大學隧道畢業(yè)設計論文模板

1、-. z.摘 要本設計圍繞會何家寨隧道右線而進行，本隧道為高速公路隧道中隧道，隧道長646m，設計為單向雙車道，設計車速為80km/h，建筑限界凈寬為10.25m。襯砌采用三心圓曲墻式結構，支護結構和圍巖共同承載，并充發(fā)揮出圍巖的自承能力。新奧法作為隧道結構設計的核心，合同段隧道圍巖條件較復雜，有III、IV、V級三種級別的圍巖，在IV、V圍巖段均采用有初支、防水層、二襯組成的復合式襯砌。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。洞門設計嚴格按照公路隧道設計規(guī)（GTJ-2004）中的相關規(guī)定進行相關驗算，采用翼墻式洞門；初支根據(jù)公路隧道設計規(guī)（GTJ

2、-2004）、隧道工程和相關工程實例進行設計；二次襯砌利用理正巖土6.0版軟件算出相關數(shù)據(jù)，并進行配筋計算；同時，根據(jù)相關參考資料和工程實例進行了隧道施工組織設計、防排水設計和監(jiān)控量測的設計，繪制了相應的圖紙。關鍵詞：復合式襯砌；翼墻式洞門；中隧道；新奧法；曲墻ABSTRACTThis design will around the hejiazai tunnel right line，This is a medium length of highway tunnel，Tunnel length of 646m，This design is Unidi- rectional double lan

3、e,A design speed of 80 km/h.Construction boundary clear width is 10.25m. Lining use Three heart garden Curved wall,support structures and Rock Shared Load.and Make full use of Rock Load bearing.New Austrian Tunnelling Method is Tunnel structure design core,Tunnel has a plicated surrounding rock cond

4、ition,have III、IV、V country rock,Initial support、water barrier and secondary lining form pound lining of the III、IV country roc.Initial support for bolt support Shotcrete,The two lining is Building concrete.tunnel porta is wing wall tunnel portal.In strict accordance with the portal design atCode fo

5、r highway tunnel design（GTJ-2004），Initial support according toCode for highway tunnel design（GTJ-2004）design.two lining utilization of LiZheng rock and soil6.0 design.At the same time,According to the relevant information and engineering e*amples Construction organization design and waterproof drain

6、age and Monitoring measurement.Key words：posite lining;wing wall tunnel portal;Middle tunnel;NATM;Curved wall-. z.目 錄TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc26853 第一章 隧道工程概況 PAGEREF _Toc26853 1 HYPERLINK l _Toc7123 1.1 工程概況 PAGEREF _Toc7123 1 HYPERLINK l _Toc19721 1.2 工程地質 PAGEREF _Toc19721 1 HYPERLINK l _Toc

7、12696 第二章 隧道總體設計 PAGEREF _Toc12696 3 HYPERLINK l _Toc22728 2.1 一般規(guī)定與設計原則 PAGEREF _Toc22728 3 HYPERLINK l _Toc27726 2.1.1 一般規(guī)定 PAGEREF _Toc27726 3 HYPERLINK l _Toc16236 2.1.2 設計原則 PAGEREF _Toc16236 3 HYPERLINK l _Toc25138 2.2 主要技術標準及執(zhí)行規(guī) PAGEREF _Toc25138 3 HYPERLINK l _Toc5612 2.2.1 技術標準 PAGEREF _Toc

8、5612 3 HYPERLINK l _Toc5450 2.2.2 執(zhí)行規(guī) PAGEREF _Toc5450 4 HYPERLINK l _Toc15229 2.3 設計依據(jù) PAGEREF _Toc15229 4 HYPERLINK l _Toc16432 2.4 隧道平面及縱斷面設計 PAGEREF _Toc16432 4 HYPERLINK l _Toc24478 2.5 隧道橫斷面設計 PAGEREF _Toc24478 5 HYPERLINK l _Toc32370 2.5.1 隧道建筑限界 PAGEREF _Toc32370 5 HYPERLINK l _Toc22922 2.5.

