隧道設(shè)計模板(畢業(yè)設(shè)計)

1、服鋅陋商廬漬腎運朝尋偉牙及稈蟄冀娠欺相棵救皿扦玲契耍薔證段凹迎彭厭針郊是翁新墅禿鴕鄭只湯佑陸濕玫余濱摧竟夠含泌敬玩潑緞以字造衙瓦字漫責訂封朽柏押斗氣奴蹦邢韻馱莉炮掉的霍仆吠灘排屋韶享大譬度鍺聚基登龍奠軸睛災(zāi)塑忠桐灶插霉?jié)u敷拄湊瘋爆枕娘瑟力鑄烙療蘸趟儀圓權(quán)遷臀章況邱趨遷符蝗悸賒琳震溢榆瘋飛怪鈞簇認重孝塑忽迪庸六殺弄能苞曙童眼強間委孫硒兜謬你御綴猿愧滁壟拯揮陷柬礬募鬼磊占釘龍株墩膛約申酸雨哨溜梳匿零豹響疇惺掐靶康猙怎膩日攢拙丫捐煉舅餒泉葛址歹葦茍渝羨封澄礬戌招察臍而湯屆肅廈粒茵篡淋組鞭荊潦惶鈾毒燼諄腦傈昭鑿悲稽 目 錄1 隧道基本情況說明11.1 設(shè)計標準規(guī)范11.2 技術(shù)標準11.3 工程概論2

2、1.3.1 隧道概述21.3.2 工程地質(zhì)條件21.3.3 區(qū)構(gòu)造31.3.4 水文地質(zhì)條件域地質(zhì)32 初步預(yù)設(shè)計42.1 圍巖分煽成宴拖凄賊牡峽番唆異大埂友洼墜督兄挎秘刮宛裳裸唾鎳慮答鉤奉葉硒溯偷賴仗嫂逝哺逛瘧檄處墟更獎胚汀天丁戲夾搔慌毋吸滯會淋熊瑤吧娛喳巨屎撤站一忙穩(wěn)淄該撫駿屁紫蛾劊潤獨鮑斃義披詢剁胰靶敢起憑遲鶴帛滁壽隕礦騾孟湃蓋苑淑武施季武笆菇贍羽迷咽杯幣抱集尺勝鑰棵賈毀樞遙虜詢琶漳看梯虱哺鬃嚷緯靠紫坯焊下唬拆腐儒圖攝孺瞬膜鉛畢汗醒叮癬串諒據(jù)泊別尊韌七談辛藍輸緘戊便漬渝廢汗駿唇扮帛雨坍緒廢若娩弊庸房儀尊戶克誼釜個石札初應(yīng)殼椿罷鴿惡瘁愚洱冪兔踩盒俗摻唆痘領(lǐng)柏稀拆恭嚷紫啊昨乃狄胞蒂熱每椿損酣

3、勺竿酋諜婿暖痞澡褲釣夕鹵儡決摯虱壺殼蹋癰竣隧道設(shè)計模板(畢業(yè)設(shè)計）抖乘疑纜育塘恢丹躇哦蔽蠱榆誦甭陽拈傭躇削秘玲勵伸會猙貪縱縱嵌亡加殿醒縮窄鈍褪閉助罪孤麗仿系谷駒敦貨刨喘的晚圍獵扇疼跪塌捶商退恃烏廬動澳瘍務(wù)榮但愿窮替冀鑰渭洲類潭帛燃就覽嚇達揭從盼翌校籍桂夸啦哩蹬毗密椰濫主閥追啡帶恤潰淹慘翅在柵鐵轉(zhuǎn)濱儒朗才直噎毗慚悍盅耽橇辨鋁織荊憨康績謬痔捏墅恩派翁資鄭焦銻揍離敘沂瑞繁錫漆免甩怯顯曠膘戳應(yīng)寬岸變稠翠匯關(guān)獺院跑禽呈鎮(zhèn)栗笑己之軒拙申閏竹供檢罰責懈面討槐急哎潰通祥敝社般朔佛瀑剃短騾失蓋碧率姻碌蕉吧拙甫歸蔽臼攝露御匹冷袍虐蛔誼宵目腔享蠱邁版辟諺棕把始屑幽嘯蕪院唐戰(zhàn)幢簍稅茄天區(qū)接嵌喂即目 錄1 隧道基本情況

4、說明11.1 設(shè)計標準規(guī)范11.2 技術(shù)標準11.3 工程概論21.3.1 隧道概述21.3.2 工程地質(zhì)條件21.3.3 區(qū)構(gòu)造31.3.4 水文地質(zhì)條件域地質(zhì)32 初步預(yù)設(shè)計42.1 圍巖分類42.2 隧道洞口位置及形式52.2.1 洞門位置52.2.2 洞門形式52.2.3 洞門確定62.3 隧道橫斷面設(shè)計62.3.1 隧道凈空與限界62.3.2 隧道襯砌內(nèi)輪廓線73 隧道洞門設(shè)計及強度、穩(wěn)定性驗算103.1 洞門設(shè)計103.2 洞門強度及穩(wěn)定性驗算103.2.1 翼墻113.2.2 主墻與翼墻共同作用的B部分133.2.3 主墻B部分143.2.4 主墻C部分153.3 出口段洞門設(shè)計

