隧道施工图设计说明.doc
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1、隧道施工图设计说明一、初步设计批复及专家组意见执行情况本项目施工图设计严格按照关于铁路杭州南站综合交通枢纽配套彩虹快速路(市心路东入城口已建段)项目初步设计的批复及审查意见执行,项目建设内容及规模与批复一致,根据审查意见经过方案比选,已细化该节点的设计方案。为应对新老隧道的不均匀沉降,凿除老隧道部分结构的混凝土,设置变形缝并重新浇筑,对隧道底部土体进行注浆加固。相应的处理费用已增加。二、设计依据及设计范围1、设计依据(1)铁路杭州南站综合交通枢纽配套彩虹快速路(青年路-市心路)项目隧道初步设计(浙江西城工程设计有限公司)(2017.07).(2)铁路杭州南站综合交通枢纽配套彩虹快速路项目(青年
2、路-萧西路)工程地质勘察报告(施工图设计阶段)(浙江省工程物探勘察院)(2018.01)(3)铁路杭州南站综合交通枢纽配套彩虹快速路(青年路-市心路)项目隧道初步设计审查意见及回复(4)公路隧道设计规范(JTG D71-2004) (5)混凝土结构设计规范(GB50010-2010)(6)钢结构设计规范(GB50017-2003) (7)建筑结构荷载规范(GB50009-2012)(8)建筑抗震设计规范(GB50011-2010) (9)建筑结构可靠度设计统一标准(GB50068-2001)(10)建筑地基基础设计规范(GB50007-2012) (11)建筑基坑支护技术规程(JGJ 120-
3、2012)(12)建筑基坑工程技术规范(YB9258-97) (13)建筑桩基技术规范(JGJ94-2008)(14)地下工程防水技术规范(GB50108-2008) (15)地下防水工程质量验收规范(GB50208-2011) (16)公路隧道照明设计细则(JTG/TD70/2-01-2014) (17)公路隧道设计规范第二册 交通工程与附属设置(JTG D70/2-2014) (18)火灾自动报警设计规范(GB 50116-2013) (19)建筑设计防火规范(GB50016-2014)(20)建筑灭火器配置设计规范(GB50140-2005) (21)道路隧道设计规范(DG/T J08-
4、2033-2008)(上海)(22)泵站设计规范(GB50265-2010) (23)城市地下道路工程设计规范(CJJ221-2015)(24)混凝土结构耐久性设计规范(GB/T 50476-2008)注:在执行上述规范时,浙江省规范已规定的按浙江省规范执行,浙江省规范未做详尽规定或未列入的内容,按国家规范执行。2、设计范围本册图纸设计范围:U型槽段主体结构、明挖暗埋段主体结构。三、设计原则及设计标准1、设计原则(1)结构设计应满足城市规划、施工、防水、防火、防腐蚀等要求,应保证结构在施工及使用期间具有足够的强度、刚度和稳定性。(2)结构设计应根据结构或构件类型、使用条件及荷载等,选用与其特点
5、相近的结构设计规范和设计方法。(3)应根据本工程的工程地质和水文地质条件及城市总体规划要求,结合周围地面既有建筑物、管线、道路交通状况,通过对技术、经济、环保及使用功能等方面的综合比较,合理选择施工方法和结构型式。(4)结构设计应分施工阶段和使用阶段,按照承载能力极限状态及正常使用极限状态的要求,进行承载力、稳定、变形、抗浮、抗裂及裂缝宽度等方面的检算。(5)结构设计应进行横断面方向的受力计算,对下列情况时,尚应对其纵向强度和变形进行分析: 1)覆土荷载沿其纵向有较大变化时; 2)结构直接承受建、构筑物等较大局部荷载时; 3)地基或基础有显著差异时;4)地基沿纵向产生不均匀沉降时;5)地震作用
