大断面隧道设计技术_1ppt课件.ppt

大断面隧道设计技术，陈水根西南交通大学2010年5月9日(乌鲁木齐)，秦岭忠南山高速公路隧道，1，ITA隧道断面分割标准，日本隧道断面分割标准，高速铁路隧道的特点：隧道内高速运行时，应考虑列车的气动效应；通常使用平面大截面隧道。2、平面大断面隧道静态特性拱顶稳定性差异(拉)；更大的松弛压力；支撑的应力条件差(拉)；开挖后，围岩的应力集中较大，塑性区增加。隧道底部应力集中大，地基承载力高。3、大断面隧道设计，高速铁路大断面隧道比高速公路大断面隧道小得多。公路隧道破碎面积达170-200平方米，局部破碎面积达230平方米开挖宽度23米以上。我国最大断面的铁路隧道位于设计时属350公里的定时高速铁路上的梅奥隧道(全长8483米)，最大开挖断面面积达164平方米。4、大断面隧道设计，大断面隧道设计包括以下净空剖面设计；内衬结构设计；辅助隧道设计；排水设计隧道入口形式和景观设计；防灾和结构设计；隧道内相关设施设计。5、大断面隧道设计、隧道断面设计主要考虑以下因素：隧道建筑边界；轨道数和线间距；缓解气动效果所需的空间；需要预留的空间，包括安全空间、避难和结构空间、维护和工程运营空间，以及其他使用要求所需的空间；设备安装空间等。6，斜切洞口设计：瞬态压力和微压波减小。如果需要，请设置洞口缓冲区结构。隧道洞口设计，7，隧道洞口景观设计，8，景观华丽，9，单线隧道：净空面积60m2，双线隧道：净空面积92m2，250km/h铁路隧道衬砌内部轮廓设计，隧道净空设计，10隧道长度为10 20公里时，应结合隧道两端引、车站布置等相关工程情况，进行系统的经济技术比较和选择。除防灾结构及维护考虑外，还可以比较贯通双线隧道和平引的方案。隧道长度超过20公里时，一般采用防灾和结构方面的双孔单线隧道方法。隧道净空设计，12，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：使用岩石力学模型代替现有荷载-结构模型；围岩是荷载的来源和承载结构。围岩是主要的承载结构。锚喷支护单纯用于加固围岩，提高围岩承载能力。作为安全备用，第二次衬砌根据情况决定是否适用。强调信息化建设。13，大断面隧道设计-衬砌结构设计，衬砌结构类型为单层衬砌。复合内衬；预制衬里等。组装衬里(分段衬里)通常用于盾构掘进机的建设。钻探爆炸施工的隧道更多地使用单层衬砌和复合衬砌。14，大断面隧道设计-衬砌结构设计，单层衬砌和复合衬砌的本质区别：在单层衬砌的各个支撑层之间不设置隔离层(防水板)，采取自己的防水措施。图14，15，大断面隧道设计-衬砌结构设计，单层衬砌和复合衬砌的一般适用性：单层衬砌更适合于围岩的自稳定能力，地下水丰富的岩石隧道；复合衬砌更适合于地下水丰富的土质或软弱的围岩隧道。16，大断面隧道设计-衬砌结构设计，复合衬砌结构设计排水复合衬砌防水复合衬砌，隧道排水新改造，“防止，排，堵组合，根据当地条件，综合管理”原则，17，大断面隧道设计-衬砌结构设计，排水复合衬砌二次初始支持承担建设阶段的所有载荷。次要衬层承受额外负载，用作安全备用。防水复合衬二次衬通常能承受比围岩压力大得多的水压。初始支持承担建设阶段的所有载荷。第二次衬砌承担所有后期围岩压力。18，大断面隧道设计-衬砌结构设计、复合衬砌设计和施工中应注意的问题：衬砌截面造型在围岩和衬砌荷载下应寻求原型以减少应力集中。使用分部开挖时，要加强连接处的强度和刚度，防止连接被力的变形破坏。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，施工缝应设置钢筋；加强施工中的监测测量，监测测量结果，合理调整支撑参数。19、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：挪威方法下的q系统支持果汁方法极限状态设计方法基于能量守恒的能源原理设计方法。挪威q值法是一种较为成熟的单层衬砌结构设计方法。巴顿1974年提出，1993年2002年更新了两次。钻爆法，特别适用于长距离岩石隧道。在国外广泛应用。20、大断面隧道设计-衬砌结构设计，挪威隧道方法的特点重视初期地质调查、二期地质调查；每个挖掘表面的地质草图和支撑设计；非常系统的定量设计方法-q值法；锚喷主要永久支撑；应用湿式钢筋混凝土采用独立锚；建设和支持设计集成，现场建设人员要求；使用悬挂防水板或自防水混凝土衬里；强调UDEC、3DEC等的应用。