施工支洞改建为检修支洞的结构设计与分析

通过对厄瓜多尔CCS输水隧洞施工支洞改建检修支洞进行研究,提出一种新型改建方法,该方法避免了传统增设检修闸门的方式,降低了施工难度和工程投资,且缩短了工期,改建方案既可以在运行期挡水,又可以在检修期放空输水隧洞主洞的情况下对主洞进行检修,检修支洞还可兼作明流输水隧洞的通气洞。通过有限元结构计算分析研究,探索了检修通道结构设计方法,最终形成了完整的施工支洞改建检修支洞的方案,该检修支洞改建方案尤其适用于长距离、大直径、深埋输水隧洞的施工支洞回填改建检修支洞。     

基于CFD的长距离输水管道检修通风模拟研究

长距离输水管道工程运营期检修排水使管壁附着的水生生物死亡腐烂产生大量有害气体,严重威胁检修人员人身安全,因此通风对于长距离输水管道的检修安全至关重要。为了探究长距离输水管道内部风流场和有害气体浓度场的分布特点,采用标准k-ε湍流模型进行检修通风数值模拟分析,探究了检修通风设计方案的可行性。研究结果表明：工作井内风管口位置附近风流紊动明显,但其影响范围较小,输水管道内部大部分区域内风流分布十分均匀,且风速均远高于相关规范的最低风速要求;管道内有害气体浓度随风流方向逐渐累积,在排风管口处达到峰值并排出输水管道,有害气体的峰值浓度为8.65 mg/m³,远低于规范要求的有害气体浓度限值,检修通风设计方案可以满足检修作业的安全需求。本研究可以为类似工程通风方案设计提供理论依据和科学指导。     

隧洞开挖施工的通风设计与实践

西山电站发电输水隧洞总长1 998 m,开挖洞径4.5 m×4.9 m,城门洞型,两头掘进,单头挖进长度1 000 m.对挖进施工中的通风方式、风量计算、风机与风管选择、布置以及通风效果作了论述.     

输水隧洞水温模型

输水隧洞是长距离渠系输水工程的重要组成,北方输水隧洞水温的变化严重影响下游渠道冰情的发展。研究了输水隧洞水体的热交换,包括无压隧洞气体与洞壁和水面的热交换,提出了计算水体热交换的参数化方程和水温模型,并分析有压隧洞和无压隧洞水温的时空变化规律。结果表明：有压和无压隧洞水温均随着时间或者离开隧洞进口距离的增加呈指数规律变化,分别逐渐趋近于一个大于0℃的定值,其大小与围岩恒温层温度、水温及隧洞结构和热力学参数有关。     

大伙房水库输水工程支洞的合理布局及设计

大伙房水库输水工程主洞为85.32 km的特长隧洞。为考虑运行期隧洞检修维护和通风补气的需要,以及施工期通风、出渣、运料的需求,共设置14个支洞,支洞总长达15.405 km。支洞根据其不同的用途,寻求适合的地质与地形条件,选择最佳的支洞位置与施工场地,进行不同的洞径、坡度及支护形式设计。     

小断面发电输水洞施工

1 工程概况 黄龙水库发电输水洞长6 687.8 m,输水隧洞为圆形有压隧洞,进口中心高程457.5 m,出口中心高程425.0 m,纵坡为1/250,隧洞开挖洞径2.5 m,衬后洞径1.9 m,石方洞挖41 860 m3.     

长距离输水隧洞施工支洞的规划布置探讨

长距离输水隧洞是输配水工程中常见工程项目,输水隧洞长度较长时,为了满足工期要求,同时降低施工成本,减少施工难度,保证施工安全,往往需要沿洞线布置一定数量的施工支洞。笔者结合海南南渡江引水工程中线输水隧洞施工介绍施工支洞布置原则,从施工支洞数量的确定、位置的选择及确定等方面进行分析,对施工支洞进行合理规划布置,使输水隧洞工程建设顺利完工。     

深埋长输水隧洞施工技术浅析

为保证深埋长输水隧洞安全、顺利地进行施工,对新建深埋长输水隧洞从结构布置、支护衬砌型式、灌浆施工方法以及供电、供水、通风、排水、出渣等施工技术方面进行分析,形成一套完整的施工方案,用于指导该隧洞施工,可为同类型深埋长输水隧洞提供设计和施工参考依据。     

