高海拔地區(qū)大斷面公路隧道設(shè)計、施工關(guān)鍵技術(shù)研究-在線瀏覽
2024-08-07 16:58本頁面
【正文】 日本的隧道工作者對凍害的防治進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，獲得了許多寶貴經(jīng)驗(yàn)，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(jìn)一步試驗(yàn)、改進(jìn)。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。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。該隧道結(jié)合其支護(hù)形式，在初期支護(hù)與模筑襯砌之間設(shè)5cm厚的隔熱保溫層。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(dāng)中的水處于凍結(jié)狀態(tài)。 參考文獻(xiàn)[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(fàn)．隧道冰柱防治工程和隔熱襯砌[J]，隧道譯叢，1984，(1)：3544．[3] （JTG D702004）.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(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（19952001）.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(yàn)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(yán)寒地區(qū)隧道防凍設(shè)計探討[J]．現(xiàn)代隧道技術(shù)，2004，41（3）：16．[7] [8] 賴遠(yuǎn)明，喻文兵，[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，2002，261275．[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，2001，14（4）：7579．[11] 關(guān)寶樹編著．隧道工程設(shè)計要點(diǎn)集[M]．北京：人民交通出版社，2003，357393．[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，20054. 項目實(shí)施方案東北寒區(qū)隧道凍脹條件與凍脹機(jī)理分析（1）凍融巖石圈整體凍脹破壞分析該理論認(rèn)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。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。由于開挖面不平整、初期支護(hù)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(jìn)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(jìn)行數(shù)值模擬計算以獲得數(shù)值解。（3）含水風(fēng)化層凍脹破壞分析部分理論認(rèn)為襯砌的凍脹是由于風(fēng)化層中水凍結(jié)而引起的。高海拔寒區(qū)公路隧道支護(hù)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(jìn)行。（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(yàn)為主。分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)，歸納凍融循環(huán)對混凝土強(qiáng)度的影響規(guī)律。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。另外，隧道內(nèi)一旦有凍害發(fā)生，則襯砌中產(chǎn)生的拉應(yīng)力值較大，因此采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)作為二次襯砌可以有效地防止襯砌開裂，提高結(jié)構(gòu)的承載能力。（4）寒區(qū)隧道襯砌支護(hù)結(jié)構(gòu)受力和位移監(jiān)測研究通過開挖支護(hù)過程中埋設(shè)襯砌受力和圍巖變形監(jiān)測探頭，對支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力和變形情況進(jìn)行研究分析，探明凍脹力對襯砌結(jié)構(gòu)的影響，為結(jié)構(gòu)的抗凍耐久性提供設(shè)計依據(jù)，同時也確保施工和運(yùn)營得安全。② 中心深埋水溝埋設(shè)深度研究用解析方法求解單一介質(zhì)的一維熱傳導(dǎo)定解問題，地表的邊界條件為邊界溫度按一年為周期的正弦規(guī)律變化；地層深處的分析邊界條件為一定深度處溫度常年恒溫，可以為嚴(yán)寒地區(qū)隧道的中央排水管的合理埋置深度的設(shè)計提供依據(jù)。而地下工程最令人頭痛的滲漏部位正是變形縫和施工縫。針對隧道中變形縫、施工縫處普遍發(fā)生的滲漏水現(xiàn)象，對目前廣泛使用的止水條、止水帶、彈性密封劑的使用效果以及接縫施工中存在的支撐面不平整、粘接面不密實(shí)、搭接松動、混凝土疏松多孔等問題進(jìn)行研究，鑿除接縫滲水處襯砌，探索止水材料失效原因及破壞形式，改進(jìn)接縫處施工工藝，開發(fā)有針對性的縫隙止水排水材料和混凝土堵漏技術(shù)。無論是哪一環(huán)節(jié)排水堵塞，都有可能導(dǎo)致襯砌凍脹破壞，因此建議在仰拱上初噴內(nèi)外設(shè)置環(huán)向半圓排水管和環(huán)向排水盲溝，在仰拱處分層設(shè)置橫向排水管和橫向排水盲溝，實(shí)現(xiàn)隧道的雙層排水。通過實(shí)際應(yīng)用，對其橫向和環(huán)向排水管道設(shè)置形式、間距進(jìn)行研究。在噴膜防水層后施工土工布和防水層，通過柔性和硬性防水材料的組合應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)寒區(qū)隧道的高效防水。由于東北地區(qū)長時間嚴(yán)寒，地面表層溫度逐漸下降，凍深逐漸加大至最大凍深，本區(qū)域最大凍深可達(dá)1 . 5m，而隧道兩層襯砌的厚度一般不超過100cm。采用敷設(shè)防凍隔溫層的措施，可以起到隔熱保溫作用，大大減小凍融圈的范圍，以確保襯砌背部水不凍結(jié)。結(jié)合已有隧道防凍隔溫層的設(shè)計，對選用材料（干法硅酸鋁纖維板、硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料、PEF聚乙烯泡沫塑料）的性能進(jìn)行測試，并通過現(xiàn)場對比實(shí)驗(yàn)，確定最佳的防凍隔溫材料組合和施工方式（襯砌表面、初期支護(hù)與二次襯砌之間），并對實(shí)驗(yàn)段的實(shí)測溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，提出今后對隧道防凍隔溫層設(shè)計和施工的基本建議。通過解析計算和有限元模擬計算法對防凍隔溫層厚度進(jìn)行計算。高海拔寒區(qū)公路隧道溫度場變化規(guī)律及襯砌凍脹力數(shù)值模擬研究（1）圍巖凍結(jié)深度隨埋置深度、海拔、溫度的變化規(guī)律研究通過國內(nèi)外調(diào)查和現(xiàn)場測試，嘗試建立隧道橫斷面襯砌壁后的凍深與該斷面埋
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