白云隧道通风方案比选

白云隧道通风方案比选（精选6篇）

白云隧道通风方案比选 篇1

隧道通风技术方案

隧道左右洞出口独头掘xxxxm，采用压入式通风来满足供风要求，风机串联方式进行压风。

1、通风设备的布置

(1)主风机布置在洞口外30 m处，防止洞内排出的污浊空气重新进入洞内。(2)风管悬挂在隧道拱腰部位，距地面3 m 以上，安装时充分考虑机械出碴对风管的影响。(3)风管出口距工作面保持40 m左右，出风口气体射流沿壁扩散后能反向流出工作面，对工作面换气通风有利。(4)横洞施工完成后，设置临时隔风设施，防止左、右洞风流相互影响。

4．2 风管防漏、降阻措施

(1)风管选择：隧道洞口段300 m 采用1500mm硬质玻璃钢风管；其它采用1500 mm软风管，软风管采用长丝涤纶纤维作基布，压延PV塑料复合而成。其优点：表面光洁，对通风摩阻力小；有防水、抗燃、抗静电、抗老化性能；便于加工和接头处理。(2)风管联接方式：采用加长风管，减少风管接头数量，从而减少接头漏风量和接头阻力。风管每节长度采用30~40 m，风管接头用高强树脂拉链接口。(3)风管加工工艺：靠近工作面的风管采用混织胶布，用401强力胶手工粘接；软质风管到1500m处用增强胶布；风管采用电热塑机加工，整条风管无一个针眼，其防漏性和钢质风管无异。

(4)提高风管安装质量：风管吊挂做到平、直、稳、紧，即在水平面上无弯曲，垂直面上无起伏，以减少管道弯曲、褶皱形成的局部阻力；风管拐弯处要圆顺。

(5)风管底设置排水口：由于温度变化，风流中水汽会变成水积在风管底，要定期排-水，以防风管变形。

2、隧道通风降尘的关键技术

用水湿润沉积的粉尘：用水湿润沉积于碴堆、周壁等处的粉尘，是很有效的除尘措施。粉尘被水湿润后，尘粒互相附着凝结成较大的颗粒，同时增加了附着性，因而在生产过程或高速风流中不宜飞扬起来。主要做法：一是洒水降尘，在装碴运输等产尘较大的工序和工点喷雾洒水，可显著地减少产尘量和防止尘土飞扬；二是洗壁，在爆破后和凿眼、装碴前及时洗壁，不仅能有效的防尘，也有利于随后的喷锚作业；三是湿式凿岩，可以明显的降低钻眼时的粉尘浓度，若在水中加入湿润剂，则降尘效果更佳

定期洒水：采用无轨运输，出碴前向爆破后的石碴上洒水，定期向隧道内车行路线上洒水，使粉尘对施工人员的伤害降低到最低限度。喷射混凝土采用湿喷工艺，可有效地减少粉尘，改变作业环境。运输车辆不工作时要熄火，以减少尾气排放污染。

白云隧道通风方案比选 篇2

1 工程概况

1.1 工程概况

天恒山隧道位于哈尔滨市道外区民主乡地界, 是哈尔滨绕城公路东北段项目的重难点工程。哈尔滨绕城公路东北段的建设, 使环路贯通, “一环五射”发挥整体功能。对省会哈尔滨及其周边地区的社会、经济发展创造了良好的交通运输环境。隧道为双洞分离式设计, 单向双车道, 单洞上行线长1660m, 下行线长1690m。建筑限界为净宽11.5m, 净高5m, 考虑本地区的特点, 隧道净空断面为三心圆曲墙断面 (隧道净面积A=76.782m2) 。隧道设计人行横通道4处, 车行横通道1处, 上行线和下行线各设置一处紧急停车带。隧道设计行车速度80km/h, 路面采用单面横坡, 坡度2%, 上行线和下行线纵坡为双向人字坡, 坡度均为1.775%和-0.900%。

1.2 隧道工程地质

隧道工作区位于松嫩中断陷带东南隆起区内, 地层分区为松嫩平原分区, 地层分布主要有白垩系 (K) 及第四系 (Q) , 本区缺失第三系地层。根据天恒山隧道设计钻孔揭露及室内土工试验结果, 隧道处岩土主要为亚粘性土, 局部见砂层, 地基承载力综合评价表显示, 5-1、5-2、7-1和8-2地层为软可塑状态的软弱夹层, 对隧道施工极为不利。

