断面隧道设计技术.ppt
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1、大断面隧道设计技术大断面隧道设计技术陈寿根陈寿根西南交通大学西南交通大学2010年年5月月9日日(乌鲁木齐乌鲁木齐)秦岭终南山公路隧道秦岭终南山公路隧道 ITAITA隧道断面划分隧道断面划分隧道断面划分隧道断面划分标标标标准准准准划分划分净净空断面空断面积积(m2m2)超小断面100日本隧道断面划分日本隧道断面划分日本隧道断面划分日本隧道断面划分标标标标准准准准高速铁路隧道的特点:高速铁路隧道的特点:l需考虑列车在隧道内高速运行时的空气动力学效应;需考虑列车在隧道内高速运行时的空气动力学效应;l一般采用扁平大断面隧道。一般采用扁平大断面隧道。扁平大断面隧道的静力学特点扁平大断面隧道的静力学特点
2、拱顶稳定性差(受拉);拱顶稳定性差(受拉);有较大松弛地压;有较大松弛地压;支护的受力条件差支护的受力条件差(受拉受拉);开挖后的围岩应力集中程度大开挖后的围岩应力集中程度大 ,塑性区增大;,塑性区增大;隧道底脚处应力集中大,地基承载力要求高。隧道底脚处应力集中大,地基承载力要求高。大断面隧道设计大断面隧道设计l高速铁路的大断面隧道与公路大断面隧道相比要小得多。l高速公路隧道断面积达到170-200m2,局部断面积甚至达230m2开挖宽度达23m以上。l我国最大断面的铁路隧道是位于设计时速达350公里的郑西高速铁路上的张茅隧道(全长8483米),其最大开挖断面面积达164平方米。大断面隧道设计
3、大断面隧道设计包括:大断面隧道设计包括:l净空断面形式设计;净空断面形式设计;l衬砌结构设计;衬砌结构设计;l辅助坑道设计;辅助坑道设计;l防排水设计;防排水设计;l隧道洞口形式及景观设计;隧道洞口形式及景观设计;l防灾救援设计;防灾救援设计;l隧道内相关设施设计。隧道内相关设施设计。大断面隧道设计隧道断面设计主要考虑下列因素:隧道断面设计主要考虑下列因素:l隧道建筑限界;隧道建筑限界;l轨道数量和线间距;轨道数量和线间距;l缓解空气动力学效应所需的空间;缓解空气动力学效应所需的空间;l需预留的空间需预留的空间,如安全空间、避难如安全空间、避难和救援空间、养护维修及工程技和救援空间、养护维修及
4、工程技术作业空间、其他使用要求所需术作业空间、其他使用要求所需的空间;的空间;l设备安装空间等。设备安装空间等。斜切式洞口设计:降低瞬变压力与微气压波。需要时设置洞口缓冲结构。隧道洞口设计隧道洞口景观设计和谐成为亮丽的风景和谐成为亮丽的风景单线隧道:净空断面积单线隧道:净空断面积60m2双线隧道:净空断面积双线隧道:净空断面积92m2采用采用250km/h250km/h铁路隧道衬砌内轮廓设计铁路隧道衬砌内轮廓设计隧道净空设计隧道净空设计单洞双线和双洞单线方案选择比比较项较项目目单单洞双洞双线线隧道方案隧道方案双洞双洞单线单线隧道方案隧道方案施工施工难难度及度及风险风险 断面大,在断面大,在软软
5、弱弱围围岩中岩中发发生坍生坍塌的机会塌的机会较较多,容易多,容易发发生生变变形,形,风险较风险较大大断面断面较较小,小,发发生坍塌,生坍塌,变变形的机形的机会相会相对较对较少,少,风险较风险较小小运运营营通通风风难难以利用活塞以利用活塞风风可以充分利用活塞可以充分利用活塞风风防灾救援防灾救援当隧道内当隧道内发发生火灾生火灾时时,消防,消防灭灭火与救灾火与救灾难难度大,度大,线线路将中路将中断运断运营营当一座隧道内当一座隧道内发发生火灾生火灾时时,可通,可通过过另一座隧道帮助另一座隧道帮助灭灭火,并利火,并利用横通道用横通道紧紧急疏散人急疏散人员员,仅仅中中断一条断一条线线路运路运营营空气空气动
6、动力学影响力学影响 相相对对小小相相对对大大环环境影响境影响相相对对小小相相对对大大工程投工程投资资较较低低大大2040单洞双线和双洞单线方案选择原则:l当隧道长度小于10km时,一般采用单洞双线单洞双线隧道方案,可利用施工时的辅助坑道作为防灾救援和人员疏散的紧急出口。l当隧道长度为1020km时,应结合隧道两端引线、车站布点等相关工程情况进行系统的经济技术比选技术比选。也可结合防灾救援及养护维修考虑,采用双线隧道加贯通平导的方案进行比较。l当隧道长度大于20km时,从防灾救援方面考虑,一般采用双洞单线双洞单线隧道方案。隧道净空设计大断面隧道设计衬砌结构设计现代隧道衬砌结构设计的特点:l采用岩
7、石力学模型,而不采用传统的荷载结构模型;l围岩既是荷载的来源,又是承载结构;l围岩是主要的承载结构;l锚喷支护只是用来加固围岩,提高围岩的承载能力;l二次衬砌作为安全储备,视具体情况决定是否施设;l强调信息化施工。大断面隧道设计衬砌结构设计衬砌结构类型有:l单层衬砌;l复合式衬砌;l拼装式衬砌等。拼装式衬砌(管片衬砌)一般用于盾构掘进机法施工;对于钻爆法施工的隧道,多采用单层衬砌和复合式衬砌。大断面隧道设计衬砌结构设计单层衬砌和复合式衬砌的本质区别:单层衬砌各支护层间不设置隔离层(防水板),而是采用自防水措施。图14.大断面隧道设计衬砌结构设计单层衬砌和复合式衬砌的一般适用性单层衬砌和复合式衬
8、砌的一般适用性:l单层衬砌更适用于围岩自稳能力较好,地下水不丰富的岩石隧道;l复合式衬砌更适合地下水丰富的土质或软弱围岩隧道。大断面隧道设计衬砌结构设计复合式衬砌结构设计复合式衬砌结构设计排水型复合式衬砌排水型复合式衬砌防水型复合式衬砌防水型复合式衬砌新建和改建隧道防排水,应采用“防、排、截、堵结合,因地制宜,综合治理”的原则大断面隧道设计衬砌结构设计排水型复合式衬砌排水型复合式衬砌二次衬砌不承受水压力;初期支护承担施工阶段全部荷载;二次衬砌承担附加荷载以及作为安全储备。防水型复合式衬砌防水型复合式衬砌二次衬砌承受水压力,一般远大于围岩压力;初期支护承担施工阶段全部荷载;二次衬砌承担全部后期围
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- 断面 隧道 设计 技术
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