波纹钢腹板在鹧鸪山隧道项目得到更好的应用

2020开年的疫情大战中，武汉火神山、雷神山医院拔地而起向全世界展示了中国基建狂魔的疯狂加速度！众所周知，工程建设中，缩短工期、有效利用时间，提高效率显而易见地能能节省大量人力资源，有效降低成本！而钢波纹管（板）结构正是以其加工速度快、运输便捷、安装迅速可大大缩短工期这三大优势走红国内外工程界，并为我国公共交通工程做出了积极的贡献。鹧鸪山隧道项目正是运用了钢波纹板结构，为业主大大缩短了工程工期,节省大量人工、时间成本。

根据西南交通大学《鹧鸪山隧道风平导中隔墙材料采用镀锌钢波纹板可行性研究报告》对采用镀锌钢波纹板作为中隔墙的后的运营通风、火灾排烟、结构受力、通风阻力系数对比、经济性、施工便捷及时效性等研究分析认为：鹧鸪山隧道通风平导采用镀锌钢波纹板作为中隔墙材料，且采用全拼装式施工便捷性和时效性更为显著，故项目采用全拼装式钢波纹板结构。

鹧鸪山特长隧道位于四川省阿坝洲境内，是汶川至马尔康高速公路控制性工程之一。项目路线起于理县山脚坝，沿来苏河上行，穿鹧鸪山隧道进入王家寨，路线长约12公里，沿鹧鸪山隧道长度近9公里，隧道出口路线左侧设置一座通风平导，长约4公里，最大埋深约1.5公里。平导地处海拔高度约3100米，部分施工段落可能有瓦斯气体溢出，使用现浇钢筋混凝土施工工艺复杂，涉及工序繁多，有养护周期，整体施工时间较长。且施工质量不易保证，混凝土壁面较为粗糙，通风摩擦阻力较大

因此，在承建鹧鸪山隧道项目过程中，我公司用通风平导新型中隔墙技术作为钢筋混凝土隔墙的替代品。为避免新风和污风的混合，保证两端通风方向与钢波纹板纵向方向一致，钢波纹板之间搭建如下图示纵向塔接，由于平导纵向长度过长，新型中隔墙在安装过程中需要设置固定柱作为固定点，防止钢波纹板在纵向上向两侧变形。

我们采用FLUENT分析其通风性能，主要涉及采用新型中隔墙之后通风效果的变化。如下表所示：

由于钢波纹板表面镀锌，相较于混凝土更加光滑。通风阻力更小，因而采用钢波纹板作为中隔墙更适用于隧道的运营通风。 结合新型中隔墙的布置形式，中隔墙竖向几乎没有竖向刚度[7]，不会对拱顶有承载作用，但是其自重会对拱顶有向下加载作用。另外，新型中隔墙沿平导纵向均匀布置的型钢固定柱会对拱顶局部区域 有支撑作用。

我们利用 Pyrosim 软件中的 FDS 模块对平导进行火灾情景模拟，重点关注了高温烟流的最高温度和扩散长度。

（↑平导结构轴力 单位N）鉴于 FDS 中不能直接建立圆弧模型，因此采用极小的立方体等效代替平导的轮廓，其模型如下图所示。根据相关规定，公路隧道火灾最大热释放功率在单向交通的隧道内为30 MW[16]。综合考虑计算的复杂程度以及计算结果的精确度，现只考虑 2 种工况，即在 ZK184+580处的左洞排风联络道和 K186+035.37 处的右洞排风联络道两处分别添加一个火源，即模拟车辆在主洞和联络通道交界处着火而产生高温烟气随排风道进入平导的情况。既有方案中平导运营通风设计值为 13 m/s。

我们利用 Pyrosim 软件中的 FDS 模块对平导进行火灾情景模拟，重点关注高温烟流的最高温度和扩散长度。 在平导中，人眼高度处（1.8 m）距离平导起点温度变化情况如下图 所示。分析得出，由于平导内部纵向风流带动高温烟流向洞外流动，使得温度在火灾上游几乎没有影响，在1300 m 位置处温度仍处于常温。而在火灾下游，温度沿着平导纵向方向呈现衰减趋势，随着距平导起点的距离的增加而降低。在1800s 时，平导内的温度达到了最高温度 100℃，而温度 20℃的前锋在2800s时蔓延至平导洞口位置。

综上所述，鹧鸪山特长隧道项目中，钢波纹板不仅在通风影响下更优于现浇钢筋混凝土，在最严重的火灾情况下也能有效控制烟流，不会出现回流，工程造价优于现浇钢筋混凝土，全拼装式钢波纹管施工便捷性和时效性尤为显著。

鹧鸪山特长隧道所设置的通风平导，长度约4公里。钢波纹板安装仅用1个月工期就全面完工，比现浇钢筋混凝土工期缩短5倍以上，为业主节省大量工期及工程成本。