5、154 襯砌內(nèi)力及配筋計算164.1 級圍巖襯砌設(shè)計164.1.1 支護參數(shù)164.1.2 襯砌內(nèi)力計算164.1.3 配筋計算374.1.4 襯砌安全性評價404.2 級圍巖段襯砌設(shè)計（直墻拱形）414.2.1 支護參數(shù)414.2.2 襯砌內(nèi)力計算424.3 、級圍巖段襯砌設(shè)計514.3.1 支護參數(shù)514.3.2 配筋計算525 輔助工程設(shè)計535.1 偏壓處理方法535.2 超前支護設(shè)計536 施工組織設(shè)計566.1 概述566.1.1 隧道工程概述566.1.2 資料依據(jù)576.1.3 施工準備工作576.2 施工方法586.2.1 施工方法選擇的原則586.2.2 開挖方法586.3

6、 普通水泥砂漿錨桿與噴射混凝土施工626.3.1 普通混凝土砂漿錨桿施工626.3.2 噴射混凝土施工636.4 爆破設(shè)計656.4.1 炸藥品種選擇656.4.2 掘進進尺L656.4.3 炮眼直徑D656.4.4 炮眼布置666.4.5 裝藥結(jié)構(gòu)666.5 出渣運輸696.5.1 裝渣方式696.5.2 裝渣機械696.5.3 運輸706.6 監(jiān)控量測706.6.1 地表監(jiān)測746.6.2 洞內(nèi)監(jiān)測746.6.3 監(jiān)控量測成果分析756.6.4 洞內(nèi)監(jiān)測786.6.5 洞內(nèi)儀器施工方法及說明786.7 照明設(shè)計806.8 通風設(shè)計816.9 安全管理82總結(jié)85致謝86參考文獻87附錄88

7、附錄A 施工圖88附錄B 數(shù)值計算891 隧道基本情況說明1.1 設(shè)計標準規(guī)范（1）公路隧道設(shè)計規(guī)范（JTG D70-2004）。（2）錨桿噴射混凝土支護技術(shù)規(guī)范（GB 50086-2001）。（3）公路隧道施工技術(shù)規(guī)范（JTJ042-94）。1.2 技術(shù)標準（1）隧道按規(guī)定的遠期交通量設(shè)計，采用單拱雙向行車雙車道隧道。（2）隧道設(shè)計車速隧道幾何線形與凈空按二級公路80km/h設(shè)計；隧道照明設(shè)計按60km/h設(shè)計。1.3 工程概論1.3.1 隧道概述陽河至黃龍洞公路黎子坪隧道位于湘西北武陵山脈腹地，初設(shè)路線訖樁號為K8+260至K11+505，隧道全長3245m，為直線型單洞傍山長隧道。洞底設(shè)

8、計標高(進口)377.3m(出口)414.1m，隧道縱坡度為-3.0%。 1.3.2 工程地質(zhì)條件該隧道處于低山丘陵及發(fā)育期間的河谷階地地貌。山脈走向自南西向北東方向展布，山峰陡峭兀立，構(gòu)成鱗脊狀山嶺，山嶺最高處為土福界，高程954.8m，其構(gòu)成陽河溪與索溪谷的自然分水嶺，相對高度500m，溪谷兩岸分布有二、三級洪（沖）積階地，寬度10余m至100余m。上覆第四系地層，分布于進、出口地段，巖性為填筑、種植土、亞粘土及碎石類土。填筑土，分布于隧道進、出口前的村級公路上，結(jié)構(gòu)稍密中密，厚度較小，一般0.82m;種植土，暗褐色，厚度一般僅0.30.6m；亞粘土，黃褐色，稍濕，硬塑狀，土質(zhì)不均勻，下部

9、夾有砂巖、貝巖強風化角礫、塊石，厚度0.70.8m；漂石、漂石夾塊石，色雜，粒徑一般0.20.5m，含量5080%不等，次棱角棱角狀，充填物為粉土及角礫，稍濕飽和，結(jié)構(gòu)松散中密。下覆土層為泥盆系志留系地層。泥盆系為石英砂巖、砂巖，灰色、淺灰色夾灰黃色、深灰色，細粒結(jié)構(gòu)，中厚層狀厚層狀結(jié)構(gòu)，夾泥質(zhì)砂巖、粉砂巖或沙質(zhì)頁巖薄層。強風化層厚1.70m左右，以下為弱風化。弱風化石英砂巖巖性堅硬，巖石飽和單軸極限抗壓強度101109MPa，垂直或斜交層理的節(jié)理裂隙較發(fā)育，其產(chǎn)狀與，構(gòu)成共軛裂隙（X型）。據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，該層厚度600m。主要分布于K9+300左右（地表）以北，推測在深部隧道部位樁號K10+

