大学公路隧道毕业设计

wordwordV级围岩预留变形量5cm，初衬厚度25cm，二衬厚度45cm，隧道的开挖半径a=5.43+0.1+0.25+0.45=6.23m。现假定锚杆、钢支撑、喷射混凝土所组成的联合支护，它们的总支护抗力可视为各支护抗力之和，即： (4.2)式中——所提供的总的支护抗力；——喷混凝土提供的支护抗力；——钢支撑提供的支护抗力；——锚杆提供的支护抗力；——围岩本身提供的支护抗力。计算所得的值应满足不等式：(4.3)式中——岩体中开挖隧道后防止产生剪切滑移破坏所需的最小支护阻力。4.3.1喷混凝土提供的支护抗力P1值喷混凝土抗力是指沿剪切面喷层所提供的平均分配在剪切区高度b上的抗剪力。剪切滑移体向坑道方向移动时对喷层产生水平推力，此时，如喷层强度不足，如此在剪切滑移体的上下边缘处(应力集中区)形成两个剪切滑移面。当处于受力极限平衡时，其水平推力与两个剪切面上的水平抗剪分力相平衡。(4.4)(4.5)将(4.5)式代入(4.4)可得：(4.6)式中——喷混凝土厚度；——喷混凝土抗剪强度；——喷混凝土的剪切角，取——剪切区高度；——剪切滑移面的平均倾角。(4.7)(4.8)(4.9)式中——围岩摩擦角，取；——剪切滑移面与最小主应力轨迹线成角，、均见图4.1；——加固带高度；——锚杆横向间距。将数据代入各式中，可得：将各参数代入(4.6)式可得：4.3.2钢支撑提供的支护抗力P2值钢支撑提供的支护力计算时可换算成相应的喷混凝土支护抗力，即：(4.10)式中：——每米隧道钢材的当量面积，由于工字钢截面面积为，每米的用钢量换算成截面面积为；——钢材的抗剪强度，取；——钢材的剪切角，一般采用代入式中可得：4.3.3锚杆提供的支护抗力P3值锚杆受力破坏有两种情况：1.锚杆体本身的强度不足而被拉断。此种情况下的锚杆提供平均径向支护抗力：(4.11)式中——锚杆的断面积；——锚杆的抗拉强度；、——锚杆的纵向与横向间距。将数据代入(4.11)式可得：2.锚杆粘结破坏，即砂浆锚杆与孔壁之间的粘结力不足而破坏。这种情况下锚杆提供的平均径向支护抗力：(4.12)(4.13)式中——锚杆抗拔力，即锚杆的锚固力；——钻孔直径，在此设计中取；——锚固段长度，为；——孔壁与注浆体之间极限粘结强度，取；将数据代入(4.13)式可得：将数据代入(4.12)式可得：两者取较小值，如此锚杆提供的平均径向支护抗力为：由于在α～θ0围的锚杆才能对剪切滑移体产生抗力，如此：4.3.4围岩本身提供的支护抗力P4值剪切滑移体滑动时，围岩在滑移面上的抗滑力，其水平方向的分力在剪切区高度b/2上的抗滑力P4为： (4.14)式中S'——剪切滑移面长度；τn、σn——分别为沿滑移面的剪切应力和垂直于滑移面的正应力。剪切滑移曲面半径：、按摩尔包络线为直线时的假定求出(见图4.2)： (4.15) (4.16) (4.17)由(4.15)~(4.17)式可得： (4.18)图包络线图最小主应力σ3随剪切滑移面位置而变化，难以确定，所以假定等于各支护结构所提供的径向支护抗力之和： (4.19)式中P1'——喷混凝土层提供的径向支护抗力；P2'——钢支撑提供的径向支护抗力；P3'——锚杆提供的径向支护力。将数据代入上式可得：将σ1、σ3代入(4.15)和(4.16)式得：将以上数据代入(4.14)可得：将P1、P2、P3、P4代入式(4.2)式可得：4.3.5最小支护抗力值Pmin按重力平衡条件方法求解。塑性区岩体会随塑性径向位移的增长而形成松散区。松散区的岩体在重力的作用下形成松散压力，为了保持坑道稳定，用支护力与它平衡(如图4.3)。当处于受力极限平衡状态时，所求得的支护抗力即为Pmin。当滑移体处于受力极限平衡状态时〔4.24〕图开挖支护后隧道受力分析图由卡斯特纳公式得：〔4.25〕如此〔4.26〕式中：——为围岩的重度，此处为Ⅴ级围岩，取γ=20KN/m3——为初始应力，设处于均质岩体中，如此——塑性系数——岩石单轴抗压强度将数据带入式中得min，可知P>Pmin。支护设计满足要求。4.4Ⅳ级围岩初期支护设计计算根据4.3设计计算原理与步骤，同理可得出Ⅳ围岩条件下的初支参数，如表4.1所示。表4.1隧道复合式衬砌初期支护的设计参数围岩级别喷射混凝土厚度(cm)锚杆(m)钢筋网(cm)钢架拱部、边墙仰拱位置长度间距=4\*ROMANIV15拱、墙拱、墙25×25拱、墙=4\*ROMANV25拱、墙拱、墙20×20拱、墙、仰拱第五章隧道二次衬砌设计计算5.1概述隧道二次衬砌是隧道工程施工在初期支护侧施作的模筑混凝土或钢筋混凝土衬砌，与初期支护共同组的复合式衬砌。指在隧道做完初支的条件下，用混凝土等材料修建的层衬砌，以达到加固支护、方便设置照明、通讯等设施的作用，以适应现代化高速道路隧道建设的要求。5.2隧道深浅埋确定5.2.1计算断面参数确定隧道宽度轮廓线宽度+衬砌厚度+预留变形量；隧道高度轮廓线高度+衬砌厚度+预留变形量；∴5.2.2深浅埋判定计算浅埋和深埋隧道的分界，按荷载等效高度值，并结合地质条件、施工方法等因素综合确定。