【《关于某公路隧道的支护结构设计》17000字（论文）】

关于某公路隧道的支护结构设计摘要开通公路隧道对于提高国家运输效益、经济效益有着不可或缺的作用，修建隧道可以缩短运行距离、提高运输能力，还可以减少一些交通事故的的发生。定隧道的建筑限界、轮廓大小以及相关的计算参数。求进行详细的类比和计算，确定了采用翼墙式洞门，并进行了洞门稳定性的验算。工程类比法进行了不同的参数设置带入数据模型中进行相关计算和验算，在通过ANSYS数据模拟分析。情况确定相关的量测项目以及量测方案及注意事项。关键词：齐梁洞公路隧道；ANSYS数值模拟；初期支护目录294412.工程概况 7267843.隧道总体设计 9229533.1隧道选址 9218363.2隧道洞口选择 9268463.3横断面设计 106843.3.1建筑限界 10163554.隧道洞门设计 1240374.1洞口段地质评价 12213084.2洞门设计 13211084.2.1洞门类型选择 1338804.2.2洞门设计 1393194.2.3土压力计算 14213174.3洞门验算 16186364.3.1抗倾覆稳定性验算 16143434.3.2抗滑动稳定性验算 17144204.3.3基底合力偏心距计算 18217954.3.4基地压力 18201004.3.5墙身截面强度验算 19143725.隧道支护衬砌设计 20272475.1总体设计原则 20298815.2初期支护验算 22261835.3围岩压力及衬砌计算 28175475.3衬砌结构计算 2868015.3.1计算参数 2896685.3.2深浅埋判定 28282275.3.3隧道衬砌安全系数确定 30319855.4衬砌内力计算 31258785.4.1断面1：Ⅴ级围岩浅埋 31189565.4.2断面2：Ⅴ级围岩深埋 37299915.4.3断面3Ⅳ级围岩深埋 4339245.5配筋计算 48245406.1一般规定 70183236.2超前注浆小导管 70255826.2.1超前注浆小导管施工原理 70313056.2.2性能特点及使用条件 717987.1隧道测量的一般要求 7567487.1.1监控测量的必测项目 75161607.1.2监控测量项目以及测量方法 75210737.1.3监控测量间隔时间 7744707.1.4齐梁洞隧道必测项目 78128807.2Ⅳ级围岩区段监控测量设计 7970607.3Ⅴ级围岩区段监控设计 7921127.4施工安全性判定及信息反馈 80258568.1.1施工平面布置 82209668.1.2施工安排表 82326338.2施工方案及方法 831.1选题目的及意义随着中国经济建设的不断发展，现代交通网络已成为中国经济建设的必然需求。公路交通作为基础交通建设的重要组成部分，在过去的普遍做法是盘山绕行或切坡深挖，而这对公路安全以及汽车损耗都有较大的影响。为了满足经济发展所带来的交通需求，公路隧道占比越来越多。在中国西南地区建立交通网络的过程中，将不可避免地遇到河流和山脉障碍。具有高风险，高破坏可能性和不适感的公路隧道目前是最实用和有效的解决方案之一。隧道建设是一个非常复杂的项目，由于项目建设的不确定性，存在很多风险。例如，支撑不当和开挖方法不当会导致隧道倒塌，这可能是对建筑工人生命安全和生命财产的重大威胁。同时，诸如水进入天然气区域等不良因素给中国的公路隧道建设带来了许多潜在的安全隐患。例如，由于及时应用和不正确的开挖方法，隧道可能会倒塌，这对施工人员的生命安全和财产安全构成极大威胁。同时，从气漏渗水等不利因素在我国公路隧道建设中造成了许多隐患。所以在本次公路隧道结构设计中极大的参考了新规范，新标准，新要求中关于设计时涉及的岩体、地下水、消防等的新技术和新思路。因此选择了齐梁洞公路隧道支护结构设计作为自己的毕业设计。1.2国内外研究现状响因素，是多种因素的综合作用，需要多因素的综合分析。1.3公路隧道支护方法发展现状支护方式：喷射混凝土、锚杆支护、钢支撑、注浆导管超前支护、管棚超前支护原理：混凝土粘接裂隙，保持岩体咬合提高粘结力和摩檫力；锚杆约束土体变形，向围岩施加压力，阻止刚度恶化；利用结构自身刚度，约束围岩变形；通过对导管内注浆和砂浆锚杆注浆，浆液将进入岩土体的裂隙中；采用大直径钢管布置在开挖的外轮廓线,形成纵向钢梁的作用。效果：喷射混凝土使围岩处于稳定状态，混凝土能抵抗岩体的坍塌；锚杆约束土体变形，向围岩施加压力，阻止刚度恶化 通过系统锚杆形成加固圈，共同承受外部荷载，增强了岩土体稳定性；钢支撑能确保岩土体的稳定性；注浆导管超前支护可以填补岩石裂隙，提高力学指标，增强防水性；管棚超前支护能有效的减小由于岩土体自重产生的侧向压力，稳定前方地层。