波紋鋼腹板在鷓鴣山隧道項目得到更好的應用

2020開年的疫情大戰中，武漢火神山、雷神山醫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，工程建設中，縮短工期、有效利用時間，提高效率顯而易見地能能節省大量人力資源，有效降低成本！而鋼波紋管（板）結構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勢走紅國內外工程界，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構，為業主大大縮短了工程工期,節省大量人工、時間成本。

根據西南交通大學《鷓鴣山隧道風平導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、火災排煙、結構受力、通風阻力系數對比、經濟性、施工便捷及時效性等研究分析認為：鷓鴣山隧道通風平導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構。

鷓鴣山特長隧道位于四川省阿壩洲境內，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，隧道出口路線左側設置一座通風平導，長約4公里，最大埋深約1.5公里。平導地處海拔高度約3100米，部分施工段落可能有瓦斯氣體溢出，使用現澆鋼筋混凝土施工工藝復雜，涉及工序繁多，有養護周期，整體施工時間較長。且施工質量不易保證，混凝土壁面較為粗糙，通風摩擦阻力較大

因此，在承建鷓鴣山隧道項目過程中，我公司用通風平導新型中隔墻技術作為鋼筋混凝土隔墻的替代品。為避免新風和污風的混合，保證兩端通風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，由于平導縱向長度過長，新型中隔墻在安裝過程中需要設置固定柱作為固定點，防止鋼波紋板在縱向上向兩側變形。

我們采用FLUENT分析其通風性能，主要涉及采用新型中隔墻之后通風效果的變化。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。 結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，新型中隔墻沿平導縱向均勻布置的型鋼固定柱會對拱頂局部區域 有支撐作用。

我們利用 Pyrosim 軟件中的 FDS 模塊對平導進行火災情景模擬，重點關注了高溫煙流的最高溫度和擴散長度。

（↑平導結構軸力 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的輪廓，其模型如下圖所示。根據相關規定，公路隧道火災最大熱釋放功率在單向交通的隧道內為30 MW[16]。綜合考慮計算的復雜程度以及計算結果的精確度，現只考慮 2 種工況，即在 ZK184+580處的左洞排風聯絡道和 K186+035.37 處的右洞排風聯絡道兩處分別添加一個火源，即模擬車輛在主洞和聯絡通道交界處著火而產生高溫煙氣隨排風道進入平導的情況。既有方案中平導運營通風設計值為 13 m/s。

我們利用 Pyrosim 軟件中的 FDS 模塊對平導進行火災情景模擬，重點關注高溫煙流的最高溫度和擴散長度。 在平導中，人眼高度處（1.8 m）距離平導起點溫度變化情況如下圖 所示。分析得出，由于平導內部縱向風流帶動高溫煙流向洞外流動，使得溫度在火災上游幾乎沒有影響，在1300 m 位置處溫度仍處于常溫。而在火災下游，溫度沿著平導縱向方向呈現衰減趨勢，隨著距平導起點的距離的增加而降低。在1800s 時，平導內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影響下更優于現澆鋼筋混凝土，在最嚴重的火災情況下也能有效控制煙流，不會出現回流，工程造價優于現澆鋼筋混凝土，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置的通風平導，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。