长隧洞施工方案论文范文第1篇
为了保证T B M高速掘进时的供料, TBM2-1施工期间, 所有的喷射砼、现浇仰拱砼、锚杆、拱架等支护材料从15#支洞进料, TBM2-2、TBM2-3施工时, 喷射砼和现浇仰拱砼分别由13#、14#支洞处投料孔供料, 支洞只供应其它支护材料及油脂等材料。
1 投料孔的施工
分别在59+505设置14#投料孔, 钻孔直径为600mm, 孔深130米, 在51+900设置13#投料孔, 钻孔直径为600mm, 孔深204米, 混凝土由大型拌和站生产, 混凝土直接从投料孔投入主洞的混凝土运输罐中, 并在投料孔底部设置缓冲装置, 同时对混凝土在运输罐中进行二次搅拌, 以改善混凝土的质量。投料孔布置考虑运输的影响, 在投料孔处设置会车道, 接料车不影响主洞其它车辆通行。
(1) 竖直投料孔设计。竖直投料孔结构组成主要有接料仓、井身、投料管、缓冲器等部分, 投料孔管子下双管。
(2) 投料孔井底附属工程设计。考虑在投料孔的使用过程中, 经常有混凝土溅落在接料线上, 且投料运输系统冲洗要产生大量的废水废碴, 加之投料孔外壁地下水的排放, 因此在井底设计完善的排水系统。主要包括截水沟、排水沟、小型水仓 (兼沉淀池) 等。
2 投料口导洞施工
13#、14#导洞与主洞相交地段围岩类别为Ⅲa, 采用新奥法全断面开挖, 初期支护一般地段采用锚喷支护。结合隧道工程地质和水文地质条件, 并考虑到导洞施工开挖对主洞侧壁稳定性的影响, 导洞施工以“短进尺、弱爆破、强支护、勤量测”作为施工的指导方针, 以确保施工使用安全。
导洞开挖采用多功能作业台架人工钻爆法施工, 非电毫秒雷管光面爆破;光爆参数为:周边眼间距45cm~50cm, 最小抵抗线70cm~80cm, 周边眼装药集中度0.25kg/m, 采用斜眼掏槽。出碴采用装载机装碴, 小型自卸汽车运输。开挖进尺控制在2m左右。开挖完成后, 初喷砼5cm, 检查修整断面, 按设计施作L=200cm的Φ22早强砂浆锚杆, 挂钢筋网、复喷砼至设计厚度。
初期支护采用锚网喷施工工艺以确保导洞施工、使用安全。初期支护参数如下。
初喷砼厚度5cm, 锚杆采用φ22螺纹钢, L=200cm, 钢筋网采用@20×20cm、φ8钢筋, 复喷至1 5 c m。粗骨料粒径不大于15mm。中砂或粗砂细度模数大于2.5, 含水率5%~7%。喷砼方法采用湿喷。用高压水冲洗受喷面, 当受喷面遇水易泥化时, 用高压风吹净岩面。喷射作业分段、分片、分层, 由下而上顺序进行, 有较大凹洼处, 先喷射填平。人工预先调动液态速凝剂计量泵调节表盘, 设定流量, 由自动计量掺入设备在喷嘴处掺入。喷嘴与岩面垂直, 距受喷面0.8 m~1.2 m, 呈螺旋移动。掌握好风压与水压, 减少回弹和粉尘, 风压力0.5 M P a~0.7 M P a。
砂浆锚杆造孔后, 先装入水泥药卷, 再插锚杆, 待水泥药卷终凝后, 安装孔口垫板;开挖初喷后尽快安设锚杆, 然后挂网复喷至设计厚度。锚杆原材料规格、长度、直径符合设计要求, 锚杆杆体除油。锚杆孔位、孔深及布置形式符合设计要求, 水泥砂浆强度不低于C20, 水泥用普通硅酸盐水泥, 砂用中细砂, 粒径不大于3mm。锚杆孔距允许误差±150mm。杆体插入锚杆孔时, 保持位置居中, 砂浆W/C符合设计要求, 锚杆杆体外露不大于喷层厚度。有水地段先引出孔内的水或在附近另行钻孔再安装锚杆。锚杆孔内砂浆或水泥浆饱满密实, 砂浆或水泥浆内添加适量的微膨胀剂。锚杆垫板与孔口砼密贴, 随时检查锚杆头的变形情况, 紧固垫板螺帽。
钢筋网钢筋直径为φ8, 网格为20×20cm安装时搭接长度不小于10cm。人工铺设, 利用锚杆和钎钉连接牢固。喷砼时, 减小喷头至受喷面距离和风压以减少钢筋振动, 降低回弹。钢筋网喷砼保护层厚度不小于2cm。
在隧道施工中, 及时准确地进行施工测量, 能很好地控制好隧道走向及超欠挖。施工测量坚持“测量双检”、“换手测量”等行之有效的测量制度, 严格执行“三级复核制”。隧道开挖和衬砌放样都严格使用批准的洞口投点、导线点 (或置镜点) 和水准基点。控制测量采用GPS全球定位系统, 确保隧道贯通误差在规范要求范围内, 每开挖400m进行一次高精度复核测量, 使准确进行隧道控制 (导线) 测量得到保障。
开挖工序每个掘进循环长度的中线、水平均使用仪器测设中线点及水平点, 并做出书面交底;二次衬砌砼工程在衬砌台车就位前后, 采用仪器设置和检查中线、水平及各部分尺寸。所有开挖工序在开挖前, 都采用断面支距法准确划出设计轮廓线, 严格控制超欠挖, 开挖工作完成后及时测量并绘出断面图。隧道开挖贯通后, 立即由精测队进行贯通测量, 贯通误差的测定及调整和测设, 严格按照隧道施工规范进行。
监控量测是新奥法施工中不可缺少的一项技术内容, 是监视围岩和支护稳定性的重要手段, 是判断设计、施工是否正确合理的主要依据, 是监视施工是否安全可靠的眼睛。为了更精确更迅速的了解围岩的动态变化, 判定其稳定性, 从而保证施工安全, 施工过程中采用WILDTC1800型全站仪进行无尺量测。
首先做好洞口排水沟、洞顶截水沟, 洞口排水系统畅通, 确保洞外地表水不流入洞内。
洞内管道排水每500m设一抽水泵站, 分段截排, 防止已衬砌段水流流向掌子面而影响施工, 增加排水工作量。设2路Φ150钢管作为排水管, 泵站设于车行横洞内, 每泵站配置2台抽水机, 其中一台作为备用, 负责上、下行隧道的施工排水。每个掌子面设集水坑、潜污泵将掌子面杂散水流收集泵送至抽水泵站, 再通过排水管路将水抽至洞外污水处理池内处理。
洞口至第一个横通道SK64+400间施工时, 洞内排水利用潜污泵直接排至洞外;车行横洞开挖贯通后, 在横洞内泵站设水仓 (共计5处, 水仓长×宽×高=5×3×2m) , 水仓内设置液位继电器, 实现自动控制, 同时设置自动报警装置通知值班室内值班人员, 确保及时排水, 水仓停止使用后用砼回填处理。
已衬砌段排水沟槽内水流在水仓位置采取拦截办法, 使其汇流入水仓, 避免其汇集于掌子面。洞内未衬砌段两侧挖临时排水沟, 防止车道积水和水漫流, 影响运输效率和文明施工。
3 结语
长大山岭隧道为实现长隧短打, 设置必要的深孔投料孔竖井进行井下衬砌砼施工是非常有必要的, 它能有效地缓解工期压力。大伙房输水隧道投料孔竖井施工模式的应用证明, 长大隧道投料孔竖井施工配套技术是成功的。
摘要：通过对大伙房水库输水工程TBM2标段投料孔施工技术的浅析, 提出长大隧道投料孔施工的必要性、可行性、及可操作性, 对长大隧道类似辅助坑道设计与施工有一定的参考价值。
长隧洞施工方案论文范文第2篇
[ 来源：文博家园 | 时间：2005-12-16 20:21:01 ] [字体：大 中 小]
摘 要:根据乌鞘岭隧道有关设计和施工问题，提出了一些关键问题的处理意见，欢迎同行批评指正。
乌鞘岭隧道是我国正在施工的最长的铁路隧道，本人参加该隧道的部分设计与施工工作，提出一些看法，以求探讨提高之目的。
1、 工程概况
乌鞘岭隧道位于既有兰新线兰武段打柴沟车站和龙沟车站之间,设计为两座单线隧道，隧道长20050m，隧道出口段线路位于半径为1200m的曲线上，右、左缓和曲线伸入隧道分别为68.84m及127.29m，隧道其余地段均位于直线上，线间距40m，两隧道线路纵坡相同，主要为11‰的单面下坡,右线隧道较左线隧道高0.56～0.73m，洞身最大埋深1100m左右。隧道左、右线均采用钻爆法施工，右线隧道先期开通。隧道辅助坑道共计15座，其中斜井13座，竖井1座，横洞1座。 乌鞘岭隧道地层岩性复杂,沉积岩、火成岩、变质岩三大岩类均有,且以沉积岩为主，其分布主要受区域断裂构造控制。区内出露地层主要有第四系、第三系、白垩系及三叠系沉积岩、志留系、奥陶系变质岩，并伴有加里东晚期闪长岩侵入体。隧道横穿祁连褶皱系的北祁连伏地褶皱带和走廊过渡带两个次级构造单元, 褶皱及断裂构造发育。主要不良地质为有害气体，湿陷性黄土和膨胀岩。隧道预计最大涌水量为9621.81m3/d，施工中可能发生围岩失稳，突然涌水涌泥、岩爆、热害、含煤层有害气体等地质灾害情况。
乌鞘岭共8个施工单位参与施工，分别为中铁
