隧道工程課程設(shè)計(jì)報(bào)告書

1、 word格式 整理版本科生課程設(shè)計(jì)課程名稱 隧道工程 學(xué) 部 理工農(nóng)學(xué)部 目 錄第一部分 隧道主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)任務(wù)書1一課程設(shè)計(jì)題目1二適用專業(yè)、班級(jí)、時(shí)間1三課程設(shè)計(jì)目的及任務(wù)1四設(shè)計(jì)方法與步驟5五時(shí)間及進(jìn)度安排5六建議參考資料5第二部分 隧道主體結(jié)構(gòu)計(jì)算書62.1 建筑限界62.1.1 一般規(guī)定62.1.2 隧道總體設(shè)計(jì)原則62.1.3 隧道設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)62.1.4 隧道建筑限界圖72.2 內(nèi)輪廓圖確定82.3 隧道洞口的設(shè)計(jì)92.3.1 洞門形式的選擇92.3.2 洞門構(gòu)造要求92.3.3 驗(yàn)算滿足條件102.3.4 洞門結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算102.4 初期支護(hù)設(shè)計(jì)142.4.1 支護(hù)形式的選擇及

2、參數(shù)確定142.4.2 級(jí)圍巖的初期支護(hù)設(shè)計(jì)152.4.3 初期支護(hù)設(shè)計(jì)及驗(yàn)算172.5 二次襯砌的計(jì)算252.6施工組織設(shè)計(jì)262.6.1編制說(shuō)明262.6.2工程概況 262.6.3工程特點(diǎn)、難點(diǎn)及施工措施272.6.4施工總體部署 272.6.5 施工組織機(jī)構(gòu) 282.6.6 施工組織流程29附圖301、 建筑限界圖、內(nèi)輪廓圖302、 洞口立面圖303、 洞口側(cè)面圖304、 復(fù)合式襯砌斷面布置圖30 學(xué)習(xí)參考 第一部分 隧道主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)任務(wù)書一課程設(shè)計(jì)題目隧道主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)二適用專業(yè)、班級(jí)、時(shí)間 張家界學(xué)院學(xué)院建筑工程專業(yè)三課程設(shè)計(jì)目的及任務(wù)（一）設(shè)計(jì)目的：通

3、過(guò)本設(shè)計(jì)掌握：建筑限界和內(nèi)輪廓圖；隧道洞口的設(shè)計(jì)；隧道洞身的設(shè)計(jì)及二次襯砌的驗(yàn)算；施工組織設(shè)計(jì)。（二）設(shè)計(jì)任務(wù)：1.設(shè)計(jì)資料（1）隧道總體概況 已知隧道為山嶺兩車道公路隧道，示意簡(jiǎn)圖如圖1.1所示。整個(gè)隧道原本分為左右線，并且左右線都為相向施工，但本次課程設(shè)計(jì)只要求設(shè)計(jì)單洞單向施工到達(dá)貫通位置的情況，只要求設(shè)計(jì)主洞的一般斷面，不要求設(shè)計(jì)緊急停車帶與橫洞等附屬洞室。隧道采用新奧法理念施工，隧道采用復(fù)合式襯砌，設(shè)計(jì)使用年限為100年。圖1.1 隧道示意圖表1.1 不同的圍巖級(jí)別文中簡(jiǎn)寫表示意義圍巖情況描述級(jí)級(jí)圍巖砂巖，巖體較完整，塊狀結(jié)構(gòu)級(jí)級(jí)圍巖頁(yè)巖，巖體局部破碎，層狀結(jié)構(gòu)級(jí)級(jí)圍巖礫巖，巖體破碎，

4、泥質(zhì)膠結(jié)表1.2 圍巖計(jì)算參數(shù)圍巖級(jí)別重度（kN/m3）彈性抗力系數(shù)（MPa/m）變形模量（GPa）泊松比內(nèi)摩擦角（°）粘聚力（MPa）級(jí)圍巖251200200.3501.5級(jí)圍巖2350060.35390.7級(jí)圍巖2020020.45270.2表1.3 不同的設(shè)計(jì)行車速度文中簡(jiǎn)寫表示意義速A設(shè)計(jì)行車速度為100km/h速B設(shè)計(jì)行車速度為80km/h速C設(shè)計(jì)行車速度為60km/h表1.4 不同的隧道設(shè)計(jì)長(zhǎng)度文中簡(jiǎn)寫表示意義長(zhǎng)A表示隧道設(shè)計(jì)長(zhǎng)度1500m長(zhǎng)B表示隧道設(shè)計(jì)長(zhǎng)度2500m長(zhǎng)C表示隧道設(shè)計(jì)長(zhǎng)度3500m注：洞口段可選為40m長(zhǎng)(2)隧道洞口段 依據(jù)規(guī)范設(shè)計(jì)洞門并對(duì)洞門擋土墻進(jìn)

