一种双向八车道湖底明挖暗埋隧道结构

摘要

本发明公开了一种双向八车道湖底明挖暗埋隧道结构，所述的隧道结构为包括左右两个隧道和中间一个管廊的三跨结构；所述的隧道结构分别在所述左右隧道的最低点设置水泵房，分别在所述左右隧道的隧道口设置雨水泵房；所述的隧道结构是主要由顶层、底层、中隔墙以及侧墙围挡而成的整体框架，其中：所述顶层包括依次相连的湖水层、防冲刷层、防水层、第一模筑钢筋混凝土层以及防火层，所述底层包括依次相连的路面层、路面铺装层、第二模筑钢筋混凝土层、防水层以及垫层。实施本发明的双向八车道湖底明挖暗埋隧道结构，可以实现大跨度的湖底明挖暗埋隧道，结构安全可靠并能满足工程经济的要求，可以降低现场施工的风险；施工速度快，节省工期。

说明书

技术领域

本发明涉及隧道领域，尤其涉及一种适用于城市快速路穿越湖底的双向八车道湖底明挖暗埋隧道结构。

背景技术

由于线路规划需求和地形限制，交通线有时不可避免地与既有湖泊交叉。为了保护既有湖泊景观，隧道是一种越来越受欢迎的穿越湖泊方式。由于市内湖泊水位较低，施作围堰后排水，采用明挖法开挖是种安全、经济和有效的施工方式。目前国内外最大的明挖法湖底隧道是双向六车道，双向八车道湖底隧道的设计存在很大的技术难度和风险。为了顺应城市发展需求，确保隧道结构安全，进行安全合理的明挖法八车道湖底隧道设计将会产生很大的经济、社会和环境效益。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种双向八车道湖底明挖暗埋隧道结构，结构安全并能满足工程经济的要求，可以降低现场施工的风险；施工速度快，节省工期。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种双向八车道湖底明挖暗埋隧道结构，所述的隧道结构为包括左右两个隧道和中间一个管廊的三跨结构；

所述的隧道结构分别在所述左右隧道的最低点设置用以抽排所述左右隧道内的消防水、冲洗水和渗透水的水泵房，所述的隧道结构分别在所述左右隧道的隧道口设置用以抽排敞口段内雨水的雨水泵房；

所述的隧道结构是主要由顶层、底层、中隔墙以及侧墙围挡而成的整体框架，其中：所述顶层包括依次相连的湖水层、防冲刷层、防水层、第一模筑钢筋混凝土层以及防火层，所述底层包括依次相连的路面层、路面铺装层、第二模筑钢筋混凝土层、防水层以及垫层。

优选的，所述路面层的横向坡度范围在1.25%-1.75%之间。

优选的，所述顶层包括顶板，所述底层包括底板；根据所述顶层覆土高度的不同，所述的隧道结构的断面配筋至少包括加强段和标准段；

所述加强段的所述顶层的覆土厚度范围在3.37m-5.73m之间，其中：所述加强段的所述顶板和所述底板的厚度分别大于或等于120cm，所述侧墙的厚度大于或等于100 cm；

所述标准段的所述顶层的覆土厚度小于3.37m，其中：所述标准段的所述顶板和所述底板的厚度分别小于或等于110cm，所述侧墙的厚度小于或等于90 cm。

优选的，所述顶板和所述底板包括第一内侧环向主筋和第一外侧环向主筋，所述第一内侧环向主筋和所述第一外侧环向主筋的直径相等；

所述第一内侧环向主筋和所述第一外侧环向主筋的纵向间距不等。

优选的，所述侧墙、所述顶板以及所述底板还包括第二内侧环向主筋和第二外侧环向主筋，所述第二内侧环向主筋和所述第二外侧环向主筋的直径不等；

所述第二内侧环向主筋和所述第二外侧环向主筋的纵向间距不等。

优选的，所述顶板包括下层钢筋，所述底板包括上层钢筋，在所述下层钢筋和所述上层钢筋间设置加强筋。

优选的，沿所述左右隧道的横向设置抗拔桩，所述抗拔桩与所述底板刚性连接。

优选的，所述抗拔桩的桩头钢筋伸入所述底板内并弯成90°。

优选的，所述顶层和/或所述底层与所述中隔墙和/或所述侧墙的拐角处分别设置用以提高所述隧道结构的整体抗剪及抗弯性能的砼加腋倒角及倒角钢筋。

优选的，沿所述左右隧道的纵向每隔开设用以防止所述左右隧道因地基不均匀沉降及温度变化伸缩引起混凝土开裂的变形缝。

实施本发明实施例双向八车道湖底明挖暗埋隧道结构，具有如下有益效果：由于隧道是主要由顶层、底层、中隔墙以及侧墙围挡而成的整体框架，其中：顶层包括依次相连的湖水层、防冲刷层、防水层、第一模筑钢筋混凝土层以及防火层，底层包括依次相连的路面层、路面铺装层、第二模筑钢筋混凝土层、防水层以及垫层，在兼顾隧道强度的同时，可以实现大跨度的湖底明挖暗埋隧道，并满足工程经济的要求，可以降低现场施工的风险，安全可靠；施工速度快，节省工期。 