一、
二、
五、隧道局和中铁十
二、十
六、十
七、十八局，各单位对该隧道的施工相当重视，投入了大量的人力、物力，可以说，该隧道的施工现状可以反映中国现在钻爆法施工的真实情况。
2、 设计概况
中铁第一勘测设计院对隧道的设计采用了动态设计的办法，根据最新的设计文件即修改预设计文件(2003年6月)，可以认为： 修改预设计文件是在对乌鞘岭隧道区域作了大量的地勘前期工作，结合兰武线工期要求作出的，正洞的地质情况判断较明确，部分辅助导坑设计，因时间关系缺少前期地勘工作，有待施工中超前地质预报来补充。隧道结构设计充分考虑了洞身不同的地质情况和特殊施工环境，设计了各型衬砌结构类型供施工选用，针对性较强。结构安全度根据有关单位的意见，相对一般结构设计留有较多的余地。 根据设计和施工现状，以下分别从正洞、辅助导坑、隧道通风、隧道消防救灾及运营安全、环境保护、施工组织和加快进度、确保安全质量的施工工程措施和施工方法等方面提出看法，详见下文。 2.1 正洞
2.1.1 隧道断面内轮廓在新建时速160km的条件下，根据部建设司建技函【2002】6号和《时速160公里新建铁路线桥隧设计暂行规定》内容(以下暂称“暂规”)，采用流线型机车，现隧道的净横断面面积为34.7 m2>34 m2(未包括设置救援通道需增加的净空面积)，可满足旅客乘车舒适度标准和洞内空气阻力增量不超过明线空气阻力30%的要求;如设置救援通道，则隧道内轮廓应增大。但考虑Ⅰ、Ⅱ线隧道可互为救援通道，为节省投资，暂不设救援通道是合适的。对于内轮廓，我个人意见应一次到位，设计按时速200km/h和开行双层集装箱条件下的隧道限界，正洞工程量不会超过20%，这样可以避免今后高速铁路发展之后的该隧道的滞后性，结合以上两点可以认为该隧道的内轮廓应扩大。
2.1.2 修改预设计文件中，隧道下部外轮廓采用圆顺连接，根据多种地质及地下水情况，修改预设计中采用了多种带仰拱结构衬砌断面，施工中选用非常方便。但各级围岩衬砌断面仰拱均采用同一个曲率欠妥，故建议：在不影响结构安全度的情况下，对Ⅱ、Ⅲ级围岩仰拱可采用减小曲率的优化设计，减少断面的开挖和隧底填充，隧道Ⅱ、Ⅲ级围岩段全长约9100m，估计可减少开挖约8000m3，减少隧道圬工6000m3，也能提高施工进度，如果侧沟、电缆槽尺寸可以调整，轨下断面还可进一步优化。
2.1.3 第三系泥岩是中等膨胀岩，除施工中采取相应的支护措施外，衬砌结构宜采用有针对性的型式和设计参数，衬砌内净空宜预留适当富余量，必要时根据量测结果，采取钢纤维钢筋砼结构补强措施，衬砌后防排水体系也需作相应调整。
2.1.4 F
4、F
5、F
6、F7断层及其它地下水丰富地段，地下水宜采取以堵为主的措施，减少对环境的影响，各段衬砌结构需根据地下水的静水头高度设计抵抗不同水头高度的抗水压衬砌，并可适当调整衬砌轮廓，抗水压衬砌的长度宜根据地下水下降曲线确定。F7断层为活动断裂带，建议研究采用拼装式衬砌的可能性，以便提高衬砌适应变形的能力，也有利于衬砌结构减少破坏的机率和快速修复，对于穿越F7断层的措施，为抢工期而采取小断面迂回导坑是合适的，但超前支护可用迈式管棚法代替或结合钢花管注浆法，减省工期，而迂回导坑的长度可根据开挖情况而确定。
2.1.5 三叠系含煤地层，除施工中加强通风，加强监测，并按有关规定进行揭煤设计和施工外，同时应按照《铁路瓦斯隧道技术规范》，根据瓦斯地段等级，采取相应的防瓦斯工程措施。如需进行全封闭工程处理，则应对引排水系统和瓦斯引排系统进行特殊设计，防水层改为全封闭的瓦斯隔离层。
2.1.6 由于隧道通过段受地质构造作用，曾发生多次区域性断裂，并派生一系列次级小断层，软质岩在高地应力作用下开挖后洞壁可能出现较大变形。建议开挖时预留足够的变形量，喷锚支护预留湿喷钢纤维砼补强措施，根据围岩量测情况，必要时增设可缩性钢架或增设长锚杆。隧道通过硬质岩地段在节理不发育的完整基岩内开挖洞室，在高地应力作用下有可能发生岩爆现象，设计时宜增加安全防护工程措施。
2.1.7 隧道施工至可能发生突然涌水、涌泥的地段，采取帷幕注浆措施，应采用全断面注浆，止浆盘也按全断面设置，不宜分台阶设置。管棚超前支护地段，大管棚外插角建议采用1~3°，以减少因掉块引起的超挖，终压5MPa也应在施工中根据现场情况调整。为争取工期，Ⅴ级围岩断层破碎影响带段，超前支护可采用国内较先进施工较快捷的φ51自钻式锚杆代替φ80钢管管棚预支护。
2.1.8 隧道超前预加固方案中注浆锚杆或管棚注浆，可以根据地质情况注双液浆，也可注纯水泥浆以减少成本。若钻孔成孔条件好，不出现坍孔，则帷幕注浆孔可只设孔口管，不设15m的长钢管，以提高浆液渗入围岩的渗入量。
2.1.9 隧道复合式衬砌支护参数较强，Ⅱ、Ⅲ级围岩无岩爆地段建议取消钢筋网和拱部系统锚杆，根据需要设置局部锚杆。建议动态设计以优化设计参数为重点，Ⅱ级围岩无须设仰拱。
2.1.10隧道洞身防排水体系设计已很充分，为确保隧道不渗、不漏、不裂，建议设计细化，强调洞身与横通道及附属工程接口处的防水施工措施，强调EVA卷材焊接工艺。设计中EVA复合防水板厚1cm，对于特长隧道建议厚度宜加厚至1.5mm(公路隧道一般在1.2mm)，幅宽宜适当加宽以减少接缝。
2.1.11 Ⅴ级围岩加强段初期支护中格栅或型钢间距0.6~0.7m一榀，喷砼设计厚度不能覆盖钢架，使后续防水层施工困难和难以达到预期目的，建议喷砼厚度采用25cm，二次衬砌模筑砼厚度可适当减薄。 2.2 辅助导坑
2.1.1 乌鞘岭隧道辅助导坑位置的选择考虑了隧道地形、地质情况，考虑施工工期的要求，考虑通风、排水、防汛及弃碴等多种因素，但部分斜井洞口边仰坡开挖高度较高，不利于洞口稳定，同时也对环境造成较大破坏，比较突出的有
3、
6、
8、
10、12号斜井，洞口处于碎石土或覆土之中，边仰坡高达20多米，1：0.75的坡率有待研究。其中
3、5号斜井为兼作运营通风洞，洞口结构同样需考虑满足防震、防冻和国防要求，衬砌结构应加强，以保证服务期间的可靠度。 2.2.2 根据现场情况，许多辅助导坑的现有断面尺寸难以满足大型运输车辆长距离施工的需要，建议适当加大断面尺寸，同时对衬砌、支护适当加强，以满足快速施工的需要。长斜井的快速施工要求错车道适当加密，如日本东北新干线八甲田隧道(26.455km)折纸工区斜井长1330m，约100m长就有一个扩大断面，可以供参考比较。 2.2.3 洞内施工期间的水仓开挖时宜增设锚喷支护。另外，
7、
8、9号斜井位于富水区，临时支护喷砼中可添加微纤维，封闭毛洞壁、增加抗渗性，改善施工作业环境，加快进度。
2.2.4 大台竖井井深515m，考虑施工安全因素，其施工支护必须加强，Ⅴ级围岩段喷射砼厚度宜覆盖钢架厚度，井底马头门、井底车场与平导连接处不仅应力集中，且受力复杂，需有衬砌支护加强措施。
2.2.5 斜井的施工安全问题：
本隧道几个控制工期的施工工区均是采用长斜井施工方案，如3#、5#、6#、7#、8#、9#、10#。施工中如下几个方面需予以充分的重视：①可能涌水、涌泥;②瓦斯溢出;③施工排水;④施工通风;⑤运输能力。对于可能产生涌水、涌泥的地段，可以采用超前探测、超前预注浆堵水措施，尽量用“以堵为主”的治水方案;对有可能发生瓦斯溢出的地段，施工时应加强监测，加强通风;在地质超前探测已确认有煤层瓦斯地段，该工区按瓦斯隧道的相关规定处理;2000m以上的长斜井，在我国铁路建设中是极少见的，无轨运输重车长距离上坡所产生的废烟、废气对坑道的污染会相当严重，施工通风应能满足规范允许的坑道施工环境要求。同时要有足够的备用设备和零配件，以保证通风系统的正常运行。为保证施工的顺利进行，施工用电也至关重要，在斜井口需配置保证不停电的备用电源和足够的功率;为加快施工进度，斜井进入正洞后，可能承担多个工作面的运输任务，无轨运输的单车道斜井断面，其运输能力明显不足。因此，斜井断面可以适当加大。
2.6.6 关于两隧之间横通道间距的设置问题