5、行驗(yàn)算。洞門擋土墻的傾斜度與嵌入基底深度根據(jù)規(guī)范選定。圖1.2 埋深示意圖表1.5 不同的洞口段埋深文中簡(jiǎn)寫洞口段埋深（m)洞口A2.5洞口B3.5洞口C4.5(3)隧道洞身段 根據(jù)圍巖級(jí)別與隧道洞身段埋深計(jì)算圍巖壓力，根據(jù)公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范185頁(yè)的荷載分擔(dān)比例表，確定初期支護(hù)與二次襯砌的荷載分擔(dān)比例。根據(jù)規(guī)范選定初期支護(hù)與二次襯砌的設(shè)計(jì)參數(shù)。表1.6 不同的洞身段埋深文中簡(jiǎn)寫隧道洞身段埋深（開(kāi)挖輪廓線拱頂至地表的距離）洞身A15m洞身B30m洞身C50m洞身D70m洞身E90m洞身F120m(4)驗(yàn)算二次襯砌的強(qiáng)度 目前數(shù)值模擬軟件已經(jīng)廣泛應(yīng)用于隧道設(shè)計(jì)中，確定二次襯砌的設(shè)計(jì)參數(shù)后，最好用某

6、一種數(shù)值模擬軟件計(jì)算二次襯砌的內(nèi)力，進(jìn)一步驗(yàn)算二次襯砌所有截面的強(qiáng)度。由于本次課程設(shè)計(jì)時(shí)間短，沒(méi)有足夠的時(shí)間學(xué)習(xí)數(shù)值模擬軟件，因此下面假定已經(jīng)計(jì)算出了二次襯砌的內(nèi)力（二次襯砌的設(shè)計(jì)參數(shù)與荷載不同，計(jì)算出來(lái)的內(nèi)力也不同），同學(xué)們按照?qǐng)D中指定的截面，驗(yàn)算二次襯砌在這一截面的強(qiáng)度，目的是掌握計(jì)算原理與思路。圖1.3 二次襯砌驗(yàn)算指定截面(注：你設(shè)計(jì)的二次襯砌可能有仰拱也可能無(wú)仰拱，但不影響這里的驗(yàn)算)表1.7 不同截面的二次襯砌內(nèi)力 文中簡(jiǎn)稱軸力(kN)剪力(kN)彎矩(kN×m)截面A-2506-64-43截面B-208614526截面C-2823-5110(5)施工組織設(shè)計(jì) 施工組織設(shè)

7、計(jì)包括施工方法、各工序施作時(shí)機(jī)、人員配備、主要材料、機(jī)械設(shè)備、進(jìn)度計(jì)劃等。每個(gè)人的隧道圍巖級(jí)別、隧道埋深與隧道長(zhǎng)度等不同，因此制定的隧道施工組織設(shè)計(jì)也應(yīng)不同。2.設(shè)計(jì)工作及要求每個(gè)人針對(duì)的工程情況均有不同之處（詳見(jiàn)下表），自己只做自己對(duì)應(yīng)的工況，不要抄襲別人的設(shè)計(jì)。表1.8 設(shè)計(jì)分組情況一覽表學(xué)號(hào)設(shè)計(jì)工況1，16，31，46級(jí)速C長(zhǎng)A洞口A洞身A截面A2，17，32，47級(jí)速B長(zhǎng)C洞口B洞身B截面B3，18，33，48級(jí)速A長(zhǎng)C洞口C洞身C截面A4，19，34，49級(jí)速C長(zhǎng)A洞口A洞身D截面C5，20，35，50級(jí)速B長(zhǎng)B洞口C洞身E截面B6，21，36，51級(jí)速C長(zhǎng)C洞口B洞身F截面C7，2

