隧道畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p>　　本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）</p><p>　　題 目：隧道設(shè)計(jì)</p><p>　　2012 年 6 月</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　改革開放以后，國(guó)民經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展，公路客貨運(yùn)輸量大幅度增長(zhǎng)，現(xiàn)有公路通行能力不足的矛盾日益突出，迫切需要提高公路等級(jí)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，高速

2、公路將成為中國(guó)公路建設(shè)的主流。然而公路隧道所需要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件遠(yuǎn)高于鐵路隧道和其他隧道工程，因此，對(duì)公路隧道設(shè)計(jì)理念、設(shè)計(jì)方法和施工方法的探索和研究是十分必要的。由于公路等級(jí)提高對(duì)線型和坡度的要求，高速公路越嶺必然要求越來越多的采用隧道方案，這既能克服地形和高程障礙，改善線路，提高車速，縮短里程，節(jié)約燃料，節(jié)省時(shí)間，減少對(duì)植被的破壞，保護(hù)生態(tài)環(huán)境；又可有效防止落石、塌方、雪崩和崩塌等自然條件，提高了行車的安全性、可靠性和舒適度，同時(shí)又能

3、和當(dāng)?shù)丨h(huán)境相協(xié)調(diào)及保全自然景觀。因此，從經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益和國(guó)際大趨勢(shì)來看，安全、經(jīng)濟(jì)、合理、美觀的公路隧道研究迫在眉睫。</p><p>　　本設(shè)計(jì)課題為高速公路隧道，重點(diǎn)研究隧道內(nèi)輪廓的確定，隧道洞門的設(shè)計(jì)，二次襯砌的設(shè)計(jì)和新奧法施工。</p><p>　　石峽2號(hào)隧道為分離式單向行駛兩車道隧道，左線全長(zhǎng)218m，圍巖的基本情況為：Ⅳ級(jí)圍巖長(zhǎng)160m；Ⅴ級(jí)圍巖長(zhǎng)58m。右線全長(zhǎng)219m

4、，圍巖的基本情況為：Ⅳ級(jí)圍巖長(zhǎng)150m；Ⅴ級(jí)圍巖長(zhǎng)69m。</p><p>　　隧道洞門設(shè)計(jì)成端墻式洞門；隧道采用新奧法施工，隧道襯砌采用復(fù)合式襯砌；隧道開挖Ⅳ、Ⅴ級(jí)圍巖使用臺(tái)階分部開挖法，采用鉆爆法開挖；隧道的輔助施工方法有超前小導(dǎo)管注漿和超前錨桿；隧道通風(fēng)方式為自然通風(fēng)。</p><p>　　隧道經(jīng)過多次計(jì)算和驗(yàn)算后，洞門、襯砌和通風(fēng)合格，可以正常施工。</p><

5、p>　　關(guān)鍵詞：公路隧道；新奧法；復(fù)合式襯砌；通風(fēng)；結(jié)構(gòu)內(nèi)力</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　After the reform and opening-up policy, the national economy is booming, highway passenger-cargo traffic volume in

6、creases substantially, the existing highway capacity manual insufficient contradiction have become increasingly prominent, the urgent need to improve road level and technical standard, the highway will become the mainstr

7、eam of the road construction in China. However,highway tunnel of technical and economic conditions needed than railway tunnel and other tunnel project of highway tunn</p><p>　　This design task is highway tun

8、nel.The key of the research are the tunnel profile, the design of the tunnel ventilation determined, the second lining design and new Austrian tunneling method.</p><p>　　The lane of the tunnel Shixia 2 separ

9、ate one-way traffic for the two-lane tunnel, a total length of the left hand lane is 218m, The basic situation of the surrounding rock：the length of Ⅳ grade rock is 160m;the length of Ⅴ grade rock is 58m.A total length o

10、f the right hand lane is 219m, The basic situation of the surrounding rock：the length of Ⅳ grade rock is 150m;the length of Ⅴ grade rock is 69m.</p><p>　　Portal designed wing of the tunnel wall Portal; Tunne

11、l NATM construction, tunnel lining using cmposite lining; Ⅳ,Ⅴ grade level divisions surrounding the use of open digging method, using drill and blast excavation method; tunnel construction methods of supporting small cat

12、heter advanced and ahead of grouting bolt; tunnel ventilation for natural ventilation.</p><p>　　After several rounds of the tunnel after the calculation and checking, portal, lining, lighting and ventilation

13、 qualified to normal construction.</p><p>　　Key words: Highway Tunnel; New Austrian Tunneling Method; composite lining; Ventilation;Internal Forces</p><p><b>　　目錄</b></p><

14、p>　　第一章 工程概況1</p><p>　　第一節(jié) 隧道概況1</p><p>　　第二節(jié) 地形地貌1</p><p>　　第三節(jié) 工程地質(zhì)條件1</p><p>　　第四節(jié) 水文地質(zhì)條件1</p><p>　　第五節(jié) 不良地質(zhì)現(xiàn)象2</p><p>　　第六節(jié) 地震及區(qū)域

15、穩(wěn)定性2</p><p>　　第七節(jié) 圍巖分級(jí)2</p><p>　　第八節(jié) 設(shè)計(jì)參數(shù)取值3</p><p>　　第九節(jié) 工程地質(zhì)評(píng)價(jià)與建議3</p><p>　　第二章 設(shè)計(jì)要求4</p><p>　　第一節(jié) 主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)4</p><p>　　第二節(jié) 設(shè)計(jì)規(guī)范5</p&g

16、t;<p>　　第三章 洞口及洞門設(shè)計(jì)6</p><p>　　第一節(jié) 一般規(guī)定6</p><p>　　第二節(jié) 洞口工程6</p><p>　　第三節(jié) 洞門工程6</p><p>　　第四節(jié) 洞門構(gòu)造要求7</p><p>　　第五節(jié) 洞門尺寸擬定8</p><p>　　

17、第六節(jié) 洞門計(jì)算8</p><p>　　第四章 襯砌內(nèi)力計(jì)算16</p><p>　　第一節(jié) Ⅴ級(jí)圍巖襯砌設(shè)計(jì)16</p><p>　　第二節(jié) Ⅳ級(jí)圍巖襯砌設(shè)計(jì)28</p><p>　　第五章 輔助工程設(shè)計(jì)38</p><p>　　第一節(jié) 超前錨桿38</p><p>　　第二節(jié) 超

18、前小導(dǎo)管注漿38</p><p>　　第六章 施工方法41</p><p>　　第一節(jié) 施工方案影響因素41</p><p>　　第二節(jié) 新奧法施工方案比選41</p><p>　　第三節(jié) 鑿巖爆破設(shè)計(jì)43</p><p>　　第四節(jié) 隧道通風(fēng)設(shè)計(jì)49</p><p>　　第五節(jié) 隧

19、道防水與排水51</p><p>　　第六節(jié) 現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)53</p><p><b>　　結(jié)論55</b></p><p><b>　　致謝56</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)57</b></p><p>　　附錄 石峽2號(hào)公路