浅谈永久检修支洞的选取布置

针对大伙房水库输水（二期）工程有压隧洞的永久检修问题,经过多条件比较选取了永久检修支洞,并进行支洞布置设计,为隧洞的巡查与检修提供了方便条件。     

台山核电厂引水隧洞进出水口阻力特性试验研究

结合台山核电厂输水系统工程,通过物理模型试验研究了引水隧洞不同粗糙度对进、出口段局部水头损失的影响规律。模型采用重力相似设计,比尺1∶18.9。在试验过程中,通过不断加大流量来改变模型水流雷诺数,依次得到不同糙率下的局部阻力系数随雷诺数变化曲线。局部阻力系数随雷诺数的增加而减小,其减小率随雷诺数的增加而下降,当雷诺数大于某临界值时,局部阻力系数逐渐趋于常数,说明水流进入阻力平方区,由此得到稳定后的局部阻力系数值。结果表明:不同粗糙度情况下,隧洞进、出口的局部阻力系数值变化明显,边壁粗糙度较大时,水流边界层受边壁绝对粗糙度影响,水流脉动跳跃离开边壁形成较大的涡流运动,水流能量耗散加强,对水流的阻力随之增大;局部阻力系数不仅与形状有关,还与隧洞的粗糙度有关,粗糙度越大,局部阻力系数越大,对于该项目,粗糙管比光滑管进口段局部阻力系数加大约45%,出口段局部阻力系数加大约56%。研究成果为实际工程输水系统设计提供了依据。     

南水北调西线工程深埋长隧洞施工通风研究

根据南水北调西线工程的特点和深埋长隧洞施工设计方案,对掘进机施工通风的独头通风长度、施工通风模式、系统参数、机械选型、通风布置等进行了初步研究,指出:深埋长隧洞双洞布置洞段宜采用平行巷道式施工通风方案;双洞施工通风布置中,横通道间距为500~2 000 m,风机最大送风长度为4 000 m,优质通风管平均百米漏风率为0.55%~1.20%;风机应选用高效、低噪音的轴流式风机,风管应选漏风率低、耐久性强、安装方便的大直径软管。     

TBM隧洞衬砌渐变段局部水头损失研究

输水隧洞是水利水电工程中最为常用的一种水工建筑结构。随着TBM掘进施工的普及,沿线情况复杂多变,隧洞衬砌厚度沿线随其不同,洞径亦沿线变化,不可避免地出现渐变段,洞经变化段会产生局部水头损失。采用数值模拟方法对隧洞洞径收缩段的局部水头损失进行了研究,主要内容包括:不同收缩段角度对局部水头损失系数的影响;不同洞径比对局部水头损失系数的影响。计算得出不同收缩段角度、不同洞径比下局部水头损失系数值,为TBM隧洞衬砌渐变段设计计算提供参考。     

超长深埋隧洞施工布置方案研究

针对新疆某大规模输水工程无压输水隧洞地质条件复杂、施工通道布置条件差等问题,在总结国内外地下隧洞施工能力、相关控制指标和设备制造水平现状,分析各种施工方法特点、设备能力水平和施工风险的基础上,结合本工程建设条件确定该隧洞的施工布置原则。据此拟定隧洞施工段落划分、施工通道布置,明确主洞及支洞的布置特性。最终确定本工程隧洞共布置 17 条施工支洞,其 中 TBM 施工段布置 11 条,钻爆法施工段布置 6 条,单台 TBM 掘进长度 18 ～ 23. 64 km,独头一次掘进最长距离 20. 67 km。隧洞开工至今施工基本顺利,施工布置方案的合理性处于检验阶段,可对超长深埋隧洞施工布置原则的确定及施工布置设计的思路提供参考。     

基于对流-导热耦合模型的寒区水工隧洞围岩温度-应力耦合分析

为研究不同环境条件下水工隧洞围岩瞬态温度-应力耦合场的分布特性及变化规律,以新疆某寒区水工隧洞为依托,基于M-C本构模型,采用有限元仿真计算,对不同自然通风温度和不同风速下水工隧洞洞口及洞中位置围岩温度-应力耦合场进行系统分析。结果表明,隧洞洞中位置的温度高于洞口,自然通风时洞中位置产生的温差大于洞口位置;由温差产生的温度应力(拉应力)抵消了部分围岩压应力,洞中位置主应力受对流-导热影响大于洞口;通风时间增加,隧洞的塑性应变值及塑性区范围都增加,150 d时塑性应变值在洞口腰拱位置较大,为0.019,塑性区半径约为1倍洞径,厚度约为2.08 m;通风风速增加,隧洞主应力值及塑性应变值都减小,但变化幅度很小;通过150 d有无温度荷载条件对比得出,温度应力在腰拱位置最大,为0.16 MPa。     

