公路隧道改扩建方案比选及施工工法数值模拟

为了分析公路隧道改扩建方案的可行性以及公路隧道不同改扩建施工工法时围岩扰动后的力学特性,以济南绕城高速港沟立交至殷家林枢纽段改扩建工程某公路隧道为研究对象,比选3种公路隧道改扩建方案;建立三维数值模型,对比最佳方案不同施工工法时的围岩力学特性;利用有限差分软件FLAC 3D内置的FISH语言对围岩塑性区体积求和计算,探讨左线公路隧道改扩建过程对右线公路隧道的影响。结果表明:综合考虑改扩建施工难度、运营安全性、后期提速、管养难度、工程造价等因素,确定公路隧道改扩建为双八车道隧道为公路隧道改扩建最佳方案;围岩位移随着公路隧道开挖深度的增加而增大,并且在开挖断面处增大最快;围岩的压应力集中区为公路隧道的拱脚处,而拱顶和拱底压应力较小并向拉应力转变;围岩塑性区破坏方式以剪切破坏为主,可及时施作支护结构控制围岩变形;综合考虑公路隧道改扩建施工的可行性、安全性和经济性,确定中隔壁法为公路隧道改扩建最优施工工法。

基于复杂地质条件的公路隧道施工技术应用研究

近些年来,我国公路建设事业持续保持快速发展态势,项目建设所处地质条件更加复杂,隧道工程在项目建设中的占比不断提升,对施工技术应用提出更高要求。本文以某山区公路项目为例,在说明公路施工中复杂地质环境类型及特征基础上,说明隧道施工中主要施工技术应用形式,提出复杂地质条件下隧道施工风险评价技术的应用,以此为同类工程项目施工作业提供参考,为推动我国高速公路建设事业发展起到应有促进作用。

新一代光纤光栅传感技术在高速公路隧道火灾监测系统中的升级及应用

隧道火灾报警系统用于探测交通隧道内的早期火灾并发出火灾报警信号,能够指导人员及时疏散,防止火灾蔓延。早期较为普遍使用的是基于光纤光栅温度传感技术(一代光栅技术)的隧道火灾报警系统,随着光纤传感技术的发展,阵列光栅传感技术日趋成熟,作为二代光纤光栅传感技术,其在响应速度、定位精度、监测距离、实施难易程度等方面展现出了更为良好的技术优势。福建省高速漳州段隧道运用阵列光栅温度传感系统的技术优势.

复杂地质条件下公路隧道施工技术应用探讨

为减小复杂地质条件对公路隧道施工的不利影响,保证施工效率和人员安全,文章首先介绍了公路隧道施工中常见的复杂地质类型,如岩溶地质、膨胀土地质、流沙地质、松散破碎地质;然后指出复杂地质条件下公路隧道的施工要点;最后结合工程案例,从超前地质预报、小导管超前支护、隧道开挖、隧道支护4个环节阐述了施工技术方法。通过本次研究,为类似隧道工程的开挖支护提供参考,处理好复杂地质与现场施工的关系,提高其综合施工效益。

富水软弱大变形公路隧道复合式初支方法研究

高速公路建设过程中,隧道工程因其特殊性已经成为项目建设中的关键环节。在前期的勘测过程中,无法对隧道所在位置的地质条件进行详细的探测,使得其在施工过程中普遍存在地下水丰富、应力强度高以及大变形等诸多情况。本文以云南某高速公路隧道开挖为例,该隧道在施工过程中存在地下水丰富、围岩软弱和大变形等现象。经相关技术研究后,决定采用复合式双层支护的方法,将下沉的变形值以及地下水涌出量控制在施工可接受范围内。拟为相类似工程提供经验参考。

公路隧道施工关键技术要点分析

公路隧道作为交通体系中重要的组成部分,多分布于山区,其对于带动当地交通系统发展、经济进步有着不可取代的作用。但是公路隧道工程施工中尤其是隧道施工中往往面临着诸多复杂的影响因素,施工难度大,对施工技术要求高。为此,本文以工程案例为对象,对公路隧道中施工技术要点进行分析,并且重点对小导洞进入主洞的施工技术要点进行分析。

长大公路隧道设计建造的难题与创新探索

二十多年来,我国公路的建设发展十分迅速,公路隧道的建设也随着公路建设和道路等级的提高不断向长大发展。截至2023年底,我国投入运营的10公里以上公路隧道有25座,正在建设的有31座。公路隧道工程建设的技术进步不仅体现在隧道长度、断面跨度的增长,还体现在克服复杂地质条件和恶劣气候环境带来的影响。随着交通强国战略和“一带一路”倡议的实施推进,我国在高寒高海拔、高地应力软岩、富水岩溶、高地温、强岩爆、高瓦斯等地区修建了一大批重难点公路隧道工程,也提出了诸多隧道修建理念、设计方法和施工技术。随着工程的推进,在隧道地质勘察、设计、特长公路隧道防灾救援、运维中也涌现出很多问题和挑战亟需解决。

