大连湾海底隧道透水式接岸结构对水体交换的影响

在大连湾海底隧道工程中首次应用了透水式接岸结构,采用数值模拟的方法计算了大连湾海底隧道接岸结构施工后的流场和水体交换,并与传统的不透水方案计算结果进行了对比分析。研究结果表明:透水式接岸结构方案中水流会产生明显的横跨隧道方向的流动,对隧道两侧的水体交换有改善的作用,更能促进周边水体交换。这种透水结构具有推广应用价值。

特长跨海公路隧道联络烟道间距优化设置研究——以青岛第二海底隧道为例

青岛第二海底隧道通过在隧道的南北线排烟道上纵向间隔设置联络烟道,将南北线烟道联通。由于目前尚无公路隧道设置联络烟道的案例可供参照,为研究联络烟道对公路隧道防排烟效果的影响,亟需明确在不同联络烟道间距下隧道内火灾温度场、烟气蔓延情况、系统阻力等的分布规律,确定最优联络烟道间距。在现有评价指标烟气蔓延长度l 60、排烟效率η的基础上提出阻力削减率ξ,构建基于性能化的联络烟道间距优化评估模型;在调研全国各种隧道横通道间距设置配合形式后,采用Fluent软件模拟不同联络烟道间距下的烟流特性及数据。结果表明:1)联络烟道能有效降低排烟系统的阻力;2)随着联络烟道间距的缩短,烟气蔓延长度l 60由260 m缩小至180 m,排烟效率η由93.39%提升至97.80%,阻力削减率ξ由15.42%减小至2.20%;3)联络烟道间距为750 m和1500 m混合的设置方式能起到较好的排烟效果,此时继续缩短联络烟道间距对系统排烟能力提升有限。

考虑流固耦合效应的海底隧道地震响应分析

为研究上覆海水影响下海底隧道地震响应规律,考虑衬砌塑性损伤及流固耦合作用,以汕头海底盾构隧道为工程实例,基于ABAQUS软件建立海水-海床-隧道结构体系有限元模型,分析不同地震激励以及不同海水深度条件下海底隧道动力响应及损伤情况。结果表明:1)在只考虑垂直SV波入射时,应力主要集中在隧道拱脚、拱肩部位,海水深度对海底场地水平运动及海底隧道的作用影响很小;2)在只考虑垂直P波入射时,随海水深度增加,上覆海水整体上会抑制海底场地竖向运动,隧道拱腰以下的应力增大更明显;3)考虑P-SV波延时入射时,隧道能量耗散及损伤具有一定的叠加效应,隧道拱脚及拱肩部位应力集中明显,海水深度小于20 m时,隧道断裂能及损伤较小,SV波占主导地位,海水深度大于20 m时,隧道断裂能及损伤会显著增加,P波起主要作用,在海底隧道抗震设计时有必要考虑海水对隧道地震安全的不利影响。

基于等效面积法的三孔并行海底隧道渗流场解析研究

目前对海底隧道渗流场的研究大多基于单孔隧道,考虑到实际工程常采用三孔并行的排布方式,而隧道互相靠近时渗流场会发生干扰,若采用单孔隧道模型其涌水量计算误差可能超过40%。该文对三孔并行海底隧道渗流场进行理论分析,首先分析了理论解析过程中采用等面积法将多心圆形断面简化为圆形断面的合理性;进而提出三孔并行海底隧道渗流场分析模型,以叠加原理为基础,采用镜像法推导出三孔并行海底隧道渗流场解析解,并将公式进行了退化和数值验证。研究结果表明:按照等面积法将多心圆形断面简化为圆形断面分析对隧道总涌水量影响较小;该文解析解具有一定的精度,可以快速预测三孔并行海底隧道涌水量;由于隧道间的泄压作用,三孔并行海底隧道主隧道周边涌水量分布呈现出非对称性。