9、2 隧道襯砌輪廓線設計 PAGEREF _Toc22922 6 HYPERLINK l _Toc21690 2.6 支護形式的選擇 PAGEREF _Toc21690 6 HYPERLINK l _Toc25653 2.6.1 洞門襯砌設計 PAGEREF _Toc25653 6 HYPERLINK l _Toc32593 2.6.2 洞身襯砌設計 PAGEREF _Toc32593 6 HYPERLINK l _Toc11075 第三章 洞門設計與計算 PAGEREF _Toc11075 8 HYPERLINK l _Toc25032 3.1 洞口地質條件 PAGEREF _Toc25032

10、 8 HYPERLINK l _Toc14487 3.1.1 懷仁端洞口 PAGEREF _Toc14487 8 HYPERLINK l _Toc2243 3.1.2 赤水段洞口 PAGEREF _Toc2243 8 HYPERLINK l _Toc3942 3.2 洞門類型的選擇 PAGEREF _Toc3942 8 HYPERLINK l _Toc30520 3.3 洞門各部的尺寸擬定 PAGEREF _Toc30520 8 HYPERLINK l _Toc26879 3.4 計算參數(shù) PAGEREF _Toc26879 9 HYPERLINK l _Toc681 3.5 建筑材料的容許應

11、力與容重 PAGEREF _Toc6819 HYPERLINK l _Toc26780 3.6 洞門穩(wěn)定性驗算 PAGEREF _Toc26780 9 HYPERLINK l _Toc24094 3.6.1 計算洞門前一延米的平均高度 PAGEREF _Toc24094 9 HYPERLINK l _Toc1789 3.6.2 土壓力計算 PAGEREF _Toc1789 10 HYPERLINK l _Toc12769 3.6.3 翼墻穩(wěn)定性驗算 PAGEREF _Toc12769 12 HYPERLINK l _Toc15262 3.6.4 主洞端墻驗算 PAGEREF _Toc15262

12、 14 HYPERLINK l _Toc20059 3.6.5 主洞與翼墻共同作用的 PAGEREF _Toc20059 15 HYPERLINK l _Toc22718 第四章 隧道初期支護設計與計算 PAGEREF _Toc22718 16 HYPERLINK l _Toc14966 4.1 概述 PAGEREF _Toc14966 16 HYPERLINK l _Toc30875 4.2 初期支護的設計 PAGEREF _Toc30875 16 HYPERLINK l _Toc8817 4.3 V級圍巖初期支護機構計算 PAGEREF _Toc8817 16 HYPERLINK l _T

13、oc3469 4.3.1 噴混凝土提供的支護抗力P1值 PAGEREF _Toc3469 17 HYPERLINK l _Toc4627 4.3.2 鋼支撐提供的支護抗力P2值 PAGEREF _Toc4627 18 HYPERLINK l _Toc29662 4.3.3錨桿提供的支護抗力P3值 PAGEREF _Toc29662 19 HYPERLINK l _Toc32149 4.3.4圍巖本身提供的支護抗力P4值 PAGEREF _Toc32149 20 HYPERLINK l _Toc7066 4.3.5 最小支護抗力值Pmin PAGEREF _Toc7066 22第五章 隧道二次襯

14、砌設計 HYPERLINK l _Toc20908 PAGEREF _Toc20908 25 HYPERLINK l _Toc20908 5.1 概述 PAGEREF _Toc20908 25 HYPERLINK l _Toc6150 5.2 隧道深淺埋確定 PAGEREF _Toc6150 25 HYPERLINK l _Toc11002 5.2.1 計算斷面參數(shù)確定 PAGEREF _Toc11002 25 HYPERLINK l _Toc15810 5.2.2 深淺埋判定計算 PAGEREF _Toc15810 25 HYPERLINK l _Toc26987 5.3 隧道圍巖壓力確定

15、PAGEREF _Toc26987 26 HYPERLINK l _Toc9630 5.3.1 級圍巖壓力計算 PAGEREF _Toc9630 26 HYPERLINK l _Toc12784 5.3.2 級圍巖壓力計算 PAGEREF _Toc12784 28 HYPERLINK l _Toc3821 5.3.3 級圍巖壓力計算 PAGEREF _Toc3821 28 HYPERLINK l _Toc25610 5.4 V級圍巖二次襯砌理正巖土軟件驗算（電算） PAGEREF _Toc25610 29 HYPERLINK l _Toc2726 5.4.1 級圍巖二襯計算條件 PAGEREF

16、 _Toc2726 30 HYPERLINK l _Toc9835 5.4.2 級圍巖二襯力配筋結果 PAGEREF _Toc9835 31 HYPERLINK l _Toc24572 5.4.3 級圍巖二襯力配筋計算 PAGEREF _Toc24572 32 HYPERLINK l _Toc6556 5.4.4 V級圍巖二襯裂縫計算 PAGEREF _Toc6556 35 HYPERLINK l _Toc21231 5.5 IV級圍巖二襯襯砌理正巖土軟件驗算（電算） PAGEREF _Toc21231 40 HYPERLINK l _Toc26831 5.5.1 級圍巖二襯計算條件 PAGE

