麦积山隧道(共30页).docx

《麦积山隧道(共30页).docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《麦积山隧道(共30页).docx（30页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、精选优质文档-倾情为你奉上高 速 公 路 隧 道 麦积山隧道调研报告 班级：12级土木十八班 姓名：吴乾飞 学号：麦积山特长隧道 麦积山隧道为连接陕西宝鸡和甘肃天水的宝天高速公路的头号控制性工程，麦积山隧道位于甘肃天水市麦积区境内，隧道全长12.29千米，在国内高速公路中仅次于秦岭终南山隧道，也是亚洲第二长双线公路隧道。该工程于2005年12月开工，2009年6月3日全线贯通。麦积山隧道是一座上下行分离式四车道高速公路特长隧道，设计时速80公里，是宝天高速公路主要控制性工程，过去被认为是甘肃东部最难突破的天堑。工程从2005年12月开工，经过全体参建员工近4年时间的艰苦鏖战，使这座国内独头掘进

2、最长的高速公路隧道建成通车。麦积山隧道的建成通车，使宝鸡到天水由原来的5个多小时减少到1个半小时。 麦积山特长隧道东端洞口位于麦积区东岔镇境内，西端洞口位于麦积区利桥乡，分左、右线两条隧道，其中左线隧道长12.286公里，右线长12.29公里，是迄今为止甘肃省省最长、全国第二长的双线公路隧道。为了保护周边生态环境，麦积山隧道在建设过程中采用了独头掘进的开掘方式，即东西两个端口相向开掘，因此，其施工难度较大。承担隧道施工的中铁十六局、二十局的1000多名建设者夜以继日，全力拼博，于今年4月14日顺利打通了右线隧道。而此次左线隧道的打通，为宝天高速公路甘肃段全线建成通车清除了最后的“拦路虎”。同时

3、，由中铁二十局集团五公司完成的6330米的单洞掘进也创下了亚洲公路隧道单洞独头掘进最长纪录。麦积山隧道位于秦岭山脉，地形险峻，围岩复杂，最大掘进长度近6.4公里，属长距离独头掘进施工，为国内少有，通风排烟、排水极为困难。据了解，这一隧道埋层深，穿越了各种破碎带、软弱岩层地段等不良地质。在艰巨的任务面前，中国铁建中铁十六局集团四公司的将士们迎难而上，他们克服了工期紧、任务重、物价上涨以及冰雪影响等诸多困难，被甘肃省交通运输厅授予“连霍国道主干线宝（鸡）天（水）高速公路项目建设先进单位”，为企业赢得了荣誉。建成意义 麦积山隧道的建成通车，使长期以来制约西北沿线经济发展的交通瓶颈已被彻底打破。对于推

4、动西北地区经济振兴，深入持续推进西部大开发，具有重大的现实作用和深远的历史意义。特别是对加快实施关中-天水经济区发展规划，实现“关中-天水”经济一体化，有着非常重要的战略意义。麦积山公路隧道施工灾害的预测技术1 概述隧道工程以其自身具有的改善线形、缩短里程和行车时间、提高运营效益等方面的优势，已经越来越多地为道路建设者和设计者所公认而被大量采纳。在隧道设计施工中，地质问题是首先要克服的问题。隧道属线性结构物，穿越山体地质多有变化，岩性、构造、地下水分布都会发生变化。由于经济技术等原因，在勘察设计阶段往往是难以全面掌握这些地质情况及其变化。这就需要在施工阶段开展有效的超前地质预报。目前国内外所采

5、用的主要预报方法从探测位置上可分为地面预报与掌子面预报。从预报的性质上可分为物探方法、地质方法、化探方法。从预报的距离分为长距离预报 ( 100m) 、中距离预报 ( 30 100m) 和短距离预报 ( 30m) 。地面预报方法主要包括: 地面地质调查法、高密度电阻率法、电磁法、重力勘探遥感信息技术、放射性测量等方法。地面地质灾害探测方法主要用于埋深较浅的隧道，预报精度有限。铁路工程物理勘探规程中规定: 物探应充分利用被探测对象的物性条件合理使用，积极开展综合物探，并与其他勘探方法相配合，对所测得的物探资料进行综合分析。2 隧道地质超前预报方法及适用性近来年国内外隧道超前地质预报技术和设备都有

6、了很大的发展，目前常用地质超前预报技术有: 钻探技术、电磁技术、反射技术和数码成像技术等，相应的预报方法有超前钻探法、地质雷达法、瞬变电磁法、地震反射负视速度法、红外线探测法、TRT 层析成像法，声波 CT 法等，其中地震反射负视速度法等都是应用了波的反射技术而开发的，但各自激发波的方式和信号处理方法都有独到之处。纵观国内外隧道地质超前预报采用的方法，当前较为常见的有地质法、超前水平钻孔法、波反射法。2. 1 地质法地质法是隧道地质超前预报所采用的一种最基本的方法，也是最早使用且一直延用至今的一种方法，在隧道可行性研究阶段、勘察设计阶段均可采用地质法。在隧道施工阶段主要是根据隧道掌子面地质条件