20、隧道設(shè)計(jì)圖紙58</p><p><b>　　第一章 工程概況</b></p><p><b>　　第一節(jié) 隧道概況</b></p><p>　　擬建隧道位于黔江市城西辦事處，距黔江市區(qū)約0.5km。距319國(guó)道約200m，隧道附近無高壓線。隧道進(jìn)出口均位于沖溝斜坡上，進(jìn)口交通較方便，洞身及出口交通不方便。 </p

21、><p>　　隧道為雙向行駛的公路隧道，設(shè)計(jì)為分離式隧道，單洞設(shè)計(jì)為10.25×5m，兩洞相距7.5～7.1m，左幅起止樁號(hào)為ZK04+618～ZK04+836，長(zhǎng)218m，進(jìn)口設(shè)計(jì)隧道路面高程677.3m，出口設(shè)計(jì)隧道路面高程677.9m；右幅起止樁號(hào)YK04+642～YK04+861，全長(zhǎng)219m，進(jìn)口設(shè)計(jì)隧道路面高程676.5m，出口設(shè)計(jì)隧道路面高程676.9m，左線洞身最大埋深47.5m，右線洞身最

22、大埋深45.9m，設(shè)計(jì)隧道路面高程676.5～677.6m，軸線方向28°，隧道縱坡1.5%。</p><p><b>　　第二節(jié) 地形地貌</b></p><p>　　處于構(gòu)造剝蝕侵蝕低山嶺脊與沖溝相間區(qū)，為越嶺隧道段。地表林木覆蓋，植被茂密。線路沿線山體沖溝發(fā)育，多為V字形，溝底狹窄，切深30～50m，兩側(cè)斜坡較陡，坡度30°～50°

23、，相對(duì)高差約70～150m，小沖溝數(shù)量較多，切割淺，均為干溝。隧道所穿越地面最大高程732m，洞身最大埋深47.5m。</p><p>　　進(jìn)口段位于一走向150°的V形沖溝左側(cè)斜坡坡腳近溝底處，斜坡坡向240°。斜坡呈凸線形，斜坡下陡上緩，坡度30°～50°，沖溝切深20～40m，溝底及斜坡基巖出露，巖層走向與洞軸線走向基本一致，巖層傾角平緩，坡體植被茂密，多為雜草及灌木

24、。</p><p>　　出口段位于一走向130°的V形沖溝左側(cè)斜坡坡腳近溝底處，斜坡坡向25°。斜坡呈凸線形，斜坡下陡上緩，坡度30°～55°，沖溝切深20～30m，溝底及斜坡基巖出露。坡體植被茂密，多為雜草及灌木。</p><p>　　第三節(jié) 工程地質(zhì)條件</p><p>　　隧址區(qū)出露地層為：志留系中統(tǒng)羅惹坪組第一段頁(yè)巖夾

25、少量粉砂巖：頁(yè)巖灰綠色，泥質(zhì)膠結(jié)為主，少量硅質(zhì)，單層厚度1～2cm。局部夾少量粉砂巖。</p><p>　　強(qiáng)風(fēng)化頁(yè)巖夾粉砂巖：該層主要分布在隧道進(jìn)口段上方，工程性質(zhì)差。其彈性縱波速為895～1030m/s。</p><p>　　中風(fēng)化頁(yè)巖夾粉砂巖：該層為隧道的主要圍巖，分布于隧道進(jìn)口至洞身段，裂隙較發(fā)育～稍發(fā)育，巖體較破碎～較完整，屬較軟巖，作為圍巖地層，開挖后易產(chǎn)生拱頂松動(dòng)，掉塊現(xiàn)象。

26、工程地質(zhì)性質(zhì)相對(duì)較好，其彈性縱波速為2958～3866m/s。</p><p>　　第四節(jié) 水文地質(zhì)條件</p><p>　　隧道區(qū)內(nèi)地表水系不發(fā)育，無常年性地表水體，地表水主要為大氣降水形成的地表徑流，主要通過大氣蒸發(fā)及地表徑流排泄，部分沿裂隙面下滲。隧道進(jìn)、出口位于山體斜坡位置，應(yīng)注意暴雨期間地表面流水對(duì)洞口的沖刷破壞作用，宜采取截流、疏排等措施。隧道進(jìn)出口斜坡坡腳為一沖溝，勘察期間河

27、水流量約0.5L/s。區(qū)內(nèi)地下水類型為基巖風(fēng)化裂隙水，主要接受大氣降水補(bǔ)給，受地形及補(bǔ)給條件限制，地下水貧乏。</p><p>　　隧址區(qū)地層為志留系中統(tǒng)羅惹坪組頁(yè)巖，除透鏡狀的粉砂巖為相對(duì)透水層外，其余均為相對(duì)隔水層，地下水主要為基巖裂隙空隙水，主要接受隧址區(qū)及隧道洞身段地表大氣降雨的補(bǔ)給。大氣降水主要沿地表排泄出隧址區(qū)，小部分下滲成地下水。在隧道區(qū)沖溝內(nèi)，則分布有少量松散巖類孔隙水。據(jù)地面調(diào)查及探訪，在隧址區(qū)

28、中無自然泉點(diǎn)出露，水文地質(zhì)條件較簡(jiǎn)單。</p><p>　　第五節(jié) 不良地質(zhì)現(xiàn)象</p><p>　　根據(jù)地質(zhì)調(diào)查，本區(qū)無大的不良地質(zhì)。</p><p>　　擬建路線廣泛出露志留系頁(yè)巖夾砂巖。受區(qū)域環(huán)境地質(zhì)制約，路線區(qū)巖石風(fēng)化類型主要為層狀風(fēng)化。層狀風(fēng)化在區(qū)內(nèi)具有從地表→深部逐漸由全風(fēng)化（殘積土）→強(qiáng)風(fēng)化→中風(fēng)化→微風(fēng)化隨深度變化的規(guī)律。強(qiáng)風(fēng)化巖體強(qiáng)度低，松散，易導(dǎo)

29、致開挖路段邊坡失穩(wěn)。工作區(qū)內(nèi)巖體強(qiáng)風(fēng)化帶厚度一般在3～15m。</p><p>　　根據(jù)路線沿線公路、房屋等建筑開挖情況調(diào)查，頁(yè)巖段強(qiáng)風(fēng)化層較厚，風(fēng)化層節(jié)理裂隙極為發(fā)育，在開挖面遇雨后便有碎屑散落、遇水軟化導(dǎo)致坡體強(qiáng)風(fēng)化帶內(nèi)淺層巖體順構(gòu)造裂隙滑塌。</p><p>　　進(jìn)出口邊坡主要為巖質(zhì)邊坡，邊坡坡度較陡，靠近沖溝、河谷段多為陡崖，崖高10～30m，出露巖性主要為志留系頁(yè)巖，巖體裂隙發(fā)育

30、，在表層巖體裂隙極發(fā)育。</p><p>　　第六節(jié) 地震及區(qū)域穩(wěn)定性</p><p>　　根據(jù)《中國(guó)地震動(dòng)峰值加速度區(qū)劃圖》GB18300—2001圖A及《中國(guó)地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期區(qū)劃圖》GB18300—2001圖B，路線區(qū)地震動(dòng)峰值加速度為0.05g，對(duì)應(yīng)的地震基本烈度Ⅵ度，反應(yīng)譜特征周期為0.35s，其抗震設(shè)計(jì)建議按《公路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》JTJ004-89執(zhí)行。</p>

