高速公路隧道设计、施工组织设计（附计算书）

1、湖南XX大学XX学院本科生毕业设计（论文） - 117 -第二章 隧隧道工程程概况2.1隧道道概况隧道场地处处于武陵陵山脉所所构成的的西部隆隆起地带带，区内内形成一一系列华华夏向山山地，拟拟建隧道道穿越九九龙山山山脉，地地势起伏伏大，山山体表面面呈“人人”字形形，地面面高程2250-4500米，山山坡陡峭峭，基岩岩大部分分出露，风风化侵蚀蚀比较严严重，植植被较发发育，交交通方便便。2.2围岩岩分级玉屏山隧道道围岩分分级见下下表2.1 表2.11 玉屏屏山隧道道围岩分分级隧道名称进口里程出口里程围岩级别（单单位：米米） 总长（米）玉屏山隧道道L2K122+1335L2K122+955097 33

2、20 39888152.3地层层岩性 根据钻钻探，工工程地质质调绘，物物探资料料，初步步查明隧隧道区的的主要地地层为第第四系粉粉质黏土土志留系系页岩，自自上而下下分述如如下：第四系地层层（Q）.粉质粘土土（Q）：黄褐色色，灰褐褐色，硬硬塑状。含含碎石一一般200%-550%不不等，岩岩石主要要为页岩岩，石英英砂岩，粒粒径0.3-55cm为为多，最最大122cm,大小混混杂，以以粘性土土，粉质质粘土为为主，无无固结，多多为稍密密状，主主要分布布于隧道道永顺互互通端，厚厚度1-11mm不等。志留系页岩岩（S）强风化页岩岩夹细砂砂岩（SS）：灰灰黄，灰灰褐色，页页状构造造，泥，砂砂质构造造，矿物物成

3、分大大部份变变异，岩岩芯破碎碎，主要要呈碎块块状，饼饼状，基基岩砂粉粉质黏土土分布于于整个隧隧道场地地，厚度度不等。中风化页岩岩夹细砂砂岩（SS）：灰灰-深灰灰色，页页状结构构，泥，砂砂质结构构，产状状为115-20，层间间结构致致密，节节理裂隙隙稍发育育，岩芯芯多呈长长柱状，RQD值为60%，岩芯锤击声较脆，未见溶蚀痕迹，岩芯较完整，厚度大，光照深度范围内未揭穿。2.4地质质构造场地位于沙沙达溪倒倒转背斜斜元武陵陵褶皱带带，其构构造线走走向主要要为北北北走向，北北西向，隧隧道场地地区内发发育的主主要的地地质构造造为北北北东向沙沙达溪倒倒转背斜斜和苗儿儿洞-卡卡塔坝强强性断裂裂。（1）褶皱皱

4、产地地内发育育的褶皱皱有沙达达溪倒转转背斜，总总轴向北北北东440，核核部地层层为寒武武纪和奥奥陶纪地地层，向向斜核部部由二叠叠系和三三叠系地地层，两两翼为泥泥盆系和和志留系系组成，由由于背斜斜的构造造特点，形形成了武武陵山脉脉，玉屏屏山隧道道穿越九九龙山山山脉背斜斜的翼部部，隧道道与东西西翼部夹夹角较大大，穿越的的地层为为单一的的志留系系页岩，产产状3000-3320,155-220岩石石较完整整，强度度较高，场场地稳定定，适宜宜隧道建建设。（2）断裂裂 苗苗儿洞-卡塔坝坝张性断断裂倾向向东南，倾倾角855，东东盘下降降，断裂裂带岩层层节理裂裂隙发育育，由于于距隧道道场地远远，对隧隧道围岩岩

5、无影响响，该断断裂近期期无活动动痕迹，因因此，对对场地稳稳定无影影响，适适宜隧道道建设。2.5地震震动参数数 据20001年8月1日国家家地震局局颁布实实施的中中国地震震动参数数区划图图（11:4000万，20001.8.11），本本地区地地震动峰峰值加速速度值小小于0.05gg，设计计地震特特征周期期为0.35ss（相当当于地震震基本烈烈度小于于度区区）。根根据公公路工程程抗震设设计规范范（JJTJ004-889）规规定，隧隧道设计计按此采采取简易易抗震措措施进行行设防。2.6水文文地质特特征地表水隧道区内地地表水主主要发育育在山体体两侧进进出口端端，其中中进口处处为一沟沟谷，汇汇水面积积较

6、大，非非降雨期期间无地地表径流流；出口口端为两两小冲沟沟交汇处处，汇水水面积相相对较小小，且由由于第四四系覆盖盖层以及及强风化化层较厚厚，暴雨雨季节容容易形成成地表径径流。地地表水不不发育，主主要接受受大气降降水和基基岩裂隙隙水的补补给。枯枯水季节节无地表表水，雨雨季容易易形成急急流，雨雨后即断断流，水水流对两两侧山体体冲刷力力度较大大。隧道山体陡陡峭，雨雨水能及及时顺山山坡向下下排泄，无无积水条条件，对对隧道建建设无影影响，但但由于暴暴雨季节节容易形形成坡面面流，且且水流速速度较大大，故两两洞口应应建排水水设施，避避免急流流对洞口口的冲刷刷。地下水隧道区内的的地下水水主要为为基岩裂裂隙潜水水

