隧道工程课程设计说明书
题目:某高速公路隧道主体建筑结构设计
姓名
:
王谐韵
学号
:
2003110428
班级
:
岩土与地下工程202
指导老师
:
李卓峰
学院
:
土木建筑工程学院
2022年12月30日
目录
TOC\o1-3\h\z\u1、工程概况 1
2、隧道主体建筑结构 1
2.1隧道限界 2
2.2衬砌断面设计 2
2.3洞身支护结构 3
3、隧道围岩压力计算 3
3.1深浅埋隧道判定原则 4
3.2围岩压力计算 6
4、隧道衬砌结构计算 7
4.1衬砌内力计算 7
4.2衬砌配筋计算 11
5、隧道施工方法 13
5.1施工方法选择 13
5.2隧道施工方法 14
5.3隧道辅助施工措施 14
6、总结 15
附录 16
公路隧道建筑限界图 16
公路隧道复合式衬砌断面图 17
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1、工程概况
某高速公路隧道左线起止里程为K29+272~K34+062,长度为4790m,右线起止里程为K29+256~K34+076,长度为4820m,围岩级别为Ⅴ级,围岩参数如表1所示,隧道埋深30m。隧道设计为单洞单向双车道,设计时速为120km/h。隧道采用新奥法施工和采用复合式衬砌,设计使用年限为100年。本次课程设计只考虑单洞(主洞)单向施工,计算时纵向取单位长度,不考虑紧急停车带和横洞等附属建筑。
表1围岩基本力学参数
围
岩
级
别
重度
(kN/m3)
弹性
抗力
系数
(MPa/m)
变形
模量
(GPa)
泊
松
比
内摩
擦角
(°)
粘聚力
(MPa)
Ⅴ
20
200
2
0.45
27
0.2
2、隧道主体建筑结构
隧道净空是指隧道衬砌内轮廓线所包围的空间。隧道净空是根据“隧道建筑限界”确定的。隧道建筑限界是为了保证隧道内各种交通正常运行与安全,而规定在一定宽度和高度范围内不得有任何障碍物的空间范围。下图为公路隧道建筑限界横断面组成及基本宽度
根据《铁路隧道设计规范》(TB10003-2016):
本次隧道建筑限界采用净宽11.5m,限高5m。左侧侧向宽度0.75m,右侧侧向宽度1.25m。左右两侧检修道均为1.0m,两车道宽度均为3.75m。
高速公路、两车道且设计时速为120km/h的隧道建筑限界如图
2.2衬砌断面设计
2.2.1概况
公路隧道的建筑限界取决于公路等级、地形、车道数等条件。公路隧道的附属设施如通风、照明、消防、报警等多且要求高,每一座隧道均会因交通流量和长度不同而要求不同。目前公路隧道大多采用单心圆或三心圆的拱断面,本次隧道设计围岩等级为Ⅴ故采用单心圆的拱断面
2.2.2确定内轮廓线
确定道路隧道内轮廓线时,以公路建筑限界为基准,并附加上通风所需要的断面。如果有侧压力则需要设置仰拱,设仰拱时应考虑水压力。在膨胀性山体和受到大水压时,通常把圆形闭合断面作为基本形状。由于公路建筑限界已确定,其控制点为a,b,c,d四个点。分别作,,的垂直平分线,在断面对称轴上得到三个交点O1、O2、O3,取其中最高者作为圆心。由于施工精度上要求a,b,c,d各点至少需要10cm以上的富裕量,所以在连线的延长线上取,以为半径划圆即得内轮廓线的基本部分。路面板下剩余的空间,可以用做通风和通路,除了膨胀性岩体及水压很大时需要设置仰拱外,一般可不设置,此时路面板下可用于埋设排水构造物。排水构造物的敷设深度,除高寒地区设保暖水沟外,一般0.5m是足够的。当侧压力大需设置仰拱时,其半径。建筑限界的两侧空余地方,ab之间可以作为设置事故电话和放置灭火器的地方,bc之间可以安装照明灯具。
圆形断面内轮廓线画法示意图如下
2.3洞身支护结构
2.3.1概况
由于本次隧道施工采用新奥法,所以隧道断面需要设计成拱形断面。
本次隧道设计采用复合式衬砌法,复合式衬砌是以新奥法为基础进行设计和施工的一种新型支护结构,近几年在国内外的地下工程中得到了普遍的采用。在新奥法施工中,复合式衬砌的施工步骤一般为:断面开挖好以后及时喷混凝土,锚杆或钢拱支架的一种或几种作为初期支护对围岩进行加固,防止有害松动,维护围岩稳定,待初期支护的变形基本稳定后,再模筑二次衬砌。
2.3.2设计参数
2.3.3预留变形量
隧道开挖后的应力释放会使得浇筑混凝土在压力作用下发生变形并产生一定的内移量从而侵限隧道净空,所以我们需要设置一定的预留变形量。
2.3.4隧道复合式衬砌断面图
3、隧道围岩压力计算
3.1深浅埋隧道判定原则