31、<p><b>　　第七節(jié) 圍巖分級(jí)</b></p><p>　　本隧道圍巖分級(jí)采用鉆孔和圍巖彈性縱波速相結(jié)合的辦法，在隧道進(jìn)出口段，以鉆孔提供的BQ[BQ]值為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分級(jí)，在隧道洞身處沒有鉆孔資料，采用聲波測(cè)井、震探和巖性提供的圍巖彈性縱波速對(duì)圍巖進(jìn)行分級(jí)。結(jié)合巖體中結(jié)構(gòu)面發(fā)育程度綜合確定Kv值，從而定性劃分圍巖級(jí)別。圍巖分級(jí)見表1-1。</p><p&

32、gt;　　表1-1 圍巖分級(jí)表</p><p>　　第八節(jié) 設(shè)計(jì)參數(shù)取值</p><p>　　根據(jù)隧道區(qū)巖石力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)資料及圍巖級(jí)別，各類圍巖物理力學(xué)指標(biāo)建議值見表1-2，各級(jí)圍巖巖體物理力學(xué)參數(shù)及圍巖自穩(wěn)能力見表1-3。</p><p>　　表1-2 隧道圍巖物理力學(xué)指標(biāo)建議值</p><p>　　表1-3 各級(jí)圍巖巖體物理力學(xué)參數(shù)及圍巖

33、自穩(wěn)能力表</p><p>　　第九節(jié) 工程地質(zhì)評(píng)價(jià)與建議</p><p>　　本隧道方案共劃分3個(gè)圍巖段，圍巖級(jí)別為Ⅳ、Ⅴ級(jí)。各圍巖段工程地質(zhì)評(píng)價(jià)及工程建議如下：</p><p>　　ZK04+618～ZK04+643,長(zhǎng)25m,( YK04+642～YK04+672,長(zhǎng)30m)進(jìn)口段: 圍巖級(jí)別為Ⅴ級(jí)，進(jìn)口段位于一走向150°的V形沖溝左側(cè)斜坡坡腳近溝

34、底處，斜坡坡向240°。斜坡呈凸線形，斜坡下陡上緩，坡度30°～50°，沖溝切深20～40m，溝底及斜坡基巖出露，巖層走向與洞軸線走向基本一致，巖層傾角平緩，地層為志留系頁(yè)巖夾少量粉砂巖，開挖過程中可能產(chǎn)生洞口坍塌，拱部無支護(hù)時(shí)，可出現(xiàn)局部坍塌。受大氣降水影響明顯，隧道出水一般為滴水。</p><p>　　隧道洞身段左線（ZK04+643～ZK04+803）,長(zhǎng)160m、右線（YK0

35、4+672～YK04+822,長(zhǎng)150m）：圍巖級(jí)別為IV級(jí)，圍巖為志留系下統(tǒng)龍馬溪組頁(yè)巖夾粉砂巖，裂隙較發(fā)育，為相對(duì)隔水層。圍巖自穩(wěn)性一般，隧道開挖中可能產(chǎn)生掉塊及塌方。</p><p>　　ZK04+803～ZK04+836，長(zhǎng)33m、(YK04+822～YK04+,861,長(zhǎng)39m)出口段: 圍巖級(jí)別為Ⅴ級(jí)，出口段位于一走向130°的V形沖溝左側(cè)斜坡坡腳近溝底處，斜坡坡向200°。斜坡呈

36、凸線形，斜坡下陡上緩，坡度30°～45°，沖溝切深20～30m，溝底及斜坡基巖出露，巖層走向與洞軸線走向近乎一致，巖層傾角平緩，地層為志留系頁(yè)巖夾少量粉砂巖,為軟巖，巖體較破碎，開挖過程中可能產(chǎn)生洞口坍塌，拱部無支護(hù)時(shí)，可出現(xiàn)局部坍塌。受大氣降水影響明顯，隧道出水一般為滴水。</p><p>　　IV級(jí)圍巖在拱部無支護(hù)時(shí)可能松動(dòng)破壞，易出現(xiàn)坍塌及掉塊，可能發(fā)展形成中～大塌方，側(cè)壁穩(wěn)定性較差，爆

37、破震動(dòng)過大易坍塌，施工時(shí)可采取光面爆破，施工時(shí)可采用臺(tái)階分部開挖，二次復(fù)合支護(hù)。</p><p>　　Ⅴ級(jí)圍巖的裂隙發(fā)育，層間結(jié)合較差，洞體無支護(hù)時(shí)可產(chǎn)生較大的坍塌，側(cè)壁穩(wěn)定性較差，施工時(shí)可采用導(dǎo)洞或臺(tái)階分部開挖，二次復(fù)合支護(hù)。</p><p>　　地質(zhì)縱斷面見附圖1。</p><p><b>　　第二章 設(shè)計(jì)要求</b></p>

38、<p>　　第一節(jié) 主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)</p><p>　　2.1.1 交通量 </p><p>　　隧道設(shè)計(jì)按遠(yuǎn)期交通量（2030年交通量值）設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1.2 設(shè)計(jì)速度</p><p>　　隧道幾何線形，斷面凈空按80km/h設(shè)計(jì)。</p><p>　　隧道照明設(shè)計(jì)速度按80km/h設(shè)計(jì)。

39、</p><p>　　隧道通風(fēng)設(shè)計(jì)速度按80km/h設(shè)計(jì)。</p><p>　　2.1.3 隧道建筑界限：</p><p>　　根據(jù)《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTGB01—2003）確定隧道建筑界限如圖2-1。</p><p>　　圖2-1 公路隧道建筑限界（單位：cm）</p><p>　　石峽2號(hào)公路隧道為單向雙車道，

40、設(shè)計(jì)時(shí)速為80km/h，根據(jù)的有關(guān)規(guī)定，隧道建筑限界高度：H=5.0m；車道寬度：W=3.75×2 m；左側(cè)向?qū)挾龋篖L=0.50m；右側(cè)向?qū)挾龋篖R=0.75m；左頂角寬度：EL=1.0m；右頂角寬度：ER=1.0m；檢修道左側(cè)：J=0.75 m；檢修道右側(cè)：J=0.75 m；路面坡度：i=1.5%；隧道建筑限界凈寬：10.25m。</p><p>　　2.1.4公路隧道內(nèi)輪廓的基本形式</p&

41、gt;<p>　　我國(guó)公路隧道建設(shè)規(guī)模較大，各地在設(shè)計(jì)隧道橫斷面時(shí)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，隧道輪廓有采用圓形襯砌斷面、直墻式襯砌斷面及曲墻式襯砌斷面。在石峽2號(hào)公路隧道中，我采用了曲墻式襯砌斷面作隧道的橫斷面形式。其中石峽2號(hào)公路隧道兩車道曲墻式三心圓隧道內(nèi)輪廓如圖2-2。</p><p>　　圖2-2 隧道內(nèi)輪廓圖（單位：cm）</p><p><b>　　第二節(jié) 設(shè)計(jì)規(guī)范&

