大孔徑輸水暗涵結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、古運河暗渠洞身段長435m，分26節(jié)。過水?dāng)嗝鏋槿滓宦?lián)圓拱直墻型式，單孔過水?dāng)嗝鏋?.6×8.2m（寬×高）。其中，穿高速拱涵段長80m，管節(jié)編號19＃～26＃，采用淺埋暗挖法施工技術(shù)，拱頂覆土厚度為7.963m，開挖總寬度達(dá)25.6m，拱頂覆土厚度（H）與結(jié)構(gòu)跨度（D）之比為0.311，屬超淺埋。暗挖段土質(zhì)多為細(xì)砂和中細(xì)砂，且高速公路上通行的車輛噸位荷載大，是全國此類施工難度最大和開挖寬度最大的項目。 鑒于石太高速為省際交通

2、大動脈，暗涵所穿土層又是厚度不足8m穩(wěn)定性較差的細(xì)砂層，為最大限度地減少對高速公路的影響和干擾，保證洞周土層結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和安全，合理選擇暗涵下穿高速設(shè)計方案，優(yōu)選暗挖施工工法，弄清施工過程中一、二襯結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)，解決施工縫對主體結(jié)構(gòu)的影響等，即成為該工程設(shè)計成敗的關(guān)鍵。 本論文主要針對大孔徑暗涵穿高速結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的這一難題從以下幾個方面進(jìn)行研究： （1）暗涵下穿高速公路設(shè)計方案優(yōu)選。分析、比較了水利工程、地鐵工程中淺埋土

3、洞常采用的基槽明挖、基坑支護(hù)明挖、淺埋暗挖、箱涵頂進(jìn)、盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)等施工方法。通過技術(shù)可行性、施工場地布置、工程造價等方面的比較，為最大限度地減少對高速公路的影響和干擾，暗涵下穿石太高速推薦方案采用淺埋暗挖法。 （2）洞型結(jié)構(gòu)方案確定。對比分析了永定河倒虹吸穿北京西五環(huán)快速路四孔分箱布置、石太鐵路涵洞分離式小凈距布置型式，結(jié)合本工程特點，推薦三孔一聯(lián)整體拱涵布置方案。 （3）暗挖段拱涵整體受力及施工過程受力情況。采用《水利

4、水電工程微機(jī)程序集》中“G-13 多孔涵洞內(nèi)力的有限元法分析及配筋計算程序”、SAP84程序、及“結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器V1.5”，對三孔一聯(lián)整體結(jié)構(gòu)和施工過程中一襯、二襯結(jié)構(gòu)的受力情況進(jìn)行了計算。結(jié)果表明，施工過程中一、二襯結(jié)構(gòu)的內(nèi)力轉(zhuǎn)換極其復(fù)雜，尤其是中洞二襯混凝土提前受力，易導(dǎo)致拱腳拉裂。因施工期間中孔頂拱、底板軸力接近為零，二襯結(jié)構(gòu)斷面及配筋基本由施工過程控制?？紤]到臨時支撐的不確定因素，建議在中孔頂拱的拱腳部位采用工字鋼作拉桿，其間距

5、按每根承擔(dān)26t～28t控制。 （4）暗挖施工工法對比分析?；臼且允┕こ两敌。ò踩槭走x原則，對中洞--CRD法、中洞--側(cè)壁導(dǎo)坑法、邊洞法三種施工工法，從施工安全性、施工沉降控制、施工縫型式及數(shù)量、施工經(jīng)濟(jì)性等方面進(jìn)行了對比分析。結(jié)果表明，選擇中洞--側(cè)壁導(dǎo)坑法是最為穩(wěn)妥的方法，次之是中洞--CRD法和邊洞法。 （5）暗挖施工縫的工程處理。按照中洞側(cè)壁導(dǎo)坑法施工方案，底板、頂拱混凝土橫向是分塊進(jìn)行澆筑的，因此在靠近

6、中墻支座處就形成了8道豎向施工縫。為加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體性，建議的處理措施概括為“調(diào)位置、留八字、設(shè)插筋、埋止水、微膨脹”。 （6）暗挖施工效果分析。分析了“透水事故”、“管棚水鉆法施工”、細(xì)砂層等對施工沉降的影響，提出路堤灌漿加固、水玻璃注漿加固等措施。 隨著國內(nèi)基建規(guī)模的擴(kuò)大，更多的高速公路、鐵路網(wǎng)的建成使用，對新建水利工程的施工方法提出了更高的要求，傳統(tǒng)的基槽明挖設(shè)計顯然已經(jīng)不能滿足高速公路和鐵路正常運營的要求。目前，南