7、，如岩体结构面产状及其发育状况、岩体破碎程度、岩石的变质程度等的变化特征，结合地表地质调查结果，采用相关分析，预报隧道掌子面前方存在的断层、不同岩类间的接触界面特别是火成岩与沉积岩间的接触界面、隧道前方围岩的稳定性及失稳破坏形式等。地质法隧道施工期地质超前预报在国内外都是最早开展的，也是任何其他隧道施工期地质超前预报方法的基础。该方法目前在隧道掌子面地质超前预报中应用范围比较广，该方法主要有以下几方面的特点:该方法适用于隧道设计施工的各个阶段，应用范围广; 根据隧址的岩层地质的走向等情况，利用该方法对于大的断层构造等的位置的推断相对比较准确，但是对于一些小规模的地质不良体判定相对较难; 预报的

8、准确度主要依靠的是预报者的工程地质经验。2. 2 超前水平钻孔法掌子面超前钻探是直接获取地下地质信息最常用的勘探技，共有两类钻探: 钻探和取芯钻探。钻探一般费时较多，费用昂贵。所以，只有在需要进行详细调查等几种特殊情况下才进行钻探。依据超前水平钻孔法预报流程，该方法具有以下特点:( 1) 超前水平钻孔法是隧道施工期地质预报方法中最直接的方法。( 2) 可通过钻孔钻进的速度和采取的钻孔岩芯获取掌子面前方岩土体的强度、可钻性、完整程度指标和地层岩性资料及地下水状况等的直接资料。( 3) 能直接了解几米到几十米甚至上百米范围内围岩的工程地质情况，基本可反映前方岩体的大概情况，比较直观。( 4) 该法

9、不足之处在于: 其一是钻孔探测结果以点代面，有片面性，复杂地质条件下的预报效果差，很难预报到掌子面前面的小断层、溶洞，特别是与隧道轴线平行的结构面，且几个钻孔间的地质情况均无法反映。( 5) 探测速度慢，一次探测距离短，投入费用高，影响隧道正常施工。2. 3 声波反射法波的反射法的基本理论是建立在弹性波理论的基础上，传播过程遵循惠更斯菲涅尔原理和费马原理。利用声波、超声波、地震波等在介质中传播、反射，通过信号采集系统接收其反射信号，对反射信号进行解译，由此判定掌子面前方反射界面情况和距离来进行隧道施工期地质超前预报。此法是一种间接、无损的测试手段，备受亲睐; 从理论上说，凡是能进行隧道掌子面勘

10、探的所有地球物理方法均可用来进行隧道开挖前方的不良地质预报。TSP 超前地质预报方法是一种快速、有效、无损的反射地震探测技术，它是专为隧道地质超前预报而设计的。在众多的隧道超前预报方法里面，TSP 方法具有以下特点:( 1) 预报范围大，最大可达 200m。( 2) 作业时间段，完成全部外业仅需 2 3h 左右，可现场处理资料提交成果，也仅需 3 6h。( 3) 成本较低，同时对隧道施工基本无影响，可对全隧道开展。( 4) 无须面对掌子面，面对掌子面状况无要求。( 5) 可提供岩石动力参数，划分围岩类别。( 6) 可确定地质空间体位置。2. 4 红外探测法红外线探测技术是通过红外分析进行地质超

11、前预报的一种方法。基于隧道围岩能辐射红外波段的电磁波形成红外辐射场，可通过仪器接红外号，从而获取岩层内部的密度、能量等信息。基于红外探测法的原理，红外探测法具有以下特点:( 1) 红外探水是根据围岩红外辐射场强度的变化来确定被测体内隐伏的含水情况。( 2) 该法测试速度快，资料分析快，但只能得出定性的结论。2. 5 电磁波法电磁波法是通过电磁波的反射进行地质超前预报的一种方法。利用电磁波法开发的仪器有地质雷达。地质雷达是一种用于探测地下介质分布的广谱电磁技术，采用天线面向掌子面发射电磁波信号，遇到电性差异目标体便发生反射，反射波由接收天线接收并由主机记录，通过对反射信号的处理和分析，可推断被测

12、体工程地质情况。地质雷达被认为是目前分辨率最高的地球物理方法，有了较好的发展，目前有美国GSSI 的 SIR 系列、瑞典 SGAB 的 RAMAC / GPR 系列、加拿大 SSI 的 Pulse EKKO 系列和日本 OYO 的 GEO-RADAR 系列等较为成熟的产品。地质雷达试可根据测试要求选择不同频率的天线，其频率越高，测试有效深度越小，精度越高。GRP ( 探地雷达) 超前地质探测方法是一种用于确定地下介质分布的电磁波法，是一种高分辨率探测方法。根据电磁波在岩体中传播的时间，反射波的振幅，频率特征等可以推断地质体的性质，主要有溶洞的位置与规模，断层破碎带、含水带，结构面等都与周围岩石

