关口垭隧道塌方治理技术

关口垭隧道是位于桃源县境内的常德—张家界高速公路中两座独立隧道,左洞全长880m,右洞全长700m。采用逆向坡度施工(由出口向进口),当关口垭隧道右洞施工到YK73+945～YK73+925段时,连降暴雨10多天,洞内大量积水排除不及时,使得初期支护不及时,该段埋深浅又存在偏压作用,导致该区段30m左右范围内比较破碎地层出现塌方并贯通至地表。分析塌方原因后,结合工程具体情况,决定采用超前小导管预注浆方法治理塌方区,实践证明该法既经济又安全,为隧道塌方治理提供了一种安全可行的实用方法。     

倾斜岩层大断面隧道塌方机制的数值模拟

塌方是隧道施工中出现的主要安全事故,研究隧道塌方产生的机制对于保证隧道施工安全具有重要意义。以穿越倾斜岩层段某隧道塌方事故为工程背景,基于围岩的工程力学特性,采用数值分析和现场监测方法研究隧道塌方的力学机制。结果表明:在开挖爆破振动荷载作用下,隧道断面拱部左侧节理岩层极易出现超挖,隧道左侧拱腰处的塑性区显著大于右侧,使左侧拱腰处内侧出现拉应力;左侧拱腰处围岩压力显著大于右侧,造成支护结构的受力不均,初支喷层极易开裂,随着松动区范围逐渐增大,围岩压力逐渐增大,隧道变形迅速增大,极易造成围岩失稳而导致隧道坍塌。     

连拱隧道无导洞后扩挖法设计参数及其影响性分析

为了研究双连拱隧道采用无导洞后扩挖法施工时的设计参数取值及其对隧道稳定性的影响,采用数值模拟方法分析连拱隧道主洞错距、台阶长度、中隔墙厚度以及二衬施作时机4个参数对隧道受力与变形的影响规律,并与现场监测结果进行对比验证。研究结果表明：主洞错距达到75 m时,既能保证先行洞隧道的变形稳定,又能缩短工期;隧道先行洞台阶长度可以按单洞隧道取值,后行洞台阶长度建议控制在5～10 m为宜;考虑施工扰动的影响,隧道中隔墙厚度在1.4～1.6 m范围内取值较为合理;先行洞二衬在后行洞掌子面前保持35 m以上距离施工有利于隧道稳定性的控制。研究结果可为隧道工程施工提供参考。     

隧道施工中悬浮物分布和排出的探讨

目前国内隧道施工中,通风布置不合理的现象普遍存在,大多数施工隧道中风管送风口距工作面的距离超过施工规范的要求。本文对这种情况下隧道内的悬浮物分布进行了观测,为隧道通风效果评价提供依据. 施工隧道为双线电气化隧道,全断面开挖,开挖高度约10.5m,宽度约10.6m。钻眼、装药、运碴各工序约16小时循环一次。燧道出口段掘进长度为1250m,进口段掘进长度为1050m,均采用压入式通风,由隧道外引风入洞。进风管铺设长度为870m,距掘进工作面180m;送风管位于衬砌工作台之后,铺设长度为1000m,距掘进工作面250m,随着衬砌台向洞内深处移动。由于     

基于熵权物元可拓理论的隧道塌方风险评估

为了准确评价隧道塌方风险等级,降低隧道施工过程中塌方事故的风险,基于熵权物元可拓理论建立了隧道塌方风险分级的评估模型。在统计及综合分析隧道塌方影响因素的基础上,选取围岩级别、跨度、偏压角度、埋深、地下水影响、断层破碎带、施工管理与技术水平7个主要因素作为隧道塌方等级评价指标。借鉴可拓学原理,将熵权法引入可拓学理论中,建立了熵权物元可拓评估模型,对隧道塌方风险进行评估。在熵权物元可拓评估模型中,对定性的指标进行量化,并对各指标进行归一化处理,构建隧道塌方等级评估的经典域、节域和待评物元;为客观、合理地确定指标权重,提出用熵权法计算指标权重;对隧道塌方风险进行关联函数值和关联度分析,确定隧道塌方风险等级及其变量特征值。在工程应用中,对某隧道1#横洞的数据进行统计分析,通过构建的熵权物元可拓评估模型得到某隧道1#横洞的待评物元,从而应用熵权物元可拓理论对某隧道1#横洞进行隧道塌方风险评估,评估结果与实际开挖中毛开挖面围岩不稳定、且时有掉块现象发生的情况一致。研究表明,将熵权物元可拓理论应用于山岭隧道塌方风险评估是可行的,应用该模型得到的隧道塌方等级与实际开挖情况相吻合,很好地预测了隧道施工的安全状态。     

