高速公路隧道三心圆曲墙式结构毕业论文docWord格式文档下载.docx
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裂隙稍发育,岩质软~硬,岩石完整性较好,层间结合好。
自稳性一般,侧壁稳定性一般,成洞条件较好。
洞身YK69+970~YK70+405段穿过洼地侧下方,洼地垂直发育高度可能已达到洞身地带,洼地周围岩体风化强烈,据钻探揭露,强风化体距洞顶板的中风化层厚度约20m,施工时应加强支护及防排水措施,避免发生坍塌、突水事故;
隧道最大埋深约71m,围岩主要为龙马溪组灰岩、泥岩互层,部分为石牛栏组泥质灰岩,灰岩~细晶结构,薄层~中薄层层状结构。
围岩级别
V
IV
III
备注
重度γ(kN/m3)
17~20
20~23
23~25
弹性抗力系数K(MPa/m)
100~200
200~500
500~1200
弹性模量E(GPa)
1~2
1.3~6
6~20
泊松比μ
0.35~0.45
0.30~0.35
0.25~0.30
内摩擦角φ(°
)
20°
~27°
27°
~39°
39°
~50°
粘聚力C(MPa)
0.05~0.2
0.2~0.7
0.7~1.5
容许承载力(kPa)
400~700
1200~1800
2000~3000
摩擦系数f(圬工与围岩)
0.4
0.45
0.5
(表面不光滑)
表1.1各类围岩物理力学指标
第二章隧道总体设计
2.1一般规定与设计原则
2.1.1一般规定
隧道设计应满足公路交通规划的要求,设计根据现行有关规范,规程和技术标准,借鉴参考相关类似工程,结合本隧道实际情况,其建筑限界、断面净空、隧道主体机构以及营运通风、照明等设施,应按照《公路工程技术标准》(JTGB01)规定的预计交通量设计,当近期交通量不大时,可采取一次设计,分期修建。
2.1.2设计原则
1.在地形、地段、地质、气象、社会人文和环境等问题调查的基础上,综合比选隧道轴线方案的走向、平纵线型。
洞口位置等,提出推荐方案。
2.地质条件很差时,特长隧道的位置应控制线路走向,以避开不良地质地段;
长隧道的位置也应该尽可能的避开不良地质地段,并与路线走向综合考虑;
中、短隧道可服从路线走向。
3.根据公路等级和设计速度确定车道数和建筑限界。
在满足隧道功能和结构受力良好的前提下,确定经济合理的断面轮廓。
4.隧道内外平、纵断面线型应协调,以满足行车的安全,舒适要求。
5.根据隧道长度,交通量及其构成、交通方向以及环保要求等,选择合理的通风方式,确定通风、照明、交通监控等机电设施的设置规模。
必要时特长隧道应作防灾专项设计。
6.应结合公路等级、隧道长度、施工方法、工期和营运要求,对隧道内外防排水系统、消防给水系统,辅助通道、弃渣处理、管理设施、交通工程设施、环境保护等作综合考虑。
7.当隧道与相邻建筑物互有影响时,应在设计与施工中采取必要措施。
2.2主要技术标准及执行规范
2.2.1技术标准
1.公路等级:
高速公路
2.设计速度:
80km/h
3.隧道建筑限界:
建筑限界:
0.75+0.5+2×
3.75+0.75+0.75=10.25m
限界净高:
5.0m
4.汽车荷载等级:
公路—Ⅰ级
2.2.2执行规范
1.《公路工程技术标准》(JTGB01-2003)
2.《公路隧道设计规范》(JTGD70-2004)
3.《公路工程地质勘查规范》(JTJ064-98)
4.《公路隧道勘察规程》(JTJ064-98)
5.《锚杆喷射混凝土支护技术规范》(GB50086-2001)
6.《地下工程防水技术规范》(GB50108-2008)
7.《公路隧道施工技术规范》(JTGF60-2009)
2.3设计依据
1.《贵州省赤水至望谟高速公路(怀仁至赤水段)工程可行性研究报告》2009
年5月
2.《关于怀仁至赤水高速公路可行性研究报告的批复》黔发改交通(2009)
293号
3.《贵州省赤水至望谟高速公路(怀仁至赤水段)第二合同段勘查设计合同》
4.《初测外业验收咨询报告》2009年9月20
5.《初测外业验收会议纪要》高路办议[2009]8号
6.《初步设计咨询报告》2009年12月
7.《定测外业验收咨询报告》2010年2月
8.《怀仁高速公路施工图审查会议纪要》(路高办议[2010]13号)2010年8
月25日
9.相关技术标准、规范、规程等
2.4隧道平面及纵断面设计
隧道的平面布置主要服从线路总体走向,在综合考虑地形地貌特征及经济性的前提下,主要考虑隧道进口、出口、隧址区工程地质条件等因素。
隧道纵断面设计综合考虑了隧道长度、通风、照明、主要施工方向、洞口的位置、排水以及隧道进、出口接线等因素,隧道平、纵面详见相应图纸。