13、存在较大的电性差异，用 GRP 方法进行超前地质预报正是基于这一点。基于 GPR 方法的基本原理，该方法主要以下特点: 频率高，衰减快，探测距离短，一般为 20 30m 为宜; 分辨率高，可探测围岩内部的软弱结构面; 对富水带探测效果好; 施工方便，成本低廉，对随到施工无影响。2. 6 层析成像法层析成像法又分声波层析成像法和地震波层析成像法。声波层析成像法移植于混凝土声波 CT 层析成像 ( Computer Tomography) ，借助于医药学 X 射线断层扫描的基本手段，结合其物理力学性质的相关分析，采用射线走时和振幅来重构被测体内部声速值及衰减系数的场分布，通过色素、相素及立体网络综

14、合展示，以达到直观图像的结果。该法的特点是: 地震波传播速度变化和衰减率分别有速度层析成像法和衰减层析成像法之说。TRT 法即是一项利用此法而成的在国外较为知名的预报方法; 因岩体并非各向同性，波的传播路径并非单纯直线，所以速度分布会不可避免的存在畸变。3 麦积山隧道地质预报内容及预报方法组合3. 1 主要内容( 1) 对照设计文件提供的资料，预报隧道掌子面前方围岩软硬变化对施工的影响程度。( 2) 预报可能出现的破碎带，引起的塌方、滑动的部位，形式、规模及发展趋势。( 3) 预报可能出现的突然涌水点，涌水量大小，地下水泥沙含量及其对施工的影响。( 4) 对隧道穿越不稳定岩层，较大断层做出预报

15、。( 5) 较准确地判断围岩类别并提供岩石力学参数，为确保隧道安全施工，确定隧道施工工艺，及时合理地调整支护参数，对前方软弱岩层予以提前支护加固提供可靠的依据。3. 2 预报方法组合公路工程物探规程( JGT/T C22 2009) 规定被测地质体与周围岩土体的尺度应具有相应的施工与观测条件，被测地质体与与周围的岩土体应具有足够的物性差异，干扰背景不应影响有效信号的解读与判定，不利的地形与地物不应影响正常的推断与解释。当采用单一的地质超前预报方法不能有效达到预测的目的时，可采用综合的工程物探方法开展工作。依据天宝高速公路隧道的地质条件，及其隧道地质超前预报工作的主要内容，结合隧道地质超前预报各

16、种方法的基本原理与在超前预报工作中的优缺点，经综合比较，最终确定采用电磁波法 ( GRP) 和地震反射波法 ( TSP) 进行综合地质超前预报。4 麦积山隧道地质超前预报实例4. 1 工程地质与水文概况根据地址测绘、钻探揭露及物探揭示，隧址区出露地层主要为第四系全新系统角砾; 燕山期花岗岩;中元古界深变质岩组片岩、大理岩、片麻岩; 根据风化程度分为强 ( 弱、微) 风化。区内地下水可分为第四系孔隙潜水和基岩裂隙潜水。第四系孔隙潜水: 区内广泛分布，含水层主要为全新统碎 ( 卵) 石、角 ( 圆) 砾、砂，受地形影响，含水层厚度、地下水位埋深、富水性变化均较大。渗透系数多大于 50m/日。个别地

17、方有露头，下降泉泉水流量小于 1. 0L/s。基岩裂隙潜水: 隧道区内广泛分布，含水层主要为中元古界片岩、片麻岩、大理岩，燕山期花岗岩、印支期闪长岩等。受地形、裂隙发育程度等的控制，含水层厚度、地下水位埋深、富水性变化均很大。4. 2 典型雷达测试分析基于掌子面围岩调查，麦积山隧道出口已开挖至ZK31 + 722，掌子面为燕山期微风化钾长花岗岩。围岩节理较发育，节理平直密闭，围岩承块状镶嵌结构，掌子面有少量裂隙水渗出，裂隙水不发育。雷达测试结果显示: 隧道 ZK31 + 722 + 695 段雷达反射波波幅变化较大，无规律，反射波高频成份损失严重，由此推断本段围岩较破碎。根据调查测试结果综合判

18、断: 隧道 ZK31 + 722 + 695 段围岩岩性为钾长花岗岩，为微风化，呈块碎状镶嵌结构，整体属破碎岩，围岩类别为 级。洞室开挖过程中，ZK31 + 722 + 695 段有少量裂隙水渗漏，围岩较差。4. 3 TSP 预报成果分析TSP 地震反射波测试是基于地震波 ( TSP203 )在岩层中传播与反射的动力和运动学特性判定前方围岩是否存在断层、溶洞、破碎带及地下水严重不良地质情况，作为指导施工的依据之一。现根据在整个预报过程所得到的一系列的测试数据，从中选取隧道左线 K32 + 810 + 960 段 TSP 探测图进行分析。勘察设计资料表明，麦积山隧道左线 K32 + 810 +