按荷载等效高度的判定公式为:〔5-1〕式中——浅埋式隧道分界深度；——荷载等效高度，即塌落拱高度；在新奥法施工条件下，Ⅳ～Ⅵ级围岩取；Ⅰ～Ⅲ级围岩取。〔5-2〕——隧道宽度，本隧道取；——围岩级别；i——B每增减时围岩压力的增减率，以的围岩垂直均布压力为准，当时，取，当，取。在Ⅴ级围岩情况下Ⅴ级围岩隧道最大埋深为20m∴当埋深大于时，为深埋，当埋深小于时为浅埋在Ⅳ级围岩情况下∴对于Ⅳ级围岩，均大于浅埋分界深度，为深埋5.3隧道围岩压力确定5.3.1Ⅴ级围岩压力计算由于在Ⅴ级围岩覆盖层中隧道埋深既有小于荷载等效高度段又有处于等效荷载高度和分界深度之间段。且等效高度段和分界深度之间段的垂直均布压力和侧压力均大于等效高度以下段，所以在此取等效荷载高度和分界深度之间最大埋深段为研究对象。如图5.1所示。图浅埋隧道围岩压力计算〔5-3〕〔5-4〕〔5-5〕式中——隧道宽度；——侧压力系数；——隧道埋深，在此取；——破裂面与水平面夹角；——计算摩擦角，取——滑面摩擦角，取——围岩重度，∴〔5-6〕〔5-7〕〔5-8〕式中——作用在支护结构两侧的水平侧压力——侧向均部压力——隧道底到地面的距离，∴5.3.2Ⅳ级围岩压力计算Ⅳ级围岩全段均为深埋，所以：，取5.4V级围岩二次衬砌理正岩土软件验算〔电算〕。表衬砌根本参数设计参数指标规标准砼规GB50010-2002承载能力极限状态γ0衬砌断面类型三心圆拱式每段计算的分段数10计算迭代次数10抗力验证要求高图计算简图5.4.1Ⅴ级围岩二衬计算条件表衬砌参数衬砌参数数据底拱半径15.450(m)底拱半中心角18.000(度)底拱厚度0.450(m)侧拱半径8.380(m)侧拱角度15.000(度)侧拱厚度0.450(m)顶拱半中心角89.900(度)顶拱拱顶厚度0.600(m)底拱围岩弹抗系数100.000(MN/m3)侧拱围岩弹抗系数100.000(MN/m3)顶拱围岩弹抗系数100.000(MN/m3)衬砌的弹性模量33500.000(MPa)表荷载参数荷载参数数据底部山岩压力(侧)0.000(kN/m)底部山岩压力(中)0.000(kN/m)侧向山岩压力(上)108.000(kN/m)侧向山岩压力(下)150.250(kN/m)顶部山岩压力(侧)：254.500(kN/m)顶部山岩压力(中)254.500(kN/m)水压力水头0.000(m)外水压力水头0.000(m)外水压力折减系数(β)顶拱灌浆压力20.000(kPa)顶拱灌浆压力作用围角60.000(度)其它段灌浆压力0.000(kPa)衬砌容重23.000(kN/m3)表5.4荷载组合参数 编号荷载名称是否计算分项系数1衬自重√1.002顶压力√3底岩压力√1.004侧岩压力√5水力√1.006外水压力√1.007顶部灌浆压力√1.008其余灌浆压力√1.00表配筋参数对称配筋：是混凝土等级：C35纵筋等级：HRB335(fy=300MPa,fyk=335MPa)拉结筋计算：计算拉结筋等级：HPB335(fy=300MPa,fyk=335MPa)拉结筋间距：100(mm)配筋计算as：65(mm)配筋调整系数：裂缝计算：计算最大裂缝宽度允许值：0.40(mm)单侧拟采用纵筋直径：20(mm)砼保护层厚度：50(mm)5.4.2Ⅴ级围岩二衬力配筋结果通过理正岩土6.0软件的准确计算，截面尺寸和抗剪强度满足要求，具体见表5.6～5.10。图5.3衬砌外侧纵筋配置图5.4.3Ⅴ级围岩二衬力配筋计算表5.6底拱力配筋计算分段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(配筋率)拉结筋面积截面验算N(kN)Q(kN)M(kN.m)U(mm)V(mm)W(度)(kPa)As〔ρ〕(mm2)Av(mm2)0-1752900.0(0.23%)满足1-1750900.0(0.23%)满足2-1744900.0(0.23%)满足3-17352786.8(0.72%)满足4-1723900.0(0.23%)满足5-1708900.0(0.23%)满足6-1692900.0(0.23%)满足7-1676900.0(0.23%)满足8-1661900.0(0.23%)满足9-1650900.0(0.23%)满足10-1646900.0(0.23%)满足表5.7侧拱力配筋计算分段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(配筋率)拉结筋面积截面验算N(kN)Q(kN)M(kN.m)U(mm)V(mm)W(度)(kPa)As〔ρ〕(mm2)Av(mm2)0-1646900.0(0.23%)满足1-1720914.1(0.24%)满足2-17791550.9(0.40%)满足3-18232054.0(0.53%)满足4-18502416.3(0.63%)满足5-18622631.2(0.68%)满足6-18572692.0(0.70%)满足7-1