城门洞形隧洞超挖率和超填率的计算方法技术

本发明专利技术公开的是水电工程领域的一种水电工程城门洞形隧洞超挖率和超填率的计算方法。本发明专利技术在对城门洞形隧洞超挖量、超填量以及相关规范规定研究基础上提供了一种简便、合理、有效的城门洞形隧洞超挖率和城门洞形隧洞直接衬砌、喷混凝土后衬砌超填率的计算方法，给出了相应计算公式。特别是计算直接衬砌、喷后衬砌隧洞超填率时，通过将衬砌厚度相反数负值、径向超挖值减喷混凝土厚度值代入编辑好的超挖率计算公式中，可以大大减少工程量，提高效率。在水电工程造价预测分析阶段，该方法可用于计算城门洞形隧洞超挖率以及直接衬砌、喷后衬砌隧洞超填率，解决隧洞开挖单价、隧洞混凝土衬砌单价编制不确定性问题，提高工程投资编制成果的准确性。编制成果的准确性。编制成果的准确性。

【技术实现步骤摘要】
城门洞形隧洞超挖率和超填率的计算方法


[0001]本专利技术涉及水电工程领域，尤其涉及一种城门洞形隧洞超挖率和超填率的计算方法。

技术介绍

[0002]水电工程地下工程较多，尤其是现在热门的抽水蓄能电站，输水系统和厂房一般均布置在地下，地下洞室群占工程建设投资的比例较大。地下洞室开挖时，受施工技术水平和地质条件等因素影响，不可避免的存在超挖现象。超挖给工程的安全、质量、成本、进度等带来不同程度的影响，主要包括围岩的稳定以及增加投资。地下洞室一般需进行混凝土衬砌，超挖后还会造成衬砌混凝土超填，增加混凝土衬砌费用，对投资影响更大。较为准确地确定超挖率和超填率，对合理地预测水电工程投资意义重大。
[0003]规范文件《水电工程设计工程量计算规定》规定：工程量均应按根据建筑物或工程的设计几何轮廓尺寸净值进行计算，不能将超挖量、超填量计入设计工程量。但是超挖超填是不可避免的，实际处理时一般是将其摊入综合单价中。而目前规程规范没有对城门洞形隧洞超挖率、超填率计算方法的规定，造成石方洞挖单价、隧洞混凝土衬砌单价编制时的不确定性问题。
[0004]石方洞挖中的超挖量和隧洞衬砌中的超填量对综合单价影响很大进而直接影响工程投资，造价预测分析阶段超挖率、超填率的合理计算是我们必须解决的问题。