19、960 段围岩总体上分为 3 大类，在 ZK31 + 895 + 842 段为微风化花岗岩，节理发育，岩体较不稳定，呈块状镶嵌结构，有少量裂隙水，纵波波速4. 2km / s; ZK31 + 842 + 742 段围岩为微风化花岗岩，节理发育，岩体破碎，围岩软弱变化大，岩体较不稳定，呈块状镶嵌结构，有少量裂隙水，纵波波速4. 3km / s。ZK31 + 742 + 722 段围岩为微风化花岗岩，节理发育，岩体较不稳定，呈块状镶嵌结构，裂隙水发育，纵波波速 4. 5km/s。ZK31 + 722 + 695段内，围岩的 S 波或 P 波的波速则起伏较大，表明围岩的形状发生变化，说明围岩相对破碎

20、，孔隙率较大的缘故。此外，由 S 波的波速可以看出，S 波波速虽然变化较大，但是其波速最低值仍相对较大，说明在该段内隧道周围地下水较少，纵波波速 4. 5km/s。因此，在此段施工时，应该注意加强隧道的初期支护，防治隧道围岩过度变形出现塌方。麦积山隧道双电源供电改造优化方案麦积山隧道内设有车行横洞 16 处，人行横洞17 处，1、3、5、7、9、11、13、15、17 人行横洞内各有变电站 1 处，每处有变压器 2 台，共 9 处变电站，为隧道内照明、监控、交通诱导系统供电。麦积山隧道 10kV 变电所 6 处( 其中 10kV 竖井变电所 4 处，东口 1#变电所 1 处、麦积山隧道西口 6

21、#变电所 1处) ，白杨岭 35kV 变电所 1 处( 变压器有 4000kVA和 8000kVA 两台，现用 8000kVA) 。隧道东口 1#变电所连接 1、3、5、7、9 号变电站，麦积山隧道西口 6#变电所连接 11、13、15、17 号变电站，均属单电源供电。1 .负荷情况变电所负荷情况统计见表 12 麦积山隧道单电源供电存在的问题从东岔 35kV 变电站引出两路高压线路，一路35kV 高压线引至白杨岭 35kV 变电站，一路 10kV高压线至 1#竖井( 2#变电所) 处，但该路 10kV 实际中并未投入运行。35kV 变电站设置两台 35/10 变压器，一台 8000kVA，一台

22、 4000kVA。从 8000kVA变压器馈出两路 10kV 线路，分别接入 1#变电所AH1 与 AH12 配电柜，互为主备，并对 1#、2#、3#、4#变电所及 1、3、5、7、9 号人行横洞内变电站供电。实际运行中 4000kVA 作为预留，未投入使用。白杨岭35kV 变电所供电线路为东岔供电线路分支专线，供电质量相对稳定，自运行以来未出现断电情况。距麦积山西口 6km 处有百花 35kV 变电站一处，该变电站馈出 1 路 10kV 线路，该路线路在 6#变电所厂区内通过高压终端杆分为两路，一路架空至 5#变电所( 实际中该路并未投入使用) ，一路敷设至 6#变电所，接入 AH1 配电柜

23、，因此对于 5#、6#变电所使用中仅有一路 10kV 线路接入，同时因百花 35kV 变电站供电质量较差，时有停电情况发生，停电时供电线路无备用电源，隧道监控、通风、照明、消防系统将处于瘫痪状态无法正常工作，存在严重的安全隐患。鉴此，需对麦积山隧道东、西口变电所进行双电源改造。3 供电方案对比分析3. 1 原设计当白杨岭与百花供电稳定时，供配电系统能保证整个隧道照明及机电系统的正常运行。1# 4#每个变电所都有 2 个电源对其进行供电，很好地避免了单电源供电存在的当出现维护及局部断电等特殊情况而存在影响到整个系统供电的稳定性问题。但是实际运行中 5# 6#变电仅有单路电源引入，不满足一级负荷供

24、电要求，使用中时有断电情况发生; 同时由于 1# 4#与 5# 6#变电所是两个独立的供配电系统，所以当白杨岭或者百花外接电源出现供电问题时，导致 1# 4#与 5# 6#变电所出现停电的情况，严重危害到行车安全与正常运营。3. 2 方案一供配电详述: 方案一是在原方案的基础上进行修正，考虑到 1# 4#变电所运行中供电质量可靠，并有两路 10kV 电源引入，因此 1# 4#变电所供电体系保持原有供电方案。5# 6#变电所供电体系，运行中电源质量较差，运行不稳定，时有断电情况，因此方案一是在维持原有 5#至 6#变电所供电体系基础上，利用6#变电所 AH11 配电柜( 该柜设计中有此柜，但运行