1.3 气候、水文地质特性

本区位于北寒带气候区, 冬季长达五个月之久, 春秋季节较短, 年平均气温为5.7℃, 极端最高气温39.1℃, 极端最低气温-4 1.4℃;年平均降雨量为5 2 3.3 m m, 降雨期集中在6~8月份;年平均蒸发量1507.7mm;最大冻深2.05m, 地面稳定冻结日期为11月下旬, 稳定解冻日期为翌年4月中旬。

隧道所处范围地下水主要为局部上层滞水, 赋存于软可塑及软塑压粘土层中, 钻孔后出现渗水现象, 经测量计算24小时渗水量为12.2L/m2, 受大气降水补给, 受季节影响, 水量变化大。

1.4 衬砌结构

隧道采用复合式衬砌结构, 初期支护以超前小导管或锚杆、钢拱架、钢筋网及喷射混凝土组成联合支护体系, 二次衬砌为模筑混凝土结构, 初期支护与二次衬砌之间设防排水, 保温层设置于二次衬砌之外。

2 天恒山隧道施工方案比选

当前土质隧道的施工方法很不成熟, 土质隧道建设中可供借鉴的资料、经验有限。在施工过程中遵循“土变我变、确保安全、优质完成”的原则, 项目部多次组织相关人员参观学习并邀请专家对隧道施工方案进行多次论证。根据工程地质特征采用了微台阶法、三台阶七步开挖法和CRD法等施工方案。

2.1 微台阶法

微台阶法是在超前支护完成后, 首先进行上部弧形导坑开挖并施作拱部初期支护, 再左右错位开挖下台阶并及时施作边墙初期支护;适时挖除上下台阶核心土, 然后紧跟仰拱开挖和初期支护封闭成环。上下台阶每循环进尺为一榀拱架间距, 仰拱每次开挖支护2榀拱架长度;上台阶长度3m~5 m, 掌子面距仰拱初支距离控制在12m以内, 掌子面与仰拱钢筋混凝土及仰拱回填的距离控制在15m以内。采用微台阶法施工, 同一断面上台阶开挖到仰拱初支封闭, 施作时间可以控制在10天之内, 到仰拱砼浇筑, 施作时间可以控制在12天之内。微台阶法施工见图1所示, 其优缺点及适用条件如下。

(1) 由于初期支护封闭的时间短, 有利于控制围岩变形, 缺点是上下断面相距较近 (下台阶与仰拱初支距离在6m~7m) , 机械设备集中, 作业时相互干扰较大 (开挖时仰拱钢筋混凝土施工无法进行) , 生产效率较低, 施工速度较慢。

(2) 隧道标准断面的标准段, 在土体含水量较大、地基承载力较低, 开挖后围岩变形较大、自稳能力差, 易塌方, 需要初期支护尽快封闭成环, 仰拱及填充紧跟段采用微台阶法施工。

2.2 三台阶七步开挖法

三台阶七步开挖法为在隧道开挖过程中, 在三个台阶上分七个工作面, 以前后七个不同位置相互错开开挖, 然后分部及时支护, 形成支护整体。三台阶七步开挖施工工序示意图见图2所示。每台阶长度控制在3m~5m, 仰拱初支封闭到掌子面间距离控制在1.5倍洞径之内, 仰拱砼到掌子面间的距离严格控制在2倍洞径之内。三台阶七步开挖法优缺点及适用条件。

(1) 能迅速及时地建造拱部初期支护, 开挖面稳定性较好, 核心土和下部开挖是在拱部初期支护保护下进行的, 施工安全性好, 多作业面平行作业, 工效高, 循环时间短, 作业空间较微台阶法大, 很大程度上加快了施工进度, 单口月成洞45m~50m。但由于多次开挖对土体扰动次数增加, 拱顶沉降量较微台阶法施工大, 累计最大可超过5cm, 当前方出现险情时, 不利于及时封闭成环。

