吴家庄六车道．连拱隧道、结构设计和施工方案探讨VIP免费

吴家庄六车道．连拱隧道、结构设计和施工方案探讨摘要：吴家庄隧道为六车道连拱隧道，隧道最大开挖宽度32.6m，是目前国内公路双连拱隧道开挖跨度最大的隧道之一。本文结合宛坪高速公路中吴家庄隧道的结构设计及施工方案，简要介绍了大跨径连拱隧道的设计及施工有关技术。关键词：公路隧道连拱六车道结构设计施工方案1工程概况宛坪高速公路(内乡至西坪(豫陕界))为上海至武威国家重点公路河南境内的一段，是国家重点规划的西部大开发8条大通道之一，路线全长82.297km，共分为12个合同段，其中包括短隧道16座，分布在5个合同段，隧道总长3253m，且均为六车道连拱隧道，工程已进入施工阶段。目前我国在一段高速公路上出现如此多的大跨径连拱隧道还为数不多。吴家庄隧道地处第7合同段，起讫桩号为：K41+640-K41+980，长340m，为全线最长的隧道。设计行车速度100km／h，隧道净宽14.Om，净高5.Om。隧道最大埋深71.15m。2工程地质条件吴家庄隧道进出口均为全—强风化白垩系上统细砂岩夹薄层泥岩，岩体呈块状，完整性一般，围岩稳定性差。洞身主要为白垩系上统细砂岩夹薄层泥岩，弱风化，软弱相间岩组单斜构造，裂隙不发育，围岩稳定性一般，泥岩遇水易软。3隧道设计方案3.1隧道内轮廓断面确定隧道内轮廓方案的选取除满足建筑限界的要求外，还必须考虑隧道通风、照明、通讯、排水、装饰等其他设施及超高需要的空间，同时衬砌内轮廓的形状和尺寸还要考虑结构受力特点、工程造价及施工方法等诸多因素进行分析比较，本着断面利用率高，衬砌结构受力均匀、合理、安全、经济的原则进行选取。我国修建连拱隧道的净空轮廓有两种，即直中墙净空轮廓和曲中墙净空轮廓。直中墙净空轮廓的连拱隧道施工工艺简单，洞内行车中心线与洞外路基行车中心线偏离较小，但视觉效果一般。随着我国公路隧道建设的快速发展，建设者对隧道设计与施工工艺提出了更高的要求，现在隧道衬砌均采用大模板钢台车浇筑二次衬砌，以保证二次衬砌内表面整齐光洁。采用大模板台车一次性资金投入大，而连拱隧道的直中墙净空内轮廓与单洞隧道的净空内轮廓差异较大，台车的周转利用率低造成较大的浪费。曲中墙净空轮廓的连拱隧道有较好的视觉效果，并且由于其净空轮廓与单洞隧道的净空轮廓并无实质上的差异(设计时可采用与单洞隧道相同的内轮廓半径)，这样就提高了台车的利用率，节省资金。但曲中墙连拱隧道的左右洞行车道中心线与路线左右幅行车道中心线偏离比直中墙连拱隧道大许多，因此进出口与路基正常段的行车中心线的连接过渡距离较长。根据以上直中墙连拱隧道和曲中墙连拱隧道的优缺点，本项目采用直中墙连拱隧道。主要有以下两点原因：第一，由于全线隧道均为连拱隧道，台车形式只有一种，故不存在因台车的周转利用率低而造成浪费；第二，全线隧道均为短隧道(多数长度为200m左右)，且有多处存在桥隧相接情况，若采用曲中墙连拱隧道而造成隧道进出口桥梁或路基宽度频繁变化，对桥梁、路基的设计和施工带来诸多不便。经过多种方案比较，隧道的内轮廓采用三心圆形式，隧道按双洞单向行车双跨连拱断面设计，建筑限界宽度14.0m，其构成为：0.75m(检修道)+1.0m(右侧余宽)+3×3.75m(行车道)+0.5m(左侧余宽)+0.5m；因全线隧道均为短隧道，并考虑洞内外衔接等问题，故只在右侧设检修道，建筑限界高度5.0m，检修道净高2.5m。隧道净空断面见图1。3.2衬砌结构参数拟定由于吴家庄隧道为大跨径连拱隧道，隧道最大开挖宽度达32.6m，最大开挖面积为323.7m2，这是本隧道的最显著的特点。加之地质条件较差，因此如何达到设计参数合理、安全及可靠，就成为了该隧道设计的关键。本隧道结构参数的选取采用了工程类比与数值分析相结合的方法。即在目前国内已建成六车道连拱隧道的基础上，结合内轮廓断面形式、施工工序、开挖方法等综合因素进行支护参数的选取。隧道衬砌支护参数见表1。4隧道施工方案由于隧道开挖跨度大，因此施工方案的选择直接影响着隧道的施工安全、工程费用和工程进度，显得极其重要。本隧道施工必须采用信息化施工，按照“新奥法”原理进行。施工步骤如下：洞身段II、Ⅲ类围岩施工采用三导洞台阶法施工(图2)。主要分为6个部分...