公格尔水电站发电洞高温段关键施工技术

布仑口-公格尔水电站地处昆仑山腹地,在强烈的构造运动作用下致使引水发电洞前段存在高地温现象,局部岩温达100 ℃,给工程施工带来了巨大的困难和挑战。结合工程特点通过室内外试验等手段从施工降温、爆破安全和支护技术等三方面对高温隧洞关键施工技术进行了系统研究。在充分利用当地自然条件(年平均气温0.9 ℃)的基础上,提出了“以通风为主并辅以低温冷水的综合降温技术”,以极经济的代价解决了洞内高温问题;根据相关试验结果对作业面炮孔温度进行分区,有针对性的提出了相应的安全爆破技术;针对不同洞段情况提出了以喷砼替代二次衬砌、以预制混凝土替代模筑混凝土等支护技术。以上各项施工技术在本工程的成功实施,确保了该引水隧洞的顺利施工(于2012年5月5日贯通),并期望能为同类工程的施工提供参考和借鉴。     

谈引水隧洞施工技术

结合某引水隧洞施工实例,就其施工方案作了论述,分别阐述了隧洞洞身段开挖、初期支护、二次混凝土衬砌的施工工艺及技术要点,同时积累了相关经验,以指导类似工程施工。     

大坂膨胀性泥岩引水隧洞长期稳定性分析

 结合室内三轴蠕变试验与数值仿真技术,研究大坂引水隧洞膨胀性泥岩饱水状态下蠕变力学特性,建立泥岩非线性蠕变力学模型,并开展大坂引水隧洞TBM施工开挖、支护、长期运营过程的饱和渗流–应力耦合仿真计算。重点模拟TBM开挖预留变形、初次支护半年后顶管片和侧管片开裂破坏问题,以及采取锚杆、围岩注浆、二次衬砌和钢支撑相结合的联合二次支护措施后隧洞长期安全性的评价与设计验证问题,研究成果为引水隧洞的支护设计提供依据,对同类工程的研究具有一定参考意义。     

隧洞边顶拱二次衬砌与盾构掘进同步施工技术

依托韩江鹿湖隧洞引水工程之盾构隧洞工程,对隧洞边顶拱二次衬砌与盾构掘进同步施工技术进行研究。通过设计出一种满足隧洞二衬与盾构同步施工的液压整体式钢模板台车,采用了隧洞二衬与盾构同步施工混凝土运输技术和隧洞内错车技术,最终实现了隧洞边顶拱二次衬砌与盾构掘进同步施工。     

小断面引水隧洞初期支护开裂变形影响因素及施工技术优化研究

由于小断面引水隧洞开挖和初期支护施工过程易出现开裂变形,可能会引发隧洞结构的破坏,导致隧洞失稳甚至崩塌,给工人和设备带来危险,对周围环境和人员造成严重影响。为确保隧洞施工和使用安全,减少初期支护的开裂变形,降低后期维护和修复的成本,提高工程的经济效益,研究小断面引水隧洞初期支护开裂变形影响因素及施工技术优化方法。采用三台阶开挖法对某地引黄工程交汾灵支线小断面引水隧洞进行初期支护施工,初支的衬砌材料为C25混凝土与H230格栅钢架。按照隧洞初期支护情况,构建初期支护载荷-结构模型,依次输入不同侧压力系数,分析不同侧压力对初期支护造成的开裂变形影响。经试验验证：当侧压力系数为1.0时,水平、竖向位移值最小;当初期支护每次喷射混凝土厚度更均匀时,隧洞的安全系数更高;仰拱在闭合状态下会减少隧洞不同初支位置的位移。针对初支存在的问题,通过加固支撑、围岩径向注浆等方式进行优化,可使初期支护更加稳定,研究结果能够减少初期支护的开裂变形,降低后期维护和修复的成本,提高工程的经济效益。     

新疆布仑口高温引水隧洞几个设计与施工问题探讨

结合新疆布仑口-公格尔水电站工程引水发电洞存在的高地温问题展开研究,首先根据相关地质资料和研究成果对该工程高地温成因和机制进行分析探讨,认为高地温是地质结构的不均匀性引起热流密度向热阻小的局部区域(石墨夹层带)集中的结果。随后研究高温条件下的施工措施,推荐强通风降温措施,并辅以低温冷水喷雾降温技术。通过比较分析建议高温差洞段支护结构的形式与方案,即采用防火耐热喷层,或纤维混凝土喷层替代常规衬砌方案。研究成果以期对同类工程的设计和施工提供参考和借鉴。     

