秦岭终南山特长公路隧道通风控制研究
秦岭终南山公路隧道通风竖井的施工技术与数值模拟_ 重要
河北宣东二号井竖井
824.0
6.0
141.0
100.35
1998
河北宣东二号井副井
854.0
6.5
141.0
104.48
1998
筒的不同深度处，使掘、砌两大作业能充分的平行完成，砌壁作业不再单独占用凿井工 时，从而可有效的加快井筒的成井速度。但是因为在采用掘、砌平行作业时，提升碴石 的吊桶在通过稳绳盘和砌壁吊盘时必须减速，这样会造成延长吊桶一次提升运行的时 间，加上受井筒断面的限制，很难在井底配置大容积吊桶和大斗容抓岩机，从而很大程 度上降低排碴能力和限制立井掘进速度的增加，因此这种作业方式在 70 年后期发展停 滞。
第二章 竖井的施工方法
在长大公路隧道通风竖井，尤其是大断面竖井建设中，由于缺乏相应的施工经验， 如何在保证质量的前提下快速、安全的施工，成为现实中研究的主要问题。
为此，本章结合秦岭终南山公路隧道通风竖井的工程特点，介绍其施工方法，研究 施工技术措施、施工组织方案，结合该项目竖井的施工经验，提出超大、深竖井的施工 技术措施。
2.2.2 反井法
传统的反井法是指先由下向上开凿反井，然后再由上向下扩挖成井的方法。使用反 井法基本的前提条件是有事先做好的水平巷道。导洞的施工主要有以下四种方法。
一是沿竖井轴线用钻爆法自上而下开挖直径较小的导洞，此种方法出碴效率高，占 用井上绿地较少。使用的前提条件就是底部平洞的开挖已经完成，有出碴的便利通道。 具体的方法是先开挖用于溜碴用的导井，然后再用钻爆法扩挖到设计尺寸。导井多采用 钻爆法施工，即先沿竖井的设计轴线用钻爆法自上而下开挖直径较小的导井，然后再爆 破扩挖到设计轮廓线。在导井开挖的过程中，采用吊桶出碴，而扩挖时利用导井溜碴， 并从竖井底部的平洞用汽车出碴，提高出碴效率[2]。
秦岭终南山特长公路隧道施工技术研究
5.孙均地下工程设计理论与实践 1996
6.中铁一局科研所西康线秦岭隧道Ⅱ线平导进口工区常规设备在施工中的配备与管理 1997
7.徐林生.王兰生二郎山公路隧道岩爆发生规律与岩爆预测研究[期刊论文]-岩土工程学报 1999(5)
(1)优化了输水洞线。本工程具有长、小、深、硬、杂等特点,洞线布置非常关键。依据设计合理、施工便利、安全与经济等要求,经方案比较,确定了南线优化输水方案。
(2)分析比较了掘进机法和钻爆法施工的工作条件和优缺点,结合引红济石工程的地质条件,论证了掘进机法施工的可行性与合理性。
(3)研究了掘进机的工作原理、组成结构及其常用类型,提出本工程适宜采用的机型为双护盾式掘进机。在此基础上进行了施工支护设计,采用惯用计算法,分析了锚喷和预制管片联合支护的效果。
掰南交通大学硕士研究擞学位论文第50贾第一多完成赫横淹道和主பைடு நூலகம்栩贯她的附近的应力图:
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5.期刊论文刘大军.张益忠.LIU Da-jun.ZHANG Yi-zhong TBM在不良地质洞条件下的施工技术-探矿工程-岩土钻
掘工程2008,35(10)
TBM掘进机以其快速、高效、安全、优质等优点越来越广泛地被应用于隧洞开挖施工中,尤其更适用于深埋超长隧洞,然而在不良地质洞段中TBM掘进缓慢,甚至有卡刀可能,反而不如钻爆法灵活,这就需要根据围岩性状采取特殊技术处理措施,辅以监控量测手段对支护方案进行验证、调整支护措施、修正设计参数等.结合辽宁大伙房输水隧洞工程,总结了在不良地质洞条件下的超前地质预报方法、不良地质段处理措施以及围岩变形监测方法.
秦岭终南山特长公路隧道通风竖井定额编制的研究与探讨_胡雷
由于受到国民经济发展和社会条件的制约，我国公路隧道发展起 步较晚，特别是在长大隧道的建设方面和铁路等其他行业相比还有一 定的差距。 虽然竖井式通风在我国公路隧道项目建设中尚属首次，但 是在煤炭、铁路等行业中已有大量采用，特别是煤炭行业，有的矿山竖 井甚至达到 1000 米以上，因此他们在竖井施工方面有着丰富的经验， 同时也具有一套比较完整的竖井工程计价依据。 但是，由于工程特点 和行业管理等方面的不同，这些资料并不能准确和全面的反映公路工 程的实际，特别是针对秦岭终南山特长公路隧道这一世界级工程的实 际情况。 比如，在煤炭行业的定额中竖井井筒的最大直径仅限于 8 米 以内，与该项目中 11.5 米的竖井井筒直径差距还是相当大的 。 因 此 ， 我们在参考和借鉴其他行业的经验和资料的同时应该充分结合公路 工程隧道项目建设的实际，针对秦岭终南山隧道这一具体项目进行具 体的定额研究与分析。
①准备阶段。具备相应水、电条件后。将反井钻机安装在预先浇筑 好的混凝土基础上，连接好各部分液压系统管路和电气线路，进行运 转调试。
②导孔阶段。驱动钻机，自上而下钻进导向孔。主轴的扭矩和推进 缸的轴向进给通过钻杆传递给导孔钻头，形成逐渐加深的导向孔。 导 向 孔 直 径 一 般 为 216～270mm， 其 中 1 号 竖 井 导 向 孔 直 径 为 220mm,3 号竖井导向孔为 270mm。 自钻杆中心而压入的泥浆液，携带破碎的岩 渣通过钻杆与导向孔间的环形空间从井口排出。 导孔和下部隧洞贯通 后，本阶段结束。
该隧道的建设规模之大，技术之复杂均为我国隧道建设史上所罕 见，无论在设计、施工、监理等建设阶段，还是通风、监控、防灾等后期 的运营管理方面都给建设者们带来了一系列新的课题，甚至在很多方 面在国内公路隧道建设中尚属首例。 因此，进行针对这些新课题的科 学研究，对确保该隧道的科学建设和运营管理，并对今后的长大隧道 建设提供经验和技术支持就显得尤为重要， 特别是在造价管理方面， 现行的公路隧道工程定额所体现的工程规模还不能完全与这类工程 相适应，而且还有许多定额项目急需补充和完善。
秦岭终南山隧道调查报告
秦岭终南山隧道调查报告土木116 201104273 余学胜1、基础情况介绍世界最长的双洞高速公路隧道---秦岭终南山公路隧道。
该隧道是国家交通规划网内蒙古包头至广东茂名高速公路在陕西境内的重要路段，也是陕西省“三纵四横五辐射”公路骨架网中西安至安康高速公路沟通秦岭南北地区交通的控制性工程。
秦岭终南山公路隧道北起西安市长安区五台乡，南抵商洛市柞水县营盘镇，隧道单洞全长18.02公里，双洞长36.04公里。
隧道按双向车道高速公路标准建设；隧道净宽10.5米，限高5米；设计车速80公里/小时，总投资31.93亿元。
2、整体设计结构①衬砌设计隧道洞身地段均采用曲墙复合式衬砌。
采用三心圆内轮廓形式，内轮廓净宽10.92m，净高7.6m。
行车交叉口处正洞复合式衬砌加强，长度13～14m。
行车交叉口处二次衬砌在III、IV类围岩段采用C25模筑钢纤维混凝土，V、VI围岩段采用C25模筑混凝土。
洞口段为满足国防要求，采用C25钢筋混凝土模筑衬砌。
②隧道仰拱II、III类围岩地段均设置与二次衬砌拱部等厚的混凝土仰拱，填充采用C10混凝土。
③防排水隧道采用双侧水沟排水。
全隧拱墙设Φ100，高度25mm的弹簧半圆透水管，纵向间距一般为10m，富水段为5m，岩爆段为15m，与墙角纵向盲沟相连通；墙角两侧设Φ100×5mmPVC纵向盲沟，与环向盲沟及墙角泄水孔采用三通连接，在纵向每隔100m双侧设检查井，以便清洗检查；全隧两侧墙角每隔10m设一处PVC泄水孔，采用三通将墙角纵向盲沟和侧沟连接起来。
在初期支护与二次衬砌之间铺设1.2mm厚的EVA防水板和300g/m2的无纺布。
行人、行车横通道在喷混凝土与模筑衬砌之间设EVA防水板和无纺布。
3、照明系统终南山隧道根据不同情况，设置了三种照明系统①一般照明一般照明包括保证隧道内正常行车所必需的基本照明和消除出入口“白洞”和“黑洞”效应的加强照明。
设计中对基本照明光源的选择进行了荧光灯和高压钠灯的方案比选，最终确定采用光效更高、透雾性更好、寿命更长的高压钠灯作为终南山公路隧道的基本照明光源，出入口加强照明采用大功率高压钠灯。
秦岭终南山特长公路隧道安全快速施工技术探析
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部的损害较 ， ｈ ． 爆破 后进 都 相互循环 ， 以此保风 量的计算
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性 。隧道 内试验通 风布置如下图所示 。 同时 在进 行施工 时， 该 工程使 用了大 量的先 进设备和 仪器，比如 激 光断面仪 、 地 质雷达 、 铰接 自卸车等 。
完成开挖 施工 。
四 通 风技 术 （ 一） 秦 岭终南山隧道通 风施工 方式
三． 爆破 技 术施 工 秦 岭 终南 山特 长公路 隧道 的通风 施工主要 采用 了 长 管路混 合式 通 本工程 在进行 隧 道的开 挖时 主要应 用 了光面爆 破 技术 ， 其 技术 特 风 方式 ， 这种 通风 方式 具 有通风 速率 高且不容 易被 自然风 所干 扰的 优 征 和 预裂 爆破 技 术 相似 ， 在 势 ， 在考虑到 秦岭终 南山隧道极长 的特点， 在 隧道 中的通 风必须 要具 有 利 用长管混 合式通 风 ， 可 以保证 隧道 内每 一段的通风 ■： 、 晦 ｊ 冀 进 行爆 破开 挖以后 对岩体 内 高 强性能的优 点 ，