7、，赋存存于页岩岩的节理理裂隙中中。强风风化页岩岩节理裂裂隙极发发育，且且厚度较较大，但但由于强强风化页页岩的节节理裂隙隙多为粉粉质粘土土填充，地地下水含含量较小小，下伏伏中风化化页岩节节理裂隙隙稍发育育，地下下水多富富存在中中风化页页及强风风化过渡渡带中，并并沿风化化裂隙向向地表水水排泄。量量由于隧隧道建筑筑场地高高程较高高，山体体较为陡陡峭，隧隧道内地地下水排排泄条件件好，可可顺边沟沟直接排排放，但但衬砌应应做好防防水措施施，遵循循“防，排排，截，堵堵结合，综综合治理理”原则则，保证证隧道结结构物和和营运设设备的正正常使用用和行车车安全。2.7气象象特征当地属于温温带亚热热带气候候，天气气比

8、较温温和湿润润，下雨雨量充沛沛，4-8月为为雨季，降降水量最最大，全全年平均均降水量量70%以上。一一直以来来平均雨雨日大约约1600-1770天。2.8工程程地质条条件评价价本线为双车车道高速速公路隧隧道，围围岩级别别为-级， 洞口段位于山腰，而且围岩级别差，开挖时很容易滑坡，所以应当及时封闭保护，选择适当的开挖方法，洞身段土层湿度大，极易掉块和坍塌，所以应当及时支护，同时要做好洞内排水的问题，该工程地质条件总体评价较差。第三章 隧隧道总体体设计3.1一般般规定隧道所有的的设计应应该满足足公路交交通各种种规划的的规定，包包括建筑筑限界，隧隧道的断断面净空空以及隧隧道主体体结构以以及通风风、照

9、明明设施，参参考公公路隧道道设计手手册JJTG D700-20004版。3.2主要要设计原原则（1）根据据规范地地下结构构设计使使用年限限为1000年。地地下结构构主要构构件的耐耐火等级级为一级级。（2）结构构设计计计算除满满足施工工、运营营要求外外，必要要时还应应满足城城市规划划、环境境保护、防防水、防防火、防防杂散电电流，防防腐蚀和和人民防防空的要要求。（3）根据据承载能能力和正正常使用用的要求求，采用用有效措措施，保保证结构构强度、刚刚度、稳稳定性抗抗浮和裂裂缝宽度度验算的的要求，满满足结构构耐久和和施工工工艺的要要求。（4）轨道道交通结结构永久久构件在在荷载效效应基本本组合进进行使用用

10、阶段的的承载能能力计算算时，取取=1.00进行施施工阶段段的承载载能力计计算时，取取=1.00，再按按荷载效效应的偶偶然组合合进行承承载能力力进行计计算时，取取=1.00，作临临时构件件设计的的结构，在在按荷载载效应基基本组合合进行承承载能力力计算时时，取=11.0。（5）地下下结构按按抗震设设防烈度度6度进进行抗震震设计，按按7度采采用抗震震构造措措施，结结构抗震震等级为为三级，以以提高结结构和接接头处的的整体抗抗震能力力。（6）结构构设计应应按最不不利情况况进行抗抗浮稳定定性验算算.在不不考虑侧侧壁摩阻阻力时，其其抗浮安安全系数数不得小小于1.05，当当计及侧侧壁摩阻阻力时，其其抗浮安安全

11、系数数不得小小于1.15.当结构构抗浮不不能满足足要求时时，应采采取相应应的工程程措施。（7）地下下结构中中迎土面面混凝土土构件的的环境类类别为II-C类类，结构构内部混混凝土构构件的环环境类别别为I-B类，非非预应力力构件裂裂缝宽度度不得大大于0.2mmm，I-B类环环境，非非预应力力构件裂裂缝宽度度不得大大于0.3mmm。（8）初期期支护的的结构设设计，应应根据围围岩级别别，埋置置深度，隧隧道宽度度和开挖挖方法及及步序等等，合理理选定喷喷混凝土土、锚杆杆、钢筋筋网和格格栅拱架架等支护护构件及及其参数数。初期期支护设设计的参参数，一一般通过过工程类类比、理理论计算算并参照照有关的的标准设设计

12、和图图集初步步确定，在在初步施施工过程程中，应应结合监监控量测测数据，对对设计进进行修正正或确认认，以获获得更经经济合理理的最终终设计。（9）二次次衬砌的的形式和和设计参参数确定定时，除除应考虑虑围岩类类别，埋埋置深度度，地下下水头等等因素外外，还应应充分考考虑初期期支护的的受力条条件、二二衬施作作时间等等因素。（10）隧隧道施工工引起的的地面沉沉降和隆隆起均应应控制在在环境允允许的范范围以内内。采用用明挖法法施工时时，地面面沉降量量一般宜宜控制在在30mmm以内内，隆起起量控制制在100mm以以内。（11）地地下结构构需要有有战时防防护功能能并做好好平战转转换功能能；在规规定的设设防部位位，

13、结构构设计按按6级人人防的抗抗力标准准验算，并并设置相相应的防防护措施施；轨道道交通隧隧道与既既有通道道联通时时，应保保证设防防标准不不降低。防防化等级级为丁级级。3.3主要要设计规规范（1）公公路隧道道设计手手册JJTG D700-20004；（2）混混凝土结结构设计计规范（GGB5000100-20010）3.4隧道道平纵面面设计本项目隧道道为单洞洞双向交交通隧道道。玉屏山隧道道进口处处于直线线上，直直线进洞洞长度1140.8788m，洞洞身处于于R-110000m，LLs-1115mm的平曲曲线上，直直线出洞洞长度为为2266.9667m，单单向纵坡坡，隧道道设计纵纵坡为00.5224。

