断面隧道设计技术.ppt
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1、大断面隧道设计技术,陈寿根西南交通大学2010年5月9日(乌鲁木齐),秦岭终南山公路隧道,ITA隧道断面划分标准,日本隧道断面划分标准,高速铁路隧道的特点:需考虑列车在隧道内高速运行时的空气动力学效应;一般采用扁平大断面隧道。,扁平大断面隧道的静力学特点拱顶稳定性差(受拉);有较大松弛地压;支护的受力条件差(受拉);开挖后的围岩应力集中程度大,塑性区增大;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,高速铁路的大断面隧道与公路大断面隧道相比要小得多。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。我国最大断面的铁路隧道是位于设计时速达350
2、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,大断面隧道设计包括:净空断面形式设计;衬砌结构设计;辅助坑道设计;防排水设计;隧道洞口形式及景观设计;防灾救援设计;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:隧道建筑限界;轨道数量和线间距;缓解空气动力学效应所需的空间;需预留的空间,如安全空间、避难和救援空间、养护维修及工程技术作业空间、其他使用要求所需的空间;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,单线隧道:净空断面积6
3、0m2,双线隧道:净空断面积92m2,采用250km/h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,单洞双线和双洞单线方案选择原则:当隧道长度小于10km时,一般采用单洞双线隧道方案,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。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。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。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:采用岩石力学模型
4、,而不采用传统的荷载结构模型;围岩既是荷载的来源,又是承载结构;围岩是主要的承载结构;锚喷支护只是用来加固围岩,提高围岩的承载能力;二次衬砌作为安全储备,视具体情况决定是否施设;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:单层衬砌;复合式衬砌;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:单层衬砌更适用于围岩自稳能力
5、较好,地下水不丰富的岩石隧道;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排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岩压力。,大断面隧道设计衬砌结构设计,复合式衬砌设计与施工中应注意的问题:衬砌断面形状应力求圆顺,减少围岩和衬砌在荷载作
6、用下产生应力集中;采用分部开挖时,应加强各连接点的强度和刚度,防止接头受力变形破坏;大断面隧道衬砌设计参数应根据施工方法适当调整;合理设置二次衬砌纵向施工缝位置,施工缝处宜设置加强钢筋;加强施工中的监控量测通过监控量测结果合理调整支护参数。,大断面隧道设计衬砌结构设计,单层衬砌结构设计单层衬砌结构设计方法目前有:基于挪威法的Q系统支护设汁法极限状态设计法基于能量守恒的能量原理设计法。挪威Q值法是一种较成熟的单层衬砌结构设计方法。由巴顿于1974年提出,并于1993年,2002年两次更新完善。特别适用于钻爆法施工的,大跨度岩石隧道。在国外得到广泛应用。,大断面隧道设计衬砌结构设计,挪威隧道方法的
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