考虑到永临结合，根据消防救援的功能进行设置是较合理的。鉴于目前国内对于较长铁路隧道的消防救援设计没有规范所遵循，左、右线间的联络通道之间的间距设计为420m，因此当事故发生时，要通过联络通道进入另一座隧道进行避难，司乘人员最多要走210m，如果以0.5m/s的速度行走，则需7min才能进入联络通道，根据西南交通大学2001年的火灾试验结论：火灾时，一般在起火后2~10min内温度即达到最高，且烟雾在20~30s内即充满整个隧道断面，能见度降到1m左右。也就是说车辆和人员也必须充分利用这宝贵的时间逃生和避难。据此420m设一道横通道的距离偏大，建议结合试验成果和借鉴国外经验优化设计。
2.2.7 各级围岩地段，横通道衬砌断面形式均设计成直边墙、圆拱形整体式模筑衬砌，Ⅳ、Ⅴ级围岩衬砌建议改为曲墙式衬砌为宜，横通道与正洞连接处斜交跨度较大(最大769cm)，交叉区结构受力复杂，Ⅳ、Ⅴ级围岩衬砌结构宜适当加强。Ⅴ级围岩施工时宜增设超前支护，以策安全。
2.2.8 关于避车洞间距的设置问题
根据“暂规”7.0.3要求，规定人所承受的列车风速值为14m/s，超过这个范围将造成人身伤害。本线最高时速为160km，隧道内最大平均风速为13.8m/s，人员侍避区最大风速为28.5m/s，从“暂规”简化计，本隧未考虑设置人员待避区。故人员待避问题将用设置避人洞解决。修改预设计避车洞间距为140m，难以保证安全避车，建议减小避车洞间距。避车洞内设置扶手，进洞检修人员配置听觉保护设备，进入避车洞避车时配戴以减少噪音对人员危害。
2.2.9 圆形衬砌段设置的避车台，在人员待避区最大风速28.5m/s的环境下的使用功能有待研究。 2.3 通风 2.3.1 施工通风
2.3.1.1 施工通风按施工进程分阶段实施是正确的，也是可行的。 2.3.1.2 施工中应根据隧道施工进度安排施工通风，各工区的划分、承担的施工长度、工作面布置等不同，通风方式、风机大小、布置也不同。
2.3.1.3 从设计图中可见，8号斜井将出现三个工作面同时施工的状况，这对施工通风组织不利。通过合理安排，做到最多两个工作面同时施工是可能的，若这样可简化施工通风组织。 2.3.1.4 修改预设计对施工通风的阶段没有明确的划分标准，可操作性较差。建议以平导的贯通或施工月份为标准，明确划分通风阶段，作出相应阶段的施工通风设计。
2.3.1.5 施工通风的中间、最终阶段，风流复杂多变，且分属不同的施工单位，巷道式通风实施起来比较困难。建议仍按压入式或混合式通风设计，各工区单独组织实施，既简单又可行。
2.3.1.6
5、
6、
7、
8、9号斜井为无轨运输出碴，修改预设计将风机置于井内向工作面压风，如该斜井不担负正洞或平导的出碴，这样布置是合理的。但
5、
6、7号斜井距正洞口的距离分别超过6Km和8Km，如不通过该斜井而均从正洞或平导出碴，增加的运距分别将超过4Km和5Km;不通过
8、9号斜井而均从正洞或平导出碴，增加的运距分别将超过6Km和4Km，这样布置显然欠合理。如果由附近的4号斜井(有轨运输)、大台左线竖井出碴，又存在出碴能力不足、无轨运输与有轨运输的倒运问题。这样势必仍需利用各斜井出碴与进料，将风机置于井内向工作面压风的布置就欠妥。因为这样压入的是已被出碴车辆排放的废气污染了的空气，而非新风，且斜井内的风门对炮烟排出、出碴速度的影响亦较大。如右线正洞断面按每循环进尺3m计，需出碴220.41m3，耗时约200分钟。在该时间段内斜井内的空气将被出碴车辆排放的废气污染，烟雾浓度达到0.012m-1，不能作为新鲜空气压入洞内使用。尽管4号斜井、大台左线竖井设置了排风机，但其排风能力有限。故建议将风机置于斜井外压风为宜。
2.3.1.7 修改预设计采用三通向两个工作面供风，其风量的分配控制是比较困难的。按修改预设计斜井断面尺寸，其一单车道已不能满足出碴的需要;其二出碴车占了约2/3的断面，减少了过风量，阻滞了空气的交换进程,使污浊空气排出洞外的时间大为延长;其三该断面拱部只能布置一根1.3m风管，对两个及以上的工作面只能采用三通供风，增加了通风控制的难度，并难达到设计的通风效果。故建议扩大斜井断面，采用双机双管通风。这样不仅风量、风压好控制，增强了工作面通风效果，而且由于斜井断面的扩大增大了斜井的过风面积，有利于较快的排出斜井内的污浊空气(出碴柴油重车)，还大大的提高了出碴能力并加快了施工进度。
2.3.1.8 风机的选型应考虑高海拔地区大气压力降低的影响。如施工进入含煤地层，经检测有瓦斯溢出，风机应选用防爆型。 2.3.2 运营通风
修改预设计未作设计，应结合消防救灾方案统一解决。
2.4 消防救灾及运营安全 2.4.1 隧道的结构防火和救援
修改预设计文件的预留问题中建议对本隧道的运营防火救灾方案尽快研究确定，对于隧道的火灾，国内外有很多惨痛的教训，湘桂线朝阳坝隧道发生的火灾，损失就达504万元，93年西延线兰家川隧道货运列车火灾，破坏隧道结构280m;美国2001年7月18日霍华德市发生的列车火灾，经济损失达几亿美元，还有英法海峡隧道火灾造成巨大损失等许许多多例子说明乌鞘岭特长隧道防火救灾的重要性。另外，根据《铁路工程防火规范》TB10063-99，对混凝土结构物应作防火设计，结构耐火时间4.5小时。建议参照公路隧道对混凝土结构防火措施或工民建对钢结构的防火措施，吸收科研单位对乌鞘岭隧道作专题研究。
乌鞘岭隧道的火灾救援，总原则应该是“预防为主，防消结合”，长大隧道的防灾救援坚持预防、报警、监控、救援和灭火的基本思路，贯彻以人为本，预防为主，防消结合，监控有效，措施有力，疏散有序，助救和自救相结合，早期发现，及时灭火，移动式和固定式灭火相结合。铁路隧道具有火灾燃烧猛烈、温度高、爆炸频繁，烟气毒性大、复燃性大，火灾扑灭难度大，损伤严重等特点。建议乌鞘岭隧道防火设计主要内容从以下几个方面考虑：
⑴ 结构有足够的耐火时间，在此时间内能把乘客疏散出隧道，避免隧道结构破坏坍塌，从而造成重大事故。
⑵ 隧道穿越断层带，如果需要须对围岩作加固处理。 ⑶ 横通道设甲级防火门，耐火时间为120min。
⑷ 隧道拱顶喷涂防火涂料，同公路隧道一样，进行结构防火。 ⑸ 隧道运营通风方式拟按纵向式和斜井或竖井分段纵向通风方式作多方案比选，隧道通风计算可根据在空气压缩理论上的CFD(Compvtational Fluid Dynamics)进行计算。 ⑹ 制定防灾的原则是“时间”原则。
⑺ 洞内设灭火设备，水喷淋系统，洞外设灭火设施(包括专用轨道)和移动式灭火列车。
⑻ 洞内结合施工组织和逃生救援时间确定横通道间距。 2.4.2 活动断层结构安全监测
隧道穿越活动断层段时，开挖后建议施作多点位移计，预埋压力盒和水压测量计，应变片等元器件，组织人员进行结构安全监测。 2.4.3 瓦斯监测
隧道建成后，进行瓦斯检测，如有瓦斯逸出，运营期间建立瓦斯监测、报警和运营通风系统，以满足瓦斯浓度小于0.3%的运营安全标准。 2.5 环境保护
隧道洞身辅助坑道共有15座，加之隧道进出口、各洞口施工便道的引入和弃碴场的堆弃以及废水的排放，会对隧道范围的环境产生不同程度的破坏和影响。
2.5.1 表土流失，由于坑道口的开挖和施工便道的开挖形成表土流失，开挖形成了较多的临空面。自然保护区内原本比较松散的表层土，极易产生坍滑，并一级一级的逐步牵引，造成植被破坏，从而使环境受到影响，建议对以上情况出现的边坡进行必要的加固防护，以减小对自然保护区内的环境破坏。
2.5.2 施工中产生废气、废水是必然的，施工中各工区领导应引起足够重视，对废水应妥善处理，采用过滤、沉淀、稀释等手段，满足国家的排放标准后，方可汇入自然沟槽内。建议增设洞口水净化设施。
2.5.3 区内生活污染，关键是增强工作人员的环保意识，提高员工的自身素质，采取集中堆放、集中处理。注意工区内的环境卫生，保护工作人员的身体健康。
2.5.4 洞身斜井的弃碴场应统一设计，避免发生类似8号斜井弃碴场容量不够等问题。隧道出口出碴有部分在龙沟河阶地，对该处水系宜作环保设计，另设计中碴顶考虑了设水沟排水的工程措施，但因弃碴随时间发生沉降引起水沟断裂，水沟起不到引流地表水的作用。建议弃碴场底清除表土后埋设透水管引流，弃碴场外缘适当位置设截水沟排截地表水。 2.6 施工组织
2.6.1 乌鞘岭隧道修改预设计施工工期左线隧道39.2个月，右线隧道30个月，参考其它山区铁路(内昆、渝怀、水柏)长隧道的实际施工进度指标，进行分析研究，可以认为在正常情况下，该工期是可以实现的。