14、3.5隧道道建筑限限界设计计参照公路路隧道规规范JTGG D770-220044可知时时速600km/h的二二级公路路隧道建建筑限界界参数如如下：项目净宽（m)净高（m)行车道（m）侧向宽度（m）人行道（m）主洞10.5005.003.5020.75+0.7751.00+1.000表3.1 隧道建建筑限界界3.6隧道道内轮廓廓设计主洞衬砌内内轮廓采采用隧道道设计规规范推荐荐的三心心圆曲边边墙结构构形式，可可满足隧隧道建筑筑限界，洞洞内路面面，排水水设施、装装饰的要要求，以以及通风风、照明明、消防防等设施施所需空空间的要要求，按按照新奥奥法原理理设计，该该隧道采采用复合合式衬砌砌，即由由初期支支

15、付和二二次衬砌砌及中间间夹防水水层组合合而成的的衬砌形形式。图3.1 、级围岩岩隧道衬衬砌限界界和内轮轮廓线（1）级级围岩仰仰拱，设设钢筋混混凝土底底，级级和级级围岩设设置仰拱拱；（2）衬砌砌内轮廓廓，边墙墙的厚度度以及顶顶，拱脚脚是事先先根据净净空和结结构的要要求，结结合设计计和使用用的经验验来确定定的。第四章 隧隧道洞门门设计4.1洞门门概述 洞门是是各种隧隧道的咽咽喉，隧隧道附近近的土体体通常较较碎散、易易于失稳稳，易产产生滑或或塌的现现象。为为了维护护岩土体体的稳定定性和不不受崩，落落石的危危险，保保证行车车安全，根根据隧道道的具体体情况，选选择恰当当合理洞洞门形式式，同时时还应适适度

16、进行行洞门的的观赏性性，并注注意环保保问题。洞洞门可以以拦截、汇汇集地表表水，并并沿排道道排出洞洞门，入入两侧排排水沟，防防止地表表水沿洞洞门漫流流。4.2洞口口地质条条件 隧道进进口段，围围岩主要要为强风风化页岩岩，少量量中风化化夹细砂砂岩，青青灰色，为为软质岩岩石，节节理裂隙隙十分发发育，围围岩岩体体呈散体体碎裂结结构，岩岩体完整整性较差差，岩石石单轴饱饱和抗压压强度ffrk=2MPPa,该该段围岩岩为弱透透水层，雨雨季地表表水易沿沿裂隙渗渗透，出出现淋雨雨状出水水，洞壁壁为强风风化到中中风化的的过度地地段，属属于软较软岩岩，拱部部无支护护时，可可产生较较大坍塌塌，围岩岩级别为为级。4.3

17、洞口口段设计计 （1）进进口浅埋埋且受危危岩落石石影响，设设置端墙墙式洞门门。 （22）出口口处斜交交地形，存存在偏压压，且受受危岩落落石影响响，所以以同样 设置置端墙式式洞门。4.4洞门门形式 隧道洞洞口位置置根据隧隧道进出出口地形形工程地地质条件件，结合合开挖边边仰坡的的稳定性性及洞口口排水的的需要，本本着“早早今晚出出”的原原则确定定。根据据隧道洞洞口地形形，工程程地质条条件，为为了解决决高速铁铁路空气气动力学学的问题题等综合合考虑，本本隧道洞洞门采用用抗倾覆覆，抗滑滑移性能能好的端端墙式洞洞门。4.5洞门门构造要要求按公路隧隧道设计计手册JTG D70-2004洞门构造要求为： (11

18、)洞口口仰坡坡坡脚至洞洞门墙背背的水平平距离不不宜小于于1.55m;洞洞门与仰仰坡之间间的排水水沟底部部至衬砌砌外缘的的高度应应不小于于1.00m；洞洞门墙顶顶高出仰仰坡脚应应不小于于0.55m。 (22)洞门门与仰坡坡之间的的排水沟沟宜设置置于洞门门墙体上上。 (33)根据据实际需需要，洞洞门墙可可设置伸伸缩缝、沉沉降缝、泄泄水孔；伸缩缝缝的宽度度一般为为2cmm，缝内内沿墙的的内、外外、顶三三边宜填填塞沥青青麻絮，其其填塞深深度不小小于200cm。 (44)墙式式洞门基基础底面面埋入土土质地基基的深度度不应小小于1.0m，石石质地基基的深度度不应小小于0.5m，并并宜大于于洞门墙墙脚边各各

19、种沟槽槽底基底底的埋置置深度；洞门墙墙基础的的埋入深深度应符符合规范范中表99-1-4的要要求。洞门结构应应满足抗抗震要求求。4.6洞门门尺寸拟拟定根据公路路隧道设设计规范范（JJTG D700-20004）规规定，结结合隧道道具体情情况，为为了保证证洞门的的稳定性性和排水水要求，洞洞门构造造基础设设施数据据如下：（1）洞门门墙厚度度1.88m，墙墙面倾斜斜均为11：0.1；（2）洞门门端墙基基础嵌入入地基深深度1.5m；（3）洞口口仰坡坡坡比采用用：1：1.225，仰仰坡坡脚脚至洞门门墙背的的水平距距离为11.5mm,以防防止仰坡坡石掉落落到路面面上，危危安全；（4）洞门门端墙与与仰坡间间水

