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正文內(nèi)容

隧道建筑用書(shū)(編輯修改稿)

2025-01-12 00:53 本頁(yè)面
 

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 050~K111 K11360~K11390、 K11470~K11505)。 隧道洞口位置及形式 洞門位置選擇標(biāo)準(zhǔn) 一般應(yīng)依據(jù)具體工點(diǎn)的地形、地質(zhì)、水文等條件,結(jié)合工程施工安全、環(huán)境保護(hù)要求、洞口相關(guān)工程加以全面研究,綜合比較其經(jīng)濟(jì)、技術(shù)上的合理性和安全性。同時(shí)注意在城鎮(zhèn)附近或與公路交叉的地段應(yīng)與周圍景觀和交叉方式相協(xié)調(diào)。 洞口位置應(yīng)選擇在坡面穩(wěn)定、地質(zhì)條件較好、無(wú)不良地質(zhì)現(xiàn)象處。不應(yīng)在山體不穩(wěn)或有明顯偏壓、滑坡、崩坍、松散堆積體、泥石流溝等地段進(jìn)洞。 當(dāng)巖層傾斜,層理、片理結(jié)合很差或存在軟弱結(jié)構(gòu)面時(shí) ,不宜大挖,避免斬?cái)鄮r腳,以防止順層滑動(dòng)或塌方。宜盡量早進(jìn)洞或設(shè)明洞引進(jìn)。不能避開(kāi)堆積層進(jìn)洞時(shí)(不宜采用清方的辦法縮短洞口)必要時(shí)接長(zhǎng)明洞。 黃土地區(qū)(干燥無(wú)水、密實(shí)、穩(wěn)定的老黃土?xí)r)可按一定的挖深進(jìn)洞,有水或新黃土則不宜大挖。洞口應(yīng)避開(kāi)沖溝,防止坡面沖蝕產(chǎn)生泥石流。 洞口為軟巖或軟硬巖互層時(shí),應(yīng)適當(dāng)降低邊仰坡高度,以減少風(fēng)化暴露面,同時(shí)對(duì)軟巖坡面可作適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)。 洞門形式 選擇標(biāo)準(zhǔn) 洞門形式的選擇應(yīng)適應(yīng)地形、地質(zhì)的需要,同時(shí)考慮施工方法和施工需要。一般地形等高線與線路中線斜交角度在 45176?!? 65176。之間,地面橫坡較陡,地質(zhì)條件好,無(wú)落石掉塊現(xiàn)象時(shí),可選擇斜交洞門;當(dāng)斜交角度大于 65176。時(shí),地面橫坡較陡,或一側(cè)地形凸出,可考慮用臺(tái)階洞門;當(dāng)斜交角度小于 45176。時(shí),地面橫坡較陡,邊仰坡刷方較高,有落石掉塊掉塊威脅運(yùn)營(yíng)安全時(shí),考慮接長(zhǎng)明洞。 常用的洞門形式主要有端墻式 . 翼墻式和臺(tái)階式 . 柱式 . 削竹式和喇叭口式。 洞門確定 從地質(zhì)勘察報(bào)告縱斷面圖上看出洞口接近巖腳,土層穩(wěn)定性差,圍巖易坍塌,故采用翼墻式洞門。從本隧道進(jìn)口地形平面圖可見(jiàn)地形等高線與線路中心斜交角小于 65? ,地面橫坡較陡,邊坡刷方較高,存在偏壓?jiǎn)栴},故采用單側(cè)翼墻形勢(shì)。在進(jìn)口位置選擇上主要考慮邊仰坡穩(wěn)定及土石方量大小,從縱斷面圖看,進(jìn)口段有沖積階地,地形平緩,考慮到在 K8+250 處有一與線路平行的斷層影響施工及土方量大小,采用接長(zhǎng)明洞。同時(shí)從洞門基礎(chǔ)承載力以及建成后的沉降問(wèn)題考慮,洞門選擇在 K8+260 處合適。 隧道橫斷面設(shè)計(jì) 隧道凈空與限界 隧道凈空是指隧道襯砌內(nèi)輪廓線所包圍的空間,包括隧道建筑界限、通風(fēng)、照明及其他所需面積。隧道斷面形狀和尺寸應(yīng) 該 根據(jù) 其 圍巖壓力 來(lái) 求得最 經(jīng)濟(jì) 的斷面形狀。 “隧道建筑限界 ”是指建筑物(包括襯砌、通風(fēng)管道等)不能侵入的一種限界。公路隧道建筑限界由行車道寬度( W)、左側(cè)向?qū)挾取⒂覀?cè)向?qū)挾龋?L)、余寬( C)、人行道寬度( R)或檢修道寬度( J)等組成。相應(yīng)基本寬度的數(shù)值規(guī)定可參考規(guī)定。為了消除或減少隧道邊墻給駕駛員帶來(lái)恐之沖撞的心理效應(yīng)(側(cè)墻效應(yīng)),保證一定車速的安全通行,應(yīng)在行車通道的兩側(cè)設(shè)置一定的寬度的側(cè)向?qū)挾然蛴鄬挕? 