基于ISM和模糊故障树的铁路黄土隧道塌方风险分析

研究如何对铁路黄土隧道塌方风险事故进行管理控制,先从地质因素、施工方法因素、监控量测因素和施工管理因素分析了黄土隧道塌方事故的成因。接着依据铁路行业隧道风险评估指南矿山法隧道施工风险因素列表,识别影响兰渝铁路某黄土隧道项目塌方的18项主要风险因素。然后运用系统工程解释结构模型方法(ISM)分析项目各风险因素间的相互关系,得出影响该隧道项目塌方的直接原因为施工扰动过大、支护不及时、拱脚悬空时间过长和信息反馈处理不及时。底层原因则为开挖方式、特殊地质条件。在上述基础上建立项目塌方事件模糊故障树模型,进行模糊定量分析,得到项目塌方事件发生的模糊概率和关键风险因素的模糊重要度。结果表明,实例黄土隧道项目塌方事故风险概率很大,地质因素、开挖方法等对塌方事故影响最大。解释结构模型方法能揭示各风险要素间的不确定性因果关系,有利于把握事故发生机理,模糊数能客观地描述风险事件的发生概率,增强故障树诊断方法的可靠性。     

软岩隧道塌方事故致灾因素耦合分析*

为减少专家主观判断对软岩隧道塌方事故评估的影响,提出1种从事故出发逆推分析事故致灾因素耦合机制的方法。基于142个隧道施工塌方事故案例,系统总结隧道塌方事故致灾因素,对塌方事故的致灾因素出现频率进行排序;从致灾因素之间关联耦合关系出发,结合隧道施工塌方事故的多因素耦合致灾机理,研究隧道塌方事故产生过程的多因素耦合路径和耦合过程;采用N-K耦合模型开展隧道塌方事故多因素耦合路径下的耦合关联值评估,并对耦合关联值进行排序从而找到控制塌方事故发生的致灾因素组合。结果表明:除4个主要致灾因素的全耦合外,围岩岩性-降雨-地下水的耦合关联值是洞身段中最大值,为17.79%,围岩岩性-偏压-地下水的耦合关联值是洞口段中最大值,为24.02%;洞身段的围岩岩性-地下水因素和洞口段的围岩岩性-偏压因素分别对耦合关联值大小起决定影响;耦合关联值不具备叠加效应,2因素耦合关联值可能比3因素耦合关联值更大。研究结果可为提高隧道事故分析与安全防控提供科学依据。     

新建隧道爆破对临近隧道振动特性的影响研究

为保证既有杭深铁路在临近隧道爆破施工时的安全运营,考虑既有运营隧道衬砌的支护作用,结合现场监测和数值模拟的方法,研究既有运营隧道衬砌在临近新建隧道爆破动力荷载作用下的振动特性及应力分布特征,采用FLAC3D数值模拟隧道爆破对既有运营隧道的影响,同时简要评估现场所用爆破方案的安全性,并给出相应的控爆措施。结果表明:新建隧道爆破施工时,既有运营隧道衬砌迎爆侧拱腰处的振速相对拱脚处较大,且拱腰处径向振速较大;新建隧道工作面后方已成洞区对应的既有运营隧道衬砌振速相对未成洞区较大;爆破荷载作用下运营隧道拱腰处衬砌应力值最大;爆破会对运行中的列车产生影响,应减小开挖进尺或选择在列车停运时段施工。     

