波紋鋼腹板在鷓鴣山隧道項目得到更好的應(yīng)用

2020開年的疫情大戰(zhàn)中，武漢火神山、雷神山醫(yī)院拔地而起向全世界展示了中國基建狂魔的瘋狂加速度！眾所周知，工程建設(shè)中，縮短工期、有效利用時間，提高效率顯而易見地能能節(jié)省大量人力資源，有效降低成本！而鋼波紋管（板）結(jié)構(gòu)正是以其加工速度快、運輸便捷、安裝迅速可大大縮短工期這三大優(yōu)勢走紅國內(nèi)外工程界，并為我國公共交通工程做出了積極的貢獻。鷓鴣山隧道項目正是運用了鋼波紋板結(jié)構(gòu)，為業(yè)主大大縮短了工程工期,節(jié)省大量人工、時間成本。

根據(jù)西南交通大學(xué)《鷓鴣山隧道風(fēng)平導(dǎo)中隔墻材料采用鍍鋅鋼波紋板可行性研究報告》對采用鍍鋅鋼波紋板作為中隔墻的后的運營通風(fēng)、火災(zāi)排煙、結(jié)構(gòu)受力、通風(fēng)阻力系數(shù)對比、經(jīng)濟性、施工便捷及時效性等研究分析認為：鷓鴣山隧道通風(fēng)平導(dǎo)采用鍍鋅鋼波紋板作為中隔墻材料，且采用全拼裝式施工便捷性和時效性更為顯著，故項目采用全拼裝式鋼波紋板結(jié)構(gòu)。

鷓鴣山特長隧道位于四川省阿壩洲境內(nèi)，是汶川至馬爾康高速公路控制性工程之一。項目路線起于理縣山腳壩，沿來蘇河上行，穿鷓鴣山隧道進入王家寨，路線長約12公里，沿鷓鴣山隧道長度近9公里，隧道出口路線左側(cè)設(shè)置一座通風(fēng)平導(dǎo)，長約4公里，最大埋深約1.5公里。平導(dǎo)地處海拔高度約3100米，部分施工段落可能有瓦斯氣體溢出，使用現(xiàn)澆鋼筋混凝土施工工藝復(fù)雜，涉及工序繁多，有養(yǎng)護周期，整體施工時間較長。且施工質(zhì)量不易保證，混凝土壁面較為粗糙，通風(fēng)摩擦阻力較大

因此，在承建鷓鴣山隧道項目過程中，我公司用通風(fēng)平導(dǎo)新型中隔墻技術(shù)作為鋼筋混凝土隔墻的替代品。為避免新風(fēng)和污風(fēng)的混合，保證兩端通風(fēng)方向與鋼波紋板縱向方向一致，鋼波紋板之間搭建如下圖示縱向塔接，由于平導(dǎo)縱向長度過長，新型中隔墻在安裝過程中需要設(shè)置固定柱作為固定點，防止鋼波紋板在縱向上向兩側(cè)變形。

我們采用FLUENT分析其通風(fēng)性能，主要涉及采用新型中隔墻之后通風(fēng)效果的變化。如下表所示：

由于鋼波紋板表面鍍鋅，相較于混凝土更加光滑。通風(fēng)阻力更小，因而采用鋼波紋板作為中隔墻更適用于隧道的運營通風(fēng)。 結(jié)合新型中隔墻的布置形式，中隔墻豎向幾乎沒有豎向剛度[7]，不會對拱頂有承載作用，但是其自重會對拱頂有向下加載作用。另外，新型中隔墻沿平導(dǎo)縱向均勻布置的型鋼固定柱會對拱頂局部區(qū)域 有支撐作用。

我們利用 Pyrosim 軟件中的 FDS 模塊對平導(dǎo)進行火災(zāi)情景模擬，重點關(guān)注了高溫?zé)熈鞯淖罡邷囟群蛿U散長度。

（↑平導(dǎo)結(jié)構(gòu)軸力 單位N）鑒于 FDS 中不能直接建立圓弧模型，因此采用極小的立方體等效代替平導(dǎo)的輪廓，其模型如下圖所示。根據(jù)相關(guān)規(guī)定，公路隧道火災(zāi)最大熱釋放功率在單向交通的隧道內(nèi)為30 MW[16]。綜合考慮計算的復(fù)雜程度以及計算結(jié)果的精確度，現(xiàn)只考慮 2 種工況，即在 ZK184+580處的左洞排風(fēng)聯(lián)絡(luò)道和 K186+035.37 處的右洞排風(fēng)聯(lián)絡(luò)道兩處分別添加一個火源，即模擬車輛在主洞和聯(lián)絡(luò)通道交界處著火而產(chǎn)生高溫?zé)煔怆S排風(fēng)道進入平導(dǎo)的情況。既有方案中平導(dǎo)運營通風(fēng)設(shè)計值為 13 m/s。

我們利用 Pyrosim 軟件中的 FDS 模塊對平導(dǎo)進行火災(zāi)情景模擬，重點關(guān)注高溫?zé)熈鞯淖罡邷囟群蛿U散長度。 在平導(dǎo)中，人眼高度處（1.8 m）距離平導(dǎo)起點溫度變化情況如下圖 所示。分析得出，由于平導(dǎo)內(nèi)部縱向風(fēng)流帶動高溫?zé)熈飨蚨赐饬鲃?，使得溫度在火?zāi)上游幾乎沒有影響，在1300 m 位置處溫度仍處于常溫。而在火災(zāi)下游，溫度沿著平導(dǎo)縱向方向呈現(xiàn)衰減趨勢，隨著距平導(dǎo)起點的距離的增加而降低。在1800s 時，平導(dǎo)內(nèi)的溫度達到了最高溫度 100℃，而溫度 20℃的前鋒在2800s時蔓延至平導(dǎo)洞口位置。

綜上所述，鷓鴣山特長隧道項目中，鋼波紋板不僅在通風(fēng)影響下更優(yōu)于現(xiàn)澆鋼筋混凝土，在最嚴重的火災(zāi)情況下也能有效控制煙流，不會出現(xiàn)回流，工程造價優(yōu)于現(xiàn)澆鋼筋混凝土，全拼裝式鋼波紋管施工便捷性和時效性尤為顯著。

鷓鴣山特長隧道所設(shè)置的通風(fēng)平導(dǎo)，長度約4公里。鋼波紋板安裝僅用1個月工期就全面完工，比現(xiàn)澆鋼筋混凝土工期縮短5倍以上，為業(yè)主節(jié)省大量工期及工程成本。