国道G228线汕头湾跨海隧道总体设计方案研究

汕头湾跨海隧道作为国道G228汕头段控制性工程,总体设计难度大。为了科学、安全、经济地建设汕头湾跨海隧道,结合两岸城市规划、工程建设环境和环境敏感点等控制因素,采用工程类比、数值计算、模型分析等理论研究方法,对跨海隧道选址、接线、埋深、断面布置、通风及防灾救援等关键问题进行研究和专题论证,得出如下主要结论:1)跨海隧道选址及接线应以城市规划为基础,结合交通特性、路网结构、沿线用地等因素综合确定,是控制风险、降低投资和保障交通功能的关键;2)结合海床演变模型冲刷包络线,盾构段最小覆土不仅要满足掘进及运营期抗浮安全,还要尽量避免长距离穿越上软下硬地层;3)跨海段采用分段纵向+重点排烟的通风方案,解决长距离跨海隧道通风难题;4)盾构段采用人行滑梯或楼梯逃生的纵向疏散模式,明挖段采用横向疏散模式,可保障高地震烈度区跨海隧道的防灾疏散。

考虑非饱和效应的跨海隧道衬砌混凝土氯离子非线性对流-扩散侵蚀模型及其求解方法

为准确预测跨海隧道衬砌内部氯离子含量,本文提出了一个考虑非饱和效应的跨海隧道衬砌混凝土氯离子非线性对流-扩散侵蚀模型。首先,分别引入Langmuir等温吸附结合模型、幂函数型非饱和扩散方程和VG-Mualem水分传输模型,依次考虑氯离子结合效应、混凝土内部非饱和扩散以及非饱和水分渗透作用对氯离子传输的影响,建立非饱和状态下的隧道衬砌混凝土氯离子侵蚀理论模型;其次,基于有限差分原理提出模型的数值求解方法,并验证求解方法的有效性;最后,通过试验分析模型的可靠性,开展参数讨论。研究结果表明:在非饱和状态下,水分渗透对混凝土内离子输运有双重促进作用,使得混凝土内部的饱和度、扩散系数和渗透系数均随时间增加而逐渐增大;在外水压作用早期,混凝土内部处于非饱和状态时,混凝土内部的毛细压力对离子传输效率的影响占主导作用,且呈现出显著的正相关性;饱和渗透系数越大,溶质流速越快,氯离子传输效率也更高。本文提出的基于有限差分原理的数值求解方法是有效的,建立的非饱和状态下隧道衬砌混凝土氯离子非线性对流-扩散侵蚀模型具有可靠性,可用于分析混凝土内部非饱和状态时的氯离子传输规律。

跨海隧道端头软土地基处理方案优化研究

由于地质条件的限制,当软弱地基不经过处理或者未处理完全时候会给后续工程施工带来严重的安全隐患。文章依托珠海某跨海隧道工程,着重分析了跨海隧道端头典型软土地基施工时地基加固的处理方案比选和优化。分析其中的主要问题,包含软土地基中块石和CFG桩的处理方案。经研究发现:先期堆载预压措施对路基软土的处理受周边环境影响较大,周边土方变动致使路基发生沉降,而选择水泥搅拌桩复合地基的方式来处理软弱地基是合适的,但当地层中存在大块砾石时可行性不高。通过加固效果和经济效益两个方面对方案进行对比并且给出建议,以期为同类型工程保证基础设施工程质量和运营安全作参考。

大连地铁5号线跨海隧道设计关键技术

大连地铁5号线跨海隧道是我国首条岩溶区的跨海大直径盾构隧道,隧道跨海段长度约2.3 km,采用单洞双线的盾构隧道形式,盾构结构为双层衬砌结构,外径为11.8 m。隧道穿越区域工程地质及水文条件复杂,局部地段岩溶及地下水发育,周边控制性因素较多,设计过程中遇到诸多难点。对地铁跨海隧道单洞双线和单洞单线断面形式进行了综合对比,对岩石破碎、地下水发育条件下的大直径盾构进行选型,通过对比及数值模拟,分析了复杂地质条件下盾构隧道双层衬砌的优势,并结合衬砌形式对防排水方案进行优化,提出了完整的盾构穿越岩溶发育区的处理措施。分析结果表明,岩溶发育区地铁盾构隧道在需要设置排烟风道时采用单洞双线盾构隧道方案更优,采用双层衬砌方案,可以显著提高衬砌结构的耐久性。相关研究成果可供类似工程参考。

越江跨海隧道突水模式研究

突水是越江跨海隧道修建过程中面临的主要安全风险,是区域地质条件、水文条件与施工扰动综合作用的结果,其发生需要具备水源和导水通道两方面的条件,且受不良地质的影响显著。文章通过对国内外典型隧道突水事故的研究分析,将越江跨海隧道的突水模式归纳为水力劈裂型突水、渗透型突水、界面张开型突水和整体破坏型突水四种模式,并指出了与每种突水模式相适应的地质条件和水文条件。基于该项研究,根据地质勘探获得的地质资料和水文资料对南京纬三路越江隧道工程进行工前突水预测。通过在施工中对突水风险位置采取相应的防治措施,全线没有发生突水灾害。

