公路隧道施工安全风险评估方法优化研究

我国在建公路隧道工程数量增长迅速,施工安全事故时有发生,因此通过风险评估实现施工过程的风险控制就显得非常重要。在此背景下,交通运输部出台了《公路桥梁和隧道工程施工安全风险评估指南（试行）》,而在实际应用过程中,该评估指南无法完全适应多变的工程实际。针对该问题,在对隧道施工安全风险评估的各类评估方法及其适用性进行详细研究的基础上,将该评估指南与国内外其他相关成果和做法进行分析比对,指出该评估指南存在的不足之处,进一步提出相关优化与修订建议;最后,以湖南某高速公路隧道洞口坍塌事故为例,利用提出的施工前专项风险评估方法,综合运用数值模拟计算与事故后果当量估计,计算相应的风险等级,所得到的结果与实际情况更为接近,进一步说明本文所提优化方法的合理性和可操作性。     

考虑多因素的双线水平平行盾构施工引起地表隆陷研究

对双线水平平行盾构施工引起的三维地表隆陷计算方法进行研究。考虑正面附加推力、盾壳与土体的摩擦力、注浆压力和土体损失的共同作用,基于先、后行隧道地表隆陷的叠加原理和相互影响,求解得到双线盾构施工引起的总的三维地表隆陷,该方法适用于施工阶段。考虑两条隧道轴线间距J和先行、后行隧道开挖面前后距离K改变的影响。结果表明:本文方法预测值与实测值比较吻合;减小K值,地表纵向沉降曲线形状逐渐由阶梯型转变成S型,最大地表沉降量和隆起量均有所增加;增大J值,地表横向沉降曲线形状由V型缓慢转变成W型,最大地表沉降量逐渐减小。     

上软下硬地层双线地铁隧道下穿既有城市道路地层变形规律研究

上软下硬地层地区进行隧道开挖时,常引起较大的地表沉降,危及地表构筑物。依托深圳地铁7号线安托山停车场出入线下穿深圳北环大道工程,采用现场监测研究方法,对该类地层双线隧道下穿既有道路引起的围岩及地层位移进行研究。研究结果表明:道路荷载对隧道围岩沉降有较大影响,当双线隧道间距较小时,全断面注浆对注浆段上方较浅地层位移影响较明显,对临近隧道较深处影响较明显,全断面注浆对地面沉降有较好的控制作用,但要注意控制隆起,该工程中全断面注浆对注浆加固圈以外8 m内影响较大,8~13 m范围影响较小。通过多种监测手段相结合,可以更好的保障施工安全。     

隧道穿越距离变化对地表框架结构变形的影响

为了研究隧道施工对邻近建筑物基础的沉降量、沉降差、扭转及倾斜等变形特征随隧道距离的变化规律,结合广州地铁隧道下穿一个框架结构建筑物,利用FLAC3D软件建立隧道-土-建筑结构的三维有限差分计算模型,考虑了建筑物的中间纵向框架与隧道轴线平行、距离从0m增加到20m共11种工况。根据计算结果,建筑物的最大扭曲变形量和最大沉降量随着距离的增大,都由最大值逐渐减小趋于零,其中最大扭曲变形量减小很快,当水平距离超出隧道轴线埋深时,扭曲变形量可以忽略不计;而建筑物倾斜、相邻基础的沉降差先由零逐渐增加,在沉降槽边缘内侧达到最大值,随后逐渐减小,最后逐渐趋于零。研究结果表明,对于受隧道施工影响的地表框架结构建筑物,在隧道上方位置时应重点监控其沉降量和扭转变形量,而在沉降槽边缘内侧时应注意监控其沉降差和倾斜量。     

线源扩散的快速模拟

提出了一种计算风向与线源成任意角时任意长地面线源大气扩散的简化模式。通过与数值积分方法计算结果的比较表明,模式的最大相对误差在风向与线源平行时最大,但不超过18％。随风向与线源夹角的增大,相对误差迅速减小,当夹角大于5°时,已小于2％。为城镇公路网大气扩散的快速、准确模拟提供了新手段。     

