《大學(xué)公路隧道畢業(yè)設(shè)計》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《大學(xué)公路隧道畢業(yè)設(shè)計（74頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、摘 要 本設(shè)計圍繞重慶奧特萊斯配套道路工程隧道右線而進行，本隧道為高速公路隧道短隧道,隧道長251.424m，設(shè)計為雙向四車道，設(shè)計車速為100km/h，建筑限界凈寬為10.75m。襯砌采用三心圓曲墻式結(jié)構(gòu)，支護結(jié)構(gòu)和圍巖共同承載,并充發(fā)揮出圍巖的自承能力。以新奧法施工作為隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計指導(dǎo)，依托隧道圍巖條件較復(fù)雜，包括IV、V級二種級別的圍巖，相應(yīng)圍巖段均采用包含有初支、防水層、二襯組成的復(fù)合式襯砌。 初期支護為噴錨支護，采用錨桿、噴射混凝土、鋼筋網(wǎng)、鋼拱架共同作用，二次襯砌采用模筑砼。洞門設(shè)計嚴格按照《公路隧道設(shè)計規(guī)范》（GTJ—2004）中的相關(guān)規(guī)定進行相關(guān)驗算，采用端墻式洞門；

2、初支根據(jù)《公路隧道設(shè)計規(guī)范》（GTJ-2004）、《隧道工程》和相關(guān)工程實例進行設(shè)計。 二次襯砌利用理正巖土6.0版軟件算出相關(guān)數(shù)據(jù)，并進行配筋計算；同時，根據(jù)相關(guān)參考資料和工程實例進行了隧道施工組織設(shè)計、防排水設(shè)計和監(jiān)控量測的設(shè)計，繪制了相應(yīng)的圖紙. 關(guān)鍵詞：短隧道；新奧法；曲墻；復(fù)合式襯砌；端墻式洞門 ABSTRACT The design is carried out on the right line of the road tunnel of the auxiliary road in Chongqing. The tunnel is a shor

3、t tunnel of the expressway tunnel，Tunnel length 251.424m, designed for two—way four lanes， the design speed is100km/h,Clearance width to 10.75m。 of the three circular curved wall lining structure, supporting structure and surrounding rock bearing together， and full play the self bearing capacity of

4、surrounding rock。 The new Austrian law as the core design of tunnel structure, surrounding rock tunnel contract is complex， IV， V two levels of surrounding rock in. IV and V are used at the beginning of rock section， waterproof layer, composite lining lining consisting of two。 The initial support

5、for the spray anchor, anchor bolt, shotcrete, steel mesh, common steel arch， two lining by formworking concrete. In strict accordance with the portal design code for design of highway tunnel （GTJ—2004) of the relevant provisions of the related checking by end wall portal； primary support according t

6、o code for design of highway tunnel （GTJ-2004)， of tunnel engineering and related engineering design examples; two lining using Lizheng geotechnical software version 6 to calculate the relevant data, and reinforcement calculation; at the same time， according to the relevant reference materials and

7、 engineering example of a tunnel construction design， design of drainage design and monitoring, rendering the corresponding drawings。 Keywords: short tunnel； NATM； curved wall； composite lining； side wall portal 目 錄 第一章 設(shè)計任務(wù)及原始資料 1 1.1 工程概況 1 1。2 線路條件 1 1。3 工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件 1 1。4

8、 經(jīng)濟技術(shù)條件 1 第二章 隧道總體設(shè)計 3 2.1 一般規(guī)定與設(shè)計原則 3 2。1.1 一般規(guī)定 3 2。1。2 設(shè)計原則 3 2.2 主要技術(shù)標準及執(zhí)行規(guī)范 4 2.2.1 技術(shù)標準 4 2.2。2 執(zhí)行規(guī)范 4 2。3 設(shè)計依據(jù) 5 2.4 隧道平面及縱斷面設(shè)計 5 2.5 隧道橫斷面設(shè)計 5 2。5。1 隧道建筑限界 5 2.5.2 隧道襯砌內(nèi)輪廓線設(shè)計 6 2.6 支護形式的選擇 7 2.6.1 洞門襯砌設(shè)計 7 2.6。2 洞身襯砌設(shè)計 7 第三章 洞門設(shè)計與計算 9 3。1 洞口地質(zhì)條件 9 3.2 洞門類型的選

9、擇 9 3.3 洞門各部的尺寸擬定 9 3。4 計算參數(shù) 10 3.4.1 土壓力計算 10 3.4。2 端墻穩(wěn)定性驗算 12 3。4。3 主洞端墻驗算 14 第四章 隧道初期支護設(shè)計與計算 17 4.1 概述 17 4.2 初期支護的設(shè)計 17 4。3 V級圍巖初期支護設(shè)計計算 17 4。3。1 噴混凝土提供的支護抗力P1值 18 4.3。2 鋼支撐提供的支護抗力P2值 19 4。3。3 錨桿提供的支護抗力P3值 20 4。3。4 圍巖本身提供的支護抗力P4值 21 4.3.5 最小支護抗力值Pmin 22 4.4 Ⅳ級圍巖初期支護

10、設(shè)計計算 24 第五章 隧道二次襯砌設(shè)計計算 25 5.1 概述 25 5.2 隧道深淺埋確定 25 5。2.1 計算斷面參數(shù)確定 25 5。2.2 深淺埋判定計算 25 5.3 隧道圍巖壓力確定 26 5.3。1 Ⅴ級圍巖壓力計算 26 5.3.2 Ⅳ級圍巖壓力計算 28 5.4 V級圍巖二次襯砌理正巖土軟件驗算（電算） 28 5。4。1 Ⅴ級圍巖二襯計算條件 29 5.4.2 Ⅴ級圍巖二襯內(nèi)力配筋結(jié)果 31 5.4.3 Ⅴ級圍巖二襯內(nèi)力配筋計算 31 5.4.4 V級圍巖二襯裂縫計算 34 5。5 Ⅳ級圍巖二襯襯砌理正巖土軟件驗算(電算