浅层地震反射法在跨海隧道地质勘察中的应用

跨海隧道的沿线工程地质条件对设计方案的影响较大,施工和运营中的一些风险也往往与地质条件有关。而通过钻探和物探相互印证,是查明隧道沿线工程地质条件的必要手段。物探工作可采用浅层地震反射法,以获取满足工程设计所需的地质资料。本文结合项目实际情况,介绍了项目中浅层地震反射法的实施过程,探讨了应用该方法探明海底隧道沿线工程地质条件效果。通过与钻探资料的比较,验证了应用浅层地震反射法探明海底隧道沿线地层的覆盖层厚度、基岩面变化情况等工程地质条件效果良好。

基于场景分析的跨海隧道运营风险评估方法研究

针对某跨海隧道推荐路线方案之一进行运营期风险评估研究,主要就运营期可能发生的重大风险事件场景进行设计,采用理论分析,数值模拟等手段,对各风险事件发生概率及可能造成的后果进行分析,并最终给出各风险量化值,为该工程总体风险评估提供了参考。

跨海隧道海上注浆对盾构不良地层施工的影响

厦门地铁2号线跨海隧道地质条件复杂,主要穿越的复杂地层全断面硬岩、上软下硬、岩脉侵入(上硬下软)、孤石群、全断面硬岩夹杂破碎带软弱夹层,以上地层在施工过程中,盾构刀具极易损坏,盾构掘进参数控制要求高,需长时间带压进仓处理孤石、更换损坏的刀具。本文总结了跨海隧道左右线全断面硬岩夹杂破碎带软弱夹层的处理方法,海上注浆加固通过全断面硬岩夹杂破碎带软弱夹层减少了施工风险,提高了施工效率,对类似地层施工有一定的指导意义。

深港机场联络线长大跨海隧道接触网供电方案研究

深圳——香港机场联络线牵引供电制式若采用DC1 500 V与AC 25 kV相比投资较少,但选线中6.7 km跨海隧道因无法设置牵引变电所而成为制约因素。本文采用类比方法,提出了在隧道中部设牵引变电所、加大接触网当量铜截面、改变牵引变电所内整流机组备用方式、采用晶闸管型整流器等4种解决方案。首先可考虑增加载流导体截面,若未能通过电压最低校验,则建议采用在一个牵引所内设置两套整流机组的方案。

琼州海峡跨海隧道关键技术研究

琼州海峡跨海通道是国家铁路网和高速公路网的重要组成部分,随着两岸经济社会快速发展,迫切需要建设一条固定式、全天候运营的跨海通道。通过收集海峡自然地理条件、工程水文地质条件、历次研究成果等资料,对公路、铁路隧道方案进行研究,建议公路与铁路隧道应独立设置,采用盾构法施工。琼州海峡建设条件复杂,隧道方案需要解决超大直径盾构、超高水压、超长距离掘进三大关键技术。近年来我国水下盾构隧道技术快速发展,三大关键技术已部分解决,但超高水压下盾构密封、刀具维护、水下对接、联络通道施工等工程挑战超过现有技术储备,后续需加强研究。

基于SES模拟的某地铁跨海隧道防排烟方案研究

研究目的:地铁位于地下且相对封闭,一旦发生火灾,危害较大,特别是在不具备自然排烟条件的长大海底地铁隧道,对火灾烟气控制排除更显得尤为重要。结合某市正在建设的轨道交通跨海区间工程实例,对比并分析目前几种常见隧道通风方式的主要优缺点,使用地铁环控计算软件SES对最终隧道通风方案进行火灾工况下的模拟分析研究。研究结论:(1)特长区间的隧道通风模式中,半横向通风方案风阀数量多,控制模式较为复杂,可实现双向疏散;(2)分段纵向通风控制模式相对简单,但仅能单向疏散;(3)本工程结合地质条件、线路情况、隧道施工工法及经济性做综合比选,采用纵向通风作为最终方案;(4)跨海区间隧道内部湿度高,内环境较差,风机、风阀等设备应注意相应的防腐、防潮措施,保证设备能正常运行;(5)SES模拟软件验证,该跨海区间工程列车事故工况下通风临界风速均在2.3 m/s以上,温度及其他指标满足相关规范要求;(6)长大海底隧道工程中火灾工况下的通风排烟控制复杂且重要,该研究成果可以为跨海隧道或其他长大隧道工程设计提供参考和借鉴。

青岛地铁1号线跨海隧道通风设计

根据工程实际情况分析了跨海区间隧道的特点,结合地铁线路、行车及结构专业资料,研究了纵向通风方案的可行性。以火灾工况隧道风速为评价指标,计算了火灾工况临界风速并进行了隧道风机初步选型。采用SES模拟软件对火灾工况风速进行了模拟计算,结果表明风速达到了临界风速要求。