埋地输油管道对胶州湾第二海底隧道爆破施工的动力响应

为深入研究埋地输油管道运行过程中的动力响应机制及不同工况下的输油管道振速规律,以青岛胶州湾第二海底隧道黄岛端斜井二期工程为背景,青岛港油港码头厂区内的埋地输油管道为研究对象,根据实测数据,采用ANSYS/LS-DYNA软件建立数值模型,通过模拟起爆药量、爆心距、管道埋深3种工况因素,建立输油管道振速预测模型。结果表明:管道环迎爆侧的振动速度大于管道环的背爆侧,管道轴向的峰值振速最大值出现在工作面前方4 m左右的管道截面上。得到的埋地输油管道振动速度预测模型对于工程爆破施工中邻近埋地输油管道的保护有重要参考意义。

有限地层三孔并行海底隧道渗流场解析研究

研究目的:目前对海底隧道渗流场的研究大多基于半无限空间的单孔隧道,考虑实际工程常采用三孔并行的排布方式,且实际工程中隧道下方常存在相对不透水层或基岩等不透水边界,本文以渗流力学为基础采用镜像法和竖井理论推导有限厚度地层海底隧道渗流场解析解,将公式进行退化和数值验证,并对不透水边界距离、三孔隧道埋深、间距及注浆参数进行分析。研究结论:(1)隧道下方不透水边界对涌水量影响较大,当不透水边界距隧道中心为25r1时,对涌水量基本没有影响;(2)三孔并行隧道间渗流场存在相互影响,且随隧道间距的增加影响逐渐减弱,当隧道间距大于30r1时,涌水量基本没有影响;(3)三孔并行隧道涌水量随埋深增大呈现出先减小后增大趋势,埋深为2r1时涌水量最小;(4)三孔并行隧道涌水量随注浆圈厚度增大和渗透系数减小而减小,实际工程中应注浆密实度和注浆厚度并重;(5)本研究成果可为相关海底隧道工程的设计与施工提供参考。

潮汐对海底隧道工作面稳定性的影响研究

潮汐作用下水位变化触发海床地层应力的重分布,影响海底隧道施工中工作面围岩的稳定性。以青岛胶州湾第二海底隧道为工程背景,采用多相大变形数值计算方法—物质点法,分析了潮汐作用下水位变化对隧道开挖工作面围岩的破坏响应。通过数值模拟与现场监测数据的对比,验证了物质点法数值模拟方法的可行性。通过模拟196组不同围岩等级下的水位变化,探究海床沉降、围岩变形、塑性破坏区的分布和特征。结果表明:水位降低会增大施工期间隧道工作面的变形;水位变化与不良围岩参数的组合是隧道工作面失稳的关键,并得到了16组诱发工作面大变形失稳的参数组合。

基于AGRU-Trans融合模型的特长海底隧道交通量预测

为了使海底隧道交通管控部门更好地掌握准确的交通数据,给出行者提供更好的交通引导,通过对循环神经网络和Transformer算法的研究,结合GRU与Transformer模型算法优点并加入自注意力机制,提出一种基于AGRU-Trans融合模型的海底隧道交通量预测模型。选取胶州湾海底隧道市南-黄岛交通运行数据,通过AGRU-Trans融合模型与3种基准模型对比发现,LSTM,Transformer,GRU模型的平均绝对误差(MAE)相比AGRU-Trans分别大了31.48%,67.54%,20.57%;均方根误差(RMSE)分别增长了35.63%,38.45%,32.02%。结果表明:AGRU-Trans融合模型的预测结果与真实数据贴合性最好,预测精度均高于基准模型,因此,基于此方法可为胶州湾海底隧道管理部门对车辆进行精细化诱导及管控提供理论参考。

数字化技术在海底隧道施工中的应用与研究

为促进海底隧道施工技术的发展并保障施工过程中的安全,研究利用对比分析法探讨了海底隧道施工中数字化技术与传统施工方法的异同处,研究主要围绕施工过程质量安全的远程管理,同时对平台采集到建设生产过程信息数据进行挖掘分析,并实施大数据管理,最终实现了对工程施工安全、质量可视化、量化指标的高效管理,为建设项目提供了过程管理、趋势预测、责任追溯,提高了工程管理智能化、信息化水平。