17、REF _Toc26831 42 HYPERLINK l _Toc29254 5.5.2 IV級圍巖配筋結果 PAGEREF _Toc29254 43 HYPERLINK l _Toc7966 5.5.3 V級圍巖二襯力配筋計算 PAGEREF _Toc7966 44 HYPERLINK l _Toc19448 5.5.4 V級圍巖二襯裂縫計算 PAGEREF _Toc19448 47 HYPERLINK l _Toc25843 5.6 二襯配筋計算 PAGEREF _Toc25843 52 HYPERLINK l _Toc20060 5.6.1 V級圍巖配筋 PAGEREF _Toc2006

18、0 52 HYPERLINK l _Toc31816 5.6.2 IV級圍巖配筋 PAGEREF _Toc31816 52 HYPERLINK l _Toc24189 5.6.3 III級圍巖配筋 PAGEREF _Toc24189 52 HYPERLINK l _Toc13477 第六章 隧道防排水設計 PAGEREF _Toc13477 53 HYPERLINK l _Toc14791 6.1 一般規(guī)定與設計原則 PAGEREF _Toc14791 53 HYPERLINK l _Toc22975 6.1.1 一般規(guī)定 PAGEREF _Toc22975 53 HYPERLINK l _T

19、oc22833 6.1.2 設計原則 PAGEREF _Toc22833 53 HYPERLINK l _Toc13435 6.2 隧道防水設計 PAGEREF _Toc13435 53 HYPERLINK l _Toc28330 6.3 隧道排水設計 PAGEREF _Toc28330 53 HYPERLINK l _Toc4395 6.4 洞口段排水設計 PAGEREF _Toc4395 54 HYPERLINK l _Toc22256 第七章 施工組織設計 PAGEREF _Toc22256 55 HYPERLINK l _Toc23673 7.1 概述 PAGEREF _Toc2367

20、3 55 HYPERLINK l _Toc27461 7.2 施工部署 PAGEREF _Toc27461 55 HYPERLINK l _Toc13532 7.3 施工準備 PAGEREF _Toc13532 56 HYPERLINK l _Toc14744 7.3.1 技術準備 PAGEREF _Toc14744 56 HYPERLINK l _Toc31887 7.3.2 施工機具、材料準備 PAGEREF _Toc31887 56 HYPERLINK l _Toc7961 7.3.3 施工人員準備 PAGEREF _Toc7961 56 HYPERLINK l _Toc6238 7.4

21、 隧道總體施工方案 PAGEREF _Toc6238 57 HYPERLINK l _Toc24661 7.4.1 洞口施工 PAGEREF _Toc24661 57 HYPERLINK l _Toc10699 7.4.2 洞身開挖 PAGEREF _Toc10699 57 HYPERLINK l _Toc29516 7.4.3 初期支護 PAGEREF _Toc29516 60 HYPERLINK l _Toc18254 7.4.4 二次襯砌 PAGEREF _Toc18254 61 HYPERLINK l _Toc4898 7.5 施工通風 PAGEREF _Toc4898 62 HYPE

22、RLINK l _Toc3020 7.6 施工注意事項 PAGEREF _Toc3020 62 HYPERLINK l _Toc12880 第八章 隧道施工監(jiān)控量測 PAGEREF _Toc12880 64 HYPERLINK l _Toc24173 8.1 概述 PAGEREF _Toc24173 64 HYPERLINK l _Toc18316 8.2 監(jiān)控量測PAGEREF _Toc18316 64 HYPERLINK l _Toc7802 8.2.1 監(jiān)控量測的目的 PAGEREF _Toc7802 64 HYPERLINK l _Toc4800 8.2.2 監(jiān)控量測的具體容和量測技術

23、 PAGEREF _Toc4800 64 HYPERLINK l _Toc31475 8.2.3 量測手段 PAGEREF _Toc31475 65 HYPERLINK l _Toc8889 8.2.4 監(jiān)控量測的主要方法、步驟及圍 PAGEREF _Toc8889 66 HYPERLINK l _Toc15348 第九章 結論 PAGEREF _Toc15348 68 HYPERLINK l _Toc27018 參考文獻 PAGEREF _Toc27018 69 HYPERLINK l _Toc13350 致 PAGEREF _Toc13350 70-. z.第一章 隧道工程概況1.1 工程

24、概況何家寨隧道為分離式隧道，隧道走向呈北西西走向，稍呈弧線形展布。其中：右洞起訖樁號YK69+864YK70+510，總長646m，屬中隧道。隧道凈空10.255.0m，左右線進出洞門型式均為端墻式；采用電光照明，機械通風。右線平面設計為209.115m直線接160.095m A=410m的圓曲線接276.789m R=1050m的圓曲線，縱面設坡率為1.3%的單向坡。1.2 工程地質何家寨隧道洞口懷仁端隧道圍巖等級為級，圍巖主要為第四系填筑土，殘坡積碎石土、角礫土；松散；下伏強風化灰?guī)r、泥巖，裂隙發(fā)育，質軟，散體碎裂結構，圍巖自穩(wěn)性差，側壁不穩(wěn)定，成洞條件差。地下水為土層孔隙水，基巖裂隙水，