42、lt;/b></p><p>　　本次公路隧道設(shè)計(jì)所參考和采用的技術(shù)規(guī)范包括：</p><p>　　《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》 JTG D70-2004</p><p>　　《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》 JTG F60-2009</p><p>　　《錨桿噴射混凝土施工技術(shù)規(guī)范》 GB 50086-2001</p><p>

43、;　　《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》 GB 50108-2001</p><p>　　《公路水泥混凝土路面技術(shù)規(guī)范》 JTG F30-2003</p><p>　　《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》 JTG B01-2003</p><p>　　《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》 JTG D60-2004</p><p>　　《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》 JTG D63

44、-2007</p><p>　　《爆破安全規(guī)程》 GB6722-2011</p><p>　　《公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計(jì)規(guī)范》 JTJ026.1-1999</p><p>　　第三章 洞口及洞門設(shè)計(jì)</p><p><b>　　第一節(jié) 一般規(guī)定</b></p><p>　　1.洞口位置應(yīng)根據(jù)地形、地質(zhì)

45、條件，同時(shí)結(jié)合環(huán)境保護(hù)、洞外有關(guān)工程及施工條件、運(yùn)營(yíng)要求，通過經(jīng)濟(jì)、技術(shù)比較確定。</p><p>　　2.隧道應(yīng)遵循“早進(jìn)洞、晚出洞”的原則，不得大挖大刷，確保邊坡及仰坡的穩(wěn)定。</p><p>　　3.洞口邊坡、仰坡頂面及其周圍，應(yīng)根據(jù)情況設(shè)置排水溝及截水溝，并和路基排水系統(tǒng)綜合考慮布置。</p><p>　　4.洞門設(shè)計(jì)應(yīng)與自然環(huán)境相協(xié)調(diào)。</p>

46、<p><b>　　第二節(jié) 洞口工程</b></p><p>　　1.洞口的邊坡及仰坡必須保證穩(wěn)定。有條件時(shí)，應(yīng)貼壁進(jìn)洞；條件限制時(shí)，邊坡及仰坡的設(shè)計(jì)開挖最大高度可按表3-1控制。</p><p>　　表3-1 洞口邊、仰坡控制高度</p><p>　　2.隧道洞口覆蓋層較薄，也是地表水流經(jīng)之處，很容易滲透到襯砌內(nèi)部，所以在仰坡周

47、圍應(yīng)設(shè)置排水溝及截水溝，使地表水入槽，避免滲水漏水，避免地表水漫流。洞頂排水溝要引到路塹排水溝，把水排出路基之外，否則會(huì)釀成水災(zāi)，影響路基的穩(wěn)定。</p><p>　　3.洞口邊仰坡應(yīng)采取必要的防護(hù)措施，如護(hù)面墻，石砌護(hù)坡，鋪草皮等。當(dāng)洞口處有落石，塌方，泥石流等可能時(shí)，應(yīng)采取清刷，或設(shè)置明洞及支擋構(gòu)造物，以保證施工安全和正常運(yùn)營(yíng)。</p><p><b>　　第三節(jié) 洞門工程&

48、lt;/b></p><p>　　3.3.1 一般要求</p><p>　　1．隧道應(yīng)修建洞門，洞門形式的設(shè)計(jì)應(yīng)保證營(yíng)運(yùn)安全，并與環(huán)境協(xié)調(diào)。設(shè)在城鎮(zhèn)、旅游區(qū)附近及高速公路、一級(jí)公路的隧道，尤應(yīng)注意與環(huán)境相協(xié)調(diào)，有條件時(shí)，洞門周圍應(yīng)植樹綠化。</p><p>　　2．洞門宜與隧道軸線正交。</p><p>　　3．洞門構(gòu)造及基礎(chǔ)設(shè)置應(yīng)遵循

49、下列規(guī)定：</p><p>　　（1）洞門仰坡坡腳至洞門墻背的水平距離不宜小于1.5m，洞門端墻與仰坡之間水溝的溝底至襯砌拱頂外緣的高度不小于1.0m，洞門墻頂高出仰坡坡腳不小于0.5m。</p><p>　?。?）洞門墻應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置伸縮縫、沉降縫和泄水孔；洞門墻的厚度可按計(jì)算或結(jié)合其他工程類比確定。</p><p>　　（3）洞門墻基礎(chǔ)必須置于穩(wěn)固地基上，應(yīng)

50、視地形及地質(zhì)條件，埋置足夠的深度，保證洞門的穩(wěn)定。</p><p>　?。?）基底埋入土質(zhì)地基的深度不應(yīng)小于1.0m，嵌入巖石地基的深度不應(yīng)小于0.5m。</p><p>　?。?）洞門結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足抗震要求</p><p>　　3.3.2 洞門形式及方案比選</p><p>　　洞門的形式很多，從構(gòu)造形式、建筑材料以及相對(duì)位置等可以劃分為許多類

51、型。目前，我國(guó)公路隧道的洞門形式有：端墻式、翼墻式、臺(tái)階式、柱式、削竹式、和喇叭口式等，它們的特點(diǎn)如表3-2所示。</p><p>　　表3-2 隧道洞門的形式與特征</p><p>　　石峽2號(hào)公路隧道的進(jìn)、出口采用的洞門形式：石峽2號(hào)公路隧道的進(jìn)、出洞口圍巖破碎，穩(wěn)定性差，不利于隧道拱壁的穩(wěn)定，成洞困難，易發(fā)生塌方，洞身段巖體力學(xué)強(qiáng)度較低，埋深較淺，綜合考慮地質(zhì)條件和各種洞門形式，最后

52、決定接長(zhǎng)一段長(zhǎng)43m的明洞，并且采用端墻式洞門。</p><p>　　第四節(jié) 洞門構(gòu)造要求</p><p>　　公路隧道因?yàn)檐嚨罃?shù)目和寬度、行車速度等多樣性，公路隧道洞門需單獨(dú)設(shè)計(jì)，沒有標(biāo)準(zhǔn)圖可以引用，但是設(shè)計(jì)原理是基本相同的，公路洞門尺寸大小可以參考鐵路洞門設(shè)計(jì)的構(gòu)造要求。</p><p>　?。?）端墻的高度應(yīng)使洞身襯砌的上方尚有1m以上的回填層，以減緩山坡滾石

53、對(duì)襯砌的沖擊，洞頂水溝深度應(yīng)不小于0.4m；為保證仰坡滾石不致跳躍超過洞門落到線路上去，端墻應(yīng)適當(dāng)上延形成擋渣防護(hù)墻，其高度從仰坡坡腳算起，應(yīng)不小于0.5m，在水平方向不宜小于1.5m。 </p><p>　?。?）端墻厚度應(yīng)按擋土墻的方法計(jì)算。</p><p>　　洞門端墻截面最小厚度：</p><p>　　當(dāng)墻高小于6m 時(shí)，取50cm；</p>

54、<p>　　當(dāng)墻高大于或等于6m，取60cm（端墻頂部可稍小些）。</p><p>　?。?）端墻寬度與路塹橫斷面相適應(yīng)。下底寬度應(yīng)為路塹底寬加上兩側(cè)水溝寬度。上方則依照邊坡坡度按高度比例增寬。在緊靠襯砌邊墻外側(cè)的洞門端墻基礎(chǔ)，寬度不小于0.5m。</p><p>　　端墻兩側(cè)還要嵌入邊坡以內(nèi)約30cm以增加洞門的穩(wěn)定。洞門端墻側(cè)與路塹邊坡相接時(shí)，應(yīng)嵌入路塹邊坡深度為：50cm；