20、沟的的沟底砌砌拱顶外外缘的高高度1.6m；（5）洞门门墙顶高高出仰坡坡脚1.0m，以以防水流流溢出墙墙顶，也也可防止止掉落石石弹出；（6）水沟沟尺寸550cmm500cm。4.7洞门门计算 隧隧道的洞洞门，除除了外观观上的标标志性作作用和美美观，对对于两端端围岩地地质较差差的洞口口，它还还起着维维护洞口口边坡和和仰坡稳稳定的作作用。隧隧道洞门门的计算算，通常常只考虑虑强度和和稳定性性，而对对刚度无无需考虑虑。（公公路隧道道设计规规范JJTG D700-20004）4.7.11计算参参数1.挡土墙墙边，仰仰坡坡度度1:11.255； 2.仰坡坡坡脚=30，taan=0.11; 3.地层容容重：=

21、200kN/m； 4.地层计计算摩擦擦角=45； 5.基底摩摩擦系数数0.44； 6.基底控控制压应应力=00.4MMPa.表4.1 洞门设设计计算算参数仰坡坡度墙背岩（土土）基底摩擦系系数基底控制压压应力（MPa)计算摩擦角角()重度（kkN/mm)1：0.5570250.60.81：0.77560240.50.61:1.0050200.40.400.3551:1.22543455180.40.300.2551:1.5538400170.350.4400.25图4.1 洞门剖剖面图4.8洞门门验算4.8.11洞门土土压力计计算根据公路路隧道设设计规范范JTTG DD70-20004，洞洞门侧

22、墙墙构造图图示具体体见图33.3，最最危险滑滑裂面与与垂面之之间的夹夹角：（4.1）图4.2 侧墙构构造图式中：f围岩计计算摩擦擦角；e洞门后后仰坡坡坡角。代入数值可可得：tanw=0.661 故： w=arrctaan0.61=31.38.根据公路路隧道设设计规范范，土土压力为为： （44.2） 其中：l，hh的表表达式为为： （44.3） （4.4）式中：E为为土压力力，KNN；为为地层重重度，KKN/mm;ll为侧压压力系数数；为为墙背土土体破裂裂角，b为洞门墙墙计算条条带宽度度，m,取b=1m;x为土压压力计算算模式不不确定系系数，可可取x=0.6；aa为仰坡坡坡脚至至洞门端端墙顶帽帽

23、的水平平距离，mm；墙后后土压力力计算简简图，及及土压力力分布示示于图33.3，参参数h、h00表示如如图所示示。把数据代入入各式，得得：由三角函数数关系可可得： h0=a*tann=11.51=11.5mm洞门土压力力E：式中：d为为墙背摩摩擦角，d=（1/3-2/3）j，取d为300。4.8.22 抗倾倾覆稳定定性验算算 端墙计算算简图如如图3.4所示示，挡土土墙在荷荷载作用用下应不不致绕墙墙底脚oo点产生生倾覆时时应满足足下式： （44.5）式中：K00为倾覆覆稳定系系数，kk01.5;为为全部垂垂直力对对墙趾oo点的稳稳定力矩矩，KNNm;为全部部水平力力对墙趾趾o点的的稳定力力矩，K

24、KN m。图4.3 端墙计计算简图图由图4.33可知：墙身重量GG：G=11.5101223=3345KKNEx对墙趾趾的力臂臂：Zx=H/3=110/33=3.33mmEy对墙趾趾的力臂臂：Zy=B+(Htann)/3=11.0+100.22/3=2.117mG对墙趾的的力臂：ZG=（BB+Htann)/2=(1.00+1000.2)/2=11.755m将上述参数数代入得得：代入（3.7）式式可得：4.8.33 抗滑滑动验算算 对于水水平基底底，按如如下公式式验算滑滑动稳定定性： （4.6） 式中：G为为端墙自自重，KKN；ff为端墙墙基底摩摩擦系数数，取ff=0.4；EEx 为挡挡土墙水水

25、平分力力，KNN；将各各参数代代入（44.8）式式可得： 所以，端端墙满足足抗滑稳稳定性要要求。4.8.44 基底底合力偏偏心距验验算 洞门基底底应力的的验算，使使用要求求洞门基基础不能能因为基基底承载载力不足足而发生生沉陷。洞洞门基底底应力的的计算，可可假设基基底应力力呈直线线分布。 合力力到洞门门外侧脚脚的距离离： (4.77)则竖向合力力作用点点与洞门门墙地面面中心的的距离为为： （44.8）洞门的基底底应力为为： （44.9） 根据公公路隧道道设计规规范选选基底控控制应力力4000KPaa; 故： maxxPPminn5.2.22 喷喷射混凝凝土提供供的支护护抗力PP1值 （5.22）

26、式中：ds喷喷射混凝凝土厚度度s喷喷射混凝凝土剪切切强度，取取s=0.443cc（cc为喷射射混凝土土的抗压压强度）；s喷喷射混凝凝土的剪剪切角，取取s=30b剪切切区高度度；剪切切滑移面面的平均均倾角，取取经验数数据： 其中， 见图44.1, b为为剪切区区高度。W为加固带带厚度，取取值为：其中，为为形成加加固带时时锚杆的的有效长长度，tt为锚杆杆的横向向间距（见见图5.1）。得：ds=255cm=0.225mts=00.433c=0.4330=12.9MPPa取6000，则 b/22=6.33coss6000=3.1655m b=66.333m将所有数据据代入55.1，得：5.2.33 钢