8、2，37，52級(jí)速A長(zhǎng)B洞口B洞身B截面A8，23，38，53級(jí)速A長(zhǎng)A洞口A洞身C截面A9，24，39，54級(jí)速B長(zhǎng)A洞口C洞身D截面B10，25，40，55級(jí)速C長(zhǎng)C洞口B洞身E截面C11，26，41，56級(jí)速A長(zhǎng)B洞口C洞身F截面A12，27，42，57級(jí)速C長(zhǎng)A洞口A洞身A截面C13，28，43，58級(jí)速B長(zhǎng)B洞口C洞身C截面B14，29，44，59級(jí)速C長(zhǎng)C洞口A洞身A截面C15，30，45，60級(jí)速B長(zhǎng)B洞口B洞身B截面B每位同學(xué)均應(yīng)根據(jù)上表的分組名單與對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)時(shí)速完成本設(shè)計(jì)，應(yīng)完成的設(shè)計(jì)工作包括： （1）根據(jù)隧道概況，選擇隧道限界，確定隧道內(nèi)輪廓尺寸，繪制隧道建筑限界圖及內(nèi)輪廓圖

9、。（2）設(shè)計(jì)隧道洞門（如采用端墻式洞門、翼墻式洞門等），并驗(yàn)算洞門擋土墻，繪制隧道洞門立面圖與側(cè)面圖。（3）計(jì)算隧道洞身段的圍巖壓力，根據(jù)公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范185頁(yè)的荷載分擔(dān)比例表，確定洞身段初期支護(hù)與二次襯砌的荷載分擔(dān)比例。根據(jù)規(guī)范選定洞身段初期支護(hù)與二次襯砌的設(shè)計(jì)參數(shù)，繪制洞身段復(fù)合式襯砌橫斷面布置圖。 （4）驗(yàn)算指定截面的二次襯砌強(qiáng)度，如果強(qiáng)度不合格，指出應(yīng)采取的措施。 （5）編制施工組織設(shè)計(jì)，內(nèi)容既包括進(jìn)洞方法與超前支護(hù)措施，也包括洞身段的施工方法、各工序施作時(shí)機(jī)、人員配備、主要材料、機(jī)械設(shè)備、進(jìn)度計(jì)劃等。3.圖紙要求 采用3號(hào)圖紙，比例自行確定。4.應(yīng)提交的設(shè)計(jì)成果 應(yīng)提交給指導(dǎo)老師的

10、設(shè)計(jì)成果包括： （1）設(shè)計(jì)說(shuō)明書一份，包括前述應(yīng)完成設(shè)計(jì)工作的各項(xiàng)內(nèi)容，內(nèi)容詳細(xì)充實(shí)，能體現(xiàn)出設(shè)計(jì)的具體過(guò)程，寫明設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇依據(jù)，特別要詳細(xì)寫明洞門擋土墻驗(yàn)算、圍巖壓力計(jì)算、二次襯砌截面強(qiáng)度驗(yàn)算等計(jì)算過(guò)程。 （2）設(shè)計(jì)圖紙一套，包括前述應(yīng)完成設(shè)計(jì)工作的各項(xiàng)圖紙，要求線條清晰、整潔美觀，符合有關(guān)制圖規(guī)范及比例要求。圖紙首先采用計(jì)算機(jī)CAD繪制，然后一律采用A3圖紙打印出來(lái)上交。四設(shè)計(jì)方法與步驟（1）根據(jù)隧道概況，選擇隧道限界，確定隧道內(nèi)輪廓尺寸，繪制隧道建筑限界圖及內(nèi)輪廓圖。（2）設(shè)計(jì)隧道洞門（如采用端墻式洞門、翼墻式洞門等），并驗(yàn)算洞門擋土墻，繪制隧道洞門立面圖與側(cè)面圖。（3）計(jì)算隧道洞身

11、段的圍巖壓力，根據(jù)公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范185頁(yè)的荷載分擔(dān)比例表，確定洞身段初期支護(hù)與二次襯砌的荷載分擔(dān)比例。根據(jù)規(guī)范選定洞身段初期支護(hù)與二次襯砌的設(shè)計(jì)參數(shù)，繪制洞身段復(fù)合式襯砌橫斷面布置圖。 （4）驗(yàn)算指定截面的二次襯砌強(qiáng)度，如果強(qiáng)度不合格，指出應(yīng)采取的措施。（5）編制施工組織設(shè)計(jì)，內(nèi)容既包括進(jìn)洞方法與超前支護(hù)措施，也包括洞身段的施工方法、各工序施作時(shí)機(jī)、人員配備、主要材料、機(jī)械設(shè)備、進(jìn)度計(jì)劃等。五時(shí)間及進(jìn)度安排1.布置設(shè)計(jì)內(nèi)容及準(zhǔn)備相關(guān)參考書、設(shè)計(jì)規(guī)范： 0.5天 2.建筑限界和內(nèi)輪廓圖： 0.5天 3.洞口設(shè)計(jì)： 1天 4.洞身設(shè)計(jì)： 1天 5.二次襯砌驗(yàn)算及施工組織設(shè)計(jì)： 1.5天 6.完成