55、</p><p>　?。?）端墻應(yīng)設(shè)置頂帽，其厚度洞門大于25cm，并設(shè)10cm的飛檐；</p><p>　?。?）洞門端墻基礎(chǔ)應(yīng)設(shè)置在穩(wěn)固地基上，其深度視地質(zhì)條件、凍害程度而定，一般應(yīng)在0.6～1.0m左右。埋置路基面取不小于100cm。在洞門設(shè)計(jì)范圍內(nèi)的洞口襯砌基底埋置深度與洞門相同。</p><p>　　第五節(jié) 洞門尺寸擬定</p><p&

56、gt;　　由于隧道洞口段進(jìn)出口均有一節(jié)較長(zhǎng)的明洞襯砌，由于洞門背后一定范圍內(nèi)是以回填土為主，山體的推滑力不大，地形相對(duì)比較對(duì)稱，橫坡度不是很大，不陡，所以采用端墻式洞門，有利于山體的平衡穩(wěn)定，減少對(duì)植被的破壞，有利于環(huán)境的保護(hù)。</p><p>　　3.5.1構(gòu)造要求 </p><p>　　1.進(jìn)口洞門墻面傾斜度為1：0.2；墻身斷面形式為仰斜，這樣受到的土石壓力比直墻的要小一些；墻身寬度

57、即端墻的厚度，初步擬訂為1.6m；墻趾寬為0.4m；</p><p>　　2.洞頂水溝尺寸為，端墻形成的擋渣防護(hù)墻高度為0.5m（從仰坡坡腳算起），在水平方向?qū)挒?.2m（從坡腳算起為1.0m），端墻基礎(chǔ)嵌入地基的深度為1.0m。</p><p>　　3.洞門后面是明洞，明洞回填采用有M7.5漿砌片石、碎石以及回填土。</p><p>　　洞門縱向剖面如圖3-1所示

58、。洞門設(shè)計(jì)見附圖3。</p><p><b>　　3.5.2計(jì)算要求</b></p><p>　　根據(jù)《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D70—2004），采用的端墻式洞門，洞門墻可視作擋土墻，按照極限狀態(tài)驗(yàn)算其強(qiáng)度，并驗(yàn)算端墻繞墻趾傾覆及沿基底滑動(dòng)的穩(wěn)定性。并應(yīng)符合《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》、《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》等有關(guān)規(guī)定。</p><p>

59、<b>　　第六節(jié) 洞門計(jì)算</b></p><p><b>　　3.6.1計(jì)算要求</b></p><p>　　對(duì)于一般的洞門（區(qū)別于明洞洞門），作用在端墻墻背上的土壓力為主動(dòng)土壓力，其按照庫(kù)侖理論進(jìn)行計(jì)算。無論墻背仰斜或直立，土壓力的作用方向均假定為水平，為偏于安全，墻體前部的被動(dòng)土壓力不予以考慮。而對(duì)于明洞門端墻，其土壓力的計(jì)算要根據(jù)有關(guān)設(shè)

60、計(jì)手冊(cè)進(jìn)行。</p><p>　　洞門計(jì)算時(shí)應(yīng)選取最不利位置（控制部位）進(jìn)行計(jì)算，通常將端墻按1m或0.5m劃分成條帶，對(duì)不同形式的洞門，選取的位置也就不一樣。經(jīng)綜合考慮，選取主拱圈外側(cè)的0.5m 寬計(jì)算條帶作為控制截面。</p><p>　　3.6.2洞門厚度設(shè)計(jì)</p><p><b>　　1.原則方法：</b></p>&l

61、t;p>　　洞門正面基本尺寸已經(jīng)擬定，在端墻的控制部位截取0.5m寬的檢算條帶視作擋土墻。對(duì)檢算條帶進(jìn)行截面偏心或基底偏心計(jì)算，以求得檢算條帶的厚度作為擋墻的厚度，進(jìn)而進(jìn)行強(qiáng)度和穩(wěn)定性計(jì)算，符合規(guī)范要求以后，再結(jié)合工程類比確定端墻的厚度。</p><p>　　這里，先根據(jù)初步擬定的結(jié)構(gòu)厚度，用試算法計(jì)算其強(qiáng)度和偏心，符合規(guī)范要求，以后根據(jù)檢算結(jié)果確定端墻厚度。</p><p><

62、;b>　　2.計(jì)算參數(shù)</b></p><p>　　回填土，片石，M7.5漿砌片石，混凝土，墻背傾角，端墻采用C20混凝土結(jié)構(gòu)，相應(yīng)，。</p><p><b>　　結(jié)構(gòu)的自重計(jì)算：</b></p><p>　　由圖3-1可知，結(jié)構(gòu)分為三部分W1，W2，W3，,由圖3-1可知各分部體積為V1=0.4×0.5×

63、;1.0=0.2m3，V2=1.6×0.5×9.7=7.76m3，V3=（0.6+1.0）×0.5×1.0/2=0.4m3，則結(jié)構(gòu)自重</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p><b>　　其中W—結(jié)構(gòu)自重</b></p><p><b>　　γ—材料

64、容重</b></p><p><b>　　V—分部體積</b></p><p>　　由公式（3-1）可得分部結(jié)構(gòu)自重為，</p><p>　　圖3-1 洞門縱面圖 </p><p><b>　　回填材料自重計(jì)算

65、：</b></p><p><b>　　（3-2）</b></p><p><b>　　其中W‘—材料自重</b></p><p><b>　　γ—材料容重</b></p><p><b>　　h—高度</b></p><p

66、>　　由式（3-2）可得回填材料自重為：</p><p><b>　　土：；</b></p><p><b>　　干砌碎石：；</b></p><p>　　M7.5漿砌片石：；</p><p>　　由于是明洞門端墻，所以其土壓力的計(jì)算要根據(jù)有關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)進(jìn)行；為方便起見，在此作了簡(jiǎn)化計(jì)算。<

67、;/p><p><b>　?。?-3）</b></p><p><b>　　其中E-側(cè)壓力；</b></p><p>　　λ-側(cè)壓力系數(shù)，取統(tǒng)一的側(cè)壓力系數(shù)為</p><p>　　W'-回填材料自重 </p><p>　　則由（3-3）可得墻后回填的相應(yīng)側(cè)壓力為：<

68、/p><p><b>　　土：；</b></p><p><b>　　碎石：；</b></p><p><b>　　漿砌片石：；</b></p><p>　　側(cè)壓力作用的位置分別對(duì)應(yīng)于各分段高度的中心。</p><p><b>　　3.穩(wěn)定性計(jì)算&

69、lt;/b></p><p>　　（1）基底應(yīng)力及合力偏心距驗(yàn)算</p><p>　　為保證端墻基底應(yīng)力不超過地基容許應(yīng)力，應(yīng)進(jìn)行基底應(yīng)力驗(yàn)算；同時(shí)，為了避免不均勻沉陷，應(yīng)控制作用于端墻基底的合力偏心距。</p><p>　　作用于基底的合力偏心距為：</p><p>　　， （3-4） &l