(2) 隧道标准断面的标准段, 土体为硬可塑状态, 具有比较好粘结性, 含水量较小, 地基承载力较大, 成拱能力强区段采用三台阶七步开挖法。

2.3 CRD法施工

同济大学路基与土工技术研究所对天恒山隧道土样分析和室内模型试验表明:软塑夹层对隧道开挖的变形和稳定性影响较大, 其所处的位置不同对隧道的变形影响也不同;拱顶有软塑夹层时, 土体无成拱能力;拱腰处有软塑夹层时, 上覆土的成拱高度受到影响;在标准断面存在软弱夹层地段, 采用台阶法施工, 尽管初支拱脚采取了加固措施, 但仍发生了下沉, 核心土发生整体破坏, 没有自稳能力, 对稳定掌子面不起作用, 洞顶最大沉降18cm, 水平最大位移3.6cm;在跨度16.83m, 高12.06m的紧急停车带加宽段和车行横通道口扩大断面段, 采用台阶法施工, 有支护情况下, 拱顶最大沉降约为30cm, 在支护全断面封闭后, 隧顶的最大沉降仍然超过15cm;当采用CD法施工有软塑夹层、大跨度段时拱脚的切入变形较大, 掌子面的稳定性较台阶法施工好, 隧道施工过程中竖向变形较小, 但拱肩处变形仍然较大。

C R D法是将大断面隧道分部分块开挖, 分部封闭成环, 先开挖隧道一侧的上部并施作封闭的初期支护和临时支撑, 再开挖隧道另一侧的上部且施作封闭的初期支护和临时支撑, 最后进行隧道下部的开挖支护, 最终形成隧道初期支护和临时支撑网状封闭稳定支护形式的隧道开挖施工方法。CRD法优缺点及适用条件如下。

(1) CRD法将断面分为四块开挖支护, 每步开挖的宽度较小, 而且开挖后各个局部封闭成环时间短, 每个步序受力体系完整, 封闭性的初期支护承载能力大, 可以很好控制早期沉降变形。但施工工序复杂, 隔墙拆除困难, 速度慢, 成本高。

(2) 适用于跨度大, 地表沉降要求严格, 围岩条件特别差地段。因此, 为了保证施工安全, 对标准断面有软弱夹层段和隧道加宽段采用C R D法施工。

2.4 施工方案的比较

表2列出了三种施工方法的对比, 通过上表的比较可以得出:在浅埋、大跨的土质隧道中, 仅从控制土层位移的角度考虑, 上述施工方法择优的顺序为C R D法、微台阶法、三台阶七步开挖法;而从进度和经济角度考虑, 由于各方法的工序和临时支护不同, 其顺序恰恰相反。

3 土质隧道施工注意问题及对策

3.1 土体地基承载力低, 拱脚容易失稳

天恒山隧道穿越粘土地层的地基承载力为110kPa~270kPa, 尤其当初期支护的基座落在软弱夹层上时, 在上部土体垂直荷载和支护自重的作用下, 初期支护的沉降量很大, 外力很容易超过地基承载力的极限, 拱脚失稳, 导致拱顶坍塌, 因此在进行隧道开挖支护时, 必须采取有效措施, 防止拱脚下沉, 拱部坍塌。其预防措施如下。

(1) 严格控制开挖进尺, 在开挖时尽量减小开挖对土体的扰动, 一般沿开挖轮廓线预留30cm~50cm土体采用人工开挖, 同时拱脚预留30cm, 人工开挖后进行枕木或槽钢等支垫。

(2) 预留核心土, 保证核心土的尺寸, 防止掌子面的滑塌。

(3) 严格拱架间距, 加强拱架纵向连接钢筋的焊接质量。

(4) 扩大拱脚, 在拱脚设置斜向外侧的锁脚锚杆 (管) , 以增强初期支护的稳定性。

(5) 在上断面喷射混凝土达到设计强度70%以上且完成锁脚锚管后再进行下断面的开挖。

(6) 开挖时尽量单侧落底或双侧交错落底, 错开距离控制在2m~3m。

(7) 作好各工序的安排, 使初期支护尽快封闭成环。

(8) 加强监控量测, 观测信息及时反馈。

(9) 尽早施做仰拱钢筋混凝土和仰拱回填;及早安排二次衬砌施工, 控制掌子面与衬砌距离小于60m。

3.2 含水量对土体的影响

研究表明, 粘性土的抗剪强度与结构强度、受力历史、空隙水压力和土密度等因素有关, 含水量越大, 土粒间粘结力越小, 即土的结构强度低, 粘聚力就小, 土体的抗剪强度就低。例如5-1地层为软可塑状态的中等压缩性土, 含水量平均值25.40%, 天然密度平均值1 9.4 0 k N/m3, 压缩模量平均值5.97MPa, 内聚力平均值30.66kPa, 5-2地层为软塑状态中等压缩性亚粘土, 含水量平均值2 6.7 0%, 天然密度平均值19.50kN/m3, 压缩模量平均值5.19MPa, 内聚力平均值21.00kPa, 从上述两种土体各项参数的比较可以看出含水量对土体内聚力的影响最为明显。