截至2023年底中国10km以上特长公路隧道统计与分析

在隧道行业相关单位的大力支持及既有统计数据的基础上,对截至2023年底中国已建成运营、正在建设、规划设计的共计74座长度10 km以上的特长公路隧道进行统计,其中,已建成运营特长公路隧道25座,正在建设特长公路隧道31座,规划设计特长公路隧道18座。从隧道长度、所在省份、公路等级、地理位置、技术标准、施工工法、设计与施工单位等方面,对中国已建成运营、正在建设、规划设计的长度10 km以上的特长公路隧道建设情况进行分析,其中:长度在10~14.9 km的隧道共62座,长度在15~19.9 km的隧道共10座,长度大于20 km的隧道共2座;隧道主要集中在中国西南部,约占63%,四川省最多,其次是云南省;高速公路隧道达65座,占比约为88%;山岭公路隧道68座,水下隧道6座;隧道技术标准以双向4车道为主;隧道施工工法以钻爆法为主,近些年出现了TBM+钻爆组合工法;隧道设计单位主要有31家;隧道施工单位主要有52家。

基于Bayes-LSTM的公路隧道围岩变形预测方法研究

在公路隧道施工过程中,围岩的稳定性对隧道施工的影响较大。因此公路隧道围岩变形的监控量测与准确预测是保障隧道施工安全的关键。针对当前隧道围岩变形的预测精度较低以及泛化能力较差等问题,该文提出一种基于贝叶斯(Bayes)优化长短期记忆网络(LSTM)的方法,该方法首先对拱顶沉降和周边收敛的原始监测数据进行预处理,而后构建公路隧道拱顶沉降与周边收敛的初始LSTM模型,并利用Bayes优化模型中的超参数,最终得出预测结果。利用该模型对某公路隧道拱顶沉降和周边收敛进行预测,将预测结果以均方根误差为评价指标与神经网络(CNN)和支持向量回归(SVR)进行对比。预测拱顶沉降时,Bayes-LSTM模型的平均预测精度相较于CNN与SVR模型分别提高了1.0与1.26;预测周边收敛时,Bayes-LSTM模型平均精度相较于CNN与SVR分别提高了0.3与0.32。表明Bayes-LSTM模型的预测精度较高,同时其能在训练模型过程中对历史信息进行判断和取舍,极大地提高了时序数据处理的效率,为公路隧道围岩变形预测提供了新的思路和探索。

灌浆法在公路隧道施工中的质量控制研究

灌浆法在公路桥梁和隧道施工中是一种关键技术,灌浆法的最大作用在于地基加固、裂缝修复和防水处理。实施这种方法的方式是注入特定的浆料,充填土壤和结构裂缝,以增强其稳定性并提升防水效能。解释灌浆法的操作机理,主要包括填充空穴、渗透加强和压密加固三个部分。在质量控制上,重点放在挑选适当的灌浆材料,并在施工参数的控制上也要严格,比如须严格把握好灌浆压力和量。并通过一系列检测手段如取芯钻孔和压力水试验以检验质量。如若发现质量上的任何问题,我国的细则规定要即刻采取措施,确保工程的顺利进行。

基于Topsis改进因子分析的公路隧道入口段视觉负荷研究

为探究直线公路隧道入口段驾驶者的视觉负荷,首先,通过实车试验采集5种视觉指标,采用Topsis改进因子分析法建立视觉负荷评价模型;然后,分析不同时间及位置下视觉负荷的变化特征,基于构建的视觉负荷曲线提出行车舒适评价标准,并运用已发表数据验证构建负荷模型的泛化能力;最后,通过敏感度分析探究视觉指标对视觉负荷的影响程度。结果表明:当驾驶者位于距洞口-13~55 m(12:00)、-10~49 m(15:00)时,视觉负荷超过临界值(0.906),驾驶者的行车舒适度和安全性极低;洞口驾驶者的视觉负荷值和接近度远大于洞内和洞外;18:00的视觉负荷和接近度远低于12:00和15:00。视觉指标的敏感度参数从大到小依次为注视时间、瞳孔面积、注视次数、扫视幅度、扫视速度。