2.6.2 隧道中部
7、
8、9号斜井所承担的区段是控制工期的重点。施工中揭示的地质情况同修改预设计图有差异，个别斜井进度滞后，同时长斜井的施工通风和运能不足等，将成为影响施工进度的关键。 2.6.3 为确保工期，防止因塌方或地质变化较大以及遇到不可预见的诸多因素影响工期，施工单位各自增加了施工工作面，在确保安全前提下，粗放式的建设管理是可行的。 2.7 其它
2.7.1 乌鞘岭隧道作为我国最长的铁路隧道，其消防救灾是非常重要的问题，建议对此作专题研究。
2.7.2 施工安全需予以充分重视，对长斜井和竖井，为确保安全，结合本隧的特点建议进行施工防灾技术的课题研究。
7、
长隧洞施工方案论文范文第3篇
为了大家的人身安全及公司的安全管理规范，结合现场实际作业
情况总结以下安全注意事项：
1、乙炔瓶使用时只能直立，不能卧放，以防丙酮流出引起燃烧爆炸，
使用时必须安装防回火装置。
2、使用气瓶前首先要作外部检查，瓶阀不得漏气，切忌明火试漏。
3、氧气瓶尤其是瓶阀严禁沾染油脂等易燃物质,安装减压表时,要严
格检查瓶阀和出气口有无油脂等污物,使用工具手套等不得沾有
油脂,严禁对各种充气瓶进行喷漆。
4、乙炔气瓶与氧气瓶原则上要分开5m以上距离，根据实际现场情况
可以分开2-3米距离。
5、电焊机的接线、安装、检查、修理等工作需由电工担任，电焊工
不得承担上述工作，禁止多台焊机共用一个电源开关。
6、焊工，电工必须穿劳保鞋上班。
7、下雨天，在露天作业时，焊工应停止焊接工作，以防触电。
8、使用切割机切割作业时应戴好防护镜，站在切割机侧面，不要正
对切割机，用力不要过大以防切割片断裂飞出。
9、磨小的薄片工件时，应防止挤入托架和砂轮罩内。
10、切割机开关必须完好，工作完毕应立即关闭电源。
11、维修后及时做好现场清理，电焊机、风割等工具必须放到规定位置，
油污等物品要清扫干净，严禁乱丢乱放，保持生产现场干净、整洁。
安全办
长隧洞施工方案论文范文第4篇
4.2.1 4.2.2 4.2.3 4.2.4 单元定义和材料定义 实体建模 网格划分
边界条件和初始条件
4.3 水工隧洞施工过程模拟
4.3.1 4.3.2 4.3.3 4.3.4 初始状态模拟 毛洞开挖工况模拟 毛洞支护工况模拟 计算结果查看及处理
4.4 水工隧洞运行期模拟
4.4.1 4.4.2 运行期内水压力的模拟 运行期外水压力的模拟
水工隧洞施工及运行的ANSYS模拟
由于ANSYS在水利工程中应用面广，可以广泛用于水利工程的各个专业领域中，包括水工隧洞、地下厂房、高边坡、重力坝、拱坝、截流堰等水工结构;水轮机组的动力分析;水文预测以及高速水力学等。基于对ANSYS基本操作的进一步熟悉，并建立对水工结构ANSYS分析的概念，本章以一个典型水工隧洞的开挖过程为例，简单介绍ANSYS在水利工程中的应用，并以此作为初学者的入门实例。
2.1 数值模拟对象
对于实际工程而言，对所要数值模拟对象的熟悉程度是进行有效的ANSYS建模和正确进行有限元分析的基础，熟悉的内容主要包括：研究对象地形地质条件(不同的地质分层、断层、节理、裂隙等)、地层及结构的物理力学参数(如果涉及到渗流分析或温度分析，则还需要水力学参数和热力学参数等)、纵横剖面、水文条件以及荷载条件等，以及工程的施工工法，工序安排等，从而为有限元的建模提供前提条件。
需要注意的是，作为有限元数值模拟，只是对实际工程的高度近似，换句话说，不可能达到百分之百的相同。因此，对实际工程需要进行一定的简化，否则是无法、也不可能进行数值模拟的。
隧洞内径6m，衬砌厚40cm100m100m 图4-1 水工隧道的简单实例
问题描述：以一个简单隧洞为例，隧洞内径6m，衬砌厚40cm，地层均质，隧洞进行全断面开挖，开挖后进行一次性衬砌支护。
问题抽象：从描述中可以分析，分析为平面应变问题，问题中涉及两种材料(岩石和混凝土衬砌)，研究区域根据一定的规则选取为100m×100m(在后面的章节中进行介绍)矩形区域，工程分析过程分为3步，即初始状态>毛洞开挖>支护。
2.2 有限元建模
启动ANSYS Product Laucher，定义好工作目录和文件名称。建议不同的工程建立不同的工作目录，文件名称尽量取与工程名称相关且最好包含日期信息，以便日后对计算过程的回顾和再利用。如目录取为Shuigong，文件名取为Tunnel060824，如图4-2。然后运行Run(如目录不存在，则会弹出对话框提示，直接点击确定，则在相应位置新建，若已存在，则点击Browse去选取，文件名同样如此)，进入ANSYS主操作界面。
图4-2 工作目录和文件名的定义 2.2.1 单元定义和材料定义
1.单元定义
从前面分析中可以看出，本次分析为平面应变问题，单元形式为平面应变单元。则单元的定义过程如下：
(1) 进入前处理状态Preprocessor(在完成网格划分前都不用退出前处理器);
(2) 点击Element Type>Add/edit/delet，弹出Element Type对话框(图4-3)。
图4-3 Element Type对话框
图4-4 Element Type对话框
(3) 点击增加单元按钮Add，弹出单元类型库对话框Library of Element Type(图4-4)。
(4) 在左侧A框中选择Solid，对应在左侧B框中选择Quad 4node 42类型，即为平面四边形单元，单元编号默认为1，点击Ok退出，则在Element Type对话框中显示已定义的单元Plane42(图4-5)。
图4-5 平面单元的选取
图4-6 已定义的平面单元Plane42 (5) 平面应变的定义。一般来说，Plane42默认为平面应力单元，因此需要对其进行修改。点击图4-6中选项按钮Options…，弹出对话框(图4-7)，在A框K3的下拉菜单中选择Plane stain项，在B框K5项选择Integration pts，点击Ok确定，退出到图4-6状态。
图4-7 平面应变的定义
(6) 点击Close，完成单元定义。 2.材料定义
从4.1中分析可知，整个分析中涉及到2种材料，即围岩体和衬砌混凝土(均假定为各向同性材料)。因此需在ANSYS中定义2种材料，定义过程如下：
(1) 点击Material Props>Material Models，弹出材料模型行为定义框Define Material model behavior(图4-8)，左侧列表中默认一种未定义参数的材料，这里定义为岩石材料，编号1。
图4-8 材料模型行为定义框
(2) 双击右侧框内的Structural(结构)>Linear(线性)>Elastic(弹性)>Isotropic(各向同性)，弹出对于材料1的线性各向同性材料性质的定义框(图4-9)。
图4-9 材料性质定义
(3) 在EX框(弹性模量)框中输入4e9(单位为Pa)，Prxy(泊松比)框中输入0.25，点击OK确定，退回图4-8状态，则左侧框中出现线性各向同性性质项(图4-10);
图4-10 已定义的线性各向同性性质项
(4) 点击图4-10右侧框中的密度项Density，弹出对话框密度定义对话框，输入2400。
图4-11 密度的定义
(5) (通过以上1-4步则定义了材料1线弹性分析所需的参数，图4-12)
图4-12 已定义的材料1参数
(6) 定义材料2(混凝土衬砌)的参数。在图4-12中点击材料Material>New model(新建材料)，则左侧框中出现Material Model Number 2，重复(1)～(4)，定义材料2的参数为Ex=2e10，Prxy=0.167，Dens=2500。图4-13。
图4-13 材料2(衬砌混凝土)参数的定义
在图4-12中点击材料Material>Exit退出材料定义，点击保存。
通过以上步骤，则定义了所需的材料，若有更多材料，则重复以上步骤即可，需要注意的是，不同的分析(弹性分析，弹塑性分析，蠕变分析，动力分析)所需的参数是不同的。 2.2.2 实体建模
