我国长大海底隧道关键消防技术问题研究

结合英吉利海峡隧道建设、运营,总结其列车车厢防火设计和隧道固定灭火技术。对我国拟修建的长大海底隧道方案、结构模式及火灾防控措施进行分析探讨,从消防安全角度提出我国长大海底隧道宜采用"双洞单线+服务隧道"的铁路隧道设计模式。通过对隧道固定灭火技术研究现状与发展趋势进行分析,指出车载固定灭火技术和隧道救援站固定灭火技术是未来重要发展方向。

特殊地质区域海底隧道长期稳定性研究

根据F4风化槽强风化花岗岩的三轴流固耦合试验以及三轴流变试验成果,建立Mohr-Coulomb模型来描述风化槽岩石的弹塑性硬化及塑性流动行为,采用Nelder-Mead最优化方法得到力学模型各参数。应用三轴流变试验建立强风化花岗岩的非线性流变模型并拟合相关流变参数,在此基础上将流固耦合流变模型编制Creep子程序嵌入到ABAQUS软件。通过现场反演证明试验所得模型与参数可以很好地描述实际的情况。根据反演的围岩力学参数,模拟海底隧道F4风化槽段(ZK8+900m)隧道结构的长期稳定性,为海底隧道的设计和运营管理提供理论依据。

风机组合对地铁区间隧道通风吊顶排烟口性能影响的试验研究

文章以青岛地铁1号线瓦屋庄站—贵州路站海底区间隧道为研究对象,建立了隧道通风排烟物理模型系统。在通风排烟系统试验中,针对方案1双压双抽(2台压入风机+2台抽出风机)、方案2双压一左抽(两台压入式风机+一台位于排烟口左侧的抽出式风机)和方案3双压一右抽(两台压入式风机+一台位于排烟口右侧的抽出式风机),得到不同组合条件下的输入风机变频频率值、风机电功消耗值、左右行车道风速和静压数值。试验数据表明,无论是双压双抽,还是双压一左抽与双压一右抽,两行车道的静压场具有对称性,其对称轴为吊顶排烟口,并具有静压振荡的特点。这种振荡表现为静压力几乎维持常数,且消耗功率的增加几乎未促使风量的补偿性增加,与此同时,该振荡是评估不同风机组合对气流流经吊顶排烟口时相对冲击损失影响的关键。为了量化该冲击损失(即阻力)的差异,文章提出了通风排烟系统性能系数及其偏差率计算模型。应用该模型,对比三种风机组合方式,得出双压双抽阻力最小。因此,在长大隧道通风的工程现场管理中,建议优先采用双压双抽风机组合。

地铁长大过海区间隧道人员疏散模拟分析

由于隧道修建技术的迅猛发展,城市轨道交通隧道逐渐趋于复杂化、长大化,因此也导致了许多新的技术难题,诸如长距离通风排烟,火灾逃生及疏散救援等。本文针对长大地铁过海区间人员疏散问题,结合青岛地铁1号线瓦贵区间工程,采用理论分析、数值模拟等方法,分析了地铁过海区间防灾救援设施设置、人员疏散方案等问题,提出了合理可行的地铁过海区间人员疏散方案,为隧道安全运营提供了保障,可供后续相关工程参考借鉴。

隧道成型控制爆破技术及围岩损伤范围研究

为解决因初期支护格栅拱架限制周边眼钻凿精度而引起的隧道周边超欠挖问题,以青岛地铁1号线瓦屋庄站至贵州路站区间工程为例,介绍"长、短眼"控制爆破技术,提出"长、短眼"布置方案,并采用质点峰值振动法和激光隧道断面检测仪分别对"长、短眼"爆破技术产生的围岩损伤范围和隧道超欠挖量进行分析和监测。结果表明:1)采用"长、短眼"控制爆破技术,Ⅳ级围岩段隧道周边超欠挖控制在150 mm以内,且理论计算每米进尺回填混凝土节省成本7 182元,可提高工程经济效益;2)长短眼爆破产生的损伤范围为0.29~0.33 m,隧道拱顶沉降、净空收敛量均控制在10 mm以内,施工效果好。

