)計(jì)形式，利用流體力學(xué)原理，分析隧道出水口的水流狀態(tài)；開發(fā)有區(qū)域針對性的保溫、供熱技術(shù)，用以提高隧道出水口的抗凍能力。通過實(shí)驗(yàn)和結(jié)構(gòu)計(jì)算的方式對合理的襯砌厚度和鋼筋配置進(jìn)行研究，盡量提高襯砌抗凍性能。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(shí)現(xiàn)隧道抗凍并不可取。（3）鋼筋混凝土和不同厚度支護(hù)結(jié)構(gòu)的抗凍性設(shè)計(jì)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。現(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(hù)至28天后，進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)；將其余試件進(jìn)行凍融循環(huán)試驗(yàn)，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(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。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(jìn)行試驗(yàn)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。對含水風(fēng)化層模型下的凍脹力計(jì)算式進(jìn)行推導(dǎo)，并提出設(shè)計(jì)中洞口段、洞內(nèi)凍脹力的取值。計(jì)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(jì)算局部存水空間凍脹所產(chǎn)生的附加應(yīng)力。（2）局部存水凍脹破壞分析該模型認(rèn)為凍脹力主要由襯砌背后積水結(jié)冰引起。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(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算以獲得數(shù)值解。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(hù)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(shí)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(yùn)營期間考慮融冰措施以防排水溝凍結(jié)。設(shè)計(jì)中考慮最熱月平均氣溫與巖面的溫度差計(jì)算出保溫層厚度。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(qiáng)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。主要的措施有：采用隔熱保溫技術(shù)、加強(qiáng)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(jìn)一步驗(yàn)證。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凍害防治措施分類前蘇聯(lián)因?yàn)樘幱趪?yán)寒地區(qū)，隧道供暖有的用電力，采用管式電力加熱器，
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