同时隧道在开挖部分成型后, 需要和外界的空气接触, 致使其内部水分散失, 土颗粒间的粘接力急剧下降, 及至达到零点, 造成土体剥落, 引发超挖甚至塌方。

预防措施: (1) 所有工序施工过程中一定要严格控制施工用水, 杜绝水浸泡洞身; (2) 加强隧道排水, 发现地下水及时设置环向、纵向盲沟或泄水软管, 形成排水通道将地下水引出; (3) 开挖后及时喷射混凝土对开挖面进行封闭; (4) 及早施作仰拱可以尽早封闭基底, 可以防止地下水和施工用水浸入基底; (5) 在有地下水段加强支护;⑹当土性变化时, 及时进行土工试验, 核对土层的含水量。

4 结语

通过天恒山隧道的施工, 有以下几点体会。

(1) 针对浅埋、大跨和土质隧道的特点, 首先必须详细掌握地质资料和地质变化情况, 观察开挖面, 核对土层含水量, 综合考虑, 合理选择施工方法。施工全过程应不断进行监控量测, 对于不利断面及时采取补救措施。

(2) 施工应遵循“管超前、严注浆、短进尺、强支护、快封闭、勤量测”的施工原则, 尽量缩短各工序间的距离, 初期支护尽快封闭成环, 仰拱和衬砌及时跟进, 使土质隧道及时形成稳定的支护体系。

(3) 充分认识水对土质隧道施工的危害性。选择用水量较小的施工机械, 施工用水和隧道渗水要及时排除, 严禁淤积在拱脚和墙脚。

(4) 挖掘机开挖时沿开挖轮廓线预留部分土体采用人工开挖, 应以减少对土体的扰动, 防止挖掘机对初期支护的破坏, 同时开挖轮廓线要圆顺, 以减少应力集中现象。拱脚锁脚锚管和拱脚的临时支垫尤为重要, 锁脚锚管一定要按设计要求严格作业, 拱脚支垫必须保证足够的面积、强度。确保拱架加工和支立质量, 注意螺栓连接质量和连接钢筋焊接质量。

(5) 机械设备的配套及性能, 是决定选用施工方案的重要制约因素, 土质隧道施工工序多, 交叉作业, 复杂多变, 必须确保机械设备的完好率, 才能保证施工顺利进行。

摘要：天恒山隧道为我国第一座严寒地区浅埋大跨土质隧道, 其施工难度大、危险性高。在施工过程中遵循“土变我变、确保安全、优质完成”的原则, 不断对隧道施工方案进行比选优化, 本文对施工过程中采用的微台阶法、三台阶七步开挖法和CRD法施工方案的选择和优化进行介绍。

关键词：土质隧道,施工方案,优化

参考文献

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[2]同济大学路基与土工技术研究所.天恒山隧道施工方案模型试验研究 (初步报告) [R].2007, 6.

[3]黑龙江省公路勘察设计院.国道主干线哈尔滨绕城公路东北段 (秦家至东风) 两阶段施工图设计 (天恒山隧道) [R].2005.

[4]凌荣华、韩贝传、曲永新.大跨度黄土隧洞的开挖效应研究[J].工程地质学报, 1996, 4 (3) :65～70.

[5]郗举科, 吴军, 宋战平.软弱破碎围岩大断面隧洞开挖支护技术[J]西北水利发电, 2003 (2) :36～39.

[6]陈鹤, 乔春生.富水黄土隧道初期支护监控及分析[J].西部探矿工程, 2003, 80 (1) :105～107

[7]张弥, 刘维宁, 秦淞君.铁路隧道工程的现状和发展[J].土木工程学报, 2000 (2) .