特长TBM施工隧道环境粉尘安全控制研究

采用双洞单线设计方案的中天山隧道长约22.5 km,施工通风采用独头通风方案,其进口TBM施工段的长度达到13.8 km,创下国内TBM独头施工通风长度新高。此外,TBM的掘进中将产生大量的粉尘对隧道的安全施工造成重大影响,超长距离的施工通风能否提供足够的风量来净化作业环境中的粉尘相关的研究非常必要。于是对中天山隧道施工环境中的粉尘含量进行了数值模拟和现场测试,期望得出施工环境中粉尘的分布规律以更好地指导隧道安全、高效的施工。     

吞噬生命的泥浆云南安石隧道“11·26”突泥涌水致12死事故引人深思

突泥涌水,是隧道施工特别严重的地质灾害之一,具有较强的隐蔽性和不确定性,对作业人员生命安全带来极大威胁。2019年11月26日,云南省临沧市境内的云凤高速公路第二合同段安石隧道出口发生突泥涌水,正在进行仰拱施工的6名作业工人被困,当工友自发组织现场救援时,又发生第二次突泥涌水,造成前去救援的7名工人被困,最终导致被困人员中12人死亡,1人受伤。     

山岭隧道施工中塌方风险评估模型研究及应用

为评估隧道施工中塌方风险,以确定其可能性及严重程度作为2条主线。由文献调研并结合待评估隧道风险特征、施工现状、工程概况等建立塌方可能性评估指标体系,运用层次分析法(AHP)与多层次模糊综合决策确定塌方风险事件可能性等级,定性指标由专家评判确定对各可能性等级的隶属度,定量指标的隶属度以正态分布作为隶属函数求出;综合考虑多种事故后果类型,选用当量估计法确定塌方风险事件严重程度;最后基于风险矩阵法确定隧道塌方风险等级。将本模型应用于兴隆隧道1号斜井,经评估该斜井塌方风险等级为Ⅲ级,即较大风险,后续施工中须采取有效措施降低风险,减少风险可能导致的损失。     

青草沙输水隧道安全施工通风模型及湍流流动特性研究

随着我国隧道总里程的迅速增加,隧道施工的通风问题日益突出。文中将着重分析上海市青草沙水源地原水工程7200m过江隧道施工的通风问题,即从流体力学的三维不可压缩雷诺时均Navier-stokes方程出发,基于RNGk-ε湍流模型及近壁区两层壁面模型,采用有限体积方法和SIMPLE算法,对隧道内湍流流动进行数值模拟。数值分析有害气体的分布情况,讨论正常施工、发生事故时不同通风量条件下,隧道盾构掘进工作面附近流场、温度及有害气体浓度的变化规律。得出：对于隧道施工中有害气体的连续泄漏事故,随着通风风量的增加,有害气体的浓度逐渐降低。对于有害气体瞬时泄漏的事故,当盾构机架通风管的通风量约为380.00m3/min,放置于机架中部附近的排风管压力为200Pa时,隧道施工的通风效果最佳。本文涉及的通风方式和有关的研究结果为保证隧道施工的安全性提供理论依据。     

预防隧道坍塌 落实针对性措施

<正>今年以来,国内多个施工项目发生隧道坍塌事故,导致正在掌子面及拱面作业的多名人员被困。造成事故的原因是多方面的:既有岩体破碎的地质条件原因,也有设计因素,对隧道地质判析不清、对围岩变化风险认识不足、仰拱开挖工序管控不到位、对可能出现的坍塌危险防控不力等。建设单位及设计、监理、施工单位都要深刻吸取事故教训,警钟长鸣,深刻反思,认真查找和堵塞自身管理漏洞,     

基于云模型的隧道塌方风险等级评价

针对造成隧道塌方事故影响因子的复杂性和模糊性,基于云模型理论,选取影响隧道塌方风险的10项因子,建立了4个风险等级的隧道塌方风险评价模型。根据云模型的数字特征计算规则计算各因子隶属于不同风险等级的云模型数字特征,结合正向正态云发生器和各项评价因子的权重,获得云模型的综合确定度,最终由最大综合确定度确定隧道塌方风险等级。工程实例样本应用中,构建的隧道塌方风险评价云模型和模糊综合评价模型的评价结果相符,同时与相应的设计施工方案和施工安全风险评估报告的结果相吻合,表明该模型的可行性与有效性,体现出云模型中定性语言描述和定量数值间不确定转换的优点,且结果便于工程应用。     

