CN108678011A - 一种海底深覆土高水压大跨明挖暗埋隧道结构 - Google Patents

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黄夏寅
王建新
马敏
唐超华
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    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
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    • E02D29/077—Tunnels at least partially built beneath the water-bed characterised by being made by methods involving disturbance thereof all along the location line, e.g. by cut-and-cover or caisson methods
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E02D31/00—Protective arrangements for foundations or foundation structures; Ground foundation measures for protecting the soil or the subsoil water, e.g. preventing or counteracting oil pollution
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Abstract

本发明公开了一种海底深覆土高水压大跨明挖暗埋隧道结构，包括车行隧道层和位于所述车行隧道层上方的加建层，所述车行隧道层包括底板、中板和底部侧墙，所述中板设置于所述底板上方，所述中板与所述底板通过所述底部侧墙相连，所述底部侧墙设置于所述中板和所述底板的两侧。本发明通过在车行隧道层顶部设置加建层，能够减小车行隧道层顶部受到的水土压力，加建层中设置结构墙减小跨度，从而减小顶板所承受的弯矩，减薄顶板厚度，并为后期运营期间隧道结构受周围不确定环境因素影响预留安全度、提高安全性。

Description

一种海底深覆土高水压大跨明挖暗埋隧道结构
技术领域
本发明涉及海底隧道技术领域，特别是涉及一种海底深覆土高水压大跨明挖暗埋隧道结构。
背景技术
近年来，随着我国城市建设和交通需求的快速发展，越来越多的城市规划和建设了海底市政隧道，如厦门翔安海底隧道、青岛胶州湾海底隧道、珠海马骝洲海底隧道、深圳海滨大道海底隧道等。从已建、在建和拟建的代表性海底隧道工程案例可以看出，海底隧道断面大跨度化、深覆土化、高水压化的趋势明显，双向六车道、双向八车道结构断面屡见不鲜；采用矿山法修建的青岛胶州湾海底隧道开挖宽度达16.5m，最深处位于海平面以下70m；拟采用围堰明挖法施工的深圳海滨大道海底隧道出入口衔接段单孔净跨达到了27m，海域段隧道顶最大水深达到了12m，海陆衔接段隧道顶最大覆土达到了13m；大跨度、深覆土、高水压等因素给隧道设计和施工带来了极大的挑战。
目前采用明挖法修建的隧道一般采用单层矩形框架结构，隧道顶覆土3～6m为宜。海底隧道由于其所处环境的特殊性，海域段隧道结构底板及顶板均需承受较大的水压力。随着隧道跨度的增加，顶底板的厚度及结构配筋也将随之增加。而隧道属于大体积混凝土现浇结构，大体积混凝土施工时，由于水泥水化过程中会释放大量的水化热，使混凝土结构内外温度梯度过大，产生裂缝，随着结构厚度的增加，混凝土结构由于水化热产生的裂缝愈加难以控制；同时结构配筋过密容易造成混凝土振捣不密实、截面骨料分布不均匀出现蜂窝麻面；这些问题都将严重影响隧道结构安全性与耐久性。
因此，如何提供一种新的海底深覆土高水压大跨明挖暗埋隧道结构，用以提高结构整体受力性能，避免混凝土产生温度裂缝和蜂窝麻面，从而保证隧道结构的安全性与耐久性，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种受力性能好的海底深覆土高水压大跨明挖暗埋隧道结构，以解决上述现有技术存在的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明公开了一种海底深覆土高水压大跨明挖暗埋隧道结构，包括车行隧道层和位于所述车行隧道层上方的加建层，所述车行隧道层包括底板、中板和底部侧墙，所述中板设置于所述底板上方，所述中板与所述底板通过所述底部侧墙相连，所述底部侧墙设置于所述中板和所述底板的两侧。
优选地，所述加建层包括顶板、结构墙和顶部侧墙，所述顶板设置于所述中板上方，所述顶板与所述中板通过所述结构墙和所述顶部侧墙相连，所述顶部侧墙设置于所述中板和所述顶板的两侧，所述顶部侧墙与所述底部侧墙共面，所述结构墙设置于所述顶部侧墙之间。
优选地，所述结构墙为沿所述隧道层的纵向设置的纵墙。
优选地，所述纵墙为单个或多个。
优选地，单个或多个所述纵墙均匀间隔设置。
优选地，所述底板上设置有垫层，所述垫层上设置有路面层。
优选地，所述隧道层内的纵向两侧设置有检修道。
