双曲隧道设计与施工要点

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1、2012年l0月第10期城市道桥与防洪相关专业177双曲隧道设计与施工要点童景盛(中国市政工程西北设计研究院有限公司，甘肃兰州730000)摘要：该文介绍了双曲隧道的设计与施工要点。双曲隧道按荷载结构法设计，采用智能优化系统，计算出既符合安全系数要求，又经济可靠的实用拱形和衬砌厚度；通过拱形优化，按照五步安全施工，确保围岩、衬砌共同承载，预防隧道常见病害，提高工程施工质量，减少工程事故。关键词：双曲隧道；优化设计；安全施工要点中图分类号：U452．2、U455．4文献标识码：B文章编号：1009—7716(2012)

2、10—0177—03过该设计系统输入洞室最大埋深、毛洞跨度、与洞0概述形有关的毛洞计算高度、毛洞长度、地层内摩擦双曲隧道是指隧道横截面本身的拱形和沿隧角、粘聚力、重度、侧压力系数、O值折减系数等相道深度方向设置的拱片层。拱片层沿隧道的深度方应参数，即可自动算出垂直荷载、侧向荷载、洞室向具有无数个纵向小拱，即每一片拱片就是一个小深浅埋分界线深度，再选择混凝土标号、断面厚度拱。这些多铰预制拱片和防水混凝土结合，在隧道变化规律，进行内力计算，即可自动选择优化拱横向和纵向两个方向实现了受力优化。这种预制拱形，计算出既符合安全

3、系数要求又经济可靠的衬片在隧道横断面组成上具有优化拱形的特点，在隧砌设计厚度，从而能方便地进行双曲隧道设计。道纵断面组成上形成扁形连拱，能适应荷载分布变规范取值：规范中侧压力系数取值偏低，特别化，起到支撑、模板、初期支护、永久支护的多重作是I、Ⅱ级围岩其侧压力系数为0，而且变化幅度用；又是隧道排水、防潮、保温的组成部分，为保证较大。同级围岩其最大与最小侧压力系数值几乎洞室净空，便于动态设计施工创造了条件。相差1倍，不同取值对荷载分布与内力影响是较目前采用双曲拱型这种结构的隧道设计在国大的。这种原始状态下围岩侧压力系数

4、可由实验内尚属于空白。双曲隧道的双曲组合衬砌不仅具有室实测方法得到。或者根据泊松比用金尼克公式现代复合式衬砌的初期支护和二次衬砌的功能，而即=／(1一)求得。且在复合式衬砌理论和实践上有很大的改进：双曲系统取值：粘聚力C值为风化、震动影响后的实隧道在实现围岩衬砌共同承载、允许有限变形和防测值与风化、震动影响前的实测值之比。其取值随止失稳等方面是用组合拱的先柔后刚性能来自动施工方法、围岩暴露时间、施工爆破情况、地面地下控制的，而不是靠人为调节支护刚度和支护时间。水影响、毛洞风化程度、施工环境等影响因素而有因此，双曲隧道

5、在施工中除省去支模、拆模工序外，所降低，折减系数取值一般为0．3～0．7。据大量实测也省去了大量系统锚杆、喷射混凝土、钢筋网、刚资料分析，如果在没有地下水、施工震动很小而且架、防水板及夹层中的防排水系统及大部分超前支能及时封闭防止风化的情况下，C值折减系数Kc可护等工序，是一种隧道设计与施工的新理论研究内以大于0．7，直至不折减，即Ke=I；如果没有测试条容。该研究不仅有利于降低成本和缩短工期，还从件，也可根据系统提示，选择适当的c值折减系数。设计、施工上充分考虑了共同受力、优化受力、合理实际分析：当洞室开挖后，挖空

6、部分的围岩垂受力、立即受力等特点。因此，双曲隧道能使安全、直压力将向两侧传递，使得侧荷载系数(侧向水平环保、优质、快速、经济效益更加突出。荷载与垂直荷载之比)大于侧压力系数，见图1所示及表1所列。1设计方法及应用根据荷载和洞室尺寸，系统自动选择优化拱形1．1设计方法和优化衬砌厚度。可在满足净空要求的条件下，设计双曲隧道按荷载结构法设计，采用研发《隧道出更适用、经济的衬砌截面来。所有选择(包括决定及地下洞室智能优化系统》软件，能方便地进行双拱形的各半径大小、圆心位置、各段圆弧对应圆心曲隧道受力分析、计算及结构细部尺寸的

7、拟定。通角、最佳衬砌厚度)计算、校核，全部智能自动确定。收稿日期：2012—07—031．2工程应用基金项目：中建总公司科研课题项目(CSCEC一2010—2—10—2)作者简介：童景盛(1973一)，男，甘肃会宁人，高级工程师，所工程实例：新庄岭黄土双线公路隧道(来源于总工程师，从事公路与城市道路、桥隧工程设计研究工作。赵占厂等撰写的《黄土公路隧道围岩压力测试分178相关专业城市道桥与防洪2012年10月第1O期表2优化比较表值，侧压力系数在0_3～0．5之间，比实测侧压力系数0．56—0．71显然偏小。系统计算Q

8、2～Q3黄土初始侧l程jr-峙压力系数0-33，经垂直压力向两侧传递，实际作用图1计算侧荷载系数与实测值对比曲线图侧压力297kPa，相当于实际作用侧压力系数0．7，表1计算侧荷载系数与实测值对比表与实测数据基本符合。1．3双曲隧道设计特点双曲隧道设计在衬砌方面不同于普通装配式结构。装配式隧道被许多国家作为技术发展的重要标志，具有降低成本、缩短