837-1692592.0(0.67%)满足8-1800-3162324.8(0.60%)满足9-1747-4671884.2(0.49%)满足10-1677-6231264.6(0.33%)满足表5.8侧底圆角力配筋计算分段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(配筋率)拉结筋面积截面验算N(kN)Q(kN)M(kN.m)U(mm)V(mm)W(度)(kPa)As〔ρ〕(mm2)Av(mm2)0-1677-6231264.6(0.33%)满足1-1675-554900.0(0.23%)满足2-1673-484900.0(0.23%)满足3-1672-414.900.0(0.23%)满足4-1670-343900.0(0.23%)满足5-1668-273900.0(0.23%)满足6-1666-203900.0(0.23%)满足7-1664-133900.0(0.23%)满足8-1662900.0(0.23%)满足9-1660900.0(0.23%)满足10-1658900.0(0.23%)满足表5.9侧顶圆角力配筋计算分段轴向力N(kN)剪力Q(kN)弯矩M(kN.m)切向位移U(mm)法向位移V(mm)转角W(度〕围岩抗力(kPa)单侧纵筋(配筋率)As〔ρ〕(mm2)拉结筋面积Av(mm2)截面验算0-1658900.0(0.23%)满足1-1659900.0(0.23%)满足2-1658900.0(0.23%)满足3-1654900.0(0.23%)满足4-1646900.0(0.23%)满足5-1631900.0(0.23%)满足6-1608900.0(0.23%)满足7-1578900.0(0.23%)满足8-1543900.0(0.23%)满足9-1503900.0(0.23%)满足10-1461900.0(0.23%)满足表5.10顶拱力配筋计算分段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(配筋率)拉结筋面积截面验算N(kN)Q(kN)M(kN.m)U(mm)V(mm)W(度)(kPa)As〔ρ〕(mm2)Av(mm2)0900.0(0.23%)满足1-114900.0(0.23%)满足2-126900.0(0.23%)满足3-131900.0(0.23%)满足4-128.900.0(0.23%)满足5-118.900.0(0.23%)满足6-102900.0(0.23%)满足7900.0(0.23%)满足8900.0(0.23%)满足9943.5(0.25%)满足101013(0.26%)满足5.4.4V级围岩二衬裂缝计算表5.11底拱裂缝计算分段轴向力Nk(kN)弯矩Mk(kN.m)纵筋面积(配筋率)(单侧)(mm2)纵筋直径(单侧)(mm)裂缝宽度Wmax(mm)拉筋应力stress(MPa)0900.0(0.23%)201900.0(0.23%)202900.0(0.23%)2032786.8(0.72%)204900.0(0.23%)205900.0(0.23%)206900.0(0.23%)207900.0(0.23%)208900.0(0.23%)209900.0(0.23%)2010900.0(0.23%)20表5.12侧底圆角裂缝计算分段轴向力Nk(kN)弯矩Mk(kN.m)纵筋面积(配筋率)(单侧)(mm2)纵筋直径(单侧)(mm)裂缝宽度Wmax(mm)拉筋应力stress(MPa)0900.0(0.23%)201914.10.24%)2022497.7(0.65%)2033007.2(0.78%)2043537.8(0.92%)2053852.4(1.00%)2063583.0(0.93%)2073794.9(0.99%)2083403.7(0.88%)2092758.7(0.72%)20102240.3(0.58%)20表5.13侧墙裂缝计算分段轴向力Nk(kN)弯矩Mk(kN.m)纵筋面积(配筋率)(单侧)(mm2)纵筋直径(单侧)(mm)裂缝宽度Wmax(mm)拉筋应力stress(MPa)02240.3(0.58%)201900.0(0.23%)202900.0(0.23%)203900.0(0.23%)204900.0(0.23%)205900.0(0.23%)206900.0(0.23%)207900.0(0.23%)208900.0(0.23%)209900.0(0.23%)2010900.0(0.23%)20表5.14顶拱裂缝计算分段轴向力Nk(kN)弯矩Mk(kN.m)纵筋面积(配筋率)(单侧)(mm2)纵筋直径(单侧)(mm)裂缝宽度Wmax(mm)拉筋应力stress(MPa)0900.0(0.23%)201900.0(0.23%)202900.0(0.23%)203900.0(0.23%)204900.0(0.23%)205900.0(0.23%)206900.0(0.