优选地，所述海底深覆土高水压大跨明挖暗埋隧道结构为矩形隧道结构，所述隧道层的中部沿纵向设置有底部中隔墙，所述加建层的中部设置有与所述底部中隔墙共面的顶部中隔墙，所述底板上设置有与所述底部中隔墙共面的下翻梁。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明通过在车行隧道层顶部设置加建层，能够减小车行隧道层顶部受到的水土压力，加建层中设置结构墙减小跨度，从而减小顶板所承受的弯矩，减薄顶板厚度，并为后期运营期间隧道结构受周围不确定环境因素影响预留安全度、提高安全性；
本发明通过在中板和顶板之间设置结构墙，能够减小结构顶板跨度，从而减小顶板所承受的弯矩，减薄顶板厚度，并为后期运营期间隧道结构受周围不确定环境因素影响预留安全度、提高安全性；
对于双跨矩形隧道结构，底板与中隔墙连接点为底板负弯矩最大位置，本发明通过在该位置设置下翻梁，在局部增加底板厚度，提高其抗弯能力，该结构受力更为合理，同时结构顶底板厚度较薄，有利于大体积混凝土结构施工时的裂缝控制及浇筑质量控制，保证隧道结构的安全性与耐久性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明海底深覆土高水压大跨明挖暗埋隧道结构的示意图；
附图标记说明：1、底板；2、中板；3、侧墙；4、路面层；5、设备安装空间；6、隧道建筑限界；7、检修道；8、顶板；9、结构墙；10、中隔墙；11、下翻梁。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种受力性能好的海底深覆土高水压大跨明挖暗埋隧道结构，以解决上述现有技术存在的技术问题。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，本实施例提供一种海底深覆土高水压大跨明挖暗埋隧道结构，包括车行隧道层和位于车行隧道层上方的加建层。通过在车行隧道层顶部设置加建层，可以减小车行隧道层顶部受到的水土压力，加建层中设置结构墙减小跨度，从而减小顶板所承受的弯矩，减薄顶板厚度。加建后，海底隧道顶覆土仍应满足结构抗浮要求及最小防护层厚度要求。
具体地，车行隧道层包括底板1、中板2和底部侧墙，中板2设置于底板1上方，中板2与底板1通过底部侧墙相连，底部侧墙设置于中板2和底板1的两侧。底板1上设置有垫层(图中未画出)，垫层上设置有路面层4，以供车辆通行。隧道层内的纵向两侧设置有检修道7，以便于隧道检修。设备安装空间5设置于中板2、底部侧墙、底部中隔墙与隧道建筑限界6之间的区域。
进一步的，加建层包括顶板8、结构墙9和顶部侧墙，顶板8设置于中板2上方，顶板8与中板2通过结构墙9和顶部侧墙相连。顶部侧墙设置于中板2和顶板8的两侧，顶部侧墙与底部侧墙共面，形成侧墙3。结构墙9设置于顶部侧墙之间，用以减小结构顶板8跨度，从而减小顶板8所承受的弯矩，减薄顶板8厚度。
本实施例中，结构墙9为沿隧道层的纵向设置的纵墙，纵墙为单个或多个，单个或多个纵墙均匀间隔设置。本领域技术人员也可根据实际需要对结构墙9进行布局，只要能够支撑顶板8，减小结构顶板8跨度即可。
需要说明的是，对于双跨矩形隧道结构，底板1与中隔墙10的连接点为底板1负弯矩最大位置。因此，当本实施例中的底板1、中板2和顶板8相互平行，隧道层的中部沿纵向设置有底部中隔墙，加建层的中部设置有顶部中隔墙，底部中隔墙和顶部中隔墙共面组成中隔墙10，从而形成双跨矩形隧道结构时，为了增加底板1的局部厚度，提高其抗弯能力，本实施例在底板1上设置有与底部中隔墙共面的下翻梁11。
本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种海底深覆土高水压大跨明挖暗埋隧道结构，其特征在于，包括车行隧道层和位于所述车行隧道层上方的加建层，所述车行隧道层包括底板、中板和底部侧墙，所述中板设置于所述底板上方，所述中板与所述底板通过所述底部侧墙相连，所述底部侧墙设置于所述中板和所述底板的两侧。
2.根据权利要求1所述的海底深覆土高水压大跨明挖暗埋隧道结构，其特征在于，所述加建层包括顶板、结构墙和顶部侧墙，所述顶板设置于所述中板上方，所述顶板与所述中板通过所述结构墙和所述顶部侧墙相连，所述顶部侧墙设置于所述中板和所述顶板的两侧，所述顶部侧墙与所述底部侧墙共面，所述结构墙设置于所述顶部侧墙之间。
3.根据权利要求2所述的海底深覆土高水压大跨明挖暗埋隧道结构，其特征在于，所述结构墙为沿所述隧道层的纵向设置的纵墙。
4.根据权利要求3所述的海底深覆土高水压大跨明挖暗埋隧道结构，其特征在于，所述纵墙为单个或多个。
5.根据权利要求4所述的海底深覆土高水压大跨明挖暗埋隧道结构，其特征在于，单个或多个所述纵墙均匀间隔设置。
6.根据权利要求1所述的海底深覆土高水压大跨明挖暗埋隧道结构，其特征在于，所述底板上设置有垫层，所述垫层上设置有路面层。
7.根据权利要求1所述的海底深覆土高水压大跨明挖暗埋隧道结构，其特征在于，所述隧道层内的纵向两侧设置有检修道。
8.根据权利要求1所述的海底深覆土高水压大跨明挖暗埋隧道结构，其特征在于，所述海底深覆土高水压大跨明挖暗埋隧道结构为矩形隧道结构，所述隧道层的中部沿纵向设置有底部中隔墙，所述加建层的中部设置有与所述底部中隔墙共面的顶部中隔墙，所述底板上设置有与所述底部中隔墙共面的下翻梁。
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