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为了确 保 隧道 内通风性 能 的 良好 性 ， 保障 隧 道施 工人 员顺利 完成 ｊ篷 鲤 璺 行 周边 眼 的爆 破 工 作。 其 他 ： … ■ ０｜ ＿ … ●娑一ｊ Ｉ ＿ ｊ ＝ ｌ 、 ７ ｒ 。 Ｚ ～ 一一 三 童 迹 霞 １ 了ｌ 药稚 选 爆 ｒ １ １ Ｐ 巴 ｕ 雷管 亩 百 砭 工１ １｝ 嘞∈ 施 工 ，在 进行 隧 道 内通 风 系统 施 工 时必 须 要对 其通 风量 进 行 试 验计
秦岭公路隧道通风竖井岩爆预测和防治措施
第30卷第6期 岩 土 力 学 V ol.30 No. 6 2009年6月 Rock and Soil Mechanics Jun. 2009收稿日期：2008-08-05第一作者简介：徐士良，男，1972年生，博士研究生，讲师，主要从事岩土工程方面的教学和研究工作。
E-mail: slxubest@文章编号：1000－7598 (2009) 06－1759－05秦岭公路隧道通风竖井岩爆预测和防治措施徐士良1, 2，朱合华1，丁文其1，刘宝许3（1. 同济大学 岩土及地下工程教育部重点实验室，地下建筑与工程系，上海 200092； 2. 安徽建筑工业学院 岩土工程系，合肥 230022；3. 中交隧道工程局有限公司，北京 100011）摘 要：秦岭公路隧道2号通风竖井，为国内乃至世界公路隧道规模最大的竖井工程。
根据工程地质资料分析，岩爆是该竖井施工过程中的主要难题。
为了从岩性角度评价竖井围岩的岩爆倾向性，开展了室内岩石单轴压缩变形试验和物理模型试验，根据改进脆性指数指标和模型试验的结果，表明竖井围岩有岩爆倾向性，必须加强岩爆预测和防治。
根据水压致裂法的地应力测试结果和地应力分布特点，采用三维有限元回归分析反演了竖井工程区域的初始应力场。
根据竖井围岩地应力场和Kirsch 解得到的围岩二次应力场，结合Russenes 和陶振宇岩爆判据，进行了竖井岩爆综合预测和分析，得出竖井有轻微和中等岩爆发生的结论，并提出岩爆防治措施。
关 键 词：隧道工程；通风竖井；岩爆预测；地应力；有限元 中图分类号：U 459.2 文献标识码：ARock burst prediction for ventilation shaft of Qinling highwaytunnel and its countermeasuresXU Shi-liang 1, 2，ZHU He-hua 1，DING Wen-qi 1，LIU Bao-xu 3(1. Key Laboratory of Geotechnical and Underground Engineering of Ministry of Education, Department of Geotechnical Engineering, Tongji University,Shanghai 200092，China ；2. Department of Geotechnical Engineering ，Anhui Institute of Architecture and Industry ，Hefei 230022, China;3. CCCC Tunnel Construction Engineering Co., Ltd., Beijing 100011, China)Abstract: No.2 ventilation shaft of Qinling highway tunnel is one of the largest ventilation shafts in the highway tunnel field at home and abroad. Rock burst is a serious problem during the shaft excavation according to the analysis of in-situ engineering geological data. For evaluating rock burst tendency from the perspective of lithological character, the uniaxial compression deformation test and physical model test are carried out. There is a high tendency of rock burst in surrounding rock by analyzing the modified brittleness index and model test result, so it is essential to strengthen rock burst prediction and control. The initial stress field of surrounding rocks of shaft is regressively analyzed by 3D finite element method according to in-situ measured data by hydro-fracturing and distribution properties of in-situ stress. Then the comprehensive rock burst prediction and analysis based on Russenes and Tao criteria are made according to the induced stress field obtained by Kirsch solutions and in-situ stress distribution of surrounding rock of shaft respectively. The result shows that the weak and moderate rock burst will occur during shaft excavation. Finally, some countermeasures to rock burst are proposed. It provides valuable references for other projects.Key words: tunnel engineering; ventilation shaft; rock burst prediction; in-situ stress; finite element method1 前 言岩爆是高地应力区的地下工程在开挖过程中或开挖完毕后，围岩因开挖卸荷发生脆性破坏而导致储存于岩体中的弹性应变能突然释放，且产生爆裂松脱、剥落、弹射甚至抛掷现象的一种动力失稳地质灾害。
秦岭终南山公路隧道运营通风系统组成及关键技术的开题报告
秦岭终南山公路隧道运营通风系统组成及关键技术的开题报告1.研究背景秦岭终南山公路是一条连接陕西省和甘肃省的山区公路，全长约100公里，其中包含了几个隧道，如独柳隧道、蟠虺山隧道等。
这些隧道在运营过程中需要进行通风，使得隧道内的空气能够流动，减少污染物的积累，保证行车安全。
公路隧道通风系统是影响隧道环境质量、保证行车安全的重要组成部分，通风系统的设计、运行和管理直接影响着隧道的通风质量、能效和维护管理费用。
秦岭终南山公路隧道的通风系统目前存在一些不足之处，如通风效果不佳、能耗高、维护费用高等问题。
因此，开展对秦岭终南山公路隧道通风系统的组成及关键技术研究，具有实际应用价值和科学研究意义。
2.研究内容本项目的研究内容主要包括：（1）秦岭终南山公路隧道通风系统的组成及原理研究。
（2）基于CFD（计算流体力学）技术的秦岭终南山公路隧道通风系统数值模拟研究。
（3）秦岭终南山公路隧道通风系统节能技术的研究。
（4）秦岭终南山公路隧道通风系统监测和管理技术的研究。
3.研究目的通过上述研究内容，达到以下目的：（1）掌握秦岭终南山公路隧道通风系统的组成及原理，为后续的研究工作提供基础。
（2）通过数值模拟研究，探究秦岭终南山公路隧道通风系统的优化方案，提高通风效果，降低能耗。
（3）研究隧道通风系统的节能技术，提高系统能效，降低运行成本。
（4）研究隧道通风系统的监测和管理技术，及时发现并解决异常问题，保证系统长期稳定运行。
4.研究方法和技术路线本项目采用文献调研和理论分析相结合的方法，主要采用以下技术路线：（1）秦岭终南山公路隧道通风系统的组成及原理研究通过查阅相关文献及资料，归纳总结当前公路隧道通风系统的基本组成及原理。
（2）基于CFD技术的秦岭终南山公路隧道通风系统数值模拟研究基于CFD技术，建立秦岭终南山公路隧道通风系统的三维模型，模拟隧道内部空气流动情况，对通风系统运行效果进行数值模拟分析。
（3）秦岭终南山公路隧道通风系统节能技术的研究针对隧道通风系统的能耗问题，研究系统节能技术，如利用地下水进行换热、采用智能化控制等。
终南山特长公路隧道火灾模式下通风设计和控制技术.