穿越多种典型地层的跨海超大直径泥水盾构选型及针对性设计——以青岛胶州湾第二海底隧道为例

为缓解海底隧道盾构段施工中存在的关键问题,以青岛胶州湾第二海底隧道TJ-06标段为实际工程背景,针对“深蓝号”超大直径泥水平衡式盾构长距离、高水压穿越上软下硬土岩复合地层、全断面凝灰岩、断层破碎带、全断面花岗岩时的刀盘刀具磨损、刀具破岩能力不足、泥水舱滞排、刀盘泥饼堵塞和盾尾密封失效与主驱动密封失效等关键问题与难点进行针对性设计与研究,采取减小刀间距、优化刀具布置与形式、采用大直径短螺旋后接颚式破碎机排渣模式、加强并优化刀盘与泥水舱的冲刷等设计方案,实现了降低能耗、减少刀具损坏、缓解泥水舱滞排、提高施工效率,并极大地确保了施工安全的实施效果。

考虑洞间影响的三孔并行海底隧道渗流问题分析

海底隧道渗流场的分析是隧道建设的基本问题,它与隧道围岩稳定性、工程防排水设施的布置密切相关.考虑现有的工程实际,海底隧道常采用"主隧道+服务隧道"的三孔并行方式穿越海峡.以实际工程为背景,建立了不同覆岩厚度下三孔并行海底隧道渗流计算模型,从涌水量、孔隙水压力、渗流速度、注浆参数方面分析了隧道渗流特性.研究结果表明,隧道互相靠近时,渗流场相互影响,无论是采用现行规范中所给出的隧道涌水量计算公式,还是精确解析解公式来预测三孔并行海底隧道主隧道涌水量时均会产生较大误差,将会高估隧道涌水量,最大误差可以达到40%;三孔隧道之间互为"泄压孔",降低了主隧道周边孔隙水压力和渗流速度;注浆作为隧道堵水的关键措施,考虑注浆圈厚度的同时也应该注重注浆的密实性.

多洞并行海底隧道最佳覆岩厚度变化规律研究

海底隧道在中国陆运体系中发挥着重要作用,隧道施工建设多采用多洞并行形式,相应的隧道涌水量问题不容忽略,结合涌水量变化来确定最佳覆岩厚度.针对海底隧道多洞并行工况,采用理论分析和数值模拟相结合的方法,从最小涌水量角度,分析最佳覆盖厚度变化规律.研究结果表明,随着覆岩厚度增大,涌水量呈现“先减小后增加”规律,涌水量最小时即为最佳覆岩厚度;最佳覆岩厚度随海水深度和隧道半径增大而增大;多洞并行隧道之间存在泄压作用是影响最佳覆岩厚度变化的主要因素,双洞隧道中产生的泄压作用随隧道间距增大而减小,最佳覆岩厚度随着泄压作用减小而减小;三洞隧道中服务隧道产生的泄压作用随服务隧道与主隧道半径比增大而增大,最佳覆岩厚度随着泄压作用增大而增大.相关研究可为海底隧道多洞并行下覆岩厚度设计提供参考.

大连湾海底隧道工程中的水工设施文物保护设计

大连湾海底隧道穿过大连市中山区区级不可移动文物达里尼港旧址和大连港附属建筑的区域。为保证工程顺利建设,对海底隧道沿线不可移动文物北防波堤及丙码头开展文物保护设计工作。严格遵守国家文物保护法律法规,保证文物结构安全,恢复文物风貌,保持文物历史格局不变。以此制定了“拆卸、归安”的文物保护设计理念,对北防波堤及丙码头进行局部拆除,完成海底隧道工程后恢复文物原貌。

