学士温州绕城高速公路江北岭隧道设计

温州绕城高速公路江北岭隧道设计（衬砌结构设计专题）第107页共107页1隧道的选址1.1基本地质概况该工程是浙江温州绕城高速公路，工程需要穿越几个山岭，为了减小工程对自然的破坏，则在经过山岭时需要设计隧道，另一方面也是缩短相应的路程，提高城市交通的能力。这里是其中的一个隧道—江北岭隧道。下面将具体介绍该处的详细地质情况：K4+535~K4+577、K5+134~K5+190段、K6+312~K6+372段以及K6+898~K6+929段，地形坡度在10°~40°之间，K4+535段附近有采石场，弱分化晶屑凝灰岩裸露。在地质资料图(附图1)上，表层⑦1层含碎石压黏土，厚0.5~0.7米；⑧2层强分化晶屑凝灰岩，厚1.5~2.5米，稳定性差；⑧3层弱分化晶屑凝灰岩，厚3-5米，节理发育，岩石呈碎石状压碎结构，Kv=0.56，u=0.25，[BQ]=300；⑧4层微分化晶屑凝灰岩，节理较发育，岩体呈大块状结构，Kv=0.56~0.68，u=0.25~0.23，[BQ]=450，岩石完整性较好，局部较破碎，围岩质量一般，各段围岩的地质情况大体相同，综合评定为Ⅳ级围岩，地下水为基岩裂隙水，水文地质条件简单，掘进时局部会出现滴水、淋水现象。K4+577~K5+134段，处于低山丘陵区，坡度i=20°~50°，坡面植被茂盛，局部地段基岩裸露。⑦1层含碎石压黏土，厚度为0~0.5米。下伏基岩，岩性为晶屑凝灰岩，巨厚层状；⑧2层强分化层，厚度为2~5米，节理裂隙发育，岩体破碎；⑧3层弱分化层，厚度为5~15米，节理发育，Kv=0.56，u=0.25，[BQ]=300；⑧4层微分化层，节理较发育，岩体呈大快状砌体结构，Kv=0.56~0.68，u=0.25~0.23，[BQ]=450，岩体节理列席较发育，主要列席有325°∠71°、204°∠181°、340°∠13°、175°∠68°。综合评定，本段岩石完整性较好，为Ⅲ级围岩，地下水为基岩裂隙水，水文地质条件简单。在K5+190~K6+312左右，本段处于低山丘陵区，最高点标高为395.4米，坡度为20°~50°，坡面植被茂盛，局部地段基岩裸露；⑦1层含碎石压粘土，厚度为0~0.5米。下伏基岩，岩性为晶屑凝灰岩，巨厚层状；⑧2层强分化层，厚度为2~5米，节理裂隙发育，岩体破碎；⑧3层弱分化层，厚度为5~15米，节理发育，Kv=0.56，u=0.25，[BQ]=300；⑧4层微分化层，节理较发育，岩体呈大快状砌体结构，Kv=0.56~0.68，u=0.25~0.23，[BQ]=450，岩体节理裂隙发育，主要裂隙有325°∠71°、340°∠13°、204°∠181°、175°∠68°，呈闭合状。综合评定，本段岩石完整性较好，局部较破碎，围岩质量较好，为Ⅲ级围岩，地下水为基岩裂隙水，水文地质条件简单。K6+929~K6+995段，地表为山麓斜坡地形，坡度i=15°~25°，坡面植被茂盛，⑥4、⑦1层含碎块石粘性土，稍密~中密，山坡处可见大量滚石，直径为1.5~3.5米，最大可达6~8米，多属于崩坡积。下伏晶屑凝灰岩，巨厚层状；⑧1层全分化层，厚度为10~11米，岩石分化呈砂土状，局部夹强分化碎块；⑧2层强分化层，厚度为2~5米，节理裂隙发育，岩体破碎；⑧3层弱分化层，厚度为3~8米，节理发育，岩石呈碎石状压碎结构，Kv=0.56，u=0.25，[BQ]=300；⑧4层微分化层，节理较发育，岩体呈大块状砌体结构，Kv=0.56~0.68，u=0.25~0.23，[BQ]=450。本段为古崩塌体，岩性以含粘性土碎石、块石为主，稳定性差。主要为粘性土碎石、块石以及强分化—微分化晶屑凝灰岩，基岩节理裂隙发育，岩石完整性较差，局部较破碎，综合评定为Ⅴ级围岩。1.2隧道的选址隧道的位置应该选择在稳定的地层中，尽量避免穿越工程地质和水文地质极为复杂以及严重不良地质地段；若必须通过时，应有切实可靠的工程施工，而隧道洞口也不宜设在滑坡、崩塌、岩堆、危岩落石、泥石流等不良地质以及排水困难的沟谷处或者不稳定的悬崖陡壁下。并且应遵循“早进洞，晚出洞”的原则，合理选择洞门位置，避免在洞口形成高边坡和高仰坡。通常在多个路线方案中，根据地形图和各种调查资料进行技术、经济比较之后，最后确定路线。一般路线比较要点是：线形适当（平面顺适、纵坡均衡、横面合理），顺应地形，路线延长对临近地区的影响；安全性、用地、建筑投资、养护费、行驶性能、施工的难易，与当地环境和景观相协调等。对于长大隧道，通风、照明、以及养护费用，都要综合考虑，从而选择最佳方案。根据提供的地质地形图和地质条件，为了避开⑧2层不稳定岩层，洞口设在K4+563处比较合理。入口选好之后，是出口的选择。考虑隧道的排水，需要设计一定的纵坡，还根据该饶城高速公路的海拔和地形等一系列情况，再由于在K6+995附近的地质比较复杂，坡度为15°~25°，根据需要，高程不能太高，但越低的话，地质情况越复杂，不良地质地段越长，综合考虑，出口选择在K6+995段比较合理，由于该段有大量的滚石，出口还必须采取明洞形式，这样可以用来抵御塌方、落石、滑坡、泥石流等病害，在施工中提高安全保障，通车后也可以保证车辆通行顺畅。