11、） 40 5.5.1 Ⅳ級圍巖二襯計算條件 40 5。5.2 Ⅳ級圍巖配筋結(jié)果 42 5。5。3 Ⅳ級圍巖二襯內(nèi)力配筋計算 42 5。5.4 Ⅳ級圍巖二襯裂縫計算 45 5.6 二襯配筋計算 50 5.6.1 V級圍巖配筋 50 5.6。2 Ⅳ級圍巖配筋 50 第六章 隧道防排水設(shè)計 51 第七章 施工組織設(shè)計 53 7.1 概述 53 7.2 施工部署 53 7.3 施工準備 54 7。3.1 技術(shù)準備 54 7.3。2 施工機具、材料準備 54 7.3.3 施工人員準備 54 7。4 隧道總體施工方案 55 7.4。1 洞

12、口施工 55 7.4。2 洞身開挖 55 7。4。3 初期支護 57 7。4。4 二次襯砌 57 7。5 施工通風(fēng) 58 7.6 施工注意事項 58 第八章 隧道施工監(jiān)控量測 59 8.1 概述 59 8。2 監(jiān)控量測 59 8。2.1 監(jiān)控量測的目的 59 8。2。2 監(jiān)控量測的具體內(nèi)容和量測技術(shù) 59 8.2。3 量測手段 60 8.2.4 監(jiān)控量測的主要方法、步驟及范圍 61 第九章 結(jié)論 63 參考文獻 64 致 謝 65 第一章 設(shè)計任務(wù)及原始資料 1。1 工程概況 重慶奧特萊斯配套道路工程隧道為分離式隧道，

13、隧道右線起終點樁號為：K0+668。934～K0+920。358。隧道軸線最小間距32.01m，左線隧道長287.744m，右線隧道長251.424m，屬短隧道，隧道右線位于R=2000.000m的圓曲線、Ls=100。000的緩和曲線、R=800.000的圓曲線上. 1。2 線路條件 公路等級：高等級公路， 隧道內(nèi)設(shè)計時速為100km 車道數(shù)目:雙向四車道 交通量：5000輛/日 平 面：(見設(shè)計原始資料附件—重慶奧特萊斯配套道路工程大盛場隧道工程地質(zhì)勘察報告) 縱斷面：(見設(shè)計原始資料附件—重慶奧特萊斯配套道路工程大盛場隧道工程地質(zhì)勘察報告） 1。3 工程地質(zhì)及水文地質(zhì)

14、條件 工程地質(zhì)：（見設(shè)計原始資料附件-重慶奧特萊斯配套道路工程大盛場隧道工程地質(zhì)勘察報告） 水文地質(zhì)：(見設(shè)計原始資料附件—重慶奧特萊斯配套道路工程大盛場隧道工程地質(zhì)勘察報告) 地震等級：（見設(shè)計原始資料附件—重慶奧特萊斯配套道路工程大盛場隧道工程地質(zhì)勘察報告) 1。4 經(jīng)濟技術(shù)條件 (1）． 建筑材料： 水泥:保證供應(yīng)； 砂石：保證供應(yīng)； 鋼材：必要時可供應(yīng)； 木材：可適當(dāng)供應(yīng)，數(shù)量有限. (2）． 工程用水：工地附近有水源，能保證施工需要，水質(zhì)對混凝土無侵蝕性.

15、 （3)． 動力條件：可滿足施工要求. (4)． 施工機具條件：中、小型施工機具。 （5）． 施工技術(shù)力量及勞動力條件：可保證。 4． 附設(shè)計所需的工程地質(zhì)資料:(見設(shè)計原始資料附件) 　（1）． 隧道地區(qū)地形平面圖1張 (1:500)； （2）． 隧道地區(qū)地質(zhì)縱斷面圖1張 第二章 隧道總體設(shè)計 2。1 一般規(guī)定與設(shè)計原則 2。1.1 一般規(guī)定 隧道設(shè)計應(yīng)滿足公路交通規(guī)劃的要求，設(shè)計

16、根據(jù)現(xiàn)行有關(guān)規(guī)范，規(guī)程和技術(shù)標準，借鑒參考相關(guān)類似工程，結(jié)合本隧道實際情況,其建筑限界、斷面凈空、隧道主體機構(gòu)以及營運通風(fēng)、照明等設(shè)施,應(yīng)按照《公路工程技術(shù)標準》（JTG B01-2014）規(guī)定的預(yù)計交通量設(shè)計，當(dāng)近期交通量不大時，可采取一次設(shè)計，分期修建. 在公路隧道勘察設(shè)計過程中。應(yīng)根據(jù)公路等級、隧道長度及交通量大小等控制因素合理確定隧道勘察設(shè)計標準與工作內(nèi)容，有效地控制其設(shè)計質(zhì)量。 隧道設(shè)計應(yīng)綜合考慮公路的總體功能、土地資源利用、對生態(tài)環(huán)境的影響、可持續(xù)發(fā)展等方面的要求，樹立全壽命周期成本的設(shè)計新理念，保證隧道主體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠，避免運營期間疾病的發(fā)生。 2。1。2 設(shè)計原則 1