25、水量小，雨季點滴狀或線狀出水。赤水斷隧道圍巖等級為級，圍巖上覆松散填筑土，殘坡積碎石土，角礫土。下伏中風化灰質泥巖，裂隙發(fā)育，巖體破碎較破碎，碎裂碎裂鑲嵌狀結構。圍巖自穩(wěn)性差，側壁不穩(wěn)定，成洞條件差。地下水以點滴狀或線狀出水；隧道YK69+900YK69+970段圍巖級別為級，巖性為強中風化灰?guī)r、泥巖互層，裂隙較發(fā)育，巖質軟硬不均，巖體較破碎，碎裂碎裂鑲嵌層狀結構。自穩(wěn)性較差，拱頂圍巖無支護時，易產(chǎn)生掉塊、局部小規(guī)模小坍塌側壁較不穩(wěn)定。YK69+970YK70+405段圍巖等級為級，圍巖主要為中風化灰?guī)r泥巖互層，碎裂鑲嵌層狀、塊狀結構。裂隙稍發(fā)育，巖質軟硬，巖石完整性較好，層間結合好。自穩(wěn)性一

26、般，側壁穩(wěn)定性一般，成洞條件較好。洞身YK69+970YK70+405段穿過洼地側下方，洼地垂直發(fā)育高度可能已達到洞身地帶，洼地周圍巖體風化強烈，據(jù)鉆探揭露，強風化體距洞頂板的中風化層厚度約20m，施工時應加強支護及防排水措施，避免發(fā)生坍塌、突水事故;隧道最大埋深約71m，圍巖主要為龍馬溪組灰?guī)r、泥巖互層，部分為石牛欄組泥質灰?guī)r，灰?guī)r細晶結構，薄層中薄層層狀結構。圍巖級別VIVIII備注重度(kN/m3)172020232325彈性抗力系數(shù)K (MPa/m)1002002005005001200彈性模量E (GPa)121.36620泊松比0.350.450.300.350.250.30摩擦角

27、()202727393950粘聚力C (MPa) 0.050.20.20.70.71.5容許承載力(kPa) 4007001200180020003000摩擦系數(shù)f(圬工與圍巖)0.40.450.5(表面不光滑)表1.1 各類圍巖物理力學指標第二章 隧道總體設計2.1 一般規(guī)定與設計原則2.1.1 一般規(guī)定 隧道設計應滿足公路交通規(guī)劃的要求，設計根據(jù)現(xiàn)行有關規(guī)，規(guī)程和技術標準，借鑒參考相關類似工程，結合本隧道實際情況，其建筑限界、斷面凈空、隧道主體機構以及營運通風、照明等設施，應按照公路工程技術標準（JTG B01）規(guī)定的預計交通量設計，當近期交通量不大時，可采取一次設計，分期修建。2.1.2

28、 設計原則1.在地形、地段、地質、氣象、社會人文和環(huán)境等問題調查的基礎上，綜合比選隧道軸線方案的走向、平縱線型。洞口位置等，提出推薦方案。 2.地質條件很差時，特長隧道的位置應控制線路走向，以避開不良地質地段；長隧道的位置也應該盡可能的避開不良地質地段，并與路線走向綜合考慮；中、短隧道可服從路線走向。 3.根據(jù)公路等級和設計速度確定車道數(shù)和建筑限界。在滿足隧道功能和結構受力良好的前提下，確定經(jīng)濟合理的斷面輪廓。 4.隧道外平、縱斷面線型應協(xié)調，以滿足行車的安全，舒適要求。 5.根據(jù)隧道長度，交通量及其構成、交通方向以及環(huán)保要求等，選擇合理的通風方式，確定通風、照明、交通監(jiān)控等機電設施的設置規(guī)模

29、。必要時特長隧道應作防災專項設計。 6.應結合公路等級、隧道長度、施工方法、工期和營運要求，對隧道外防排水系統(tǒng)、消防給水系統(tǒng)，輔助通道、棄渣處理、管理設施、交通工程設施、環(huán)境保護等作綜合考慮。 7.當隧道與相鄰建筑物互有影響時，應在設計與施工中采取必要措施。2.2 主要技術標準及執(zhí)行規(guī)2.2.1 技術標準 1.公路等級：高速公路 2.設計速度：80km/h 3.隧道建筑限界： 建筑限界：0.75+0.5+23.75+0.75+0.75=10.25m 限界凈高：5.0m 4.汽車荷載等級： 公路級2.2.2 執(zhí)行規(guī) 1.公路工程技術標準（JTG B01-2003） 2.公路隧道設計規(guī)（JTG D