25、中并未利用该柜) ，从入口白杨岭 35kV变电站预留的 4000kVA 变压器沿电缆沟引一路10kV 线路至 6#变电所 AH11，使 5# 6#变电所供电体系有两路电源引入，提高供电质量。3. 3 方案二供配电详述: 方案二是在考虑方案一的基础上进行修正，方案一仅从白杨岭馈出一路 10kV 电源引至 6#变电所，形成白杨岭对 5# 6#供电系统的备用电源，即 5# 6#供电系统有百花变电站和白杨岭变电站两处电源引入，但是 1# 4#供配电系统仅有白杨岭一处电源。因此方案二考虑对 1# 4#供配电系统从百花变电站引入第二路电源。因百花变电站至入口 1#变电所距离约为 19km，供电容量约为80

26、00kVA，有距离远，容量大的问题。方案二在出口位置修建 35kV 变电站一处解决距离较远的问题，内配置 8000kVA 和 4000kVA 变压器各一台，其4000kVA 变压器引出线接入 6#变电所 AH1 配电柜，8000kVA 变压器引出线沿电缆够敷设，引至 1#变电所接入 AH12 柜，结合方案一，1# 4#供配电系统和5# 6#供配电系统均有两路电源引入，即均从白杨岭 35kV 变电站和新建 35kV 变电站引入两路电源，当麦积山隧道东、西口变电所任何一路停电时都能够实现互供。3. 4 方案三供配电详述: 方案二中通过 10kV 互为备用，但是因新建 35kV 变电站一处，同时存在

27、容量偏大，距离较远的问题。方案三考虑采用 35kV 线路进行互备，分别在白杨岭变电站和百花变电站原有 35kV配电系统基础上，分别增加 35kV 进出线柜、计量柜等，从白杨岭引一路 35kV 线路至百花，使百花变电站形成两路 35kV 进线，再通过百花对 5# 6#配电体系采用现有原方案进行供电; 再从百花引一路35kV 线路至白杨岭，使白杨岭变电站形成两路35kV 进线，再通过白杨岭对 1# 4#配电体系采用现有原方案进行供电。同时方案中充分利用白杨岭现4000kVA 变压器和 6#变电所为利用的 AH11 配电柜，兼顾百花至 6#变电所 6km 架空线故障问题，从白杨岭现有 4000kVA

28、 变压器引一路 10kV 线路沿电缆沟敷设至 6#变电所。4 结论通过以上3 个方案对比，方案一中麦积山东口35kV 变电所供电虽然相对稳定，但因为日常检修或者线路故障也会出现停电情况，导致隧道东段无法正常供电; 方案三解决了在东、西口变电所停电情况下能够相互投用，供电相对稳定，但需在隧道山顶架设 35kV 高压线路，投资高、施工难度大。所以选择方案二，方案二采用 10kV 高压供电电缆，充分考虑了现有供电系统资源，当任何一个主变电所停电时，都能实现双电源供电要求，投入小，供电可靠.麦积山特长公路隧道监控及应急处置模式作为G30连霍国家高速公路的重要组成部分,宝天高速是甘、陕、青、新等西部省区

29、与东部地区经济交流与合作的重要通道。宝天高速(甘肃段)全长km,全线有22座隧道,占路线总长36.9%。因此,隧道交通运行质量对全线安全运营有着重要的影响。特别是全路段最长隧道)麦积山公路隧道,更是全线的重要节点,其双洞累计长度37.7km、右线单线全长12. 29km,是目前亚洲第二特长隧道。不同于一般高速公路路段,特长公路隧道是高速公路上的特殊路段。由于交通流量的逐年增长、大型货车运输量的增多、空间密闭、互通距离长等因素的影响,异常事件诱因较一般路线大大增加,使特长公路隧道成为潜在危险事故的路段,存在着发生车辆故障、交通事故甚至隧道火灾等突发事件的危险性。在发生突发事件时,最短时间内进行应

30、急响应,尽快消除事故影响,最大限度保障特长公路隧道的安全、平稳运行,是特长公路隧道管理工作的首要任务。针对麦积山特长公路隧道的特点,面向隧道应急管理,对隧道监控及应急处置模式开展探讨研究,从而增强隧道应急管理能力,提高高速公路管控效率。1 麦积山特长公路隧道监控及应急管理需求分析鉴于公路隧道对整个公路网的重要性,国内外对公路隧道的应急救援开展了一系列研究1、2,取得了一定的成果。然而,在对一个特定的特长公路隧道进行监控及应急处置模式研究时,不宜直接照搬国内外的固有模式,而应根据目标公路隧道的自身特点,因地制宜地构建监控及应急处置模式。在开展监控及应急模式分析前,首先针对麦积山特长公路隧道的突发