17、應(yīng)重視公路總體設(shè)計.隧道內(nèi)外平、縱線行協(xié)調(diào)，符合行車安全與行車舒適的要求；隧道斷面布置形式應(yīng)根據(jù)所處地址條件、周邊環(huán)境等合理確定，符合經(jīng)濟性與施工安全的要求；隧道施工方法與施工施工組織適應(yīng)隧道特點與地址條件,符合環(huán)境保護的要求。 2應(yīng)重視地址條件必選。根據(jù)隧道特點、區(qū)域地址條件及相應(yīng)設(shè)計階段的要求，制定地質(zhì)勘查方案，充分利用地質(zhì)遙感資料和附件其他工程的地質(zhì)資料進行隧道方案比選.當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件復(fù)雜時,特長隧道應(yīng)控制路線走向，以避開不良地質(zhì)地段;中、短隧道可服從路線走向。 3應(yīng)重視中短隧道與路塹方案的比選。評價深路塹與隧道方案對路線平縱面設(shè)計的影響.在方案比選過程中，除應(yīng)考慮工程造價外，還應(yīng)考慮土

18、地使用費、防治水土流失費、棄渣場設(shè)置和提高工程可靠度的費用（高邊坡的處治費用)等.應(yīng)結(jié)合生態(tài)環(huán)境保護、道路景觀等要素進行定性或定量的分析論證. 4應(yīng)加強山區(qū)公路隧道施工方案的交通組織設(shè)計.在山區(qū)公路橋隧集中、施工組織困難的特殊地段，隧道的布設(shè)應(yīng)考慮隧道施工方案的和施工期間對交通組織的影響. 5應(yīng)加強山區(qū)公路隧道與洞外結(jié)構(gòu)物的協(xié)調(diào)。山區(qū)公路控制性重點工程較多，出現(xiàn)橋隧相接、隧道和互通式立交緊鄰等情況時,特別是特大跨徑橋梁結(jié)構(gòu)形式和施工方法的選擇及交通組織(如隧道內(nèi)外交通分、合流）等影響到隧道結(jié)構(gòu)形式的選擇時，應(yīng)擴展隧道方案的研究范圍，對洞外構(gòu)造物與隧道方案進行整體綜合比選。 在對隧道附近地

19、形、地貌、地質(zhì)、氣象、社會人文和環(huán)境等進行深入調(diào)查的基礎(chǔ)上，應(yīng)對隧道軸線方案的走向、平縱線行、隧道設(shè)置形式及洞口位置等方面進行綜合比選. 6中、短隧道方案宜服從路線布設(shè)的要求。根據(jù)地形條件,宜對連拱隧道與小凈距隧道方案進行比較；對于中心挖深大于30m的路塹宜進行路、隧方案比較；對短隧道群宜進行整體式路基連供隧道方案與分離式路基小凈距隧道方案的比選、 7特長、長隧道在符合路線總體走向的前提下，應(yīng)由隧道控制局部線位。對各可行的方案，以建設(shè)條件、建設(shè)規(guī)模、施工條件和運營管理技術(shù)難度和成本等為比選因素進行系統(tǒng)的論證和比較。 8應(yīng)綜合考慮不同隧址方案對公路總體施工方案、施工安排和施工工期及工程投資

20、的影響。 9對于技術(shù)復(fù)雜的特長隧道，應(yīng)加深隧道地質(zhì)勘察及工程方案分析研究,解決建設(shè)工程中的重大技術(shù)問題，必要時應(yīng)增加技術(shù)設(shè)計階段。 2。2 主要技術(shù)標準及執(zhí)行規(guī)范 2.2。1 技術(shù)標準 1.公路等級：高速公路 2。設(shè)計速度：100km/h 3。隧道建筑限界： 建筑限界:1.0+0。5+2×3.75+0.75+1.0=10.75m 限界凈高：5.0m 4.汽車荷載等級: 公路—Ⅰ級 2。2。2 執(zhí)行規(guī)范 1）《公路隧道設(shè)計規(guī)范》（JTG D70-2004） 2)《公路隧道設(shè)計細則》（JTG/T D70-2010）

21、 3)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB 50010—2010) 4)《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F60—2009） 5)《公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》（JTG C20—2011） 6)《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F40—2004） 7）《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB50330—2002） 8）《爆破安全規(guī)程》（GB6722-2003） 9)《公路工程抗震設(shè)計規(guī)范》 （JTG B02-2013） 10)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB50011—2010) 11）《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》(GB50108—2008） 12）《建筑設(shè)計防火規(guī)范》（GB50016-2006）

22、 2.3 設(shè)計依據(jù) 1）《重慶市城市總體規(guī)劃（2007—2020年)》 2）《兩江新區(qū)龍盛片區(qū)總體規(guī)劃》【中國城市規(guī)劃設(shè)計研究院】 3）《重慶兩江新區(qū)龍興工業(yè)園區(qū)御復(fù)路一期工程施工圖》【林同棪國際工程咨詢（中國）有限公司2011.10】 4)《機場東聯(lián)絡(luò)線北線東延伸段道路工程方案設(shè)計圖》【重慶市設(shè)計院2012.10】 5)《人高路道路工程方案設(shè)計》【廈門市市政工程設(shè)計院有限公司】 6）《奧特萊斯配套道路工程方案設(shè)計》【中機中聯(lián)工程有限公司】 7）奧特萊斯配套道路工程機東北東延伸段二段工程地質(zhì)勘察報告 【重慶川東南地質(zhì)工程勘察設(shè)計院】 8)《兩江新區(qū)中日產(chǎn)業(yè)園路網(wǎng)研究》【重慶市市