琼州海峡铁路跨海隧道全寿命风险评价

为研究琼州海峡铁路跨海隧道工程建设的可行性以及合理的隧道工程线位、施工工法,以琼州海峡铁路跨海隧道工程预研阶段设计方案为研究对象,从隧道工程建设全寿命角度对设计方案进行风险识别和分析。通过专家调查表方式收集中线盾构法、西线盾构法和西线沉管法3种方案在建设条件、结构设计、工程施工及运营管理阶段的风险评价基础数据,利用模糊层次综合评价法对专家调查表统计结果进行分析,建立模糊评价模型和模糊评价矩阵计算风险评价结果。根据风险评价结果和专家建议,从预研阶段设计方案中选出中线和西线盾构隧道方案为推荐方案。最后结合琼州海峡铁路跨海隧道工程条件,从地质勘查处理、结构设计优化和工程施工措施3方面,提出控制和降低盾构法方案重大风险的建议和措施。

地铁跨海隧道火灾FDS数值模拟研究

以青岛某地铁跨海隧道为研究对象,论述其工程概况及防排烟系统设计,并建立物理模型。从火源强度、火源类型设定、燃烧模型、几何模型网格设置和火灾耐受极限判断标准方面设置边界条件。采用FDS数值模拟分析方法,对隧道内的温度分布、正线隧道内的风速、正线隧道内能见度、正线隧道内的CO浓度分布进行分析,提出慎重选取隧道防灾通风方案和合理控制风机的开启时间对隧道火灾中的人员安全疏散至关重要的结论。

跨海隧道填海围堰内深大基坑支护选型与设计技术

滨海地区地质条件复杂,受海水影响大,特别是在填海围堰上施作深大基坑,给工程建设带来极大挑战。该文以汕头海湾隧道填海围堰明挖段基坑工程为研究背景,重点分析了该基坑超深超大、地层软硬不均、基岩凸起、淤泥深厚等特点,提出了安全适用的基坑支护形式与设计方案,并对支护结构受力和土体位移进行了现场实测研究,结果可为类似基坑设计与施工提供参考。

跨海隧道泥水盾构钢套筒始发风险控制技术研究

为了探究跨海隧道泥水平衡盾构钢套筒始发风险控制技术,依托青岛地铁8号线大洋站至青岛北站区间海域段工程,阐述了在高水压富水复合地层中始发端采用洞门素墙+套管咬合桩+“U”型素墙+后退式注浆加固方式的优越性以及采用钢套筒辅助工法的必要性。通过分析相关工程经验,认为钢套筒在盾构始发期间的稳定性、密闭性及盾构始发参数合理性是保证盾构安全始发的要点,其中关键风险在于反力架、钢套筒的变形与位移、钢套筒各部位渗漏水、铰接密封失效、穿越加固体过程中滞排堵仓等,分析了钢套筒变形的原因与易发生渗漏水的位置。通过对类似工程的研究与本工程经验的总结,阐述了上述风险的控制方法,其中重点分析了反力架、钢套筒的变形与位移以及钢套筒各部位渗漏水的控制措施,通过有限元分析确定了钢套筒的适用性。各项措施在青岛地铁8号线大洋站至青岛北站区间海域段泥水盾构始发过程中应用后取得了良好的成效,为类似工程提供了工程经验。

厦门跨海隧道带压进舱换刀关键技术

针对厦门跨海地铁隧道的复合地质情况,经过预计,双条隧道刀具检查共计86次,双条隧道刀具（包括滚刀、刮刀等刀具）共计26-32次,带压进仓不可避免.为了保证每次带压进仓的安全快捷,现对带压进仓换刀的关键技术进行探讨.

跨海隧道泥水盾构泥浆劣化试验研究

为解决泥水盾构在海底掘进时海水及含盐地层侵入导致泥浆性质劣化的问题,以厦门地铁3号线五缘湾站—刘五店站(五刘区间)海底隧道工程为依托,通过膨胀指数试验分析淡水、海水及NaCl溶液膨化造浆的区别,并通过海水混入淡水泥浆试验分析海水对泥浆性质的影响。试验结果表明:1)相较于淡水造浆,利用海水或NaCl溶液造浆会使膨润土泥浆的电位显著降低,膨润土的膨胀性变差,甚至几乎不能膨化;2)向膨水质量比为1∶10的淡水泥浆中添加海水,当海水添加质量达到泥浆质量的10%时,泥浆便分层离析、泌水;3)添加羧甲基纤维素钠(CMC)和HS-3均能提高泥浆稳定性,增加泥浆黏度,降低海水混入时泥浆泌水率。基于以上研究成果,厦门地铁3号线五刘区间采用CMC和HS-3复合改性泥浆实现安全顺利穿越富水高渗透地层。

地铁跨海隧道火灾自动报警系统设计与可靠性仿真

基于对分布式光纤感温火灾探测系统中光时域反射(OTDR)技术与光纤拉曼散射测温原理的分析,以青岛地铁1号线瓦屋庄站~贵州路站跨海区间隧道为例,设计一种含传感光纤、测温主机、远程监控计算机以及远程通信模块在内的隧道分布式光纤感温火灾自动报警系统,明确系统工作原理、特点、感温光纤的布设以及逐点标定。可靠性仿真试验显示,该自动报警系统响应时间与探测区间误差比较小,数据筛选效果好,有较高的稳定性与应用价值。