高桥隧道右洞进洞方案比选及分析 篇3

关键词:隧道;进洞;施工;经济

中图分类号:U445文献标识码:A文章编号:1000-8136(2010)08-0038-02

高速公路进入山区后,由于植被发育往往会出现实测断面与设计断面不符,有的甚至差异较大。这种情况下原设计方案就不一定适合了。因而如何在资金有限,确保安全、质量与环保的前提下进洞,成为隧道建设的关键环节。文章仅以厦蓉高速BT10标高桥隧道为例,浅谈山岭隧道进洞方案的优劣。

1 地质地貌及工程简介

隧址位于贵州省黔南州打渔乡也送坡村境内,隧道穿越区为构造隆升低山工程地质区,山体近南北走向,地势总体北低南高,隧道与山脊近于直交,沿隧道轴向山体浑圆,两侧低、中部高。隧道进口位于两冲沟交汇处,地形坡度较缓,坡角22°,其岩性为亚黏土、碎石土,边坡开挖后在地下水作用下,进口土质边坡会发生下滑的可能,形成边坡不稳定。进口洞室上覆冲积及坡积亚黏土,隧道浅埋。

高桥隧道为单洞双车道分离式长隧道。隧道左洞长2 802 m,隧道纵坡为1.5%~2.9%;右洞长2 747 m,隧道纵坡为1.5%~2.9%。

2 原设计进洞位置及方案

原设计右线隧道起点为YK147+780,进暗洞里程为YK147+790。10 m长的明洞,洞门形式为削竹式。隧道仰坡以1∶0.5的坡度刷坡,坡高约为2.2 m,仰坡防护为柔性防护。隧道在大管棚支护下进洞。

3 现场实测情况

施工单位进场后通过复测断面发现原设计的YK147+790出隧道出露,根本无法进洞,而且YK147+795~YK147+830处埋深均小于3.0 m。由于原地表植被发育,这样测得断面与设计断面差异较大。该段表层为坡积碎石土,呈松散结构,下伏强风化板岩,岩体破碎,稳定性差。在建设管理处的指导下,从环保角度考虑,本着零开挖、少开的方针对该隧道洞口进行了重新设计,下面就设计过程中提出的3种不同方案进行分析比较。

4 方案比选

方案一:该方案可简单的称之为明挖方案,即隧道退至YK147+830处进暗洞。鉴于隧道口位于两沟交汇处,故明洞设置为50 m长。仰坡按照1∶0.5的坡率刷坡,仰坡采用锚喷支护,具体参数为:6.0 m长的φ50×5钢管,按照150 cm×150 cm梅花形布设;φ8的钢筋网片,网格20 cm×20 cm;喷射混凝土10cm厚。进洞前先施作φ108×9的大管棚超前支护,为确保安全并设护拱进洞。YK147+795~YK147+830段边坡按照1∶0.5的坡率进行刷坡,边坡也采用锚喷支护,具体参数为:3.5 m长的φ22普通砂浆锚杆,按照120 cm×120 cm梅花形布设;φ8的钢筋网片,网格20 cm×20 cm;喷射混凝土10 cm厚。进洞后及时拼装二衬台车,及时施作长明洞。

方案二:该方案可称之为暗挖方案。隧道退至YK147+795处进暗洞。该方案详见图1。

方案二施工步骤:①施作右侧挡墙并按设计坡率回填。②施作地表注浆,注浆管采用φ50×5塑料花管,注浆浆液采用1∶1水泥砂浆。③施作大管棚,施作过程中要注意上部浅埋部分的管棚注浆效果。④采用环形开挖预留核心土法开挖,加强监控量测。

方案三:该方案可称之为暗挖方案。隧道在YK147+795处进暗洞。该方案详见图2。

方案三施工步骤:①施作右侧挡墙并按设计坡率对拱顶右上测浅埋部分开挖。②施作拱顶右上侧明挖部分的护拱及大管棚。③按照设计对拱顶又上测部分反压回填。④施作拱顶左侧暗挖部分的大管棚。⑤采用环形开挖预留核心土法开挖,加强监控量测。

该方案区别于方案二的是拱顶右上测浅埋部分明挖施作,且回填部分不注浆。

方案分析比选:

方案一:施工安全系数最高;由于明洞造价较浅埋段暗洞造价较低,故该方案经济上最优;该方案开挖较大,前期对植被破坏较大,但由于后期可以回填,故该方案环保上较好。

方案二:浅埋段暗挖,施工安全系数相对较低;暗挖施工浅埋段本来费用就较高,加之该方案设置有注浆,故该方案经济上最差;开挖较小,对植被破坏最小,即环保上最优。

方案三:浅埋段部分明挖,施工安全系数居中;暗挖施工浅埋段费用较高,故该方案经济上居中;开挖较小,对植被破坏最小,即环保上最优。

通过以上分析,综合比较方案一最优,最后采用了该方案。

5 总结

构建和谐社会,包括构建人与自然的和谐,因此在设计时尽可能“零开挖”进洞。避免大开大挖,避免人为的破坏环境。

隧道洞口的设计,不仅要考虑环保要求,还要确保安全进洞并兼顾经济条件。设计上在采用“暗进”或者“明挖”的进洞方式时,一定要根据具体情况,综合考虑多种因素,切不可生搬硬套,千篇一律。

The Bridge Tunnel Right Hole Enters the Hole Plan Ratio to Elect and to Analyze

Zhou Kang,Xiao Songtao

Abstract: Tunnel entrance is a construction procedure which has the most complex condition、the largest quality and security risks. Choosing the right location and plan of the tunnel entrance not only canlower the cost of entrance protection,but also is the precondition of the smooth perforation of the tunnel. In this paper,we made a comprehensive comparison、selection and analysis among several plans which are made for the tunnel entrance on the right side of the Gaoqiao tunnel,from an economic、safety、environmental protection and other aspects.

白云隧道通风方案比选 篇4

本文介绍了辽宁省大伙房水库输水工程D&B2标段6#支洞施工段钻爆法施工中通风防尘的设计、计算与实施.其主要内容为本工程隧洞施工中通风防尘的标准,风量的计算,通风设备的`选择,通风系统的布置,辅助通风措施,综合防尘措施以及提高通风效率措施等.

作 者：樊君玲  作者单位：中铁十三局集团,第三工程有限公司,辽宁,沈阳,110005 刊 名：华章 英文刊名：HUAZHANG 年，卷(期)： “”(1) 分类号：U45 关键词：长大隧道   通风   防尘   水幕降尘   压入式通风  

地铁车站隧道通风系统节能研究 篇5

地铁车站隧道通风系统节能研究

本文以南方某城市地铁线路为例,对不同时刻、不同季节、不同时期的地铁系统环境温度、行车对数、客流等对区间环境影响较大的要素的特点进行分析,并结合SES程序的`模拟计算结果,得出了车站隧道排风系统各种工况下的节能运行策略及其节能效果.对今后地铁隧道通风系统的设计具有参考意义.

作 者：余珏 作者单位：广州地铁设计研究院有限公司,广东,广州,510010刊 名：中国科技纵横英文刊名：CHINA SCIENCE & TECHNOLOGY PANORAMA MAGAZINE年，卷(期)：“”(14)分类号：U2关键词：SES 车站隧道排风系统 节能运行策略 节能效果

白云隧道通风方案比选 篇6

目前公路隧道多采用水泥混凝土(刚性路面),它在隧道潮湿的使用条件下不易发生结构性破坏,路面耐久性和反光度相对较好,但与沥青混凝土柔性路面相比具有行驶性能差异较大、抗滑性能衰减快、平整性差、灰尘大、行车噪声大等缺点,不利于隧道内车辆高速、安全、舒适地行驶。同时,由于公路隧道内路面处于一个相对封闭的环境中,因而外界大气环境的变化对其影响并不显著,但隧道内封闭潮湿的环境又对路面提出了其他特殊要求,因此,隧道路面要求具有优良的抗滑、降噪、防水和耐久性。

近年来国内外出现了在水泥混凝土路面上加铺沥青层,修筑水泥混凝土与沥青混凝土(CC-AC)复合式路面结构,即在刚性基层上铺设沥青面层,不仅可以减少沥青用量(与柔性面相比),又可弥补刚性路面的不足,这样刚柔相济,可大大改善路面的适用性能[1]。如将碾压混凝土或贫混凝土作为刚性基层,普通混凝土为下面层,加铺透水、抗滑、降噪的OGFC上面层,形成水泥混凝土刚性基层+沥青混凝土(AC+OGFC)面层的复合路面,以更好地满足公路隧道路面对多项性能的要求。