23、政設(shè)計研究院】 9） 國家和地方相關(guān)的法律、法規(guī)、規(guī)范、標準和指令性規(guī)劃文本等 10) 甲方提供片區(qū)內(nèi)1：500地形圖 11) 《奧特萊斯配套道路工程—機東北東延伸段二段初步設(shè)計專家審查意見》 2。4 隧道平面及縱斷面設(shè)計 隧道的平面布置主要服從線路總體走向，在綜合考慮地形地貌特征及經(jīng)濟性的前提下，主要考慮隧道進口、出口、隧址區(qū)工程地質(zhì)條件等因素。隧道縱斷面設(shè)計綜合考慮了隧道長度、通風(fēng)、照明、主要施工方向、洞口的位置、排水以及隧道進、出口接線等因素，隧道平、縱面詳見相應(yīng)圖紙.各隧道設(shè)置及平、縱指標見表2。1 表2。1 隧道平縱設(shè)置一覽表 隧道名稱 線位 隧道起訖樁號

24、 隧道長度(m） 縱坡（%） 平曲線半徑 進口段/出口段 備注 奧特萊斯配套道路工程隧道 右線 K0+668.934～K0+920。358 251.424m 2.370 緩和曲線/緩和曲線 單坡 2.5 隧道橫斷面設(shè)計 2。5.1 隧道建筑限界 根據(jù)《公路隧道設(shè)計規(guī)范》(JTG D70-2004）高速公路隧道建筑限界的規(guī)定: 本隧道的設(shè)計速度為100km/h，所以： 限界凈寬0.5+1。0+2×3。75+0。75+1。0=10。75m（具體指標見表2.2) 限界凈高 5m （見圖2.1） 表2.2 公路隧道建筑限界橫斷面組成最小寬

25、度 （單位m） 公路 等級 設(shè)計速度 /（km/h） 車道寬度 W 橫向?qū)挾萀 檢修道J 建筑限界凈寬 左側(cè) 右側(cè) 左側(cè) 右側(cè) 高速公路 100 3.75×2 0。50 1.00 0。75 1.00 10.75 圖2.1 公路隧道建筑限界（單位cm） 圖2—2 隧道內(nèi)輪廓線 （單位:cm） 2。5.2 隧道襯砌內(nèi)輪廓線設(shè)計 根據(jù)《公路隧道設(shè)計

26、規(guī)范》（JTG D70-2004）的一般規(guī)定：襯砌設(shè)計應(yīng)綜合考慮地質(zhì)條件、斷面形狀、支護結(jié)構(gòu)、施工條件等，并充分利用圍巖的自承能力。襯砌的內(nèi)輪廓線應(yīng)盡可能地接近建筑限界，而且要盡量圓順?！豆匪淼涝O(shè)計規(guī)范》（JTG D70-2004)規(guī)定了隧道內(nèi)輪廓線的統(tǒng)一標準，即側(cè)墻為大半徑圓弧，拱部為單心圓拱，仰拱與側(cè)墻之間用小半徑的圓弧來連接.兩車道隧道標準內(nèi)輪廓斷面如圖2.2所示。 2.6 支護形式的選擇 2。6.1 洞門襯砌設(shè)計 洞口工程設(shè)計以“早進洞，晚出洞”為原則,最大限度降低洞口邊坡的開挖高度，以保證山體的穩(wěn)定，減小隊洞口自然環(huán)境的破壞。 結(jié)合本隧道進出口的實際情況,進出口均采

27、用外鑲清條石端墻式洞門.端墻處支護2Ф22@2m×2m的錨桿，端墻采用1m厚C30鋼筋混凝土，外表面設(shè)置一層φ8鋼筋網(wǎng)@25cm×25cm。洞口仰坡采用1：0。75的錨噴支護,錨桿采用1Ф22＠2m×2m布置。 洞門仰坡按照“動態(tài)設(shè)計、信息法施工”的原則，采用自上而下的逆作法施工，邊開挖邊進行網(wǎng)、錨、噴支護。 洞口施工中應(yīng)盡量減少擾動周圍巖體，盡早做好洞口兩側(cè)邊坡及洞口截排水溝、洞口邊仰坡的防護和洞口支護工作,盡早做好隧道洞門，確保洞口安全。 2.6。2 洞身襯砌設(shè)計 隧道洞身均依照新奧法原理采用復(fù)合式襯砌，即以錨桿、噴射混凝土或者鋼筋網(wǎng)噴混凝土、鋼拱架為初期支護，以模筑混凝土為二

28、次襯砌，共同組成永久性承載結(jié)構(gòu).襯砌結(jié)構(gòu)支護參數(shù)根據(jù)圍巖級別、工程地質(zhì)水文地質(zhì)條件、地形及埋置深度、結(jié)構(gòu)受力特點、并結(jié)合工程施工條件、環(huán)境條件、通過工程類比法和結(jié)構(gòu)計算綜合分析擬定。 第三章 洞門設(shè)計與計算 3。1 洞口地質(zhì)條件 隧道進口位于緩坡地帶，主要坡向288°，坡度15～25°，地表為第四系全新統(tǒng)殘坡積粉質(zhì)粘土覆蓋，厚度約4m,可塑狀,下覆基巖為侏羅系中統(tǒng)沙溪廟組泥巖及砂巖，巖體較完整，質(zhì)硬。隧道進口位于大盛場向斜東翼，無斷層通過，巖層呈單斜產(chǎn)出，巖層產(chǎn)狀為291°∠60°，局部