所谓实体建模，就是对通过创建点、线、面的方式，在ANSYS实际反映研究对象的体形特征，从而建立网格划分的基础。本实例的最终实体模型包括围岩区域、衬砌区域(开挖后要回填)、开挖区域(不回填，形成隧洞)三个区域，在实体上表现为面Area。建立面有两种方式，一是通过生成点生成线，再由线生成面，二是直接通过ANSYS工具生成面。
1.通过点、线生成面 建模过程：
或
进行(1)生成关键点
点击Modelling>Create>Keypoints>In Active Cs(通过输入坐标直接生成关键点)，弹出对话框(图4-14)。其中第一行为关键点编号，不输则按顺序系统自动进行编号，第二行为三个方向坐标值，平面问题时则Z值不输。
按上述方法依次创建点(-50,-50)，(50,-50)，(50,50)和(-50,50)，完成四个关键点的创建，则工作面出现4个关键点(图4-15)。
图4-14 关键点的创建
图4-15 已创建的关键点
(2)由点生成线
点击Modelling>Create>Lines>Lines>Straight Line(通过关键点创建直线)。弹出选点建线对话框Creat Straight Line(图4-16)。
先连接关键点1和关键2。鼠标依次点击1点和2点，则生成线1(自动按顺序编号为1)，按此方法，可以连接点2和
3、3和4，4和1，依次生成线2～4(图4-17)。
图4-16 创建直线对话框 (3)由线生成面
点击Modeling>Create>Areas>Arbitrary>By Lines(通过线创建面)。弹出Creat Area by Lines(图4-18)。依次点击线
1、
2、
3、4，点击OK，则形成一个矩形面(图4-19)。
图4-17 创建直线
图4-18 创建直线对话框 (4)创建隧洞及衬砌
由于隧洞及衬砌为圆形/圆环形，可以通过ANSYS的工具直接创建，再通过布尔运算对圆进行操作，生成开挖区、衬砌及围岩区。具体操作如下：
点击Modeling>Create>Areas>Circle(圆形)>Solid Circle(实体圆)，弹出实体圆面创建框(图4-20)，图中的三个输入框中，WP X和WP Y为圆心位置(不输值时，默认圆心位置在整体坐标系的原点;若圆心位置不在整体坐标系
图4-19 创建面 原点，则需通过移动工作平面来实现圆心位置的确定)。
这里，隧洞内径为6m，外径为6.4m。在图4-20对话框中的Radius中输入6，点击Apply，创建内圆;再输入6.4，点击OK，创建外圆。(点击鼠标右键，点击Replot，可以看到三个有重复区域的面，图4-21)
图4-20 创建实体圆对话框
图4-21 创建的三个实体圆
通过上面的操作，在工作面上存在3个面Area，但三个面存在重合，因此，必须对三个面进行布尔操作，形成相互独立但边界连接的三个区域，即围岩区、衬砌区和开挖区。 点击Modeling>Operate>Booleans>Overlap>Areas(对面进行叠合操作)，弹出对话框(图4-22)。选择对话框中的Pick All，对所有的面进行操作，从而形成三个区域。
图4-22 对面进行Overlap对话框
面
(5)精细实体模型
图4-23 经过布尔操作的圆经过上面的操作，初步形成了实体模型，可以进行网格的自由划分，但这样获得的网格往往没有规律性，同时没有突出重点(比如在隧洞周边的网格需要密一些)等等。因此，可以对这些区域进行切割，划分为4个相同且对称的区域。 具体做法是：在矩形区域的4个线/边中点创建4个关键点，连接成直线，然后用直线去切割3个面。
ANSYS操作：
A. 显示所有的线：Utility Menu>Plot>Lines; B. 在线1的中点创建关键点：
Modeling>Create>Keypoints>On Line w/Ration，对话框(图4-24)，选择要创建点的线，点击Apply，弹出对话框(图4-25)，在Line ratio(0-1)中输入0.5(表示中点)，Keypoint Number默认，点击OK，即在创建了线1上的中点(图4-25)，按此方法，创建其他3条边线上的中点关键点。
图4-24在线的中点创建关键点
C. D. 连接关键点13和15，14和16，形成2条直线(按图4-16～图 4-17的方法创建);
显示所有的元素：Utility Menu >Plot>Multi-Plots;
E. 对3个面进行切割：
点击Modelling>Operate>Booleans>Divide>Area by Line，弹出对话框Divide Area by Line(图4-25)，点击Pick All，弹出对话框，再点击Pick All，完成对面域的划分。
为了便于查看面，将面以颜色进行区分，做法为：Utility Menu >Plot Ctrls>Numbering…，弹出对话框，对图4-26中三个框选的部分按图中进行选择，点击OK，即可显示面(图4-27)。
图4-25 切割面
图4-26 以颜色显示面设置
图4-27 以颜色显示的面
通过以上操作，即完成了所有实体模型的创建。由于在上述操作过程中，可能存在一些重合的元素，必须对此进行处理。
在ANSYS中的做法是：点击Preprocessor>Numbering Ctrls>Merge Items，弹出对话框，选择框中的All(图4-28)，点击OK;点击Preprocessor>Numbering Ctrls>Compress Numbers…，弹出对话框(图4-29)，选择All，点击OK结束。
图4-28 消除重合的点、线、面/体
图4-29 压缩点、线、面的编号(从1开始且编号连续)
同时，为了以后便于选择，可以通过ANSYS的工具创建面的组合，形成围岩组、衬砌组和开挖区组。ANSYS的做法为：
图4-30 选择面设置 岩区域
图4-31 选择面
图4-32 选择的围A. 先只选择围岩区域：Utility Menu>Select>Entities…，弹出对话框(图4-30)，按图中框选部分进行选择，点击OK;弹出对话框(图4-31)，然后在工作区选择围岩区(图4-32)中的R
1、R
2、R3和R4，点击OK;显示面，Utility Menu>Plot>Area，即可看到所选择的区域。 B. 创建组件：Utility
Menu>Select>Comp/Assembly>Create Component…，弹出对话框(图4-33)，按框选部分设定，点击OK，即创建一个以ROCK命名的组件;
图4-33 创建组件的设置
C. 选择所有面：Utility Menu>Select>Everything;然后显示所有面：Utility Menu>Plot>Areas;
D. 按A中的方法选择衬砌区的面Area(图4-33);并按B中的方法定义衬砌组Lining;
图4-33 选择的衬砌区的面并创建Lining组件
E. 按C、D中的方法确定开挖组件Kaiwa，图4-34。
图4-34 选择的开挖区的面并创建Kaiwa组件
查看已创建的组件可以通过以下方式进行：
Utility Menu>Select>Component Manager…，弹出对话框(图4-35)，即可看到已定义的3个组件。
图4-35 已创建的组件
2.直接生成面
以上是通过面的下级元素(点和线)来逐步生成面，ANSYS中提供了直接创建面的方法。具体做法为：
Preprocessor>Modelling>Create>Area>Rectangle(四边形面)>By Dimension，弹出对话框(图4-36)，输入相应的尺寸，创建的面与通过上述方法创建的面完全一样。
图4-36 直接生成面
下面的步骤同上面方法一致。 点击或
进行保存。
2.2.3 网格划分
建立了经过优化的实体模型后，即可进行平面网格的划分。 1.指定面的属性
在开始划分网格前，必须对面的属性(单元形式和材料号)进行指定，换句话说，在进行网格划分前，材料和单元类型必须已经定义/存在。在本问题中，隧洞开挖前，所有的面均属于岩石材料(即材料1)，因此，指定所有面的属性均为Plane42单元，材料号为1。具体做法为： 点击Meshing>Mesh Attributes>All areas…，弹出对话框(图4-37)，按框选部分的选择进行设定(材料号1，单元类型Plane42)，点击OK，即完成了面的属性指定。