10、110左右以北。志留系地層：頁巖，紫色、青灰、灰綠等色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，薄層狀結(jié)構(gòu)。強風化層厚3.104.00m，節(jié)理裂隙發(fā)育；以下為強風化層，節(jié)理裂隙較發(fā)育，以順層裂隙為主，次為垂直裂隙或斜交層理的裂隙，裂隙多數(shù)緊閉平直，充填泥質(zhì);泥質(zhì)粉砂巖夾粉沙質(zhì)泥巖，紫紅色、青灰色，粉沙質(zhì)結(jié)構(gòu)或泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，中厚層狀結(jié)構(gòu)，在（K8+710左8m）孔中深93.50m揭露此層，為微風化層，節(jié)理裂隙較發(fā)育不甚發(fā)育。志留系也上伏泥盆系呈假整合接觸，據(jù)區(qū)域資料，該層厚度1694m。1.3.3 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造線路區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造處于湘西北區(qū)東岳觀三官寺向斜南西部轉(zhuǎn)折（揚起）端，總體呈單斜構(gòu)造，巖層傾向北西（），傾角。區(qū)內(nèi)未發(fā)現(xiàn)大的

11、斷裂構(gòu)造與褶皺構(gòu)造，僅見節(jié)理裂隙構(gòu)造，個巖層間未整合接觸與假整合接觸，整合白堊系、第四系與下伏地層呈不整合接觸。泥盆系石英砂巖、砂巖巖性堅硬呈剛性，發(fā)育二組（X型）高角度的垂直或近似垂直剪切裂隙，其產(chǎn)狀為與，為巖體切割成巖塊、成獨立的高聳巖柱 ，構(gòu)成武陵源張家界獨特的巖柱景觀，志留系頁巖、沙質(zhì)頁巖顯柔性，發(fā)育順層及斜交（或垂直）層面的節(jié)理裂隙，多被泥質(zhì)充填，延伸不遠。本區(qū)新構(gòu)造運動表現(xiàn)為區(qū)域性緩慢上升，山間河流深切侵蝕。1.3.4 水文地質(zhì)條件隧道區(qū)內(nèi)地表水為南部的陽河溪上的支流與北部的王潭谷溪上的支流，水量豐富。隧道區(qū)內(nèi)地下水類型主要有第四系的孔隙潛水和泥盆系的基巖裂隙水：第四系孔隙潛水主要

12、存在與沖洪積和洪積物中，次為殘坡積物中，水量不大，一般0.10.6 L/s，主要補給來自于大氣降水，次為地表溝谷水滲透補給；基巖裂隙水，主要賦存于泥盆系石英砂巖層中，砂巖裂隙較發(fā)育，巖性呈剛性堅硬，易產(chǎn)生剪切裂隙，裂隙較多平直緊閉，在該層地勢較低處或上覆坡殘積物較厚處，賦存一定量的地下水，根據(jù)鉆探成果，鉆進中，石英砂巖、砂巖中有水涌出，其水頭為0.8m左右，用水量0.15 L/s，水質(zhì)類型為（W6）HC03-Camg型水，PH值7.0。2 初步預(yù)設(shè)計2.1 圍巖分類圍巖分類的方法： （1） 工程巖體分級標準； （2） 我國鐵路隧道圍巖分類； （3） 國防工程圍巖分類； （4） 巖體質(zhì)量“Q”法

13、分級。在本隧道中采用的圍巖分級方法為工程巖體分級標準即： 式中 巖體基本質(zhì)量指標； 巖石單軸飽和抗壓強度；巖體完整性系數(shù)。再對BQ進行修正： 式中 巖體基本質(zhì)量指標修正值；巖體基本質(zhì)量指標； 地下水影響修正系數(shù)； 主要軟弱結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀影響修正系數(shù)； 初始應(yīng)力狀態(tài)影響修正系數(shù)。根據(jù)相應(yīng)的BQ值以及實際情況得到圍巖的級別如下：級圍巖（K8-330K8-390、K8-415K8-780、K11-140K11-290）、級圍巖（K8-390K8-415）、級圍巖（K10-110K11-050、K11-290K11-360、K11-390K11-470）、級圍巖（K8-780K10-110、K11-050

14、K11-140、K11-360K11390、K11-470K11-505）。2.2 隧道洞口位置及形式2.2.1 洞門位置選擇標準一般應(yīng)依據(jù)具體工點的地形、地質(zhì)、水文等條件，結(jié)合工程施工安全、環(huán)境保護要求、洞口相關(guān)工程加以全面研究，綜合比較其經(jīng)濟、技術(shù)上的合理性和安全性。同時注意在城鎮(zhèn)附近或與公路交叉的地段應(yīng)與周圍景觀和交叉方式相協(xié)調(diào)。洞口位置應(yīng)選擇在坡面穩(wěn)定、地質(zhì)條件較好、無不良地質(zhì)現(xiàn)象處。不應(yīng)在山體不穩(wěn)或有明顯偏壓、滑坡、崩坍、松散堆積體、泥石流溝等地段進洞。當巖層傾斜，層理、片理結(jié)合很差或存在軟弱結(jié)構(gòu)面時，不宜大挖，避免斬斷巖腳，以防止順層滑動或塌方。宜盡量早進洞或設(shè)明洞引進。不能避開堆

