淺析隧道側(cè)風(fēng)構(gòu)造及設(shè)計

錢潛

摘 要：本文結(jié)合南京市牛首大道改造工程牛首山隧道設(shè)計，淺談隧道側(cè)壁式通風(fēng)構(gòu)造設(shè)計的思路，為今后類似城市隧道的側(cè)風(fēng)構(gòu)造設(shè)計提供指導(dǎo)性方法。

關(guān)鍵詞：隧道;射流風(fēng)機;側(cè)風(fēng)

引言

隨著我國城市化進(jìn)程的加快，城市交通擁擠日益嚴(yán)重，現(xiàn)有路網(wǎng)結(jié)構(gòu)性問題尚未得到有效解決，平面交叉口是造成交通堵塞的主要“瓶頸”。越來越多的城市通過修建地下隧道來緩解平面交通壓力。基于施工難度及造價方面考慮，越來越多的隧道將風(fēng)機設(shè)置在側(cè)壁壁龕中，以降低隧道高度，減小基坑支護(hù)深度。而且合理的通風(fēng)系統(tǒng)、理想的通風(fēng)效果也是實現(xiàn)隧道安全養(yǎng)護(hù)、保障人員身心健康的重要保證。本文就牛首大道改造工程牛首山隧道的側(cè)風(fēng)構(gòu)造及設(shè)計進(jìn)行探討。

1 概況

牛首大道位于南京市江寧區(qū)，牛首大道直行交通采用隧道形式下穿規(guī)劃金陵小鎮(zhèn)景區(qū)。牛首山隧道為雙向四車道城市主干路，設(shè)計速度60km/h，隧道全長1120m，暗埋段長490m，南北兩端敞開段長度分別為280m和350m。牛首山隧道斷面形式為兩種，敞開段為U型槽結(jié)構(gòu)，暗埋段為單箱雙室結(jié)構(gòu)。

本文對牛首山隧道暗埋段射流風(fēng)機斷面進(jìn)行結(jié)構(gòu)強度、裂縫寬度、撓度驗算。

2 射流風(fēng)機計算

2.1 ?計算原則控制標(biāo)準(zhǔn)

（1）結(jié)構(gòu)構(gòu)件根據(jù)承載力極限狀態(tài)及正常使用極限狀態(tài)的要求，分別進(jìn)行承載能力驗算和穩(wěn)定性，變形及裂縫寬度驗算。

（2）通道結(jié)構(gòu)中永久構(gòu)件的安全等級為一級，相應(yīng)的結(jié)構(gòu)構(gòu)件重要性系數(shù)γ0取 1.1。

（3）結(jié)構(gòu)構(gòu)件的裂縫控制等級為三級，即構(gòu)件允許出現(xiàn)裂縫。裂縫寬度限值不大于0.2mm。

（4）結(jié)構(gòu)抗浮驗算按最不利情況采用，當(dāng)不考慮側(cè)壁摩阻力時，其抗浮安全系數(shù)應(yīng)大于1.1。

（5）結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計應(yīng)按承載力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)分別進(jìn)行荷載效應(yīng)組合，并取各自的最不利組合進(jìn)行設(shè)計。

（6）結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)符合結(jié)構(gòu)的實際工作（受力）條件，并反映結(jié)構(gòu)與周圍地層的相互作用。

2.2 ?射流風(fēng)機構(gòu)造尺寸

隧道橫斷面采用矩形框架結(jié)構(gòu)，隧道暗埋段標(biāo)準(zhǔn)段凈空高度：5.70m（0.60m路面鋪裝+4.5m建筑限界高+0.6m設(shè)備安裝高度），射流風(fēng)機段頂?shù)装搴穸雀髟黾?.2m;射流風(fēng)機段隧道結(jié)構(gòu)凈空寬度：18.9～24.9m（0.45m裝修層+8.25～11.25m建筑限界+0.45m裝修層+0.60m中隔墻+0.45m裝修層+8.25～11.25m建筑限界+0.45m裝修層），標(biāo)準(zhǔn)段與射流風(fēng)機漸變段平面圖見圖1（單位：m），標(biāo)準(zhǔn)段及射流風(fēng)機段橫斷面主要尺寸見圖2和圖3（單位：m）。

2.3 ?側(cè)壁式隧道結(jié)構(gòu)計算

隧道結(jié)構(gòu)主體是一個狹長的建筑物，縱向較長，橫向相對尺寸較小。主體計算取延米結(jié)構(gòu)，作為平面應(yīng)變問題來近似處理。隧道頂板、底板、側(cè)墻均按受彎構(gòu)件來計算。

結(jié)構(gòu)構(gòu)件厚度分別為：頂板1.0m，底板1.2m，側(cè)墻0.8m，中隔墻0.6m。模型邊界按照彈性地基梁考慮，結(jié)構(gòu)和周圍土層利用地彈簧連接，結(jié)構(gòu)下部彈簧剛度取值取12000kN/m，結(jié)構(gòu)兩側(cè)土彈簧剛度隨深度變化，范圍為2000kN/m～8000kN/m。水位按照地面以下0.5m計算，具體模型如下：

2.4 ?計算參數(shù)

2.5 ?計算結(jié)果

本次計算對基本組合、標(biāo)準(zhǔn)組合、準(zhǔn)永久組合來分別計算和考慮，計算結(jié)果如下：

2.6 ?驗算表格

由公式進(jìn)行正截面承載力驗算，由公式（其中）進(jìn)行斜截面受剪承載力驗算，由公式進(jìn)行裂縫控制驗算。

3 結(jié)語

經(jīng)計算結(jié)果分析，加厚過的射流風(fēng)機段，結(jié)構(gòu)軸力、彎矩、撓度分配合理。結(jié)構(gòu)能夠承受外部荷載的要求。另外，支承風(fēng)機的結(jié)構(gòu)強度應(yīng)保證在實際靜荷載的15倍以上，風(fēng)機安裝前應(yīng)做支承結(jié)構(gòu)的荷載試驗。本文對隧道典型側(cè)壁通風(fēng)方式的設(shè)計特點和難點進(jìn)行探討，以期城市隧道的建設(shè)更為安全合理，降低基坑支護(hù)的難度，優(yōu)化豎曲線設(shè)計，行車更為舒適。

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