27、钢支撑提提供的支支护抗力力P2值值计算时可换换算成相相应的喷喷射混凝凝土支护护抗力，即即： （5.33)式中Fs每米米隧道钢钢材的当当量面积积，由于于I200a工字字钢截面面面积为为35.58ccm2,此隧道道图 5.22 混混凝土支支护抗力力示意图图每米的用钢钢量换算算成截面面面积为为Fs=75ccm2;(t钢材材的抗剪剪强度，一一般取(t=t(t为钢钢材的允允许抗拉拉强度），也也可用(t=115(ss；t钢材材剪切角角，一般般采用t=4450。tt=155122.9=1933.5MMPa代入式（44.3）中中，得5.2.44 锚杆杆提供的的支护抗抗力P33值 锚杆杆受力破破坏又有有两种情情

28、况：（1）锚杆杆体本身身的强度度不足而而被拉断断。这种种情况下下锚杆提提供的平平均径向向支护抗抗力P33为：（5.4）式中：F锚杆的的断面面面积，由由于选用用的是(22的的钢筋，其其截面面面积为3380.1mmm2； 锚杆杆的抗拉拉强度； eet锚锚杆的纵纵向和横横向间距距。代入公式得得： （2）锚锚杆粘结结破坏，即即砂浆锚锚杆与孔孔壁间粘粘结力不不足而破破坏。锚锚杆提供供的平均均支护抗抗力P33为： (5.5)式中S为锚杆杆抗拔力力，即锚锚杆的锚锚固力。S=pDLLtsD钻孔直直径，在在此设计计中取DD=1000mmm；L锚固段段长度，为为4m；tS孔壁壁与注浆浆体之间间的极限限粘结强强度，

29、页页岩取ttS=0.40MMPa;则 则两者取较小小值则取锚杆提提供的平平均径向向支护抗抗力为PP3=0.13MMPa5.2.55 围岩岩本身提提供的支支护抗力力P4值值剪切滑移体体滑动时时，围岩岩在滑面面上的抗抗滑力，其其水平方方向的分分力在剪剪切区高高度b/2上的的抗滑力力P4为为： （5.66）式中 S剪切切滑移体体长度，其其值为tn、nn分别别为沿滑滑移面的的剪切应应力和垂垂直于滑滑移面的的正应力力，他们们的摩尔尔包络线线为直线线时的假假定求出出（见图图）：（5.7）由图（5.3）可可知将n值代代入上式式，得图 5.33 包包络线图图上式中，cc、均均为围岩岩的物理理力学指指标，径径向

30、主应应力3的值随随着剪切切滑移面面上的位位置而产产生变化化，难以以确定，因因此，假假定3等于各各个支护护结构所所提供的的镜像支支护抗力力之和，即即： （55.8）式中 pp1喷射射混凝土土层提供供的径向向支护抗抗力 pp2 钢钢支撑提提供的径径向支护护抗力 pp3 锚锚杆提供供的径向向支护抗抗力则：3=p1+p2+p33=P11+P2+P3=2.0377+0.2166+0.13=2.3383MMPa将3 代代入（44.9）式式得：将1 、3值代入入（4.8）式式得将1 、3值代入入（4.6）式式得将P1、PP2、P3、P4代入式式（5.1）得得 p=pp1+p2+p3+p4P=P1+P2+P3

31、+P4=2.0177+0.6444+0.0599+0.97=3.669MPPa5.2.66 最最小支护护抗力按重力平衡衡条件求求解。塑塑性区的的岩体，随随塑性径径向位移移增长而而形成送送散区。送送散区的的岩体由由于重力力作用而而形成松松散压力力。为了了确保坑坑道的稳稳定性，应应当用支支护力与与其平衡衡。当处处于手里里极限平平衡状态态时，所所求的的的支护抗抗力即为为Pmiin。图5.4 开挖挖后坑道道受力示示意图当滑移体处处于受力力极平衡衡状态时时 (5.99)则： （55.100）式中：为围岩岩的重度度，取=200kN/m; y为初始始应力，设设处于均均质岩体体中，则则y=h=2028.8=0

32、0.5776MPPa则即，设计支支护满足足要求。5.2.77 ，围围岩初衬衬计算 同理，可可得,围岩岩参数满满足计算算要求。衬衬砌参数数见表55.1第六章 二二次衬砌砌计算6.1绪论论二次衬砌的的修筑在在稳定洞洞室结构构的稳定定性同时时，也是是对隧道道美化并并作为全全储备的的一种过过程措施施。地质良好的的围岩，在在依照新新奥法（New Austrian Tunnelling Method）原理施工后的隧道，往往在初期支护后就能得到基本的稳定了，不需要做二次衬砌，但是在不良地质段初期支护很难保证围岩结构的长期稳定，此时需要模筑二次衬砌，加强对围岩变形的支撑。初期支护也很难完全封闭结构体内水系统而

33、导致隧道仍然出现渗水、漏水的情况，此时需要防排水系统结合二次衬砌共同结合，确保隧道不发生漏水渗水情况。在出现较强强的地质质灾害现现象时，山山体会出出现偏压压及过大大的压力力水，会会对隧道道造成较较大破坏坏，二次次衬砌则则能承受受软弱围围岩的蠕蠕变压力力和膨胀胀性地压压，此时时二次衬衬砌则可可以加强强对山体体变化的的支撑能能力。6.2 设计说说明、级围围岩地质质条件较较差，稳稳定性差差，除了了需要设设计喷锚锚钢筋网网支护外外，还需需要设计计仰拱，而而级围围岩则还还需要设设计钢架架支撑。并并进行二二次喷射射混凝土土，由此此形成联联合支护护，保障障隧道的的稳定和和安全。衬衬砌设计计参数见见（表 6.