顶部隐伏溶洞对隧道围岩变形特征影响分析——以齐岳山高速公路隧道为例

齐岳山高速公路岩溶隧址区强致灾性隐伏溶洞较为发育,为研究隐伏溶洞对隧道围岩位移影响的变化规律,选取围岩等级、隧道埋深2个地质因素,对溶洞大小、溶洞与隧道的距离2个形态因素开展数值试验,讨论支护对围岩位移的影响,分析顶部隐伏溶洞对隧道围岩不同方向变形的影响,系统研究不同因素对顶部溶洞作用效果的影响规律。得到如下研究结果:1)顶部溶洞对围岩变形在垂直方向和水平方向的作用效果是相反的,在垂直方向,顶部溶洞减缓拱顶和拱底的收敛效果;在水平方向,顶部溶洞加剧拱腰的收敛效果,且对拱顶、拱底、拱腰位移变化的影响依次减小。2)随着围岩级别提高、隧道埋深增大、溶洞尺寸增大、溶洞与隧道距离减小,顶部溶洞对隧道围岩变形影响的作用效果增强;在因素设计范围内,各因素对顶部溶洞作用效果的影响差异明显。

公路隧道低碳施工影响因素研究

为实现公路隧道低碳施工目标,基于结构方程模型量化分析目标影响因素的作用路径、影响效应并筛选出关键影响因素。通过文献研究、案例分析及专家访谈构建了公路隧道低碳施工的影响因素清单,并根据4M1E理论将影响因素划分为5个维度;然后利用SEM建模方法从潜在变量、观测变量及作用路径等方面得出各影响因素定量化评价结果,并对关键影响因素展开分析。结果表明:五类因素之间存在密切的相互作用关系,对公路隧道低碳施工的影响程度依次为环境(0.428)、人(0.317)、材料(0.3)、方法(0.26)、机械设备因素(0.218);应重点针对低碳意识及能力、教育培训力度、机械设备能源利用率、机械设备使用能源种类、材料种类选择、材料利用率和回收率、施工方案技术先进性、规划设计阶段低碳理念、施工组织设计合理性、法律法规体系完备性、政府规制措施力度等方面采取针对性的管控措施,以实现公路隧道低碳施工。研究成果可为公路隧道从业者推动低碳施工提供着力点,明确重点管理方向,助力实现“双碳”目标。

公路隧道运营韧性研究进展

以韧性理念为核心的系统安全分析范式,为现代公路隧道运营安全管理提供科学而务实的新视角。为深入理解韧性理念,首先结合国内外不同工程领域对韧性研究的进展,梳理总结出以下2点共识:1)韧性是一种综合性能力,着眼于系统全过程的表现;2)韧性包含一系列特征属性,可用鲁棒性、冗余性、资源充裕度、快速性囊括。鉴于经典风险分析于公路隧道运营安全管理的部分局限性,探讨引入韧性视角的必要性和意义。进而定义公路隧道运营韧性,即为对影响公路隧道正常运营通行的实际或潜在负面效应,进行预防、抵抗、适应、恢复的能力,并分析全阶段性、动态演进性和量化客观性的内涵,构建初步的概念框架。再提出基于感知、响应、学习和预测4种功能来增强隧道运营韧性的路径以及初步的韧性提升措施。特别地,针对火灾风险,介绍相关的智能技术与装备案例,包括智能火灾检测、火灾预测技术和隧道入口的柔性阻拦系统等。未来,对公路隧道运营韧性的研究将不断深化,通过构建全面的理论框架,以指导实践并推动隧道运营安全管理的科学化、系统化发展,从而建立更安全、高效、可持续的隧道运营体系。

公路隧道泡沫混凝土减震层减震效果评价

近年来泡沫混凝土材料因优良的抗震性能逐渐被推广应用于隧道减震层结构,本研究分析了强震作用下公路隧道泡沫混凝土减震层的减震机理。使用ABAQUS有限元软件建立精细化隧道结构模型,其中泡沫混凝土减震层采用可表征泡沫混凝土受压行为的可压缩泡沫本构模型,用于分析强震作用下隧道二次衬砌结构损伤。结果表明,隧道结构在水平向与竖向地震荷载共同作用下的损伤比水平向荷载单独作用的情况严重,泡沫混凝土减震层虽不能从根本上改变隧道结构受力状态,但可显著降低二次衬砌的内力幅值。其次对比了不同厚度泡沫混凝土减震层的减震效果得出,对于穿越高烈度地震区公路隧道,当采用厚度为0.4 m的泡沫混凝土减震层时,其在强震作用下减震效能最高。