玻化微珠保温砂浆应用于寒区隧道保温隔热层的可靠性分析

为了制备力学性能和保温性能较为理想的玻化微珠保温砂浆,进行了玻化微珠保温砂浆力学性能与导热系数的试验,并针对寒区隧道的冻害防治技术,采用保温隔热材料法,将该新型无机保温材料应用于隧道保温隔热层中。以吉林省延边自治州某隧道工程为背景,运用ANSYS有限元分析软件,采用地层结构模型对隧道隔热层结构进行受力数值模拟分析,另对围岩、初期支护结构与二次衬砌进行稳定性及强度验算,从而确定了玻化微珠保温砂浆保温隔热方法在隧道设计方案中的可行性,为隧道冻害防治提供新材料。分析结果表明:玻化微珠保温砂浆作为保温隔热层应用于寒区隧道,隧道受力结构具有良好的可靠性和稳定性。     

复杂地质条件下大埋深隧洞衬砌与围岩协同作用#br# 物理模型试验研究

围岩-支护协同作用是地下工程支护结构设计的核心问题,关乎着地下工程建设的成败。为揭示深埋隧洞围岩与支护结构协同作用机理,以滇中引水最大埋深约1512m的香炉山隧洞为研究背景工程,首次开展复杂地质条件下深埋隧洞衬砌与围岩协同作用真三维地质力学模型试验,真实再现隧洞开挖与支护的施工全过程。模型试验研究表明：1）不同地质条件下隧洞围岩的应力释放过程不同,硬岩隧洞围岩应力释放速率先慢后快,软岩隧洞应力释放速率先快后慢;2）不同地质条件下隧洞衬砌与围岩接触压力的分布形式不同,硬岩隧洞最大接触压力位于拱肩,软岩隧洞最大接触压力位于拱顶;3）衬砌与围岩协同作用包括两种应力释放机制、3个施工阶段和4种承载状态;4）不同地质条件下隧洞衬砌施作后围岩和衬砌承担的荷载比例不同,硬岩隧洞围岩平均承担约85%的荷载,衬砌约承担15%的荷载,软岩隧洞围岩平均承担约25%的荷载,衬砌承担约75%的荷载。     

锦屏二级水电站引水隧洞围岩稳定分析及支护设计

锦屏二级水电站引水隧洞地处高山峡谷地区,埋深大、洞线长,高地应力、高外水压力问题突出。按照围岩是地下工程中主要的承载结构这一设计思想,应用弹塑性有限元法分析了锦屏二级水电站引水隧洞开挖及支护过程中围岩的变形规律与特征、围岩应力分布及其变化规律、塑性区范围,比较研究了不同渗控方案对隧洞围岩和衬砌的工作状态的影响,得出了一些对高地下水位条件深埋引水隧洞的支护设计有普遍意义的结论。     

浅谈高地温隧洞降温施工技术

娘拥水电站引水隧洞在施工过程中,局部地段存在高地温情况,现场通过特殊降温措施和施工方法进行施工,保证了在高地温情况下隧洞的正常掘进。     

考虑衬砌和隔热层的寒区隧道温度场解析解

将隧道非齐次的瞬态传热分解为周期函数边界下的瞬态传热和恒温边界下的稳态传热,利用分离变量与Laplace变换相结合的方法,求解有保温隔热层的寒区隧道瞬态温度场的显式解析解。根据能量守恒,建立隧道洞内气体的气–固耦合传热模型,并获得洞内气体年平均温度和温度振幅的显式解析解。衬砌温度影响因素分析表明,随着隧道埋深和年平均气温的增加,二衬内、外两侧的温度呈线性增加,当年平均气温低于0℃,季冻区隧道埋深小于80m时,5cm厚隔热层很难单独满足防寒需求,应与主动供暖措施联合;随着隔热层厚度的增加,二衬的温度呈增长趋势,但增长速率却逐渐减小;当隔热层厚度超过5cm时,通过增加隔热层厚度来提高衬砌温度要考虑其经济性。依据隧址区的气候及地形条件,采用工程类比和解析解相结合的方法分段计算隔热层厚度。与实测值对比结果表明,理论解满足工程精度要求。     