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，下面将对实施例或现有技术描述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为本发明实施例双向八车道湖底明挖暗埋隧道的横断面结构示意图。

图2为本发明实施例双向八车道湖底明挖暗埋隧道加强段的结构布筋示意图。

图3为本发明实施例双向八车道湖底明挖暗埋隧道的整体结构示意图。

具体实施方式

下面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。

结合参见、图1、图3所示（由于左右对称，图1示意左半部分隧道，图3为隧道的整体三跨结构），本实施例中，双向八车道湖底明挖暗埋隧道，包括左右两个隧道（左侧隧道为A）和中间一个管廊B的三跨结构。其中：左右两个隧道分别作为上下行隧道，其中各有四个车道，中间管廊B为地下管线通道。

具体实施时，隧道左、右跨断面净宽16.45m，中跨断面净宽2.2m，断面净高为5.15。行车道宽度为14.50m，净高为4.5m。

左右两个隧道的路面横向坡度可以设计为1.25%、1.5%、1.6%或1.75%等值，也就是取值范围在1.25%-1.75%之间，可以保证隧道内的最佳排水效果。

优选的实施方式中，隧道分别在左右隧道的最低点设置用以抽排隧道内的消防水、冲洗水和渗透水的水泵房（图未示），可以根据隧道的长度对水泵房的数目进行调整。

进一步的，隧道分别在左右隧道的隧道口设置用以抽排敞口段内雨水的雨水泵房（图未示）。

进一步的，隧道根据实际需要在左右隧道的内部设置风机，用以加强隧道内的空气流动。具体地，左右隧道在安装风机的位置适当加高，也就是预留安装风机的预留位，例如：可以将左右隧道的净空加高至6.1m。也可以根据隧道的长度对风机的数目进行调整。

进一步的，本实施例的隧道是主要由顶层1、底层2、中隔墙3以及侧墙4围挡而成的整体框架，采用防水混凝土进行浇注。

其中：顶层1包括依次相连的湖水层11（深度在1.0~5.0m范围之间）、防冲刷层12（约0.5m厚）、防水层13（约0.5m厚）、第一模筑钢筋混凝土层14以及防火层15，其中：防水层13中含有保护层。

底层2包括依次相连的路面层21、路面铺装层22、第二模筑钢筋混凝土层23、防水层24以及垫层25。

该结构形式的隧道，在兼顾隧道强度的同时，可以满足工程经济的要求，可以降低现场施工的风险；可使施工速度快，节省工期。

如图2所示，为本发明实施例双向八车道湖底明挖暗埋隧道加强段的结构布筋示意图。其中：

本实施例的隧道根据顶层1覆土厚度的不同，隧道结构的断面配筋至少包括加强段和标准段，也就是说，在加强段和标准段使用不同的布筋结构。

加强段是指顶层1的覆土厚度范围在3.37m-6.6m之间的区间段，标准段是指顶层1的覆土厚度小于3.37m的区间段。

进一步的，加强段是指隧道顶板14的覆盖层（湖水层11、防冲刷层12、保护层13厚度）的厚度在3.37m-6.6m之间的区间段，标准段是指隧道顶板14的覆盖层（湖水层11、防冲刷层12以及保护层13）的厚度小于3.37m的区间段。

在不同的区间段，为节省工程造价，发挥最优的框架结构强度，顶层1、底层2、中隔墙3以及侧墙4采用不同的尺寸规格。具体的，顶层包括顶板，底层底板，加强段的顶板和底板的厚度分别大于或等于120cm，侧墙的厚度大于或等于100 cm；

标准段的顶板和底板的厚度分别小于或等于110cm，侧墙的厚度小于或等于90 cm。

优选的，在上述安装风机的实施方式中，风机段的结构与加强段的结构相似，此处不再赘述。

进一步的，顶板和所述底板包括第一内侧环向主筋117和第一外侧环向主筋115，第一内侧环向主筋117和第一外侧环向主筋115的直径相等，均采用直径为28mm的螺纹钢。第一内侧环向主筋117的纵向间距设为10cm，第一外侧环向主筋的纵向间距设为20cm。