31、事件成因特点,对监控及应急管理需求开展剖析。1.1 麦积山特长公路隧道事故分析2010年上半年,麦积山特长公路隧道共发生57起事故,其中51起发生在隧道下行线, 6起发生在上行线。对事故成因开展分析,有以下主要原因。(1)过长下坡。麦积山特长公路隧道下行线的路基构造特殊,入口处向内约2km为上坡,其余路段全为下坡。(2)超速现象严重。麦积山特长公路隧道限速40km/h,经调查,下午35点间,超速车辆达到了94%。(3)隧道路面光滑。雨雪天气时,各类车辆将雨水带入隧道路面。由于隧道内长下坡缘故,大型货车车辆在行驶过程中将刹车水及油渍遗留在隧道路面,致使隧道路面光滑。路面摩擦系数过小,是导致该隧道

32、事故多发的主要原因。(4)空气流动性差。由于隧道过长,通风竖井尚未启用,通风较差,空气流动性较低,导致隧道内能见度降低,隧道路面积水无法及时风干。(5)疲劳驾驶。据统计,有74%的事故发生时间集中于晚上7点至凌晨3点左右。这期间,司机由于疲劳驾驶等原因导致事故的发生。根据以上事故成因分析,结合特长公路隧道的基本特性3,麦积山特长公路隧道存在的突发事件隐患,见表1。1.2 麦积山特长公路隧道监控及应急管理需求通过对突发事件隐患的分析,麦积山特长公路隧道监控及应急管理存在以下需求。1)交通流监控与环境监控相结合。根据表1的突发事件隐患分类可知,事件可总体分为两类:一类为交通的自发性阻滞,主要为点事

33、故,包括交通事故、车辆故障、货物洒落等。这类事件可通过交通流监测设备实现数据采集和监测分析;另一类为外界环境的干扰产生的交通阻滞,主要为线事故,包括火灾、结冰、烟雾等。这类事件则应采用相应的环境监测设备进行监测,才能更为准确的获得事件信息。因此,对于麦积山特长公路隧道,应将交通流监控与环境监控相结合,多角度进行突发事件监测,从而获得更为全面的信息。2)科学、合理、高效的应急处置流程。突发事件发生后,在多角度监测的基础上,应快速进行应急处置。应急处置流程实际上是一个透明和标准化的反应程序,是快速相应和有效救援的基本保证。尤其是对于特长公路隧道的特殊环境,突发事件处置方法与常规高速公路不同,因此更

34、应建立适用于特长公路隧道的应急处置流程。3)监控和应急处置管理主体职责的明确划分。麦积山特长公路隧道的监控及应急处置管理工作涉及多级别、多个部门。为了在突发事件发生后更为高效的进行部门协调配合,实现应急工作效率最大化,保证应急处置工作有条不紊的开展,有必要在现状基础上,对特长公路隧道的监控和应急处置管理主体的职责进行进一步明确划分。基于上述麦积山特长公路隧道监控及应急管理需求,应从面向应急的特长公路隧道监控模式和特长公路隧道应急处置模式两个角度进行开展研究,提炼出一套适用于该特长公路隧道的管理模式,增强应急处置能力。2 面向应急的特长公路隧道监控模式作为提供路网功能的瓶颈路段,隧道具有安全隐患

35、大、不易管理的特点。此外,麦积山特长公路隧道又有线路长、下行线路连续下坡等特点。因此,应采用现代化、智能化监控模式,为提高特长公路隧道的管理水平、路网服务功能以及应急处置提供技术保障。面向应急的特长公路隧道监控模式包括三方面内容,即:监控主体、应急监控设备、应急监控软件。2.1 监控主体监控主体是指实施特长公路隧道监控的管理主体,即专门行使高速公路及公路隧道监控及应急处置职权的部门。针对麦积山公路隧道长度长,地位重要等特点,应采用多级监控体系,逐级设定监控主体。通过多级监控主体之间的信息报送、指令传递和跨部门协调,快速、有效地针对特长公路隧道开展应急处置工作。对于麦积山特长公路隧道监控主体,可

36、采用三级监控体系,即:省监控总中心-片区监控中心-隧道监控中心。在多级监控体系中,隧道监控中心是一级监控主体,专门监控麦积山特长公路隧道的运行情况,处理、分析现场数据,并在第一时间进行突发事件判别,预计事件严重程度及等级,并上报上级监控中心。片区监控中心和省监控总中心分别为二级监控主体和三级监控主体。片区监控中心主要职能是管理、协调所辖区域内各高速公路路段及隧道的交通运行情况,并指挥相应突发事件的应急工作。由于所辖范围小,片区监控中心具有行动迅速、区域协调能力强等特点。省监控总中心主要职能是管理、协调全省各高速公路路段及隧道的交通运行情况,并指挥重大突发事件的应急工作。省监控总中心能够从全省范

