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波紋鋼腹板在鷓鴣山隧道項目得到更好的應用

發(fā)布時(shí)間:2020-06-24  關(guān)注:2554    
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波紋鋼腹板在鷓鴣山隧道項目得到更好的應用

2020開(kāi)年的疫情大戰中,武漢火神山、雷神山醫院拔地而起向全世界展示了中國基建狂魔的瘋狂加速度!眾所周知,工程建設中,縮短工期、有效利用時(shí)間,提高效率顯而易見(jiàn)地能能節省大量人力資源,有效降低成本!而鋼波紋管(板)結構正是以其加工速度快、運輸便捷、安裝迅速可大大縮短工期這三大優(yōu)勢走紅國內外工程界,并為我國公共交通工程做出了積極的貢獻。鷓鴣山隧道項目正是運用了鋼波紋板結構,為業(yè)主大大縮短了工程工期,節省大量人工、時(shí)間成本。

根據西南交通大學(xué)《鷓鴣山隧道風(fēng)平導中隔墻材料采用鍍鋅鋼波紋板可行性研究報告》對采用鍍鋅鋼波紋板作為中隔墻的后的運營(yíng)通風(fēng)、火災排煙、結構受力、通風(fēng)阻力系數對比、經(jīng)濟性、施工便捷及時(shí)效性等研究分析認為:鷓鴣山隧道通風(fēng)平導采用鍍鋅鋼波紋板作為中隔墻材料,且采用全拼裝式施工便捷性和時(shí)效性更為顯著(zhù),故項目采用全拼裝式鋼波紋板結構。

鷓鴣山特長(cháng)隧道位于四川省阿壩洲境內,是汶川至馬爾康高速公路控制性工程之一。項目路線(xiàn)起于理縣山腳壩,沿來(lái)蘇河上行,穿鷓鴣山隧道進(jìn)入王家寨,路線(xiàn)長(cháng)約12公里,沿鷓鴣山隧道長(cháng)度近9公里,隧道出口路線(xiàn)左側設置一座通風(fēng)平導,長(cháng)約4公里,最大埋深約1.5公里。平導地處海拔高度約3100米,部分施工段落可能有瓦斯氣體溢出,使用現澆鋼筋混凝土施工工藝復雜,涉及工序繁多,有養護周期,整體施工時(shí)間較長(cháng)。且施工質(zhì)量不易保證,混凝土壁面較為粗糙,通風(fēng)摩擦阻力較大

因此,在承建鷓鴣山隧道項目過(guò)程中,我公司用通風(fēng)平導新型中隔墻技術(shù)作為鋼筋混凝土隔墻的替代品。為避免新風(fēng)和污風(fēng)的混合,保證兩端通風(fēng)方向與鋼波紋板縱向方向一致,鋼波紋板之間搭建如下圖示縱向塔接,由于平導縱向長(cháng)度過(guò)長(cháng),新型中隔墻在安裝過(guò)程中需要設置固定柱作為固定點(diǎn),防止鋼波紋板在縱向上向兩側變形。

我們采用FLUENT分析其通風(fēng)性能,主要涉及采用新型中隔墻之后通風(fēng)效果的變化。如下表所示:

由于鋼波紋板表面鍍鋅,相較于混凝土更加光滑。通風(fēng)阻力更小,因而采用鋼波紋板作為中隔墻更適用于隧道的運營(yíng)通風(fēng)。 結合新型中隔墻的布置形式,中隔墻豎向幾乎沒(méi)有豎向剛度[7],不會(huì )對拱頂有承載作用,但是其自重會(huì )對拱頂有向下加載作用。另外,新型中隔墻沿平導縱向均勻布置的型鋼固定柱會(huì )對拱頂局部區域 有支撐作用。

我們利用 Pyrosim 軟件中的 FDS 模塊對平導進(jìn)行火災情景模擬,重點(diǎn)關(guān)注了高溫煙流的最高溫度和擴散長(cháng)度。

↑平導結構軸力 單位N)鑒于 FDS 中不能直接建立圓弧模型,因此采用極小的立方體等效代替平導的輪廓,其模型如下圖所示。根據相關(guān)規定,公路隧道火災最大熱釋放功率在單向交通的隧道內為30 MW[16]。綜合考慮計算的復雜程度以及計算結果的精確度,現只考慮 2 種工況,即在 ZK184+580處的左洞排風(fēng)聯(lián)絡(luò )道和 K186+035.37 處的右洞排風(fēng)聯(lián)絡(luò )道兩處分別添加一個(gè)火源,即模擬車(chē)輛在主洞和聯(lián)絡(luò )通道交界處著(zhù)火而產(chǎn)生高溫煙氣隨排風(fēng)道進(jìn)入平導的情況。既有方案中平導運營(yíng)通風(fēng)設計值為 13 m/s。

我們利用 Pyrosim 軟件中的 FDS 模塊對平導進(jìn)行火災情景模擬,重點(diǎn)關(guān)注高溫煙流的最高溫度和擴散長(cháng)度。 在平導中,人眼高度處(1.8 m)距離平導起點(diǎn)溫度變化情況如下圖 所示。分析得出,由于平導內部縱向風(fēng)流帶動(dòng)高溫煙流向洞外流動(dòng),使得溫度在火災上游幾乎沒(méi)有影響,在1300 m 位置處溫度仍處于常溫。而在火災下游,溫度沿著(zhù)平導縱向方向呈現衰減趨勢,隨著(zhù)距平導起點(diǎn)的距離的增加而降低。在1800s 時(shí),平導內的溫度達到了最高溫度 100℃,而溫度 20℃的前鋒在2800s時(shí)蔓延至平導洞口位置。

綜上所述,鷓鴣山特長(cháng)隧道項目中,鋼波紋板不僅在通風(fēng)影響下更優(yōu)于現澆鋼筋混凝土,在最嚴重的火災情況下也能有效控制煙流,不會(huì )出現回流,工程造價(jià)優(yōu)于現澆鋼筋混凝土,全拼裝式鋼波紋管施工便捷性和時(shí)效性尤為顯著(zhù)。

鷓鴣山特長(cháng)隧道所設置的通風(fēng)平導,長(cháng)度約4公里。鋼波紋板安裝僅用1個(gè)月工期就全面完工,比現澆鋼筋混凝土工期縮短5倍以上,為業(yè)主節省大量工期及工程成本。