21、大断面隧道设计-衬砌结构设计，挪威法NATM的优点：快速施工；安全工程成本低，综合经济效益最高可节省20%至30%。运营性好。修理费用低。世界最大道路隧道-挪威拉达隧道，22，大断面隧道设计-衬砌结构设计，挪威q值法支护结构设计第2阶段：1，q值计算其中RQD:岩体质量；接合群组数jn；接合粗糙度Jr；接合填充物ja；地下水jw；Geostress SRF。2、支撑结构选择根据支撑结构设计图，基于q值，隧道跨度设计：螺栓长度，间距；喷射混凝土(钢筋混凝土)厚度；混凝土衬里。23，大断面隧道设计-衬砌结构设计，螺栓长度，隧道跨度或高度，Q值，岩石分类，支撑设计，24，大断面隧道设计-衬砌结构设计，离散元法的应用，25，有限元法模拟，离散元法模拟，大斯德哥尔摩地铁站(瑞典)只有喷射混凝土，28，大断面隧道设计-衬砌结构设计，完成的地下洞穴(新加坡，锚喷支持)，长100米，宽27米，高11米，29，大断面隧道设计-新方法，新方法该方法适用于软弱地层中大断面隧道开挖，强调了中水面的作用和中水面稳定性的重要性。在意大利道路和铁路领域受到管制和广泛使用。欧洲国家的大型项目工程也采用了很多这种公法。30、大断面隧道设计-楼板结构设计，多no轨道结构；降低隧道的轨道结构高度。减少挖掘面积，降低项目成本。建设方便。缺点是噪音大，有条件时采取消音器措施。，31，大断面隧道设计-符合一次防水标准的防排水设计，即二次衬砌漏水，二次衬砌表面不允许湿渍；高速铁路隧道排水和排水应根据“防疫、排、堵耦合、当地条件、综合治理”原则，优先设计防水型隧道情况地面生态和社会环境敏感的地区；地表沉降影响很大，可能会危及结构体的正常使用和周围环境。地下水有腐蚀性，需要将地下水与混凝土隔离。32、大断面隧道设计-排水设计、施工缝、变形缝防水为中心，排水、施工缝防水同时采用等附着止水带和埋地止水带或充气止水条的防水措施；变形缝防水同时使用中卖场停止带和其他两种可靠的防水措施。要重视初期支持的防水，要用注浆防水、防水层、膨胀防水粘合剂加强防水，以满足结构设计和使用要求。隧道要安装双侧排水口。根据地下数量，可以添加单孔双隧道、中心沟；富含水的地层隧道应使用深排水孔(沟渠水位低于路面20厘米)。33，大断面隧道设计-衬砌结构耐久性设计，高速铁路隧道衬砌结构耐久性的影响因素：环境因素：环境类别分为碳化环境、氯化物环境、化学侵蚀环境、冻融破坏环境和磨损环境；列车运行因素：高速列车运行引起的压力波动和列车振动作用也是影响结构耐久性的主要因素。带有早期裂纹的内衬结构是气动压力波正压，负压的反复，导致内衬结构疲劳，裂纹继续扩展，直到裂纹被破坏。内衬结构的底部在列车的振动载荷下容易发生疲劳破坏。34，大断面隧道设计-衬砌结构耐久性设计，结构劣化曲线，35，大断面隧道设计-衬砌结构耐久性设计，二次衬砌耐久性研究，36，大断面隧道设计-衬砌结构耐久性设计，复合衬砌结构耐久性设计原理和方法：环境对衬砌结构侵蚀影响很小或没有影响环境对衬砌结构侵蚀明显的情况下，一种设计方法考虑了初始及二次衬砌共同承担荷载，此时初始及二次衬砌应考虑耐久性。另一种设计方法是在不考虑初始支撑的长期耐久性的情况下，在施工中采取一些综合措施，以满足施工中的安全，而第二次衬砌则是承担全部荷载，考虑耐久性。37，大断面隧道设计-通风、操作通风隧道操作通风除铁道部当前铁路隧道设计规范 (TB1003)相关规定外，还应遵守以下规定：考虑使用辅助引导英尺通风。38，大断面隧道设计-照明、电源照明隧道照明除了铁道部目前铁路隧道设计规范 (TB1003)的有关规定外，还必须遵守以下规定：长度超过500米的隧道应安装固定电源照明，500米以下的隧道应在孔内安装照明插座；1000米以上的隧道需要安装紧急照明设备，该设备在断电时将自动连接，并且可以持续运行2小时以上。紧急电话和紧急出口要安装固定灯，紧急出口通道要安装紧急照明设备。39、大断面隧道设计-防灾结构、隧道防灾应实行“主备、除防结合”原则，改善防灾设施和消防系统，将灾害降至最低。隧道两侧必须安装贯穿整个隧道的结构通道。必须在隧道两侧安装紧急电话，并遵守以下规定：电话呼叫应沿隧道两侧交错，单侧电话间隔为1000米；必须是。电话应该安装在电话间，设置标牌。电话间大小为水平0.4米，垂直0.8米，高度1.0米；必须是。电话间地面必须高于轨道面0.70米。隧道长度大于1000米时，最好有