广湛客专湛江湾海底隧道工程极限冲刷深度预测

湛江湾是在遂溪河谷基础上经海侵发育起来的潮汐汊道型溺谷海湾,湾内水深大,深槽内水流动力强,水流挟沙力大。基于河道地质条件、泥沙组成及水动力特征,利用水工模型试验手段,预测不利水文条件下隧址河段河床的最大冲刷深度。研究成果表明,以潮为主情况下,隧址河床未产生冲刷;以洪为主情况下,工程河段主槽冲刷后深泓线平面位置无变化,深泓冲深0.00~1.06 m。预测的极限冲刷深度可为过海隧道的科学埋设提供依据。

青岛第二条海底隧道黄岛端道路交通衔接规划研究

青岛胶州湾第二海底隧道联系了老黄岛与东岸城区,对加强胶州湾东西两岸的交通联系具有重要意义,目前已经开工建设。为满足隧道黄岛端交通疏解需求,提高交通运行效率,现对二隧黄岛端骨干路网交通衔接方案进行研究。在分析黄岛端区域现状及规划条件的基础上,预测过海出行需求,并分析隧道对区域路网的交通影响,提出黄岛端接线道路提升优化建议及建设时序,最后对淮河路、疏港高架、黄河路道路提升改造总体方案进行研究,旨在为后续道路建设提供方案借鉴。

北斗及超宽带定位技术在胶州湾海底隧道施工工程中的应用

针对青岛胶州湾第二海底隧道工程施工项目的实际需求,从定位技术、定位设备等多个方面探讨了北斗和超宽带(UWB)定位技术在海底隧道工程施工项目中的应用,北斗和UWB定位技术作为一种高精度、高可靠性、高稳定性的定位技术,能够在海底隧道中高盐、高温、高湿的恶劣环境下实现对人员和车辆的实时精准定位,为海底隧道工程的施工增加安全保障。

独头掘进距离最长 广湛高铁湛江湾海底隧道贯通

近日,广东广州至湛江高速铁路湛江湾海底隧道顺利贯通,标志着全线控制性工程建设实现重大节点突破。广湛高铁建成通车后,广州和湛江城区可实现90 min互达,粤西地区可通达时速350 km高铁。湛江湾海底隧道工程是广湛高铁全线控制性工程,隧道全长9 640 m,其中盾构段长7 551 m,开挖直径14.33 m,单洞双线,是我国目前独头掘进距离最长的大直径穿海高铁盾构隧道,具有开挖断面大、地质条件差、废弃泥浆多、既穿海又越城等特点。

海底隧道穿越断层破碎带突涌水防治关键技术

胶州湾第二海底隧道工程受张扭性裂隙影响,其地下水极其发育、地质条件复杂,通过突涌水超前地质预报预警及超前注浆防治两个方面,介绍海底隧道穿越断层破碎带突涌水防治关键技术在胶州湾第二海底隧道工程中的应用。

胶州湾第二海底隧道东出口施工区设计水位的数值分析

以胶州湾第二海底隧道工程东侧隧道口施工区域为例,运用Mike21软件的水动力模块和波浪模块,对工程附近海域不同风向、不同重现期作用下的风暴潮进行了计算。通过模拟发现,W风向作用下的涌浪和风浪在岸边所造成的波高值最大,NW向次之,N向较小;当遭遇W方向100年一遇风浪潮时,工程海域最大有效波高可达3.44m,工程附近不允许越浪的最高水位约为5.1m;当遭遇300年一遇风浪潮时,工程海域最大有效波高可达3.75m,工程附近不允许越浪的最高水位约为5.3m。

砥砺深耕勇担当 奋楫笃行促发展——大连航标处全方位服务大连湾海底隧道工程建设纪实

大连湾海底隧道作为我国北方第一条大型跨海沉管隧道工程,是大连市贯彻落实“全面振兴东北老工业基地”国家战略的重大民生工程。项目为大连市新增了一条纵贯南北的快速通道,有效破解了大连“C”字形空间结构形成的南北交通瓶颈,使“海角”变“通途”,对大连实现城市功能化、推动大连湾两岸一体化建设和社会经济发展,打造环渤海黄海沿岸经济圈具有重要意义。