
每个人针对的工程情况均有不同之处(详见下表),自己只做自己对应的工况,不要抄袭别人的设计。
目前数值模拟软件已经广泛应用于隧道设计中,确定二次衬砌的设计参数后,最好用某一种数值模拟软件计算二次衬砌的内力,进一步验算二次衬砌所有截面的强度。由于本次课程设计时间短,没有足够的时间学习数值模拟软件,因此下面假定已经计算出了二次衬砌的半岛官方网站内力(二次衬砌的设计参数与荷载不同,计算出来的内力也不同),同学们按照图中指定的截面,验算二次衬砌在这一截面的强度,目的是掌握计算原理与思路。
(5)编制施工组织设计,内容既包括进洞方法与超前支护措施,也包括洞身段的施工方法、各工序施作时机、人员配备、主要材料、机械设备、进度计划等。
隧道设计应满足公路交通规划的要求,其建筑限界、断面净空、隧道主体结构以及通风、照明等设施,应按《公路工程技术标准》进行设计。当近期交通量不大时,可采取一次设计分期修建。
(1)隧道设计遵循充分发挥隧道功能,安全、经济建设隧道的基本原则。设计中有完整的勘测、调查资料,综合考虑地形、地质、水文、气象和交通量及其构成,以及营运和施工条件,进行多方案的技术、经济、环保比较,使隧道设计符合安全实用、质量可靠、经济合理、技术先进的要求。
采用挡墙式洞门时,洞门墙可视为挡土墙,按极限状态验算,并应验算绕墙趾倾覆及沿基底滑动的稳定性。验算时应符合表3.1和表3.2(《公路隧道设计规范》JTG-2004)的规定,并应符合《公路路基设计规范》、《公路砖石及混凝土桥涵设计规范》、《公路桥涵地基与基础设计规范》的有关规定。
(4)隧道纵坡不应小于0.3%,一般情况不应大于3%,对于受地形限制的中、短隧道可适当加大,不宜大于4%。本隧道为短隧道。
(2)隧道主体结构按永久性建筑设计,具有规定的强度、稳定性和耐久性;加强隧道支护衬砌、防排水、路面等主体结构设计与通风、照明、供配电、消防、交通监控等营运设施设计之间的协调,形成合理的综合设计。对有关的技术问题开展专项设计和研究。
(3)隧道土建设计体现动态设计与信息化施工的思想,制定地质观察和监控量测的总体方案。
依据规范设计洞门并对洞门挡土墙进行验算。洞门挡土墙的倾斜度与嵌入基底深度根据规范选定。
隧道进口位于Ⅲ级围岩中,结合洞口排水要求,遵从“早进洞,晚出洞”的设计原则,并考虑洞门的实用、经济、美观等因素,综合考虑,该隧道进口洞门采用“端墙式洞门”。端墙式洞门简图见图2.3.1。
(3)洞门墙基础必须置于稳固地基上,应视地基及地形条件,埋置足够的深度,保证洞门的稳定。基底埋入土质地基的深度不小于1.0m,嵌入岩石地基的深度不小于0.5m;基底标高应在最大冻结线m。基底埋置深度应大于墙边各种沟、槽基底的埋置深度。
(4)隧道设计贯彻国家有关技术经济政策,积极慎重地采用新技术、新材料、新设备。
(5)隧道设计必须符合国家有关国土管理、环境保护、水土保持等法规的要求。注意节约用地,保护农田及水利设施,尽量保护原有植被,妥善处理弃渣和污水。
(1)设计说明书一份,包括前述应完成设计工作的各项内容,内容详细充实,能体现出设计的具体过程,写明设计参数的选择依据,特别要详细写明洞门挡土墙验算、围岩压力计算、二次衬砌截面强度验算等计算过程。
(2)设计图纸一套,包括前述应完成设计工作的各项图纸,要求线条清晰、整洁美观,符合有关制图规范及比例要求。图纸首先采用计算机CAD绘制,然后一律采用A3图纸打印出来上交。
根据围岩级别与隧道洞身段埋深计算围岩压力,根据《公路隧道设计规范》185页的荷载分担比例表,确定初期支护与二次衬砌的荷载分担比例。根据规范选定初期支护与二次衬砌的设计参数。