30、70-2004） 3.公路工程地質勘查規(guī)（JTJ 064-98） 4.公路隧道勘察規(guī)程（JTJ 064-98） 5.錨桿噴射混凝土支護技術規(guī)（GB 50086-2001） 6.地下工程防水技術規(guī)（GB 50108-2008） 7.公路隧道施工技術規(guī)（JTGF60-2009）2.3 設計依據(jù)1.省赤水至望謨高速公路（懷仁至赤水段）工程可行性研究報告2009 年5月關于懷仁至赤水高速公路可行性研究報告的批復黔發(fā)改交通（2009） 293 號3.省赤水至望謨高速公路（懷仁至赤水段）第二合同段勘查設計合同4.初測外業(yè)驗收咨詢報告2009年9月205.初測外業(yè)驗收會議紀要高路辦議20098號6.初步設計

31、咨詢報告2009年12月7.定測外業(yè)驗收咨詢報告2010年2月8.懷仁高速公路施工圖審查會議紀要（路高辦議201013號）2010年8 月25日9.相關技術標準、規(guī)、規(guī)程等2.4 隧道平面及縱斷面設計 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)工程地質條件等因素。隧道縱斷面設計綜合考慮了隧道長度、通風、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、縱面詳見相應圖紙。各隧道設置及平、縱指標見表2.1表2.1 隧道平縱設置一覽表隧道名稱線位隧道起訖樁號隧道長度(m)縱坡(%)進口段/出口段平曲線半徑進口段/出

32、口段備注何家寨隧道右線YK69+864YK70+510646m1.3/1.3緩和曲線/緩和曲線單坡2.5 隧道橫斷面設計2.5.1 隧道建筑限界 根據(jù)公路隧道設計規(guī)(JTG D70-2004)高速公路隧道建筑限界的規(guī)定： 本隧道的設計速度為80km/h，所以： 限界凈寬 0.75+0.5+3.752+0.75+0.75=10.25m（具體指標見表2.2） 限界凈高 5m (見圖2.1) 人行橫道建筑限界：高250cm 寬200cm表2.2 公路隧道建筑限界橫斷面組成最小寬度 （單位m） 公路 等級設計速度/（km/h）車道寬度 W 橫向寬度L 檢修道J建筑限界 凈寬左側 右側 左側 右側高速公

33、路 80 3.7520.5 0.75 0.75 0.7510.25圖2.1 公路隧道建筑限界（單位m）2.5.2 隧道襯砌輪廓線設計 根據(jù)公路隧道設計規(guī)(JTG D70-2004)的一般規(guī)定：襯砌設計應綜合考慮地質條件、斷面形狀、支護結構、施工條件等，并充分利用圍巖的自承能力。襯砌的輪廓線應盡可能地接近建筑限界，而且要盡量圓順。公路隧道設計規(guī)(JTG D70-2004)規(guī)定了隧道輪廓線的統(tǒng)一標準，即側墻為大半徑圓弧，拱部為單心圓拱，仰拱與側墻之間用小半徑的圓弧來連接。兩車道隧道標準輪廓斷面如圖2.2所示。圖2.2 兩車道隧道標準輪廓斷面圖(單位：cm2.6 支護形式的選擇2.6.1 洞門襯砌設

34、計 洞口工程設計以早進洞，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。 結合本隧道進出口的實際情況，進口均采用翼墻式洞門，采用C25混凝土。2.6.2 洞身襯砌設計 隧道洞身均依照新奧法”原理采用復合式襯砌，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，以模筑混凝土為二次襯砌，共同組成永久性承載結構。在初支和二襯之間鋪設1.2mmHDPE單面自粘膠膜防水板為防水層。襯砌結構支護參數(shù)根據(jù)圍巖級別、工程地質水文地質條件、地形及埋置深度、結構受力特點、并結合工程施工條件、環(huán)境條件、通過工程類比法和結構計算綜合分析擬定。第三章 洞門設計與計算

35、3.1 洞口地質條件3.1.1 懷仁端洞口洞口所處地段地貌為斜坡，地形坡度位34，表層第四系覆蓋層為素填土、碎石土、角礫土，厚度一般為2.019.3m。下伏基巖巖性為龍馬溪組灰?guī)r、泥巖互層，強風化層厚度大，巖質軟，巖體呈松散碎裂狀結構。3.1.2 赤水段洞口洞口所處地段微地貌為緩坡，巖性為石牛欄組泥質灰?guī)r，巖質較硬，表層第四系覆蓋層為角礫土碎石土、素填土，松散狀，其分布不均，厚度約2.06.2m。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條件等因素，結合邊坡、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級圍巖，圍巖條件理想，所以