37、围内开展协调工作,因此在重大突发事件发生时,应上报省监控总中心,由省监控总中心指挥应急处置工作。2.2 应急监控设备应急监控设备是指用于获得隧道内突发事件相关数据的硬件设备,主要包括交通流检测设备和环境信息检测设备等。交通流检测设备主要实现隧道内实时交通参数和交通流状况检测,以视频检测器为主,辅以线圈检测器。隧道监控中心根据视频图像以及交通量、行车速度和占有率等交通参数分析处理异常事故。环境信息检测设备主要实现隧道内实时环境相关参数的采集检测,包括CO/V1(一氧化碳/能见度)检测器、风速风向检测器等。2.3 应急监控系统应急监控系统主要是指集运行监控、收费管理、信息发布、应急处置于一体的高等

38、级公路监控系统,是各级监控中心业务管理、信息互通的核心软件。在进行应急处置时,该监控系统可以实现多级监控中心的信息同时共享,并通过系统中的视频会议模块和监控大屏幕实现各级监控主体命令下达和信息发布,接入的视频信号将实现路网运行现状和应急处置措施实施效果的实时核查。3 特长公路隧道应急处置模式为了形成完整有效的救援机制,使各个部门在发生突发事件时能够及时到达现场、妥善处理事故,制定完整的特长隧道应急处置流程有着迫切的必要性。在应急处置过程中,基于应急监控设备和应急监控系统,各级监控主体应对突发事件进行分级预判及预警,并开展应急处置工作。特长隧道应急处置流程分为两个阶段,如图1所示。图1 特长公路

39、隧道应急处置流程。第一阶段:警情研判阶段。首先,通过应急监控设备提供的交通流、环境实时数据及视频图像,巡逻车、目击者及电话报警,隧道监控中心获得两方面基本信息,即突发事件信息和交通运行现状信息。经过隧道监控中心确认后,立即赶往事故现场并进行警情研判,确定突发事件的类型、影响程度、演变趋势和对路网运行及驾驶员生命财产可能造成的影响,从而根据5甘肃省高等级公路突发事件应急预案6判定事件级别,决定是否启动应急工作,并通过应急监控系统及电话上报片区监控中心或省监控总中心,同时启动报警程序,通知路政、消防、养护、机电等内部救援单位待命,实现联合指挥、联合巡逻、联合执法、联合施救。第二阶段:应急处置阶段。

40、在启动应急工作后,首先根据突发事件类型和等级启动相应的应急预案。监控中心应作出以下响应。(1)进行隧道广播,引导司乘人员采取正确的应急措施,通知事发现场下游的车辆尽快驶出隧道;(2)通知消防、路政、养护、机电等救援人员立即赶往事发现场实施救援;(3)通知交警部门封闭交通,对隧道入口车辆进行交通管制;(4)通知相关收费站封闭往隧道方向入口匝道、并在主线出口前设岗引导往隧道方向行驶的车辆驶离高速公路;(5)在隧道情报板发布隧道火灾、危险品泄漏或恐怖事件警告,通知监控分中心在情报板上发布火灾或危险品泄漏警告,提示往隧道方向行驶的车辆立即靠右侧停放,严禁驶入隧道,隧道内车辆按车道指示标志行车;(6)通

41、知当地消防部门、医疗部门协助救援;(7)实时监测突发事件现场情况,并向上级监控中心汇报。当突发事件的事态难以控制时,应尽快申请增援,重新设置适当的应急预案。当突发事件的事态得以控制并消除时,则逐步进行善后恢复,并宣布应急结束。在应急结束后,应进行后期总结评估,从而进一步评估、完善应急预案。麦积山特长隧道通风技术隧道通风麦积山隧道运营通风方案设计了4个通风竖如图1所示。此隧道采用4个洞口4个工作面独头掘进的方式进行施工。在施工时,通风难度最大的就是左线出口段,最长通风距离为5 178 m,因此通风方案的设计、机具选型等方面对施工安全、职业健康、施工能否顺利显得尤为重要。1.1 通风方案的制定1.

42、1.1方案选择选择混合式通风和自然通风相结合的方式,见图2。压入式和抽出式通风时,风机根据掘进深度采取动态方案,确保掌子面和二衬施工地段空气新鲜。同时在通风竖井安设轴流风机辅助自然通风,使污染空气快速流动。1.1.2风机选型通过计算洞内允许的最小供风量为施工人员所需的750 m3/min,机械达到最佳施工效率所需的供风量为2 160 m3/min。确定麦积山隧道左线出口选用SDF型轴流式和SSF型射流风机,在竖井通风口选择SFC抽出式轴流风机。1.2 通风措施因3号运营通风竖井位置在隧道掘进5 178 m以后,在此之前的通风制定两套组合通风方案:从隧道洞口采取机械混合式通风保证洞内新鲜空气;在