终南山特长公路隧道火灾模式下通风设计和控制技术随着公路隧道里程的增加,隧道火灾的危险性也在增大。
由于公路隧道火灾的巨大危害性,公路隧道的安全问题日益受到人们的关注。
秦岭终南山特长公路隧道全长18020 m,双洞单向交通,采用多竖井送排风方式。
无论是长度还是通风方式都与以往的隧道不同,因此对其进行火灾通风的研究就变得尤为必要。
鉴于此,论文以秦岭终南山特长公路隧道工程为背景,结合西部交通建设科技项目——秦岭终南山公路隧道综合技术研究防灾救援技术研究(20013180007103)项目,采用理论分析结合模型试验和数值模拟的办法,对特长公路隧道的火灾模式下通风设计及控制技术进行了较深入系统的分析研究,并将研究成果运用于依托工程中,不但对秦岭终南山公路隧道的规划、设计、施工、营运有较大的技术支撑作用,而且对全国特长公路隧道通风、防灾救援技术具有重要的指导意义,也为规范修订积累资料。
本论文的研究工作主要体现存以下几个方面:1.通过对隧道火灾过程中某些条件的简化,建立了隧道内温度纵向下降的理论预测公式。
通过对隧道围岩温度随时间变化的研究,得到了温度纵向分布计算中不稳定传热系数随烟流和围岩之间热交换过程变化的影响因素,引入烟流和隧道围岩的热交换系数,考虑到不稳定换热系数的时间影响因素,得到了温度纵向分布的时间和空间影响因素。
2.通过对隧道火灾时密度的分布,确定了火风压的计算公式。
对于特长公路隧道,由于温度沿程变化明显,因此,根据不同区段的温度变化给出了特长公路隧道分段式的火风压计算公式和烟流摩擦阻力计算公式。
3.通过对单体隧道火灾通风控制的研究,确定了单体隧道火灾的临界风速为2-3m/s:在此基础上,通过试验研究的方法,首次明确提出了有横通道隧道发生火灾的情况下的通风控制;以及多竖井隧道在不同的火灾点位置的通风控制基准。
4.开发出“特长公路隧道火灾网络通风程序”计算软件,可自动完成特长公路隧道火灾情况下“各分支风量、风机数量”的计算,并对秦岭终南山特长公路隧道火灾通风进行了计算,得到了所有防火区段的风机布置,为隧道火灾预案的制定提供了计算上的依据。
终南山隧道技术调研报告
终南山隧道技术调研报告——高速公路隧道1．隧道概况及工程水文地质条件1.1基础情况介绍世界最长的双洞高速公路隧道---秦岭终南山公路隧道。
该隧道是国家交通规划网内蒙古包头至广东茂名高速公路在陕西境内的重要路段，也是陕西省“三纵四横五辐射”公路骨架网中西安至安康高速公路沟通秦岭南北地区交通的控制性工程。
秦岭终南山公路隧道北起西安市长安区五台乡，南抵商洛市柞水县营盘镇，隧道单洞全长18.02公里，双洞长36.04公里。
隧道按双向车道高速公路标准建设；隧道净宽10.5米，限高5米；设计车速80公里/小时，总投资31.93亿元。
1.2隧道概况秦岭是黄河与长江两大水系的分水岭，是西安至安康高速公路必须克服的天然屏障。
秦岭终南山特长隧道位于西康公路西安至柞水段，隧道全长18.020km，为东线、西线双洞四车道，中线间距30m。
该隧道是国家公路网规划的西部开发八条公路干线中的内蒙古阿荣旗至广西北海和银川至武汉两条路线上的共用段，也是陕西省规划的"米"字型公路网主骨架西康公路中的重要组成部分。
它的建成对促进西部开发战略的实施和陕西省与周边省市的经济交流具有十分重要的意义。
该隧道由石砭峪垭口翻越秦岭地区的终南山，在隧道东侧与西康铁路秦岭特长隧道相邻。
进口位于长安县石砭峪乡青岔村石砭峪河右岸。
出口位于柞水县营盘镇小峪街村太峪河右岸。
洞内为人字坡，最大纵坡为1.1%。
隧道最大埋深1600m。
行车速度为60~80km/h，隧道内路面为水泥混凝土路面1.3工程水文地质条件洞身岩性主要以混合片麻岩和混合花岗岩为主，岩石坚硬，岩体完整，受构造影响轻微，节理不发育，围岩类别多为Ⅳ、Ⅴ类，最大埋深1640m。
秦岭终南山特长隧道施工环境保护对策
25～35
1. 6 23. 2 21. 7
于实施喷锚与开挖在 10 m 长范围内同时作业 ,提高 了施工进度 。在 2002 年 5 、6 、7 、8 四个月中月掘进 进尺均超过了 500 m ,且 7 月份创造了 602. 8 m 的 月掘进最高纪录 ,这与采用湿喷技术是分不开的 。 3. 4 防止水污染的措施
(5) 提高油料燃烧率 ,减少尾气有害成分的含 量 。为提高燃料的燃烧率 ,在出碴车及装载机 、挖掘 机进气孔设增压阀 ,以增加进氧量 ,使油料燃烧更加 充分 。在排气管处增加过滤器 ,将尾气中有害成分 过滤掉一大部分 。仅增设过滤器就投入 60 余万元 , 经测定 ,尾气减少了 40 %～50 % ,而其功率降低了 10 %～15 %。虽然投入增加 ,但空气中的有害成分 减少了 ,施工环境改善了 ,提高了整体工作效率 。
Measures for the construction of t wo over - crossing tunnels with small spacing
秦岭终南山特长隧道施工环境保护对策
图 2 秦岭终南山公路东线中铁十八局管段通风示意 Fig. 2 Ventilation scheme of t he tunnel section excavated by No. 18 Bureau of China Railway Construction Corporation
项目 SO2 H2 S 氨 气温
标准
≤15mg/ m3 ≤10mg/ m3 ≤30mg/ m3
≤28 ℃
3 环境保护措施
3. 1 弃碴处理措施
(1) 利用弃碴加工施工原料 ①秦岭终南山隧道的岩石为花岗岩和片麻岩 , 单轴抗压强度为 35～255 MPa ,属特硬岩 。施工过 程中在洞口 800 m 处建碎石加工厂 ,用 15 万方弃碴 加工成 0. 5～1 cm 及 1～4 cm 的碎石 ,用来作喷锚 及衬砌用的粗骨料 。这样 ,既有效地处理了弃碴又 节省了大量的原材料 ,并缩短了弃碴运输距离 。经 分析 ,加工碎石的成本为 28 元/ m3 ,而外购碎石的价 格为 40 元/ m3 ,因此可节省生产成本 180 万元 ,同时 节省运输成本 30 万元 ,经济效益是相当可观的 。 ②从弃碴中挑选出 2. 6 万方块石用于弃碴场的 挡墙挡护工程的砌料 ,避免了从采石场运料 ,既保护 了环境又节省了投入 。 (2) 秦岭终南山隧道出口弃碴场设在洞口上游 太峪河河滩 ,占坡地及旱地 113 亩 ,填平后复垦平地 81 亩 。弃碴坡脚增设挡墙 ,挡墙形式如图 1 ,沿挡墙 纵向每隔 15～20 m ,设一道宽 2～3 cm 的伸缩缝和 沉降缝 。墙身高出正常水位部分 ,交错设置泄水孔 , 并为防止水流冲刷墙基 ,在墙址处码砌片石混凝土 , 砌块尺寸 (宽 ×长 ×高) 分别为 1 m ×2 m ×1 m (上 层) 、2 m ×3 m ×1 m (下层) ,以确保弃碴稳定 ,从而 避免造成泥石流等危害 。弃碴填平后 ,先填 25 cm 厚黄土并压实作为隔水层 ,再填 50 cm 厚素土 ,对坡 面外露部分填 20 cm 厚素土 ,并撒上延地面生长的 草种 ,以保护坡面 ,确保水土保持 。
秦岭终南山特长公路隧道安全快速施工技术探析
秦岭终南山特长公路隧道安全快速施工技术探析【摘要】秦岭终南山特长公路作为我国重要的交通枢纽，其地位的重要性不言而喻。
在对秦岭终南山特长公路隧道进行施工时，我国采用了先进的爆破与通风技术，良好的解决了因为隧道过长而导致挖掘和通风困难这一主要问题。
本文就针对秦岭终南山特长隧道的安全快速施工技术进行了深入的探讨分析。
【关键词】秦岭终南山；特长隧道；安全；快速；技术一、工程概况秦岭终南山特长公路隧道位于陕西省长安市县与柞水县之间的秦岭山区，秦岭铁路二号线隧道的右侧。
全长为18.02公里，隧道内路面设人字坡，变坡点为K79+370，隧道的最大埋深为1.64公里。
秦岭终南山特长公路隧道的东线出口段，全长3公里，除了洞口具有缓和曲线以外，其余都是呈直线。
隧道穿越了8条大小断层，围岩类型变化频繁。
地下水的结构为裂隙水，呈现出网状分布结构。
其中地下水基本没有侵蚀性，只有极少部分含硫酸钙的地下水呈现出弱酸性。
隧道工期为13个月。