12、設(shè)計(jì)說(shuō)明書及相關(guān)圖紙： 0.5天六建議參考資料1.隧道工程，陳秋南. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2014.2. 公路隧道設(shè)計(jì)細(xì)則JTG/T D70-2010，中華人民共和國(guó)交通運(yùn)輸部，北京：人民交通出版社，2010.3. 公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范JTG D70-2004，中華人民共和國(guó)交通部，北京：人民交通出版社，2004.4.公路隧道施工技術(shù)規(guī)范JTG F60-2009，中華人民共和國(guó)交通運(yùn)輸部，北京：人民交通出版社，2009.5.鐵路工程設(shè)計(jì)技術(shù)手冊(cè)-隧道，北京：中國(guó)鐵道出版社，1995.6交通隧道工程，彭立敏. 長(zhǎng)沙：中南大學(xué)出版社，2003.第二部分 隧道主體結(jié)構(gòu)計(jì)算書2.1 建筑限界2.1.1

13、一般規(guī)定隧道設(shè)計(jì)應(yīng)滿足公路交通規(guī)劃的要求，其建筑限界、斷面凈空、隧道主體結(jié)構(gòu)以及通風(fēng)、照明等設(shè)施，應(yīng)按公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。當(dāng)近期交通量不大時(shí)，可采取一次設(shè)計(jì)分期修建。2.1.2 隧道總體設(shè)計(jì)原則（1）隧道設(shè)計(jì)遵循充分發(fā)揮隧道功能，安全、經(jīng)濟(jì)建設(shè)隧道的基本原則。設(shè)計(jì)中有完整的勘測(cè)、調(diào)查資料，綜合考慮地形、地質(zhì)、水文、氣象和交通量及其構(gòu)成，以及營(yíng)運(yùn)和施工條件，進(jìn)行多方案的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保比較，使隧道設(shè)計(jì)符合安全實(shí)用、質(zhì)量可靠、經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)先進(jìn)的要求。（2）隧道主體結(jié)構(gòu)按永久性建筑設(shè)計(jì)，具有規(guī)定的強(qiáng)度、穩(wěn)定性和耐久性；加強(qiáng)隧道支護(hù)襯砌、防排水、路面等主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與通風(fēng)、照明、供配電、消防、交

14、通監(jiān)控等營(yíng)運(yùn)設(shè)施設(shè)計(jì)之間的協(xié)調(diào)，形成合理的綜合設(shè)計(jì)。對(duì)有關(guān)的技術(shù)問(wèn)題開(kāi)展專項(xiàng)設(shè)計(jì)和研究。（3）隧道土建設(shè)計(jì)體現(xiàn)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)與信息化施工的思想，制定地質(zhì)觀察和監(jiān)控量測(cè)的總體方案。（4）隧道設(shè)計(jì)貫徹國(guó)家有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，積極慎重地采用新技術(shù)、新材料、新設(shè)備。（5）隧道設(shè)計(jì)必須符合國(guó)家有關(guān)國(guó)土管理、環(huán)境保護(hù)、水土保持等法規(guī)的要求。注意節(jié)約用地，保護(hù)農(nóng)田及水利設(shè)施，盡量保護(hù)原有植被，妥善處理?xiàng)壴臀鬯?.1.3 隧道設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（1）公路等級(jí)：一級(jí)公路。（2）隧道設(shè)計(jì)速度：60km/h。（3）隧道建筑限界標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2.1。（4）隧道縱坡不應(yīng)小于0.3%，一般情況不應(yīng)大于3%，對(duì)于受地形限制的中、短隧道可適