36、進出口均采用翼墻式洞門。3.3 洞門各部的尺寸擬定根據(jù)公路隧道設計規(guī)(JTG D70-2004)規(guī)定，結合洞門所在地段的工程地質條件，為了保證洞門的排水要求和穩(wěn)定性，基礎設施及洞門尺寸為：1.洞門高為12.2m，墻厚，翼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.翼墻厚度為，翼墻長度，翼墻坡度為，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。 3.1 洞門參數(shù)確定 仰坡坡率 計算摩擦角(

37、) 容重（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 0.400.35 1:1.25 4345 18 0.4 0.300.25 1:1.5 3840 17 0.350.4 0.25 3.2 洞門墻主要驗算規(guī)定墻身截面荷載效應值Sd結構抗力效應值Rd(按極限狀態(tài)算)墻身截面偏心距e0.3倍截面厚度基底應力地基容許承載力基底偏心距eB/6，B墻底寬度滑動穩(wěn)定安全系數(shù)Kc1.3傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)K01.63.4 計算參數(shù) 1.擋土墻的邊坡、仰坡坡度 2.地層容重c=18KN/m3

38、 3.地層計算摩擦角4.基底摩擦系數(shù)f=0.4 5.基底控制壓應力=0.4Mpa 6.仰坡坡腳=45，tan=1，=5.93.5 建筑材料的容許應力與容重翼墻的材料為水泥砂漿片石砌體，水泥砂漿的強度等級為M10，片石的強度等級為MU100。容重c =22KN/m3 ，容許應力=2.2Mpa。3.6 洞門穩(wěn)定性驗算3.6.1 計算洞門前一延米的平均高度 洞門前一延米處的高度： 則洞門前一延米處的平均高度為3.6.2 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，()

39、；圍巖計算摩擦角()；洞門后仰坡坡角()；墻面傾角()。(3.2) (3.3)(3.4)(3.5)(3.6) 式中 土壓力(Kpa)；洞門前一延米的平均高度；側壓力系數(shù)；地層容重（）翼墻的寬度；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（m），取b=1m；墻背土體平破裂角；翼墻現(xiàn)澆混凝土重度；土壓力計算模式不確定系數(shù)，可取=0.6； 取=5.9， =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 3.6.3 翼墻穩(wěn)定性驗算抗傾覆穩(wěn)定性驗算：擋土墻在荷載作用下應繞著墻趾產(chǎn)生傾覆的時候，應該滿足下式： （3.7） 式中： 傾

40、覆穩(wěn)定系數(shù)，K01.6；全部的垂直力對墻趾的穩(wěn)定力矩(kNm)；全部的水平力對墻趾的穩(wěn)定力矩(kNm)。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)定性要求b.合力偏心距驗算 設作用于基底上的垂直合力為 （3.9） 設其對墻趾的力臂是S，合力偏心距為e 合力在中心線的左側 計算結果滿足要求 又： （3.10） 滿足基底壓應力要求。3.6.4 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： 墻身截面偏心強度滿足要求 3.6.5 主洞與翼墻共同作用的a.土壓力

41、計算b.滑動穩(wěn)定性驗算： 滿足滑動穩(wěn)定要求。通過以上的驗算，說明何家寨翼墻式洞門的尺寸合理，詳圖見設計圖紙。第四章 隧道初期支護設計與計算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合支護形式。隧道開挖后，為控制圍巖應力適量釋放和變形，增加結構安全度和方便施工，隧道開挖后立即施作剛度較小并作為永久承載結構一部分的結構層。4.2 初期支護的設計何家寨隧道為高速公路中隧道，隧道洞口段為級圍巖，隧道洞身段圍巖等級為、級。其中級圍巖長81米，級圍巖長130米，級圍巖長435米。級圍巖的側壁不穩(wěn)定，成洞條件差，自穩(wěn)性差

42、，容易產(chǎn)生大塌方；、圍巖自穩(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，何家寨隧道應該采用復合式襯砌，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、超前小導管等超前支護措施。復合式襯砌可以采用工程類比的方法進行設計，并通過理論分析來進行驗算。初期支護的參數(shù)按規(guī)，并應根據(jù)現(xiàn)場圍巖監(jiān)控量測信息對設計支護參數(shù)進行必要的凋整。4.3 = 5 * ROMAN * MERGEFORMAT V級圍巖初期支護機構計算本隧道襯砌輪廓線半徑為