二、施工技术要点在进行秦岭终南山特长公路隧道施工时，针对其隧道长度长，且地质条件较为复杂这一特点，主要采用了光面爆破技术，以确保在进行隧道的开挖施工时不会对岩体造成过大的损害，从而导致隧道岩体坍塌事故。
开挖施工时主要采用了滑轮式移动作业平台，先对横通道以及正洞进行施工，施工完毕后对其进行了初期的支护。
在对隧道进行爆破开挖以及正洞施工以后，对隧道内的通风方案进行了试验，以确保其可行性。
隧道内试验通风布置如下图所示。
同时在进行施工时，该工程使用了大量的先进设备和仪器，比如激光断面仪、地质雷达、铰接自卸车等。
三、爆破技术施工本工程在进行隧道的开挖时主要应用了光面爆破技术，其技术特征和预裂爆破技术相似，在进行爆破开挖以后对岩体内部的损害较小，且爆破后边坡比较平整、好看，主要是进行周边眼的爆破工作。
其他还应用了炸药和雷管进行爆破。
（一）爆破参数确定炮眼的直径大小在38～42毫米范围内，采用人工手风钻进行打眼。
科技引领高速公路第一隧——西部交通建设科技项目“秦岭终南山特长公路隧道关键技术研究”纪实
科技引领高速公路第一隧——西部交通建设科技项目“秦岭终南山特长公路隧道关键技术研究”纪实专题报道URE西部交通建设科技项目"秦岭终南山特长公路隧道关键技术研究''纪实"太乙近天都.连山到海隅白云回望合.青霭入看无分野中峰变.阴晴众壑殊.欲投人宿,膊水用椽夫."唐代i扒王维的一首终南山传神地勾画出--#/驰劈想象的广用天地,将千峰叠翠,景色幽美,素有"仙都","洞天之冠"和"天下第一福地"美称的终南山展示在我们眼前.而今,就是在这片土地上,秦岭终南山特长公路隧道的建成通车,不仅标志者我国西部交通建设一顷重,占工程的顺利完工,更为西部交通建设科技顷目在秦岭大地发挥引领和支撑作用增添7一笔亮彩.秦岭自古以来便被誉为是中国的龙脉,它西起甘肃省临潭县:IL~B的白石山,以迭山与昆仑山脉分界.向东经天水南部的麦积山进入陕西.在陕西与河南交界处分为三支,北支为崤山,余脉沿黄河南岸向东延伸,通称亡山;中支为熊耳山:南支为伏牛山.山脉南部一小部分由陕西延伸至湖:ILN县.秦岭山脉全长1600公里.南北宽数十公里至二三百公里,面积广大,气势磅礴,蔚为壮观.其特殊的地理位置更是成为了中国南北气候的分界线,同时也是长江流域与黄河流域的分水岭.自汉代起,秦岭"之名便已开始流传,又因其位于天下之中, 帝都之南.故名"南山"f终南山,又名太一山.地肺山,中南山.周南山,简称南山).这里是中国佛教的第二策源地,尤其是这里有佛教中国化的标志——汉传佛教律宗祖庭,而且历代高僧辈出,缁素云集.有"天下修道,终南为冠"之说.所以,无论佛教还是道教,都把终南山称为圣山.特殊的地理,历史以及所蕴含的文化赋予了终南山无限的美誉.但海拔3000多米,山势险峻的巍巍秦岭,却一直是阻碍岭北.岭南两地经济交通发展的天然屏障.虽然早年秦岭盘山公路的建成为翻越秦岭实现了公路交通的跨越, 文?摄影/毕仁忠蔡海霄但当置身其中,3个多小时的险路还是令不少司机师傅望而生畏.由于路段险要, 交通事故屡屡发生,而由此带来的交通堵塞状况.更使得司机被困秦岭少则数小时,多则甚至达到十几/J\B~,使得这条路并未给岭南地区带来翻天覆地的改变. 例如,位于岭南的柞水县虽然距离西安不足100公里.但两地的发展程度却有着天壤之别……然而,随着我国西部大开发进程的加快,西(安)一(柞水)一(安)康高速公路的修建,正在逐步改变着这巨大的差距.特别是交通部实施西部交通建设科技项目战略,专门将修建秦岭终南山特长公路隧道关键技术列入研究课题, 大大加快了建设步伐,提高了工程质量. 为隧道的工程建设与营运管理提供了强有力的技术支持.西安至安康高速公路是国家规划的阿(荣旗)北(海)西部大通道在陕西境内的重要一段,全长218公里.整条高速公路分为3部分进行分段施工建设,即西安至柞水段,柞水至小河段,小河至安康段,秦岭终南山特长公路隧道便位于西安至柞水段.它的通车,直接将关中西安到陕南柞水的146公里路程缩短为60公里,车程由之前的3小时缩短为现在的40分钟,历史性的巨变已从这一刻开始. 透视秦岭终南山特长公路隧道在陕西省交通厅科技处张玉芳处长和李晓明博士的陪同下,我们一行人从西安绕城高速公路出发,向南踏上西(安)柞(水)高速公路.当车辆行驶20多公里即进入了秦岭区域,一座又一座的大小隧道林立其中整条高速公路隧道群的长度从几十米的超短型隧道直至18公里长的秦岭终南山特长公路隧道, 不仅充分显现出了秦岭地区的地质复杂性更使人感受到了这项工程的庞大规模和战略地位.秦岭终南山特长公路隧道位于二连浩特一西安一柞水一北海和银川一西安一漫川关一武汉西部大通道的共用段,是国家高速网包(头)茂(名)线中关键的控制性工程也是陕西省"三纵四横五辐射"公路网西安至安康高速公路主要组成部分.该隧道北起西安市长安区五台乡青岔村南至柞水县营盘镇小峪口,采用双洞(单向)四车道,单洞宽1O.92米,高7.6米,设计车速8O公里,小时,安全等级一级,全长18.O2公里,双洞总长36.04公里,工程概算总投资31.93亿元设计使用年限为100年.其集成了国内外最先进的照明,通风,消防,通信,救援,交通安全控制,供配电,监控等八大系统.隧道路面为水泥混凝土路面.隧道衬砌除了进出口ll类围岩地段以及悬挂风机地段采用模筑衬砌外,洞身其余地段均结合地质条件设计为复合式衬砌.隧道上,下行线每750米设紧急停车带一处,有效长度3O米,全长40米.隧道双洞间每500米设行车横通道一处,横通道净宽4.5米,净高5.97米;每250米设人行横通道一处,断面净宽2米,净高2.5米.高新科技引领世界高速公路第一隧秦岭终南山隧道是我国第一座自行设计,自行施工,自行监理,自行管理,难度最大的高速公路特大隧道,也是目前世界上第一座,且建筑规模最大的采用双洞单向行驶的特长山岭高速公路隧道,单洞长度为亚洲第一世界第二,仅次于总长24.5公里的挪威洛达尔隧道.由于挪威洛达尔隧道的设计仅相当于我国二级路水平,每天的车流量也只在1000辆左右,其通风系统监控系统,以及防灾救援等设施的规模也相对较小而秦岭终南山隧道修建于高速公路之上,全线通车后的预计车流量为每天25000辆左右,饱和车流量更是高达每天约34500辆,并拥有世界上口径最大,深度最高的竖井通风工程因此秦岭终南山隧道还迎来了另一美誉一"高速公路第一隧".修建这样一条18余公里长的隧道,国内外几乎没有可以援引的技术.为此,交通部西部交通建设科技项目秦岭终南山特长公路隧道关键技术研究》于2001年正式立项,系统开展特长公路隧道成套关键技术的研究开发.整个项目包括通风技术研究,防灾技术研究,监控技术研究等六大课题.经过6年多的科技攻关,研究工作取得了丰硕的成果,在长大隧道工程建设与运营管理等多个领域取得了重大突破.这些研究成果不仅保障了整个工程的顺利进行,更标志着我国在高速公路隧道设计上的突破,在世界隧道建设史上也有着非常重要的意义. 2007/2-3《交通世界29童暖遒……一一爨霪URE以人为本,通风技术是关键对于一座世界级的超长隧道来说,最为关键的技术难题莫过于通风系统的设置.首先,使隧道内保持良好的空气状态是行车安全的必要条件.通风的目的是为了把隧道内的有害气体或污染物的浓度降至一个允许指标以下.以保证汽车在隧道内行驶过程中人与车的安全性和舒适性,这也是公路隧道服务水准的一个重要标志.秦岭终南山特长公路隧道关键技术研究项目组在考察了挪威的洛达尔隧道(单洞长度24.5公里),瑞士的圣哥达隧道(单洞长度16.9公里),意大利的弗儒雷斯隧道(单洞长度13_2公里)等多条世界知名公路隧道后,专家们发现,欧洲特长隧道大都是单洞双向行驶,从洞两边给风,采用半横向或全横向通风,这样一旦发生火灾.因无法有效地控制风向,阻断火源传播,往往损失惨重.加之借鉴了欧洲3起隧道大火灾的经验教训,研究人员在多种通风方案比选的基础上,最终推荐将隧道设计成双洞单向行驶的公路隧道.直径通风竖井技术.课题组通过广泛研究国内外相关工程实践经验和成果,以及采用模型试验和计算机三位数值模型仿真计算等手段,对全横向,半横向,纵向分段式,混合式,多竖井无动力通风等方案进行对比论证并结合铁道,煤炭,矿山,;台金等行业的技术成果和国内外知名风机供应商的技术指标,在多种竖井方案比选的基础上,最终选用了可靠,经济和实用的纵向通风方式同时对两竖井,三竖井,四竖井等不同竖井数量的纵向分段式进行分析比较,最终提出了设置三个通风竖井来进行通风的方案.