15、當(dāng)加大，不宜大于4%。本隧道為短隧道。（7）設(shè)計(jì)荷載：公路I級(jí)。2.1.4 隧道建筑限界圖可確定限界參數(shù)如表2.1所示：設(shè)計(jì)速度（km/h）車道寬度W側(cè)向?qū)挾萀檢修道J左側(cè)右側(cè)左側(cè)右側(cè)6020.500.750.750.75表2.1建筑限界設(shè)置(單位：m)隧道建筑限界凈寬：9.75m，凈高：4.5m。因?yàn)楸舅淼罏閮绍嚨赖亩趟淼溃员舅淼啦辉O(shè)置緊急停車帶和橫向通道。建筑限界如圖1.1。圖2.1 隧道建筑限界2.2 內(nèi)輪廓圖確定根據(jù)公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D70-2004）規(guī)定，隧道的內(nèi)輪廓拱部為單心半圓=514cm，側(cè)墻為大半徑圓弧=764cm，仰拱圓弧半徑=1500cm，仰拱與側(cè)墻間用一個(gè)小

16、半徑圓弧連接=100cm。兩車道的60km/h標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)輪廓圖如圖2.2。圖2.2 隧道內(nèi)輪廓圖2.3 隧道洞口的設(shè)計(jì)2.3.1 洞門形式的選擇隧道進(jìn)口位于級(jí)圍巖中，結(jié)合洞口排水要求，遵從“早進(jìn)洞，晚出洞”的設(shè)計(jì)原則，并考慮洞門的實(shí)用、經(jīng)濟(jì)、美觀等因素，綜合考慮，該隧道進(jìn)口洞門采用“端墻式洞門”。端墻式洞門簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖2.3.1。圖2.3.1 端墻式洞門簡(jiǎn)圖2.3.2 洞門構(gòu)造要求（3）洞門墻基礎(chǔ)必須置于穩(wěn)固地基上，應(yīng)視地基及地形條件，埋置足夠的深度，保證洞門的穩(wěn)定?；茁袢胪临|(zhì)地基的深度不小于1.0m，嵌入巖石地基的深度不小于0.5m；基底標(biāo)高應(yīng)在最大凍結(jié)線以下不小于0.25m?；茁裰蒙疃葢?yīng)大于墻

17、邊各種溝、槽基底的埋置深度。（4）松軟地基上的基礎(chǔ)，可采取擴(kuò)大基礎(chǔ)措施。2.3.3 驗(yàn)算滿足條件采用擋墻式洞門時(shí)，洞門墻可視為擋土墻，按極限狀態(tài)驗(yàn)算，并應(yīng)驗(yàn)算繞墻趾傾覆及沿基底滑動(dòng)的穩(wěn)定性。驗(yàn)算時(shí)應(yīng)符合表3.1和表3.2（公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范JTG2004）的規(guī)定，并應(yīng)符合公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范、公路磚石及混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范、公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范的有關(guān)規(guī)定。2.3.4 洞門結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算1、 計(jì)算參數(shù)確定（1） 邊、仰坡坡度1：0.1； （2） 仰坡坡率1：0.5；（3） 地層容重；（4） 地層計(jì)算摩擦角；（5） 基底摩擦系數(shù)0.6； （6） 基底控制應(yīng)力。2、建筑材料的容重和容許應(yīng)力（1）墻端的材

18、料為水泥砂漿片石砌體，片石的強(qiáng)度等級(jí)為Mu100，水泥砂漿的強(qiáng)度等級(jí)為M10。 （2）容許壓應(yīng)力，重度。 3、洞門各部尺寸擬定端墻式洞門的正墻斜度取1：0.1，仰坡坡率取1：0.5，設(shè)端墻厚度為B=2.0m，設(shè)基礎(chǔ)埋深為1.8m(其中基底采用階梯狀擴(kuò)大基礎(chǔ)，其中上層階梯為0.3m。下層階梯為0.7m，基底寬度為)，預(yù)留變形量為0.05m，襯砌厚度為0.5m，其中襯砌拱頂?shù)浇厮疁蠝系椎木嚯x為1.1m，截水溝厚度為0.2m，截水溝溝底到仰坡坡底的距離為0.5m，仰坡坡腳到洞門墻背的水平距離為a=2m，設(shè)墻H=12m。本隧道取條帶寬度b=1m。 圖2.2 洞門側(cè)視圖1、洞門土壓力計(jì)算邊坡坡率1:0.