6、时;6)空间受力作用明显的区段,应按空间结构进行分析;7)隧道暗埋段结构、泵房、出入口接头处,由于结构变化较大,应设置变形缝;8)为满足结构不均匀沉降变形的需要,无特殊结构要求时,结构连续长度每25m40m设置一道变形缝,缝宽为20mm;9)结构计算简图应符合结构的实际工作条件,反映土层对结构的约束作用。2、设计标准(1)结构中主要构件的设计使用年限为100年。(2)结构中主要构件的安全等级为一级,按荷载效应基本组合进行承载能力计算时,相应的结构构件重要性系数取1.1,其他构件取1.0;临时构件的安全等级为三级,相应的结构构件重要性系数取0.9。(3)结构抗震设防烈度为6度,按7度设防,并在结
7、构设计时采取相应的构造措施,以提高结构的整体抗震能力。框架抗震等级为四级。(4)暗埋段内部结构与土体接触部位为所属环境类别为I-B,U型槽段(干湿交替)所属环境类别为I-C。(5)结构构件在永久荷载和可变荷载作用下,应按荷载准永久组合并考虑长期效应作用的影响进行结构构件裂缝验算。当计及地震、人防或其他偶然荷载作用时,可不验算结构的裂缝宽度,其最大计算裂缝宽度允许值为0.2mm。(6)混凝土除满足强度需要外,还必须考虑抗渗和抗侵蚀的要求。当地下结构处于有侵蚀地段时,应采取抗侵蚀措施,混凝土设计抗渗等级不小于P8。(7)结构应按最不利情况进行抗浮验算。在不考虑侧壁摩阻力时,其抗浮安全系数不得小于1
8、.05。当计及侧壁摩阻力时,其抗浮安全系数不得小于1.15。3、设计指标(1)道路等级:城市快速路;(2)设计速度:80km/h;(3)设计荷载:城-A级;(4)净空:车道净空不小于5.0m;(5)纵坡:U型槽段最大纵坡4.5%,最小纵坡0.5%;(6)路面横坡:1.5。四、 工程概况、工程地质及水文地质1、工程概况 彩虹快速路萧山段隧道工程西起金山路以西,东至市心路以东,其范围为主线桩号 K3+172K5+640,全长约2468米;连续下穿7条道路3条河道及沪昆铁路西货场,主线在工人路以西设置一对匝道于地面工人路相连接。且工人路至市心路440米范围为已经完成主体结构施工,新建部分与已建部分相
9、接。本次设计范围隧道工程设计起点始于隧道西出入口U型槽段(桩号为K3+172K3+320),接暗埋段(桩号为K3+320K4+395),全长1223.0米。2、 工程地质及水文地质详见铁路杭州南站综合交通枢纽配套彩虹快速路项目(青年路市心路)工程地质勘察报告(详勘阶段)。五、隧道结构设计1、结构型式隧道主体结构分四种断面型式:U型槽结构、U型槽+横撑组合结构、双跨矩形箱体结构、双跨矩形箱体加空腔结构。2、隧道结构参数U型槽段结构侧墙厚度为0.71.1m,底板厚度为0.81.3m;光过度段,光过度U型槽段侧墙顶部加横撑,横撑面尺寸为:1.0m x1.2m;横撑中心间距为5.78m;暗埋段结构均采
10、用双跨矩形箱体结构,顶板与底板厚度随隧道顶部附土深度变化为1.2m1.8m,侧墙厚度1.2m1.5m,中隔墙厚度为0.7m。隧道顶覆土厚度大于6m,为减小隧道顶部荷载,采用双跨矩形箱体上加空腔的结构。结构详细参数详见相关图纸。3、 隧道结构计算(1)计算荷载结构设计所考虑的荷载主要有永久荷载、可变荷载和偶然荷载。永久荷载:结构自重:指结构自身重量产生的沿各构件断面轴线均匀分布的竖向荷载。覆土压力:垂直荷载为计算截面以上全部土柱重量;水平荷载使用期间按静止土压力进行计算。地层抗力:根据结构与土层间实际作用情况代入计算,模拟为仅受压弹簧进行计算,其大小为抗力系数与约束变位之乘积。路基路面荷载:指作
11、用于结构底板上的路基路面自重产生的沿各构件断面轴线均匀分布的竖向荷载。可变荷载:地面车辆荷载及其动力作用(地面超载):城-A级,按均布20kPa计,扩散后作用在结构上,不计动力作用的影响。隧道内车辆荷载及其动力作用:城-A级,结构计算时取均布荷载值为20kPa;施工荷载:根据可能发生的情况对施工荷载进行组合。顶板施工时,作用于顶板上的均布荷载标准值不得大于20kPa。混凝土收缩作用及温度作用力:对于整体浇注的混凝土结构相当于降低温度20;对于整体浇注的钢筋砼结构相当于降低温度15;对于分段浇注的混凝土或钢筋砼结构相当于降低温度10。偶然荷载偶然荷载主要为地震荷载,抗震设防烈度为6度,框架抗震等