路线选定之后，隧道的大概长度就确定了，约为2430m，属于长隧道。2隧道纵横断面设计2.1隧道纵断面设计隧道纵断面是隧道中心线展直后在垂直面上的投影。隧道内线路坡度可以设置为单面坡或者人字坡，由于该隧道属于长隧道，再考虑两端的出渣、排水等问题，宜采用人字坡，再考虑通风的问题，纵坡一般控制在2%以下比较好，若超过该值，汽车在行驶过程中排出的有害物质迅速增多，为了保证隧道内的空气质量，应该满足这个要求，综合各方面因素考虑：在K4+563到K6+565这2030m段，纵坡坡度设计为：i1=+1.4%在K6+565到K6+995段，纵坡设计为：i2=-1.2%人字坡在纵坡变更处应根据视距要求设置竖曲线，竖曲线的半径和竖曲线的最小长度也要符合《公路隧道设计规范》的要求（竖曲线是为了提高视线的诱导作用以及满足乘客乘坐舒适，在隧道中尽可能考虑选用较大竖曲线半径和竖曲线长度），因为该隧道是在绕城高速公路上的，设计速度为100km/h，并且它是凸形竖曲线，按照《公路隧道设计规范》的要求，竖曲线最小半径和最小长度如下表格：表2.1.1竖曲线最小半径和最小长度（m）设计速度（kmm/h）1201008060凸形竖曲线半径一般值170001000045002000特殊值11000650030001400凹形竖曲线半径一般值6000450030001500特殊值4000300020001000竖曲线长度100857050所以设计竖曲线半径为10000m，竖曲线长度为85m。另外，由于该隧道属于长隧道，在隧道中间每隔一定的间距要设置人行横道和车行横道，间距严格按照《公路隧道设计规范》的要求，人行横道间距不大于500m，而车行横道的间距不大于1000m。所以，该隧道设计车行横道间距为750m，人行横道在邻近洞口处的间距设计为500m，在隧道中间的间距设计为250m。车行横道和人行横道的横截断面图及具体尺寸如下图示：（a）车行横道（b）人行横道图2.1.2车行横道和人行横道的横截断面图及具体尺寸(单位：cm)2.2隧道的横断面设计在隧道横断面设计的时候，首先要明确隧道净空、隧道行车限界、隧道建筑限界的概念。隧道净空是隧道衬砌的内轮廓所包围的空间，包括隧道建筑限界通风以及其他所需的断面积；隧道建筑限界是为保证隧道内各种交通的正常运行与安全，而规定在一定宽度和高度范围内不得有任何障碍物的空间限界，任何部件都不得侵入隧道建筑限界之内；隧道行车限界是保证汽车行驶所需的内轮廓。这些在《公路隧道设计规范》中都有明确的规定，具体如下：建筑限界高度在高速公路、一级公路和二级公路取5.0m；另外，在高速公路和一级公路上，还应该设置检修道：左右检修道的宽度各为0.75m，侧向宽则有不同的要求，在速度为100km/h的高速公路上：左侧向宽为0.5m，右侧向宽为1.0m，两车道隧道的车道宽为3.75m×2隧道横断面的坡度在单向交通中取单面坡，一般取i=1.5%~2.0%，该隧道设计横断面坡度为：i=1.5%，具体图形如下：图2.2.1隧道建筑限界（单位：cm）另外，因为该隧道属于长隧道，为了避免在营运中车辆行驶在洞内出现问题而阻断交通，按《公路隧道设计规范》要求，在一定间距内设置紧急停车带，其侧向宽度应取3.5m，长度应取40m，紧急停车带的有效长度不得小于30m，具体尺寸如下：图2.2.2紧急停车带具体横断面图形如下：图2.2.3隧道紧急停车带建筑限界（单位：cm）设置间距不宜大于750m，该隧道紧急停车带设计与隧道的车行横道相匹配,为750m。各断面建筑限界及内轮廓见附图3~5。3隧道的洞门设计3.1概述洞门是隧道两端的外露部分，也是联系洞内衬砌与洞口外路堑的支护结构，其作用是保证洞口的安全和仰坡的稳定，引离地表流水，减少洞口土石方开挖量。它也是标准隧道的建筑物，应与隧道规模、使用特性以及周围建筑物、地形条件等要相协调。洞门宜与隧道轴线正交，另外，洞门构造及基础设置应遵循下列规定：①洞门仰坡坡脚至洞门墙背不宜小于1.5米，洞门端墙与仰坡之间水沟的沟底至衬砌拱顶外缘的高度不小于1米，洞门墙顶高出仰坡脚不小于0.5米；②洞门墙应根据实际需要设置伸缩缝、沉降缝和泻水孔，洞门墙基础必须置于稳定地基上，应视地形及地质条件，埋置足够的深度，保证洞门的稳定，松软地基上的基础，可采取加固基础措施；隧道洞门的设计也要根据不同的地形，设计不同的洞门形式，洞门的形式主要包括：端墙式洞门、翼墙式洞门、环框式洞门、削竹式洞门和遮光棚式洞门等。端墙式洞门主要适用于岩质稳定的Ⅲ级以上围岩和地形开阔的地区，是最常使用的洞门形式；翼墙式洞门主要适用于地质较差的Ⅳ级以下围岩，以及需要开挖路堑的地方，翼墙是为了增强端墙的稳定而设置的，同时对路堑边坡起支撑作用，对抗滑和抗倾覆性能好；环框式洞门是在洞口岩石坚硬、整体性好，节理不发育，而且不易风化，路堑开挖后仰坡极为稳定，并且没有较大的排水要求时采用；遮光棚式洞门的入口通常外伸很远，由于透光材料上面容易沾染尘垢油污，养护困难，因此很少使用该种洞门形式；削竹式洞门适合洞门周围地形较平坦的地区。