隧道工程課程設(shè)計

本科生課程設(shè)計課程名稱隧道工程學(xué)部理工農(nóng)學(xué)部

目錄TOC\o"1-3"\h\u3728第一部分隧道主體結(jié)構(gòu)設(shè)計任務(wù)書 120621一．課程設(shè)計題目 12985二．適用專業(yè)、班級、時間 130032三．課程設(shè)計目的及任務(wù) 119675四．設(shè)計方法與步驟 56248五．時間及進度安排 520514六．建議參考資料 526368第二部分隧道主體結(jié)構(gòu)計算書 61812.1建筑限界 639312.1.1一般規(guī)定 6112702.1.2隧道總體設(shè)計原則 6103332.1.3隧道設(shè)計技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 6306562.1.4隧道建筑限界圖 7189592.2內(nèi)輪廓圖確定 8104082.3隧道洞口的設(shè)計 919182.3.1洞門形式的選擇 9188272.3.2洞門構(gòu)造要求 9154682.3.3驗算滿足條件 10313932.3.4洞門結(jié)構(gòu)設(shè)計計算 10301202.4初期支護設(shè)計 14135842.4.1支護形式的選擇及參數(shù)確定 14125562.4.2Ⅲ級圍巖的初期支護設(shè)計 15275052.4.3初期支護設(shè)計及驗算 17231442.5二次襯砌的計算 25305932.6施工組織設(shè)計 26217432.6.1編制說明 2616412.6.2工程概況

2673902.6.3工程特點、難點及施工措施 27682.6.4施工總體部署

27111202.6.5施工組織機構(gòu)