23%)207900.0(0.23%)208900.0(0.23%)209900.0(0.23%)2010900.0(0.23%)20表5.15顶拱裂缝计算分段轴向力Nk(kN)弯矩Mk(kN.m)纵筋面积(配筋率)(单侧)(mm2)纵筋直径(单侧)(mm)裂缝宽度Wmax(mm)拉筋应力stress(MPa)0900.0(0.23%)201900.0(0.23%)202900.0(0.23%)203900.0(0.23%)204900.0(0.23%)205900.0(0.23%)206900.0(0.23%)207900.0(0.23%)208900.0(0.23%)2091519.6(0.39%)20101632.9(0.42%)20满足裂缝限制的配筋结果：衬砌侧纵筋最大面积As=3852.4mm2，外侧纵筋最大面积As1=3852.4mm2；拉结筋最大面积Av=146.3mm2。截面尺寸(抗剪)验算：满足。图变形图〔设计值〕mm变形图〔标准值〕mm图5.6抗力分布图〔设计值〕Kpa图5.7抗力分布图〔标准值〕mm图5.8轴力图〔设计值〕KN图5.9轴力图〔标准值〕KN图5.10剪力图〔设计值〕KN图5.11剪力图〔标准值〕KN图5.12弯矩图〔设计值〕图5.图5.14切向位移图〔设计值〕mm图5.15切向位移图〔标准值〕mm图5.16法向位移图〔设计值〕mm图5.17法向位移图〔标准值〕mm图5.18转角位移图〔设计值〕度图5.19转角位移图〔标准值〕度5.5Ⅳ级围岩二衬衬砌理正岩土软件验算〔电算〕表5.16衬砌根本参数根本参数数据规标准：砼规GB50010-2010承载能力极限状态γ0：衬砌断面类型：三心圆拱形每段计算的分段数：10计算迭代次数：10抗力验证要求：高图5.20计算简图5.5.1Ⅳ级围岩二衬计算条件表5.17衬砌参数衬砌参数数据底部半宽5.475(m)底拱半径15.350(m)底拱半中心角19.000(度)底拱厚度0.350(m)侧墙高度1.761(m)侧墙厚度0.350(m)顶拱半径5.780(m)顶拱厚度0.350(m)底拱围岩弹抗系数250.000(MN/m3)侧墙围岩弹抗系数250.000(MN/m3)顶拱围岩弹抗系数250.000(MN/m3)衬砌的弹性模量31500.000(MPa)表5.18荷载参数荷载参数数据底部山岩压力(侧)0.000(kN/m)底部山岩压力(中)0.000(kN/m)侧向山岩压力(上)39.660(kN/m)侧向山岩压力(下)39.660(kN/m)顶部山岩压力(侧)132.300(kN/m)顶部山岩压力(中)132.300(kN/m)水压力水头0.000(m)外水压力水头0.000(m)外水压力折减系数(β)顶拱灌浆压力20.000(kPa)顶拱灌浆压力作用围角：60.000(度)其它段灌浆压力0.000(kPa)衬砌容重24.000(kN/m3)表5.19荷载组合参数编号荷载名称是否计算分项系数1衬自重√1.002顶压力√3底岩压力√1.004侧岩压力√5水力√1.006外水压力√1.007顶部灌浆压力√1.008其余灌浆压力√1.00表5.20配筋参数配筋参数参数对称配筋：是混凝土等级：C35纵筋等级：HRB335(fy=300MPa,fyk=335MPa)拉结筋计算：计算拉结筋等级：HPB335(fy=300MPa,fyk=335MPa)拉结筋间距：100(mm)配筋计算as：65(mm)配筋调整系数：裂缝计算：计算最大裂缝宽度允许值：0.40(mm)单侧拟采用纵筋直径：20(mm)砼保护层厚度：50(mm)5.5.2Ⅳ级围岩配筋结果通过理正岩土6.0软件的准确计算，截面尺寸和抗剪强度满足要求，具体见表5.21～5.25。图5.21衬砌外侧纵筋配置图5.5.3Ⅳ级围岩二衬力配筋计算表5.21底拱力配筋计算分段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(配筋率)拉结筋面积截面验算N(kN)Q(kN)M(kN.m)U(mm)V(mm)W(度)(kPa)As〔ρ〕(mm2)Av(mm2)0700.0(0.25%)满足1700.0(0.25%)满足2700.0(0.25%)满足3700.0(0.25%)满足4700.0(0.25%)满足5700.0(0.25%)满足6700.0(0.25%)满足7700.0(0.25%)满足8700.0(0.25%)满足9700.0(0.25%)满足10700.0(0.25%)满足表5.22侧底圆角力配筋计算分段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(配筋率)拉结筋面积截面验算N(kN)Q(kN)M(kN.m)U(mm)V(mm)W(度)(kPa)As〔ρ〕(mm2)Av(mm2)0-920.3700.0(0.25%)满足1700.0(0.25%)满足2-10121067.8(0.37%)满足3-1046259.21410.5(0.49%)