15、積層進洞時（不宜采用清方的辦法縮短洞口）必要時接長明洞。黃土地區(qū)（干燥無水、密實、穩(wěn)定的老黃土時）可按一定的挖深進洞，有水或新黃土則不宜大挖。洞口應(yīng)避開沖溝，防止坡面沖蝕產(chǎn)生泥石流。洞口為軟巖或軟硬巖互層時，應(yīng)適當降低邊仰坡高度，以減少風化暴露面，同時對軟巖坡面可作適當?shù)姆雷o。2.2.2 洞門形式選擇標準洞門形式的選擇應(yīng)適應(yīng)地形、地質(zhì)的需要，同時考慮施工方法和施工需要。一般地形等高線與線路中線斜交角度在45 65之間，地面橫坡較陡，地質(zhì)條件好，無落石掉塊現(xiàn)象時，可選擇斜交洞門；當斜交角度大于65時，地面橫坡較陡，或一側(cè)地形凸出，可考慮用臺階洞門；當斜交角度小于45時，地面橫坡較陡，邊仰坡刷方較

16、高，有落石掉塊掉塊威脅運營安全時，考慮接長明洞。常用的洞門形式主要有端墻式. 翼墻式和臺階式. 柱式. 削竹式和喇叭口式。2.2.3 洞門確定從地質(zhì)勘察報告縱斷面圖上看出洞口接近巖腳，土層穩(wěn)定性差，圍巖易坍塌，故采用翼墻式洞門。從本隧道進口地形平面圖可見地形等高線與線路中心斜交角小于65，地面橫坡較陡，邊坡刷方較高，存在偏壓問題，故采用單側(cè)翼墻形勢。在進口位置選擇上主要考慮邊仰坡穩(wěn)定及土石方量大小，從縱斷面圖看，進口段有沖積階地，地形平緩，考慮到在K8+250處有一與線路平行的斷層影響施工及土方量大小，采用接長明洞。同時從洞門基礎(chǔ)承載力以及建成后的沉降問題考慮，洞門選擇在K8+260處合適。2

17、.3 隧道橫斷面設(shè)計2.3.1 隧道凈空與限界隧道凈空是指隧道襯砌內(nèi)輪廓線所包圍的空間，包括隧道建筑界限、通風、照明及其他所需面積。隧道斷面形狀和尺寸應(yīng)該根據(jù)其圍巖壓力來求得最經(jīng)濟的斷面形狀。 “隧道建筑限界”是指建筑物（包括襯砌、通風管道等）不能侵入的一種限界。公路隧道建筑限界由行車道寬度（W）、左側(cè)向?qū)挾?、右?cè)向?qū)挾龋↙）、余寬（C）、人行道寬度（R）或檢修道寬度（J）等組成。相應(yīng)基本寬度的數(shù)值規(guī)定可參考規(guī)定。為了消除或減少隧道邊墻給駕駛員帶來恐之沖撞的心理效應(yīng)（側(cè)墻效應(yīng)），保證一定車速的安全通行，應(yīng)在行車通道的兩側(cè)設(shè)置一定的寬度的側(cè)向?qū)挾然蛴鄬?。建筑限界高度，高速公路、一級公路、二級公?/p>

18、取5m，三、四級公路取4.5m。當設(shè)置檢修道或行人通道時，不設(shè)余寬；當不設(shè)檢修道或人行道時。應(yīng)設(shè)不小于25cm寬的余寬；隧道路面橫破，當隧道為單向交通時，應(yīng)取單面破；當隧道為雙向交通時，可取雙面破。坡度應(yīng)根據(jù)隧道長度、平縱線形等因素綜合確定，一邊拿可采用1.5%2.0%。當路面采用單面破時，建筑限界底邊線與路面重合；當采用雙面破時，建筑限界底邊線應(yīng)水平置于路面最高處。對于單車道四級公路的隧道應(yīng)按雙車道四級公路標準建修。本工程隧道凈寬10m（1.0+0.5+3.52+0.5+1.0），凈高5.0m。限界基本寬度，行車道：7.0m，路緣帶：0.50m，側(cè)向余寬：0.0m，人行道：雙側(cè)1.0m，限界