12、级为四级,地震加速度0.05g,考虑土压力和结构构件的地震效应,按0.05g的地震加速度转化为等效静荷载法进行计算。偶然组工况合按1.2恒载+1.3偶然荷载计。(2)抗浮验算经过各截面抗浮验算,暗埋段结构与U型槽段结构自重不能够满足抗浮要求的部分,设置抗拔桩,能够满足抗浮要求。其余不明之处参见建筑结构荷载规范GB50009-2012的规定值。(3) 结构设计计算采用岩土、隧道结构专用有限元分析软件MIDAS/GTS NX 2015 R1进行计算。经过计算,各结构截面尺寸均能满足各种荷载组合工况下的受力要求,计算结果详见计算书。六、工程材料 1、主体结构:C40纤维混凝土(掺聚丙烯纤维1.6kg
13、/m3);抗拔桩:C30水下混凝土;底板下垫层:C20素混凝土;光过段梁板结构:C30混凝土。2、钢筋、钢材和焊条钢筋:HPB300级、HRB400级;用电弧焊焊接Q235钢和HPB300级钢筋采用E43型焊条,焊接Q345钢和HRB400级钢筋采用E50焊条。焊接工艺及质量按国家现行标准钢筋焊接及验收规程(JGJ18-2012)的有关规定执行。3、螺栓:M24,M20。4、防水材料:详见隧道防水构造图。七、结构构造措施及要求1、钢筋混凝土保护层厚度隧道结构各构件钢筋的混凝土保护层厚度应同时满足混凝土结构设计规范(GB50010-2010)对最外层钢筋保护层厚度的要求:顶板:40mm;底板:4
14、0mm;中墙:40mm;侧墙:40mm;抗拔桩:75mm。2、钢筋混凝土构造要求隧道结构抗震设防烈度为6度,钢筋混凝土构造按7度抗震设防采取构造措施。(1)钢筋锚固钢筋的基本锚固长度按如下公式计算:lab=fyd/ft,为钢筋外形系数(光面钢筋取0.16,带肋钢筋取0.14),fy为钢筋抗拉强度设计值,d为钢筋的公称直径,ft为混凝土轴心抗拉强度设计值(当混凝土强度等级高于C60时,按C60取值)。本隧道主体结构各构件受力钢筋锚固度按抗震锚固laE取值,,laE=aaELab=aaELab,其中a、aE的取值见表。受拉钢筋锚固长度la、抗震锚固长度laE抗震非抗震注:1、la不应小于200。2
15、、锚固长度修正系数按下表取用,当多于一项时,可按连乘计算,但不应小于0.6。3、aE为抗震锚固长度系数,对一、二级抗震等级取1.15,对于三级抗震等级取1.05,对四级抗震等级取1.00.la=alablaE=aEla拉钢筋锚固长度修正系数a锚固条件a带肋钢筋的公称直径大于251.10施工过程中易受扰动的钢筋1.10锚固区保护层厚度3d0.80注:中间时按内插值。d为锚固钢筋直径。5d0.70(2)钢筋接头 1)所有构件外侧主筋接头宜位于跨中1/3净跨范围内,内侧主筋接头宜设在临近节点区1/3净跨范围内。 2)纵向受拉钢筋直径25mm时,采用焊接或机械连接,当直径25mm时,可采用搭接。 3)
16、绑扎搭接:搭接长度范围内需设置加密箍筋,其直径同原构件箍筋,间距不大于搭接钢筋较小直径的5倍且不大于100mm。(3)焊接钢筋的焊接长度:单面焊接取10d,双面焊接取5d。焊缝厚度不应小于主筋直径的0.3倍,焊缝宽度不应小于主筋直径的0.8倍。钢筋焊接前必须按施工条件进行试焊,合格后方可正式施作,焊接工艺及质量按国家现行标准的有关规定执行。(4)机械连接 钢筋的机械连接应优先采用等强直螺纹机械连接,并严格按国家相应的规范要求施工。在施工中采用的钢筋接驳器必须是经有关部门批准认可的合格产品,符合有关技术规程的规定,并经过现场实验合格后方可采用。机械连接接头等级级。 (5)纵向受力钢筋的同一连接区
17、段内钢筋接头百分率及连接区段长度L如下表所示(表中d为纵向受力钢筋的较小直径):纵向受力钢筋接头百分率及连接区段长度表接头形式接头百分率连接区段长度L受拉区受压区绑扎搭接25%25%L=1.3LaE焊接25%不限35d或500mm(取大值)机械连接25%不限35d 接头位置应避开梁端、柱端箍筋加密区;当无法避免时,应采用满足等强度要求的高质量的机械连接接头。(6)箍筋及拉筋 箍筋和拉筋的末端应弯成135弯钩,弯钩端头平直段长度不应小于10d(d为箍筋直径); (7)受力主筋的弯折及节点角部附加钢筋 1)为避免弯折钢筋弯弧下混凝土发生局部压碎破坏,受力主筋的弯弧半径应满足不小于下表规定:受力主筋
