波(bo)紋鋼腹板在鷓鴣山(shan)隧道項目得到更(geng)好的(de)應用

2020開(kai)年的(de)疫情大(da)(da)戰中，武漢火神山(shan)(shan)、雷神山(shan)(shan)醫院(yuan)拔地(di)而(er)(er)起向全(quan)世界展示了(le)中國(guo)基建(jian)(jian)狂(kuang)(kuang)魔的(de)瘋狂(kuang)(kuang)加(jia)速(su)度！眾所周(zhou)知(zhi)，工(gong)(gong)(gong)(gong)程(cheng)(cheng)建(jian)(jian)設中，縮短工(gong)(gong)(gong)(gong)期(qi)、有(you)效利用時(shi)間(jian)，提(ti)高效率顯(xian)而(er)(er)易見地(di)能(neng)能(neng)節省(sheng)(sheng)大(da)(da)量人力資源(yuan)，有(you)效降低成本！而(er)(er)鋼(gang)波紋管（板）結(jie)構正是(shi)以(yi)其(qi)加(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)速(su)度快(kuai)、運輸便(bian)捷、安(an)裝迅速(su)可(ke)大(da)(da)大(da)(da)縮短工(gong)(gong)(gong)(gong)期(qi)這(zhe)三(san)大(da)(da)優(you)勢走紅國(guo)內外工(gong)(gong)(gong)(gong)程(cheng)(cheng)界，并為我國(guo)公共交(jiao)通工(gong)(gong)(gong)(gong)程(cheng)(cheng)做出(chu)了(le)積極的(de)貢獻。鷓鴣(gu)山(shan)(shan)隧道項目(mu)正是(shi)運用了(le)鋼(gang)波紋板結(jie)構，為業主大(da)(da)大(da)(da)縮短了(le)工(gong)(gong)(gong)(gong)程(cheng)(cheng)工(gong)(gong)(gong)(gong)期(qi),節省(sheng)(sheng)大(da)(da)量人工(gong)(gong)(gong)(gong)、時(shi)間(jian)成本。

根據(ju)西南交(jiao)通大學《鷓鴣山隧道風(feng)平(ping)導(dao)中(zhong)(zhong)隔墻材料采(cai)用鍍鋅(xin)鋼波(bo)紋(wen)板可行(xing)性(xing)(xing)(xing)研(yan)究報告》對采(cai)用鍍鋅(xin)鋼波(bo)紋(wen)板作(zuo)為(wei)中(zhong)(zhong)隔墻的后的運營(ying)通風(feng)、火災(zai)排煙(yan)、結構(gou)受(shou)力、通風(feng)阻力系數(shu)對比、經濟性(xing)(xing)(xing)、施(shi)工(gong)便(bian)捷及時效(xiao)性(xing)(xing)(xing)等研(yan)究分析認(ren)為(wei)：鷓鴣山隧道通風(feng)平(ping)導(dao)采(cai)用鍍鋅(xin)鋼波(bo)紋(wen)板作(zuo)為(wei)中(zhong)(zhong)隔墻材料，且采(cai)用全拼裝式施(shi)工(gong)便(bian)捷性(xing)(xing)(xing)和時效(xiao)性(xing)(xing)(xing)更為(wei)顯著，故項目采(cai)用全拼裝式鋼波(bo)紋(wen)板結構(gou)。

鷓鴣(gu)山特(te)長(chang)隧(sui)道位于四川省阿壩洲境內，是汶川至馬爾康高速公路(lu)控制(zhi)性工程之一。項目路(lu)線(xian)起于理(li)縣山腳壩，沿來蘇河上行，穿(chuan)鷓鴣(gu)山隧(sui)道進入王家寨，路(lu)線(xian)長(chang)約12公里(li)，沿鷓鴣山(shan)隧道(dao)(dao)長(chang)度(du)近9公里(li)，隧道(dao)(dao)出口路線左側(ce)設置一座通風(feng)平導，長(chang)約(yue)(yue)(yue)4公里(li)，最大埋深約(yue)(yue)(yue)1.5公里(li)。平導地處海拔(ba)高度(du)約(yue)(yue)(yue)3100米，部分施(shi)(shi)工段落可能(neng)有瓦斯(si)氣體溢出，使用現澆鋼(gang)筋混凝土(tu)施(shi)(shi)工工藝復雜，涉及工序繁(fan)多，有養護周期，整體施(shi)(shi)工時間(jian)較(jiao)長(chang)。且施(shi)(shi)工質量不易(yi)保證，混凝土(tu)壁面較(jiao)為粗糙，通風(feng)摩(mo)擦阻力較(jiao)大

因此，在承建(jian)鷓鴣(gu)山(shan)隧道項目過程中(zhong)，我公司用通風(feng)平導新(xin)型中(zhong)隔(ge)墻(qiang)技術作為鋼(gang)(gang)筋混(hun)凝土隔(ge)墻(qiang)的(de)替代(dai)品。為避免(mian)新(xin)風(feng)和污風(feng)的(de)混(hun)合，保證(zheng)兩端(duan)通風(feng)方向(xiang)與鋼(gang)(gang)波紋板縱向(xiang)方向(xiang)一致，鋼(gang)(gang)波紋板之間搭建(jian)如下圖示縱向(xiang)塔接(jie)，由(you)于平導縱向(xiang)長度過長，新(xin)型中(zhong)隔(ge)墻(qiang)在安裝(zhuang)過程中(zhong)需要設置固定(ding)(ding)柱作為固定(ding)(ding)點(dian)，防止鋼(gang)(gang)波紋板在縱向(xiang)上向(xiang)兩側(ce)變形。