70、t;/p><p>　　其中：—作用于基底合力的法向分力，且</p><p><b>　??；</b></p><p><b>　　—對(duì)墻趾的力臂；</b></p><p>　　—基底寬度，B=2m；</p><p>　　—全部的垂直力對(duì)墻趾的穩(wěn)定力矩；</p><

71、;p>　　， （3-5）</p><p>　　其中：Wi—垂直力；</p><p>　　Si—Wi到墻趾的力臂；</p><p>　　則由式（3-5）可得全部的垂直力對(duì)墻趾的穩(wěn)定力矩為：</p><p>　　—全部的水平力對(duì)墻趾的傾覆力矩；</p><p><b>　　

72、（3-6）</b></p><p>　　其中：Ei—水平力；</p><p>　　Hi—Ei到墻趾的力臂</p><p>　　則由式（3-6）可得全部的水平力對(duì)墻趾的穩(wěn)定力矩為：</p><p>　　故由式（3-4）可得對(duì)墻趾的力臂</p><p><b>　　；</b></p&

73、gt;<p>　　作用于基底的合力偏心距為： ；</p><p>　　根據(jù)《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D70—2004）容許基底偏心距m（巖石地基），m(土基),即＜,合力偏心距滿足設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　另外，對(duì)于水平基底，在偏心荷載作用下，基底最大和最小法向應(yīng)力σmax和σmin為：</p><p><b>　?。?，</b

74、></p><p>　　即、＜KPa，為地基容許承載力。</p><p><b>　?。?）抗傾覆計(jì)算</b></p><p>　　抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)＞，抗傾覆穩(wěn)定性滿足設(shè)計(jì)要求。</p><p><b>　?。?）抗滑動(dòng)計(jì)算</b></p><p>　　對(duì)于水平基底，抗

75、滑動(dòng)穩(wěn)定系數(shù) （3-7）</p><p>　　其中：—基底摩擦系數(shù)，查《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D70—2004）得=0.5；</p><p>　　—作用于基底合力的法向分力；</p><p>　　—全部水平力； </p><p>　　則由式（3-7）可得抗滑動(dòng)穩(wěn)定系數(shù)<

76、/p><p>　　＞，所以抗滑動(dòng)穩(wěn)定性滿足設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　經(jīng)過驗(yàn)算，初步擬定的洞門端墻厚度是比較合適的，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)也能很好的滿足，所以就按照初步擬定的尺寸，即洞門端墻厚度為1.6m。采用混凝土結(jié)構(gòu)。</p><p>　?。?）檢算端墻式洞門墻身截面強(qiáng)度及偏心距</p><p>　　首先，計(jì)算偏心距：

77、 （3-8） </p><p>　　式中：—檢算截面偏心距，m；</p><p>　　—計(jì)算截面以上各力對(duì)截面形心力矩的代數(shù)和；</p><p>　　—作用于截面以上的垂直力之和，N=192.28kN；</p><p>　　計(jì)算

78、截面取為墻趾表面處，則計(jì)算得：</p><p><b>　?。?-9）</b></p><p>　　其中：Ei—水平力；</p><p>　　Hi—Ei到墻趾的力臂；</p><p>　　Wi—分部結(jié)構(gòu)自重；</p><p>　　Si‘—Wi到墻趾的力臂；</p><p>

79、　　則由式（3-9）可得計(jì)算截面以上各力對(duì)截面形心力矩的代數(shù)和為 </p><p>　?。ㄕ?hào)表示力矩相對(duì)于墻趾為逆時(shí)針方向，即為使端墻傾覆的方向），</p><p>　　帶入式（3-8）得： ；</p><p>　　其次，計(jì)算端墻墻身的強(qiáng)度（應(yīng)力）：</p><p>　?。?-10） </

80、p><p>　　其中：—截面面積，=0.8；</p><p><b>　　—截面抵抗矩；</b></p><p>　　—截面寬度，=1.6m；</p><p>　　由式（3-10）計(jì)算得：，即MPa，MPa；洞門采用C20混凝土，C20混凝土其抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值=10MPa,抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值=1.13MPa；根據(jù)計(jì)算的應(yīng)力結(jié)果，滿

81、足設(shè)計(jì)規(guī)范要求。</p><p>　　3.6.3 極限狀態(tài)計(jì)算洞門的承載力</p><p>　　1.洞門墻墻身抗壓承載能力計(jì)算</p><p>　　首先取基底截面進(jìn)行計(jì)算：</p><p>　　（3-11） </p><p>　　其中:—墻身抗壓檢算作用效應(yīng)分項(xiàng)系數(shù)，取=1.1；<

82、;/p><p>　　—截面軸向力標(biāo)準(zhǔn)值；</p><p>　　—截面面積，（檢算截面取基底時(shí)）；</p><p>　　—承載力影響系數(shù)，；</p><p><b>　　—檢算截面偏心矩；</b></p><p><b>　　檢算截面取基底時(shí)，</b></p><

83、;p><b>　?。?-12）</b></p><p>　　其中：Wi—分部結(jié)構(gòu)自重；</p><p>　　Si'—Wi到基底的力臂；</p><p><b>　　Ei—水平力；</b></p><p>　　Hi‘—Ei到基底的力臂；</p><p>　　由式（

84、3-12）可得計(jì)算截面以上各力對(duì)截面形心力矩的代數(shù)和為 </p><p>　?。ㄘ?fù)號(hào)表示力矩相對(duì)于墻趾為逆時(shí)針方向，即為使端墻傾覆的方向）； </p><p>　　帶入式（3-8）得：；</p><p>　　—墻身厚度；=2.0m；</p><p>　　—端墻墻身材料軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，按照規(guī)范取為=13.5MPa；</p>

85、<p>　　—端墻墻身材料抗壓強(qiáng)度分項(xiàng)系數(shù)，取。</p><p><b>　??；</b></p><p>　　φ—承載力影響系數(shù)，；</p><p>　　—端墻墻身材料軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，按照規(guī)范取為=13.5MPa；</p><p>　　—端墻墻身材料抗壓強(qiáng)度分項(xiàng)系數(shù)，取。</p><

86、p><b>　　則： 。</b></p><p>　　即滿足式（3-11），則洞門墻身抗壓承載能力滿足設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　另外，檢算截面取墻趾的表面處時(shí)墻身厚度為1.6m，截面面積，=1.6m，檢算截面偏心距為，</p><p><b>　　計(jì)算如下：</b></p><p>　　

87、由式（3-8）得：；</p><p>　　—墻身抗壓檢算作用效應(yīng)分項(xiàng)系數(shù)，取=1.1；</p><p>　　—截面軸向力標(biāo)準(zhǔn)值；=187.68kN；</p><p><b>　??；</b></p><p>　　φ—承載力影響系數(shù)，；</p><p>　　—端墻墻身材料軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，按照規(guī)范取

88、為=13.5MPa；</p><p>　　—端墻墻身材料抗壓強(qiáng)度分項(xiàng)系數(shù)，取。</p><p><b>　　則： 。</b></p><p>　　即：，滿足式（3-11），則洞門墻身抗壓承載能力滿足設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　2.墻身抗裂承載能力計(jì)算</p><p><b>　　（3