各隧道设置及平、纵指标见表2.1
表2.1隧道平纵设置一览表
隧道名称
线位
隧道起讫桩号
隧道长度(m)
纵坡(%)
进口段/出口段
平曲线半径
何家寨隧道
右线
YK69+864~YK70+510
646m
1.3/1.3
缓和曲线/缓和曲线
单坡
2.5隧道横断面设计
2.5.1隧道建筑限界
根据《公路隧道设计规范》(JTGD70-2004)高速公路隧道建筑限界的规定:
本隧道的设计速度为80km/h,所以:
限界净宽0.75+0.5+3.75×
2+0.75+0.75=10.25m(具体指标见表2.2)
限界净高5m(见图2.1)
人行横道建筑限界:
高250cm宽200cm
表2.2公路隧道建筑限界横断面组成最小宽度(单位m)
公路
等级
设计速度
/(km/h)
车道宽度
W
横向宽度L
检修道J
建筑限界净宽
左侧
右侧
左侧
80
3.75×
2
0.75
10.25
图2.1公路隧道建筑限界(单位m)
2.5.2隧道衬砌内轮廓线设计
根据《公路隧道设计规范》(JTGD70-2004)的一般规定:
衬砌设计应综合考虑地质条件、断面形状、支护结构、施工条件等,并充分利用围岩的自承能力。
衬砌的内轮廓线应尽可能地接近建筑限界,而且要尽量圆顺。
《公路隧道设计规范》(JTGD70-2004)规定了隧道内轮廓线的统一标准,即侧墙为大半径圆弧,拱部为单心圆拱,仰拱与侧墙之间用小半径的圆弧来连接。
两车道隧道标准内轮廓断面如图2.2所示。
图2.2两车道隧道标准内轮廓断面图(单位:
cm
2.6支护形式的选择
2.6.1洞门衬砌设计
洞口工程设计以“早进洞,晚出洞”为原则,最大限度降低洞口边坡的开挖高度,以保证山体的稳定,减小队洞口自然环境的破坏。
结合本隧道进出口的实际情况,进口均采用翼墙式洞门,采用C25混凝土。
2.6.2洞身衬砌设计
隧道洞身均依照“新奥法”原理采用复合式衬砌,即以锚杆,喷射混凝土或者钢筋网喷混凝土,钢拱架为初期支护,以模筑混凝土为二次衬砌,共同组成永久性承载结构。
在初支和二衬之间铺设1.2mmHDPE单面自粘胶膜防水板为防水层。
衬砌结构支护参数根据围岩级别、工程地质水文地质条件、地形及埋置深度、结构受力特点、并结合工程施工条件、环境条件、通过工程类比法和结构计算综合分析拟定。
第三章洞门设计与计算
3.1洞口地质条件
3.1.1怀仁端洞口
洞口所处地段地貌为斜坡,地形坡度位34°
,表层第四系覆盖层为素填土、碎石土、角砾土,厚度一般为2.0~19.3m。
下伏基岩岩性为龙马溪组灰岩、泥岩互层,强风化层厚度大,岩质软,岩体呈松散~碎裂状结构。
3.1.2赤水段洞口
洞口所处地段微地貌为缓坡,岩性为石牛栏组泥质灰岩,岩质较硬,表层第四系覆盖层为角砾土碎石土、素填土,松散状,其分布不均,厚度约2.0~6.2m。
3.2洞门类型的选择
隧道洞口的位置根据进出口地形地貌以及工程地质条件等因素,结合边坡、仰坡开挖的稳定要求和洞门的排水要求,以“早进洞,晚出洞”的原则决定;
由于本隧道进出口均为Ⅴ级围岩,围岩条件理想,所以进出口均采用翼墙式洞门。
3.3洞门各部的尺寸拟定
根据《公路隧道设计规范》(JTGD70-2004)规定,结合洞门所在地段的工程地质条件,为了保证洞门的排水要求和稳定性,基础设施及洞门尺寸为:
1.洞门高为12.2m,墙厚,翼墙式洞门正墙墙面坡度取
2.洞口边坡、仰坡坡比采用,处于安全考虑,仰坡坡脚至洞门墙
背的水平距离为,以防仰坡土石掉落到路面上。
3.洞门墙嵌进地基。
4.洞门墙顶高出仰坡脚0.75m,以防水流溢出墙顶,也防止掉落土石弹出。
5.翼墙厚度为,翼墙长度,翼墙坡度为,倾斜。
6.洞门端墙与仰坡之间水沟的沟底与衬砌拱顶外缘的高度,以免落
石破坏拱圈。
3.1洞门参数确定
仰坡坡率计算摩擦角φ(°
)容重γ(KN/m3)基地摩擦系数f基地控制压力(Mpa)
1:
0.570250.60.80
0.7560240.50.60
150200.40.40~0.35
1.2543~45180.40.30~0.25
1.538~40170.35~0.40.25
3.2洞门墙主要验算规定
墙身截面荷载效应值Sd
≤结构抗力效应值Rd(按极限状态算)
墙身截面偏心距e
≤0.3倍截面厚度
基底应力σ
≤地基容许承载力
基底偏心距e
≤B/6,B—墙底宽度
滑动稳定安全系数Kc
≥1.3
倾覆稳定安全系数K0
≥1.6
3.4计算参数
1.挡土墙的边坡、仰坡坡度
2.地层容重γc=18KN/m3
3.地层计算摩擦角
4.基底摩擦系数f=0.4
5.基底控制压应力[σ]=0.4Mpa
6.仰坡坡脚ε=45°
,tanε=1,α=5.9°
3.5建筑材料的容许应力与容重
翼墙的材料为水泥砂浆片石砌体,水泥砂