引汉济渭工程黄三段输水隧洞围岩变形与压力分析

以分析深埋长隧洞围岩应力和应变为目标,考虑隧洞施工方式,围岩支护形式等因素,通过数值计算,动态模拟隧洞施工过程,获取了黄三段输水隧洞初期支护后的围岩变形情况以及围岩与衬砌相互作用关系。计算结果显示:采用设计的初期支护形式,可有效控制不良洞段的围岩变形,Ⅳ、Ⅴ类围岩最大收敛变形满足规范设计要求。Ⅳ、Ⅴ类围岩与衬砌间的相互作用力随衬砌浇筑时距掌子面距离的增加而降低,但在距掌子面约4倍洞径后降幅微小。通过对比分析经验方法与数值方法所确定围岩压力成果,确定了衬砌结构设计所需的围岩压力指标,为黄三段输水隧洞设计提供了依据,分析方法可为相似工程提供参考。     

敞开式TBM隧洞通风系统布置及除尘效果研究

为了研究敞开式TBM施工通风布置方案并提高通风除尘效果,以引汉济渭秦岭输水隧洞TBM工程为依托,利用数值计算软件FLUENT对不同送风风速,不同送风管位置下的洞内除尘效果进行了计算研究,并将模拟计算与现场实测结果对比,优化了施工通风系统布置。研究结果表明:粉尘质量浓度从拱架作业区至主控室逐渐增大,随着到掌子面的距离增加,粉尘浓度降低;送风风速越大,洞内粉尘危险浓度区域越广,敞开式TBM内人员集中作业区的粉尘质量浓度越小;送风管距掌子面越远,人员集中作业区粉尘浓度越高,送风管布置在距掌子面15 m时,作业区粉尘浓度最低。优化方案将送风风管和除尘风管分别布置在距掌子面15 m和25 m,送风风速和除尘风速为40 m/s和15 m/s时,作业区粉尘质量浓度可控制在2 mg/m~3规范限值以下。     

锦屏二级水电站引水隧洞施工总体设计

锦屏二级水电站4条引水隧洞单洞长约16.67 km,开挖洞径12.4～13 m,最大埋深约2 525 m,受地形限制沿线无条件布置施工支洞,属典型的深埋长大隧洞。该引水隧洞工程的施工规划设计,包括高压大流量地下水处理、地应力和岩爆、超前预报、分标方案、钻爆法和TBM施工、连续带式输送系统出渣和返程带料、施工通风等技术的研究应用,将促进我国深埋长隧洞施工技术的进步。     

小水电中输水压力隧洞经济洞径之确定

影响水利工程输水压力隧洞洞径大小的因素很多,洞径选取合适与否,将直接影响到该工程的经济效益。文章以汉塘电站为例,从经济最优的角度探讨最佳设计洞径的选取。     

龙茜供水工程樟坑径隧洞裂缝成因分析

城市供水工程一般都是长距离大口径管线输水,从取水源头到供水终点,沿途地形复杂,而隧洞是其中主要的水工建筑物。大量研究表明,裂缝是水工混凝土建筑物（包括隧洞）最普遍、最常见的病害之一,隧洞混凝土裂缝往往是多种因素联合作用的结果。结合龙茜供水工程停水检修期隧洞专项检测,对樟坑径隧洞产生裂缝的原因进行分析,为今后隧洞裂缝处理制定合理的修补方案提供依据。     

引汉济渭秦岭隧洞4号支洞开挖爆破技术浅析

引汉济渭秦岭隧洞4号支洞是为解决引汉济渭秦岭输水隧洞TBM长距离掘进出渣和通风问题而在中段设置的施工支洞,采用全断面钻爆法开挖。4号支洞施工开挖中以硬岩为主,高埋深产生高地应力,引发岩体脆性变形发生局部坍塌,在完整围岩洞段应力集中易产生岩爆,施工难度高。针对引汉济渭秦岭隧洞4号支洞地质条件设计爆破开挖方式、优化钻爆参数,获得高埋深、硬岩、岩爆地段的钻爆开挖参数,通过实践达到支洞安全、快速开挖的目的。