特大断面通航隧道支护结构设计研究

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1、公路隧道2015年第4期(总第92期)特大断面通航隧道支护结构设计研究梁国卿周昌(江西省天驰高速科技发展有限公u-J南昌330301)摘要文章结合“富春江七里泷航道第二通道工程’建设方案的关键工程——富春江通航隧道的设计与施工关键技术开展研究，阐述了在通航隧道内轮廓尺寸确定后，运用工程类比法确定隧道支护参数，着重介绍了通航隧道浅埋V级围岩段设计施工的数值模拟过程。关键词隧道工程特大断面通航隧道支护设计富春江大坝(水电站枢纽)位于钱塘江流域中游安全保障措施专题研究》提出的安全设施(含防撞设的桐庐县

2、境内，船闸布置在枢纽右岸。由于船闸标施、沉船打捞设施、设备检修通道、人员逃生安全通准等级低，已远远不能满足水运发展的需要，为解决道及其他安全设施)空间要求，在同时满足洞内照这一通航瓶颈，新建“富春江七里泷航道第二通道工明、通风、消防、排水、监控、运营管理等设施安装空程”是重点研究的方案之一，而通航隧道是该建设方间要求的基础上，结合结构受力、施工误差等因素，案的关键工程。由于通航隧道尺度大(初步估算通并结合数学最优化理论及Matlab拟订通航隧道内航净宽18～2213"1，通航净高71"11，通航

3、水深3．5m)，轮廓尺寸，如图1所示。国内尚无先例。故有必要对通航隧道设计与施工关键技术开展研究，为工程设计提供参考，同时该研究成果也可以直接应用到该工程的设计中。1工程地质概况该通航隧道位于富春江水库右岸。进口段桩号为K1+027，出口段桩号为K34-399．7，全长2372．70m，呈弧形展布。山顶最高处标高433m，相对高差400m左右。隧道洞顶高程34．00m，洞底高程18．10m，洞宽约24m，净空断面面积为图1富春江隧道净空断面(单位：cm)308．94m。该隧道通过的地层全部为上侏

4、罗统黄3通航隧道支护结构设计尖组(J。)地层，主要岩性为灰绿色、灰紫色凝灰岩、本通航隧道跨度约241TI，建议采用复合式衬砌角砾凝灰岩、流纹斑岩。从隧道出15岩石裸露情况支护结构。复合式衬砌是由初期支护和二次衬砌及和物探勘察初步成果分析，岩石比较完整，岩石透水中间夹防水层组合而成。复合式衬砌的设计目前以性较小，未发现大的断裂带，但有裂隙密集带分布。工程类比为主，并通过理论分析进行验算。中等风化凝灰岩软化系数为o．62，属易软化岩石。3．1支护参数隧道除进出口段外，全部位于微风化基岩中，洞身段本通

5、航隧道复合衬砌的支护参数，可依据围岩多以Ⅲ，Ⅳ级围岩为主，进出口段以Ⅳ，V级围岩为主。分级的半经验半理论法拟订，并参考《公路隧道设计2隧道设计概况规范》《水工隧洞设计规范》以及已有大跨度隧道的设计经验。根据富春江通航隧道工程特点，选择广根据《通航隧道尺度专题报告》提出的通航尺度州龙头山隧道和重庆轻轨一期工程临江门车站隧道要求(含因船只行驶产生的涌浪对船只安全存在的作为类比工程。通过工程类比，富春江通航隧道采影响，而提出的对隧道内轮廓的要求)及《隧道通航用的支护参数见表1。·10·梁国卿等特大断面

6、通航隧道支护结构设计研究工程类比，设计采用的支护结构是安全的，施工方法术的分析，总结以下两点结论：也是可行的。(1)通航隧道断面设计应在通航尺度要求、安全设施及照明、通风、消防、排水、监控、运营管理等设施安装空间要求的基础上，结合结构受力、施工误差等因素综合考虑。(2)通航隧道开挖断面大，净空断面面积达308．94m。，因此合理的开挖布局及支护顺序是隧道顺利进洞及贯通的重要保证，通过工程类比后，采用双侧壁导坑法进行施工。左右导洞第1、第2台阶开挖后，临时支撑的最大值由81kN增加到295kN，故

7、及时加上临时支撑，对控制隧道变形和隧道洞室稳定有重大意义。围岩大部分屈服区在双侧壁开挖后形成，后续核心土开挖施工将引起洞周屈服区的进一步扩大，因此核心土的稳定是隧道能否顺图6二次衬砌弯矩图(单位：kN·m)利施工的关键所在。在确认隧道围岩稳定及支护结构满足要求的基参考文献础上，根据地层结构法结果并考虑混凝土的收缩徐[1]重庆交通科研设计院．JTGD70--2004公路隧道设计规变，对隧道二衬进行配筋计算。根据现行《隧道施工范Is]．北京：人民交通出版社，2004．技术规范》(JTGF60-200

8、9)，保护层厚度根据规范[2]重庆交通科研设计院．JTG／DD71—20¨04公路隧道交通取5cm，截面最小配筋率取0．2。经过计算分析，工程设计规范Is]．北京：人民交通出版社，2004．配筋控制断面为拱顶两侧，该断面所需配筋量为13[3]上海海事大学，浙江省交通规划设计研究院．通航隧道cm，故在实际配筋中环向受力钢筋采用双筋对称安全保障措施专题研究[R]．2007．配筋22，每延米长度4根；纵向分布钢筋8，间距[4]上海海事大学，浙江省交通规划设计研究院．通航隧道50cm，箍筋为单肢箍筋8。