18、的弯弧半径表弯钩弯折位置受力主筋直径d25d25顶板、底板与边墙的节点6d8d顶板、底板与边墙的节点4d6d 2)节点角部附加钢筋:当受力钢筋直径d25mm时,为了使节点外角不出现过大的素混凝土区,应按照下图增设10150的角部附加筋,角部附加筋两端与主筋扎牢。如图所示。节点角部附加钢筋3) 本册图纸中如已标出钢筋长度、设置方式且与说明中节点大样图中不一致的,为有特殊要求的钢筋,两者均应满足,取其中较大者执行。不明 之处请在施工前与设计方沟通,以便及时明确。八、结构防水1、隧道防水设计标准(1)隧道结构均按防水等级二级的要求设计,即不允许漏水,结构表面可有少量湿渍,总湿渍面积不应大于总防水面积
19、的2;任意100m2防水面积上的湿渍不超过3处,单个湿渍的最大面积不大于0.2m2。(2)隧道主体结构应采用防水混凝土,混凝土抗渗等级P8,同时根据规范规范设置附加防水层(原则上都为外防水层)。2、隧道防水设计原则(1)隧道结构防水应遵循“以防为主、刚柔结合、多道防线、因地制宜、综合治理”的原则进行设计。(2)防水设计应根据不同的结构型式、水文地质条件、施工方法、施工环境、气候条件等,采取相适应的防水措施,只有在漏水量小于设计的要求、疏排水不会引起周围地层下降的前提下,允许对进入主体结构内的极少量渗水疏排。(3)确立钢筋混凝土结构自防水体系,并以此作为主体形成系统工程,即以结构自防水为根本,以
20、施工缝、变形缝等接缝防水为重点,辅以附加防水层加强防水。(4)选用的防水材料应具有环保性能,无毒、对地下水无污染;经济、实用;施工简便、对土建工法的适应性较好;适应本地的天气、环境条件;成品保护简单等优势。3、隧道防水技术措施混凝土结构自防水措施:(1) 添加优于级灰性能的粉煤灰(符合GB1596-1991)、矿渣微粉等矿物掺合料,(两种掺合料可以复掺,并根据掺量多的一种掺合料选择复掺最大掺量标准)、高效减水剂及具有补偿收缩功能的混凝土膨胀剂(符合GB8076-1997的规定,如UEA、TMS),混凝土膨胀剂仅添加于暗埋段顶板及与顶板同时浇筑的侧墙。(2) 为减少初期开裂和温差收缩裂缝应控制胶
21、凝材料用量、水胶比:(水:水泥+掺合料)0.45,胶凝材料的用量320400kg/m,不能小于280kg/m3,混凝土总用水量185kg/m3;胶凝材料中氯离子总量(总碱量3kg/m3),防止碱集料反应;混凝土的坍落度应满足混凝土泵送施工技术规范(JGJ/T10-95)的要求。砂、石骨料应符合地下工程防水技术规范(GB50105-2008)和地下防水工程质量验收规范(GB50208-2002)的要求;结构混凝土强度不低于C30,宜选用强度等级42.5MPa的P0、P、P型水泥。在夏季尽量采用夜间浇筑,顶板在初凝后尽可能立即蓄水养护,侧墙采用喷淋养护,养护时间不少于14天。如可能,养护至顶板附加
22、防水层施做前,之后及时施做附加防水层与保护层,并及时回填土。(3) 冬季应防止过大温差变化对新浇混凝土结构的影响。顶板开口部位和出入口要防止穿堂风、拔风现象。(4) 防水混凝土拌合物在运输后如出现离析,必须进行二次搅拌。当坍落度损失后不能满足施工要求时,应加入原水灰比的水泥浆或二次掺加减水剂进行搅拌,严禁直接加水。(5)浇捣主体结构底板混凝土需在保证基底干燥的前提下进行。变形缝、施工缝防水措施:(1) 变形缝防水1)本隧道暗埋段每隔2540m设置了一条变形缝,具体详见地道总体布置图。2)变形缝设置多道防水防线,兜绕成封闭环的中埋式止水带构成一道封闭的防水防线;暗埋段箱孔内侧兜绕成封闭环的低模量
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