89、-13）</b></p><p>　　式中：—墻身抗裂檢算作用效應(yīng)分項(xiàng)系數(shù)，??；</p><p><b>　　—計(jì)算條帶墻重；</b></p><p>　　—計(jì)算條帶寬度及檢算截面厚度，檢算截面取與抗壓截面相同。</p><p>　　—重力作用線至檢算截面前緣的距離。</p><p>

90、<b>　　—土壓力的標(biāo)準(zhǔn)值；</b></p><p>　　—土壓力分項(xiàng)系數(shù)，根據(jù)規(guī)范??；</p><p>　　—土壓力作用線至墻趾的距離；</p><p>　　—材料抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，取為MPa；</p><p>　　—材料抗拉強(qiáng)度分項(xiàng)系數(shù)；取；</p><p><b>　　則：<

91、/b></p><p>　　，即，滿足式（3-13），則抗裂承載能力滿足設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　經(jīng)上述計(jì)算，得各截面承載能力滿足規(guī)范要求。</p><p>　　3.洞門墻的地基承載能力檢算</p><p>　　地基承載力計(jì)算公式為：</p><p><b>　　（3-14）</b>&

92、lt;/p><p>　　其中：—地基承載能力檢算作用效應(yīng)分項(xiàng)系數(shù)，取=1.01；</p><p>　　—地基承載能力標(biāo)準(zhǔn)值，按地基實(shí)際承載能力確定或按有關(guān)規(guī)范選取，=300kPa；</p><p>　　—地基承載力分項(xiàng)系數(shù)，取=1.12；</p><p>　　—基礎(chǔ)底面的截面抵抗矩，；</p><p>　　—土壓力分項(xiàng)系數(shù)

93、，根據(jù)規(guī)范?。?lt;/p><p><b>　　其余符號(hào)意義同前。</b></p><p>　　計(jì)算得：=192.28kN,,,則：</p><p><b>　　＜0；</b></p><p><b>　　，</b></p><p>　　即 滿足式（3-

94、14）；所以洞門墻地基承載力滿足設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　經(jīng)上述檢算，洞門端墻的穩(wěn)定性滿足設(shè)計(jì)要求（抗滑、抗傾覆、強(qiáng)度、偏心距）。</p><p>　　第四章 襯砌內(nèi)力計(jì)算</p><p>　　根據(jù)《公路隧道設(shè)計(jì)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(yàn)常起主導(dǎo)作用，規(guī)范中規(guī)定Ⅰ~Ⅴ級(jí)圍巖中復(fù)合襯砌的

95、初期支護(hù)主要按工程類比法設(shè)計(jì)，即參照已往工程實(shí)例確定支護(hù)參數(shù)。</p><p>　　經(jīng)驗(yàn)表明，Ⅰ~Ⅲ級(jí)圍巖具有較強(qiáng)的自支撐能力，對(duì)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(jì)算；Ⅳ、Ⅴ級(jí)圍巖則在根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選定支護(hù)參數(shù)后仍需進(jìn)行檢驗(yàn)計(jì)算。所以，Ⅳ、Ⅴ級(jí)圍巖段襯砌在選定支護(hù)參數(shù)后，需要進(jìn)行驗(yàn)算。</p><p>　　第一節(jié) Ⅴ級(jí)圍巖襯砌設(shè)計(jì)</p><p>&

96、lt;b>　　4.1.1支護(hù)參數(shù)</b></p><p>　　根據(jù)規(guī)范規(guī)定，Ⅴ級(jí)圍巖段初期支護(hù)選擇為20cm厚C20噴射混凝土，拱、墻鋪設(shè)Ф8鋼筋網(wǎng)，間距20cm×20cm，墻拱部、側(cè)墻均設(shè)置20MnSi22普通水泥砂漿錨桿，L=4.0m，間距100cm×100cm，拱、墻設(shè)置鋼拱架，鋼拱架采用HW125mm×125mm，間距1.0m；防水層為1.2mm厚EVA防水

97、卷材，450g/㎡無紡布；二次襯砌為45cm厚C25鋼筋混凝土；預(yù)留變形10cm。Ⅴ級(jí)圍巖襯砌見附圖5。</p><p>　　4.1.2襯砌內(nèi)力計(jì)算</p><p><b>　　1.設(shè)計(jì)基本資料</b></p><p><b>　　公路等級(jí)：高速公路</b></p><p><b>　　圍

98、巖級(jí)別：Ⅴ級(jí)</b></p><p><b>　　圍巖容重：</b></p><p><b>　　彈性抗力系數(shù)：</b></p><p>　　襯砌材料：C25噴射混凝土</p><p><b>　　材料容重：</b></p><p>　　二襯

99、厚度：d=0.45m</p><p><b>　　襯砌材料彈性模量：</b></p><p><b>　　2.荷載確定</b></p><p><b>　?。?）圍巖豎向壓力</b></p><p><b>　　（4-1）</b></p>&

100、lt;p><b>　　（4-2）</b></p><p>　　其中：—圍巖豎向壓力；</p><p>　　S—圍巖級(jí)別，S=5；</p><p><b>　　—圍巖容重，；</b></p><p><b>　　—寬度影響系數(shù)；</b></p><p&g

101、t;　　B—隧道寬度，。其中0.10m為一側(cè)平均超挖量，0.45m為二次襯砌厚度。且當(dāng)B>5m時(shí)，i=0.1.</p><p>　　由式（4-2）可得寬度影響系數(shù)為：，</p><p>　　由式（4-1）可得圍巖豎向壓力為（考慮一襯后圍巖釋放變形取折減系數(shù)0.4）：</p><p><b>　?。?）計(jì)算襯砌自重</b></p>

102、;<p><b>　?。?-3）</b></p><p><b>　　其中：—襯砌自重；</b></p><p><b>　　—拱頂襯砌厚度；</b></p><p><b>　　—拱腳襯砌厚度；</b></p><p><b>　

103、　—材料容重，；</b></p><p>　　則由式（4-3）可得襯砌自重為：</p><p>　　建議Ⅴ級(jí)圍巖襯砌承受60%~80%圍巖壓力，為安全儲(chǔ)備這里取，即為：</p><p><b>　　1）全部垂直荷載：</b></p><p>　　2）圍巖水平均布?jí)毫Γ?lt;/p><p>

104、<b>　　3.襯砌幾何要素</b></p><p><b>　?。?）襯砌幾何尺寸</b></p><p><b>　　內(nèi)輪廓線半徑：</b></p><p>　　內(nèi)徑所畫圓曲線的終點(diǎn)線截面與豎直軸的夾角：</p><p>　　拱頂截面厚度：，拱底截面厚度：</p>

105、;<p>　?。?）半拱軸線長(zhǎng)度S及分段軸長(zhǎng)</p><p><b>　　半拱軸線長(zhǎng)度為：</b></p><p>　　將半拱軸線長(zhǎng)度等分為8段，則分段軸長(zhǎng)ΔS為：</p><p>　?。?）各分塊截面中心幾何要素</p><p>　　各分塊截面與豎直軸的夾角及截面中心點(diǎn)的坐標(biāo)可由內(nèi)力計(jì)算圖示（圖4-1）直

