公路隧道襯砌內(nèi)輪廓線的求法

1、公路隧道襯砌內(nèi)輪廓線的求法(1)圓形斷面的作圖 確定道路隧道內(nèi)輪廓線時(shí)，以公路建筑限界為基準(zhǔn)，并附加上通風(fēng)所需要的斷面。如果有側(cè)壓力則需要設(shè)置仰拱，設(shè)仰拱時(shí)應(yīng)考慮水壓力。在膨脹性山體和受到大水壓時(shí)，通常把圓形閉合斷面作為基本形狀。圓形斷面內(nèi)輪廓線作圖見(jiàn)圖3.3.2(a)。 假定公路建筑限界已確定，其控制點(diǎn)為a,b,c,d四個(gè)點(diǎn)。分別作, ,的垂直平分線，在斷面對(duì)稱軸上得到三個(gè)交點(diǎn)O1,O2、O3，取其中最高(至路面)者作為圓心O2。由于施工精度上要求a,b,c,d各點(diǎn)至少需要10cm以上的富裕量，所以在連線的延長(zhǎng)線上取，以為半徑劃圓即得內(nèi)輪廓線的基本部分。圖3.3.2 內(nèi)輪廓線作圖例路面板下剩

2、余的空間，可以用做通風(fēng)和通路，除了膨脹性巖體及水壓很大時(shí)需要設(shè)置仰拱外，一般可不設(shè)置，此時(shí)路面板下可用于埋設(shè)排水構(gòu)造物。排水構(gòu)造物的敷設(shè)深度，除高寒地區(qū)設(shè)保暖水溝外，一般0.5m是足夠的。當(dāng)側(cè)壓力大需設(shè)置仰拱時(shí)，其半徑。 建筑限界的兩側(cè)空余地方，ab之間可以作為設(shè)置事故電話和放置滅火器的地方，bc之間可以安裝照明燈具。 圓形斷面常常用于盾構(gòu)法和水下隧道、膨脹性圍巖以及接近圓形的山嶺隧道。(2)直墻式襯砌斷面 l 適合情況：圍巖較好，一般不產(chǎn)生較大的側(cè)壓力，不需要設(shè)仰拱，可以采用直墻，此時(shí)隧道的凈斷面積最小，如圖3.3.2(b)。適用于無(wú)明顯斷層和圍巖結(jié)構(gòu)完整的地質(zhì)條件，如果隧道長(zhǎng)度不很長(zhǎng)(60

3、0800m)，使用射流風(fēng)機(jī)已經(jīng)足夠。l 內(nèi)輪廓線確定方法：如果在建筑限界以上設(shè)置射流風(fēng)機(jī)，則應(yīng)使(根據(jù)選用的射流風(fēng)機(jī)的實(shí)際尺寸確定)，例如取1.2m，取施工允許誤差O.1m，則得點(diǎn) e，作的垂直平分線并與斷面對(duì)稱軸相交于點(diǎn)Ol，以為半徑作弧DHD'，即為拱部的內(nèi)輪廓線。由建筑限界向外取富余量0.1m，引，求的垂直平分線與相交于O2，以為半徑作弧并與相交于B，與DHD'相交于D，則ABDH即為內(nèi)輪廓線。這是一個(gè)坦三心圓拱， (3)曲墻式襯砌斷面(頂板以上設(shè)置通風(fēng)道時(shí))l 適合情況：長(zhǎng)隧道，需要全橫向通風(fēng)或半橫向通風(fēng)時(shí)，或所需通風(fēng)量較大，通風(fēng)道斷面積也會(huì)較大，此時(shí)頂板要變寬，拱高需

4、增大，如圖3.3.2(d)。如果設(shè)在路面板以下，則車道板必須采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，造價(jià)很高。l 設(shè)置通風(fēng)道的原則：是既要使通風(fēng)道的斷面積小，又要使內(nèi)輪廓線與建筑限界的側(cè)墻部分的剩余空間最小，還要使拱部與側(cè)墻偽內(nèi)輪廓線過(guò)渡圓滑，適合受力特點(diǎn)。例如隧道長(zhǎng)度為1km左右的隧道，由兩個(gè)洞口進(jìn)行半橫向通風(fēng)時(shí)，所需通風(fēng)道面積約為810m2，屬于小斷面通風(fēng)道。l 內(nèi)輪廓線確定方法：如圖3.3.2(c)，取a、b為控制點(diǎn)，求平分線，在平分線上找一點(diǎn)ol，取o1A為半徑(R1)作弧AB。在AB弧的延長(zhǎng)線取點(diǎn)P，將與對(duì)稱軸的交點(diǎn)o2作為圓心，劃圓時(shí)要試作，使之在H點(diǎn)附近通過(guò)。所得到的ABPH即為內(nèi)輪廓線。需要設(shè)置仰