城市“W”型中长距离沉管隧道火灾烟气运动规律研究

面对城市内河存有江中岛情况,过江隧道普遍采用“W”型的纵断面形式。揭示城市“W”型过江隧道火灾烟气运动规律具有重要意义。利用火灾动力学软件(FDS),采用数值模拟方法研究了交通正常、拥堵工况下城市“W”型中长距离沉管隧道火灾烟气蔓延范围和隧道顶部温度、流速分布规律。结果表明：交通正常时,临界风速可以较好控制城市“W”型隧道内不同区间发生火灾时的烟气;交通拥堵时,沙岛段发生火灾时危险性最高,1 800 s时烟气还有继续蔓延的趋势。交通正常时隧道顶部最高温度均小于300℃;交通拥堵时,沙岛段隧道顶部最高温度约423℃,沉管段隧道顶部最高温度约387℃,出入口段隧道顶部最高温度约350℃～400℃。交通正常时,火源下游流速明显高于上游流速;交通拥堵时,火源处流速最大,随着距离增加,流速整体呈现衰减趋势,隧道顶部流速会随坡度变化波动。     

隧道内无砟轨道上拱变形特征及行车安全性研究

为评估高铁隧道内无砟轨道上拱变形对行车安全性的影响,基于实测数据获得无砟轨道上拱变形特征,从而建立仰拱填充层-无砟轨道-车辆系统动力学计算模型。利用计算模型获得不同无砟轨道上拱变形特征对车辆动力响应的影响,进而评估高速行车安全性。结果表明：高铁隧道内无砟轨道上拱变形的实测波长主要范围为3～30 m,幅值主要范围为0～8 mm,其中,以波长10 m、幅值2 mm的上拱变形为主。上拱波长不超过6 m时轮轨力峰值较大,上拱波长在12 m左右时车体垂向加速度峰值较大。波长6 m左右的上拱变形对高速行车安全性的影响显著,具有一定的脱轨风险,应重点关注。     

新中梁山隧道施工安全技术管理实践

<正>工程概况由中国铁建十七局集团施工的新中梁山隧道是成渝铁路客运专线CYSG-6标段全线控制性工程,位于重庆枢纽内。该隧道左右线分修,其中左线长4 124 m,右线长4 119 m,两线间距19~65 m,最大埋深270 m,最小埋深4.7 m,隧道标准断面60 m2,最大断面为190 m2。隧道自2010年12月进洞施工,左、右线隧道分别于2013年12月和2014年3月贯通。     

层次可拓法在层状围岩隧道风险评估中的应用

运用层次分析法和可拓学理论对层状围岩隧道洞口段进行安全评价。提出浅水平层状围岩地质条件下隧道洞口段施工风险评估的指标体系;分析影响浅水平层状岩体稳定性、隧道洞口段施工坍塌的不利因素,并对此进行风险层次分级。结合实例进行评价与分析,经计算安全等级判定为严重,计算结果与现场情况一致,改变施工方法后,隧道安全进洞。     

深埋长隧道施工地质灾害风险模糊层次评价

地质灾害是影响深埋长隧道安全施工的重要因素,将综合超前地质预报和模糊层次评价相结合,建立深埋长隧道地质灾害风险预测体系。首先对超前地质预报进行了研究并建立综合超前地质预报体系,以该体系为指导对隧道进行地质预报,了解掌子面前方的地质信息。其次在地质预报基础上作隧道施工地质灾害风险模糊层次评价,对隧道施工中可能遇到的地质灾害及整体风险程度进行评估。最后以米仓山隧道为工程背景,对建立的地质灾害风险预测体系进行了实践,得到里程段内发生涌水突泥、塌方、大变形及岩爆等地质灾害的风险等级,以及地质灾害整体综合评价风险等级。     

浅谈公路隧道建设中机电工程与土建施工间的配合

通过对青兰高速河北段鼓山隧道和井沟岭隧道群建设中的机电工程安装与土建施工的关系的分析,提出土建施工必须对机电安装等后续工程的施工给予足够的重视,保质保量完成各项机电前期工作,以有利于整体工程的顺利完工,同时建议机电管理工程师应及早参与土建施工管理的看法。