不管采取什么形式的洞门，它的边坡和仰坡都有具体的要求，详情参照《公路隧道设计规范》165页表7-1隧道洞门的形式与特征。洞门墙基础必须埋入地基一定深度，埋入深度视地质情况好坏确定，保证结构物稳定。基础设置在岩石上时，应清除表面强风化层。洞口边、仰坡的高度由下表确定：表3.1.1洞口边、仰坡的控制高度围岩等级Ⅰ~ⅡⅢⅣⅤ~Ⅵ边、仰坡坡率率贴壁1：0.31：0.51：0.51：0.51：0.51：0.51：0.51：1.251：1.5高度（m）15202520251518201518根据该隧道的地质情况，该隧道的进口端为四级围岩，设计入口段洞门形式为翼墙式洞门比较合理，而在隧道的出口端，地形较平坦，围岩也较差，采取明洞比较合理。3.2隧道洞门的验算设计计算参数参照《公路隧道设计规范》表9.4.2(洞门设计参数),下面是略表。表3.2.1洞门设计参数仰坡坡率计算摩擦角φ（°）重度（kN/mm3）基底摩擦系数ff基底控制压应力力（MPa）1:0.570250.600.801:0.7560240.500.601:150200.400.40~0..35由上表取值：仰坡坡率i=1：0.75，计算摩擦角φ=60°，重度=25kN/m3，基底摩擦系数f=0.50，基底控制压应力P=0.60MPa因为进口洞门设计为翼墙式洞门，再由规范表5.2.1和表5.2.3得混凝土的标准重度为和等级为C20的混凝土强度设计值分别为：=23kN/m3，抗压强度fcd=10MPa抗剪强度fcmd=11Mpa，抗拉强度fctd=1.13MPa墙身构造：翼墙式洞门墙身向外略倾，坡率为10：1，墙身厚度采用3m；基底埋深为1.5m，仰坡坡率为1：0.75，墙高为H=10.2m；基础宽B=2.1m，墙背岩土体高h=9m；倾斜角α=arctan(0.1)=5.7°，由于墙身仰斜，即α=-5.7°；仰坡坡角β=arctan()=53°。具体计算简图如下：图3.2.1洞门验算简图（单位：m）土压力系数：=0.072则主动土压力：Ea===93.6KN其作用点的位置在距离墙趾h/3处，即：Zy=9/3=3m，Zx=（Zy-1）×0.072+1.5+0.3=1.95mEx=Ea×cos（α+δ）=92.4KN，Ey=Ea×sin（α+δ）=15.2KN沿墙身取1m做计算长度，则每沿米墙身的自重、力臂和作用力如下表：表3.2.2每沿米墙身的自重、力臂和作用力项目分块体积Vi（m3）自重Gi（KN）力臂Gzi11×1.2=11.227.61.7820.5×0.55×1.22=0.336.92.5531.5×10..2=155.3351.91.5342.1×1.55=3.11572.451.08合计19.95458.85结合上面的计算，进行各项稳定性验算：①.抗滑稳定验算=×0.5=2.45＞[Kc]=1.3，则抗滑稳定满足要求。②.抗倾覆稳定验算==2.57＞[Ko]=1.6，则抗倾覆稳定满足要求。③.基底应力及偏心验算==0.92即：m＜=KPa＜[σ]=0.6MPa综上所述，洞门墙各项验算指标均符合《公路隧道设计规范》的设计要求，所以洞门是稳定的，即拟定尺寸合理。下面是洞门侧视和俯视简图：（a）隧道进口端洞门侧视图（b）隧道进口端洞门俯视图（c）隧道进口立面图图3.2.2隧道进口洞门图（具体尺寸详见附图6~8）4隧道衬砌设计（专题设计）4.1隧道的衬砌设计4.1.1概述隧道衬砌是一种超静定结构。设计初砌断面主要解决内轮廓线、轴线和厚度三个问题。隧道洞身的衬砌结构类型大致可分为以下几种类型：直墙式、曲墙式、偏压衬砌、喇叭口衬砌、圆形断面隧道、矩形断面衬砌和复合式衬砌。在该隧道所有的地质条件下，有Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级围岩，Ⅳ、Ⅴ级围岩中，稳定性较差，地基承载力弱，为保证结构安全，应采用有仰拱的封闭式衬砌断面，并且曲墙式衬砌受力合理，对围岩结构的稳定性好，适用于各种围岩，所以整个隧道均采用，对于存在断裂破碎带、中部设置了紧急停车带、有人行横道和车行横道的位置，衬砌应采用钢筋拱架加密加固，各级指标也都要相应的提高。具体尺寸已经在上一章的横断面设计中确定，衬砌厚度将在后面会详细叙述。在隧道和地下工程中，支护结构通常又分为初期支护和永久支护。初期支护是为了保证施工的安全、加固岩体和阻止围岩变形、坍塌而设置的临时支护措施；二次衬砌是保证隧道使用的净空和结构的安全而设置的永久性衬砌结构。根据隧道围岩的地质条件、施工条件和使用要求,隧道的支护形式可以分：喷锚衬砌、整体式衬砌、复合式衬砌。无论在什么样的围岩中，隧道的衬砌都是非常重要的，所以衬砌结构的设计也是隧道当中的难点。