秦岭终南山特长公路隧道关键技术2010版 -中国道桥网

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资料名称:	秦岭终南山特长公路隧道关键技术2010版
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秦岭终南山特长公路隧道关键技术研究2010年100元（精装本）.pdf

陕西省于1999年10月决定修建西安安康高速公路，通过多种技术方素的比选，优化与反复研究，最终选定以长达18.02km的特长公路隧道秦岭终南山公路隧道，一次穿越秦岭，由此可净缩短公路里程63km，降低公路高程达975m.
秦岭终南山公路隧道穿越秦岭山脉主峰，是国家高速公路网内蒙古包头至广东茂名高速公路陕西境内的重要路段和控制性工程，也是陕西省"二六三七"高速公路网西安至安康高速公路的控制性工程。隧道接双向四车道高速公路标准建设，南北洞口间里程长18.02km，设计速度80km/h，建筑限界净高5m，净宽10.50m，行车道宽2x3.75m，侧向宽度1.5m，纵坡+0.3%~一1.1%，隧道进出口高程分别为897m和1025m。隧道所穿越的秦岭终南山段，其岩性主要为混合片麻岩和花岗岩，各类围岩长度比例为：II类3%, II类12%,IV类42%,V~VI类43%(此处按公路隧道设计新规范，对围岩级已有变动)，大小断层共约40余条。隧道施工采用爆法掘进开挖，主要地质灾害为施工开挖时围岩失稳和岭段局部有岩爆显现。需要特提到的是：隧道施工组织利用了东侧当时正在扩挖的，相邻的西康铁路隧道右线作为工平导，以八条施工横通道增加作业面，做到"长隧短打"，大大加速了开挖进度；并采用有轨车及汽车进行施工运输，曾创造全断面据进月进尺429.5m的新纪录。
秦岭终南山公路隧道为世界级越特长隧道。在此之前，我国已通车最长的公路隧道仅4km左右，国外已通车最长的高速公路隧道长度为10.9km(日本关越隧道)。修建长度18.02km的持长公路隧道，无论是国内还是国外在工程建设，施工管理，建成运营等方面都无类似的工程技术经验可以借鉴，难度非常巨大。而其中最关键的则是特长公路隧道的运营通风，防灾救援，交通监控和运营维护与管理技术等几个方面，亟须开展科研攻关。
为此，交通运输部组织有关单位联合开展了"秦岭终南山特长公路隧道关键技术研究"科技攻关。科研项目组采用产学研相结合的方式，针对特长隧道上述的通风，防灾，监控，运营管理等关键技术难题，通过理论分析，数值模拟，物理模型试验以及现场测试取得了多项创新性研究成果：
(1)首次系统开展了我国公路车辆一氧化碳，能见度的基准排放量研究，并提出了有关修正系数：以人体血液中碳氧血红蛋白饱和度安全值为限，提出了确定洞内一氧化碳允许浓度的方法，为制定特长公路隧道卫生控制标准提供了理论依据；通过对依托工程通风方案进行系统验证和局部构造优化，提出了送排风短道因子回的量化指标；提出了隧道运营通风工况模拟设计方法。上述成果较好地解决了该隧道采用三竖井送排式纵向通风方式所涉及的诸多技术难题。
(2)首次创建了能以模拟各种复杂工况的公路隧道火灾网络通风试验基地。基于多次火灾试验，提出了火灾通风控制基准；还首次提出了包含火风压，节流效应，烟流阻力等因素的公路隧道火灾工况下的动态网络通风计算方法，并研制出相应的程序软件。建立了一套完善的公路隧道防灾救援设计方法。
(3)首次提出了一种"安全置信系数法"，将之应用于特长公路隧道监控系统规模的确定；提出了基于滤波器与灰色系统的交通参數处理方法；建立了根据交通量车速洞外亮度的照明控制模型，基于模糊表格法的通风控制模型，隧道配电控制系统网络模型等；给出了配电网地理信息系统的功能要求和图形平台的选择方法。
(4)首创了编目，任务，管理三大体系的隧道管理模式，建立了秦岭终南山特长公路隧道交通安全管理体系，并建立了切实有效的应急预案；首次在隧道机电系统中引入"功能位置"的概念，提出了项目矩陈及故障分析方法，建立了一种隧道机电维护闲环控制体系：基于地理信息系统，虚拟现实等信息技术，开发了隧道管理系统软件，实现了资料信息的自动，快速，立体化搜索，查询与调用。
研究成果已适时应用于秦岭终南山特长公路隧道的设计，建设与运营管理等许多方面，取得了显著的经济效益和社会效益；同时，已推广应用于国内多座公路隧道，取得成功。本项目长达八年的科技攻关支撑，保障了秦岭终南山特长公路隧道的顺利建设和安全运营，整体上提升了我国公路隧道建设与运营的技术水平。
在秦岭终南山隧道建成通车近3年之际，随道科研项目组将其研究成果著作成书，付梓问世。作为秦岭终南山公路隧道技术委员会的一员，对此我们深感欣慰和嘉许。希望这本著作的研究内容和研究方法对从事隧道勘察，设计，施工和科研方面的广大读者都能有所助益，为推动我国隧道工程技术的进步作出应有的贡献。

