隧道寒区划分建议及保温排水技术研究

目前寒区隧道保温措施大多是经验为主,缺乏相关的技术支撑,造成寒区隧道冻害现象严重。为了预防寒区隧道冻害的发生,通过分析156座寒区隧道冻害调研资料,将隧道寒区划分为高纬度地区和高海拔地区,并以最冷月平均气温和冻结深度为标准细分为5个亚区,分别探讨不同亚区的隧道保温排水技术。研究结果表明,保温层法最佳适用于最冷月平均气温-5℃~-15℃的地区,对于最冷月平均气温低于-15℃的地区,建议对洞内二次衬砌表面温度低于-15℃的区段采取其它主动保温措施;保温水沟、中心深埋水沟和防寒泄水洞以洞内二次衬砌表面温度0℃为设防终点;将洞外排水技术与保温措施相结合,可以达到理想的排水效果;提出隧道冻害防治原则为"施工质量是基础,排水是核心,保温是关键,三者必须有机结合"。     

寒区岩石隧道防水措施浅析

针对寒区隧道防水的重要性,分析了寒区岩石隧道渗漏的原因,从设计、材料选择、后期施工各方面对寒区岩石隧道的防水措施进行了讨论,着重对混凝土抗防冻措施进行了探讨,以促进寒区隧道防水的研究,解决隧道的冻害问题.     

高原严寒地区富水高铁隧道冻害防治技术

为了解决严寒地区隧道防排水及冻害问题,文章结合兰新高铁祁连山和大梁两座高原富水长隧道的的建设实践,分析了高原严寒地区隧道防排水技术难点,提出遵循"防、排结合"的原则,采取以泄水洞为主,辅以保温防寒水沟、保温中心水沟和伴热电缆采暖式水沟的防排水措施,是高原严寒地区富水隧道防止冻害发生的关键技术,基本消除了运营期间的冻害及安全隐患。     

公路隧道综合管沟施工工艺及控制要点

为解决寒区公路隧道消防管道的防冻问题，桓仁–集安段高速公路大路2号隧道工程首次应用综合管沟技术。文中介绍了有仰拱段综合管沟的施工工艺，主要包括仰拱开挖支护、防排水措施、管沟立模浇筑和仰拱回填。重点介绍了施工过程中的控制要点，总结了综合管沟技术在寒区公路隧道工程中应用的优势，可为综合管沟的施工和推广提供借鉴。     

寒区岩石隧道冻害机理及防治研究

冻害是寒区隧道常见的工程病害,造成冻害的原因很多,其中冻胀力是寒区隧道冻害发生的主要原因.因此,在寒区隧道的研究中,要避免和减轻寒区隧道工程中冻害的发生,最关键的问题是研究冻胀力的发生、发展以及怎样预防或消减冻胀力,对寒区隧道的冻害机理及防治方法进行了系统的研究.提出了冻胀现象产生必须同时满足的三个条件:有能使水结成冰的足够低的温度、衬砌必须提供阻止水体结冰膨胀变形足够的刚度、有足够的水源,并由此提出防治冻害的研究方向即采取措施使三项条件有一条不满足即可有效地防止冻害.利用ANSYS有限元对寒区隧道冻胀力进行了数值模拟,通过对理论计算结果和数值模拟结果的比较分析,提出寒区隧道冻胀力的基本防治措施,对寒区岩石隧道工程的设计和施工具有指导意义.     

寒冷地区隧道防冻隔温层设计计算方法及应用

本文根据隧道衬砌表面、衬砌内部、围岩内部的温度及隧道洞内外气温和风速的实测结果 ,获取了隧道温度场的分布情况以及隧道内发生冰冻段的长度和冻结深度的第一手资料。在此基础上 ,提出了增设套拱、设置防冻隔温层的防冻害结构和防冻隔温层厚度的计算方法。该防冻结构和计算方法应用于某隧道防治冻害工程取得了成功。实测结果表明防冻隔温层防治冻害的效果非常显著。     