设作用于基底的合力法向分力为 ,其对墙址的力臂为 ,合力偏心距为e,则:
施工组织设计包括施工方法、各工序施作时机、人员配备、主要材料、机械设备、进度计划等。每个人的隧道围岩级别、隧道埋深与隧道长度等不同,因此制定的隧道施工组织设计也应不同。
已知隧道为山岭两车道公路隧道,示意简图如图1.1所示。整个隧道原本分为左右线,并且左右线都为相向施工,但本次课程设计只要求设计单洞单向施工到达贯通位置的情况,只要求设计主洞的一般断面,不要求设计紧急停车带与横洞等附属洞室。隧道采用新奥法理念施工,隧道采用复合式衬砌,设计使用年限为100年。
每位同学均应根据上表的分组名单与对应设计时速完成本设计,应完成的设计工作包括:
(5)编制施工组织设计,内容既包括进洞方法与超前支护措施,也包括洞身段的施工方法、各工序施作时机、人员配备、主要材料、机械设备、进度计划等。
(1)根据隧道概况,选择隧道限界,确定隧道内轮廓尺寸,绘制隧道建筑限界图及内轮廓图。
(2)设计隧道洞门(如采用端墙式洞门、翼墙式洞门等),并验算洞门挡土墙,绘制隧道洞门立面图与侧面图。
(3)计算隧道洞身段的围岩压力,根据《公路隧道设计规范》185页的荷载分担比例表,确定洞身段初期支护与二次衬砌的荷载分担比例。根据规范选定洞身段初期支护与二次衬砌的设计参数,绘制洞身段复合式衬砌横断面布置图。
2.《公路隧道设计细则JTG/T D70-2010》,中华人民共和国交通运输部,北京:人民交通出版社,2010.
(1)根据隧道概况,选择隧道限界,确定隧道内轮廓尺寸,绘制隧道建筑限界图及内轮廓图。
(2)设计隧道洞门(如采用端墙式洞门、翼墙式洞门等),并验算洞门挡土墙,绘制隧道洞门立面图与侧面图。
(3)计算隧道洞身段的围岩压力,根据《公路隧道设计规范》185页的荷载分担比例表,确定洞身段初期支护与二次衬砌的荷载分担比例。根据规范选定洞身段初期支护与二次衬砌的设计参数,绘制洞身段复合式衬砌横断面布置图。
隧道建筑限界净宽:9.75m,净高:4.5m。因为本隧道为两车道的短隧道,所以本隧道不设置紧急停车带和横向通道。建筑限界如图1.1。
根据《公路隧道设计规范》(JTG D70-2004)规定,隧道的内轮廓拱部为单心半圆 =514cm,侧墙为大半径圆弧 =764cm,仰拱圆弧半径 =1500cm,仰拱与侧墙间用一个小半径圆弧连接 =100cm。两车道的60km/h标准内轮廓图如图2.2。
(1)墙端的材料为水泥砂浆片石砌体,片石的强度等级为Mu100,水泥砂浆的强度等级为M10。
端墙式洞门的正墙斜度取1:0.1,仰坡坡率取1:0.5,设端墙厚度为B=2.0m,设基础埋深为1.8m(其中基底采用阶梯状扩大基础,其中上层阶梯为0.3m。下层阶梯为0.7m,基底宽度为 ),预留变形量为0.05m,衬砌厚度为0.5m,其中衬砌拱顶到截水沟沟底的距离为1.1m,截水沟厚度为0.2m,截水沟沟底到仰坡坡底的距离为0.5m,仰坡坡脚到洞门墙背的水平距离为a=2m,设墙H=12m。
通过本设计掌握:建筑限界和内轮廓图;隧道洞口的设计;隧道洞身的设计及二次衬砌的验算;④施工组织设计。
3.《公路隧道设计规范JTG D70-2004》,中华人民共和国交通部,北京:人民交通出版社,2004.
4.《公路隧道施工技术规范JTG F60-2009》,中华人民共和国交通运输部,北京:人民交通出版社,2009.
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