进一步的，侧墙4、顶板以及底板包括第二内侧环向主筋416和第二外侧环向主筋417，第二内侧环向主筋的直径设为25mm，第二外侧环向主筋（即为跨中内侧及支座外侧加强筋）的直径28 mm；第二内侧环向主筋416的纵向间距设为50cm，第二外侧环向主筋417的纵向间距设为10cm。

可以理解的是：第二内侧环向主筋和第二外侧环向主筋的直径可以根据计算配筋面积确定。

优选的，上述第一内侧环向主筋117、第一外侧环向主筋115、第二内侧环向主筋416、第二外侧环向主筋417、第三内侧环向主筋和第三外侧环向主筋318采用螺纹钢材料制成，此外，本实施例还设有使用螺纹钢材料制成的箍筋。

优选的，本实施例的隧道还包括箍筋524，525和纵向构造钢筋522，526，其中，箍筋524，525采用光面材料制成。

优选的，为了提供混凝土结构的抗弯强度，本着节省工程成本的目的，顶板设置下层钢筋，底板设置上层钢筋，在下层钢筋和上层钢筋间设置加强筋。

具体地，加强筋的直径和纵向间距分别为：左右跨顶板下层加强筋619直径为32mm，纵向间距为20cm；左右跨底板上层加强筋618的直径为25mm，纵向间距为20cm；中跨及两边一定范围内的顶板上层加强筋620的直径为32mm，纵向间距为10cm；中跨及两边一定范围的底板下层加强筋621直径为25mm，纵向间距为10cm。

优选的，顶层1和底层2与中隔墙3和所述侧墙4的拐角处分别设置用以提高所述隧道结构的整体抗剪及抗弯性能的砼加腋倒角及倒角钢筋。具体的，为了提高不同部位钢筋的连接，在结构拐角处设置角筋723，改善结构受力情况。其中，角筋723可以设置在顶层和/或底层与中隔墙3的拐角处，角筋723也可以设置在顶层和/或底层与侧墙4的拐角处。

标准段和加强段对隧道结构强度不同要求主要通过设置不同的环向加强筋来满足。在标准段，除了侧墙4内侧环向主筋416有所不同外，其他环向主筋与加强段的基本一样。在标准段，侧墙4内侧环向主筋的直径为28mm，纵向间距为20cm。

同样地，为了提供混凝土结构的抗弯强度，本着节省工程成本的目的，顶板设置下层钢筋，底板设置上层钢筋，在下层钢筋和上层钢筋间设置加强筋。加强筋的直径和纵向间距分别为：左右跨顶板下层加强筋直径为25mm，纵向间距为20cm；左右跨底板上层加强筋直径为22mm，纵向间距为20cm；中跨及两边一定范围内的顶板上层加强筋直径为28mm，纵向间距为10cm；中跨及两边一定范围的底板下层加强筋直径为28mm，纵向间距为20cm。

优选的，为了防止隧道因因地基不均匀沉降及温度变化伸缩引起混凝土开裂，沿隧道纵向每隔50-70m设置一道变形缝，变形缝宽度为30mm。

本实施例中隧道结构的抗浮性能通过在基底设置直径800mm的钻孔灌注桩来满足。

优选的，抗拔桩沿隧道纵向间距10m，避开上述变形缝、断面变化处和底板局部下沉式沟槽处；隧道横向上，设置5根抗拔桩，分别位于底板两端、底板中间、以及距离底板中间10m处。将抗拔桩桩头钢筋伸入底板内700mm，并弯成90°，通过浇筑混凝土将抗拔桩和底板刚接到一起，达到抗拔效果。

优选的，抗拔桩使用水下混凝土进行浇注。

实施本发明的双向八车道湖底明挖暗埋隧道结构，具有如下有益效果，由于隧道是主要由顶层、底层、中隔墙以及侧墙围挡而成的整体框架，其中：顶层包括依次相连的湖水层、防冲刷层、防水层、第一模筑钢筋混凝土层以及防火层，底层包括依次相连的路面层、路面铺装层、第二模筑钢筋混凝土层、防水层以及垫层，在兼顾隧道强度的同时，可以实现大跨度的湖底明挖暗埋隧道，并满足工程经济的要求，可以降低现场施工的风险，安全可靠；施工速度快，节省工期。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。