地铁长大过海区间隧道通风排烟方案

针对地铁长大过海区间隧道通风排烟问题,结合青岛地铁1号线瓦贵区间工程,采用理论及对比分析、数值解算等方法,分析过海区间隧道区间风井设置、火灾工况气流组织等问题。介绍青岛地铁1号线瓦贵区间概况,然后提出区间风井设置的要点,参考国内相关城市过江工程实例,采用土建排烟风道,以保证灾害工况下两车追踪人员的疏散安全。阐述陆域段防排烟和海域段防排烟方案,对于陆域段,排烟方案可以按照常规地铁区间进行设置;对于海域段,需根据区间长度,采用全吊顶或者局部吊顶排烟方案。通过研究区间火灾安全目标,设定热释放功率为10 MW,隧道临界风速为2.1 m/s,重点排烟量为80 m3/s,并绘制通风网络解算结果图,解算结果表明各区间风井的防排烟系统均满足规范要求。

高水压过海盾构隧道建设关键技术可行性初探

过海隧道在我国发展迅速,拟建的琼州海峡通道、渤海海峡通道等跨海通道将面临超长距离、超高水压隧道掘进安全等技术难题的重大突破。根据目前的研究和实践,盾构隧道掘进水压在0.8 MPa左右,一次掘进距离在8 km以内。为解决高水压条件下过海盾构隧道安全掘进和运营期间安全服役的难题,以琼州海峡中线盾构隧道(水压1.2 MPa、掘进长度12 km)为工程背景,采用工程类比、施工阶段关键技术分析的方法,对高水压长距离过海盾构隧道关键技术可行性进行分析,提出盾构主动换刀+被动饱和潜水带压换刀+非常状态冻结加固脱困的综合换刀技术以及可更换密封综合技术,可保障盾构超长距离掘进;提出超高水压盾构复合式管片衬砌和内外结合的多道防水结构,可保障超高水压条件下盾构管片结构的安全服役。

渤海海峡超长海底隧道运营通风设计讨论

渤海海峡通道是我国即将建设的超级工程,该项目跨越老铁山水道且超长海底隧道无法设置中间风井,给项目的建设带来巨大问题与挑战。在对比分析超长海底隧道通风方案的经济性、难点攻克的基础上,推荐采用送排结合+纵向通风的方案,并对该通风方案进行计算。首先,比对中国与欧盟隧道通风设计规范,明确中国规范中的基准排放量与现阶段排放标准不匹配的现状,提出参考Euro6排放标准下的基准排放量计算海峡通道海底隧道需风量的方法,阐述通风计算时采用的污染物的设计浓度和取消换气次数的考虑;其次,采用中国规范和欧盟规范对隧道内风速进行计算,结果均表明,在正常交通工况下,送排结合+纵向通风方案具有可行性;最后,讨论分析洞内污染物CO和烟尘已不再是隧道通风方案设计的控制指标,建议将主洞内临界风速、锂电池火灾控制及救援通风指标作为隧道通风设计的控制指标;讨论新能源车占比提高对隧道运营通风与救援通风的影响,以期为渤海海峡通道通风设计提供参考,为我国通风规范及排放标准的改进提供参考。

胶州湾第二海底隧道工程挑战与技术创新

青岛胶州湾第二海底隧道是世界上最长海底道路隧道工程,采用钻爆法+盾构法组合工法施工,线路总长17.5 km,最深点距海平面约115 m,海底断裂带、风化深槽、软弱破碎带等灾害源广布,已探明构造带22条,是目前世界上建设规模最大、长度最长的海底隧道超级工程。项目建设面临“三大四极”的工程重难点,为此,项目开展了多项引领性设计施工与创新技术探索。文章回顾了海底隧道建设的历程与经验,阐述了胶州湾第二海底隧道建设面临的问题和思考,旨在为后续类似的工程建设提供参考和借鉴。