19、5，查表最危險(xiǎn)破裂面與垂直面夾角： （3.2）= =0.266故：土壓力系數(shù)按下式計(jì)算： （3.3） 洞門土壓力按下式計(jì)算： （3.4）為墻背摩擦角 墻體自重按下式計(jì)算: （3.5） 2、洞門抗傾覆驗(yàn)算根據(jù)公式 （3.6） （3.7） （3.8） 故： 滿足抗傾覆要求。3、洞門抗滑移驗(yàn)算 （3.9） 故 滿足抗滑動(dòng)要求。4、基底合力偏心矩驗(yàn)算與基底承載力驗(yàn)算設(shè)作用于基底的合力法向分力為，其對(duì)墻址的力臂為，合力偏心距為e，則： （3.10） 滿足計(jì)算要求 （3.11）可得： 符合地基承載力要求。5、墻身截面偏心矩驗(yàn)算及強(qiáng)度驗(yàn)算墻身偏心矩： （3.12） 式中：計(jì)算截面以上各力對(duì)截面型心力矩的代數(shù)

20、和；作用于截面以上垂直力之和。將數(shù)據(jù)代入墻身偏心矩的公式，得可：所以計(jì)算結(jié)果滿足要求。應(yīng)力：所以計(jì)算結(jié)果滿足要求。 經(jīng)驗(yàn)算，翼墻的驗(yàn)算也滿足要求。2.4 初期支護(hù)設(shè)計(jì)2.4.1 支護(hù)形式的選擇及參數(shù)確定隧道洞口處圍巖為級(jí)圍巖，隧道洞身圍巖為級(jí)圍巖，隧道采用復(fù)合式襯砌支護(hù)，即由初期支護(hù)、二次襯砌以及中間防水層組合而成的襯砌形式進(jìn)行支護(hù)。同時(shí)還采用大管棚、小導(dǎo)管等預(yù)支護(hù)措施。其中初期支護(hù)采用噴射混凝土、鋼筋網(wǎng)、鋼拱架支護(hù)。根據(jù)公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D70-2004）的有關(guān)規(guī)定，二車道復(fù)合式襯砌在級(jí)圍巖條件下。初期支護(hù)采用噴錨支護(hù)方式，初期襯砌厚度10cm，二次襯砌厚度35cm；錨桿采用中空注漿

21、錨桿，錨桿的直徑為20mm，長(zhǎng)度為300cm，鋼筋網(wǎng)直徑為10mm。二次支護(hù)為模筑混凝土，混凝土的強(qiáng)度等級(jí)為C35，厚度為10cm。2.4.2 級(jí)圍巖的初期支護(hù)設(shè)計(jì)1、隧道的深淺埋確定：深埋和淺埋隧道的分界，按荷載等效高度值，并結(jié)合地質(zhì)條件、施工方法等因素綜合判定。在級(jí)圍巖條件下: 式中：深淺埋隧道的分界深度；荷載等效高度， 。 已知在級(jí)圍巖下，隧道寬度為，圍巖容重為 ，則圍巖的坍塌高度為： 式中：圍巖的級(jí)別；圍巖的重度；隧道的寬度；每增減時(shí)的圍巖壓力的增減率，當(dāng)m時(shí)取。荷載等效高度：故分界深度： 埋深，小于，屬淺埋隧道。 2、隧道圍巖壓力的確定級(jí)圍巖的圍巖壓力計(jì)算：根據(jù)公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范（JT

22、G D70-2004），級(jí)圍巖物理力學(xué)指標(biāo)值：重度，彈性抗力系數(shù)，變形模量，泊松比，計(jì)算摩擦角，內(nèi)摩擦角，粘聚力。圖2.4.1 淺埋隧道圍巖壓力計(jì)算 隧道埋深H=2.5m，小于等效荷載高度，荷載視為均布垂直壓力，按下式計(jì)算：（4.1）式中：q垂直均布?jí)毫Γǎ? 隧道上覆圍巖重度（）； H隧道埋深（m），指坑頂至地面的距離。圖2.4.2 淺埋隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)上的荷載側(cè)向壓力e按均布考慮時(shí)其值為： (4.2) 其中： 2.4.3 初期支護(hù)設(shè)計(jì)及驗(yàn)算本隧道處在級(jí)圍巖中，開(kāi)挖半徑為5.64m(R1=5.14m，預(yù)留變形量50mm，初期襯砌厚度10cm，二次襯砌厚度35cm)，現(xiàn)以級(jí)圍巖取最大埋深1.5m處