整体式衬砌采用就地整体模筑混凝土衬砌，在隧道内树立模板、拱架，然后浇注混凝土而成；复合式衬砌是目前隧道工程中最常采用的衬砌形式，在初次衬砌和二次衬砌之间宜采用缓冲、隔离的防水夹层，目的是当第一层产生形变及形变压力较大时，仍给予极少量变形的可能，可降低形变压力，而当一次衬砌支护力不够时，可将少量变形压力均匀的传布到二次衬砌上、并依靠二次衬砌进一步制止继续变形。初期支护采用锚喷支护，即由喷射混凝土、锚杆、钢筋网、钢架等支护形式单独或组合使用，二次衬砌采用模筑混凝土或模筑钢筋混凝土结构，衬砌截面采用连接圆顺的等厚衬砌断面，仰拱厚度宜与拱墙厚度相同。复合式衬砌还有以下优点：充分发挥围岩自承作用，把围岩与支护衬砌做成统一承载结构，改善衬砌受力条件，在初期支护保护下，安全方便地施做防水层及二次衬砌，安全且能保证质量。喷锚衬砌作为隧道的永久衬砌，一般考虑在Ⅲ级以上围岩中采用，当围岩良好、完整、稳定的地段，如Ⅱ级及以上围岩，只需喷射混凝土即可，此时喷射混凝土的作用为：局部稳定围岩表层少数已松动的岩块、保护和加固围岩表层、防止分化，与围岩形成表面较平整的整体支承结构，保证营运安全。4.1.2洞身衬砌设计根据前面所诉，该隧道的围岩条件较差，多数处于Ⅲ~Ⅴ级围岩，即采用复合式衬砌。在开挖过程中，应满足隧道净空和结构尺寸，要考虑初期支护，并设置预留变形量，具体要求见下表：表4.1.1预留变形量（单位：mm）围岩级别两车道隧道三车道隧道Ⅱ－－10~50Ⅲ20~5050~80Ⅳ50~8080~120Ⅴ80~120100~1500Ⅵ现场测量确定注：围岩破碎取大值；围岩完整取小值。由于该隧道设计为两车道，围岩级别较复杂，为了确保隧道的稳定，采用的是复合式衬砌，其衬砌设计的具体参数如下表所示，其中，为了确保隧道的稳定，不影响完工后的运营，锚杆间距和钢筋网格的布置取小值、喷锚厚度稍大值、二次衬砌厚度也取稍大的数值，详细情况见下页的表4.1.2：另外，结合该隧道的地质条件以及围岩形式，钢筋网喷射混凝土和在Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级围岩中的锚杆设计还应符合以下规定：①钢钢筋网网格格应按矩形形布置，间间距设置为为250mmm；②钢钢筋间的搭搭接长度取取40d（d为钢筋直直径，具体体大小见上上表）；③钢钢筋网喷射射混凝土厚厚度取300mm；④钢钢筋网应结结合锚杆一一起使用，宜宜与锚杆绑绑扎连接或或焊接；⑤锚锚杆材料按按国标采用用HRB3335或HPB2235钢筋筋，直径取取20~322mm，除除考虑强度度要求外，还还由于钻孔孔眼一般取取42mmm，这样可可便于注浆浆；⑥锚锚杆一般沿沿隧道周边边经向布置置；⑦锚锚杆的布置置可以按矩矩形布置，也也可以按梅梅花形布置置，其间距距不得大于于1.5mm，系统锚锚杆长度不不得小于22.0m。具具体取值在在后叙。表4.1.2两车道隧隧道复合式式衬砌的设设计参数围岩级别初期支护二次衬砌厚度（cm）喷射混凝土厚度度（cm）锚杆（m）钢筋网钢架拱、墙混凝土仰拱混凝土拱部、边墙仰拱位置长度间距Ⅰ５—局部2.0———30—Ⅱ５~８—局部2.0~2.55———30—Ⅲ8~12—拱、墙2.0~3.001.0~1.55局部@25×2535—Ⅳ12~15—拱、墙2.5~3.001.0~1.22局部@25×253535Ⅴ15~25—拱、墙3.0~4.000.8~1.22局部@25×254545注：考虑隧道的的围岩级别别复杂，确确保隧道的的安全运营营，各个参参数取大值值。在围岩岩条件较差差的地段，应应在初期支支护内设置置钢架，考考虑围岩的的稳定和钢钢架的自身身刚度，采采用工字形形钢钢架。Ⅲ级围岩中中用16号工字钢钢，Ⅳ级围岩中中用18号，Ⅴ级围岩中中用20aa号。钢架架支护同样样要满足以以下一些规规定：①钢钢架支护必必须有足够够的刚度和和强度，能能够承受隧隧道施工期期间可能出出现的荷载载；②钢钢架支护间间距为0.5~~1.5mm。本设计计在Ⅲ级围岩中中取1.22m，Ⅳ级围岩中中取1.00m，Ⅴ级围岩中中取0.88m。其中，在Ⅲ级围围岩中，拱拱部衬砌的的锚杆长2.5m，边墙部部分的锚杆杆长2.0m，纵横向向间距为1.2××1.2mm；Ⅳ级围岩的的拱部锚杆杆长3.0m，边墙的的锚杆长2.5m，纵横向向间距为1.0××1.1mm；Ⅴ级围岩的的拱部锚杆杆长3.5m，边墙部部分锚杆长长3.0m，纵横向向间距为0.8××0.8mm。均采用φ22，梅花形形布置。在围岩条件很差差的地段，即即在Ⅴ级围岩中中，还要设设置超前锚锚杆或超前前小导管以以加强衬砌砌的稳定。基基本原则：：小导管直直径采用42~550mm的无缝钢钢管，长3~5m，本设计计取50mm直径，长4m；环向间间距和纵向向间距也不不宜太大，本本设计取30×880mm；采用梅梅花形布置置，两组间间搭接长度度不小于100ccm，该设计计满足要求求。