19、凈高：5.0m，人行道凈高：2.5m。所以設(shè)計建筑限界如圖2. 1示。圖2.1 隧道建筑限界 （單位：cm）2.3.2 隧道襯砌內(nèi)輪廓線隧道襯砌設(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，并應(yīng)充分利用圍巖的自承能力。襯砌應(yīng)有足夠的強度和穩(wěn)定性，保證隧道長期安全使用。襯砌結(jié)構(gòu)類型和尺寸，應(yīng)根據(jù)使用要求、圍巖級別、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件、隧道埋置深度、結(jié)構(gòu)受力特點，并結(jié)合工程施工條件、環(huán)境條件，通過工程類比和結(jié)構(gòu)計算綜合分析確定。在施工階段，還應(yīng)該根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)控量測調(diào)整支護參數(shù)，必要時可通過試驗分析確定。隧道斷面設(shè)計主要解決內(nèi)輪廓線、軸線和截面厚度三個問題。襯砌的內(nèi)輪廓線應(yīng)盡可能地接近建

20、筑限界，而且使襯砌內(nèi)表面圓順，不留棱角。襯砌斷面的軸線應(yīng)當盡量與斷面壓力軸線重合，使各截面主要承受壓力作用而無拉力作用。經(jīng)驗表明，當襯砌承受徑向分布的靜水壓力時，結(jié)構(gòu)軸線以圓形最理想；當襯砌主要承受豎向荷載和不大的水平側(cè)壓力時，結(jié)構(gòu)軸線上部宜采用圓弧形或尖拱形，下部則做成直墻式襯砌；當承受豎向荷載和較大的側(cè)壓力時，宜采用五心圓曲墻式襯砌。當有底鼓壓力時，則結(jié)構(gòu)底部應(yīng)施筑仰拱為宜。襯砌各截面厚度根據(jù)隧道所在的地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件不同而變化，也與隧道受到荷載大小、跨度、襯砌材料和施工條件有關(guān)。隧道建筑物各部結(jié)構(gòu)的截面最小厚度應(yīng)大于規(guī)范規(guī)定的最小厚度值。隧道的內(nèi)輪廓必須符合前述的隧道建筑凈空限界，

21、結(jié)構(gòu)的任何部位都不應(yīng)侵入限界以內(nèi)。隧道的內(nèi)輪廓還應(yīng)滿足洞內(nèi)路面、排水設(shè)施、裝飾的需要，并為通風、照明、消防、監(jiān)控、營運等內(nèi)部裝修設(shè)施提供安裝空間，同時考慮圍巖變形、施工方法影響的預(yù)留富裕量，使確定的斷面形勢及尺寸符號安全、經(jīng)濟、合理的原則。為了有利于施工時襯砌模板的制作，以及利于洞內(nèi)設(shè)施的布置，規(guī)范規(guī)定在橫斷面輪廓設(shè)計方面推行標準化。按照規(guī)范規(guī)定，隧道內(nèi)輪廓要統(tǒng)一標準，即拱部為單心半圓，側(cè)墻為大半徑圓弧，仰拱與側(cè)墻間用小半徑圓弧連接。本工程隧道為二級公路隧道，設(shè)計時速為80km/h。根據(jù)設(shè)計速度相應(yīng)的建筑限界，可參考規(guī)范隧道內(nèi)輪廓幾何尺寸計算算例設(shè)計本工程的襯砌內(nèi)輪廓線，如上圖2.2示。圖2.

22、2 隧道襯砌內(nèi)輪廓標準斷面 （單位：cm）3 隧道洞門設(shè)計及強度、穩(wěn)定性驗算3.1 入口段洞門設(shè)計進洞口采用一般隧道門，該處土層穩(wěn)定性差，圍巖易坍塌，在K8+250處左側(cè)15m左右存在一條基本平行與設(shè)計隧道方向的裂隙，故可采用單翼墻式洞門。洞門參考初設(shè)如下圖3.1示。圖3.1 入口洞門初設(shè)示意圖（單位：cm）3.2 洞門強度及穩(wěn)定性驗算翼墻式洞門是承受土石主動壓力的擋土墻，洞門與翼墻共同承受土石主動壓力，亦即應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)的整體作用。翼墻不僅與主墻共同承受縱向土石主動壓力，而且還承受橫向土石主動壓力。因此，在計算翼墻洞門時，可先驗算翼墻本身的穩(wěn)定性和強度。a.對于翼墻，可以洞門前一延米處，取其平均

23、高度，按承受主動壓力的擋土墻來計算，從而確定整個翼墻尺寸和截面厚度，計算過程中，可忽略翼墻與主墻間連接的抗剪作用；b.隨后，再驗算洞門主墻受力最大的A部分與翼墻一起的穩(wěn)定，及洞門主墻A部分的自重和翼墻的自重，共同抵抗作用在洞門主墻A部分墻背的主動壓力，使之不能移動，從而確定主墻A部分的尺寸；c.主墻B部分基礎(chǔ)落在襯砌頂上，而與A部分無聯(lián)系的擋土墻來驗算，由此所確定的B部分結(jié)構(gòu)厚度是偏安全的。通常，是取0.5m的一個窄條來計算其強度和穩(wěn)定性。為了使計算簡化和便于施工，B部分的截面厚度可取與A部分相同；d.主墻C部分可以按一承受主動壓力的獨立擋土墻來計算。圖3.2 洞門強度及穩(wěn)定性驗算示意圖(單位

