超大断面公路隧道穿越浅埋层施工技术

超大断面公路隧道穿越浅埋层施工技术

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时间:2019-02-20

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1、同济大学学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师指导下,进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本学位论文的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。签名:z删歹年参危舞弓月矽日第1章绪论1.1研究背景及意义当代国家中的经济发展都离不开交通这一重要基础设施,并且2l世纪将是一个交通飞速发展的世纪,也是一个交通从地面转入地下的年代。而交通的支柱是交通机能,尤其是陆上交通担当着主要任务。陆上交通的发展,尤其是

2、在多山地区,必然伴随着大量隧道的出现。我国是一个多山的国家,隧道因其在缩短线路长度、穿越不良地质地段、提高道路的可靠性和安全性等方面的优点及国防意义上的隐蔽性,在未来的几十年内我国必将设计及修建大量隧道工程。所谓“隧道”,通常是指在保留上部地层的前提下,开挖出能够提供某种用途的地下空间【l】。由于经济、交通和隧道技术的发展,隧道的定义范围也出现相应扩大,社会对隧道的需要已不仅存在于铁路、公路、航运之中,而且近年城市高速发展,为满足其交通要求,对各种城市道路地铁的建设也越来越多。20世纪80年代以来,我国公路隧道建设事业发展迅速。据统计IzJ,到2008年底我国公路隧道已达5000多处

3、,总长达6000余公里。按照交通部规划,“五纵七横”国道主干线将在2010年前贯通。随着高等级公路向西部延伸,2010年前,我国每年将有总长155公里以上的公路隧道投入建设。近年来,随着我国高等级公路的发展,公路隧道的建设规模越来越大,已建成中梁山隧道(3100m)、大溪岭隧道(4160m)、二朗山隧道、华莹山隧道、九顶山隧道、飞鸾岭隧道等数座特长山岭隧道。这些隧道,在降低交通事故发生率、缩短行车距离、提高车速、保护环境诸方面发挥了积极作用,取得良好的社会经济效益。随着南京的中山门隧道,广东的大宝山隧道、白云山隧道、靠椅山隧道、虎背山隧道、白花山隧道,深圳的大梅沙隧道、鹅公岌隧道等,

4、北京的石佛寺l号.2号.3号隧道、潭峪沟隧道、八达岭隧道等,重庆市的铁山坪隧道、真武山隧道、三王岗隧道、歪嘴山隧道等三车道高速公路隧道以及小浪底试验洞、城市过街通道、地下运输廊道等扁平地下工程的相继建成,以及大量急需的先进施工工艺、施工设备和施工管理体制的不断引入大大缩短了我国和当前发达国家在隧道施工工艺和开挖方法的差距,但同时也凸现出当前我国与先进国家在隧道工程理论第1章绪论和实践之间的差距。近年来,随着材料、工艺、设备机具的不断进步和对岩石力学机理的深入认识与不断提高,以及现实生活中交通量的迫切需求,修建大断面公路隧道逐渐增多。但是,由于地形条件、地质条件等限制,以及环境保护的要

5、求,出现了许多浅埋软弱围岩的隧道131,这给隧道的施工带来了很大的难度,尤其对穿越浅埋层超大断面隧道的施工技术提出了更高的要求。1.1.1超大断面浅埋隧道的定义1970年,OECD(世界经济合作与发展组织)隧道会议从技术方面将隧道定义为:以任何方式修建,最终使用于地表面以下的条形建筑物,其空洞内部净空断面在2.0In2以上者均为隧道。从这个定义出发,隧道包括范围很大。从不同角度区分,可以将隧道分成不同种类。如按照所处位置可以分为:山岭隧道、城市隧道、水底隧道等;按所处的地层则分为岩石隧道和软土隧道;按照用途又可分为交通隧道、水工隧道、市政隧道等【4J。对于超大断面浅埋隧道而言,则是从

6、断面尺寸及上覆岩层埋深进行划分。从断面的数值来看,按国际隧道协会(ITA)定义的断面数值划分标准,可分为超大断面(100m2以上)、大断面(50~-100m2)、中等断面(10"--50m2)、小断面(3,~lOm2)等;此类隧道断面尺寸大,属于超大型(表1.1和表1.2)。表1.1日本隧协断面划分标准断面大小划分开挖面积(m2)说明标准断面70"--80双车道大断面100~120有人行道的双车道隧道超大断面>140车道数为三及其以上的隧道表1.2国际隧协断面划分标准断面大小划分净空断面积(m2)超小断面<3小断面3~lO中等断面10"-50大断面50"-lOO超大断面>1002第1

7、章绪论在工程设计中,根据地质条件与施工特点,隧道工程又可分为深埋、浅埋、超浅埋隧道【51。一般情况下以隧道项部覆盖层能否形成“自然拱”作为区分16]。但要确定出界限是困难的,因为它与许多因素有关,因此只能按经验作出概略的估算。从深埋隧道围岩松动压力值是根据施工坍方平均高度(等效荷载高度)出发,为了能形成该高度值,隧道上覆岩体就应有一定的厚度,否则坍方会扩展到地面。因此,深、浅埋隧道分界深度至少应大于坍方的平均高度,且具有一定余量。根据经验,这个深度通常为2

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