巴朗山隧道中心排水沟设计参数研究

巴朗山隧道为高海拔寒区特长隧道,考虑到隧道防冻保温要求,对中心排水沟进行了深埋设计。施工时由于隧道平导洞较窄,开挖中心排水沟沟槽对隧道施工速度影响很大。文章通过调研已建成的寒区隧道温度分布特征,并对巴郎山隧道围岩温度场进行数值模拟分析,对已有的中心排水沟设计方案进行了修正。修正后的中心排水沟设计方案满足防冻保温要求,同时也更利于施工的进行,使得施工速度加快,带来一定的经济效益。     

季节性寒区隧道主动加热保温防冻方法及其试验

为防治季节性寒区隧道冻害,提出了一种基于电伴热的主动加热保温防冻方法,该系统由“100 W/m²发热电缆+4 cm保温层+保护层+防火层”组成,并且给出了施工中的注意事项和要点。将该方法成功应用于图们至珲春高速公路东南里隧道试验段工程,初步试验结果表明,通电1 h后,衬砌背后温度开始升温,3 h之后衬砌背后达到正温、温度基本稳定,发热电缆“热阻效应”明显,初步验证了该方法的可行性及有效性。研究结果可为寒区隧道冻害防治的设计与施工提供借鉴。     

平导压入通风对寒区隧道风温场的影响性研究

为探明平导压入通风方式对高海拔寒区特长公路隧道风向、风速、风压和洞内温度场的影响性,以川藏公路雀儿山隧道为工程依托,通过数值仿真和现场测试,分析了不同通风方式下隧道洞内风场和温度场的分布及变化规律。研究结果表明: 气热耦合三维数值计算显示风在横通道与主洞和横通道毗邻区域形成了明显的涡流区,平导洞内风压、风速明显高于主洞;平导压入通风使平导和主洞最低风速分别增加了90%、104.5%;平导压入通风对洞内最高风温影响较小,均在7.8 ℃~8.2 ℃左右;考虑通风方式、自然风方向和因山体富热产生的隧道内外温差引起的热压差影响,对高海拔寒区特长公路隧道出入口段的防冻长度等应差别化设计,特别要加强主风向隧道一端主洞、平导和横通道的防冻措施。     

中亚某国某公路隧道防排水系统设计浅析

寒区隧道建成后渗漏水和冻害是比较常见的病症,长期影响着寒冷地区隧道的运营。随着国家"一带一路"政策的落实,中亚地区隧道修建将更加普遍。论文根据对中亚某国某公路隧道防排水系统设计进行全面研究,采取"堵、防、排"等多方面措施,并对洞内路面排水系统进行保温加热,从而确保该隧道防排水高效。可为今后中亚类似寒区隧道的防排水设计提供借鉴。     

寒区隧道防寒保温方案设计

寒区隧道由于低温和水的作用大多存在严重的冻害现象,在设计阶段应采取针对性的保温和防排水设计方案。以青海宁缠隧道为例,采用数值分析和工程类比的方法对洞口保温段的设置长度、保温层厚度的选取、保温材料敷设方式、保温材料的选取以及保温段防排水方案等展开研究,得到了一系列有意义的结论,对同类寒区隧道工程设计具有一定的参考价值。     

寒区隧道工程的研究现状

从寒区隧道冻害的种类、影响因素、冻害形成机理、冻害的防治对策等方面着手,较为全面地阐述了寒区隧道的研究现状。     

巴朗山隧道保温层设计参数数值模拟分析

为了确定巴郎山隧道防冻保温材料设计参数,通过有限元数值模拟对隧道温度场分布情况进行了计算。计算结果表明:隧道开挖后若不铺设防冻保温材料,隧道围岩会产生冻害;当防冻材料选用硅酸铝纤维保温板,铺设厚度达到5 cm时,可以有效地防止隧道洞口处衬砌及围岩产生冻害。     

寒区隧道衬砌结构冻胀破坏分析及防治措施

分析了寒区隧道冻害形成的原因,认为围岩的冻融循环是造成隧道衬砌失稳破坏的基本因素,对寒区隧道冻胀形成机理研究及隧道设计有一定的参考价值,并总结了国内外寒区隧道冻胀破坏的防治措施,以减少寒区隧道的冻胀破坏。     