下面是是小导管的的布置简图图：图4.1.1小小导管的布布置（单位：：cm）在紧急停车带的的衬砌，可可以按照三三车道的参参数设计，具具体尺寸如如下表：表4.1.3紧紧急停车带带衬砌设计计参数围岩级别初期支护二次衬砌厚度（cm）拱部边墙喷砼厚厚度（cm）锚杆（m）钢筋网拱、墙混凝土仰拱混凝土位置长度间距Ⅲ10~15拱、墙3.0~3.551.0~1.55拱、墙@25×254545Ⅳ15~20拱、墙3.0~4.000.8~1.00拱、墙@20×2050钢筋混凝土50Ⅴ20~30拱、墙3.5~5.000.5~1.00拱、墙（双层）@20×2060钢筋混凝土50钢筋混凝土由于该隧道所设设计的车行行横洞所处处围岩以Ⅲ、Ⅳ级为主，参参数即按照照上表中选选择。各级围岩的衬砌砌设计设计计和Ⅴ级围岩的的超前支护护详见附图图9~12。4.1..3明洞衬砌砌设计明洞结构类型可可以分为拱拱形明洞、箱箱形明洞、棚棚洞三种。从从结构特点点来说，现现浇拱形明明洞结构整整体性较好好，承载力力大，能承承受较大的的垂直压力力；箱形明明洞建筑高高度较小，地地基要求低低。下面就就对明洞衬衬砌设计做做具体说明明：拱形明明洞结构和和隧道整体体式衬砌基基本相似，是是由拱圈、边边墙、铺底底组成，当当山坡落石石较多，体体积较大时时，应验算算落石冲击击荷载下的的明洞结构构安全性；；当地层松松软或侧压压力较大时时，则应该该设置仰拱拱，设置仰仰拱对地基基要求较低低，能减小小沉降变形形，抵抗较较大的侧向向压力；另另外，根据据近几年的的工程经验验，明洞衬衬砌宜采用用钢筋混凝凝土结构；；还有，由由于明洞是是修建在地地面上的建建筑物，衬衬砌结构除除受地形、地地质等的影影响外，不不可避免地地受到大地地气温变化化的影响而而产生胀缩缩，为了减减小衬砌变变形开裂，应应该设置伸伸缩缝。明明洞衬砌基基础和隧道道衬砌基础础一样，为为防止侧沟沟及铺底施施工开挖时时影响边墙墙地基稳定定，基础标标高不宜高高于隧道侧侧沟沟底标标高或路面面基层标高高。该隧道顶部的过过水槽，是是排泄山沟沟洪水，需需注意泥石石流的影响响，沟渠底底距洞顶外外缘厚度不不小于1.5米，这也也是为了保保证地质病病害发生时时，明洞不不受影响。另另外，该隧隧道的明洞洞出口处为为Ⅴ级围岩，Ⅴ级围岩的的边墙，一一般不宜垂垂直开挖，而而需要用填填料回填，但但是明洞墙墙背主动土土压力是按按围岩计算算摩擦角计计算的，因因此边墙背背回填料的的摩擦角不不应低于地地层的计算算摩擦角。隧道出口明洞在在施工设计计中做说明明，这里就就不做验算算。4.2隧道衬衬砌结构电电算分析（采采用直刚法法）衬砌计计算时，喷喷锚衬砌和和复合式衬衬砌的初期期支护，可可采用弹塑塑性数值解解法或近似似解析法进进行计算，并并结合工程程类比法和和监控量测测进行修正正。4.2.1衬衬砌单元划划分及节点点编号衬砌单元划分应应满足下列列要求：①本设计衬砌划分分为6块30个单元，由由于结构对对称，只需需输入3块数据；；②衬砌的拱脚，直直墙与拱部部的交点必必须在节点点上；③拱部衬砌单元数数目应多于于边墙的衬衬砌单元数数目，本设设计拱部衬衬砌划分为为18个单元，边边墙划分为为12个单元；；④衬砌结构分块时时，第一块块为余宽以以下部分，第第二块为余余宽以上部部分，第三三块为拱圈圈部分，除除第一块采采用人工划划分单元外外，其余采采用自动划划分方式划划分单元；；⑤节点编号从左基基底开始，按按顺时针方方向编号；；⑥以拱顶衬砌中心心点为坐标标原点，向向右为x方向，竖竖直向下为为y方向建立立坐标系。4.2.2输输入数据顺顺序根据源程序的输输入数据格格式，要求求按下列顺顺序输入数数据：①衬砌单元数目mm，荷载组组数ld；②衬砌分块数目nnareaa，对称信信息nsym，单元外外缘是否与与轴线长度度等长信息息ncloog；③衬砌单元划分方方式iautto，同一块块内衬砌单单元数目node，各衬砌砌块所在衬衬砌结构中中的位置locaat，衬砌类类型信息ina；④当iauto=00时，人工工输入衬砌砌块内所有有衬砌单元元节点处的的厚度a(i)各节点的的坐标x(i)、y(i)；当iautto=1时：a.衬砌块位于直边边墙上时，输输入起始节节点和最终终节点坐标标值xi、yi，xj、yj以及其厚厚度di、dj；b.衬砌块位于曲边边墙上时，输输入最终节节点的坐标标值xi2、yi2，曲边墙墙内轮廓线线半径r30，起始节节点和最终终节点的厚厚度di、dj；c.衬砌块位于拱圈圈时，输入入拱圈半径径r0，alf、bet值以及块块两端的厚厚度di、dj；d.围岩弹弹性抗力系系数ckkrr(i)，弹性模模量e(i)；e.输入集集中力信息息，如果有有集中力，则kload=1，如果没有集中力，则kload=0，本设计没有集中力，故kload=0；f.隧道埋埋深信息nc（深埋隧隧道nc=1，浅埋隧隧道nc=0），围岩岩容重rg，砼容重cg；g.如果ncc=1，输入围围岩类别s，侧压力力系数ce，二次衬衬砌承担外外力的百分分比pcennt，如果nc=0，输入拱拱顶以上隧隧道埋深h1，围岩计计算摩擦角角fai，滑面摩摩擦角that，地面横横坡afa，荷载分分布信息nedi；h.