23、計(jì)算：支護(hù)材料取噴射混凝土采用C25，厚度為10cm，鋼筋網(wǎng)選用HPB235鋼筋，鋼筋直徑10mm，網(wǎng)格間距25×25cm。錨桿為全長(zhǎng)粘結(jié)型，長(zhǎng)度3m，直徑20mm，間距1m×1m，選用HRB335，帶墊板，其尺寸為150mm×150mm×6mm。鋼支撐選用工字鋼，每榀間距1m。 采用剪切滑移破壞法計(jì)算：圖2.4.3 剪切滑移破壞法示意圖1、噴混凝土提供的支護(hù)抗力P1值 （為圍巖的內(nèi)摩擦角）其中，為剪切滑移面與最小主應(yīng)力軌跡線成角，a、均見(jiàn)圖2.4.1，b為剪切區(qū)高度。為加固帶高度，取l為形成加固帶時(shí)錨桿的有效長(zhǎng)度，t為錨桿橫向間距（見(jiàn)圖4.3），則有：

24、 (4.5)得： 將所有數(shù)據(jù)代入式 得： 計(jì)算時(shí)可換算成相應(yīng)的噴混凝土支護(hù)抗力，即 (4.6)式中: 每米隧道鋼材的當(dāng)量面積，此處取35.58cm2； 得： 代入式中，得： 2、錨桿提供的支護(hù)抗力P3值錨桿受力破壞有兩種情況：（1）錨桿體本身的強(qiáng)度不足而被拉斷。這種情況下錨桿提供的平均徑向支護(hù)抗力 ： (4.7)式中F錨桿的斷面積；錨桿的抗拉強(qiáng)度；e、t錨桿的縱向及橫向間距。則（2） 錨桿粘結(jié)破壞，即砂漿錨桿與孔壁之間的粘結(jié)力不足而破壞。這種情況下錨桿提供的平均徑向支護(hù)抗力： (4.8)式中S為錨桿抗拔力，即錨桿的錨固力，；D鉆孔直徑，在此設(shè)計(jì)中取D=60mm；L錨固段長(zhǎng)度；孔壁與注漿體之間極

25、限粘結(jié)強(qiáng)度，砂巖取=0.85MPa則代入 式中得 取其中的最小值，則取錨桿提供的平均徑向支護(hù)抗力。由于在范圍內(nèi)的錨桿才能對(duì)剪切滑移體產(chǎn)生抗力，則： 3、圍巖本身提供的支護(hù)抗力P4值剪切滑移體滑動(dòng)時(shí)，圍巖在滑面上的抗滑力，其水平方向的分力在剪切區(qū)高度b/2上的抗滑力P4為式中 剪切滑移體長(zhǎng)度，其值為=8.64分別為沿滑移面的剪切應(yīng)力和垂直于滑移面的正應(yīng)力，它們按摩爾包絡(luò)線為直線時(shí)的假定求出（見(jiàn)圖）：由圖4.3可知將式中值代入上式，得圖2.4.4 包絡(luò)線圖式中的為圍巖物理力學(xué)指標(biāo)，徑向主應(yīng)力值隨剪切滑移面上的位置而變化，難以確定，所以假定等于各支護(hù)結(jié)構(gòu)所提供的徑向支護(hù)抗力之和，即式中 噴混凝土層提

26、供的支護(hù)抗力 鋼支撐提供的徑向支護(hù)抗力 錨桿提供的徑向支護(hù)力 則 將值代入 式得 將代入式得 將以上數(shù)據(jù)代入 式得 將代入式中，得 4、最小支護(hù)抗力值Pmin按重力平衡條件求解。塑性區(qū)的巖體，隨塑性徑向位移增長(zhǎng)而形成松散區(qū)。松散區(qū)的巖體由于重力作用而形成松散壓力，為保持坑道的穩(wěn)定，用支護(hù)力與它平衡（如圖4.5）。當(dāng)處于受力極限平衡狀態(tài)時(shí)，所求得的支護(hù)抗力即為。確定的途徑有：由現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的塑性區(qū)半徑r求（按重力平衡條件求）；根據(jù)坑道周邊的允許位移值求；實(shí)地量測(cè)形變壓力作為；根據(jù)圍巖特征曲線求。圖2.4.5 開(kāi)挖支護(hù)后坑道受力示意圖當(dāng)滑移體處于受力極限平衡狀態(tài)時(shí)，選用途徑求得：則 式中 為圍巖的重度