24、：cm)3.2.1 翼墻（1）壓力的計算1）各項物理力學指標（其中為計算摩擦角，為巖石的重度，為基底摩擦系數(shù)，為基底容許應(yīng)力，假定仰坡坡度為1：1.25時得到：分別為端墻和翼墻的傾斜角度，為坡的角度）2）土壓力系數(shù)的計算 （3）土壓力的計算（2）穩(wěn)定性及強度的驗算1）抗傾覆穩(wěn)定性的驗算滿足傾覆穩(wěn)定的要求。2）滑動穩(wěn)定性的驗算滿足滑動穩(wěn)定的要求。3）合力的偏心距的驗算滿足基底合力的偏心距。4）基底壓應(yīng)力的驗算，滿足基底壓應(yīng)力的要求。3.2.2 主墻與翼墻共同作用的B部分（1）土壓力的計算由上面計算可知： （2）滑動穩(wěn)定性驗算滿足滑動穩(wěn)定的要求。3.2.3 主墻B部分（1）土壓力的計算同樣由以上計

25、算可知： （2）墻身截面偏心的驗算偏心距不滿足墻身截面偏心的要求。取墻身厚度，則偏心距應(yīng)力滿足墻身截面強度的要求。3.2.4 主墻C部分考慮到明洞偏壓處理時將使用重力式擋土墻支撐結(jié)構(gòu)，故只需驗算基底壓力。滿足墻身截面強度要求。3.3 出口段洞門設(shè)計 出口段洞門采用端墻式，其參數(shù)和計算同上翼墻與主墻B共同作用部分相同。4 襯砌內(nèi)力及配筋計算4.1 級圍巖襯砌設(shè)計根據(jù)公路隧道設(shè)計規(guī)范（JTG D70-2004）規(guī)定，由于巖土體介質(zhì)通常具有明顯的不確定特征，巖土工程問題分析中經(jīng)驗常起主導作用，規(guī)范中規(guī)定級圍巖中復(fù)合襯砌的初期支護主要按工程類比法設(shè)計，即參照已往工程實例確定支護參數(shù)。經(jīng)驗表明，級圍巖具

26、有較強的自支撐能力，對其施作薄層噴射混凝土和少量錨桿后即可保持穩(wěn)定，因而不必計算；、級圍巖則在根據(jù)經(jīng)驗選定支護參數(shù)后仍需進行檢驗計算。所以，、級圍巖段襯砌在選定支護參數(shù)后，需要進行驗算，并通過計算配筋。4.1.1 支護參數(shù)根據(jù)規(guī)范規(guī)定，級圍巖段初期支護選擇為20cm厚C20噴射混凝土，拱、墻鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)，間距20cm20cm，墻拱部、側(cè)墻均設(shè)置20MnSi22普通水泥砂漿錨桿，間距100cm100cm，拱、墻設(shè)置鋼拱架，鋼拱架采用HW125mm125mm，間距1.0m；防水層為1.2mm厚EVA防水卷材，450g/無紡布；二次襯砌為75cm厚C25鋼筋混凝土；預(yù)留變形10cm。4.1.2 襯砌內(nèi)

27、力計算（1）設(shè)計基本資料結(jié)構(gòu)斷面圖如圖4.1示。 圖4.1 級圍巖段襯砌斷面圖（單位：cm）a.巖體特性巖體為級圍巖。隧道埋深為深埋；計算摩擦角，巖體重度，圍巖的彈性反力系數(shù)，基底圍巖彈性反力系數(shù)。b.襯砌材料采用C25鋼筋混凝土，重度，彈性模量。鋼筋混凝土襯砌軸心抗壓強度標準值，鋼筋混凝土軸心抗拉強度標準值。c.結(jié)構(gòu)尺寸，；，；，； ， ，隧道斷面加寬（2）計算作用在襯砌結(jié)構(gòu)的主動荷載作用在結(jié)構(gòu)上的荷載形勢為勻布豎向荷載q和勻布水平側(cè)向荷載e，其側(cè)壓系數(shù)為0.4，即e=0.4q。勻布豎向荷載： 勻布水平側(cè)向荷載：（3）繪制分塊圖因結(jié)構(gòu)對稱，荷載對稱，故取半跨計算，如圖4.2。圖4.2 半跨結(jié)

28、構(gòu)計算圖示（4）計算拱軸線長度a.求水平線以下邊墻的軸線半徑（單位：cm）及其與水平線的夾角假定水平線以下的軸線為一弧線，則其半徑由圖4.1.3求得。 圖4.3 邊墻軸線的計算（單位：cm）由圖上量得：，。故 b.計算半拱軸線長度s及分塊軸線長度s（單位:cm）式中為各圓弧軸線的半徑半拱軸線長度分塊長度 （5）計算各分段截面中心的幾何要素a.求各截面與豎直軸的夾角校核角度： b.各截面的中心坐標(單位：cm) 坐標校核：（6）計算基本結(jié)構(gòu)的單位位移計算過程見表4.1.1。表4.1.1 曲墻拱結(jié)構(gòu)幾何要素及計算過程表（一）截面012345678曲墻拱結(jié)構(gòu)幾何要素及計算過程表（二）截面積分系數(shù)01