技术实现思路

[0005]为克服现有水电工程中没有超挖率、超填率计算方法，导致无法进行工程预估等不足，本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种城门洞形隧洞超挖率和超填率的计算方法。
[0006]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0007]城门洞形隧洞超挖率和超填率的计算方法，包括以下步骤：
[0008]a、取单位长度城门洞形隧洞进行计算，单位长度城门洞形隧洞设计开挖工程量S
设计开挖
用顶拱圆弧面积、倒三角形面积、矩形面积组合计算得出，用设计开挖底宽a表示为：
[0009][0010]b、当径向超挖值为b时，其超挖后底宽为：
[0011]l＝a+2b，
[0012]超挖后顶拱圆弧半径r为设计开挖圆弧半径加向外扩挖b得到，即：
[0013][0014]超挖后顶拱圆弧圆心角为：
[0015][0016]圆心距矩形顶点的距离为：
[0017][0018]超挖后直边墙高为：
[0019][0020]由圆心角θ和半径r可求出顶拱圆弧面积：
[0021][0022]由超挖后底宽l和圆心距矩形顶点高h1可求出倒三角形面积：
[0023][0024]由超挖后底宽l和超挖后直边墙高h2可求出矩形面积：
[0025]S
矩形
＝lh2，
[0026]将以上三个面积组合计算便可求出超挖后城门洞形隧洞总开挖量为：
[0027][0028]单位长度城门洞型隧洞超挖量为S
超挖
‑
S
设计开挖
，则超挖率为具体用设计开挖底宽a和径向超挖值b表示如下：
[0029][0030]c、隧洞开挖后直接衬砌时，推算混凝土衬砌后的断面面积S
衬砌
与前述超挖后断面面积S
超挖
方法相同，实际计算时，只需将衬砌厚度的相反数负值b
′
替换掉b代入公式计算即可，根据前述方法，单位长度城门洞型隧洞衬砌量为S
设计开挖
‑
S
衬砌
，而超填量等于超挖量即为S
超挖
‑
S
设计开挖
，则超填率为具体用设计开挖底宽a、径向超挖值b和混凝土衬砌厚度相反数负值b
′
表示如下：
[0031][0032]其中l
′
＝a+2b
′
，，
[0033]若先喷混凝土再衬砌，设喷混凝土厚度为δ，推算喷混凝土后的断面面积S
喷混凝土
与前述超挖后断面面积S
超挖
方法相同，实际计算时，只需将径向超挖值b减喷混凝土厚度δ后的值b
″
代入公式计算即可，根据前述方法，单位长度城门洞型隧洞衬砌量为S
设计开挖
‑
S
衬砌
，单位长度城门洞型喷混凝土量为S
超挖
‑
S
喷混凝土
，超填量等于超挖量减喷混凝土量即为S
喷混凝土
‑
S
设计开挖
，则超填率为具体用设计开挖底宽a、径向超挖值b和b
″
表示如下：
[0034][0035]其中l
″
＝a+2b
″
，，，b
″
＝b
‑
δ。
[0036]进一步的是，所述径向超挖值b取值0.2m。
[0037]本专利技术的有益效果是：本专利技术通过研究，提出了水电工程造价预测分析阶段城门洞形隧洞超挖率以及直接衬砌、喷后衬砌隧洞超填率的计算方法，给出了计算公式，该公式简便可行，计算结果准确，计算方法高效，在水电工程造价预测分析阶段，可用于计算城门洞形隧洞超挖率以及直接衬砌、喷后衬砌隧洞超填率，解决隧洞开挖单价、隧洞混凝土衬砌单价编制不确定性问题，提高工程投资编制成果的准确性。
附图说明
[0038]图1是本专利技术城门洞形隧洞超挖示意图。
[0039]图2直接衬砌情况下城门洞形隧洞超填示意图。
[0040]图3喷混凝土后衬砌情况下城门洞形隧洞超填示意图。
具体实施方式
[0041]下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。
[0042]本专利技术对城门洞形隧洞超挖量、超填量以及规范规定展开研究，规范规定：设计允许超挖范围以内的超挖才可以计入单价，超出设计允许范围的费用由承包人自行承担，对于平隧洞，一般设计允许超挖值为0.2m，故本申请中径向超挖值b可取值0.2m。此外，本文还约定按常见的城门洞形断面形式进行超挖率、超填率的计算，即设计开挖直边墙高与设计开挖底宽a一样长，设计开挖顶拱圆弧中心角为120
°
。基于以上边界条件，提出了城门洞形隧洞超挖率、超填率的计算方法和公式，主要包括以下几个步骤：
[0043]a、如图1所示，取单位长度城门洞形隧洞进行计算，单位长度城门洞形隧洞设计开挖工程量S
设计开挖
用顶拱圆弧面积、倒三角形面积、矩形面积组合计算得出，用设计开挖底宽a表示为：
[0044][0045]b、如图2所示，当径向超挖值为b时，其超挖后底宽为：
[0046]l＝a+2b，
[0047]超挖后顶拱圆弧半径r为设计开挖圆弧半径加向外扩挖b得到，即：
[0048][0049]超挖后顶拱圆弧圆心角为：
[0050][0051]圆心距矩形顶点的距离为：
[0052][0053]超挖后直边墙高为：
[0054][0055]由圆心角θ和半径r可求出顶拱圆弧面积：
[0056][0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.城门洞形隧洞超挖率和超填率的计算方法，其特征是，包括以下步骤：a、取单位长度城门洞形隧洞进行计算，单位长度城门洞形隧洞设计开挖工程量S
设计开挖
用顶拱圆弧面积、倒三角形面积、矩形面积组合计算得出，用设计开挖底宽a表示为：b、当径向超挖值为b时，其超挖后底宽为：l＝a+2b，超挖后顶拱圆弧半径r为设计开挖圆弧半径加向外扩挖b得到，即：超挖后顶拱圆弧圆心角为：圆心距矩形顶点的距离为：超挖后直边墙高为：由圆心角θ和半径r可求出顶拱圆弧面积：由超挖后底宽l和圆心距矩形顶点高h1可求出倒三角形面积：由超挖后底宽l和超挖后直边墙高h2可求出矩形面积：S
矩形
＝lh2，将以上三个面积组合计算便可求出超挖后城门洞形隧洞总开挖量为：单位长度城门洞型隧洞超挖量为S
超挖
‑
S
设计开挖
，则超挖率为具体用设计开挖底宽a和径向超挖值b表示如下：c、隧洞开挖后直接衬砌时，推算混凝土衬砌后的断面面积S
衬砌
与前述超挖后断面面积S
超挖
方法相同，实际计算时，只需将衬砌厚度的相反数负值b
′
替换掉b代入公式计算即可，根据前述方法，单位长度城门洞型隧洞衬砌量为S
设计开挖
‑
S
衬砌
，而超填量等于超挖量即为S
...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志川，袁上丰，赵兰，
申请(专利权)人：中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：