27、，此處級(jí)圍巖，取=25KN/; 為初始應(yīng)力，設(shè)處于均質(zhì)巖體中，則 則 得： 得：即，設(shè)計(jì)支護(hù)滿足要求?？傻贸黾?jí)圍巖條件下的初期支護(hù)，見(jiàn)下表：表2.4.1 各級(jí)圍巖初期支護(hù)參數(shù)表圍巖級(jí)別噴混凝土鋼筋網(wǎng)錨桿鋼架設(shè)置部位/厚度（cm） 網(wǎng)格 間距 （cm） （環(huán)×縱）設(shè)置部位 長(zhǎng)度 （m）間距（環(huán)×縱）（m）規(guī)格每榀間距（m）拱墻、仰拱10 25×25拱墻 3.0 1×1I20a 工字鋼1.0（全環(huán)）2.5 二次襯砌的計(jì)算  級(jí)圍巖中，采用復(fù)合式襯砌，初期支護(hù)按照工程類比法設(shè)計(jì)，二次襯砌采用荷載結(jié)構(gòu)法計(jì)十算，根據(jù)公路設(shè)計(jì)施工規(guī)范，其中級(jí)圍巖

28、中二次襯砌為完全儲(chǔ)備，因此不需要進(jìn)行計(jì)算。圖2.5.1 公路設(shè)計(jì)施工規(guī)范2.6施工組織設(shè)計(jì)2.6.1編制說(shuō)明1、編制依據(jù)1.隧道工程，陳秋南. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2014.2. 公路隧道設(shè)計(jì)細(xì)則JTG/T D70-2010，中華人民共和國(guó)交通運(yùn)輸部，北京：人民交通出版社，2010.3. 公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范JTG D70-2004，中華人民共和國(guó)交通部，北京：人民交通出版社，2004.4.公路隧道施工技術(shù)規(guī)范JTG F60-2009，中華人民共和國(guó)交通運(yùn)輸部，北京：人民交通出版社，2009.5.鐵路工程設(shè)計(jì)技術(shù)手冊(cè)-隧道，北京：中國(guó)鐵道出版社，1995.6交通隧道工程，彭立敏. 長(zhǎng)沙：中南大學(xué)

29、出版社，2003.2、編制原則（1）資源節(jié)約和環(huán)境保護(hù)原則。 （2）符合性原則，滿足建設(shè)工期和工程質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，符合施工要求。 （3）標(biāo)準(zhǔn)化管理的原則。 （4）科學(xué)、經(jīng)濟(jì)、合理的原則。 （5）引進(jìn)、創(chuàng)新、發(fā)展的原則。 （6）“六位一體”管理的原則。 （7）指導(dǎo)性綱領(lǐng)與動(dòng)態(tài)控制相結(jié)合的原則。 2.6.2工程概況 1、基本概況 隧道長(zhǎng)1500m，為兩車道一級(jí)公路隧道；級(jí)圍巖線路長(zhǎng)1500m占隧道總長(zhǎng)的100%。 2、主要設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 公路等級(jí)：I級(jí)。 設(shè)計(jì)速度目標(biāo)值:60km/h。3

30、、洞身施工（1） 隧道進(jìn)洞應(yīng)采取超前錨桿對(duì)圍巖巖體進(jìn)行超前預(yù)支護(hù)，在超前錨桿的支護(hù)下再開(kāi)挖進(jìn)洞，級(jí)圍巖要求用交叉中隔壁法法施工，開(kāi)挖后應(yīng)立即進(jìn)行支護(hù)，隧道施工時(shí)應(yīng)保證錨桿及噴身混凝土的施工質(zhì)量。（2） 隧道采取噴錨初期支護(hù)，初期支護(hù)與二次襯砌之間拱墻鋪設(shè)防水卷材，二次襯砌背后設(shè)環(huán)，縱向排水系統(tǒng)。出渣運(yùn)輸采用裝載機(jī)裝渣、自卸汽車運(yùn)輸。（3） 洞身懸掛風(fēng)機(jī)地段二次襯砌施工必須預(yù)埋受力鋼花拱。4、隧道襯砌支護(hù)結(jié)構(gòu) 隧道采用復(fù)合式襯砌。復(fù)合襯砌由初期支護(hù)、防水隔離層與二次襯砌組成，拱墻襯砌應(yīng)一次性澆筑，帶仰拱襯砌應(yīng)先施工仰拱，仰拱應(yīng)整體澆筑，嚴(yán)禁半幅施工，以確保仰拱施工質(zhì)量。初期支護(hù)采用噴射混凝土，二次澆筑采用模筑混凝土。 2.6.3工程特點(diǎn)、難點(diǎn)及施工措施1、工程特點(diǎn) 該隧道全長(zhǎng)1500m，其中級(jí)圍巖長(zhǎng)560m占隧道總長(zhǎng)的100%。隧道圍巖為砂巖，