公路隧道原位扩建技术探讨概要课件.ppt
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- 公路 隧道 原位 扩建 技术 探讨 概要 课件
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1、内 容n背景n隧道扩建的形式n原位拓宽的工法n原位扩宽隧道的力学特性n原位扩宽设计特点n总结 一、背景n随着我国国民经的迅速发展,公路交通量也迅猛增长。图1 高速公路某路段交通量预测160.8%一、背景n交通量增长导致的结果道路上拥挤不堪。图图1-2 1-2 某高速公路拥挤堵车某高速公路拥挤堵车 一、背景n扩建高速公路提出了隧道扩建的设计问题n原隧道扩建成为双向八车道公路隧道是一种有效的方法解决办法新建道路扩建道路一、背景n已经取得的成果大帽山隧道后祠隧道金鸡山隧道一点体会与大家探讨二、隧道扩建的形式n双洞四车道公路隧道扩建为双洞八车道隧道 -有两种形式 增建形式原位扩建形式二、隧道扩建的形式
2、n增建形式:在原有隧道附近增设2孔单向双车道隧道n适用条件:洞口接线地形开阔、地物较少、非良田地段图2-1某隧道增建形式方案二、隧道扩建的形式n增建形式多样性方案一 原两隧道之间增设两个两车道隧道方案二 原两隧道间增设一个两车道隧道,一侧再增设一个两车道隧道二、隧道扩建的形式n增建形式多样性方案三 原两隧道两侧边各增设一个两车道隧道方案四 原隧道一侧新建两个两车道隧道二、隧道扩建的形式n增建形式实例图图2-22-2增建隧道的扩建方案(建成后)增建隧道的扩建方案(建成后)原隧道原隧道二、隧道扩建的形式n原位扩建的方式:将原有两车道隧道扩挖为四车道n当洞口接线地形狭窄、地物较多的地段图2-3 原位
3、拓宽隧道的扩建方案二、隧道扩建的形式n原位扩建形式多样性方法一 外侧扩宽 方法二 内侧扩宽 二、隧道扩建的形式n原位扩建形式多样性方法三 两侧扩宽 图图3-2 3-2 原位扩宽原位扩宽的扩建方案的扩建方案(建成后)(建成后)重点!二、隧道扩建的形式n两种扩宽形式的优缺点和适用范围 扩建形式优 点缺 点使用范围增建隧道 1.设计施工技术相对简单 2.隧道断面布置灵活 1.洞口接线占地和工程量较大 2.对运营车辆的通行有一定的影响 洞口地形开阔、地物较少、用地指标相对充裕的地段原位扩宽 1.洞口接线占地少,工程量相对较少;2.运营车辆行驶方便。1.断面的布设受限于既有隧道;2.开挖宽度大,设计和施
4、工技术复杂。洞口接线地形受限,地物较多,用地指标限制的地段。表表1 1 扩宽形式的优缺点和适用范围扩宽形式的优缺点和适用范围三、原位拓宽的工法n原位拓宽是隧道扩建的主要方法之一,根据隧道和洞口接线的地形、地物及地质条件,主要有三种的扩宽形式。内侧扩宽外侧扩宽两侧扩宽组合三、原位拓宽的工法n原位拓宽主要三种方法的比较拓宽形式拓宽形式简简 图图优优 点点缺缺 点点方法一外侧扩宽最大限度地保持中夹岩的宽度,减小俩洞间的受力和施工干扰。1.洞口接线占地相对较大;2.存在非对称受力。方法二内侧扩宽洞口接线占地相对较小1.中夹岩的宽度小,俩洞间的受力和施工干扰相对较大;2.存在非对称受力。方法三两侧扩宽受
5、力基本对称施工工序相对复杂。三、原位拓宽的工法n原位拓宽根据拓宽的形式可分为两种工法单侧边扩挖 两侧扩挖 适用内外侧扩宽适用两侧扩宽图图3-1 3-1 拓宽隧道施工现场拓宽隧道施工现场原隧道三、原位拓宽的工法nIV、V级围岩单侧边扩挖工法的主要工序 原有洞室下半断面回填开挖支护左上导坑(原洞侧)开挖支护左下导坑(原洞侧)开挖支护右上导坑开挖支护右下导坑拆除临时支撑浇筑二衬混凝土三、原位拓宽的工法n单侧边扩挖工法的主要工序示意 图图3-2 3-2 单侧边扩挖工法示意单侧边扩挖工法示意123456三、原位拓宽的工法nIV、V级围岩两侧边扩挖工法的主要工序 原有洞室下半断面回填开挖支护中上导坑 开挖
6、支护左上导坑 开挖支护右上导坑 开挖支护中下导坑 开挖支护左下导坑 开挖支护右下导坑 拆除临时支撑浇筑二衬混凝土三、原位拓宽的工法n两侧边扩挖工法的主要工序示意12345678图图3-3 3-3 两侧边扩挖工法示意两侧边扩挖工法示意三、原位拓宽的工法n对比两种工法n共同点:利用原有的隧道洞室作为临空面,作为扩挖的起始步。n不同点:由于原有隧道洞室所处的位置不同,使得两侧边扩挖工法分步较单侧边扩挖工法分步多,增加了施工的复杂性和延长了施工工期。四、原位扩宽隧道的力学特性n围岩和初支的受力特点 n目的:了解三种主要扩宽形式的围岩和初支的受力特点 n采用的工具:有限元计算程序 n分析的对象:相同模型
7、大小和边界条件下的V级围岩三种典型扩宽形式 围岩容重(KN/m3)变形模量(MPa)泊松比内摩擦角()粘聚力(MPa)V级19.015000.35260.18表表4-1 4-1 围岩物理力学主要指标围岩物理力学主要指标 四、原位扩宽隧道的力学特性n模型大小:200米110米(宽高),本例原有两车道隧道的中距40米,拓宽后隧道开挖净宽xx米。n围岩和初支的受力特点n模型边界条件:左右边界为水平约束,下边界为竖向约束,上边界为自由边界。n单元:围岩采用弹塑性三角形实体单元,屈服准则为:德鲁克普拉格准则。喷射混凝土及钢支撑采用梁单元,锚杆采用杆单元。四、原位扩宽隧道的力学特性n围岩和初支的受力特点n
8、初期支护参数:锚杆直径25mm,长度5.5米,布设间距0.7米0.5米;钢支撑采用工25b的型钢,间距0.5米;喷射混凝土采用C25湿喷混凝土,厚度35厘米。图图4-1 4-1 扩宽模型网格划分示意扩宽模型网格划分示意四、原位扩宽隧道的力学特性n三种扩宽工法围岩屈服区的比较 图4-2a 外侧扩宽图4-2b 内侧扩宽最大最小四、原位扩宽隧道的力学特性n三种扩宽工法围岩屈服区的比较图4-2c 外侧扩宽n结果表明:三种方法中外侧拓宽的围岩屈服区面积最小,内侧扩宽最大,比外侧拓宽大32%。四、原位扩宽隧道的力学特性n三种扩宽工法围岩屈服区的比较n以外侧扩宽(方法一)的围岩屈服区面积为基数1.0,与内侧
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