图4-37 面属性的指定
2.网格划分密度的指定
尽管可以进行自由划分，但获得的网格很难满足用户的要求，因此对于面域，可以通过指定线的划分密度(长度或数目)来对面域进行映射划分Mapped(对于3边形映射划分，三条边的数目要相同，且最好为偶数;4边形时，对边的划分数目必须相等)。
具体做法为：
A.显示所有的线：Utility Menu>Plot>Lines B.指定衬砌及开挖区内线的划分密度
点击Meshing>Meshing Tool，弹出对话框(图4-38)，选择Lines>Set，弹出线选择对话框(图4-39)，选择衬砌的内外圈(共8条线)以及开挖区4根线，点击OK，弹出线划分密度设定对话框(图4-40)。线密度的设定可以通过设定长度或数目来进行，这里选择数目，本模型中设定为10，点击OK。
图4-38 线密度划分对话框
线
图4-39 选择要设定的
图4-40 线密度的指定
(圆圈部分)
图4-41 衬砌厚度线衬砌厚度的确定也按上述方法，选择4条厚度方向的线，设定数目为2。
图4-42 过渡线
C.过渡线的设定
对图4-42中A、B、C、D四条线而言，由于我们关注隧洞周边，因此，网格密度要大一些，即网格以隧洞为圆心，朝外侧网格逐渐过渡，增大。具体做法为：
按B中的方法，选择这4条线，按图4-43进行设定，点击OK，完成设定。需要注意的是，由于线的方向的原因，过渡系数可能为小数，也可能为整数，操作时可先试设定，若刚好相反，则取原过渡系数的倒数，如试取5，不合适的话，则取1/5。
图4-43 过渡线数目的设定
需要说明的是，映射划分一般针对3边形或4边形(平面情况)，若为5边形，则需要另外的映射方法，可按下面的规则进行设定，即把5边形的其中两边假象为一条边，则“变为”四边形，则按四边形划分规则进行设定(也就是说，假象为“一条边”的两条线的划分数目和要等于这两条线对应的一条边的划分数目，另外两边数目也要相等)。
图4-44 所有线的划分数目汇总
3.网格划分
在设定所有线的划分密度后，即可进行网格划分，划分分两种情况(先显示为面)：
A.对于3边形或四边形
点击Meshing>Meshing Tool，弹出对话框(图4-45)，按图中框选进行设定，点击Mesh后，弹出面选择框(图4-46)，选择开挖区和衬砌区(3边形或四边形)的面后，点击OK，工作面显示为图4-47。 图4-45 划分工具
网格
A.对于5边形
图4-46 面选择框
图4-47 已划分的选择显示面Utility Menu>Plot>Area。
点击Meshing>Meshing Tool，弹出对话框(图4-48)，按图中框选进行设定，点击Mesh后，弹出面选择框(图4-49)，选择且只能选择其中一个面(5边形)，点击OK，再选择5边形的其中4个角点(图4-50，由于假象两条线为“一条线”，因此，选择时不再选择这两条线之间的交点)，即可完成5边形面的划分，图4-51。
图4-48 划分工具
图4-49 面选择框
图4-50选择点的顺序
图4-51 已划分的网格
按照上面方法划分其余3个5边形面的划分，点击Utility Menu>Plot>Elements，显示划分后的网格如图4-52。
图4-52 划分后的网格
点击或
进行保存。
点击File>Save as，在弹出的对话框中，将文件另存为Tunnel-mesh.db(用于后面的计算)。
在完成有限元网格的划分后，即完成了有限元的建模，可以进行求解。通过下面进入求解模块。
Main menu>Solution。 2.2.4 边界条件和初始条件
1.边界条件
对于水工隧洞的计算区域而言，所选的区域一般进行位移边界约束，即左右为水平X法向约束，底部为铅直Y法向约束。ANSYS的做法为：
Define Loads>Apply>Structural>Displacement>On Nodes(施加在节点上)，弹出节点选择对话框，选择Box窗选方式，选择左右边界的节点(图4-54)，点击OK，弹出对话框(图4-55)，选择X方向约束，点击OK，
图4-53 节点选择框
图4-54 被选择的节点
图4-55 指定约束方向UX 左右边界
同样，窗选底部节点，指定UY约束，完成底部边界条件设定。
图4-56 被约束的
图4-57 指定约束方向UY 底部边界 2.初始条件
初始条件包括初始应力状态，本问题中主要是自重应力情况，即要设定重力加速度。
Define Loads>Apply>Structural>Inertia>Gravity>Global，弹出对话框，在铅直Y方向输入9.8，点击OK，完成重力加速度的设定。
图4-58 被约束的
图4-59 重力加速度的设定
点击或
进行保存。
2.3 水工隧洞施工过程模拟
在本问题，隧洞的施工模拟包括三个过程，即初始应力状态(荷载步1)→毛洞开挖(荷载步2)→毛洞支护(荷载步3)。本节中按这三个步骤进行计算模拟。(保证你处于Solution求解模式状态)
由于在下面的分析中涉及到单元的生(开挖)或死(激活，如开挖回填、施作衬砌等)，因此必须打开N-R模式，具体做法为：Analysis Type> Analysis Options(分析选项)(有时在点击Analysis Type后，不能发现Analysis Options，此时可点击Solution>Unabridged Menu，即可显示出来)，弹出对话框(图4-60)，选择Full N-R选项，点击OK即完成设置。
图4-60 Full N-R的设置
2.3.1 初始状态模拟
初始状态是指研究对象所在的地质区域未受人工扰动(开挖、支护等人类活动)之前就已客观存在的状态，包括自重应力场和构造应力场，其中以自重应力场为主。初始状态的求解过程为：
A.设定初始状态分析的荷载步Loadstep=1，具体做法为：
点击Analysis Type>Sol’Controls，弹出对话框(图4-61)，按图中框选设定，点击OK，完成荷载步设置;
图4-61 荷载步的设置
B.求解，Solve>Current Ls，点击OK，开始求解，当出现下列界面时，证明求解成功，点击Close，完成求解。
图4-62 经过上面过程，即完成了初始状态的计算。 点击或
进行保存。
2.3.2 毛洞开挖工况模拟
毛洞成洞过程实际包括两个部分，即衬砌部分和开挖后不回填部分，在本步中，衬砌和开挖区都会被挖去，在ANSYS程序中成为“杀死Kill”。具体过程为(显示界面为单元)：
A.设定初始状态分析的荷载步Loadstep=2，具体做法为： 点击Analysis Type>Sol’Controls，弹出对话框(图4-63)，按图中框选设定，点击OK，完成荷载步设置;
图4-63 第2荷载步的设置
B.根据前面4.2.2中创建的三个组件，选择要开挖的衬砌区和开挖区单元。 点击Ultility Menu>Select>Component Manager，弹出下面对话框，先在下面的列表中选择Kaiwa和Lining两个组件，再点击上面的后，关闭该对话框。
按钮
图4-64 显示选择的面Ultility Menu>Plot>Areas。然后选择附着于所选面的单元。 Ultility Menu>Select>Entities…，在弹出的对话框中，按下图设定后，点击OK，选择显示单元Ultility Menu>Plot>Element，如下图(图4-64)，即为本步中要开挖的单元。
图4-64 选择要开挖的单元
C.在命令行中输入Ekill,all，杀死/开挖所选的单元。
D.选择全部元素：Utilities Menu>Select>everthing;并显示右键>Replot; E.进行毛洞开挖求解Solve>Current Ls，点击OK，开始求解，当出现下列界面时，证明求解成功，点击Close，完成求解。
图4-65 求解成功
显示为单元Utilities Menu>Plot>Elements，点击2.3.3 毛洞支护工况模拟
