山岭公路隧道衬砌内轮廓线的求法

1、公路隧道衬砌内轮廓线的求法公路的内轮廓线是衬砌的完成线，在内轮廓线之内的空间，即为隧道的净空断面，该线应满足所围成的断面积最小，适合围岩压力的特点，以既经济有适用为目的。衬砌的外轮廓线指为保持净空断面的形状，衬砌必须具有足够的厚度为保证衬砌的厚度，侵犯该线的山体必须全部开挖掉，该线成为最小开挖线。(1)圆形断面的作图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。圆形断面内轮廓线作图见图3.3.2 (a)。假定公路建筑限界已确定，其控制点为a,b,c,d四个点。

2、分别作ab,ac,ad的垂直平分线，在断面对称轴上得到三个交点0,。2、Q,取其中最高(至路面)者作为圆心0。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，所以在京连线的延长线上取aA0.1m,以正为半径划圆即得内轮廓线的基本部分。J吗形斯面H，用在项敏以上没大麻面便厩JM板以上设小断面通风管道的麻面通风管道的断面图3.3.2内轮廓线作图例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

3、径O'e2?OA0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。圆形断面常常用于盾构法和水下隧道、膨胀性围岩以及接近圆形的山岭隧道。直墙式衬砌断面适合情况：围岩较好，一般不产生较大的侧压力，不需要设仰拱，可以采用直墙，此时隧道的净断面积最小，如图3.3.2(b)。适用于无明显断层和围岩结构完整的地质条件，如果隧道长度不很长(600800m),使用射流风机已经足够。内轮廓线确定方法：如果在建筑限界以上设置射流风机，则应使GH1.01.2也根据选用的射流风机的内与尺寸确定），例如取GH=1.2m,取施工允许误差He=O.1m,则得点e,作

4、R的垂直平分线并与断面对称轴相交于点O,以0H为半径性小DHJ,即为拱部的内轮廓线。由建筑限界而向外取富余量0.1m,引AB/不，求法的垂直平分线与0D相交于Q,以"D为半径作弧并与AB相交于B,与DHD相交于D,则ABDFffl为内轮廓线。这是一个坦三心圆拱，（3）曲墙式衬砌断面（顶板以上设置通风道时）适合情况：长隧道，需要全横向通风或半横向通风时，或所需通风量较大，通风道断面积也会较大，此时顶板要变宽，拱高需增大，如图3.3.2（d）。如果设在路面板以下，则车道板必须采用钢筋混凝土结构，造价很高。设置通风道的原则：是既要使通风道的断面积小，又要使内轮廓线与建筑限界的侧墙部分的剩余

5、空间最小，还要使拱部与侧墙伪内轮廓线过渡圆滑，适合受力特点。例如隧道长度为1km左右的隧道，由两个洞口进行半横向通风时，所需通风道面积约为810m,属于小断面通风道。_内轮廓线确定方法：如图3.3.2（c）,取a、b为控制点，求京平分线，在平分线上找一点Oi,取01A为半径（R1）作弧AB在AB弧的延长线取点P,将评与对称轴的交点02作为圆心，划02P圆时要试作，使之在H点附近通过。所得到的ABPHffl为内轮廓线。需要设置仰拱时，取才（二R3）近似等于2倍的疗。例如需通风道断面积为20m时，用趋进法作图。如图3.3.2（d）,首先在Gd的延长线上取点D,使DG勺等于建筑限界宽度的一半（试取时

6、可将ab延长与Gd交于D）,GD不应比其超过太多（以GDaF<1m为限）。再在GD1.21.3GH左右取点H,彳DH的垂直平分线并与对称轴相交于。，以0D为半径（Ri）划圆弧DHD,校核该弓形面积，调整到较预定面稍大为止。再次，求AD的垂直平分线与DOi的交点Q,并以前半径（R2）划弧AD,ADHW为内轮廓线。需要设仰拱时，取R3=2R。开挖断面积大于100m的长大隧道，断层、不良地质等影响更大。可考虑设置通风竖井及平行导坑进行通风，使隧道本身断面尽量缩减到最小程度。3.3.3 衬砌断面几何尺寸的拟定DeterminingSizeofLiningcrossSection1衬砌内轮廊尺寸拟

7、定图3.3.3内轮廓线计算图示图3.3,4边墙内径3的计算图示拟定衬砌内轮廓尺寸的各参数如图所示。已知a、b、f、1,求r1、r2和2r1ar2cos2fr2sin2ab(3.3.1)ariTr2sin1式中：b公路建筑限界宽度，其值为行车道宽度加上两侧路缘带与行人行道宽度的总和，两侧还应分别加上510cm的施工误差；f拱顶至拱脚的矢高，按通风量所需通风道面积确定，并保证拱轴线受力合理；i内径r,画出的圆曲线的终点截面与竖直面的夹角；a内径r1、r2的圆心oi与。2之间的水平距离。以上4个参数必须根据限界要求预先给定，代入(3.3.1)式后解出其余3个参数ri、*及2。其中：。、r2第一个内径

8、和第二个内径；2拱脚截面与竖直截面的夹角。曲墙式边墙内径口由参数H及b1确定，见图3.3,4。ACO3ADB,32 ,2ADH1sin3b1cos3,ABH1b1h21b2r：3 2(H1sin3b1cos3)Q3?)4 90022.轴线与外轮廓线对于拱的轴线和外轮廓线的计算，不存在困难。等截面拱的计算比较简便，变截面拱圈尺寸的计算，则比较繁琐，参见图3.3,5,可按以下公式计算：r、r''、式中：Ri,R2外轮廓线半径；ri、r2轴线半径；ri、七、1、2意义同前,均为已知。do为拱顶厚度，db为拱脚截面厚度，二者都是预先设定的。图3.3.5变截面拱圈尺寸的计算图式及水平线以

9、上部分曲边墙尺寸计算图式若预先设定do和db时，则水平线以上部分曲边墙尺寸计算公式如下:若预先设定do和dw时，则需先计算m及db值:mcos2(3.3.5)(3.3.3)dwdomsin2112cos2dm(r20.5d0)(1cos2)0.5dcos2mtg3m3(3.3.4)tg(r3sin2r2)sin3hbmtg3mdwsin2mmdbrdo2dodod(r2doo.5d)(r2mmr2o.5doo.5d(r2o.5doo.25d)hbmmdo)(1cos2)dcos2r1o.5do22.2dbR2msin2水平线以下部分曲边墙外缘为斜线时，其斜线与以R3为半径的外轮廓线相切，见图3.3.6，通常R3、H3和B3为预先设定，有关尺寸按以下公式计算:a,H；2R3B3B2ah32aH3R3(R3B3)R3a(3.3.6)b3a(H3h3)图3.3.6边墙外缘斜线计算图图3.3.7三心圆平拱外轮廓线计算图三心圆平拱衬砌外轮廓线的计算，见图3.3