43、隧道XK32+925(距洞口1 903 m,地形低洼处)左侧25m处增加临时通风竖井(井深70 m),解决阶段排风出口。1.2.1临时通风竖井投入使用前的通风方案临时通风竖井未投入使用前,采用送排风并用串联通风的方式进行通风(02 000 m)。1.2.1.1送风在隧道口处安装一台264 kW的轴流风机,距离隧道洞口至掘进方向1 500 m处串联一台110 kW的轴流风机向隧道掌子面送风,经计算此种串联通风方式风压能够满足隧道2 000 m内的送风要求,可保证掌子面的风量和风压要求。1.2.1.2排风依靠两台轴流风机往掌子面送风形成的风压,利用隧道洞身作为排烟通道,将烟尘从洞身排出。同时为了解

44、决排烟时间长的问题,在衬砌台车前后和掘进距离的中部安设4台22 kW的射流风机辅助排风,以加快隧道内污风排出速度。见图3。1.2.2临时通风竖井投入使用后的通风方案(2 0003 000 m ) 临时竖井贯通后,将采用竖井排风,正洞送风的方式进行隧道通风。1.2.2.1 送风临时通风竖井投入使用后,此时将洞口风机移至洞内距洞口1 800 m处,向洞内送风,随隧道掘进的加深,一台风机难以满足施工送风需要,因此再向前掘进1 800 m左右后,串联一台264 kW风机向工作面送风。1.2.2.2 排风临时通风竖井施工完毕后,在隧道临时通风竖井联络风道内安装一台132kW抽出式轴流通风机,封闭风机口外

45、的其余风道断面,利用临时竖井向外排烟。由于大量洞内出碴行车排烟,仍需在临时排风竖井至洞口间安设射流风机,保证此段的空气质量(见图4)。1.2.3 3 000 m至5 200 m的通风方案3 000 m至5 200施工段采取利用4号运营竖井排风方案,见图5。1.2.3.1 送风在1号轴流风机位置不动,根据隧道的掘进,再在前端增加一台110 kW风机(串接)向掌子面送风。1.2.3.2 排风在4号竖井附近行车横洞处安装一台132 kW轴流排风机,利用风筒将污风引排至4号竖井口。在中部安放两台22 kW射流风机辅助排风。3.2.4 5 200 m以后通风方案掌子面掘进至5 200 m以后利用3号竖井

46、排,此时将1号轴流风机移至距3号竖井1 000 m向掌子面送风。将132 kW排风机移至3号竖井联络道口排出污风。1.3 二次衬砌台车前后送排风处理因二衬台车处缩小了有效排风断面,往往在二衬台车前后区段空气质量最差,施工中采取以下方法较好地克服了断面缩颈后造成的缺陷。一方面是在台车前后各安装两台射流风机,加快排风的流速;另一方面对台车处送风筒进行改装。目前施工使用的送风筒基本都是软质的,优点是施工方便、易更换。缺点是遇到转折处风筒直径自然变小,严重阻碍了有效通风量。特别是在二衬台车处,针对此缺陷,施工中在二衬台车处20m长范围风筒采用硬质风筒,根据台车外形尺寸直径加工成折线行,在折角处过风断面

47、不改变,同时软质风筒定做不同长度的调节段,以便台车移动能很好地与硬质风筒对接。1.4 实际通风效果通过方案实施,麦积山隧道左线出口在3 000m以前采取混合机械通风和临时竖井排风措施,洞内环境非常良好,但在3 0005 000 m区间利用4号竖井进行排烟,虽然能保证掌子面和二衬地段空气良好外,在二衬距临时竖井间仍涡旋着污染空气,施工中采取增加射流风机数量,也解决了此区间行车的空气质量。隧道施工中影响通风效果的其他因素很多,像洞外气候、工序的配合、并行隧道施工的相互串烟以及人为的片面节省意图等,也直接影响着隧道洞内通风效果。采用以上通风措施,基本保证了施工通风标准,为隧道顺利掘进创造了条件。2

48、结束语特长隧道的施工,关键是施工前期做好二大系统(电、风)的方案选定工作,尤其是独头掘进在5 000m以上隧道,二大系统方案选择好坏直接关系到隧道施工安全、质量和掘进速度。笔者认为,独头掘进超过5 km的隧道施工,应考虑采取有轨运输,这样才能有效保证洞内施工环境、安全、质量和进度。麦积山特长隧道施工供水技术隧道施工供水1.1隧道正洞供水在隧道洞口山坡上修200m3高压水池并铺设抽水管道,在洞口小河修蓄水池,用多级泵提升到高压水池,确保隧道施工用水和生活用水。因麦积山隧道纵坡为1158% (反向),在隧道掘进3 500m左右,在3号竖井处修筑蓄水池,用于掌子面施工用水,能保证013MPa以上的水头压力,有效节省了水管投入量。1.2 3号竖井供水利用竖井附近的溪水修蓄水池拦蓄水,用多级泵提升到竖井山坡上修50m3的高压水池,并铺设抽水管道,确保施工用水和生活用水。1.3 洞内抽水洞内渗水和施工积水通过分级设置蓄水池,分级抽出洞外的办法。在每个水池安设限位启动装置,达到自动启动抽水。在正洞