秦岭终南山公路隧道的采用的这套三竖井纵向分段式通风技术方案,是目前世界上口径最大,深度最而在当时,国内,国外均无深埋大高的竖井通风工程.三座通风竖井最深的达到了661米,最大直径11.5米,风道累计长度近5公里.竖井下方均设大型地下风机厂房,工程规模和通风控制理论属国内首创,世界罕见.而这些都是保证隧道安全运营,高效通畅的关键技术.究》,通风方案的确定》等若干子课题. 为此,长安大学还专门建成了2400平方米的隧道通风实验室,设置了世界最长的11O米物理通风模型,并成立了CAE/ CAT中心.引用了国际着名的NASTRAN,MARK,CFD等通风模拟计算软件.据介绍,通风技术的研究,最大的成果在于确定了我国特长公路隧道一直以来没有的标准,如在污染环境下汽车排放的标准,建立了交通量增长和汽车排污量降低对隧道环境污染总量的影响关系;研究了运营高峰期隧道环境污染状况,给出了污染量和时间的函数曲线提出了秦岭终南山特长公路隧道在不同运营状态及特殊情况时的卫生标准等. 这些研究成果不但填补了我国在特长公路隧道建设领域内缺少施工设计标准的空白,更为此次秦岭终南山公路隧道的设计方案的优化提供了依据,为整个工程的顺利完工起到了支撑保障作用.从经济效益方面看,合理的通风方式选择不但可以节省建设费用,也可以节省大量的运营费用,并保证车辆通行卫生标准达到要求.针对秦岭终南山隧道洞身长,断面尺寸大,填埋深,地形地质水平复杂,运营安全要求高的特点.课题组将通风技术研究又分为《通风问题中的汽车动态排放》,《特长公路隧道通风技术研安全至上,防灾监控是保障作为当今世界上最长的高速公路隧道,现有的防灾救援技术不能解决秦岭终南山特长公路隧道的设计问题.隧道安全问题尤为突出.负责秦岭终南山特长公路隧道研究的6O多名科技人员历时4年多,共进行组试验.21组三维数值模拟,解南山隧道防灾中的关键技术难题.7项创新成果.4项应用性成果.f导了秦岭终南山特长公路隧道的制定了装运易燃易爆和危险品车.隧道的安全运输管理办法.建立救援体系及142条防灾救援预案.拥有完备的防灾救援设计,对突采用双系统全方位自动跟踪监控.事件类型提供最有效的救援方案.-多关键技术属国内首创.一系列灾技术的研究.可以提高对隧道检测,灾害处理能力.从而使隧道.的安全得到有力的保障.并起到效的作用.:课题研究过程中.由于模型规模:小和测量信息变化值很小.所以据采集系统的测量精度必须很高.火灾是个瞬态场.数百个测点必采集数据,如果采用国外设备需万美元.于是.课题组特别选择了国内多个厂家产品进行数百次的对比试验.经过一次次筛选.最终选定了需要的设备.并采用组合方法将这些不同厂家产品组装到一起.经过半年多的调试.解决了数据采集系统中的所有关键难题.使防火系统做到检测,报警迅速,可靠.一般设置易识别的手动与自动相结合的多通道报警系统,通过消防设施,避难设施等进行消防救援.为了给隧道驾乘人员～个安全的行车环境.秦岭终南山特长公路隧道的监控技术更是取得了突破性成果.拥有了目前世界上最先进,最完备的监控系统——交通监控,环境监控,通风控制,照明控制,电视监控,火灾报警,横通道门监控,中央监控等系统.各类监控点超过1万个.制器,可以实现隧道内交运风机,情报板,横通道,消能控制:布设了60套风速60套CO检测仪,60套能套亮度检测仪,可实时检口环境.结合研究成果.控照明系统,实现隧道内风开启的节能控制:布设了光为了及时采集隧道内情况.隧道内共布设了374台摄象机探头,每隔125米便有一台.可全天候,无盲区24小时对隧道内的交通情况进行监视.是世界上高速公路摄像机安装最密集的路段;布设了140台交通事件分析仪.可实现对各种交通异常情况的识别和判断,交通事件分析仪是首次在我国公路隧道内大规模使用.使火灾,交通事故,行人在隧道行走.甚至隧道内灯具发生损坏.都能在30秒内被识别出来i布设了72台隧道智能控灾自动探测器,保证了一各类火灾可在60秒内向监做到隧道火灾异常情况的急处理:隧道监控中心软11 成果,首次在我国实现隧j{ 预警和智能化限速控制,科布设了180台紧急电话,7 播,保证了驾乘人员在隧i{ 警和隧道事故发生时的有秦岭终南山高速公路造性提出策略管理理论,手策略自动生成软件.在高运理理念中处于国际领先水耳交通事故,养护等方面发动监测和管理,只要发生一自动生成软件就会自动生程序进行全方位联动指导, 理的准确性和可靠性. 2007/2-3《交通专题报道翳URE助安全,全新照明是亮点当车辆驶入隧道内视野之内一片明.隧道侧部顶端采用的是功率较大的明灯每隔几米就有一个隧道侧部中位置是照明,引导功能兼有的方形LED l丁红,蓝两种颜色相互交替一旦发火灾.在浓烟密布的隧道内这两种穿性非常强的彩灯能清晰地为大家指清方在隧道侧部下端人行道高台边上也装了起引导作用的小灯.然而汽车在18余公里长的隧道中驶即便灯光再好也难免会产生视觉芳.为了减轻特长隧道的行车单调.缓驾驶员的视觉疲劳保证行车安全秦终南山隧道采用极具艺术感的全新照方案:在隧道内每隔4.5公里设计一处殊灯光段",通过不同的灯光和景观.可以将特长隧道演化成几个短隧.使人们看到"蓝天白云.绿草成荫".特殊灯光带隧道长150米宽度从.5米渐变至20.9米净高7.6米渐变11.9米.隧道宽度和高度的变化给人豁然开朗的感觉.同时特殊灯光带还通过不同的灯光变化,图案的变化将隧道分解为几个短隧道从视觉感官上调解驾驶员的情绪.据了解.此条特殊灯光带的设计属于目前世界上高速公路隧道最先进的特殊灯光带.在亚洲公路隧道建设上也尚属首次.生态维护,环保技术是支撑秦岭终南山公路隧道所经过的国家级牛背梁自然保护区.是陕西省中草药资源宝库和国家一,二级动物保护区及陕西省西安市重要生活用水水源地.植物属落叶阔叶林带,针阔叶混交林带山区药用资源十分丰富.常见中药材料400余种被誉为陕西天然"药库":动物有两栖类2目6科11种.爬行类2目8科28种.鸟类17目48科245种.兽类6目22科74种其中属国家一,二级保护的44种.为使隧道工程建设减少对自然环境的影响在选线过程中.研究了不同高程,不同长度其5个长隧道方案并做了比选其中重点对从9公里到18公里的方案进行论证加强其水文地质和环境评价,地质灾害研究和勘察工作.在满足设计规范要求的基础上充分论证了环境污染,环境保护的措施,力求避开国家牛背梁自然保护区.利用已建成的铁路隧道平行导洞及相关施工设施,作为公路隧道施工组织的重要支撑.最终,通过从节约投资.缩短工期,降低建设风险和减少对自然环境的影响等多方面进行综合比选后,决定采用18.02公里的长隧道方案.使入口的高程降低在海拔900米以下出口高程控制在海拔1000米左右正常地下涌水控制在2 万立方米,昼夜以内.同时设计了对施工废水,废碴的处理办法和防护措施并给山区农民造地近300亩.长隧道方案解决了秦岭山区降雪结冰等恶劣天气对交通的影响.使西柞公路成为全天候运输通道.由于公路越岭高程降l'L~tJ1000米以下.极大地改善了雨雪气候对行车安全的影响. 提高了运输效率减轻了山区修建公路对环境造成的不良影响对保护秦岭地区的生态环境起到了积极作用.秦岭终南山隧道修通的意义秦岭终南山隧道的贯通对促进西部大开发战略的实施和陕西省与周边省市的经济文化交流具有十分重要的意义. 也完成了陕西人民多年来的强烈愿望.从目前来看终南山高速隧道的修通对于西安人民来说着实是个不小的诱惑.尽管现在整条高速还未全线贯通但厌倦了城市的喧嚣与灰尘,抑郁与压力的人们终于可以穿过这个长长的隧道.深入秦岭腹地感受山岭问自然气息所带来的心旷神怡.而陕南柞水县的老百姓更是喜上心头,隧道的贯通为他们带来的旅游业的火爆,是所有人始料未及的:柞水县老乡家的土鸡蛋,从原来的每个5角钱.已经涨到了现在的每个2块钱. 而且供不应求……可以看出,秦岭终南山隧道项目的建成,不仅彻底改善了陕南地区的交通挥陕西省在实施西部开发战略中的区位优势,推动西部开发战略的实施,具有十分重要的战略意义.在技术成果方面看,秦岭终南山隧道的成功直接引领了国内长隧道建设的风潮,目前国内在建的5公里以上的隧道就有十六,七条.而在秦岭终南山特长公路隧道关键技术研究过程中,共在国内监控系统设计指南》和《公路隧道通风防灾设计指南》,编写了《交通安全管理手册》,《土建结构养护管理手册》,《应急救援手册》,编制了《预防发生火灾的安全运营管理办法》等.此外,依托秦岭终南山隧道工程,以本课题研究为平台,中级职称晋升高级职称的就有19人,由初级晋升中级的有7人,另有7名研究人员获得博士学位,23名研究人员获得硕士学位,获得部级科技成果奖荣誉5人.这些人中不少已经将终南山隧道的先进技术带入到国内新建隧道项目中,为我国隧道建设作出了贡献.秦岭终南山公路隧道的通车,对完善国家和陕西省公路网络结构,突破南北交通屏障,改善我国西北,西南交通运输, 加强西北,西南,华北,华南经济文化联系,构建和谐社会,加快实施黄河经济圈和长江经济圈的政治,经济,金融,文化, 科技交流,具有重大的战略意义,尤其是对推进西部大开发进程,缩小地区差距, 实现共同富裕的社会主义本质的要求,促进东西部经济协调发展,逐步缩小东西部经济差距,最终实现共同富裕的目标创造了更加有利的条件.同时,我们欣喜的看到,科学技术是第一生产力在秦岭终南山公路隧道建设中得到具体体现,而这些成果的进一步推广应用,将为我国交通事业的发展带来广泛的社会与经济效益.专作者单位:交通部科学研究院2007/2—3《交通世界》33。