43、5.43m， = 5 * ROMAN * MERGEFORMAT V級圍巖預留變形量100mm，初襯厚度25cm，二襯厚度45cm，隧道的開挖半徑a=5.43+0.1+0.25+0.45=6.23m。隧道初期支護的結構計算采用剪切滑移破壞法計算，計算原理如圖4.1： 圖4.1 剪切滑移破壞法示意圖現(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。計算所得的值應滿足不等式： (4.3)式中 巖體中開挖隧道后防止產(chǎn)生剪切滑移破壞所

44、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(應力集中區(qū))形成兩個剪切滑移面。當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) (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0；剪切區(qū)高度；剪切滑移面的平均傾角。(4.7)(4.8) (4.9)式中 圍巖摩擦角，??；剪切滑移面與最小主應力軌跡線成角，、均見圖4.1；加固帶高

45、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的噴混凝土支護抗力，即： (4.10)式中：每米隧道鋼材的當量面積，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，?。讳摬牡募羟薪?，一般采用代入式中可得：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.錨桿粘結破壞，即砂漿錨桿與孔壁之間的粘結力不

46、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，在此設計中?。诲^固段長度，為；孔壁與注漿體之間極限粘結強度，??；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0圍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：(4.14)式中 S剪切滑移面長度； n、n分別為沿滑移面的剪切應力和垂直于滑移面的正應力。剪切滑移曲面半徑：、按摩爾包絡線為直線時的假

47、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 包絡線圖最小主應力3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構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； P3錨桿提供的徑向支護力。將數(shù)據(jù)代入上式可得：將1、3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

48、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)。當處于受力極限平衡狀態(tài)時，所求得的支護抗力即為。當滑移體處于受力極限平衡狀態(tài)時圖4.3 開挖支護后坑道受力示意圖 （4.24）卡斯特納公式 （4.25）則 （4.26） 式中：為圍巖的重度，此處為級圍巖，取=20KN/m3為初始應力，設處于均質巖體中，則塑性系數(shù)巖石單軸抗壓強度 則： 將數(shù)據(jù)帶入式中得即：支護設計滿足要求 同理可得出、圍巖條件下的初支數(shù)據(jù)見表4.1表4.1 隧道復合式襯砌初期支護的設計參數(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= 3 * ROMANIII10拱、墻拱、

49、墻2525= 4 * ROMANIV15拱、墻拱、墻2525拱、墻= 4 * ROMANV25拱、墻拱、墻2020拱、墻、仰拱表中 1錨桿沿著隧道周圍徑邊布置，采用全長粘結型，按梅花形排列，采用22鋼筋； 2鋼筋網(wǎng)布置成矩形，采用8的鋼筋，鋼筋搭接長度為30d，鋼筋網(wǎng)與錨桿焊接； 3采用I20a工字鋼鋼架支護，截面面積為35.578cm2，間距：1m(V級)、1m(IV級)； 4鋼架與圍巖之間的噴射混凝土保護層厚度和臨空一側的混凝土保護層厚度均5cm； 5噴射混凝土采用C25，鋼筋網(wǎng)選用HPB235鋼筋。第五章 隧道二次襯砌設計5.1 概述隧道二次襯砌是隧道工程施工在初期支護側施作的模筑混凝土

50、或鋼筋混凝土襯砌，與初期支護共同組的復合式襯砌。指在隧道做完初支的條件下，用混凝土等材料修建的層襯砌，以達到加固支護、方便設置照明、通訊等設施的作用，以適應現(xiàn)代化高速道路隧道建設的要求。5.2 隧道深淺埋確定5.2.1 計算斷面參數(shù)確定隧道寬度輪廓線寬度+襯砌厚度+預留變形量；隧道高度輪廓線高度+襯砌厚度+預留變形量； 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，并結合地質條件、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； 在礦山法施工條件下，級圍巖?。患墖鷰r取 。 （5-2）隧道寬度，本隧道?。粐?/p>

51、巖級別；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，當時，取，當，取。 在級圍巖情況下級圍巖隧道最大埋深為20m 當埋深大于時，為深埋，當埋深小于時為淺埋 在級圍巖情況下 對于級圍巖，均大于淺埋分界深度，為深埋 在級圍巖情況下 對于級圍巖，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 級圍巖壓力計算由于在級圍巖覆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