2832722.6.6施工組織流程 2922364附圖 3097881、建筑限界圖、內(nèi)輪廓圖 30323752、洞口立面圖 30299883、洞口側(cè)面圖 30269284、復(fù)合式襯砌斷面布置圖 30第一部分隧道主體結(jié)構(gòu)設(shè)計任務(wù)書一．課程設(shè)計題目隧道主體結(jié)構(gòu)設(shè)計二．適用專業(yè)、班級、時間張家界學(xué)院學(xué)院建筑工程專業(yè)三．課程設(shè)計目的及任務(wù)（一）設(shè)計目的：通過本設(shè)計掌握：建筑限界和內(nèi)輪廓圖；隧道洞口的設(shè)計；隧道洞身的設(shè)計及二次襯砌的驗算；④施工組織設(shè)計。（二）設(shè)計任務(wù)：1.設(shè)計資料（1）隧道總體概況已知隧道為山嶺兩車道公路隧道，示意簡圖如圖1.1所示。整個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)計只要求設(shè)計單洞單向施工到達貫通位置的情況，只要求設(shè)計主洞的一般斷面，不要求設(shè)計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)計使用年限為100年。圖1.1隧道示意圖表1.1不同的圍巖級別文中簡寫表示意義圍巖情況描述Ⅲ級Ⅲ級圍巖砂巖，巖體較完整，塊狀結(jié)構(gòu)Ⅳ級Ⅳ級圍巖頁巖，巖體局部破碎，層狀結(jié)構(gòu)Ⅴ級Ⅴ級圍巖礫巖，巖體破碎，泥質(zhì)膠結(jié)表1.2圍巖計算參數(shù)圍巖級別重度（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）Ⅲ級圍巖251200200.3501.5Ⅳ級圍巖2350060.35390.7Ⅴ級圍巖2020020.45270.2表1.3不同的設(shè)計行車速度文中簡寫表示意義速A設(shè)計行車速度為100km/h速B設(shè)計行車速度為80km/h速C設(shè)計行車速度為60km/h表1.4不同的隧道設(shè)計長度文中簡寫表示意義長A表示隧道設(shè)計長度1500m長B表示隧道設(shè)計長度2500m長C表示隧道設(shè)計長度3500m注：洞口段可選為40m長(2)隧道洞口段依據(jù)規(guī)范設(shè)計洞門并對洞門擋土墻進行驗算。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)圍巖級別與隧道洞身段埋深計算圍巖壓力，根據(jù)《公路隧道設(shè)計規(guī)范》185頁的荷載分擔(dān)比例表，確定初期支護與二次襯砌的荷載分擔(dān)比例。根據(jù)規(guī)范選定初期支護與二次襯砌的設(shè)計參數(shù)。表1.6不同的洞身段埋深文中簡寫隧道洞身段埋深（開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)驗算二次襯砌的強度目前數(shù)值模擬軟件已經(jīng)廣泛應(yīng)用于隧道設(shè)計中，確定二次襯砌的設(shè)計參數(shù)后，最好用某一種數(shù)值模擬軟件計算二次襯砌的內(nèi)力，進一步驗算二次襯砌所有截面的強度。由于本次課程設(shè)計時間短，沒有足夠的時間學(xué)習(xí)數(shù)值模擬軟件，因此下面假定已經(jīng)計算出了二次襯砌的內(nèi)力（二次襯砌的設(shè)計參數(shù)與荷載不同，計算出來的內(nèi)力也不同），同學(xué)們按照圖中指定的截面，驗算二次襯砌在這一截面的強度，目的是掌握計算原理與思路。圖1.3二次襯砌驗算指定截面(注：你設(shè)計的二次襯砌可能有仰拱也可能無仰拱，但不影響這里的驗算)表1.7不同截面的二次襯砌內(nèi)力文中簡稱軸力(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)計施工組織設(shè)計包括施工方法、各工序施作時機、人員配備、主要材料、機械設(shè)備、進度計劃等。每個人的隧道圍巖級別、隧道埋深與隧道長度等不同，因此制定的隧道施工組織設(shè)計也應(yīng)不同。2.設(shè)計工作及要求每個人針對的工程情況均有不同之處（詳見下表），自己只做自己對應(yīng)的工況，不要抄襲別人的設(shè)計。表1.8設(shè)計分組情況一覽表學(xué)號設(shè)計工況1，16，31，46Ⅲ級速C長A洞口A洞身A截面A2，17，32，47Ⅳ級速B長C洞口B洞身B截面B3，18，33，48Ⅴ級速A長C洞口C洞身C截面A4，19，34，49Ⅲ級速C長A洞口A洞身D截面C5，20，35，50Ⅴ級速B長B洞口C洞身E截面B6，21，36，51Ⅳ級速C長C洞口B洞身F截面C7，22，37，52Ⅳ級速A長B洞口B洞身B截面A8，23，38，53Ⅲ級速A長A洞口A洞身C截面A9，24，39，54Ⅴ級速B長A洞口C洞身D截面B10，25，40，55Ⅳ級速C長C洞口B洞身E截面C11，26，41，56Ⅴ級速A長B洞口C洞身F截面A12，27，42，57Ⅲ級速C長A洞口A洞身A截面C13，28，43，58Ⅴ級速B長B洞口C洞身C截面B14，29，44，59Ⅲ級速C長C洞口A洞身A截面C15，30，45，60Ⅳ級速B長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應(yīng)設(shè)計時速完成本設(shè)計，應(yīng)完成的設(shè)計工作包括：（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。（2）設(shè)計隧道洞門（如采用端墻式洞門、翼墻式洞門等），并驗算洞門擋土墻，繪制隧道洞門立面圖與側(cè)面圖。（3）計算隧道洞身段的圍巖壓力，根據(jù)《公路隧道設(shè)計規(guī)范》185頁的荷載分擔(dān)比例表，確定洞身段初期支護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與二次襯砌的設(shè)計參數(shù)，繪制洞身段復(fù)合式襯砌橫斷面布置圖。（4）驗算指定截面的二次襯砌強度，如果強度不合格，指出應(yīng)采取的措施。（5）編制施工組織設(shè)計，內(nèi)容既包括進洞方法與超前支護措施，也包括洞身段的施工方法、各工序施作時機、人員配備、主要材料、機械設(shè)備、進度計劃等。3.圖紙要求采用3號圖紙，比例自行確定。4.應(yīng)提交的設(shè)計成果應(yīng)提交給指導(dǎo)老師的設(shè)計成果包括：（1）設(shè)計說明書一份，包括前述應(yīng)完成設(shè)計工作的各項內(nèi)容，內(nèi)容詳細充實，能體現(xiàn)出設(shè)計的具體過程，寫明設(shè)計參數(shù)的選擇依據(jù)，特別要詳細寫明洞門擋土墻驗算、圍巖壓力計算、二次襯砌截面強度驗算等計算過程。（2）設(shè)計圖紙一套，包括前述應(yīng)完成設(shè)計工作的各項圖紙，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。圖紙首先采用計算機CAD繪制，然后一律采用A3圖紙打印出來上交。四．設(shè)計方法與步驟（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)計隧道洞門（如采用端墻式洞門、翼墻式洞門等），并驗算洞門擋土墻，繪制隧道洞門立面圖與側(cè)面圖。（3）計算隧道洞身段的圍巖壓力，根據(jù)《公路隧道設(shè)計規(guī)范》185頁的荷載分擔(dān)比例表，確定洞身段初期支護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與二次襯砌的設(shè)計參數(shù)，繪制洞身段復(fù)合式襯砌橫斷面布置圖。（4）驗算指定截面的二次襯砌強度，如果強度不合格，指出應(yīng)采取的措施。（5）編制施工組織設(shè)計，內(nèi)容既包括進洞方法與超前支護措施，也包括洞身段的施工方法、各工序施作時機、人員配備、主要材料、機械設(shè)備、進度計劃等。五．時間及進度安排1.布置設(shè)計內(nèi)容及準(zhǔn)備相關(guān)參考書、設(shè)計規(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：1天