终南山公路隧道通风效果现场测试与分析_刘成伟
现场测试内容: 自然风速、自然风压和交通风压共 同作用下的风速、交通量及车速监测。
现场洞内测试在隧道通车前、后测试 2次, 通车前 测试隧道洞内的自然风风速; 通车后现场测试自然风
压和交通风压共同作用下的风速。 沿隧道全长分布 30个测点 ( 上下行线共计 60个
测点 ), 相邻测点间距约 600 m, 测点布置见图 1, 各个 测点同时同步进行连续观测, 记录隧道内测点处的风 速和风向。沿隧道全长分布 14个摄像头用于监测隧 道内的交通量及车速。测试定在 2007年 8月 14号开 始, 连续测试 3 d, 测试隧道内自然风速的大小, 24 h不 间断测试, 每隔 40m in左右读数一次。于 8月 20号开 始, 连续 3 d测试隧道内自然风压和交通风压共同作 用下的风速, 24 h 不间断测试, 每 10m in 记录一次读 数。在测试前, 提前到达测试现场, 布置好人员, 调整 好仪器, 待仪器稳定后再读测试数据, 并处理好数据的 存储工作。
0 引言
随着我国公路建设的快速发展, 长度超过 3 000m 的特长公路隧道大量出现 [ 1 ] , 其运营安全问题日趋受 到广泛的关注。由于稀释特长公路隧道内的有害气体 相对较困难, 所以特长公路隧道建设及运营中面临的 首要问题便是隧道的通风问题 [ 2 ] 。目前, 隧道通风研 究的焦点集中在机械式通风方式的选择、机械通风效 果的评价及火灾下的通风模式等方面, 对自然风、交通 活塞风等非机械式通风的研究较少。曾艳华等人运用 回路自然风压理论对有竖井隧道自然风压进 行了研 究, 提出在有竖井隧道的通风设计中, 必须对自然风压 进行专题研究 [ 3 ] 。仇 玉良等对终南山特长隧 道洞室 内外气温、风速等气候条件进行了现场测试, 研究了隧
公路隧道通风竖井设计及施工研究(秦岭终南山特长公路隧道通风竖井)方案
公路隧道通风竖井设计及施工研究摘要：以秦岭终南山特长公路隧道通风竖井的设计及施工为依托，简要介绍了国内外部分竖井的设计及主要施工方法,以及不同施工方法的适用条件和优缺点，探讨了常用施工方法的局限性，同时提出了通风竖井设计及施工中所存在的问题。
旨在结合当前特长公路隧道建设的步伐，探讨通风竖井的设计及施工问题，对特长公路隧道的修建提供一些的参考资料.秦岭终南山特长公路隧道是西安——安康高速公路穿越秦岭主脊的控制性工程。
其技术标准为：四车道高速公路，设计行车速度80 km/h，主洞长18 020 m，双洞总长36 040 m，其长度居公路行业世界第二,在高速公路隧道中长度居世界首位，双洞单向行车的建设规模为世界第一。
本项目采用三竖井纵向分段式通风方案，竖井工程为其通风方案土建工程的控制性工程。
1 竖井设计的控制因素1。
1位置的确定考虑本隧道竖井功能为运营通风竖井，因此井位的选取中主要考虑通风区段的划分、通风阻力、机房的设置条件、工程地质条件、水文地质条件、地形条件等因素。
通风区段的划分主要根据通风计算，使不同通风区段内满足各种工况下的通风要求；通风阻力的分析应以不同井位的通风计算结果为依据，以风机功率与土建费用对比求算最佳结合点,确定合适位置；机房的设置主要考虑地上或地下风机房方案,从而寻求合适的竖井位置;工程及水文地质条件影响,主要考虑竖井应选择在地质条件较好,含水量较小的岩层中；地形条件主要考虑影响竖井的深度，地表水的影响、建井场地、施工便道等因素。
总之,竖井位置的选取涉及到运营、土建、维护等费用是一个复杂的综合问题，需全盘考虑、权衡利弊，方能取得满意的结果。
1。
2形式的确定本隧道竖井应具有送、排风的功能,因此可供选择的竖井形式有单竖井两分隔和两座独立竖井2种方案.在方案选定时，国内尚无竖井分隔技术的设计及施工的成功案例。
因此，大直径两分隔竖井技术具有设计及施工难度大等问题。
竖井形式确定中主要影响因素为:环境影响、井位条件、施工工期、施工干扰、运营费用、土建费用等。
终南山特长公路隧道火灾模式下通风设计和控制技术研究
2、排风系统：通过排风机将隧道内的污浊空气排出，保持隧道内的空气流 通。
3、控制系统：通过控制系统对送风和排风设备进行监控和控制，确保隧道 内的空气质量达到标准。
二、关键技术
1、送风技术：在秦岭终南山公路隧道中，送风技术是保证隧道内空气质量 的关键。为了确保送风效果，采用了大功率送风机和先进的送风技术，使得新鲜 空气能够均匀地分布在隧道内。
3、针对终南山特长公路隧道的通风系统设计，应增加排风口数量和分布， 提高通风设备的应急保障能力，以便在火灾发生时迅速排出浓烟。
4、自动消防系统对于降低火灾风险、提高人员安全具有重要作用。因此， 在隧道内应安装自动消防系统，以便在火灾发生时迅速启动消防措施。
4、自动消防系统对于降低火灾 风险、提高人员安全具有重要作 用
Байду номын сангаас
结论与展望
本次演示通过对秦岭终南山特长公路隧道施工技术的研究，提出了一系列针 对性的施工技术措施，并通过数值模拟软件对不同施工方案进行了对比分析，验 证了优化后的施工技术方案的可行性和优势。未来，可以进一步深入研究特长公 路隧道的施工工艺、施工设备和施工组织等方面的优化措施，加强施工过程中的 安全监控和风险评估，为实现隧道施工的高效、安全和优质提供更加全面的技术 保障。
概述
秦岭终南山特长公路隧道全长约36.5km，是我国最长的公路隧道之一。由于 隧道穿越的地质条件复杂，施工难度较大，主要包括围岩加固、涌水和岩爆控制 等问题。目前，国内外对于特长公路隧道施工技术的相关研究较多，但是针对秦 岭终南山特长公路隧道的研究仍较为有限。
研究方法
本次演示采用了文献资料调研、现场调查和数值模拟等方法进行研究。首先， 通过查阅相关文献资料，了解国内外特长公路隧道施工技术的最新研究成果和发 展趋势；其次，通过现场调查，收集秦岭终南山特长公路隧道施工过程中的数据， 为后续数值模拟提供基础数据；最后，利用数值模拟软件对隧道施工过程进行模 拟，并对不同施工方案进行对比分析，优选出最佳的施工方案。
秦岭特长公路隧道群通风设计_杨彦民
文章编号:0451-0712(2005)04-0186-05 中图分类号:U453.5 文献标识码:B秦岭特长公路隧道群通风设计杨彦民1,曹 振2(1.中交第一公路勘察设计研究院 西安市 710054;2.陕西省公路勘察设计院 西安市 710068)摘 要:高等级公路上的特长隧道,由于车辆密度大,在隧道运行时排出废气多,影响隧道中空气质量。
如不采用良好的通风设备,以新鲜空气置换隧道内的污染空气,将会影响司乘人员健康,同时汽车行驶在隧道内会散发出烟雾,掀起粉尘,降低隧道内能见度,不利于行车安全。
尤其是在隧道内因交通事故而塞车时,甚至发生火灾的特殊情况下,通风就显得越发重要。
而特长公路隧道通风方式的确定是通风设计中的关键,它依赖于诸如交通量、气流速度、废气标准等复杂因素。
GZ40秦岭特长公路隧道群单洞长34079m,本文结合秦岭特长公路隧道群的工程实际情况,对运营通风进行了技术设计,并对特长公路隧道通风设计提出了新的看法和认识。