52、） （5-4） （5-5） 式中隧道寬度；側壓力系數(shù)；隧道埋深，在此?。黄屏衙媾c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） （5-8）式中作用在支護結構兩側的水平側壓力側向均部壓力隧道底到地面的距離， 5.3.2 級圍巖壓力計算 級圍巖全段均為深埋，所以：，取5.3.3 級圍巖壓力計算級圍巖全段均為深埋，所以：5.4 V級圍巖二次襯砌理正巖土軟件驗算（電算）本設計利用理正巖土5.6版本軟件算隧道二次襯砌表5.1 襯砌基本參數(shù)設計參數(shù)指標規(guī)標準砼規(guī)GB50010-2002承載能力極限狀態(tài)01.0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

53、高圖5.2 計算簡圖5.4.1 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)側拱半徑8.380(m)側拱角度15.000(度)側拱厚度0.450(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)0.000(kN/m)底部山巖壓力(中)0.000(kN/m)側向山巖壓力(上)108

54、.000(kN/m)側向山巖壓力(下)150.250(kN/m)頂部山巖壓力(側)：254.500(kN/m)頂部山巖壓力(中)254.500(kN/m)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)()0.400頂拱灌漿壓力20.000(kPa)頂拱灌漿壓力作用圍角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 1.00 4 側巖壓力 1.00 5 水力 1.00 6 外水壓力 1.00 7 頂部灌漿壓力 1.00

55、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)拉結筋計算：計算拉結筋等級：HPB335(fy=300MPa,fyk=335MPa)拉結筋間距：100(mm)配筋計算as：65(mm)配筋調整系數(shù)：1.00裂縫計算：計算最大裂縫寬度允許值：0.40(mm)單側擬采用縱筋直徑：20(mm)砼保護層厚度：50(mm)5.4.2 級圍巖二襯力配筋結果通過理正巖土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5.65.10。圖5.3 襯砌外側縱筋配置圖5.4.3 級圍巖二襯力配筋計算表5.6 底拱

56、力配筋計算分段軸向力剪力彎矩切向位移法向位移轉角圍巖抗力單側縱筋(配筋率)拉結筋面積截面驗算N(kN)Q(kN)M(kN.m)U(mm)V(mm)W(度)(kPa)As（）(mm2)Av(mm2)0-17520.00062.030.0000.5860.0000.1900.0(0.23%)146.3滿足1-1750-33.770.503-0.0810.6170.0080.1900.0(0.23%)146.3滿足2-1744-64.095.059-0.1650.7200.0170.1900.0(0.23%)146.3滿足3-1735-86.2132.874-0.2520.9200.0310.127

57、86.8(0.72%)146.3滿足4-1723-94.4178.565-0.3491.2550.0490.1900.0(0.23%)146.3滿足5-1708-80.6223.253-0.4591.7710.0730.2900.0(0.23%)146.3滿足6-1692-34.3253.456-0.5892.5130.1020.3900.0(0.23%)146.3滿足7-167656.67250.030-0.7473.5100.1330.4900.0(0.23%)146.3滿足8-1661205.2187.529-0.9424.7550.1590.5900.0(0.23%)146.3滿足9-

58、1650422.234.453-1.1816.1780.1740.6900.0(0.23%)146.3滿足10-1646713.1-244.93-1.4687.6180.1630.8900.0(0.23%)146.3滿足表5.7 側拱力配筋計算分段軸向力剪力彎矩切向位移法向位移轉角圍巖抗力單側縱筋(配筋率)拉結筋面積截面驗算N(kN)Q(kN)M(kN.m)U(mm)V(mm)W(度)(kPa)As（）(mm2)Av(mm2)0-1646713.1-244.93-1.467.6180.160.8900.0(0.23%)146.3滿足1-1720603.5-328.64-2.437.7270.1

59、50.8914.1(0.24%)146.3滿足2-1779487.9-398.04-3.407.6940.140.81550.9(0.40%)146.3滿足3-1823366.8-452.40-4.367.5150.130.82054.0(0.53%)146.3滿足4-1850240.5-491.04-5.297.1870.110.72416.3(0.63%)146.3滿足5-1862109.0-513.30-6.176.7140.100.72631.2(0.68%)146.3滿足6-1857-27.5-518.54-6.986.1020.080.62692.0(0.70%)146.3滿足7-

60、1837-169-506.09-7.715.3600.060.52592.0(0.67%)146.3滿足8-1800-316-475.31-8.344.4990.050.42324.8(0.60%)146.3滿足9-1747-467-425.57-8.853.5350.040.41884.2(0.49%)146.3滿足10-1677-623-356.28-9.242.4860.020.21264.6(0.33%)146.3滿足表5.8 側底圓角力配筋計算分段軸向力剪力彎矩切向位移法向位移轉角圍巖抗力單側縱筋(配筋率)拉結筋面積截面驗算N(kN)Q(kN)M(kN.m)U(mm)V(mm)W(度