106、接量得，具體數(shù)值見單位位移計(jì)算表（表4-1）。</p><p><b>　　4.計(jì)算位移</b></p><p>　　單位位移計(jì)算見表4-1。</p><p><b>　?。?）單位位移：</b></p><p><b>　?。?-4）</b></p><p

107、><b>　　（4-5）</b></p><p><b>　?。?-6）</b></p><p>　　由式（4-4），（4-5），（4-6）可得單位位移值：</p><p><b>　　計(jì)算精度校核：</b></p><p><b>　　閉合差：</b&g

108、t;</p><p>　　圖4-1 內(nèi)力計(jì)算圖示</p><p>　　表4-1 單位位移計(jì)算表</p><p>　　其中I—截面慣性矩，。</p><p>　?。?）載位移——主動(dòng)荷載在基本結(jié)構(gòu)中引起的位移</p><p>　　1）每一塊的作用力（豎向力Q、水平力E，自重力G），主動(dòng)荷載作用力如圖4-2所示，可分別由下

109、面各式求得：</p><p><b>　?。?-7）</b></p><p><b>　?。?-8）</b></p><p><b>　　（4-9）</b></p><p>　　其中：——襯砌外緣相鄰兩截面間的水平投影長(zhǎng)度</p><p>　　——襯砌外

110、緣相鄰兩截面間的豎直投影長(zhǎng)度</p><p>　　——接縫i的襯砌截面厚度 </p><p>　　將由式（4-7），（4-8），（4-9）求得的各個(gè)分塊作用力列于表4-2。</p><p>　　2）外荷載在基本結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的內(nèi)力</p><p>　　塊上各集中力對(duì)下一接縫的力臂可由圖4-1直接量得，分別記為。</p&g

111、t;<p>　　圖4-2 單元主動(dòng)荷載</p><p><b>　　內(nèi)力可按下式計(jì)算：</b></p><p>　　彎矩： （4-10）</p><p>　　軸力： （4-11）</p><p>　　式中：——相鄰兩接縫中心點(diǎn)的坐標(biāo)

112、值</p><p>　　且 （4-12）</p><p><b>　　（4-13）</b></p><p>　　將由式（4-12），（4-13）計(jì)算所得的與列于表4-4中。</p><p>　　將由式（4-10），（4-11）計(jì)算

113、所得外荷載在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的彎矩Mip0和軸力Nip0的值列于表4-4，表4-5。</p><p>　　表4-2 載位移Mip0計(jì)算表1</p><p>　　表4-3 載位移Mip0計(jì)算表2</p><p>　　表4-4 載位移Mip0計(jì)算表3</p><p>　　表4-5 載位移Nip0計(jì)算表</p><p>　　續(xù)表

114、 表4-5 載位移Nip0計(jì)算表</p><p><b>　　3）主動(dòng)荷載位移</b></p><p>　　主動(dòng)荷載位移計(jì)算見表4-6。</p><p>　　表4-6 主動(dòng)荷載位移計(jì)算表</p><p><b>　?。?-14）</b></p>

115、;<p><b>　?。?-15）</b></p><p><b>　　其中：</b></p><p>　　—外荷載在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的彎矩；</p><p><b>　　—截面慣性矩；</b></p><p>　　則由式（4-14），（4-15）可得到主動(dòng)荷載位移為：

116、</p><p><b>　　計(jì)算精度校核：</b></p><p><b>　　閉合差：</b></p><p>　?。?）載位移——單位彈性抗力及相應(yīng)摩擦力引起的位移</p><p>　　1）各接縫處的抗力強(qiáng)度</p><p>　　按假定拱部彈性抗力的上零點(diǎn)位于與垂直軸接

117、近45的第3截面，則</p><p>　　最大抗力位于第5截面，則。</p><p>　　拱部各截面抗力強(qiáng)度，按鐮刀形分布，最大抗力值以上各截面抗力強(qiáng)度按下式計(jì)算：</p><p><b>　　（4-16）</b></p><p>　　則由式（4-16）可得</p><p>　　邊墻截面彈性抗力計(jì)

118、算公式為： （4-17）</p><p>　　其中：—所求抗力截面與外輪廓線交點(diǎn)到最大抗力截面的垂直距離</p><p>　　—墻底外邊緣c到最大抗力截面的垂直距離</p><p><b>　　有 </b></p><p>　　則由式（4-17）可得</p>&

119、lt;p>　　2）各塊上抗力集中力Ri'</p><p><b>　　按下式近似計(jì)算：</b></p><p><b>　　(4-18)</b></p><p>　　式中ΔS外——楔塊i外緣長(zhǎng)度</p><p>　　Ri'的方向垂直于襯砌外緣，并通過楔塊上抗力圖形的形心。由式（

120、4-18）計(jì)算所得各塊上抗力集中力Ri'的值列于表4-7。</p><p>　　3）抗力集中力與摩擦力之合力Ri</p><p>　　按下式近似計(jì)算： （4-19）</p><p>　　其中：µ——圍巖與襯砌間摩擦系數(shù)，取µ=0.2</p><p

121、>　　則由式（4-19）可得抗力集中力與摩擦力之合力Ri=1.0198Ri'，則Ri的值列于表4-7，其方向與抗力集中力的夾角為β=arctan µ=11.201。。</p><p>　　由于摩擦阻力的方向與襯砌位移方向相反，其方向朝上。Ri的作用點(diǎn)即為Ri‘與襯砌外緣的交點(diǎn)。將Ri的方向線延長(zhǎng)，使之交于垂直軸，量取夾角，的值見表4-7，將分解為水平與豎直兩個(gè)分力：</p>

122、<p><b>　?。?-20）</b></p><p><b>　　（4-21）</b></p><p>　　彈性抗力及摩擦力計(jì)算見表4-7。</p><p>　　表4-7 彈性抗力及摩擦力計(jì)算表</p><p>　　4）計(jì)算單位抗力圖及其相應(yīng)的摩擦力在基本結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的內(nèi)力</p&

123、gt;<p>　　彎矩： （4-22）</p><p>　　軸力： （4-23）</p><p>　　其中：—力Ri至接縫中心點(diǎn)k的力臂。</p><p>　　由式（4-22），（4-23）計(jì)算所

124、得單位抗力及相應(yīng)摩擦力產(chǎn)生的彎矩Miσ0和軸力Niσ0的值列于表4-8，表4-9。</p><p>　　表4-8 Miσ0計(jì)算表</p><p>　　表4-9 Niσ0計(jì)算表</p><p>　?。?）單位抗力及相應(yīng)摩擦力產(chǎn)生的載位移</p><p>　　單位抗力及相應(yīng)摩擦力產(chǎn)生的載位移計(jì)算見表4-10。

125、 </p><p><b>　　（4-24）</b></p><p>　?。?-25） </p><p>　　其中 ΣMσ0/I，ΣyMσ0/I的值可由表4-10得到，</p><p>　　則由式（4-24），（4-25）可的單位抗力及相應(yīng)摩擦力產(chǎn)生的載位移為：</p><p&g