29、充填泥質(zhì),結(jié)合程度差,為硬性結(jié)構(gòu)面，中風(fēng)化巖體較完整.巖體發(fā)育2組構(gòu)造裂隙:裂隙1傾向195°，傾角85°，裂隙2:傾向280°，傾角70°，結(jié)合較差.地下水貧乏. 3。2 洞門類型的選擇 隧道洞口的位置根據(jù)進出口地形地貌以及工程地質(zhì)條件等因素，結(jié)合邊坡、仰坡開挖的穩(wěn)定要求和洞門的排水要求，以“早進洞,晚出洞”的原則決定； 由于本隧道進出口均為IV和V級圍巖,圍巖條件理想，所以進出口均采用端墻式洞門。 3.3 洞門各部的尺寸擬定 根據(jù)《公路隧道設(shè)計規(guī)范》（JTG D70-2004)規(guī)定，結(jié)合洞門所在地段的工程地質(zhì)條件，為了保證洞門的排水要求和穩(wěn)定性，基礎(chǔ)設(shè)施及洞門尺寸為: 1

30、。洞門高為12.2m m，墻厚為1。4m，端墻式洞門正墻墻面坡度取 2。洞口邊坡、仰坡坡比采用，處于安全考慮，仰坡坡腳至洞門墻背的水平距離為，以防仰坡土石掉落到路面上。 3。洞門墻嵌進地基。 4.洞門墻頂高出仰坡腳0.75m,以防水流溢出墻頂，也防止掉落土石彈出。 5.端墻厚度為1.4m，端墻長度5m，端墻坡度為，傾斜. 6。洞門端墻與仰坡之間水溝的溝底與襯砌拱頂外緣的高度,以免落石破壞拱圈。 表3.1 洞門參數(shù)確定 仰坡坡率 計

31、算摩擦角φ（°） 容重γ（KN/m3） 基地摩擦系數(shù)f 基地控制壓力(Mpa） 1:0.5 70 25 0.6 0.80 1：0.75 60 24 0.5 0。60 1：1 50 20 0。4 0.40~0。35 1:1.25 43～45 18

32、 0.4 0.30~0。25 1：1.5 38～40 17 0.35～0。4 0.25 表3.2 洞門墻主要驗算規(guī)定 墻身截面荷載效應(yīng)值Sd ≤結(jié)構(gòu)抗力效應(yīng)值Rd(按極限狀態(tài)算) 墻身截面偏心距e ≤0。3倍截面厚度 基底應(yīng)力σ ≤地基容許承載力 基底偏心距e ≤B/6，B—墻底寬度 滑動穩(wěn)定安全系數(shù)Kc ≥1.3 傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)K0 ≥1.6 3。4 計算參數(shù) 1。擋土墻的邊坡、仰坡坡度 2.地層

33、容重γc=18KN/m3 3.地層計算摩擦角 4.基底摩擦系數(shù)f=0。4 5?；卓刂茐簯?yīng)力[σ]=0.4Mpa 6.仰坡坡腳ε=45°,tanε=1，α=5.9° 3。4.1 土壓力計算 計算簡圖見下頁3。2所示 圖3.2 洞門土壓力荷載計算簡圖 土壓力系數(shù)計算： 最危險滑裂面與垂直面之間的夾角可按下式計算： （3.1) 式中 —-最危險滑裂面與垂直面之間的夾角，(°); ——圍

34、巖計算摩擦角（°）； ——洞門后仰坡坡角（°）； -—墻面傾角（°)。 （3。2） （3。3) (3.4)

35、 (3。5） （3.6) 式中 ——土壓力(Kpa）； ——洞門前一延米的平均高度; ——側(cè)壓力系數(shù); ——地層容重（） ——端墻的寬度; --洞口仰坡坡角到洞門墻背的水平距離,取1.8m； -—洞門墻條帶計算寬度

36、（m），取b=1m; ——墻背土體平破裂角； ——端墻現(xiàn)澆混凝土重度; ——土壓力計算模式不確定系數(shù)，可取ζ=0.6; 取α=5.9°， ε=arctan0.8=39° 把數(shù)值帶入可得到： 將上面的數(shù)值帶入（3.2）式中，可得到土壓力E; 式中 3.4。2 端墻穩(wěn)定性驗算 （1）抗傾覆穩(wěn)定性驗算：

37、擋土墻在荷載作用下應(yīng)繞著墻趾產(chǎn)生傾覆的時候,應(yīng)該滿足下式： (3。7） 式中： ——傾覆穩(wěn)定系數(shù),K0≥1。6； ——全部的垂直力對墻趾的穩(wěn)定力矩(kN·m); -—全部的水平力對墻趾的穩(wěn)定力矩(kN·m)。 墻身自重： 對墻趾的力臂: 對墻趾的力臂： 對墻趾的力臂: （3。8） ∴滿足抗傾覆穩(wěn)定

38、性要求 (2)合力偏心距驗算 設(shè)作用于基底上的垂直合力為 (3。9） 設(shè)其對墻趾的力臂是S,合力偏心距為e 合力在中心線的左側(cè) 計算結(jié)果滿足要求 又： （3.10） ∴

39、 滿足基底壓應(yīng)力要求. 3。4。3 主洞端墻驗算 土壓力： =180。1922 墻身界面的偏心距為： 式中 M-—計算界面以上各力對截面形心力矩的代數(shù)和 N—-作用于截面以上的垂直合力 墻身截面偏心驗算：

40、 ∴ 墻身截面偏心強度滿足要求 3。4。4 主洞與端墻共同作用 (1）土壓力計算 （2）滑動穩(wěn)定性驗算： ∴ 滿足滑動穩(wěn)定要求. 通過以上的驗算，說明該隧道端墻式洞門的尺寸合理