4.洞身設(shè)計：1天

5.二次襯砌驗算及施工組織設(shè)計：1.5天

6.完成設(shè)計說明書及相關(guān)圖紙：0.5天六．建議參考資料1.《隧道工程》，陳秋南.北京：機械工業(yè)出版社，2014.2.《公路隧道設(shè)計細則JTG/TD70-2010》，中華人民共和國交通運輸部，北京：人民交通出版社，2010.3.《公路隧道設(shè)計規(guī)范JTGD70-2004》，中華人民共和國交通部，北京：人民交通出版社，2004.4.《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范JTGF60-2009》，中華人民共和國交通運輸部，北京：人民交通出版社，2009.5.《鐵路工程設(shè)計技術(shù)手冊-隧道》，北京：中國鐵道出版社，1995.6．《交通隧道工程》，彭立敏.長沙：中南大學(xué)出版社，2003.

第二部分隧道主體結(jié)構(gòu)計算書2.1建筑限界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，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)》進行設(shè)計。當(dāng)近期交通量不大時，可采取一次設(shè)計分期修建。2.1.2隧道總體設(shè)計原則（1）隧道設(shè)計遵循充分發(fā)揮隧道功能，安全、經(jīng)濟建設(shè)隧道的基本原則。設(shè)計中有完整的勘測、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，以及營運和施工條件，進行多方案的技術(shù)、經(jīng)濟、環(huán)保比較，使隧道設(shè)計符合安全實用、質(zhì)量可靠、經(jīng)濟合理、技術(shù)先進的要求。（2）隧道主體結(jié)構(gòu)按永久性建筑設(shè)計，具有規(guī)定的強度、穩(wěn)定性和耐久性；加強隧道支護襯砌、防排水、路面等主體結(jié)構(gòu)設(shè)計與通風(fēng)、照明、供配電、消防、交通監(jiān)控等營運設(shè)施設(shè)計之間的協(xié)調(diào)，形成合理的綜合設(shè)計。對有關(guān)的技術(shù)問題開展專項設(shè)計和研究。（3）隧道土建設(shè)計體現(xiàn)動態(tài)設(shè)計與信息化施工的思想，制定地質(zhì)觀察和監(jiān)控量測的總體方案。（4）隧道設(shè)計貫徹國家有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟政策，積極慎重地采用新技術(shù)、新材料、新設(shè)備。（5）隧道設(shè)計必須符合國家有關(guān)國土管理、環(huán)境保護、水土保持等法規(guī)的要求。注意節(jié)約用地，保護農(nóng)田及水利設(shè)施，盡量保護原有植被，妥善處理棄渣和污水。2.1.3隧道設(shè)計技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（1）公路等級：一級公路。（2）隧道設(shè)計速度：60km/h。（3）隧道建筑限界標(biāo)準(zhǔn)見表2.1。（4）隧道縱坡不應(yīng)小于0.3%，一般情況不應(yīng)大于3%，對于受地形限制的中、短隧道可適當(dāng)加大，不宜大于4%。本隧道為短隧道。（7）設(shè)計荷載：公路－I級。

