一种新型隧道的设计说明
2018-03-28
(重庆交通大学,重庆 400074)
1 工程概况
1.1 本项目的作用、功能及地位
两江游片区航道位于渝北区与南岸区、江北区三区交汇处,嘉陵江与长江相汇流,两江游航道片区起始于黄花园大桥,行至长江索道,总航程约20公里。沿途建有大量人文建筑和旧文化遗产,被誉为重庆最佳夜景观赏地点之一,自古以来就有“巴渝十二景之一”的著称,是展示魅力重庆的最佳窗口。两江游航道片区,水上交通带动旅游业与货物贸易,对重庆“三个区”的经济发展起到较好的推动作用。
1.2 项目规模
本次船舶隧道将采用大跨径直墙式水工隧道,单洞单向一航道,设计航速10Km/h,单洞长1200m,建筑限界宽20m,限界高36m。
2 项目所在地区建设条件
2.1 自然条件
渝中区位于重庆市西南部,处于北纬29°31′50″-29°34′20″、东经106 °28′50″-106°35′10″之间,在长江、嘉陵江汇流处。渝中区东、南、北三面环水,西面通陆,为东西向狭长半岛。渝中区东、南濒临长江,与南岸区水域相邻;北面濒临嘉陵江,与江北区水域连界;西面与沙坪坝区、九龙坡区接壤。
2.2 地质条件及水文特征
渝中区属于在长江、嘉陵江长期流经由上沙溪庙组砂岩、泥岩不等厚互层组成的平缓开阔褶皱地区,不断冲刷、侵蚀河床,在地壳相对上升期,河水下切,岸坡升高。岸坡变高变陡形成了渝中特有的谷间剥蚀台地斜坡地貌。区内地形最高点浮图关电视塔处,高程为389.1m,最低点为长江出境处的朝天门码头,高程约为167.2m。根据水文数据统计,枯水线与洪水线相差10m。
渝中区河流属嘉陵江、长江水系,长江由南而流经测区,嘉陵江由西而东入境并在朝天门与长江汇合。长江在黄沙溪入境,往北流经菜园坝、朝天门出境。嘉陵江在化龙桥滴水岩入境,往东经李子坝、牛角沱至朝天门汇入长江。
2.3 交通环境
渝中区是重庆直辖市的水陆客运交通枢纽,朝天门港口是长江上游最大的客运港口。跨江大桥有东水门大桥、黄花园大桥、重庆长江大桥及复线桥、菜园坝长江大桥、渝澳大桥、嘉华大桥等,有向阳隧道、石黄隧道等。重庆轨道交通 1号线、2号线、3号线、6号线等线路经过渝中区。
3 总体设计情况
3.1 航运交通组织情况
在船舶隧道两边设立智能调度平台,通过信号灯等方式传递是否能够通航的信息。具体情况大致如下:
每日18:00-23:00 为夜景游览高峰期。本隧道采取单向通行制度。即游船从朝天门码头 -- 东水门长江大桥 -- 石板坡长江大桥 -- 菜园坝长江大桥 -- 隧道 -- 渝澳大桥 -- 曾家岩大桥(在建) -- 黄花园大桥 -- 千厮门大桥 -- 朝天门码头。
每日其余时段为游览间歇期。本隧道可供小型货轮等船舶通行,通过智能控制室接收船舶通行信号,用信号指引方式引导船舶通过隧道。
3.2 隧道纵断面总体设计
船舶隧道不考虑纵向排水问题,但应重点考虑通风问题。据资料显示,两江游游船大多采用柴油动力,尾气排放有毒气体较多,隧道内空间密闭,需要有良好的排风条件,这是限制纵坡设计的关键。船舶顺水航行比逆水航行油耗较少,且尾气排放量少,但我们设计的隧道采用智能控制系统控制通航。且两江游可采取固定航线进行,即从朝天门码头出发,经东水门大桥,石板坡长江大桥,菜园坝大桥,通过本隧道,出嘉陵江,经渝澳大桥,曾家岩大桥(在建),黄花园大桥,千厮门大桥回到朝天门码头。因此本次纵坡采用0%的坡比,即保证船舶行驶静水状态。
3.3 隧道洞门设计
由于洞门构筑物将会对航道水流向、流速造成影响,会影响到通航安全,因此本隧道的洞门结构将以结构安全与航运安全为前提重点考虑。
3.4 衬砌结构设计
根据隧道所处的工程地质条件,隧道洞身依旧按照新奥法原理进行设计,采用复合式衬砌结构。由于本隧道属于船舶水工构筑物,因此二衬满足结构承载力的同时,整体结构还应该满足防水排水的要求。要保证施工与正常营运安全。
3.5 喷锚支护设计
3.5.1 锚杆支护设计
系统支护锚杆采用全长粘结型φ22砂浆锚杆或R25中空注浆锚杆,要求锚孔内注满砂浆。
锚杆长度取6m.间距取0.8m。
3.5.2 喷砼设计
喷射混凝土采用C25砼,其弯拉强度≥1.3N/mm2。喷射混凝土厚度取25cm。
3.6 二次衬砌设计
二次衬砌应该采用防水混凝土,以保证结构自防水能力。而且应该尽量连续浇注,避免留有过多施工缝。
本隧道二次衬砌采用 C40防水混凝土。二衬厚度取 2m,等厚。钢筋等级HRB400。
3.7 防水设计
(1)隧道防水
衬砌结构防水等级:一级。
衬砌做成自防水混凝土结构。自防水结构抗渗标号要求达到P12。
衬砌边墙、顶板外铺设隧道专用防水卷材及无纺布。
3.8 洞内装饰设计
(1)水位线以下装饰
隧道下部应涂防水漆,减弱水流对混凝土的腐蚀作用。
(2)上部装饰
由于本隧道的作用为观光船舶隧道。因此隧道上部可考虑以光幕形式展现巴渝文化景观。
4 设计创新点
(1)利用智能控制系统控制隧道通航,合理利用资源,结合智能大数据实现智慧交通。
(2)采用平坡形式,减少游船燃油消耗,减少有害废气的排量。利用全射流纵向通风方式保证隧道内的空气质量。
(3)隧道内可考虑以光幕形式或壁画形式展现巴渝民俗文化景观,让游客们在隧道内不枯燥,继续领略重庆风光。
施工方法与施工组织
施工准备的总体原则是:突出重点、合理布局、全面展开,边准备、边安家,做到进场快、安家快、开工快。
5 隧道施工方案和施工方法
船舶隧道施工里程为2000m。
5.2 隧道洞口施工
船舶隧道进出洞口为Ⅴ级围岩,地质条件较差,在进行洞口施工时,必须坚决执行早进洞晚出洞的原则,避免大挖大刷,做好洞口防排水工作,保护植被,尽量使洞口简洁、美观、自然,与环境协调。
(1)施工前,按设计进行测量防线,标出起拱线位置及拱脚开挖宽度并用红油漆作出明显标志后,进行开挖作业。
(2)开挖前按要求施作洞口仰坡截、排水系统,然后用挖掘机从上至下逐层顺坡开挖,并用自卸汽车运至弃渣场弃置。
(3)洞口开挖成型后,及时施作锚喷及边坡防护,稳定边坡。施工注意事项:
管棚施工时,对钢管主要材料进行材质检验。选用 GLP-150地质钻机,施钻时安设导向架。施工期间遵守隧道施工技术安全规则和钻眼注浆作业操作规则。
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