我們(men)采用(yong)FLUENT分析其通風性能，主(zhu)要涉及采(cai)用新型(xing)中隔墻(qiang)之(zhi)后通風效果(guo)的(de)變化。如(ru)下表所(suo)示：

由(you)于(yu)(yu)鋼波紋板(ban)表面鍍鋅(xin)，相較于(yu)(yu)混凝土更(geng)加光滑。通風阻力更(geng)小，因而采用鋼波紋板(ban)作為中隔墻更(geng)適用于(yu)(yu)隧道的運營通風。 結合新型中(zhong)隔墻的布置形式，中(zhong)隔墻豎(shu)向(xiang)(xiang)幾乎(hu)沒有(you)(you)豎(shu)向(xiang)(xiang)剛度[7]，不會對拱頂有(you)(you)承載作(zuo)用(yong)(yong)，但是其自重會對拱頂有(you)(you)向(xiang)(xiang)下加載作(zuo)用(yong)(yong)。另外，新型中(zhong)隔墻沿平導(dao)縱向(xiang)(xiang)均勻布置的型鋼固定柱會對拱頂局部區域(yu) 有(you)(you)支撐作(zuo)用(yong)(yong)。

我們利用 Pyrosim 軟(ruan)件中(zhong)的 FDS 模塊對(dui)平導進行火災情景模擬，重點關注了高(gao)溫煙流的最高(gao)溫度和擴(kuo)散長度。

（↑平導結構軸力 單位N）鑒于 FDS 中(zhong)不(bu)能直接建(jian)立(li)圓弧(hu)模型(xing)，因此采用極(ji)小的立(li)方體等效代(dai)替平導(dao)的輪廓，其模型(xing)如下圖(tu)所示。根據相關規定，公路隧(sui)(sui)道(dao)火(huo)(huo)災最大熱釋放功率在(zai)單向(xiang)交通(tong)的隧(sui)(sui)道(dao)內為30 MW[16]。綜(zong)合考慮(lv)計(ji)算的復(fu)雜程度以及(ji)計(ji)算結果的精確度，現(xian)只考慮(lv) 2 種工(gong)況，即在(zai) ZK184+580處(chu)的左(zuo)洞(dong)(dong)排(pai)風聯(lian)絡道(dao)和(he) K186+035.37 處(chu)的右洞(dong)(dong)排(pai)風聯(lian)絡道(dao)兩處(chu)分別添加一個火(huo)(huo)源，即模擬(ni)車輛在(zai)主洞(dong)(dong)和(he)聯(lian)絡通(tong)道(dao)交界處(chu)著火(huo)(huo)而產生高溫煙氣隨排(pai)風道(dao)進入(ru)平導(dao)的情(qing)況。既(ji)有(you)方案中(zhong)平導(dao)運營通(tong)風設(she)計(ji)值為 13 m/s。

我們利用 Pyrosim 軟(ruan)件中的(de)(de)(de) FDS 模(mo)塊對平導(dao)進行火(huo)災情(qing)(qing)景模(mo)擬，重點關注(zhu)高溫煙流的(de)(de)(de)最高溫度(du)(du)(du)和擴散長(chang)度(du)(du)(du)。 在(zai)平導(dao)中，人眼高度(du)(du)(du)處（1.8 m）距離平導(dao)起點溫度(du)(du)(du)變化情(qing)(qing)況如(ru)下圖 所示。分析(xi)得(de)(de)出，由于平導(dao)內(nei)部(bu)縱向(xiang)風流帶動高溫煙流向(xiang)洞(dong)外(wai)流動，使(shi)得(de)(de)溫度(du)(du)(du)在(zai)火(huo)災上游幾乎沒有影響，在(zai)1300 m 位置處溫度(du)(du)(du)仍(reng)處于常溫。而(er)在(zai)火(huo)災下游，溫度(du)(du)(du)沿著(zhu)平導(dao)縱向(xiang)方向(xiang)呈(cheng)現衰(shuai)減(jian)趨(qu)勢，隨(sui)著(zhu)距平導(dao)起點的(de)(de)(de)距離的(de)(de)(de)增加而(er)降低。在(zai)1800s 時，平導(dao)內(nei)的(de)(de)(de)溫度(du)(du)(du)達到了最高溫度(du)(du)(du) 100℃，而(er)溫度(du)(du)(du) 20℃的(de)(de)(de)前(qian)鋒(feng)在(zai)2800s時蔓(man)延至平導(dao)洞(dong)口(kou)位置。

綜上所述(shu)，鷓鴣(gu)山特長(chang)隧(sui)道項目中，鋼波紋板不僅在通風影(ying)響(xiang)下更優于(yu)現澆(jiao)鋼筋(jin)混(hun)凝土，在最(zui)嚴(yan)重的火災情況下也(ye)能(neng)有效控制煙流(liu)，不會出現回流(liu)，工程造價優于(yu)現澆(jiao)鋼筋(jin)混(hun)凝土，全拼(pin)裝(zhuang)式鋼波紋管(guan)施工便捷性和時效性尤為顯(xian)著(zhu)。

鷓(zhe)鴣(gu)山(shan)特長(chang)隧道所(suo)設置的通風平導，長(chang)度(du)約4公里。鋼波紋板安裝僅用1個月工期就全面完工，比現澆鋼筋混凝土工期縮短5倍以上，為業主節省大量工期及工程成本。