满足4-10721673.2(0.59%)满足5-1088.1849.7(0.65%)满足6-10951933.5(0.68%)满足7-10911918.5(0.67%)满足8-1076-1521798.4(.63%)满足9-1050-2491567.5(0.55%)满足10-1011-3511220.5(0.43%)满足表5.23侧墙力配筋计算分段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(配筋率)拉结筋面积截面验算N(kN)Q(kN)M(kN.m)U(mm)V(mm)W(度)(kPa)As〔ρ〕(mm2)Av(mm2)0-1011-3511220.5(0.43%)满足1-1010-306700.0(0.25%)满足2-1009-262700.0(0.25%)满足3-1007-218700.0(0.25%)满足4-1006-177700.0(0.25%)满足5-1004-136700.0(0.25%)满足6-1003-98.2700.0(0.25%)满足7-1001700.0(0.25%)满足8-1000700.0(0.25%)满足9-998700.0(0.25%)满足10-997700.0(0.25%)满足表5.24侧顶圆角力配筋计算分段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(配筋率)拉结筋面积截面验算N(kN)Q(kN)M(kN.m)U(mm)V(mm)W(度)(kPa)As〔ρ〕(mm2)Av(mm2)0700.0(0.25%)满足1700.0(0.25%)满足2700.0(0.25%)满足3700.0(0.25%)满足4700.0(0.25%)满足5700.0(0.25%)满足6700.0(0.25%)满足7700.0(0.25%)满足8700.0(0.25%)满足9700.0(0.25%)满足10700.0(0.25%)满足表5.25拱顶力配筋计算分段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(配筋率)拉结筋面积截面验算N(kN)Q(kN)M(kN.m)U(mm)V(mm)W(度)(kPa)As〔ρ〕(mm2)Av(mm2)0700.0(0.25%)满足1700.0(0.25%)满足2700.0(0.25%)满足3700.0(0.25%)满足4700.0(0.25%)满足5700.0(0.25%)满足6700.0(0.25%)满足7700.0(0.25%)满足8700.0(0.25%)满足9765.4(0.27%)满足10827.3(0.29%)满足5.5.4Ⅳ级围岩二衬裂缝计算表5.26底拱裂缝计算分段轴向力Nk(kN)弯矩Mk(kN.m)纵筋面积(配筋率)(单侧)(mm2)纵筋直径(单侧)(mm)裂缝宽度Wmax(mm)拉筋应力stress(MPa)0700.0(0.25%)201700.0(0.25%)202700.0(0.25%)203700.0(0.25%)204700.0(0.25%)205700.0(0.25%)206700.0(0.25%)207700.0(0.25%)208700.0(0.25%)209700.0(0.25%)2010700.0(0.25%)20表5.27侧底圆角裂缝计算分段轴向力Nk(kN)弯矩Mk(kN.m)纵筋面积(配筋率)(单侧)(mm2)纵筋直径(单侧)(mm)裂缝宽度Wmax(mm)拉筋应力stress(MPa)0700.0(0.25%)201700.0(0.25%)2021174.6(0.41%)2031551.6(0.54%)2041840.6(0.65%)2052034.6(0.71%)2062126.9(0.75%)2072110.3(0.74%)2081978.2(0.69%)2091724.2(0.60%)20101342.5(0.47%)20表5.28侧墙裂缝计算分段轴向力Nk(kN)弯矩Mk(kN.m)纵筋面积(配筋率)(单侧)(mm2)纵筋直径(单侧)(mm)裂缝宽度Wmax(mm)拉筋应力stress(MPa)01342.5(0.47%)201700.0(0.25%)202700.0(0.25%)203700.0(0.25%)204700.0(0.25%)205700.0(0.25%)206700.0(0.25%)207700.0(0.25%)208700.0(0.25%)209700.0(0.25%)2010700.0(0.25%)20表5.29侧顶圆角裂缝计算分段轴向力Nk(kN)弯矩Mk(kN.m)纵筋面积(配筋率)(单侧)(mm2)纵筋直径(单侧)(mm)裂缝宽度Wmax(mm)拉筋应力stress(MPa)0700.0(0.25%)201700.0(0.25%)202700.0(0.25%)203700.0(0.25%)204700.0(0.25%)205700.0(0.25%)206