关键词:特长公路隧道;通风;设计 通风的目的是为了把隧道内的有害气体或污染物质的浓度降至一个允许浓度以下,以保证汽车行驶的安全性和舒适性,并且隧道内保持良好的空气状态,也是行车安全的必要条件。
特长公路隧道通风设计是整个设计中的关键一环,通风方案的优劣及通风运营效果的好坏,将直接影响到隧道的工程造价、运营环境、运营效益、防灾与救灾功能。
据调查,隧道的机械通风费与隧道长度的平方约成正比关系,长大公路隧道运营通风的动力量与隧道长度的立方相对应。
因此,特长公路隧道的通风设计应结合国情从简单、实用、经济的原则出发。
目前,国际上关于特长公路隧道的通风方式一般分为全横向式、半横向式、分段纵向式、混合式。
上述各种通风方式各有利弊。
采用全横向与半横向式通风,隧道内的卫生状况、防灾与救灾效果较好,但是此两种通风方式初期的土建费用和后期的运营费用很高。
分段纵向式通风,土建工程量较小,运营费用相对较低,且方式多样,但隧道内的环境状况和防灾与救灾的效果较差。
秦岭终南山特长公路隧道网络通风研究
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摘 要 ：特 长 公 路 隧 道 通 风 技 术 研 究 一 直 是 公 路 隧 道 界 关 注 的 焦 点 ， 由 于 特 长 公 路 隧 道 风 流 进 出 口 （ 井 或 斜 井 ） 多 、 竖
联 络 通 道 多 、 风 道 多 、 风 机 多 等 特 点 ， 因此 ， 其 运 营 通 风 技 术 复 杂 。 本 文 结 合 秦 岭 终 南 山 １ｋ 特 长 隧 道 的 实 际 情 况 ， ８ｉ ｎ 将 网络 通 风 理 论 应 用 于 实 际 Ｘ 程 中 ，取 得 了 良 好 的 效 果 。 －
ｍａ ｙｖ ｎｉ ｔ ｇｓ ａｔ （ ｅｔ ａ ｈｆ ｄｉｃｉｅ ｈ ｆ ） ａ ｄｐ ｓａ ｅ ａ ｓｌ ｋｎ ｐｔｅｔ ｏｔｎ ｅｓ ｗ ｔ ｅ ｔａｉｎｄ ｃ ｄｖ ｎ ｎ ｅ ｔａｉ ｈｆ ｖ ｒｉｌ ｓ ａ ｓａ ｌ ｄｓ ａｔ ｎ ａ ｓｇ ｗ ｙ ｉ ｉｇｕ ｗ ｎ ｌ， ｉ ｖ ｎｉ ｔ ｕ ｔ ａ ｅ ． ｌ ｎ ｓ ｃ ｔｎ ｎ ｎ ｓ ｎ ｈ ｕ ｈ ｌ ｏ ｓｎ
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秦岭终南山公路隧道通风方案探讨_夏永旭
第22卷 第5期2002年9月长安大学学报(自然科学版)Jou rna l o f Chang ′an U niv ersity (N a tura lS cience E dition)V o.l 22 N o .5S ep.2002收稿日期:2001-10-19作者简介:夏永旭(1954-),男,陕西武功人,长安大学教授,博士文章编号:1671-8879(2002)05-0048-03秦岭终南山公路隧道通风方案探讨夏永旭,王永东,赵 峰(长安大学公路学院,陕西西安 710064)摘 要:秦岭终南山公路隧道是中国目前在建的最长的公路隧道。
对于这样的特长公路隧道,其通风方案的优劣不仅关系到隧道的建设规模和将来的运营成本,而且和隧道的防火救灾相关。
详细讨论了秦岭终南山公路隧道通风技术中的几个关键问题,并初步探讨了几种可能通风方案的优缺点,指出了需进一步深入研究的对应问题。
关键词:秦岭终南山;公路隧道;通风;技术中图分类号:U 453.5 文献标识码:AVentilati on sche m e of Zhongnan shan highway tunnel in Q i n li ngX IA Y ong -xu ,W AN G Y ong -d ong ,ZH AO F eng(Schoo l o f H ighw ay,C hang ′an U n i v er sity,X i ′an 710064,C hina)Abstract:T he Zhong nan shan h ighw ay tunne l in Q in ling is the long est tunnel under construction in C h i n a now .Fo r th is ex tra long tunne l,the g ood and the b ad o f its ven tilation sc h e m e no t on ly affec t the construction scale and the operating co st ,bu t a lso connectw ith the fire prev en ti o n and fire figh ti n g .T he sev eral key prob le m s o f the v en tila tion tec hn ique and the stro ng and w eakpo in ts o f five po sib le ven tilation sche m e are d iscu ssed .M o reov er ,the co rrespond i n g p rob le m s fo r fur the r research a re p resen ted .K ey w ords :Zhong nanshan m oun tain in Q in ling ;h ighw ay tunne l ;ventila tion ;technique 秦岭终南山公路隧道,位于国道包头—北海和银川—武汉公路在陕西省境内的共同交汇段,隧道设计长度18.004km,进口标高890m,出口标高1025m ,最大埋深1640m 。
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秦岭终南山特长公路隧道通风控制研究/摘要：论述了通风控制的发展现状与存在的主要问题，分析了通风控制参数CO 浓度、排队长度、车辆在隧道内的滞留时间与交通运营的关系，提出了基于表格查询法的通风模糊控制模型，达到既满足隧道环境条件要求，又节能并保证设备运转平衡的目的。
关键词：公路隧道通风控制模糊预测秦岭终南山特长公路隧道工程是西部干线公路“内蒙古阿荣旗一西安一重庆一广西北海”和“银川一西安一武汉”两条路线的共用段，也是陕西省“米”字形公路网主骨架中打通西安至安康通道，进而沟通秦岭南北地区交通的大型公路建设项目。
建设标准为双洞四车道高速公路，计算行车速度80km/h，全长18.02km，采用分段送排式纵向通风。
据计算，通风运营费用一般占隧道通风与照明运营费用的70％—80％，将来该隧道的通风运营费用将是管理单位一笔沉重的负担。
本文就如何进行通风控制，达到既满足隧道环境条件要求又节能进行探讨。
1 通风控制发展现状通风控制和通风方案有关。
就通风方案而言，主要有纵向、横向、半横向及混合型等多种通风形式；而通风控制方案按系统控制概念讲，有集中控制和独立控制(分散型)等形式。
由于通风控制涉及异常确认，所以一般采用集中控制。
这时主要有直接控制法、间接控制法及混合型控制法三种方式，国内大多数隧道都是采用直接控制法。
仅以CO浓度和能见度作为通风控制指标，从实际使用效果来看，目前通风控制主要存在以下问题：a．通风控制参数选取不合理。
采用CO/VI作为控制参数，由于检测设备不稳定，降低了系统的可靠性。
b．控制工况不合理。
根据CO/VI是否超标进行控制，没考虑《公路隧道通风照明设计规范》中CO/VI的允许持续时间，从而造成未来交通量下降，本来自然排放就可满足规范要求，结果却开了风机使得运营成本增加。
c．控制模型智能化水平低，没有考虑交通流的发展趋势是增加还是减少。
2 通风控制参数根据《公路隧道通风照明设计规范》，通风控制CO浓度、能见度、车辆在隧道内的持续时间和交通拥挤时的排队长度四个指标，在此主要烟雾浓度以外的三个参数进行讨论。
2.1 排队长度≤1km的条件正常状态与阻塞状态的交通量、密度、速度分别为q1、k1、v1和q2、k2、v2，车辆阻塞时间为t1，根据交通流理沦，排队长度≤lkm，即要求满足以下条件：2.2 车辆在隧道内滞留时间对于3000m以上的隧道，如秦岭终南山隧道，采用纵向通风，这时可按CO不超过250ppm进行控制，这时对应的滞留时间为35min，这意味着过秦岭终南山隧道的车辆平均运营速度必须大于30.89km/h。