34、1）。6.3 隧道深深浅埋类类型的确确定 （66.1）式中Hp浅浅埋隧道道分深度度（m）；h荷载载等效高高度，即即塌落拱拱的高度度： （66.2）式中S围岩岩等级；B隧道道宽度, B=11.10+2*00.722+2*0.0008=12.5566m ,取BB=122.566miB每每增减11m时围围岩压力力的增加加率。ii取0.16.4.11 级围岩岩压力的的确定浅埋隧道分分界深度度： 确定隧隧道在级围岩岩浅埋段段，且取取最大处处计算围围岩压力力，则以以L2KK12+1355-L22K122+1880为例例计算围围岩压力力，并计计算二次次衬砌支支护及配配筋，此此处隧道道埋深为为H=115m，取

35、取Hp=2.55hp ，Hpp=2.5112.996m=32.4m15mm,此隧隧道为浅浅埋隧道道。图6.1 围岩岩压力分分布图式中：级围围岩=20kkN/mm;fC级级围岩c=4450;=2500顶板土土柱两侧侧摩擦角角，=0.77=117.550； hi 内外侧侧任意点点地面的的距离（mm）；l 侧侧压力系系数； 产生生最大推推力时的的破裂角角。式中：hii为内外外侧任意意点至地地面的距距离，mm。代入数据得得： 隧隧道顶的的水平压压力为： ee1=200*122.088*0.2=448.332kPPa隧道底的水水平压力力为： e2=200*155.000*0.2=660kPPa*计算项目

36、：理正隧隧道衬砌砌计算软软件 11计算时间：20116-004-228 117:446:554* 计算简简图 图6.2 级围围岩计算算简图 计算条条件 表6.1 基本参参数 规范标准： 水工工砼规范范SL1191-20008 承承载能力力极限状状态00：1.0 正正常使用用极限状状态00：1.0 衬衬砌断面面类型： 马蹄形形 每每段计算算的分段段数： 100 计计算迭代代次数： 10 抗抗力验证证要求： 高表6.2 衬砌参参数 底底拱半径径： 17.0000(m) 底底拱半中中心角： 155.0000(度度) 底底拱厚度度： 0.7200(m) 侧侧拱半径径： 9.0000(m) 侧侧拱角度度

37、： 8.0000(度) 侧侧拱厚度度： 0.7200(m) 顶顶拱半中中心角： 899.9000(度度) 顶顶拱拱顶顶厚度： 00.7220(mm) 底底拱围岩岩弹抗系系数： 200.0000(MNN/m33) 侧侧拱围岩岩弹抗系系数： 200.0000(MNN/m33) 顶顶拱围岩岩弹抗系系数： 200.0000(MNN/m33) 衬衬砌的弹弹性模量量： 230000.0000(MPPa)表6.3 荷载参参数 底部山岩岩压力(侧)： 0.0000(kN/m) 底底部山岩岩压力(中)： 0.0000(kN/m) 侧侧向山岩岩压力(上)： 48.3200(kNN/m) 侧侧向山岩岩压力(下)：

38、60.0000(kNN/m) 顶顶部山岩岩压力(侧)： 2777.2000(kkN/mm) 顶顶部山岩岩压力(中)： 2777.2000(kkN/mm) 内内水压力力水头： 6.0000(m) 外外水压力力水头： 0.0000(m) 外外水压力力折减系系数()： 0.4000 顶顶拱灌浆浆压力： 200.0000(kkPa) 顶顶拱灌浆浆压力作作用范围围角： 660.0000(度) 其其它段灌灌浆压力力： 0.0000(kPaa) 衬衬砌容重重： 24.0000(kNN/m33)表6.4 荷载组组合参数数 编号 荷载载名称 是否计计算 分分项系数数 1 衬衬砌自重重 11.000 2 顶顶岩压

39、力力 11.000 3 底底岩压力力 11.000 4 侧侧岩压力力 11.000 5 内内水压力力 11.000 6 外外水压力力 11.000 7 顶顶部灌浆浆压力 1.00 8 其其余灌浆浆压力 1.00 9 地地震作用用力 1.220 表6.5 配筋参参数 对对称配筋筋： 是是 混混凝土等等级： C25 纵纵筋等级级： HHRB3335(fy=3000MPaa,fyyk=3335MMPa) 拉拉结筋计计算： 计算 拉拉结筋等等级： HPBB2355(fyy=2110MPPa,ffyk=2355MPaa) 拉拉结筋间间距： 1000(mmm) 配配筋计算算as： 665(mmm) 配配筋

40、调整整系数： 1.000 裂裂缝计算算： 计计算 最最大裂缝缝宽度允允许值：0.440(mmm) 单单侧拟采采用纵筋筋直径： 200(mmm) 砼砼保护层层厚度： 50(mm) 计算结结果 图6.3 衬砌内内外侧纵纵筋示意意图注：纵筋面积和和配筋率率结果中中，如果果出现红红色数字字，则表表示配筋筋率大于于2.55%。 内力配配筋计算算(以下下内力叠叠加了地地震作用用效应) 计算结论:经过44次计算算,达到到各点设设定抗力力条件和和法向位位移一致致!表 6.66底拱内力配配筋计算算（从中心心向左等等分100段）序号轴向力剪力弯矩切向位移法向位移转角围岩抗力单侧纵筋拉结筋面积积截面验算0-2105

41、5.533465.226123.0020.00000.03000.00000.01440.0192.00满足1-21044.377-518.55134.9996-0.02280.04440.00440.01440.0177.11满足2-21011.000-565.21169.448-0.05570.09000.00880.01440.0192.00满足3-20955.688-597.15221.880-0.08880.17660.01550.11440.0192.00满足4-20888.944-603.68283.115-0.12210.31770.02330.21440.0192.00满足5