700.0(0.25%)207700.0(0.25%)208700.0(0.25%)209700.0(0.25%)2010700.0(0.25%)20表5.30拱顶裂缝计算分段轴向力Nk(kN)弯矩Mk(kN.m)纵筋面积(配筋率)(单侧)(mm2)纵筋直径(单侧)(mm)裂缝宽度Wmax(mm)拉筋应力stress(MPa)0700.0(0.25%)201700.0(0.25%)202700.0(0.25%)203700.0(0.25%)204700.0(0.25%)205700.0(0.25%)206700.0(0.25%)207700.0(0.25%)208700.0(0.25%)209841.9(0.30%)2010910.0(0.32%)20满足裂缝限制的配筋结果：衬砌侧纵筋最大面积As=2126.9mm2，外侧纵筋最大面积As1=2126.9mm2；拉结筋最大面积Av=123.9mm2。截面尺寸(抗剪)验算：满足。图5.22变形图〔设计值〕mm图5.23变形图〔标准值〕mm图5.24抗力分部图〔设计值〕Kpa图5.25抗力分布图〔标准值〕Kpa图5.26图轴力〔设计值〕KN图5.27轴力图〔标准值〕KN图5.28弯矩图〔设计值〕图5.图5.30切向位移图〔设计值〕mm图5.31切向位移图〔标准值〕mm图5.32法向位移图〔设计值〕mm图5.33法向位移图〔标准值〕mm图5.34转角位移图〔设计值〕度图5.35转角位移图〔标准值〕度5.6二衬配筋计算5.6.1V级围岩配筋V级围岩二次衬砌侧钢筋取HRB335Φ22，间距100mm，外侧钢筋取HRB335Φ22，间距100mm，Ⅴ级围岩二次衬砌箍筋取Φ8200×250mm〔环向×纵向〕。5.6.2Ⅳ级围岩配筋Ⅳ级围岩二次衬砌侧钢筋取HRB335Φ28，间距250mm，外侧钢筋取HRB335Φ28，间距250mm，Ⅴ级围岩二次衬砌箍筋取Φ8200×250mm〔环向×纵向〕。第六章隧道防排水设计A、遵循“以防为主、刚柔结合、多道防线、因地制宜、综合治理〞的原如此。防水设计应根据不同的结构型式、水文地质条件、施工方法、施工环境、气候条件等，采取相适应的防水、限量排水措施。B、确立钢筋混凝土结构自防水体系，以结构自防水为根本，施工缝、变形缝、穿墙管、桩头等细部构造的防水为重点，并在结构迎水面适当设置柔性防水层加强防水。C、选用的柔性防水材料具有耐久性能好、环保、经济实用、施工简便、与土建工法相匹配等特点；并具有适应当地气候环境条件、符合当地实际情况、成品保护简单等优势。高速公路、一级公路、二级公路隧道防排水应满足如下要求：拱部、边墙、路面、设备箱洞不渗水。有冻害地段的隧道衬砌背后不积水，排水沟不冻结。车行横通道、人行横通道等服务通道拱部不滴水，边墙不淌水。当采取防排水工程措施时，应注意保护自然环境。当隧道渗漏水引起地表水减少，影响居民生产、生活用水时，应对围岩采取堵水措施，减少地下水的渗漏。隧道排水应符合如下规定：路面两侧应设纵向排水沟，引排营运清洗水、消防水和其它废水。隧道纵向排水坡宜与隧道纵坡一致。路侧边沟可设置为开口式明沟或暗沟。当边沟为暗沟时，应设沉沙池，其间距宜为25～30m。检修道或人行道的道面应考虑排水，可酌情设0.5%～1.5%的横坡，亦可在墙脚与检修道交角处设宽50mm、深30mm的纵向凹槽，以利道面清洁排水。防水等级为一级，不允许渗水，结构外表无湿渍。为了截排地表水，使洞口工程不被坡面水冲蚀，并保证洞口路段良好的营运条件，在洞口仰坡与边坡以外5m的适当位置设置截水沟；在洞门墙背后设置排水沟。隧道入口仰坡与边坡雨水就近接入道路雨水井，防止洞外雨水进入隧道，出口路基排水纵坡与路线纵坡一致。洞口围雨水经截、排水沟汇入路基涵洞、市政管网或自然沟渠中。洞门墙后排水沟接入道路边沟时，在必要位置采取跌水与消能措施。二次衬砌模筑混凝土应采用补偿收缩防水混凝土进展结构自防水。A、严格控制混凝土的配合比，在满足强度、密实性、耐久性、抗渗等级和泵送混凝土的和易性〔即塌落度与其损失〕要求的条件下，最大限度地控制混凝土的水泥用量，并选用低水热化水泥。B、防水混凝土掺入WG-HEA高效抗裂防水剂〔掺量8%～10%，须替代水泥用量〕，掺量经过试配确定，外加剂性能符合国家或国家行业的相关标准。C、防水混凝土的中心温度与外表温度的差值不应大于25℃，混凝土外表温度与大气温度的差值不应大于25℃。防水混凝土终凝后应立即养护，养护时间不得少于14天。洞：在初期支护与二次支护间敷设3mm厚防水卷材外，要求模注混凝土的抗渗等级不小于S8级。并对施工缝、工作缝、沉降缝作专门的防水处理，二次衬砌施工缝设带注浆管的遇水膨胀止水条，沉降缝设橡胶止水带。在初期支护有水地段设置HW型排水板，将水引入墙脚DN100纵向弹簧排水管，并在隧道纵向间隔20m设一道DN50横向弹簧排水管，将衬砌背后水通过DN50横向硬塑管引入中心排水沟排走，隧道路面水通过纵向路缘边沟排出隧道区。洞环向盲沟的位置可根据实际地形和洞渗水情况作适当调整，但数量只准增加，不得减少。