西藏扎墨公路嘎隆拉特长隧道建设技术

 西藏扎墨(扎木-墨脱)公路嘎隆拉隧道所处建设环境极为特殊,地形、地质、地震、气象条件与其他高原寒区隧道项目相比,极具代表性。隧道的勘察设计将卫星遥感、现场勘测、室内试验、现场试验、理论分析、数值模拟以及实时监测等方法有机融合,从环境保护、生态平衡和绿色发展的理念出发,提出高海拔、高烈度地震区隧道工程冻害机制与防寒保温技术和高烈度地震区隧道工程震害及其抗震技术。所提出的现代冰川地区公路特长隧道勘察、高原寒区地层防冻及高烈度震区隧道抗震设计研究成果,对青藏高原等寒区隧道的修建具有十分重要的指导意义。     

#br# 寒区隧道温度场的围岩热学参数影响及敏感性分析

寒区隧道抗防冻设计受周边温度场控制,隧道围岩的热学参数直接影响温度场分布。本文依托某寒区公路运营隧道,采用现场实测、数值仿真和理论推导三种方法对寒区隧道温度场分布和围岩热学参数的影响敏感度进行了系统研究。首先,通过对比分析有限元计算结果和现场监测数据,验证了有限元计算分析的准确性。然后,采用该有限元分析方法,基于敏感性分析方法,对围岩导热系数、比热容和赋存温度三个因素对寒区隧道温度场的影响进行了敏感性分析。结果表明,三个因素的影响敏感度具有明显差异,其中赋存温度是影响隧道温度场最敏感参数。研究成果可为寒区隧道选址及类似工程的抗防冻设计提供参考。     

隧道冻害的形成与治理

结合老岭隧道和头道沟隧道工程实例,分析了隧道冻害的种类及原因,提出了隧道冻害的治理措施,包括综合治水、更换土壤、保温防冻等,指出了排、堵、截相互结合,才有可能根治隧道冻害。     

寒区隧道环向排水管的条带保温及温度场分析

排水管过早地冻结与过晚地解冻是引起寒区隧道冻害的主要原因。针对冻结期和消融期隧道衬砌壁后围岩温度的变化特点,提出了一种条带状保温隧道环向排水体系:(1)隧道环向排水管自上而下直通隧道的中央排水管,隧道纵向排水管径三通向环向排水管汇水;(2)间隔地对环向排水管进行局部保温,在衬砌壁后采用条带状保温层,在路面之下采用带有保温层的排水管;(3)条带状保温层有两层防水板密封夹裹,其中一层防水板与隧道的防水板形成一个整体。衬砌围岩温度场有限元模拟分析表明:由于有、无保温层的环向排水管相间布置,两类排水管的冻融状态存在时差,该时差有利于解决衬砌后在冻结期和消融期的排水不畅问题。     

竖向小净距隧道施工安全技术研究

在隧道修建工程中,设置泄水洞的一个目的是有效地减小隧道断层段落的富水压力,降低正洞带水作业的施工风险,同时揭露未开挖段的地质情况;另一个目的是防止隧道排水不畅引发冻害,影响运营安全。铁路单线隧道防寒泄水洞一般设置在隧道正下方,泄水洞与正洞在施工过程中相互影响,结合阿尔金山隧道进口泄水洞与正洞施工实例,进行了正洞与泄水洞竖向小净距隧道施工安全技术研究。     

寒区隧道温度场的围岩热学参数影响及敏感性分析

寒区隧道抗防冻设计受周边温度场控制,隧道围岩的热学参数直接影响温度场分布。本文依托某寒区公路运营隧道,采用现场实测、数值仿真和理论推导三种方法对寒区隧道温度场分布和围岩热学参数的影响敏感度进行了系统研究。首先,通过对比分析有限元计算结果和现场监测数据,验证了有限元计算分析的准确性。然后,采用该有限元分析方法,基于敏感性分析方法,对围岩导热系数、比热容和赋存温度三个因素对寒区隧道温度场的影响进行了敏感性分析。结果表明,三个因素的影响敏感度具有明显差异,其中赋存温度是影响隧道温度场最敏感参数。研究成果可为寒区隧道选址及类似工程的抗防冻设计提供参考。