42、-20811.633-570.58339.118-0.15590.53000.03330.31440.0192.00满足6-20755.044-480.12368.4430-0.20030.82990.04550.41440.0192.00满足7-20700.933618.554340.990-0.25561.22110.05770.61440.0192.00满足8-20711.644884.559217.4441-0.32211.69990.06770.81440.0192.00满足9-20799.9551264.04-49.228-0.39992.22660.07001.11440.019

43、2.00满足10-20988.9661760.16-511.08-0.49912.72770.06001.41440.0223.00满足序号轴向力剪力弯矩切向位移法向位移转角围岩抗力单侧纵筋拉结筋面积积截面验算0-26733.700-891.81-511.08-2.70020.61440.060.31440192满足1-26644.766-890.81-458.65-2.72230.70110.05440.41440192满足2-26566.222-889.81-409.00-2.74450.78880.00880.51440192满足3-26488.166-888.81-511.09-2.7

44、0030.87550.01550.51440192满足4-26400.655-887.81-359.36-2.76670.96220.02330.51440192满足5-26333.744-886.81-309.71-2.78891.04990.03330.51440192满足6-26277.477-885.81-511.09-2.70040.53660.04550.51440192满足7-26211.899-884.81-460.07-2.81110.42330.05770.51440192满足8-26177.033-883.81-410.43-2.83335310.06770.514401

45、92满足9-26122.933-882.81-511.09-2.70050.39770.070.51440192满足10-26099.6-881.81-660.7866-2.85550.68440.060.51440223满足表 6.77侧拱内力力配筋计计算（从下向向上等分分10段段）表 6.88顶拱内力力配筋计计算(从拱脚脚向拱顶顶等分110段)序号轴向力剪力弯矩切向位移法向位移转角围岩抗力单侧纵筋拉结筋面积积截面验算0-26099.500-522.53-174.52-2.9551.09990.02770.51440192满足1-25877.177539.555-184.08-3.17720

46、,88550.01660.41440192满足2-25644.733540.555-409.00-2.74452.09990.00550.31440192满足3-25422.344541.555-511.09-2.70030,8866-0.00060.21440192满足4-25199.966542.555-359.36-2.76673.0999-0.01171.21440192满足5-24977.577543.555-309.71-2.78890,8877-0.022801440192满足6-24755.199544.555-511.09-2.70044.0999-0.03390144019

47、2满足7-24522.8545.555-460.07-2.81110,8888-0.05501440192满足8-24300.422546.555-410.43-2.83335.0999-0.066101440192满足9-24088.033547.555-511.09-2.70050,8899-0.077201440192满足10-23855.655548.555-660.7806.0999-0.088301440223满足 配筋结结果 衬砌内侧纵纵筋最大大面积AAs = 14440.0mmm2，外外侧纵筋筋最大面面积Ass1 = 14440.0mmm2；拉结筋最大大面积AAv = 2223

48、.0mm22。截面尺寸(抗剪)验算：满足。图6.4变变形图（设设计值）图6.5 抗力分布图（设计值）图6.6 轴力图图（设计计值）图图6.77 剪力力图（设设计值）图6.8 弯矩图图（设计计值） 图图6.99 切向向位移图图（设计计值）图6.100 法向向位移图图（设计计值） 图66.111 转角角位移图图（设计计值）由公路隧隧道设计计规范（JTG D70-2004）可知，全部纵向受力配筋的最小配筋率是为0.6，有上述理正软件所得钢筋面积，衬砌内侧纵筋最大面积As=1440.0mm，外侧纵筋最大面积As1=1440.0mm;拉结筋最大面积Av = 223.0mm。根据最小配筋率配筋，级围岩二次

49、衬砌内侧钢筋取4f22250mm，纵向架立钢筋取4f22250mm，级围岩二次衬砌箍筋取4f10200250mm（环向纵向）6.5.11 级围岩岩压力确确定 浅埋隧隧道分界界深度： h=0.44522311+0.1(12.35-5)=6.25mmHp=2.5hpp ，HHp=22.56.225m=12.5m15mm 确定隧隧道在级围岩岩深埋。 在级级围岩中中，g=200kN/m3,jc=577,=0.6jc=344.2 q=ghh=200*6.25=1255MPaa ee=ghl=200*6.25*0.111=113.775MPPa6.5.22 级围岩岩二次衬衬砌计算算*计算项目：理正隧隧道衬

50、砌砌计算软软件 11计算时间：20116-004-229 115:118:556* 计算简简图 图6.12 级围围岩计算算简图 计算条条件 表6.9 基基本参数数 规范标准： 水工工砼规范范SL1191-20008 承承载能力力极限状状态00：1.0 正正常使用用极限状状态00：1.0 衬衬砌断面面类型： 马蹄形形 每每段计算算的分段段数： 100 计计算迭代代次数： 10 抗抗力验证证要求： 高表6.100 衬砌参参数 底拱半径： 177.0000(mm) 底底拱半中中心角： 155.0000(度度) 底底拱厚度度： 0.6200(m) 侧侧拱半径径： 9.0000(m) 侧侧拱角度度： 8