施工缝、工作缝不应设置于有集中流水地段。第七章施工组织设计7.1概述在隧道建设过程中，以运用先进的科学方法和施工设备，尽可能为施工方创造良好的施工条件，累积工作经验，改变不良施工环境，不断加强和优化施工技术水平，从而达到合同对工程质量、安全生产、文明施工和进度要求为隧道施工组织设计的主要任务。隧道施工组织设计是穿插在准备阶段到施工完成验收阶段的全部过程。制作施工组织设计要要从隧道断面尺寸、地理条件、对周围环境的影响、施工进度要求以与隧道长度等多方面考虑。主要容包括人员配置、施工所需材料、场地设置、机械设备、工程数量等。7.2施工部署项目施工组织管理机构框图如下项目经理项目经理现场经理项目现场经理项目副经理总工程师资料员技术员质检员施工员材料员安全员资料员技术员质检员施工员材料员安全员炮工对防水队掘进队机械运输队锚喷炮工对防水队掘进队机械运输队锚喷队机械安装队衬砌队图7.1项目组织结构图为安全、优质、按期完本钱合同段的施工任务，本着精干、高效的原如此，按项目组建本合同段工程管理机构，全面负责本合同段工程的施工组织管理工作。项目经理部下设六部一室(工程技术部、安全监察部、质量监察部、资料部、财务部、设备物资部、综合办公室，工程技术部下设中心实验室和测量班)，分别负责本合同段工程项目的施工技术、安全、质量、计划、财务、物资设备保障、材料试验与检验、行政管理等工作。7.3施工准备7.3.1技术准备(1)工程部技术主管组织施工员、工程技术人员熟悉施工图纸，仔细了解设计图纸的细节，明确设计的意图，在现场进展设计文件、图纸核对，发现图纸设计问题时要与时反映。(2)试验送检准备：联系试验室和质量监视站，配合开挖、喷锚、二次衬砌的施工，对工地上使用的各种原材料，工程结构性材料与加工材料进展送检，按相关规定进展检测校正合格，报监理工程师核准。(3)根据施工图纸和业主所提供的测量导线网，水准点，控制点，经复测没有错误之后布设施工控制网和水准高程点，引测施工测量基点、基线，报监理工程师认可。对监控量测仪器，测量仪器，按规定进展测绘校正，并且将检测资料报监理工程师审核。7.3.2施工机具、材料准备(1)制作施工机具的进场计划，并准备进场，对达不到要求的机具设备禁止入场。(2)制作各种施工工艺设备与小型生产工具、小型配件、安全防护用品、劳保用品须要计划，并安排好进场工作，对不达标的禁止进场。(3)制作各种材料的运用计划，施工过程中所用材料种类，材料的供给点必须按照设计和规要求。在开工之前，一定要根据规定对其进展检测；否如此，禁止进场使用。7.3.3施工人员准备(1)做各部门人员的准备工作，责任落实到具体人员，明确各个位置的职责权限，制作各项专业管理工作细目。(2)对进场人员进展动员教育，包括文明生产、纪律要求、安全施工、成品保养等相关须知事项。(3)对主要作业工种人员，如电工、衬砌工、钢筋工、焊工、爆破工、模板工等工种，根据质量保障要求，结合本工程实际情况进展相应的岗位培训，未通过考核者禁止上岗。7.4隧道总体施工方案奥特莱斯配套道路工程隧道为复合式衬砌设计，根据喷锚法进展施工。本工程段右线采用双向施工，从进口和出口同掘进。在施工过程中利用超前预报系统，进展超前地质钻探。主体工程以新奥法为核心，V级围岩段采用台阶分部开挖法也叫环形开挖留核心土法，IV级围岩采用短台阶法，分部开挖作业，平行交织跟进，衬砌完善配套〞多工作面推进的施工方案。总体实施掘进(钻爆、无轨运输出碴)、支护(小导管、拌、运、锚、喷)、衬砌(拌、运、灌、振捣)三条流程。采用大功率、大口径、压入式长大隧道供风技术。超前支护小导管预注浆，超前锚杆，以与二次衬砌的施作。7.4.1洞口施工依据隧道进出口的地形特征和工程地质情况，结合洞口排水要求，考虑开挖边仰坡稳定性要求，本着"早进晚出"的原如此来确定隧道洞口位置。洞口边、仰坡施工。施作完截、排水沟之后，接着进展边、仰坡开挖，为防止围岩风化和雨水渗透引起滑坡或坍塌，要根据设计任务与时进展喷锚支护采用超前小导管和超前锚杆进展支护，洞门与附属施工。在进洞施工正常后，应该早一点安排隧道洞门施工，防止雨季施工，防止天气因素影响洞口的稳定。洞门附近的防排水设施要和路基排水系统接通，并结合洞门施工尽快完成。须知事项。土石方开挖后要实时完成翼墙施工，根底超挖局部应用与根底同级混凝土和根底同步浇筑；设置沉降缝在软弱地基分界的地方设置以防止翼墙与挡墙根底的不均匀沉降；洞外排水系统要和翼墙的泄水孔与时连通；洞门工程和截、排水设施同时进展施工。7.4.2洞身开挖奥特莱斯配套道路工程隧道情况复杂，围岩条件为IV、V级围岩，V级围岩段长130.09m，IV级围岩段长409.08m，结合工程地质条件、施工水平、技术难度和设计要求等因素，决定对V级围岩段进展台阶分部开挖法，对IV级围岩采用段台阶法。隧道进出口段为V级围岩，围岩自稳性能差，侧壁不稳定，成洞条件差、岩质较软，又处于浅埋段，受到浅埋压力的影响，在施工的过程中易产生塌方，为了防止塌方，保障施工安全，同时不影响工期，所以在此段采用环形开挖留核心土法即台阶分部开挖法。