这一速度已接近阻塞速度的临界值，因此在正常交通工况下，车辆在隧道的滞留时间一般不再是通风控制应考虑的因素。
但是，当交通量大于通行能力时，交通处于强制流状况，阻塞发生，车速下降，这时车辆在隧道的行驶时间就可能成为通风控制应考虑的因素。
出现这种情况，包括慢车引起拥挤交通流和故障车引起的交通阻滞两种情况。
前者引起的阻塞随着慢车驶出隧道而消失，后者随着交通量的减少或故障车的排除而逐步恢复正常交通，两者都可按交通流理论计算阻塞消失时间，从而得到车辆在隧道内的滞留时间。
2.3 车辆在隧道内的滞留时间与CO浓度的关系根据规范要求，交通阻塞过(各车道均以怠速行驶，平均车速为10km/h)时，阻塞段的平均CO设计浓度可取300ppm，经过时间不超过20min。
规范中没有给出其他情况CO浓度与车辆在隧道内的最大滞留时间的关系。
基本采用规范P81图2的结果，400ppm允许20min，350ppm允许25min，300ppm允许30min，250ppm允许35min，200ppm允许40min，则车辆在隧道内的滞留时间，与CO浓度建议式如下：3 通风控制工况通风控制工况包括正常工况与异常工况，异常工况包括火灾与阻塞，基于未来交通量发展趋势的通风控制工况如下图所示。
4 交通量模糊预测目前，常用的短期预测方法有神经网络法、模糊预测法。
模糊辨识器具有神经网络辨识器所不具备的以下两大优点：模糊辨识器的参数具有明确的物理意义，即在模糊“如果一则”规则中，y1为“则”部分模糊集合的中点，而xli和Oli分别为“如果”部分模糊集合的中点和宽度；因此，可能找到一个较好的方法来选择初始参数。
反之，神经网络辨识器的参数与其输入、输出数据之间缺乏明确的物理意义，所以神经网络辨识器的初始参数通常是随机选取的。
由于这两种辨识器采用的反向传播算法均属梯度算法，因此初始参数的选择是否合理在相当程度上影响算法的收敛速度。
b．模糊辨识器是在模糊逻辑系统的基础上构造的，而模糊逻辑系统又是提供了利用人类语言描述信息的途径，而这类语言描述(以“如果一则”规则的形式)常常包含了未知非线性系统的重要信息。
具体来讲，利用这类语言信息可以构造出一个较弱的初始辨识器，从而使得模糊辨识器在在线辨识过程中更快地收敛于真实系统。
模糊辨识器能利用语言信息这一能力具有十分重要的实用意义，其原因是现实生活中许多真实系统是由专家控制的，这些专家也确实能够提供这类非线性系统的语言描述信息。
而这类语言信息一般是比较模糊和不确切的，所以在传统辨识器和神经网络辨识器的设计过程中始终无法利用这类信息，只是在设计完成后用这类信息来评估设计是否合理。
然而，在模糊辨识器的设计过程中，设计者能够将这类信息自始自终地贯彻于整个设计过程之中，而且我们相信这类信息对辨识器的设计是利大于弊的。
因此，本文采用模糊预测法。
模糊预测包括初始模糊逻辑系统f的构造和f的在线自适应调整两个部分，具体步骤如下：a．初始模糊逻辑系统f的构造构造一个合理的初始模糊逻辑系统f，这涉及怎样合理地选y1,xii和Oli等初始参数。
设从k=0开始辨识非线性系统。
设参数xi(M)=ui(l)和yi(M)=g(u(l)),i=1, 2，…，n；l=1，2，…，Mo此时u(l)=(ui(l),(u2(l)，…un(l))T, 为系统和辨识器的输入，g(u(l))为模糊逻辑系统f在输入为u(l)时的期望输出；设oli(M)取某些较小的值。
或者设oli(M)：[max(ui(l)，l=1，2，．．．M)]-min(ui(l)，l=1．2，…M)]/2M，式中l=1，2，…，M；i=1，2，…，n。
模糊辨识器的在线调整过程是从M+1时刻开始的。
b．γ在线自适应调整在线自适应调整f的参数目的是要使系统的输出γ与辨识器的输出y之间的误差e 最小。
鉴于反向学习传播算法和正交最小二年学习算法都不经济，本文采用表格查寻学习算法，从数据信息中产生模糊规则。
设给定期望的输入一输出数据对为：(x1(1)，x2(2)；γ(1))，(xl(2)，x2(2)；y(2))，……；xl、x2分别为输入，y为输出，确定所需要的模糊逻辑系统f：(xl，x2)→y分如下5步组成：步骤1 把输入空间和输出空间划分为模糊区间设xl、x2和y的取值范围分别为[x1-，x1+]，[x2-，x2+]和[y-，y+]，将每一个变量的取值范围再划分成2N+1个区间，将这2N+1个区间分别表示为SN，…，S1，CE(中点)，B1，…，BN(从小到中到大)，且每个区间都对就一个模糊隶属函数。
步骤2 由已知的输入一输出数据对产生模糊规则首先求出不同区间上已知数据x1(i), x2(i)和y(i)对应的隶属度。
其次，将已知数据x1(i)，x2(i)和y(i)分别定位于最大隶属度对应的区间上。
最后，从每一对较满意的输入一输出数据对中产生一条规则。
步骤3 为每一条规则赋予一个置信度由于有许多对数据信息，而每一对产生一条规则，就很可能出现自相矛盾的规则。
解决这个矛盾的方法是为每一条数据对产生的规则赋予一个置信度，在自相矛盾的规则中只选用具有最高置信度的那条规则。
步骤4 组合模糊规则库的产生组合模糊规则库中的规则既可以来源于数据产生的规则，也可来源于语言性规则，如果模糊规则库中某一空格对应的规则不止一个，则选用具有最大置信度的那一条规则，从而将数据和语言两类信息用组合模糊规则库统一起来。
步骤5 根据组合模糊规则确定出映射关系对于已知的输入(x1，x2)，按下式计算(x1，x2)相对应的输入控制的置信度μiOi，μiOi=μIil(x1)μIi2(x2)这里。
i表示规则i的输出区间，Ii1表示规则i中第j个分量的输入区间。
用下列的中心平均模糊消除公式就可求出输出y：y即预测的交通量，根据预测交通量的大小和发展趋势，则可判断发生拥挤的可能性。
5 模糊通风控制模型通风控制涉及通风方式、交通组成与变化、交通状态与变化、风机运行时间及启停时间几个方面的因素，作为控制决策，在通风方式确定后，影，向通风的主要因素有隧道内的车辆数和车辆类型，其决定了CO和烟雾排放量，而车辆行驶速度决定了车辆在隧道内的滞留时间。
从而通风控制问题转换为隧道内车辆数与车辆类型的检测和预测问题。
在得到隧道内车辆数与车辆类型的当前值和其后一段时间的发展变化规律后，则可计算CO和烟雾排放量值，得到C0和烟雾排放量随时间的变化曲线(表)；根据通风计算模型，得到风机开启台数随时间的变化曲线(表)；根据各台风机运行时间和启停时刻记录，选择启动或停止的风机，使风机运转平衡。
根据上述分析，通风控制包括以下模块：a，预警参数设置模块预警参数包括CO浓度与车流的平均速度，用于判断隧道环境条件是否将超过《规范》的要求。
b．通风计算模块根据交通发展变化情况，计算CO和烟雾浓度，从而由通风计算模块计算需风量及风机开启或停转台数。
c．交通预测与交通状态判断模块根据现场采集的交通数据，判别交通状态：正常或阻塞；预测期内隧道内车辆数变化趋势是将增加、减少或基本保持不变，当隧道内车辆数基本保持不变时，不需改变风机的运行状态；当隧道内车辆数将增加时，可能会增加风机的开启台数；当隧道内车辆数将减少时，可能会减少风机的开启台数；隧道内车流的平均速度(用于判别是否会出现lkm的阻塞)。
d．运营评价模块计算车辆在隧道的滞留时间，发生阻塞+计算阻塞长度，对隧道当前风机的运营状态进行评价，根据运转时间，对待(停)开的风机排列优先顺序，以便进行通风控制决策。
e．控制决策模块结合运营评价模块的评价结论，决定风机的开启或停转。
6 结语本文对模糊通风控制进行了探讨，使用中还需提供通风计算有关参数、射流风机开启台数(从1~N，N为单洞最大轴流风机台数)适应的交通量与速度表、在射流风机全开的条件下轴流风机开启台数(从1-M，M为单洞最大轴流风机台数)适应的交通量与速度表及火灾工况射流风机与轴流风机开启台数表。
鉴于篇幅有限，未给出模拟验证结果，文中不当之处尚请批评指正。
参考文献1 交通工程手册．北京：人民交通出版社，1998，52 王立新．自适应模糊系统与控制。