秦岭终南山公路隧道是世界长度第一，规模最大的高速公路隧道(单洞长18.02km,双洞总长36.04km)。该隧道的建成通车，将我国公路隧道长度的纪录由4km提升至18km，创造了工程领域的"终南奇迹"，为我国今后特长公路隧道的建设奠定了技术基础，是我国公路隧道建管技术进入世界先进行列的里程碑。由于秦岭终南山隧道的修建，净缩短公路里程63km，并降低公路高程975m，在行车快捷，安全，节约，环保等方面产生了巨大的社会经济效益。

第1章综述
1.1项目立项的背景和目的
1.2项目主要研究内容5 
L.3 国内外相关技术及研究现状... ..... 6 
1.4主要研究成果........11 
第2章 通风技术研究.... .14 
2.1概述.........14 
2.2 汽车动态排放参数研究..18 
2.3通风控制标准..........25 
2.4隧道复杂通风网络分析技术..29 
2.5 隧道通风物理模型试验技术
2.7通风系统优化的数值仿真分析
2.6 隧道通案研..48
2.8 通风系统优化的物理模型试验分析
2.9通风参数现场测试分析
2.10通风系统工研究
2.11交通量分析及风机控制研究 .93 
2,12主要成果...............99 
本章参考文献..........107 
第3章防灾救援技术研究.......112 
3.1概述
3.2大灾数据库系统....... 121
3.3火灾物理模型验
3.4大灾数值模拟..........149 
3.5灾模式下的术
3.6公路隧道火灾报警系统...........170 
3.7公路隧道防灾救援体系.......... 175 
3.8 隧道衬砌结构火灾损伤评定办法及修复加固技术180
3.9装运易燃易爆和危险品车辆进入隧道的安全运输管理办法..............183 
3.10主要成果............ ......190 
本章参考文献.......... .............201 
第4章监控技术研究......205 
4.1概述........ ......205 
4.2隧道交通监控设施配置原则与方法研究 205
4.3公路隧道交通控制技术研究..... .... 211 
4.4隧道通信控制网络研究...... 233 
4.5公路隧道通风，照明控制系统研究..248 
4.6配电自动化技术研究....... ........ 263 
4.7软件开发.....................280 
4.8系统测试与试验...........304 
4.9秦岭终南山公路隧道监控系统方案...306 
4.10主要成果.......... 319 
本章参考文献......... 322 
第5章 管理与养护系统研究... 324 
5.1概述...... 324 
5.2交通安全管理研究.326 
5.3结构养理327.
5. 机电维理研究
5.6 管养机构设置研究..... 381 
5.7信息技术应用研究......... 384 
本章参考文献
第6章成果在依托工程中的应用测试与运营总结..... 404
6.1科研成果在秦岭终南山公路隧道的应用测试..........404
6.2秦岭终南山隧道运营总结与回顾...... 412