41、 第四章 隧道初期支護設(shè)計與計算 4.1 概述 在二襯施作之前,剛開挖之后馬上進行的支護形式叫做初期支護，一般有鋼筋網(wǎng)噴射混凝土、錨桿噴混凝土、噴射混凝土錨桿與鋼架結(jié)合支護形式。 隧道開挖后，為控制圍巖應(yīng)力適量釋放和變形，增加結(jié)構(gòu)安全度和方便施工，隧道開挖后立即施作剛度較小并作為永久承載結(jié)構(gòu)一部分的結(jié)構(gòu)層。 4。2 初期支護的設(shè)計 奧特萊斯配套道路工程隧道為高等級公路短隧道,隧道洞口段為V級圍巖,隧道洞身段圍巖等級IV級。 Ⅴ級圍巖的側(cè)壁不穩(wěn)定，成洞條件差,自穩(wěn)性差,容易產(chǎn)生大塌方；Ⅳ圍巖自

42、穩(wěn)性差,成洞條件一般～較好,可能會出現(xiàn)小塌方。根據(jù)隧道的施工條件、斷面形式、地質(zhì)條件等，并考慮充分發(fā)揮圍巖自承能力，根據(jù)新奧法的原理,奧特萊斯配套道路工程隧道應(yīng)該采用復(fù)合式襯砌，即由初期支護加中間防水層以及二次襯砌組合而成的襯砌形式，其中初期支護采用噴、錨、網(wǎng)支護,工字型鋼拱架，并根據(jù)不同的圍巖級別輔以大管棚、超前小導(dǎo)管等超前支護措施。 復(fù)合式襯砌可以采用工程類比的方法進行設(shè)計，并通過理論分析來進行驗算.初期支護的參數(shù)按規(guī)范，并應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場圍巖監(jiān)控量測信息對設(shè)計支護參數(shù)進行必要的凋整。 4。3 V級圍巖初期支護設(shè)計計算 本隧道襯砌內(nèi)輪廓線半徑為5。70m，V級圍巖預(yù)留變形量5cm，初襯厚

43、度25cm，二襯厚度45cm，隧道的開挖半徑a=5.43+0.1+0。25+0。45=6。23m。 現(xiàn)假定錨桿、鋼支撐、噴射混凝土所組成的聯(lián)合支護，它們的總支護抗力可視為各支護抗力之和，即： (4.2） 式中 ——所提供的總的支護抗力; ——噴混凝土提供的支護抗力； ——鋼支撐提供的支護抗力; -—錨桿提供的支護抗力； ——圍巖本身提供的支護抗力. 計算所得的值應(yīng)滿足不等式：

44、 (4。3) 式中 ——巖體中開挖隧道后防止產(chǎn)生剪切滑移破壞所需的最小支護阻力。 4。3.1 噴混凝土提供的支護抗力P1值 噴混凝土抗力是指沿剪切面噴層所提供的平均分配在剪切區(qū)高度b上的抗剪力. 剪切滑移體向坑道方向移動時對噴層產(chǎn)生水平推力，此時，如噴層強度不足，則在剪切滑移體的上下邊緣處（應(yīng)力集中區(qū))形成兩個剪切滑移面。當(dāng)處于受力極限平衡時，其水平推力與兩個剪切面上的水平抗剪分力相平衡。 （4。4)

45、 (4.5) 將(4.5）式代入（4。4）可得: (4。6） 式中 ——噴混凝土厚度； ——噴混凝土抗剪強度; -—噴混凝土的剪切角,取 ——剪切區(qū)高度； —-剪切滑移面的平均傾角。 (4.7)

46、 (4.8) (4。9) 式中 ——圍巖內(nèi)摩擦角，??； ——剪切滑移面與最小主應(yīng)力軌跡線成角，、均見圖4.1； ——加固帶高度； —-錨桿橫向間距。 將數(shù)據(jù)代入各式中，可得： 將各參數(shù)代入(4.6)式可得: 4.3。2 鋼支撐提供的支護抗力P2值 鋼支撐提供的支護力計算時可換算成相應(yīng)的噴混凝土支護抗力，即：

47、 （4。10) 式中：——每米隧道鋼材的當(dāng)量面積，由于工字鋼截面面積為， 每米的用鋼量換算成截面面積為; —-鋼材的抗剪強度，??； —-鋼材的剪切角，一般采用 代入式中可得: 4。3。3 錨桿提供的支護抗力P3值 錨桿受力破壞有兩種情況: 1。錨桿體本身的強度不足而被拉斷。此種情況下的錨桿提供平均徑向支護抗 力： （4.11） 式中 ——錨桿的斷面積； —-錨桿的抗拉強度； 、-—錨桿的縱向及橫向間距。 將數(shù)據(jù)代入（4。11）式可得： 2。錨桿粘結(jié)破壞，即砂漿錨桿與孔

48、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抗力： (4。12) (4.13) 式中 —-錨桿抗拔力，即錨桿的錨固力； —-鉆孔直徑，在此設(shè)計中??； ——錨固段長度,為; ——孔壁與注漿體之間極限粘結(jié)強度，取; 將數(shù)據(jù)代入（4。13)式可得: 將數(shù)據(jù)代入（4。12)式可得： 兩者取較小值，則錨桿提供的平均徑向支護抗力為: 由于在α～θ0范圍內(nèi)的錨桿才能對剪切滑移體產(chǎn)生抗力,則： 4.3。4 圍巖本身提供的支護抗力P4值 剪切滑移體滑動時，圍巖在滑移面上的抗滑力,其水平方向的分力在剪切區(qū)高度b/2上的抗滑力P4為： （4.1