公路隧道衬砌病害分析与处治方案研究

文章以G35济广高速公路安徽段隧道衬砌病害问题为背景,针对桃墅岭隧道定期检查过程中发现的衬砌病害问题,通过外观检查、雷达检测等检测手段,系统分析了隧道衬砌病害产生的原因,并结合以往隧道维修加固的经验,制定了隧道衬砌病害处治方案,取得了良好的效果,可为今后类似隧道衬砌病害的处治方案设计与施工提供参考。

公路隧道地面效应对双火源火焰合并特性影响的试验研究

为研究自然通风隧道内发生双重火灾时地面效应对双火源火焰合并特性的影响,利用1:10小尺寸隧道模型开展了一系列试验。重点探究了双火源表面与隧道地面平齐时火源间距对火焰合并概率与火焰合并点高度的影响。结果表明:火灾烟气从隧道两端开口流出,由隧道两端补充进的新鲜空气产生的风速导致火源间距更大时火焰依然会发生互相倾斜,在间距足够大时,火焰倾斜角度约为10°。引入一个无量纲量表示火焰合并概率随着火源间距、热释放速率的改变而变化的规律。另外,将本文的试验数据与前人的工作做了比较,发现地面效应对隧道纵向布置的双火源火焰合并行为具有极大的促进作用。同时给出了火焰合并点高度与隧道高度的比值与改良后无量纲热释放速率的关系式。

有变形缝工况下地铁左右线盾构并行下穿对既有明挖公路隧道变形及应力的影响

[目的]为确保有变形缝工况下地铁盾构隧道并行下穿既有明挖公路隧道工程的顺利实施,须对该工况下既有明挖公路隧道的变形情况及应力特征进行分析。[方法]建立了济南济泺路下穿黄河隧道工程中市域轨道交通S2线左右线盾构隧道并行下穿既有明挖公路隧道的精细化模型,分析了既有明挖公路隧道车道结构底板的z向(竖向)沉降、x向(水平向)位移及车道结构底板的应力变化情况。选取有无变形缝2种工况,对2个施工步完成后测线的x向位移和z向沉降变化情况进行对比。进一步选取工程中的2号变形缝,分析施工过程中2号变形缝两侧的结构沉降差和变形缝的应力状态发展历程。[结果及结论]与无变形缝工况相比,有变形缝工况降低了既有明挖公路隧道结构的整体性,改变了其变形及受力特征;变形缝始终受到拉应力及剪应力的影响;有变形缝工况下,变形缝两侧沉降随地铁盾构掘进呈现出明显的变化,地铁盾构掘进至该变形缝正下方时,沉降达到最大值。

公路隧道风光水储互补发电系统容量配置研究

为降低公路隧道的电力运营成本,探究可再生能源互补发电系统在公路隧道的应用前景,研究合适的容量配置求解方法。建立利用风、光、水和储能设备的互补发电系统为公路隧道提供电力资源。以特长公路隧道(总长7.1 km)为估算模型,采用改进后的粒子群优化算法,即离散型自适应粒子群优化算法,以全生命周期的建设成本和设备维护成本最小为目标函数,以缺电负荷率(LPSP)和储能电池的状态为约束,对风力发电设备、光伏发电设备、水力发电设备和储能设备的最优容量配置进行求解。结果表明:1)对比标准粒子群算法,离散型自适应粒子群优化算法的总投入成本更少,寻优能力更强;2)对比该隧道1年的用电成本,前期投入将在5年内回本;3)在风光水储互补发电系统的设备全生命使用周期的20年内,该隧道可节省1 920.39万元电费。

公路隧道箱型预制仰拱变形破坏的模型试验研究

基于自主设计的新型箱型预制仰拱结构,采用室内物理模型试验,结合数字照相量测技术,研究该箱型预制仰拱的力学特性及破坏模式,通过数值模拟研究实际工况中衬砌与仰拱共同作用的受力规律.结果表明:竖向荷载作用下产生的拉张效应是预制仰拱裂纹产生及发展的主要原因,水平压力对预制仰拱的裂纹发展作用不明显.预制块接缝处以及各个预制块中柱转角处是预制仰拱结构的最薄弱部位,接缝处和转角处影响预制仰拱结构的安全.预制仰拱位移变化关于中轴部位呈对称分布,位移由大到小依次为中间预制块、左1预制块、左2预制块、左3预制块.箱型预制仰拱破坏可以分为加载压密、弹塑性变形和塑性破坏3个阶段.当仰拱与衬砌共同作用时,仰拱的上部主要承受拉应力,仰拱的下部主要承受压应力.试验结果表明,所设计仰拱结构具有良好的受力性能.