51、.0000(度) 侧侧拱厚度度： 0.6200(m) 顶顶拱半中中心角： 899.9000(度度) 顶顶拱拱顶顶厚度： 00.6220(mm) 底底拱围岩岩弹抗系系数： 5000.0000(MN/m3) 侧侧拱围岩岩弹抗系系数： 5000.0000(MN/m3) 顶顶拱围岩岩弹抗系系数： 5000.0000(MN/m3) 衬衬砌的弹弹性模量量： 2230000.0000(MPaa)表6.111 荷载参参数 底底部山岩岩压力(侧)： 0.0000(kN/m) 底底部山岩岩压力(中)： 0.0000(kN/m) 侧侧向山岩岩压力(上)： 13.7500(kNN/m) 侧侧向山岩岩压力(下)： 13

52、.7500(kNN/m) 顶顶部山岩岩压力(侧)： 1255.0000(kkN/mm) 顶顶部山岩岩压力(中)： 1255.0000(kkN/mm) 内内水压力力水头： 6.0000(m) 外外水压力力水头： 0.0000(m) 外外水压力力折减系系数()： 0.4000 顶顶拱灌浆浆压力： 200.0000(kkPa) 顶顶拱灌浆浆压力作作用范围围角： 660.0000(度) 其其它段灌灌浆压力力： 0.0000(kPaa) 衬衬砌容重重： 24.0000(kNN/m33)表6.122 荷载组组合参数数 编号 荷载载名称 是否计计算 分分项系数数 1 衬衬砌自重重 11.000 2 顶顶岩压

53、力力 11.000 3 底底岩压力力 11.000 4 侧侧岩压力力 11.000 5 内内水压力力 11.000 6 外外水压力力 11.000 7 顶顶部灌浆浆压力 1.00 8 其其余灌浆浆压力 1.00 9 地地震作用用力 1.220 表6.133 配筋参参数 对称配筋筋： 是是 混混凝土等等级： C25 纵纵筋等级级： HHRB3335(fy=3000MPaa,fyyk=3335MMPa) 拉拉结筋计计算： 计算 拉拉结筋等等级： HPBB2355(fyy=2110MPPa,ffyk=2355MPaa) 拉拉结筋间间距： 1000(mmm) 配配筋计算算as： 665(mmm) 配配

54、筋调整整系数： 1.000 裂裂缝计算算： 计计算 最最大裂缝缝宽度允允许值：0.440(mmm) 单单侧拟采采用纵筋筋直径： 200(mmm) 砼砼保护层层厚度： 50(mm) 计算结结果 图6.133 衬砌砌内外纵纵筋示意意图注：纵筋面积和和配筋率率结果中中，如果果出现红红色数字字，则表表示配筋筋率大于于2.55%。 内力配配筋计算算(以下下内力叠叠加了地地震作用用效应) 计算结论:经过33次计算算,达到到各点设设定抗力力条件和和法向位位移一致致!表 6.114底拱拱内力配配筋计算算(从中中心向左左等分110段)序号轴向力剪力弯矩切向位移法向位移转角围岩抗力单侧纵筋拉结筋面积积截面验算0-

55、14733.100400.664331.74400.0955001240177.11满足1-14722.599-426.662237.5559-0.01190.09880.001101240177.11满足2-14722.088-425.662238.55590.98110.10110.00220.31240177.11满足3-14711.577-424.662239.55591.98110.10440.00330.21240177.11满足4-14711.066-423.662240.55592.98110.10770.00440.11240177.11满足5-14700.566-422.6

56、62241.55593.98110.110.005501240177.11满足6-14700.055-421.662242.55594.98110.11330.0066-0.11240177.11满足7-14699.544-420.662243.55595.98110.11660.0077-0.21240177.11满足8-14699.033-419.662244.55596.98110.11990.0088-0.31240177.11满足9-14688.522-418.662245.55597.98110.12220.0099-0.41240177.11满足10-14688.011-417.

57、662246.55598.98110.12550.01-0.51240188.11满足表 6.115侧拱拱内力配配筋计算算(从下下向上等等分100段)序号轴向力剪力弯矩切向位移法向位移转角围岩抗力单侧纵筋拉结筋面积积截面验算0-17677.700-630.89-235.3622-1.61190.36220.03880.21240177.11满足1-17622.466-623.1877-206.8722-0.01190.41990.03440.21240177.11满足2-17722.088-615.4844-178.3822-1.61190.47660.00220.21240177.11满足3

58、-17711.577-607.7811-149.8922-0.61190.53330.00330.21240177.11满足4-17711.066-600.0788-121.40220.38110.590.00440.31240177.11满足5-17700.566-592.3755-92.99121.38110.64770.00550.31240177.11满足6-17700.055-584.6722-64.4422-1.70040.70440.00660.31240177.11满足7-17699.544-576.9699-35.9932-1.7220.76110.00770.3124017

59、7.11满足8-17699.033-569.2666-7.4442-1.73350.81880.00880.31240177.11满足9-17688.522-561.563321.0448-1.75510.87550.00990.31240177.11满足10-16688.011-553.8649.5338-1.76680.93220.010.31240177.11满足表 6.116顶拱拱内力配配筋计算算(从拱拱脚向拱拱顶等分分10段段)序号轴向力剪力弯矩切向位移法向位移转角围岩抗力单侧纵筋拉结筋面积积截面验算0-17677.700-440.96-44.222-1.71190.66660.01

60、770.31240177.11满足1-17666.700-439.96-43.222-0.71190.76660.01770.21240177.11满足2-17655.700-438.96-42.222-1.71190.76660.01770.21240177.11满足3-17644.700-437.96-41.222-1.73390.76660.018801240177.11满足4-17633.700-436.96-40.222-1.74490.76660.019901240177.11满足5-17622.700-435.96-39.222-1.73390.76660.0201240177.