(1)施工工序(图8.2)：图7.2台阶分部开挖法开挖和支护顺序图Ⅰ)超前小导管注浆预加固拱部；⑵上弧形导坑开挖；Ⅱ)拱部喷锚支护；⑷中核开挖；⑸下部中槽开挖；Ⅳ下部喷锚支护；⑺下部左侧开挖；Ⅷ)下部左侧喷锚支护；⑼下部右侧开挖；Ⅹ)下部右侧喷锚支护；Ⅺ)灌注仰拱；ⅫVI〕二次衬砌VI围岩施工隧道深埋段VI围岩洞身段主要为强～中风化灰岩，泥岩互层，裂隙较发育，自稳性差，侧壁较不稳定，成洞条件一般，全段处于深埋段，开挖易产生掉块，局部小规模坍塌，为了保障施工安全，加快进度，防止小塌方，在此段采用短台阶法，台阶长度控制在10～15m。施工工序(图7.3)：图7.3短台阶法施工上半部开挖上拱部喷锚支护下半部中央部开挖边墙部开挖〔左右跳槽开挖〕二次衬砌7.4.3初期支护隧道初期支护由锚杆、钢拱架、喷射混凝土、钢筋网组成，本隧道围岩软弱，开挖后马上初喷5米的素砼，根据设计要求，再进展钢拱架、钢筋网、锚杆的施作，使各局部联合受力。表7.1支护参数表围岩级别喷射混凝土厚度(cm)锚杆(m)钢筋网(cm)钢架拱部、边墙仰拱位置长度间距=4\*ROMANIV1515拱、墙拱、墙25×25拱、墙=4\*ROMANV2525拱、墙拱、墙20×20拱、墙、仰拱7.4.4二次衬砌本隧道均采用复合式衬砌，整体式浇筑二次衬砌。为了工程质量和加快进度速度，隧道配备一台衬砌台车，采用HBT30C型混凝土输送泵灌注，MR4510型搅拌运输车，运输混凝土。灌注时采用泵压法，插入式振动器进展振捣。其具体施工操作要点如下：为了充分发挥围岩的自承能力，在围岩产生一定的形变后再施作二次衬砌。要求素砼的生产、运输能力与素砼输送泵的灌注能力的连续性。合理引排地下水；根据设计的要求处理施工缝；必须保证根底部位无积水和杂物。预留大于或等于2个注浆孔在拱顶部位。保证拱部的整体性，来达到顶缸的同步升降。连续且对称的灌注混凝土，如果遇到特别原因保证不了灌注的连续性而采用间隙灌注时，停工时间要短，此时的砼外表保证粗糙。施工机械处在正常启动状态，设备能力要达到二次衬砌砼施工的需求。拆模时，砼的脱模强度一定要在2.5MPa以上。7.5施工通风由于隧道开挖过程中，喷射混凝土、出渣以与爆破等影响，会产生大量扬尘和有害气体，为了保障施工安全，所以必须使用通风设备，再次采用混合式通风设备，以达到目的，具体根据《公路隧道施工技术规》〔JTGF60-2009〕。7.6施工须知事项1.保证安全施工，文明施工，在保证安全的情况下要适当的提高进度2.隧道开挖过程中，发现问题要与时反映，遇到与前期勘查不符的地质情况，要马上报告，与时作出设计变更。3.做好工程监控量测，发现问题要与时处理。发现较大变形要马上疏散施工人员。4.尽量防止在雨季施工洞口段，防止天气因素影响洞口稳定。5.要保证超前支护的施工质量，防止危险的发生。6.要仔细检查初期支护的渗漏水情况，并通过相关手段进展处理之后再铺设防水板。7.根据《公路隧道施工规》和《公路隧道喷锚构筑法技术规》相关要求来进展喷锚支护。8.严格遵照安全条例，把安全放在第一要素。第八章隧道施工监控量测8.1概述在隧道施工过程中，通过使用水准仪、全站仪、数显收敛仪等量测设备，来对围岩相对于支护的形变、地表沉降、应力应变的改变来进展量测，通过这些数据来反映隧道开挖对周边的影响、围岩稳定和支护受力状态，保证施工安全的控制措施叫隧道的施工监控量测。具体设计流程见图8.1。图8.1监控设计流程8.2监控量测8.2.1监控量测的目的奥特莱斯配套道路工程隧道地质条件较复杂，围岩等级有IV、V级两个等级，围岩变化较大，施工方法为新奥法，进出口段均为V级围岩，岩质较软、节理裂隙发育。根据《公路隧道设计规》〔JTGD70-2004〕的相关规定，通过监控量测来掌握围岩力学形态的变化规律、监视险情、了解洞地质情况、做好工程预报、超前预报等以达到安全施工、科学施工的目的，提高施工效率。8.2.2监控量测的具体容和量测技术根据《公路隧道施工规》〔JTG042—1994〕的相关规定，结合围岩级别、工程概况、工程大小等因素来确定测试项目。具体见表8.1。表8.1监控量测项目类别项目必测项目地质情况和支护情况观测周边位移拱顶下沉锚杆、锚索力与抗拔力选测项目在地表设点的围岩体位移在隧道设点的围岩体位移地表沉降监测围岩弹性波测试钢支撑的力和外力支护结构力量测围岩压力和层间支护应力8.2.3量测手段序号项目名称方法与工具布置量测间隔时间1~15d16d~1个月1~3个月>3个月1地质和支护状况观察岩性、结构面产状与支护裂缝观察或描述开挖后与初期支护后进展2周边位移邦特收敛计每10~50m一个断面，每断面2~3对测点1~2次/d1次/2d1~2次/周1~3次/月3拱顶下沉水平仪、水准仪、钢尺每10~50m一个断面1~2次/d1次/2d1~2次/周1~3次/月4锚杆或锚索力与抗拔力各种锚杆检测器与抗拔器每10m一个断面，每个断面不少于做3根锚杆————5地表下沉水平仪、水准仪每10~50m一个断面，每个断面不少于7个测点；隧道断面不少于2个；断