49、4） 式中 S’—-剪切滑移面長度； τn、σn——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. 剪切滑移曲面半徑: 、按摩爾包絡(luò)線為直線時的假定求出（見圖4。2): （4.15） (4。16) （4.17） 由（4。15)~(4。17)式可得: (4.18) 圖4。2 包絡(luò)線圖 最小主應(yīng)力σ3隨剪切滑移面位置而變化，難以確定，所以假定等于各支護結(jié)構(gòu)所提供的徑向支護抗力之和: (4.19) 式中 P1'——噴混凝土層提供的徑向支護抗力； P2'——鋼支撐提供的徑向支護抗力；

50、 P3'——錨桿提供的徑向支護力。 將數(shù)據(jù)代入上式可得： 將σ1、σ3代入（4。15)和(4.16）式得： 將以上數(shù)據(jù)代入（4。14)可得： 將P1、P2、P3、P4代入式(4。2）式可得： 4。3.5 最小支護抗力值Pmin 按重力平衡條件方法求解。塑性區(qū)巖體會隨塑性徑向位移的增長而形成松散區(qū)。松散區(qū)的巖體在重力的作用下形成松散壓力，為了保持坑道穩(wěn)定，用支護力與它平衡(如圖4。3）。當(dāng)處于受力極限平衡狀態(tài)時,所求得的支護抗力即為Pmin。 當(dāng)滑移體處于受力極限平衡狀態(tài)時

51、 （4.24） 圖4.3 開挖支護后隧道受力分析圖 由卡斯特納公式得： （4。25） 則 （4。26） 式中： ——為圍巖的重度，此處為Ⅴ級圍巖，取γ=20KN/m3 —-為初始應(yīng)力,設(shè)處于均質(zhì)巖體中，則 ——塑性系數(shù) --巖石單

52、軸抗壓強度 將數(shù)據(jù)帶入式中得 由4.3。4所得到的P和4.3.5得到的Pmin，可知P 〉 Pmin. 支護設(shè)計滿足要求. 4。4 Ⅳ級圍巖初期支護設(shè)計計算 根據(jù)4.3設(shè)計計算原理與步驟，同理可得出Ⅳ圍巖條件下的初支參數(shù),如表4.1所示。 表4.1 隧道復(fù)合式襯砌初期支護的設(shè)計參數(shù) 圍巖級別 噴射混凝土厚度（cm) 錨桿（m) 鋼筋網(wǎng)（cm) 鋼架 拱部、邊墻 仰拱 位置 長度 間距 IV 15

53、拱、墻 拱、墻＠25×25 拱、墻 V 25 拱、墻 拱、墻＠20×20 拱、墻、仰拱 第五章 隧道二次襯砌設(shè)計計算 5.1 概述 隧道二次襯砌是隧道工程施工在初期支護內(nèi)側(cè)施作的模筑混凝土或鋼筋混凝土襯砌，與初期支護共同組的復(fù)合式襯砌。指在隧道做完初支的條件下,用混凝土等材料修建的內(nèi)層襯砌，以達到加固支護、方便設(shè)置照明、通訊等設(shè)施的作用,以適應(yīng)現(xiàn)代化高速道路隧道建設(shè)的要求。 5。2 隧道深淺埋確定 5.2。1 計算斷面參數(shù)確定 隧道寬度內(nèi)輪廓線寬度+襯砌厚度+預(yù)留變形量； 隧道高度內(nèi)輪廓線高度+襯砌厚度+預(yù)留變形量；

54、 ∴ 5。2。2 深淺埋判定計算 淺埋和深埋隧道的分界，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確定.按荷載等效高度的判定公式為: （5-1) 式中 ——淺埋式隧道分界深度； ——荷載等效高度，即塌落拱高度; 在新奧法施工條件下,Ⅳ～Ⅵ級圍巖??；Ⅰ～Ⅲ級圍巖取 。 （5-2） ——隧道寬度，本隧道取; ——圍巖級別;

55、 i——B每增減時圍巖壓力的增減率，以的圍巖垂直均布壓 力為準，當(dāng)時，取，當(dāng),取. 在Ⅴ級圍巖情況下 Ⅴ級圍巖隧道最大埋深為20m ∴ 當(dāng)埋深大于時,為深埋，當(dāng)埋深小于時為淺埋 在Ⅳ級圍巖情況下 ∴ 對于Ⅳ級圍巖,均大于淺埋分界深度，為深埋 5.3 隧道圍巖壓力確定 5.3.1 Ⅴ級圍巖壓力計算 由于在Ⅴ級圍巖覆

56、蓋層中隧道埋深既有小于荷載等效高度段又有處于等效荷載高度和分界深度之間段。且等效高度段和分界深度之間段的垂直均布壓力和側(cè)壓力均大于等效高度以下段，所以在此取等效荷載高度和分界深度之間最大埋深段為研究對象。如圖5.1所示。 圖5.1 淺埋隧道圍巖壓力計算 （5—3） （5—4） （5-5） 式中 --隧道寬度; ——側(cè)壓力系數(shù);

57、 ——隧道埋深，在此?。? -—破裂面與水平面夾角; ——計算摩擦角，取 ——滑面摩擦角，取 ——圍巖重度， ∴ (5-6） （5-7）

58、 （5-8） 式中 ——作用在支護結(jié)構(gòu)兩側(cè)的水平側(cè)壓力 ——側(cè)向均部壓力 -—隧道底到地面的距離， ∴ 5.3。2 Ⅳ級圍巖壓力計算 Ⅳ級圍巖全段均為深埋，所以： ，取 5.4 V級圍巖二次襯砌理正巖土軟件驗