岩土介质在冻融过程中的温度场研究及工程应用

基于"三区域"(已冻区、正冻区和未冻区)理论,建立岩土介质在冻融过程中的温度场数学模型,并将利用有限元数值计算方法得到的结果与V.J.Lunardini等得到的经典解析解结果进行对比,验证该数学模型的正确性和可靠性。在此基础上,探讨岩土介质在冻融过程中相变潜热和正冻区的大小对温度场分布的影响,并对西藏嘎隆拉隧道围岩温度场以及保温层保温效果进行数值仿真分析。研究结果表明:采用二衬表面附设保温材料方法对隧道衬砌及围岩温度影响效果明显,在二衬表面施作6 cm厚的福利凯保温层后,衬砌和围岩不会承受冻融破坏。该研究成果对于寒区隧道冻融圈大小的确定及防寒保温措施的选用具有重要的理论和现实意义。     

寒区隧道衬砌结构设计方法

在寒区冬冻夏融周期变化的环境下,冻害问题常影响到隧道结构及运营安全。为提高寒区隧道设计水平,节约工程建设成本,同时保证隧道安全正常运营,本文提出了新的寒区隧道衬砌结构设计思路:在提出寒区隧道衬砌设计流程的基础上,给出了不同冻土段衬砌结构选型的建议:冻岩隧道可采用三层复合式衬砌结构,工程冻土段隧道可采用柔性支护体系的复合式衬砌;系统总结了多年冻土段和工程冻土段的冻胀力控制措施;从结构设计角度,分析了铺设保温层的必要性取决于:冻胀力的量值和衬砌结构的耐久性;最后将提出的寒区隧道衬砌结构设计方法应用于实际工程,定量评估了姜路岭隧道围岩冻胀力控制措施的效果,且目前隧道现场科研监测未测到冻胀力;根据本文研究成果,优化了白茫雪山1号隧道衬砌结构的设计,考虑到保温层铺设成本较高且延缓了施工速度,调整了衬砌保温结构设计,减少保温层铺设长度3 810 m。     

EPS颗粒-黄土混合土减震层对黄土地区隧道衬砌结构的减震作用

为了分析聚苯乙烯泡沫塑料（EPS）颗粒-黄土混合土减震层在不同条件下对隧道衬砌结构减震效果的影响,采用通用有限元软件ANSYS建立了在隧道支护体系内设置减震层的数值模型,分析了EPS颗粒掺入比、减震层厚度及地震动强度对隧道衬砌结构动力响应规律的影响。结果表明:设置减震层可以减小传递至隧道衬砌结构的地震能量,从而使得隧道衬砌结构各关键点正应力、剪应力、最大主应力、位移及加速度峰值均有所减小,且一定范围内随着EPS颗粒掺入比的增大,减震效果逐渐明显;减震层的厚度控制在30～50 cm区间内时减震效果最佳;减震层在强震作用下的减震效果更好,该混合土减震层更适合高烈度地震区的抗减震;所得结论可为今后在土体环境尤其是黄土地区开挖的隧道衬砌结构抗减震工程建设提供一定参考。     

高海拔严寒地区特长公路隧道保温层铺设长度研究

随着我国西部大开发的不断深入,在高海拔严寒地区规划和修建的隧道工程越来越多,且隧道长度越来越长。洞口段合理的保温层铺设长度是高海拔严寒地区特长隧道抗冻设计与建设的关键问题。目前,我国对高海拔严寒地区特长隧道纵向温度分布规律尚无系统研究,保温层铺设长度多以经验计算或工程类比为主。以G317线雀儿山隧道为例,参考鹧鸪山隧道竣工通车后洞口段现场实测温度数据变化规律,对雀儿山隧道洞口段保温层铺设长度进行分析。结果表明:确定寒区隧道保温层铺设段长度时,特别是对于特长隧道,应考虑隧道内年平均温度的变化以及温度振幅的衰减;按照鹧鸪山隧道的年平均气温和洞内气温年振幅实测数据变化幅度,考虑1.2的安全系数,建议雀儿山隧洞口保温层铺设长度取为900 m。事实上,保温层铺设长度与隧道曲线形式、隧道长度、海拔高度、地热梯度以及隧道交通量、断面、交通模式、通风模式等诸多因素有关,因此,高海拔严寒地区特长隧道保温层铺设长度有待进一步通过现场实测数据进行对比分析研究。     