输入材料料信息ia，拱脚截截面砼施工工信息ir，地基信信息iw，明洞形形式信息ie，砼抗拉拉强度rl，抗压强强度ry，砌体极极限抗压强强度sry，砼允许许抗拉安全全系数pkcl，抗压允允许安全系系数pkcy，砌体抗抗压安全系系数pksy，左基底底承载力psiggml，右基底底承载力psiggmr；4.2.3各级级围岩的验验算过程①下面是各级围岩岩的计算初初始数据a：Ⅲ级围围岩的计算算初始数据据：301（衬砌划划分为30个单元；；荷载组数数取1）611（衬砌分分为6块；结构构对称取1；等截面面取1）01111-55.12558..482-5..3757.44821..000.515111（直墙、曲曲墙、拱圈圈计算参数数）-5..3757.4482-5.33753.733200.50.5（由隧道道轮廓结构构尺寸得到到）192225.91267..3522.66500.50.531**1.5ee5（围岩弹弹性抗力系系数取规范范所给范围围的平均值值）30**2.6ee6（C25混凝土弹弹性模量，规规范中可查查）012.552..2（深埋取1、浅埋取0；围岩容容重；混凝凝土容重）3.0555.035..0100.01（围岩岩类别；侧侧压力系数数；二衬承承担的外力力百分比）000001660.019000.03500.0（材材料、拱脚脚截面混凝凝土施工、地地基、明3.662.442.771533.1153..1洞信息；；混凝土抗抗拉、抗压压强度、砌砌体极限抗抗压强度；；混凝土允允许抗拉、抗抗压安全系系数、砌体体抗压安全全系数；左左、右基底底承载力）b：Ⅳ级浅浅埋隧道围围岩计算初初始数据（各各数据代表表的意思和和上面的一一致，下同同）：30016 110 1111-77.52117..400-7..6076.55910..840.8441 2112-77.635.99355.13 0.5550..551 12229..4570.000..000.550.555311*6.55e5300*2.995e600 2.222..2455..0335.010.00100000 200..011900..03350.003..622.42.751770.051770.0c：Ⅳ级深埋隧道围岩岩计算初始始数据：30016 1101111-55.12558..482-5..3757.44820..840.8441 2112-77.635.99355.13 0.5550..551 122229..4570.000..000.550.555311*6.55e5300*2.995e601 2.222..2455..0335.010.001000001660.019000.03500.03..622.42.71533.1153..1d：Ⅴ级围围岩的计算算初始数据据：30016 1110 1111-77.52117..400-7..6076.55910..840.8441 2112-77.635.99355.13 0.6550..651 122229..4570.000..000.650..65311*1.55e5300*2.995e6002.02..25..0555.035..0100.0100000 200..011900..03350.0033.62.42.771553.11533.1②输出结果（由于于在此验算算的过程中中，数据繁繁多，就不不一一列出出，只将Ⅴ级围岩的的验算过程程列于此做做代表说明明，而各级级围岩的最最后计算结结果仍将表表述于下：：a：Ⅴ级围岩的计算过过程及结果果：**********inpuutdaata***********mm=300n=91nnmid==15id=6igg=29ld=1naarea==6nnsym==1ncclog==1iix((i)y(i))ix(i))y((i)00-7.552177.40001-7..6076.599122-7.663766.26113-7..6475.933044-7.559744.93775-7..4453.955366-7.119522.99117-6..8482.055888-6.440811.16669-5..8790.3223100-5.2268-00.461111-44.5800-1.1180122-3.8823-11.825513-33.0044-2.3390144-2.1132-22.86881500.00000.00001662.1132-22.86881733.0044-2.33901883.8823-11.82551944.5800-1.11802005.2268-00.46112155.87990.33232226.440811.16662366.84882.00582447.119522.99112577.44553.99532667.559744.93772777.64775.99302887.663766.26112977.60776.55913007.552177.4000****theeaxiialllengtthoffeleementts:cclg(mm)00.81440..3310.33310.999500.99550.