1 项目背景

某高速公路隧道路面,设计基准期为30 a,设计车道交通量折算成标准轴载 BZZ100为 3 800 pcu/d,设计基准期内标准轴载累计作用次数为2.027 315×107,路面承受的交通等级属于特重交通等级,行驶方向分配系数为1,车道分配系数为1,轮迹横向分布系数为0.22 。笔者提出了隧道路面结构方案1～3,并进行结构分析比选。相关计算参数为:变异水平的等级取低级可 靠 度 系 数1.33, 混凝土下面层板长度为4 m,地区公路自然区划为Ⅲ,面层最大温度梯度为90 ℃/m,接缝应力折减系数为0.87。

2 设计指标分析

根据方案1隧道路面均设计为复合式路面,混凝土面层和碾压混凝土基层设计指标为综合应力,即考虑了可靠度系数的行车荷载疲劳应力和温度梯度疲劳应力之和[2],沥青层考虑底面弯拉(压)应力和路表计算弯沉[3]。

对于初拟方案1,当普通混凝土面层H为210 mm时,混凝土面层γr(σpr+σtr)=5.0≤5.0 MPa ,满足设计验算要求;碾压混凝土基层γr(σpr)=3.25<4.0 MPa,满足设计验算要求;所以不考虑沥青上面层影响时混凝土下面层设计厚度为227 mm。考虑沥青上面层影响折减后的混凝土下面层设计厚度,并取整为210 mm。 沥青混凝土面层弯拉应力和弯沉AC13底面σmax=-0.344 MPa(压应力),路表弯沉ls为8.6(1/100 mm)。其中:γr为可靠度系数,σpr为行车荷载疲劳应力,σtr为温度梯度疲劳应力,σmax为沥青混凝土面层弯拉(压)应力,ls为路表计算弯沉。

同理,求得初拟方案2的设计验算指标:混凝土面层γr(σpr+σtr)=5.0≤5.0 MPa ,满足设计验算要求; 碾压混凝土基层γr(σpr)=3.25<4.0 MPa,满足设计验算要求;沥青混凝土面层弯拉应力和弯沉:OGFC底面σmax=-0.33 MPa(压应力),AC20底面σmax=-0.32 MPa(压应力),ls路表弯沉为9(1/100 mm)。

初拟方案3的设计验算指标:混凝土面层γr(σpr+σtr)=5.0≤5.0 MPa,满足设计验算要求; 碾压混凝土基层γr(σpr)=3.25<4.0 MPa,满足设计验算要求;沥青混凝土面层弯拉应力和弯沉:OGFC底面σmax=-0.35 MPa(压应力),AC20底面σmax=-0.34 MPa(压应力),路表弯沉ls为7(1/100 mm)。

对比上述3个方案,混凝土面层和混凝土基层综合应力:方案1、方案2和方案3均满足设计验算要求;沥青混凝土面层弯拉应力(压应力储备):方案1<方案2 <方案3;说明方案3强度储备相对较优。路表弯沉:方案2>方案1>方案3;说明方案3路面整体刚度相对较优。因此,方案3为路面结构性能相对优化方案。

3 结 论

1) 公路隧道路面如采用水泥混凝土刚性基层上铺设降噪、抗滑、透水OGFC面层的多功能复合式路面结构,可以满足路面耐久性和功能性的多方面要求。

2) 通过对几个方案的结构分析和必选,提出了一个满足设计要求且性能相对优化的公路隧道多功能复合路面的结构组合形式,供公路隧道路面结构设计参考。

摘要：公路隧道路面要求有优良的抗滑、降噪、防水和耐久性。以某高速公路隧道路面为研究对象,提出了水泥混凝土刚性基层+沥青混凝土(AC+OGFC)面层的多功能复合路面形式,并对初拟方案进行结构分析比选,结果表明路面新型组合形式满足设计要求。

关键词：公路隧道,多功能复合式路面,结构方案分析

参考文献

[1]孙家驷,高建平.道路设计资料集4:路面设计[C].北京:人民交通出版社,2003

[2]JTG D40-2002公路水泥混凝土设计规范[S].北京:人民交通出版社,2002