东京湾临海公路沉埋隧道的设计

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1、东京湾临海公路沉埋隧道的设计东京湾临海公路沉埋隧道的设计肖颂鸿(华杰工程咨询有限公司,北京100029)摘要:介绍日本东京湾临海公路沉埋隧道的设计概况.主要包括荷栽,管节断面设计参数确定,结构计算方法以厦管节柔性接头等内容.关键词:日本公路隧道;沉埋隧道;设计中图分类号:U452.2文献标识码:B文章编号:1004—2954(2006)06—0057—02东京湾作为一个重要的国际性港口,是东京海上物资流通的集散地.东京湾环形公路环绕东京湾,由东京海滨公路,东京湾横断公路和东京湾横断公路联络线联合组成,全长约185km.东京湾临海公路,起点为东京都大田区的城南岛,途径东京湾中央防

2、波堤,穿过第一,第三航道,终点是江东区的若州,全长约8km,设计时速为60km的一级公路.航道横断部为4车道,其余部分为6车道.第一航道部采用隧道方案修建,第三航道部采用桥梁方案修建.东京湾临海公路隧道,位于东京羽田国际机场附近,其建筑物的高度受到了限制,综合考虑景观,环境,海浪,噪声及其对电波的干扰等诸多因素,最终决定采用沉埋隧道方案进行施工.1沉埋隧道的设计(1)地质条件该隧道上层为"有乐町地层",是以淤泥?隧道/地下工程?4%.为防止流水的冲刷及航道清理,船舶抛锚等带来的影响,确保隧道安全,在隧道沉设就位后,将对其进行回填,最小回填厚度为2.0m.沉埋隧道长1328.82

3、5m,由11个管节和1个长5.328m的最终连接块组成.标准管节长约120m,高10m,宽32.5m的钢筋混凝土结构,沉埋隧道的平面图,纵断面图,标准断面示意如图1,图2,图3所示.号号芎号专号号昱s岛至=耋:::..茎堇星室中防侧竖井--..z..j..斗J,..)..6iNo.7TN'-..8-图1隧道平面53&557.442.75445l,703广中暗井--__28-8691.一17.998迎801一No.1l3l9.6512xNo.3—百广_6l厂O.10~240[3×l20=3砷l3×l2脏3砷【l20图2隧道纵断面(单位:m)为主的软弱冲积黏土层(Ac),下

4、部为"7号地层"的洪积黏土层(De)及被称为"东京地层"的洪积砂质土层(Ds).这些地层从羽田机场地区开始,缓慢向若州方向倾斜.冲积黏土层的Ⅳ值=0,层厚约41m,呈未压密状态或正规压密状态,属于受沉降影响较大的地层.(2)隧道概况东京湾临海隧道,由海底航道部的沉埋隧道和两侧换气塔以及陆地明挖隧道组成.沉埋隧道的横断面为4跨箱形框架结构,中间部分为汽车道,两侧为人行横道(兼避难通道)和共同管沟.沉埋隧道部的纵坡,城南岛侧为3%,中间部分为0.3%,中央防波堤侧为收稿日期:2006—01～17;修回日期:2006—04—04作者简介:肖颂鸿(1965一),男,工程师.1987年毕

5、业于西南交通大学.铁道标准设计RAILWAYSTANDARDDESIGN2006(6)田3隧道标准断面(单位:mm)在隧道轴线方向设置了纵向预应力钢索的柔性接头,并加设了100N/m的预应力,以减少管节的纵向裂缝.为确保箱体管节的水密性,在管节的底板及两侧设置了8mm厚的防水钢板,并在顶板上铺设了防水板和约15mm厚的防水混凝土.(3)设计荷载隧道建成通车后,所要承受的荷载为静荷载(包括结构自重,防护混凝土,回填覆土层重,路面及压重层重量等),水压力,温度荷载,地震荷载,灾害荷载,沉降荷载及施工荷载等.设计中综合考虑了沉埋隧道施工中及完成后所要承受的各种荷载情况,利用计算机进行

6、平面框架内力分析计算,其荷载组合情况见表1.57赫线岛心南中娥0(v￡,H?隧道/地下工程?肖颂鸿一东京湾临海公路沉埋隧道的设计表1荷载组合情况及窖许应力系数工况荷载组合情况应力系数(1)静荷载+侧土压+高水压+不等沉降1.00(2)静荷载+侧土压+低水压+不等沉降1.00(3)静荷载+侧土压+最高水压+不等沉降1.30完成时(4)(1)+温度荷载1.15(5)(1)+地震荷载1.50(6)(1)+地震荷载+温度荷载1.65(7)(1)+灾害荷载1.50干坞内温度荷载.混凝土收缩荷载,局部沉降荷载1.50结构自重+防护混凝土+静水压+波压+扭曲力浮运时1.50+牵引力沉设时结构

7、自重+防护混凝土+沉设荷载+水压1.50结构自重,防护混凝土自重:按钢筋混凝土的容重=25kN/m进行计算.隧道内路面及压重层重量:按容重..=20kN/m计算.水压力:海水的重度为=10.3kN/m,低水位时水位为AP±0m,高水位时AP±2.1m,最高水位时AP±4.0m.土压力:土的浮容重为10kN/m.温度荷载:隧道建成后将作为公路隧道来使用,通风换气中大量外部空气的吸入,必将对隧道内的温度产生较大影响,而隧道周边部温度大致与其周围地层中的地中温度相同.因此,隧道横断面的内外可按±1