公路隧道原位扩建技术探讨.ppt

四、原位扩宽隧道的力学特性 三种扩宽工法围岩屈服区的比较 以外侧扩宽（方法一）的围岩屈服区面积为基数1.0，与内侧扩宽（方法二）、两侧扩宽（方法三）进行比较。 图4-3 拓宽形式屈服区比较 四、原位扩宽隧道的力学特性 三种扩宽工法初期支护内力的比较 轴力 弯矩 图4-4 外侧扩宽内力 方法二（内侧扩宽）的轴力和弯矩最大 方法三（两侧扩宽）的轴力和弯矩最小 四、原位扩宽隧道的力学特性 三种扩宽工法初期支护内力的比较 以外侧扩宽（方法一）的内力为基数1.0，与内侧扩宽（方法二）、两侧扩宽（方法三）进行比较。 图4-5 各拓宽形式初期支护内力比较 四、原位扩宽隧道的力学特性 三种扩宽工法初期支护内力的比较 方法三（两侧扩宽）的轴力仅为方法一的82.3%，弯矩仅为方法一的80%。 分析上述围岩塑性区和初期支护的受力情况，扩宽方法对围岩及支护的受力特性有一定的影响。方法三的围岩塑性区面积与方法一相当，而初期支护的轴力和弯矩比方法一有一定的改善，仅为方法一的82.3%，因此单从受力特性上来看，拓宽方法三（两侧扩宽）有一定的优势。 四、原位扩宽隧道的力学特性 二次衬砌围岩压力的探讨 二次衬砌是隧道的支护结构组成的主要部分，在软弱围岩段它承受着部分甚至大部分的围岩压力。 二次衬砌计算采用结构-荷载法，荷载的确定对二次衬砌的计算是重要的。 新建大跨度单洞4车道隧道的围岩压力，在修订的《公路隧道设计规范》中已有规定。 四、原位扩宽隧道的力学特性 修订《公路隧道设计规范》荷载计算（6.2.3条） 垂直均布压力 q=γ×0.45×2S-1ω S-围岩级别； ω-宽度影响系数 ω=1+i（B-5） i - B 每增减1m 围岩压力增减率 隧道宽度B 14≤B25 围岩压力 增减率i 考虑施工过程分导洞开挖 0.07 上下台阶法或一次性开挖 0.12 表4-2 围岩压力增减率i取值表 形式没有变化 变化 四、原位扩宽隧道的力学特性 原位扩建的荷载如何计算？？？ 修订《公路隧道设计规范》17.3.3-1既有隧道施工时对围岩扰动不大、施工期间未发生大变形、坍方等，且经过一定时间运营后，围岩无明显变异的段落，可参照新建隧道计算围岩压力。 怎么会呢？ 图4-6 洞室对围岩应力（б3）的影响 明显不一样！ 四、原位扩宽隧道的力学特性 基于规范公式的系数修正法 原洞室的存在和位置对围岩压力的大小和分布形式有着一定的影响。在缺乏类比及经验资料的情况下可采用基于规范公式的系数修正法对围岩的压力进行计算，公式如下： Fi---修正后的围岩压力 βi—围岩压力修正系数 fi---由规范（修正稿）求得的围岩压力 这样行吗？ 关键 四、原位扩宽隧道的力学特性 围岩压力修正系数βi βi是关键 数字模型 比较法求出 拓宽形式的数据模型求得特征点的位移与单洞同参数隧道的特征点的位移比来求得 垂直压力修正系数采用拱顶竖直位移比 内外侧水平压力的修正系数采用边墙水平位移比 四、原位扩宽隧道的力学特性 图4-7 各拓宽方式围岩压力修正系数 原洞室存在和位置对扩宽围岩压力影响较大 四、原位扩宽隧道的力学特性 二次衬砌荷载承担系数 围岩压力由初期支护和二衬共同承担，存在着两者分担荷载比例的问题 初期支护完好，二次衬砌荷载承担系数不会大于二次衬砌的刚度和复合式衬砌的刚度之比 设计中可以用二次衬砌的刚度和复合式衬砌的刚度之比作为二次衬砌荷载承担系数 四、原位扩宽隧道的力学特性 二次衬砌荷载承担系数计算 ε－二次衬砌荷载承担系数 η－二次衬砌于初期支护的刚度比 Ee、Ec－二次衬砌和初期支护砼的抗弯弹性模量 Ie、Ic－二次衬砌和初期支护的惯性矩 五、原位扩宽设计特点 隧道原位拓宽，由于原洞室的影响，在围岩的稳定、支护结构的受力情况以及施工工法方面与新建四车道隧道存在着一定的差异。 在设计工作中有其特点 五、原位扩宽设计特点 设计工作中的特点 1.收集原有隧道的设计和施工资料：隧道各段落实际围岩级别、施工过程的病害及处置情况、施工过程的变更、监控量测资料和竣工图等技术资料，重点对塌方段落的病害处置情况进行研究 2.对原有隧道进行全面的技术检测：根据检测数据对原有隧道做出安全评估。检测中应特别注意隧道背后的空洞的大小和分布情况，二次衬砌的厚度、混凝土标号以及裂缝等； 五、原位扩宽设计特点 设计工作中的特点 3.原位扩建通常是在交通量较大地段，设计中要增加交通保障设计:一般采用一洞扩建，一洞双向通车或采用一洞扩建，一洞单向通车加另一行车方向绕行等方式维持车辆通行； 泉厦高速公路的大帽山隧道扩建方案采用新建一个四车道隧道和右洞原位扩建为四车道隧道的方案。 例子 五、原位扩宽设计特点 设计工作中的特点 大帽山隧道横断面布置 五、