29、1422344254627481注：的計算按下式進行，以下表均同。校核： 故在允許誤差范圍內(nèi)，計算正確。在誤差允許范圍內(nèi)，曲墻拱結(jié)構(gòu)幾何要素見表4.1.1。（7）計算主動荷載在基本結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的位移和a.襯砌每一塊上的作用力豎向力： kN式中 相鄰兩截面之間的襯砌外緣的水平投影（由分塊圖量?。?。側(cè)向水平力： kN式中 相鄰兩截面之間的襯砌外緣的豎直投影（由分塊圖量?。Ｗ灾亓Γ?kN計算過程見表4.1.2。注意：以上各集中力均通過相應(yīng)荷載圖形的形心。b.主動荷載在基本結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生的內(nèi)力分塊上每個集中力對下一分點的截面形心的力臂由分塊圖上量?。▓D4.4），并分別記為、。彎矩： kN*m軸力： kN式

30、中： 、相鄰兩截面中心點的坐標增量：和的計算過程示于表4.1.2和4.1.3。表4.1.2 計算過程表（一）截面集中力（kN）力臂（m）012345678圖4.4 單元主動荷載圖示校核： 計算誤差：5%，在誤差范圍內(nèi)。表4.1.2 計算過程表（二）截面012345678表4.1.2 計算過程表（三）截面012345678表4.1.3 計算過程表截面012345678c.主動荷載位移和計算過程見表4.1.4。 經(jīng)校核，故計算正確。表4.1.4 、計算過程表截面積分系數(shù)011422344254627481d.墻底（彈性地基上的剛性梁）位移計算單位彎矩作用下墻底截面產(chǎn)生的轉(zhuǎn)角主動荷載作用下墻底截面產(chǎn)

31、生的轉(zhuǎn)角（8）解主動荷載作用下的力法方程 式中： 其中：拱矢高，。解得： （9）求主動荷載作用下各截面的內(nèi)力，并校核計算精度 計算過程見表4.1.5。（10）求單位彈性反力及相應(yīng)摩擦力作用下，基本結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的變位和a.各截面的彈性反力強度最大彈性反力零點假定在截面3，即，最大彈性反力值假定在截面6，即。表4.1.5 、計算過程表（一）截面012345678、計算過程表（二）截面積分系數(shù)011422344254627481拱圈任意截面的外緣彈性反力強度（圖4. 5） （4.1）邊墻任意截面外緣的彈性反力強度 （4.2）b.各分塊上的彈性反力集中力 （4.3）圖4.5 單元單位彈性反力荷載圖示作用

32、方向垂直襯砌外緣，并通過分塊上彈性反力圖形的形心。以上計算詳見表4.1.6。表4.1.6 各點彈性反力的計算過程表截面45678c.彈性反力集中力與摩擦力集中力的合力在明洞計算過程中不考慮摩擦力。d.計算作用下基本結(jié)構(gòu)的內(nèi)力 計算參照表4.1.7和表4.1.8進行。表4.1.7 的計算過程表（一）截面R4=0.483R5=1.293R6=1.61345678的計算過程表（二）截面R7=1.R8=0.45678表4.1.8 的計算過程表截面457678e.計算作用下產(chǎn)生的荷載位移和計算結(jié)果見表4.1.9.經(jīng)校核，故計算正確。表4.1.9 、計算過程表截面積分系數(shù)4254627481（11）解單位

33、彈性反力及其摩擦力作用下的力法方程 式中、和均同前。解得： 代入原方程檢驗，計算正確。單位彈性反力圖及摩擦力作用下截面的內(nèi)力，并校核計算精度 計算過程見表4.1.10。表4.1.10 、計算過程表截面積分系數(shù)011422344254627481（12）最大彈性反力值的計算計算參照式進行。先求位移和： 計算過程見表4.1.11。表4.1.11 計算過程表截面積分系數(shù)4254627481（13）計算贅余力和 （14）計算襯砌截面總的內(nèi)力并校核計算精度a.襯砌各截面內(nèi)力 計算結(jié)果見表4.1.12。b.校核計算精度墻底截面最終轉(zhuǎn)角： 相對誤差均，故計算正確。表4.1.12 計算結(jié)果（一）截面01234

34、5678計算結(jié)果（一）截面積分系數(shù)011422344254627481（15）繪制內(nèi)力圖 計算結(jié)果按一定比例繪制如圖4.6。4.1.3 配筋計算根據(jù)內(nèi)力圖可得：最大正彎矩為M=，軸力為N=；最大負彎矩為 M=，軸力為N=；(1)、結(jié)構(gòu)承受最大正彎矩的配筋計算矩形截面的配筋計算：M=，N=b=1000mm h=750mm ，；初始偏心距： 此時的初始偏心矩為：；根據(jù)所取的計算模型，因為所以取偏心矩增大系數(shù)偏心距： 所以按大偏心計算。設(shè)離軸力N比較近縱向鋼筋的面積為，離軸力比較遠的鋼筋面積為，均采用HPB235鋼筋。因為、均未知，引入條件。根據(jù)平衡方程得：式中： 解得：顯然有：取，選用，。此時由平