建筑限界高度,高速公路、一級(jí)公路、二級(jí)公路取 5m,三、四級(jí)公路取 。 當(dāng)設(shè)置檢修道或行人通道時(shí),不設(shè)余寬;當(dāng)不設(shè)檢修道或人行道時(shí)。應(yīng)設(shè)不小于 25cm 寬的余寬;隧道路面橫破,當(dāng)隧道為單向交通時(shí),應(yīng)取單面破;當(dāng)隧道為雙向交通時(shí),可取雙面破。坡度應(yīng)根據(jù)隧道長(zhǎng)度、平縱線形等因素綜合確定,一邊拿可采用 %~ %。當(dāng)路面采用單面破時(shí),建筑限界底邊線與路面重合;當(dāng)采用雙面破時(shí),建筑限界底邊線應(yīng)水平置于路面最高處。對(duì)于單車道四級(jí)公路的隧道應(yīng)按雙車道四級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)建修。 本工程隧道凈寬 10m( ++2++),凈高 。限界基本寬度 , 行車道:, 路緣 帶: , 側(cè)向余寬: , 人行道:雙側(cè) , 限界凈高: , 人行道 凈高: 。 所以設(shè)計(jì)建筑限界如圖 2. 1 示 。 圖 隧道建筑限界 (單位: cm) 隧道襯砌內(nèi)輪廓線 隧道襯砌設(shè)計(jì)應(yīng)綜合考慮地質(zhì)條件、斷面形狀、支護(hù)結(jié)構(gòu)、施工條件等,并應(yīng)充分利用圍巖的自承能力。襯砌應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性,保證隧道長(zhǎng)期安全使用。襯砌結(jié)構(gòu)類型和尺寸,應(yīng)根據(jù)使用要求、圍巖級(jí)別、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件、隧道埋置深度、結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn), 并結(jié)合工程施工條件、環(huán)境條件,通過(guò)工程類比和結(jié)構(gòu)計(jì)算綜合分析確定。在施工階段,還應(yīng)該根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)調(diào)整支護(hù)參數(shù),必要時(shí)可通過(guò)試驗(yàn)分析確定。隧道斷面設(shè)計(jì)主要解決內(nèi)輪廓線、軸線和截面厚度三個(gè)問(wèn)題。襯砌的內(nèi)輪廓線應(yīng)盡可能地接近建筑限界,而且使襯砌內(nèi)表面圓順,不留棱角。襯砌斷面的軸線應(yīng)當(dāng)盡量與斷面壓力軸線重合,使各截面主要承受壓力作用而無(wú)拉力作用。經(jīng)驗(yàn)表明,當(dāng)襯砌承受徑向分布的靜水壓力時(shí),結(jié)構(gòu)軸線以圓形最理想;當(dāng)襯砌主要承受豎向荷載和不大的水平側(cè)壓力時(shí),結(jié)構(gòu)軸線上部宜采用圓弧形或尖拱形,下部則做成直墻式襯砌;當(dāng)承 受豎向荷載和較大的側(cè)壓力時(shí),宜采用五心圓曲墻式襯砌。當(dāng)有底鼓壓力時(shí),則結(jié)構(gòu)底部應(yīng)施筑仰拱為宜。襯砌各截面厚度根據(jù)隧道所在的地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件不同而變化,也與隧道受到荷載大小、跨 度、襯砌材料和施工條件有關(guān)。隧道建筑物各部結(jié)構(gòu)的截面最小厚度應(yīng)大于規(guī)范規(guī)定的最小厚度值。 隧道的內(nèi)輪廓必須符合前述的隧道建筑凈空限界,結(jié)構(gòu)的任何部位都不應(yīng)侵入限界以內(nèi)。隧道的內(nèi)輪廓還應(yīng)滿足洞內(nèi)路面、排水設(shè)施、裝飾的需要,并為通風(fēng)、照明、消防、監(jiān)控、營(yíng)運(yùn)等內(nèi)部裝修設(shè)施提供安裝空間,同時(shí)考慮圍巖變形、施工方法影響的預(yù)留富裕量,使確定的 斷面形勢(shì)及尺寸符號(hào)安全、經(jīng)濟(jì)、合理的原則。 為了有利于施工時(shí)襯砌模板的制作,以及利于洞內(nèi)設(shè)施的布置,規(guī)范規(guī)定在橫斷面輪廓設(shè)計(jì)方面推行標(biāo)準(zhǔn)化。