高温库改低温库施工方法

目前冷库中,大多数都有高温库,而随着市场的发展,高温库的作用日益减少,而低温库的需求则显著增加,针对这一市场变化,许多冷库正在考虑对高温库进行改造,以提高冷库的整体收益。根据以往具体实例,对高温库改建为低温库的典型问题,如温度等工况变化、以及与之带来的新的防水隔汽等问题进行了分析和探讨。根据调研和计算,提出在高温库改造低温库的施工中要注意的几个问题和施工的具体要求。最后得出,保温层必须有足够的厚度来保证地面和墙体与原设计环境一致,建议内部必须设置导流洞来引出结露水和其他水体,并适当安装先进的监控设备和保温应急设施。     

西江引水工程盾构输水隧洞衬砌形式的选择与设计

广州西江引水工程在穿越城区的大型交通枢纽位置采用了盾构隧洞的非开挖穿越方式。该盾构输水隧洞内压高、距离长、埋置深,使得隧道衬砌结构的设计成为制约整个隧道工程安全、保证工程质量和确保按期完工的关键。通过对多种衬砌形式进行比较,最终确定采用钢筋混凝土管片加钢衬的分离式双层结构。从盾构隧洞的基本构造、外衬管片的设计和施工措施、内衬钢管的设计和自密实混凝土的浇筑等方面进行了介绍,以供类似工程参考。     

不同类型冻土中隧道隔热保温层铺设方式的选择

寒区隧道工程中,铺设隔热保温层可以减轻隧道冻害。隔热保温层的铺设位置不同,起到的隔热或保温效果也不同。采用有限元计算法对不同类型冻土中隔热保温层表面铺设、夹层铺设以及离壁式铺设下的围岩温度场进行了模拟,从隔热保温效果方面对3种隔热保温层铺设方式进行了对比。季节冻土受洞内与外界气温的双重影响,铺设隔热保温层无法阻止围岩冻融循环的产生;多年冻土中隔热保温层夹层铺设以及表面铺设隔热效果相差不大,但夹层铺设时,隔热保温材料遇水以及受挤压后隔热保温效果将降低,应优先采用表面铺设方式。非冻土中隔热保温层离壁式铺设的防冻效果最好,当无法采用离壁式铺设时,将隔热保温层铺设在二衬表面的防冻效果要好于隔热保温层夹层铺设,但应对拱脚位置处的防排水系统进行保温处理。     

高地温隧道地温特征及预测研究

尼格隧道属长大深埋隧道,兼有高水温与高岩温,最高水温达63.4 ℃,最高岩温达88.8 ℃,最高气温达56.4 ℃。为了研究隧道地温特征并进行地温预测,针对性地设计了一系列地温测量方案,研究成果表明:灰岩段表现为高水温,水温＞气温＞岩温,水温与气温随着隧道进深及埋深呈现上升趋势,出水量及水温在接触带附近达到高值,洞内气温受水温、隧道出水量、积水量影响大;花岗岩段表现为高岩温,无水,岩温与气温随隧道进深及埋深呈现上升趋势,两者差值约为25~30 ℃;超前钻孔在孔深＞2 m时岩温达到稳定;一个完整施工循环的施工环境气温呈现4个阶段:气温下降阶段(打钻施工环节),气温骤升阶段(爆破施工环节),气温快速上升阶段(新爆围岩散热),气温缓降阶段(出渣施工环节),出渣环节由于车辆及挖机等机械作业影响,气温出现多处异常高值;施作二衬后,二衬内外壁温差约3.4 ℃;利用热量传递理论、地热成因理论预测的最高地温值与实测值较为吻合。该工程案例颇为典型,本文研究对西南高地热区隧道工程建设具有指导意义。     

寒区隧道地源热泵型供热系统取热段温度场解析

为解决寒区隧道冻害问题,将地源热泵型供热系统应用于内蒙古博牙高速林场隧道中。供热系统由取热段、加热段、热泵和分、集水管路组成,可用于隧道洞口段衬砌和排水系统加热。取热段位于隧道中部,获取围岩中的地热能。隧道取热段温度场由热交换管外围岩温度场和热交换管内流体温度场两部分组成。建立考虑衬砌结构和热源的隧道取热段热交换管外围岩传热模型,利用叠加原理、拉普拉斯变换和积分变换相结合的方法获得取热段温度场解析解。基于能量守恒原理建立热交换管内流体传热模型,根据热交换管外围岩温度场,利用迭代法计算热交换管的出口温度。采用反分析的方法确定试验段围岩的综合热物性参数,将理论解与现场试验数据对比分析,其精度满足工程要求。取热段温度场理论解为系统的设计提供理论指导。