59、算（電算） 本設(shè)計利用理正巖土5.6版本軟件算隧道二次襯砌. 表5.1 襯砌基本參數(shù) 設(shè)計參數(shù) 指標 規(guī)范標準 砼規(guī)范GB50010—2002 承載能力極限狀態(tài)γ0 1.0 襯砌斷面類型 三心圓拱式 每段計算的分段數(shù) 10 計算迭代次數(shù) 10 抗力驗證要求 高 圖5.2 計算簡圖 5.4。1 Ⅴ級圍巖二襯計算條件 表5.2 襯砌參數(shù) 襯砌參數(shù) 數(shù)據(jù) 底拱半徑 15.450（m) 底拱半中心角 18。000（度） 底拱厚度 0。450(m） 側(cè)拱半徑 8。380（m) 側(cè)拱角度 15.000（度） 側(cè)拱厚度 0。

60、450(m） 頂拱半中心角 89.900(度) 頂拱拱頂厚度 0.600(m) 底拱圍巖彈抗系數(shù) 100.000（MN/m3) 側(cè)拱圍巖彈抗系數(shù) 100。000(MN/m3) 頂拱圍巖彈抗系數(shù) 100。000(MN/m3) 襯砌的彈性模量 33500.000（MPa） 表5.3 荷載參數(shù) 荷載參數(shù) 數(shù)據(jù) 底部山巖壓力（側(cè)） 0.000（kN/m) 底部山巖壓力（中) 0。000（kN/m) 側(cè)向山巖壓力（上） 108.000(kN/m） 側(cè)向山巖壓力(下） 150.250(kN/m

61、） 頂部山巖壓力(側(cè)）： 254。500(kN/m) 頂部山巖壓力（中） 254。500(kN/m) 內(nèi)水壓力水頭 0.000(m） 外水壓力水頭 0。000(m) 外水壓力折減系數(shù)（β） 0。400 頂拱灌漿壓力 20。000（kPa） 頂拱灌漿壓力作用范圍角 60。000（度) 其它段灌漿壓力 0.000(kPa) 襯砌容重 23.000(kN/m3） 表5。4 荷載組合參數(shù) 編號 荷載名稱 是否計算 分項系數(shù) 1 襯自重 √ 1。00 2 頂壓力 √ 1。00 3 底巖壓力 √ 1

62、。00 4 側(cè)巖壓力 √ 1.00 5 內(nèi)水力 √ 1.00 6 外水壓力 √ 1.00 7 頂部灌漿壓力 √ 1。00 8 其余灌漿壓力 √ 1.00 表5.5配筋參數(shù) 對稱配筋: 是 混凝土等級: C35 縱筋等級: HRB335（fy=300MPa,fyk=335MPa） 拉結(jié)筋計算: 計算 拉結(jié)筋等級： HPB335(fy=300MPa,fyk=335MPa) 拉結(jié)筋間距： 100(mm） 配筋計算as: 65(mm) 配筋調(diào)整系數(shù)： 1。00 裂縫計算： 計算

63、最大裂縫寬度允許值: 0.40（mm) 單側(cè)擬采用縱筋直徑: 20（mm） 砼保護層厚度： 50（mm) 5.4。2 Ⅴ級圍巖二襯內(nèi)力配筋結(jié)果 通過理正巖土6。0軟件的精確計算,截面尺寸和抗剪強度滿足要求，具體見表5.6～5.10. 圖5。3 襯砌內(nèi)外側(cè)縱筋配置圖 5.4.3 Ⅴ級圍巖二襯內(nèi)力配筋計算 表5。6 底拱內(nèi)力配筋計算 分段 軸向力 剪力 彎矩 切向位移 法向位移 轉(zhuǎn)角 圍巖抗力 單側(cè)縱筋(配筋率) 拉結(jié)筋面積 截面驗算 N (kN） Q （kN） M （kN.m)

64、 U (mm） V （mm） W （度） （kPa） As（ρ） (mm2) Av (mm2) 0 -1752 0。000 62。03 0.000 0.586 0。000 0。1 900.0(0.23％） 146。3 滿足 1 —1750 —33。7 70.503 -0。081 0。617 0.008 0.1 900。0(0。23%） 146.3 滿足 2 —1744 -64.0 95.059 —0。165 0。720 0.017 0.1 900.0（0。23%) 146.3 滿足 3

65、—1735 -86。2 132。874 —0。252 0。920 0。031 0。1 2786。8(0。72％) 146.3 滿足 4 —1723 -94。4 178。565 —0。349 1。255 0.049 0。1 900.0(0。23%） 146.3 滿足 5 -1708 -80.6 223。253 -0.459 1。771 0.073 0.2 900。0（0.23％) 146.3 滿足 6 —1692 —34.3 253.456 —0.589 2.513 0。102 0.3 900。0（0.23％) 1

66、46.3 滿足 7 -1676 56。67 250。030 —0。747 3.510 0。133 0.4 900。0（0.23％） 146。3 滿足 8 —1661 205.2 187。529 -0。942 4.755 0.159 0。5 900。0(0。23%) 146.3 滿足 9 —1650 422。2 34.453 -1。181 6.178 0。174 0。6 900.0(0.23％） 146.3 滿足 10 -1646 713.1 —244.93 —1.468 7.618 0。163 0.8 900.0（0。23%） 146。3 滿足 表5。7 側(cè)拱內(nèi)力配筋計算 分段 軸向力 剪力 彎矩 切向位移 法向位移 轉(zhuǎn)角 圍巖抗力 單側(cè)縱筋(配筋率) 拉結(jié)筋面積 截面驗算 N (kN） Q (kN） M （kN。m) U (mm） V (mm） W (度) (kPa） As（ρ）