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。因為本隧道為兩車道的短隧道，所以本隧道不設(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)計規(guī)范》（JTGD70-2004）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)墻間用一個小半徑圓弧連接=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2.3.1洞門形式的選擇隧道進口位于Ⅲ級圍巖中，結(jié)合洞口排水要求，遵從“早進洞，晚出洞”的設(shè)計原則，并考慮洞門的實用、經(jīng)濟、美觀等因素，綜合考慮，該隧道進口洞門采用“端墻式洞門”。端墻式洞門簡圖見圖2.3.1。圖2.3.1端墻式洞門簡圖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。基底埋置深度應(yīng)大于墻邊各種溝、槽基底的埋置深度。（4）松軟地基上的基礎(chǔ)，可采取擴大基礎(chǔ)措施。2.3.3驗算滿足條件采用擋墻式洞門時，洞門墻可視為擋土墻，按極限狀態(tài)驗算，并應(yīng)驗算繞墻趾傾覆及沿基底滑動的穩(wěn)定性。驗算時應(yīng)符合表3.1和表3.2（《公路隧道設(shè)計規(guī)范》JTG－2004）的規(guī)定，并應(yīng)符合《公路路基設(shè)計規(guī)范》、《公路磚石及混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》、《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定。2.3.4洞門結(jié)構(gòu)設(shè)計計算1、計算參數(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）墻端的材料為水泥砂漿片石砌體，片石的強度等級為Mu100，水泥砂漿的強度等級為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、洞門土壓力計算邊坡坡率1:0.5，查表 最危險破裂面與垂直面夾角：（3.2）==0.266故：土壓力系數(shù)按下式計算：（3.3）洞門土壓力按下式計算：（3.4）δ為墻背摩擦角墻體自重按下式計算:（3.5）2、洞門抗傾覆驗算根據(jù)公式（3.6）（3.7）（3.8）故：滿足抗傾覆要求。3、洞門抗滑移驗算（3.9）故滿足抗滑動要求。4、基底合力偏心矩驗算與基底承載力驗算設(shè)作用于基底的合力法向分力為，其對墻址的力臂為，合力偏心距為e，則：（3.10）滿足計算要求（3.11）可得：符合地基承載力要求。5、墻身截面偏心矩驗算及強度驗算墻身偏心矩：（3.12）式中：——計算截面以上各力對截面型心力矩的代數(shù)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：所以計算結(jié)果滿足要求。應(yīng)力：所以計算結(jié)果滿足要求。經(jīng)驗算，翼墻的驗算也滿足要求。2.4初期支護設(shè)計2.4.1支護形式的選擇及參數(shù)確定隧道洞口處圍巖為Ⅲ級圍巖，隧道洞身圍巖為Ⅲ級圍巖，隧道采用復(fù)合式襯砌支護，即由初期支護、二次襯砌以及中間防水層組合而成的襯砌形式進行支護。同時還采用大管棚、小導(dǎo)管等預(yù)支護措施。其中初期支護采用噴射混凝土、鋼筋網(wǎng)、鋼拱架支護。根據(jù)《公路隧道設(shè)計規(guī)范》（JTGD70-2004）的有關(guān)規(guī)定，二車道復(fù)合式襯砌在Ⅲ級圍巖條件下。初期支護采用噴錨支護方式，初期襯砌厚度10cm，二次襯砌厚度35cm；錨桿采用中空注漿錨桿，錨桿的直徑為20mm，長度為300cm，鋼筋網(wǎng)直徑為10mm。二次支護為模筑混凝土，混凝土的強度等級為C35，厚度為10cm。2.4.2Ⅲ級圍巖的初期支護設(shè)計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Ⅲ級圍巖條件下:式中：深淺埋隧道的分界深度；荷載等效高度，。已知在Ⅲ級圍巖下，隧道寬度為，圍巖容重為，則圍巖的坍塌高度為：式中：圍巖的級別；圍巖的重度；隧道的寬度；每增減時的圍巖壓力的增減率，當(dāng)m時取。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Ⅲ級圍巖的圍巖壓力計算：根據(jù)《公路隧道設(shè)計規(guī)范》（JTGD70-2004），Ⅲ級圍巖物理力學(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，按下式計算： （4.1）式中：q——垂直均布壓力（）;——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淺埋隧道支護結(jié)構(gòu)上的荷載側(cè)向壓力e按均布考慮時其值為：(4.2)其中：2.4.3初期支護設(shè)計及驗算本隧道處在Ⅲ級圍巖中，開挖半徑為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Ⅲ級圍巖取最大埋深1.5m處計算：支護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。錨桿為全長粘結(jié)型，長度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為形成加固帶時錨桿的有效長度，t為錨桿橫向間距（見圖4.3），則有：(4.5)得：將所有數(shù)據(jù)代入式得：計算時可換算成相應(yīng)的噴混凝土支護抗力，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。這種情況下錨桿提供的平均徑向支護抗力：(4.7)式中F——錨桿的斷面積；——錨桿的抗拉強度；e、t——錨桿的縱向及橫向間距。則錨桿粘結(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)計中取D=60mm；L——錨固段長度；——孔壁與注漿體之間極限粘結(jié)強度，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抗力。由于在范圍內(nèi)的錨桿才能對剪切滑移體產(chǎn)生抗力，則：3、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)線為直線時的假定求出（見圖）：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結(jié)構(gòu)所提供的徑向支護抗力之和，即式中——噴混凝土層提供的支護抗力——鋼支撐提供的徑向支護抗力——錨桿提供的徑向支護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，用支護力與它平衡（如圖4.5）。當(dāng)處于受力極限平衡狀態(tài)時，所求得的支護抗力即為。確定的途徑有：①由現(xiàn)場實測的塑性區(qū)半徑r求（按重力平衡條件求）；②根據(jù)坑道周邊的允許位移值求；③實地量測形變壓力作為；④根據(jù)圍巖特征曲線求。圖2.4.5開挖支護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，選用①途徑求得：則式中——為圍巖的重度，此處Ⅲ級圍巖，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)計支護滿足要求?？傻贸觫蠹墖鷰r條件下的初期支護，見下表：表2.4.1各級圍巖初期支護參數(shù)表圍巖級別噴混凝土鋼筋網(wǎng)錨桿鋼架設(shè)置部位/厚度（cm）網(wǎng)格間距（cm）（環(huán)×縱）設(shè)置部位長度（m）間距（環(huán)×縱）（m）規(guī)格每榀間距（m）Ⅲ拱墻、仰拱1025×25拱墻3.01×1I20a工字鋼1.0（全環(huán)）