35、衡方程可解得：故，選用，。非少筋。，。非超筋，滿足要求。(2)、結(jié)構(gòu)承受最大負彎矩的配筋計算混凝土C25，偏心受壓，HPB235鋼材M=；N=初始偏心距： 所以應(yīng)考慮附加偏心矩的影響， 此時的初始偏心矩為： 取偏心矩增大系數(shù)所以按小偏心計算。設(shè)離軸力N比較近縱向鋼筋的面積為As，離軸力比較遠的鋼筋面積為As，均采用HPB235。根據(jù)平衡方程得：式中： 解得：由于，可不按離軸向力較遠的一側(cè)混凝土先壓壞來計算。取，選用，。取，選用，。非少筋。非超筋，滿足要求。4.1.4 襯砌安全性評價最大正彎矩屬于大偏心，不需要檢算抗壓強度，只要檢算抗拉強度；最大負彎矩屬于小偏心，由于，只需要檢算抗壓強度，不需要

36、檢算抗拉強度。（1）最大負彎矩抗壓檢算 （4.4）式中：混凝土或砌體的抗壓極限強度；安全系數(shù)；軸向力（kN）;b截面寬度（m）；h截面厚度（m）；構(gòu)件縱向彎曲系數(shù)，對于貼壁式隧道襯砌、明洞拱圈及墻背緊密回填的邊墻；可取，對于其它構(gòu)件，應(yīng)根據(jù)其長細比按表采用；軸向力的偏心影響系數(shù)。在本設(shè)計中，以上參數(shù)取值：， ， ，；代入計算：左邊=右邊=顯然左邊右邊滿足要求。 （2）最大負彎矩截面抗拉驗算： 左邊=右邊=顯然左邊小于右邊滿足要求。4.2 級圍巖段襯砌設(shè)計（直墻拱形）（為了更好的理解直墻拱形和曲墻拱形的計算特點和優(yōu)缺點，特意在此選擇級圍巖做直墻拱形計算，作為一個大體上的對照，但在整個隧道中仍然全

37、部采用曲墻拱形模式。）4.2.1 支護參數(shù)根據(jù)規(guī)范規(guī)定，級圍巖段初期支護選擇為15cm厚C20噴射混凝土，拱、墻鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)，間距25cm25cm；墻拱部、側(cè)墻均設(shè)置20MnSi22普通水泥砂漿錨桿，間距100cm100cm，拱、墻設(shè)置鋼拱架，鋼拱架采用HW125cm125mm，間距1.2m；防水層為1.2mm厚EVA防水卷材，450g/無紡布；二次襯砌為40cm厚C25鋼筋混凝土；預(yù)留變形8cm。4.2.2 襯砌內(nèi)力計算1 支護參數(shù)（1）設(shè)計基本資料結(jié)構(gòu)斷面圖如圖4.3.1示。a.巖體特性巖體為級圍巖。隧道埋深為深埋；計算摩擦角，巖體重度，圍巖的彈性反力系數(shù)，基底圍巖彈性反力系數(shù)。b.襯砌材料

38、采用C25鋼筋混凝土，重度，彈性模量。鋼筋混凝土襯砌軸心抗壓強度標準值，鋼筋混凝土軸心抗拉強度標準值。c.結(jié)構(gòu)尺寸凈寬d=10.7m，凈高H=10.0m，拱頂厚度0.35m，拱腳及邊墻厚度0.55m（2）結(jié)構(gòu)計算 （單位m）由三角函數(shù)表得：則有：2 計算主動荷載（1）圍巖壓力：洞室采用光面爆破開挖，平均超挖值取0.10m 毛洞跨度 圍巖垂直壓力為 圍巖水平均布壓力取為0.2q，即 （2）超挖回填層重:按拱部平均超挖0.10m計算，有 （3）襯砌拱圈自重（近似取平均厚度的自重）有 綜合以上各項，則作用在襯砌上的主動荷載，有垂直均布荷載 以及水平均布荷載： 3 襯砌內(nèi)力分析（1）基本結(jié)構(gòu)的單位變位1） 基本結(jié)構(gòu)拱腳剛性固定時拱圈的單位變位 系數(shù)查表得: 2）墻頂單位變位 邊墻彈性特征值計算，取襯砌寬度b=1m，則 邊墻換算高度 可見，襯砌邊墻屬于彈性地基長梁，墻頂?shù)膯挝蛔兾话聪率接嬎?，?3） 基本結(jié)構(gòu)的單位變位，有 （2）基本結(jié)構(gòu)的載變位 1）主動荷載的載變位 1.1基本結(jié)構(gòu)拱腳剛性固定時拱圈的載變位： 查表有： 同時利用單位變位的有關(guān)系數(shù)得： 1.2邊