5、拱時(shí)，取(=R3)近似等于2倍的。 例如需通風(fēng)道斷面積為20m2 時(shí)，用趨進(jìn)法作圖。如圖3.3.2(d)，首先在Gd的延長(zhǎng)線上取點(diǎn)D，使DG約等于建筑限界寬度的一半( 試取時(shí)可將ab延長(zhǎng)與交于D)， GD不應(yīng)比其超過(guò)太多(以1m為限)。再在左右取點(diǎn)H，作的垂直平分線并與對(duì)稱軸相交于O1，以為半徑(R1 )劃圓弧DHD，校核該弓形面積，調(diào)整到較預(yù)定面稍大為止。再次，求的垂直平分線與的交點(diǎn)O2，并以半徑(R2)劃弧AD，ADH即為內(nèi)輪廓線。需要設(shè)仰拱時(shí)，取 R3 2R1。 開(kāi)挖斷面積大于100m2 的長(zhǎng)大隧道，斷層、不良地質(zhì)等影響更大。可考慮設(shè)置通風(fēng)豎井及平行導(dǎo)坑進(jìn)行通風(fēng)，使隧道本身斷面盡量縮減到

6、最小程度。襯砌斷面幾何尺寸的擬定Determining Size of Lining cross Section1 襯砌內(nèi)輪廊尺寸擬定 擬定襯砌內(nèi)輪廓尺寸的各參數(shù)如圖所示。已知、，求、和圖3.3.3 內(nèi)輪廓線計(jì)算圖示圖3.3.4 邊墻內(nèi)徑r3的計(jì)算圖示 (3.3.1)式中：公路建筑限界寬度，其值為行車道寬度加上兩側(cè)路緣帶與行人行道寬度的總和，兩側(cè)還應(yīng)分別加上510cm的施工誤差；拱頂至拱腳的矢高，按通風(fēng)量所需通風(fēng)道面積確定，并保證拱軸線受力合理；內(nèi)徑r，畫(huà)出的圓曲線的終點(diǎn)截面與豎直面的夾角；內(nèi)徑 r 1、r2的圓心o1與o2之間的水平距離。 以上4個(gè)參數(shù)必須根據(jù)限界要求預(yù)先給定，代入（3.3.

7、1）式后解出其余3個(gè)參數(shù)r 1、r2及。其中：、第一個(gè)內(nèi)徑和第二個(gè)內(nèi)徑； 拱腳截面與豎直截面的夾角。 曲墻式邊墻內(nèi)徑r3由參數(shù)H1及b 1確定，見(jiàn)圖。， ， (3.3.2) 2軸線與外輪廓線 對(duì)于拱的軸線和外輪廓線的計(jì)算，不存在困難。等截面拱的計(jì)算比較簡(jiǎn)便，變截面拱圈尺寸的計(jì)算，則比較繁瑣，參見(jiàn)圖，可按以下公式計(jì)算： (3.3.3)式中：，外輪廓線半徑； 、軸線半徑；、意義同前，均為已知。為拱頂厚度，為拱腳截面厚度，二者都是預(yù)先設(shè)定的。圖3.3.5變截面拱圈尺寸的計(jì)算圖式及水平線以上部分曲邊墻尺寸計(jì)算圖式(3.3.4) 若預(yù)先設(shè)定和時(shí)，則水平線以上部分曲邊墻尺寸計(jì)算公式如下： 若預(yù)先設(shè)定和時(shí)，則需先計(jì)算m及值： (3.3.5) 水平線以下部分曲邊墻外緣為斜線時(shí)，其斜線與以為半徑的外輪廓線相切，見(jiàn)圖，通常、和為預(yù)先設(shè)定，有關(guān)尺寸按以下公式計(jì)算： (3.3.6) 圖3.3.6 邊墻外緣斜線計(jì)算圖