按照規(guī)范規(guī)定,隧道內(nèi)輪廓 要 統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),即拱部為單心半圓,側(cè)墻為大半徑圓弧,仰拱與側(cè)墻間用小半徑圓弧連接。本工程隧道為二級(jí)公路隧道,設(shè)計(jì)時(shí)速為 80km/h。根據(jù)設(shè)計(jì)速度相應(yīng)的建筑限界,可參考規(guī)范隧道內(nèi)輪廓幾何尺寸計(jì)算算例設(shè)計(jì)本工程的襯砌內(nèi)輪廓線,如上圖 示。 60 60電 纜溝 R2 0邊 水溝 圖 隧道襯砌內(nèi)輪廓標(biāo)準(zhǔn)斷面 (單位: cm) 3 隧道洞門設(shè)計(jì)及強(qiáng)度、穩(wěn)定性驗(yàn)算 入口段 洞門設(shè)計(jì) 進(jìn)洞口采用一般隧道門,該處土層穩(wěn)定性差,圍巖易坍塌,在 K8+250 處左側(cè) 15m 左右存在一條基本平行與設(shè)計(jì)隧道方向的裂隙,故可采用單翼墻式洞門。洞門參考初設(shè)如下圖 示。 設(shè)計(jì)標(biāo)高 圖 入口洞門初設(shè)示意圖(單位: cm) 洞門強(qiáng)度及穩(wěn)定性驗(yàn)算 翼墻式洞門是承受土石主動(dòng)壓力的擋土墻,洞門與翼墻共同承 受土石主動(dòng)壓力,亦即應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)的整體作用。 翼墻不僅與主墻共同承受縱向土石主動(dòng)壓力,而且還承受橫向土石主動(dòng)壓力。因此,在計(jì)算翼墻洞門時(shí),可先驗(yàn)算翼墻本身的穩(wěn)定性和強(qiáng)度。 ,可以洞門前一延米處,取其平均高度,按承受主動(dòng)壓力的擋土墻來(lái)計(jì)算,從而確定整個(gè)翼墻尺寸和截面厚度,計(jì)算過(guò)程中,可忽略翼墻與主墻間連接的抗剪作用; ,再驗(yàn)算洞門主墻受力最大的 A 部分與翼墻一起的穩(wěn)定, 及洞門 主墻 A 部分的自重和翼墻的自重,共同抵抗作用在洞門主墻 A 部分墻背的主動(dòng)壓力,使之不能移動(dòng),從而確定主墻 A 部分的尺寸; B 部分基礎(chǔ)落在襯砌頂上,而與 A 部分無(wú)聯(lián)系的擋土墻來(lái)驗(yàn)算,由此所確定的B 部分結(jié)構(gòu)厚度是偏安全的。通常,是 取 的一個(gè)窄條來(lái)計(jì)算其強(qiáng)度和穩(wěn)定性。為了使計(jì)算簡(jiǎn)化和便于施工, B 部分的截面厚度可取與 A 部分相同; C 部分可以按一承受主動(dòng)壓力的獨(dú)立擋土墻來(lái)計(jì)算。 設(shè)計(jì)標(biāo)高CBA 圖 洞門強(qiáng)度及穩(wěn)定性驗(yàn)算示意圖 (單位: cm) 翼墻 ( 1) 壓力的計(jì)算 1)各項(xiàng)物理 力 學(xué)指標(biāo) ( 其中 ? 為計(jì)算摩擦角, ? 為巖石的重度, f 為基底摩擦系數(shù), ? 為基底容許應(yīng)力,假定仰坡坡度為1: 時(shí)得到: ? 分別為端墻和翼墻的傾斜角度, ? 為坡的角度) 2)土壓力系數(shù) )(? 的計(jì)算 )t a nt a n1(t a n)t a n1(t a n )t a nt a n1)(t a n)( t a nt a n)( t a nt a n1(t a nt a nt a nt a n 222????? ??????????? ??? ??????? ? ? ? ?? ? ? ?ta n ta n 1 ta n ta nta n 1 ta n ta n? ? ? ?? ? ? ? ???? ?? ? ?2ta n 4 5 / 2pK ?? ? ? ( 3)土壓力的計(jì)算 H H? ? ??? 212aEH? ??? 21 22p p pE h bK ch K??? G Hb?? ( 2) 穩(wěn)定性 及 強(qiáng)度的驗(yàn)算 1)抗傾覆穩(wěn)定性的驗(yàn) 算 0 0yMK M??? 滿足傾覆穩(wěn)定的要求。 2)滑動(dòng)穩(wěn)定性的驗(yàn)算 pcaNf EK E?? ??? 滿足滑動(dòng)穩(wěn)定的要求。 3)合力的偏心距的驗(yàn)算 02yMMCNBeC??????? 滿足基 底 合力的偏心距。 4)基底壓應(yīng)力的驗(yàn)算 6Be< , m a x , m in 61N eBB? ???
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