毛洞稳定到一定状态后，即可进行衬砌施作，形成隧洞主体结构，有限元对此过程的模拟过程为(显示为单元Utilities Menu>Plot>Elements)：
A.指定荷载步Loadstep=3;
点击Analysis Type>Sol’Controls，弹出对话框(图4-66)，按图中框选设定，点击OK，完成荷载步设置;
或
进行保存。
图4-66 第3荷载步的设置
B.选择先前设定的衬砌区域/面Lining及相应附着在面上的单元; 点击Ultility Menu>Select>Component Manager，弹出下面对话框，先在下面的列表中选择Lining两个组件，再点击上面的该对话框。
按钮后，关闭
图4-64 选择衬砌区域
显示选择的面Ultility Menu>Plot>Area。然后选择附着于所选面的单元。 Ultility Menu>Select>Entities…，在弹出的对话框中，按下图设定后，点击OK，选择显示单元Ultility Menu>Plot>Element，如下图(图4-64)，即为本步中要开挖的单元。
图4-64 选择要开挖的单元
C.激活所选的衬砌单元，在命令行输入Ealive,all，激活/施作衬砌区单元;
4、由于原来的衬砌部分设定为岩石材料，因此需要改变衬砌单元材料属性为混凝土属性，具体为：选定衬砌单元，Solution>Load step opts>Other>Change mat props>Change mat num/弹出菜单，材料编号改为2：
图4-67 衬砌材料性质的改变
D.选择全部元素：Utilities Menu>Select>everthing;并显示右键>Replot; E.进行衬砌支护后的求解Solve>Current Ls，点击OK，开始求解，当出现下列界面时，证明求解成功，点击Close，完成求解。
图4-68 求解成功
显示为单元Utilities Menu>Plot>Elements，点击2.3.4 计算结果查看及处理
通过以上分析，对水工隧洞施工期围岩及衬砌结构的应力、变形规律进行了简单的数值模拟，下面就数值模拟的结果进行简单的查看与处理。首先通过以下过程进入通用后处理模块：Main Menu>General Postproc。所有的后处理操作都必须在后处理状态中。
1.计算结果的读取
首先查看计算荷载步的情况：General PostPro>Results Summary，弹出对
或
进行保存。 话框。
读取方式
图4-69 计算结果汇总
图4-69 结果计算结果的读取可以通过多种方式，以By Pick为例：
点击Read Results>By Pick，弹出菜单后，选择某荷载步，点击Read(读取)→Close即可。
图4-70 通过By Pick读取结果
2.计算结果的查看
在读取某荷载步的结果后，就可以对某荷载步下的结果进行绘图或文本列表。计算结果分两种：节点解和单元解。
节点解： Plot Results>Coutour Plot(绘制等值线)>Nodal Solu(节点解) 解)
List Results>Nodal Solution(列表结果)
单元解： Plot Results>Coutour Plot(绘制等值线)>Element Solu(单元 List Results>Element Solution(列表结果)
以荷载步2(毛洞开挖工况)的结果为例：
(首先对开挖掉的单元不选择显示，先选择组件，然后选择附着在上面的单元，开挖掉的单元就不显示了)
A.绘制节点位移UY 点击Plot Results>Coutour Plot>Nodal Solu，弹出的对话框中，选择Dof Solution→Y-Component of Displacement，并作相应设置后，绘出UY等值线图(如图4-71)。
图4-71 绘制UY位移分量等值线图
同理可以绘制UX和合位移。 B.绘制节点应力向量
点击Plot Results>Coutour Plot>Nodal Solu，弹出的对话框中，选择Stress→Y-Component of Stress，并作相应设置后，绘出SY等值线图(如图4-72)，可看到两侧洞壁出现最大的竖直方向压应力。
图4-72 绘制SY位移分量等值线图
同理可以绘制其它应力分量，包括第1主应力(1st Pricinpal Stress)和第3主应力(3st Pricinpal Stress)
注意：ANSYS的应力大小与方向规定和材料力学规定相同，与我们工程上的规定刚好相反，也就是说ANSYS中第1主应力实际为工程上应用的最小主应力，第3主应力实际为工程上应用的最大主应力。
若要绘制某些特定部位的计算结果，则只需选定关注区域的单元进行绘制即可。
若要对比开挖前后的变形图，则在对话框中选择变形后图形同时显示变形前边界。
图4-73 绘制变形前后对比图
3.荷载工况组合
在前面的分析中，隧洞的开挖经历了3个步骤，在每一步的分析中均包含了自重应力和自重位移，对于应力而言，我们不仅关注自重应力，同时关注开挖后的附加应力和二次应力;而对于位移，自重位移实际是不存在的(经过几百万年的稳定后，位移基本消失)，因此对于开挖而言，我们更关注于附加位移，这就涉及到荷载工况之间的逻辑运算(加或减)的问题，也就是荷载工况组合。在本问题中，评价开挖引起的位移或应力时，就必须“减掉”自重位移或位移，即荷载步2要减去荷载步1;而在评价衬砌施作引起的附加应力或位移时，则必须减去开挖和自重引起的位移或应力，即荷载步3要减去荷载步2。荷载工况的定义和运算做法为：
A.定义荷载工况：General Postproc>Load Case>Creat Load Case…，弹出对话框中，选择从结果文件Results Files创建荷载工况，
图4-74 定义荷载步1为荷载工况1 同理分别定义荷载步2为荷载工况2(图4-75)，荷载步3为荷载工况3(图4-76)。
图4-75 定义荷载步2为荷载工况2
图4-76 定义荷载步3为荷载工况3 当要分析开挖引起的附加位移和应力或其它参量时，则要减去初始状况的位移和应力，即用荷载工况2“减去”荷载工况1，做法为：
A.读取荷载工况2(图4-77)
Load Case>Read Load Case…，在弹出的对话框中，输入2，点击OK;
图4-77 读取荷载工况
B.减去荷载工况1(图4-78) Load Case>Subtract…，
图4-78 减去荷载工况
重新绘制UY方向的附加位移，则图形变为图4-79，隧洞顶部发生向下位移，而隧洞底部发生向上的回弹位移。附加的最大压应力变为图4-80，隧洞底部和顶部发生拉应力，两侧发生最大压应力。 图4-79 附加竖直UY位移
4.路径操作
图4-80 附加最大主应力
对于实际工程而言，我们可能关注于应力或位移在某些区域或范围内的变化趋势，这就需要用到ANSYS的路径操作。以本问题为例，如果我们需要知道应力或围岩沿径向的变化趋势，则可按下面步骤进行操作：
A.定义路径
General Postproc>Path Operations>Define Path>By nodes(通过节点定义)…，弹出节点选择对话框，依次选择路径上的节点(图4-81)，点击OK，弹出对话框(图4-81)，定义路径的名称为XX，
图4-81 路径的定义
B.映射数据到指定路径
长隧洞施工方案论文范文第5篇
1 油气长输管道施工中的控制方案
(1)采用HSE管理的原则和目标设计控制方案
HSE便是指健康、安全和环境。在油气长输管道项目施工开始之前,需要根据该项目的实际情况,全面性、科学性的分析隐藏或可预见的风险,并针对该风险采取HSE管理理念设计预防措施。通过健康、安全和环境为一体的HSE管理有效的降低风险出现的概率和风险所带来的危害,从而保证油气长输管道项目的施工能够按期顺利竣工。在风险监控过程中需要识别危害因素并将其分类,并提出安全健康对策。与此同时,油气长输管道项目施工阶段的风险管理需要遵循以下必要的原则:机械伤害防护措施;电气安全防护措施;防腐蚀措施;环境因素控制措施;气态污染物整治措施等。
(2)油气长输管道项目施工阶段及时发现风险并采取有效措施