999500.99550..9950.99950.99950.999500.99550..9950.99950.99950.999500.99550..9950.99950.99950.999500.99550..9950.99950.99950.999500.99550..3310.33310.8114****theeoutterssidelenggthoofellemennts:clogg(m)0.811400.33110..3310.99950.99950.999500.99550..9950.99950.99950.999500.99550..9950.99950.99950.999500.99550..9950.99950.99950.999500.99550..9950.99950.99950.999500.99550..3310.33310.8114al(mm)263.99322664.78802688.2600272..9172278.7750284.55832990.41172966.2500302..0833307.9917313.77503119.58833255.4177331..25053.3379306.6621228.7550344.583340..41746.225052.088357.9917663.7550699.583375..41781.255087.0083991.7440955.220096..068fa(mmm)90.0000833.040086..52090.0000995.8333101.66671007.50001133.3333119..1671125.0000130.88331336.66671422.5000148..3331154.1167180.00002005.83332111.6677217..5002223.3333229.11672335.00002400.8333246..6672252.5500258.33332664.16672700.0000273..4802276.9960270.0000ckkr(mm+1)0..150EE+0600.1500E+0660.1550E+0060.1150E++060..150EE+060..150EE+0600.1500E+0660.1550E+0060.1150E++060..150EE+060..150EE+0600.1500E+0660.1550E+0060.1150E++060..150EE+060..150EE+0600.1500E+0660.1550E+0060.1150E++060..150EE+060..150EE+0600.1500E+0660.1550E+0060.1150E++060..150EE+060..150EE+0600.1500E+0660.1550E+0060.1150E++060..150EE+060..150EE+06e(m)0..295EE+0700.2955E+0770.2995E+0070.2295E++070..295EE+070..295EE+0700.2955E+0770.2995E+0070.2295E++070..295EE+070..295EE+0700.2955E+0770.2995E+0070.2295E++070..295EE+070..295EE+0700.2955E+0770.2995E+0070.2295E++070..295EE+070..295EE+0700.2955E+0770.2995E+0070.2295E++070..295EE+070..295EE+0700.2955E+0770.2995E+0070.2295E++070..295EE+07a(m+11)0..84000.84000.65500.66500..6500..65000.65000.65500.66500..6500..65000.65000.65500.66500..6500..65000.65000.65500.66500..6500..65000.65000.65500.66500..6500..65000.65000.65500.66500..8400..840ib(m,,6)001122334455334455667788667788991001119910011112213314412213314415516617715161718192018819920021122223321222324252624252627282927282930313230031132233334435533334435536637738836637738839940041139940041142243344442243344445546647745546647748849950048849950051152253351152253354455556654455556657758859957758859960