2.5二次襯砌的計算

Ⅲ級圍巖中，采用復(fù)合式襯砌，初期支護按照工程類比法設(shè)計，二次襯砌采用荷載結(jié)構(gòu)法計十算，根據(jù)《公路設(shè)計施工規(guī)范》，其中Ⅲ級圍巖中二次襯砌為完全儲備，因此不需要進行計算。圖2.5.1《公路設(shè)計施工規(guī)范》

2.6施工組織設(shè)計2.6.1編制說明1、編制依據(jù)1.《隧道工程》，陳秋南.北京：機械工業(yè)出版社，2014.2.《公路隧道設(shè)計細則JTG/TD70-2010》，中華人民共和國交通運輸部，北京：人民交通出版社，2010.3.《公路隧道設(shè)計規(guī)范JTGD70-2004》，中華人民共和國交通部，北京：人民交通出版社，2004.4.《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范JTGF60-2009》，中華人民共和國交通運輸部，北京：人民交通出版社，2009.5.《鐵路工程設(shè)計技術(shù)手冊-隧道》，北京：中國鐵道出版社，1995.6．《交通隧道工程》，彭立敏.長沙：中南大學(xué)出版社，2003.2、編制原則（1）資源節(jié)約和環(huán)境保護原則。

（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、合理的原則。

（5）引進、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1500m，為兩車道一級公路隧道；Ⅲ級圍巖線路長1500m占隧道總長的100%。

2、主要設(shè)計技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

公路等級