电力隧道计算书

新建工程

施工图设计阶段（变更）

暗挖隧道（K0+005~K0+225）计算书

及风险源分析

（连封面封底共15 页）

批准：

审核：

校核：

计算：

XXXXXXXX设计院

年月日

第一部分XXXX隧道工程计算书

一、结构尺寸的拟定

根据工程经验类比并结合现场工程地质环境，拟定结构断面设计参数如下图：

电力隧道结构断面图

二、计算依据

1、《公路隧道设计规范》（JTG D70-2004）

2、《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）

3、《建筑结构荷载规范》（GB 50009-2012）

三、荷载与荷载组合

1、荷载分类

2、荷载组合

根据《建筑结构荷载规范》（GB 50009-2012）的规定，按结构在施工阶段和使用阶段可能出现的最不利情况进行荷载组合。各种荷载组合及分项系数见下表：

荷载组合与分项系数

3、荷载值

（1）土压、水压、超载值

根据地勘报告，水位标高取34.0m ，隧道覆土厚度取13.5m ，隧道宽度3.83m 。土平均重度取19kN/m 3，围岩按V 级围岩考虑。根据《公路隧道设计规范》（JTG D70-2004），

深浅埋隧道分界深度m 79.13h 5.2H q q ==

由埋深大于q h 且小于q H ，属于浅埋，作用在支护结构上的均布荷载采用

）（浅θλγtan B

H

-1H q =

2浅m /kN 05.198）tan B

H

-

1（H q ==θλγ 作用在支护结构两侧的水平侧压力为

21m /kN 22.46H e ==λγ

22m /kN 35.56h e ==λγ

超载：q=20kN/m 2 水压力：q 水上=0 kN/m 2 q 水下=3.7×10=37kN/m 2

四、计算模型

采用荷载-结构模型平面杆系有限单元法，采用SAP2000结构计算软件计算。

1）结构纵向取1米作为一个计算单元，作为平面应变问题来近似处理； 2）假定衬砌为小变形弹性梁，衬砌离散为足够多个等厚度直梁单元； 3）用布置于各节点上的弹簧单元来模拟围岩与衬砌间的的相互约束，即此反映围岩与结构的相互作用。

下面分为有水工况和无水工况计算，如下图所示：

电力隧道工况计算模型

五、计算结果

五爱变进线电缆隧道工程计算结果简图如下图所示。（一）埋深13.5米计算结果

1、基本组合

弯矩图轴力图2、标准组合

弯矩图轴力图

五爱变进线电缆隧道工程计算结果

（二）埋深10.0米计算结果

1、基本组合

弯矩图轴力图2、标准组合

弯矩图轴力图

五爱变进线电缆隧道工程计算结果

六、结论

以上四种工况计算结果表明，结构配筋基本受基本组合控制，选取配筋均满足强度和裂缝要求。

第二部分暗挖电缆隧道穿越二环路的风险源分析

一、工程概况

电缆隧道采用暗挖法施工，下穿通过二环路。隧道在施工进程中，将会对二环路产生影响。特此，对电力隧道对二环路的影响进行风险分析。

暗挖隧道采用复合衬砌，初期支护能够及时为开挖的隧道提供一定的刚度和强度，保证隧道的稳定和降低地层的沉降速度和沉降量，降低对二环路的影响。二次衬砌在初期支护稳定以后进行施做，对隧道和地层的影响很小。由于二次衬砌施做时，地层基本稳定，本次风险源分析只考虑初期支护的作用，不考虑二次衬砌的影响。

二、模型建立

本工程可以看作平面应变问题，进行平面应变分析。计算区域为横向26.81m，竖向27.930m，即左右两侧计算边界为3倍洞径，下部边界稍大于2倍隧道高度，覆土厚度取13.5m。围岩采用摩尔-库伦模型模拟，初期支护采用弹性模型模拟。地面超载按20kPa考虑。开挖方式采用上下台阶法。

图1.模型的尺寸（单位mm）

（A）上台阶开挖

（B）下台阶开挖

图2.模型的网格

三、结果分析

施做初期支护后，拱顶最大沉降49.90mm，地表最大沉降17.91mm。地表沉降量较，二环路交通繁忙，对安全要求高，建议采取措施加固地层、减小地面沉降确保施工期间二环路的正常交通。

图3. 施做初期支护后地层沉降图

图4. 施做初期支护后地层竖向应力图

本工程拟采用拱顶上方大管棚加固。加固后进行分析如下。

施做初期支护后，拱顶最大沉降20.38mm，地表最大沉降9.69mm。地表沉降量较小，沉降量在安全范围之内，有利于保证二环路的安全。

图5. 施做初期支护后地层沉降图

图6. 施做初期支护后地层竖向应力图

四、结论

1、未采取地层加固措施时，地表最大沉降17.91mm，地表沉降较大，考虑到二环路交通繁忙，建议采取工程措施对地层加固，减小地面沉降。

2、采用大管棚加固后，地表最大沉降9.69mm，地表沉降量较小，沉降量在安全范围之内，有利于保证二环路的安全。