061162260061162263364465563364465566667768866667768869970071169970071172273374472273374475576677775576677778879980078879980081182283381182283384485586684485586687788889987788889900900911loadcasse=11foorce((m+1,,3)jointlevvel-eeverrticaal-qmomment--m节点水平压力竖竖向压力位移01.23350..8540.000011.73391..1630.000021.00090..5780.000032.02231..4180.000043.01192..9790.000052.97724..3410.000062.89945..7050.000072.78867..0690.000082.65508..4300.000092.48869..7840.0000102.299611..1230.0000112.088212..4370.0000121.844713..7120.0000131.599314..9340.0000145.111126..1430.0000151.977038..3420.000016--7.400928..8410.000017--2.300917..4350.000018--2.677816..6800.000019--3.011915..6970.000020--3.322814..4940.000021--3.600313..0850.000022--3.844111..4870.000023--4.03399..7240.000024--4.19957..8230.000025--4.30085..8150.000026--4.37763..7350.000027--2.93331..6090.000028--1.46630..5780.000029--2.52211..1630.000030--1.79910..8540.0000iiss=5331************rresullts************dz=11noodedann(ig))ddr(igg)10.2006596651E--040.2206599651EE-0420.8005081116E--050.8805088116EE-053--0.3002787704E--05-0.3302788704EE-054--0.1111671190E--04-0.1111677190EE-045--0.1556054436E--04-0.1156055436EE-046--0.2117030074E--04-0.2217033074EE-047--0.3003974467E--04-0.3303977467EE-048--0.4006543380E--04-0.4406544380EE-049--0.5111452253E--04-0.5511455253EE-04110--0.6223728899E--04-0.6623722899EE-04111--0.8008162273E--04-0.8808166273EE-04112--0.1221769901E--03-0.1121766901EE-03113--0.1994908859E--03-0.1194900859EE-03114--0.2443939939E--03-0.2243933939EE-03115--0.2660417715E--03-0.2260411715EE-03116--0.2225117769E--03-0.2225111769EE-03117--0.2007670029E--03-0.2207677029EE-03118--0.1444335532E--03-0.1144333532EE-03119--0.1002862256E--03-0.1102866256EE-03220--0.8112522205E--04-0.8812522205EE-04221--0.6665996670E--04-0.6665999670EE-04222--0.5226430012E--04-0.5526433012EE-04223--0.3889364429E--04-0.3389366429EE-04224--0.2772398877E--04-0.2272399877EE-04225--0.1991241140E--04-0.1191244140EE-04226--0.1333946615E--04-0.1133944615EE-04227--0.2221451123E--05-0.2221455123EE-052280.1441719975E--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