发现风险的及时性是项目施工中风险控制方案有效实现的基本条件,只有及时且准确的发现风险,并识别风险的类别,才能够实施有效的风险控制策略。及时发现风险主要是以系统性观点作为依据,通过监理人员的实时监管,及时发现油气长输管道项目施工中,所存在的风险源,进而更好的保障油气长输管道项目施工的顺利。监理人员在进行监管过程中,查询问题源需要遵循以下几个原则:重要性、系统性和完整性的原则。当前识别风险的方法主要有4种,分别是情景分析法、实地考察法、询问法和资料对比法等。油气长输管道施工项目的施工单位需要根据实际的情况选择多种识别方法共同发现项目中是否存在风险,以便更好的遇见并控制油气长输管道项目的风险。
例如,1970年的大庆油田的东北“八三”管道工程中在组焊施工过程当中,必须要防止爆炸和火灾等事故的发生可能性,所以,在气割或气焊施工时,首先确保气瓶附近没有明火,任何有可能造成气瓶爆炸的物体均在安全距离以外,然后才开始施工。同时,在陡坡组焊施工时,也不得凭借施工人员的经验进行,必须要按照从上至下的方式进行施工。在组焊完成之后,需要将焊条放在干燥、阴冷的地方存放。
2 油气长输管道施工中的实施策略
一般情况下,施工过程中所可能使用到的设备上都隐藏着一定程度的安全隐患、风险,大到吊装车辆,小到电锤。对此,在油气长输管道实际施工过程中,需要从以下几个方面着手。
①注重机械设备的保养和维护工作,需要定期对设备进行保养和维护,对存在可疑或已经故障的设备进行必要的维修,如果维修结果不理想,则必须予以更换。②机械设备在场地上,必须要防止油污泄漏的可能性,并且需要针对油污泄漏做出实际性的防治措施。例如每天检查是否有油污泄漏,特别是易泄漏部位。③油气长输管道建设项目需要拟定行之有效的管理制度,施工单位必须要严格遵守该管理制度,并且管理人员和监理人员需要将管理制度落实于每一位施工人员。④制定合理且科学的应急预案。a.除了施工过程中的风险控制方案以外,还需要对环境进行保护。例如,在进行现场交桩、清理作业和测量放线工作时,需要在施工过程中按照林业相关部门的要求确定采伐范围,最大程度的保护当地的植物环境,尽可能避免环境的破坏。b.如果施工地段为高危路段,例如经常出现滑坡、泥石流等,则需要在施工之前预先对该路段的各种易出现的威胁做出针对性的防范措施。c.管沟放管或者开挖的施工普遍是在山区进行作业,其挖掘和布管的工作难度较大,与此同时,在吊管的过程中也极容易损坏管材。对此,就需要在开挖施工之前对可能会影响到的植物或环境进行处理。在山区进行施工过程中,需要结合实际情况制定行之有效、灵活的防治措施,并且防止措施的实施需要由经验丰富的施工人员来完成,运管也需要经验丰富的施工人员来完成。除此之外,在设计防治措施时,需要尽可能的保护生态环境。在吊管过程中需要先让经验丰富的施工人员和监理人员对地形进行勘测,尽早发现可能损坏管材的风险,规避管材被损坏的可能性。在开挖之前,需要让施工人员对地形进行全面观察和分析,以便让施工人员更好的掌握地下装置的分布情况。
3 结语
油气长输管道建设项目施工中要结合施工时的实际情况,拟定灵活、合理、科学的控制方案以及详细的施工方案,保证该工程施工的顺利开展。与此同时,还需要及时的发现施工过程中可能存在的风险,从而提高长输管道建设项目施工的施工质量。
摘要：随着社会的发展,各个行业对能源的消耗量也在显著的提升。对此,加大对油气长输管道的建设是我国社会发展的必经之路。同时,油气长输管道建设项目具备的风险也比较大,这就需要在油气长输管道建设项目施工阶段实行必要的风险控制方案。本文主要首先分析油气长输管道施工过程中控制风险的主要方案,并提出相应的实施策略。
关键词：油气长输管道,控制方案,实施策略
参考文献
[1] 赵刚辰.油气长输管道项目施工过程控制[J].科技传播,2011,03:58+64.
[2] 曾喜喜,赵云胜.油气长输管道工程施工风险管理[J].安全与环境工程,2011,02:72-76.
长隧洞施工方案论文范文第6篇
积石峡水电站主要任务是发电, 该工程水库为日调节水库, 正常蓄水位1856m, 最大坝高100m, 总库容2.635亿m3, 总装机容量1020mw, 工程枢纽建筑物有混凝土面板堆石坝、左岸表孔溢洪道、左岸中孔泄洪洞、左岸底孔泄洪排沙洞、左岸引水发电系统以及坝后厂房组成。
1 水工隧洞布置
积石峡水电站左岸为一河湾地形, 水工隧洞截弯取直的布置于此处, 含1条泄洪洞、1条排沙洞及1条导流洞, 在平面上基本呈平行状布置, 水工隧洞布置上, 左岸中孔泄洪洞长276.887m, 0+000~0+030.00为泄洪洞闸基, 在进口之后用抛物线斜坡段及反弧段与较低的导流洞相连接, 其主要开挖断面为13.0m×16.0m (宽×高) 的城门洞形断面。
底孔泄洪排沙洞全长516.8m, 由圆形有压洞及城门洞形段组成。城门洞形段长1 8 2.3 m, 断面尺寸9 m×7 m (宽×高) , 0+45.5~0+3 82段为圆形有压隧洞, 隧洞直径11.6m、10.6m。
泄洪洞、排沙洞依次穿越k1′~k5′砾岩夹条带状中细砂岩上, 陡倾角裂隙发育, 走向主要以NE、NW、SW为主, 隧洞沿线有p jn 19、p j n2 3等软弱夹层, 有F 5、F 2 7等断层。
2 施工的特点
2.1 一洞多用, 施工灵活, 工程量小, 功能大 (以底孔泄洪排沙洞为例)
除进口通道外, 积石峡水电站水工隧洞还布置了导流洞施工支洞、排沙洞施工支洞、排沙洞施工交通洞等, 用于保障施工高峰期的交通畅通, 兼用于导流洞的开挖和后期衬砌施工通道。
2.2 开挖与衬砌脱离, 确保施工质量和进度 (以中孔泄洪洞为例)
大断面洞室传统的是个方法是采用分布开挖, 边挖边衬, 对于大断面洞室不良地质情况更是经典的做法。已衬砌砼受爆破震动及衬砌分块多, 接头多的影响, 砼衬砌质量下降;施工程序多, 工期长。特大断面洞室的泄洪洞, 开挖断面为16m×13m, 如按传统施工方法不能满足节点工期的要求, 必须切实认真按“新奥法”施工, 做到一期支护全断面成洞后, 再进行砼衬砌, 从而简化施工程序, 从而简化施工程序, 保证施工进度。
(1) 整个洞段, 隧洞分上、中、下三层进行开挖, 开挖完成后进行衬砌。周边进行光面爆破。采用“新奥法”理论及时进行一期支护。一期支护保证隧洞全断面开挖后施工期的安全, 根据检测数据及时进行参数修改。
(2) 隧洞进口穿越pjn19软弱夹层时, 风化速度快, 局部塌方严重, 成洞后稳定性较差, 施工安全问题突出。严格按“新奥法”理论施工, 开挖钻爆按照“短进尺、弱爆破、早喷锚支护、勤量测”的原则施工。
(3) 对可能遇到断层、软弱夹层等洞段, 设计预先发出地质预报, 采用超前钻探等措施, 探明其规模和发育情况。利用“管棚法”原理进行超前支护, 短进尺推进, 循环进尺小于1.5m, 锚、喷、网和钢支撑尽是跟进加强支护。
(4) 新技术的运用体现在喷钢纤维砼上, 喷砼中加入钢纤维后, 能提高其断裂韧性、延性、抗震性和抗冲击性能。由于喷钢纤维砼的施工简单、快捷、方便, 与传统的挂网喷砼比较, 节省了大量的时间和劳动力。对于地质情况比较复杂的洞段, 喷钢纤维砼能做到适时支护, 更好的符合新奥法的原则。工程经验表明:喷射钢纤维砼的厚度和挂网喷砼相比可节省厚度25%~30%减少回弹20%, 节省工期20%~30%。
3 结语
在隧洞开挖时, 洞室围岩的初始应力状态发生变化, 在洞室周边某些部位 (形状突变、薄弱区) 出现应力集中, 对围岩的稳定不利。由于地质条件存在不确定性, 在施工过程中岩石即是成洞开挖的对象, 开挖后又是支护对象, 岩石在开挖后, 原有的岩体结构和受力平衡被破坏, 岩体在自重的作用下, 应力重新分布, 构成新的受力平衡体系。因此, 充分了解围岩的性质和围岩的自稳能力, 准确掌握地质情况, 以采取合理有效的开挖方法和之后措施, 能有效预防洞室塌方的发生, 保障施工安全, 节省工期和工程投资。
摘要：通过对积石峡水电站水果隧洞结构类型, 稳定性探讨。提出工程施工中应详细掌握工程地质构造及特点, 采用新技术、新工艺及合理的施工组织设计, 有利于加快施工进度, 促进施工安全, 节约工程投资。