安全帽

在生产作业过程中,意外的坠落物伤及作业人员的事故时有发生。在建筑、矿山、冶金、石油勘探、隧道工程、森林采伐等作业场所都存在发生坠落物伤害作业人员事故的可能。这类事故发生突然,不及躲闪。事故发生时,头部伤害造成死亡和重伤的危险性最大。头部一旦受到冲击伤害就可能引起脑震荡、颅内出血、脑膜挫伤、颅骨损伤等严重伤害,从而造成人体机能障碍,轻则致残,重则危及人员生命。因此,在以上作业场所作业的人员必须佩戴安全帽。     

油气管道穿越河流隧道涌水对地下水环境影响分析

长输油气管道穿越河流隧道施工中可能产生大量施工涌水,其影响范围内会出现地下水水位下降,对地下水环境影响很大。文章以某天然气管道长江隧道穿越为例,根据隧址区地质、水文地质条件等,计算隧址区涌水量,分析长江盾构隧道施工对地下水的影响。分析结果表明,河流隧道施工会在一定程度上改变隧址区原有的地下水径流及排泄条件,会导致突涌水发生,对地下水产生较大影响。据此提出了河流隧道施工前做好地下水预探、采取注浆堵水或井点降水法施工等一系列保护措施,为河流隧道建设过程的地下水保护提供一定的借鉴。     

基于地层⁃注浆体⁃管片协同作用的海底盾构隧道受力研究∗

为研究海底盾构隧道中浆液与围岩及管片的相互作用特性,以厦门地铁2号线海底盾构段为工程背景,采用数值模拟方法和现场实测方法,分析注浆的浆液凝固过程,重点研究浆液的抗压强度、刚度、收缩、蠕变等特性对隧道力学和变形的影响特征,以及不同地层分布、不同隧道埋深下的管片受力特征,并采用流固耦合研究海水位变化对管片受力的影响。计算研究表明:注浆材料的刚度比E1/E28对管片最终轴力和围岩压力影响小,变化幅度不超过0.885%,对地层变形影响相对较大,可通过添加剂调节凝结时间,尽量让浆液早一些凝固硬化;最终收缩应变增大,隧道内力和外侧压力降低,地层沉降增大,建议采用泌水率低的浆液,且其收缩值需控制在较小的范围内;蠕变参数取值对管片轴力影响较小,变化幅度最大不超过1.35%;收缩参数主要考虑注浆材料后期的凝固收缩,蠕变则主要考虑注浆材料前期的蠕变收缩;地层变化及隧道埋深变化对隧道管片受力影响显著,隧道拱顶若软土较厚,则不易形成有效压力拱,导致围岩压力荷载较大;半日潮对地层变形、管片受力的影响不大,总体发展趋势与静水位条件下相似。最后,监测结果表明,数值模拟与实测的管片水土压力时程变化规律基本一致。     

喜马拉雅山区公路桥涵病害类型及特征研究∗

以喜马拉雅山区公路桥涵作为研究对象,基于现场典型病害调查数据,系统论述了喜马拉雅山区公路桥涵病害类型、发育特征以及影响因素,提出了相应的病害整治措施建议。调查结果显示,喜马拉雅山区公路桥梁上部结构梁板铰接缝与翼缘渗水泛碱病害和桥面铺装病害较为普遍,病害率分别为 25% 和 42%。下部结构的桥墩病害主要表现为基础冲刷(12.5%)、桥台台前护坡和耳墙破损(25%)以及桥台背墙渗水、腐蚀、掏空(29.17%)。桥梁附属构造物常见病害为伸缩缝病害、锥坡病害以及导流工程病害等,其中 62.5% 的桥梁病害出现在伸缩缝位置。涵洞的主要病害主要有涵洞盖板和翼墙开裂倾斜、涵洞进出口堵塞、波纹管涵断裂以及涵背跳车,并且大约 60% 的涵洞病害位于多年冻土区涵洞进出口位置。公路桥涵工程病害主要是由于环境因素(气候环境、地形地貌、人类活动)和工程因素(设计、施工、养护、建筑材料)所致。因此,建议建立喜马拉雅山区公路桥涵病害数据库,形成 “空-天-地”一体化综合监测系统,研发病害防治新技术,做好定期养护维修,提高公路桥涵的服役性能。