1.4设计内容和设计路径1.4.1设计内容1.隧道的初步设计:依据现有资料以及相关规范，将该隧道的围岩分为Ⅳ、Ⅴ两个等级；依据隧道工地地形、工程、水文地质条件等确定洞口位置和类型；根据综合因素进行隧道建筑物边界的断面设计。2.隧道洞门设计、强度及稳定性的验算：选择合适的洞门形状，进行各种强度及稳定性的验算，并保证验证结果符合相应规格。3.隧道结构设计：Ⅳ、Ⅴ级围岩的支护结构设计图、支护结构变形、内力计算以及配筋。4.隧道辅助工程设计：辅助支护采用超前管棚、超前小导管；隧道施工组织设计。1.4.2设计路线根据地质资料以及相关规范，确定总体设计以及最终的施工组织设计，具体流程如图1.1所示。图1.1路径设计图

2.工程概况K32+240-K32+505，全长265m,属短隧道。隧道进口地形标高为370.59m，出口地形标高为373.88m，设计标高为361.55～363.37m呈纵坡0.7%上坡；行车道宽度为双向6m，隧道总宽度为2*(6+0.75)=13.5m；高度7m。隧道最大埋深约为59.80m，平均埋深36.80m。该隧道位于低山丘陵区，地形起伏较大，相对高差达62.87。2.1地形地貌隧道区属于构造侵蚀溶蚀丘陵地貌，隧道穿越一个丘陵体，所穿越丘陵体地面标高在360-432m之间，相对高差72m。通行地段地形标高359.46-422.33m，进口自然斜坡坡度45-35°，坡比1∶0.7～1.0；出口处自然斜坡坡度40-30°，1∶0.6～0.85。2.2地质构造主要构造形迹有褶皱、断裂，隧道区发育有一条次级断裂构造，编号分别为F1，在钻孔ZK5揭露，在隧道K32+340附近处通过，其走向290°左右,倾向185°倾角85°，整体为张性断层,断裂带附近方解石脉发育，岩石挤压强烈，破碎带宽2～4.1m。断裂构造为非活性断层，断距不详，断层对隧道影响较大。其中还有节理裂隙对岩体的完整性有一定影响。2.3地层岩性根据地表调查及钻孔揭露，隧道范围内的地层有第四系（Q4）与寒武系中统敖溪组的（Є2a）泥质云岩夹页岩2.4地震根据《中国地震动参数区划图》GB18306-2001，该区地震动峰值加速度小于0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s，即地震基本烈度小于Ⅵ度。2.5不良地质本隧道范围内不良地质主要有土体滑塌、破碎带滑塌和偏压。1、土体滑塌：出口段边坡较陡，临空较高，因局部垮塌附近居民房边建有防护木栅栏。土体现状基本稳定，但施工时易产生土体局部滑塌，对隧道出口稳定性有一定的影响，应采取措施加强防护，结合洞门进行支护。2、破碎带：本隧道中部及出口部位均发育有断裂构造，岩体破碎，该断裂破碎带对隧道的施工影响较大，应注意在施工中作好超前预报工作。3、傍山偏压：本隧道傍丘陵侧缘通行，K32+460-K32+505段左侧山体局部厚度在15-30m之间，存在偏压现象，对本隧道的危害主要表现为可能产生坠落、掉块，应进行超前地质预报并及时加强支护。4、顺层：本隧道区的岩层整体为单斜岩层，整体倾向北西，产状280°倾角20°，隧道开挖存在诱发顺层滑塌的条件，在施工中应加以注意。5、崩塌：本隧道区内易崩塌岩土主要为泥质云岩中夹的页岩，为较软岩，暴露易风化，遇水易软化、崩解，隧道开挖存在诱发坠落、掉块的条件，在施工中应加以注意。2.6水文地质条件隧址区地表水不发育，但也需在隧道出口处做好止水工作；隧道区水文地质条件相对简单，隧道内存在断裂构造，在断裂构造的影响下局部地段存在突水的可能。隧道附近有一水井，隧道勘察时，水井水变浑，并出现少量灰白色沉淀物，说明隧道部位有岩溶裂隙与此联通。隧道开挖施工时应注意，以免对水井造成破坏。2.7围岩分级⑴进口段K32+240-K32+280，长度40m，围岩级别为Ⅴ级。该段一般埋深小于30m，属浅埋段。进洞表面土层为含碎石粉质粘土，下伏中风化泥质云岩夹页岩，及局部夹灰岩透镜体，岩质较硬-较软，裂隙较发育，岩体较完整-较破碎，地下水为碎屑岩基岩裂隙水，水量较贫乏。该部位的风险主要来自含碎石粉质粘土及块石滑塌使洞口变形及局部节理交汇部位的掉块、坠落，应及时进行支护、衬砌。⑵洞身段K32+335-K32+345，长度10m，围岩级别为Ⅴ级该段一般埋深为44.95-53.34m，围岩多为中风化泥质云岩夹页岩，及局部夹灰岩透镜体，整体为较软-较硬质岩，受断层构造影响，节理裂隙较发育，岩体较破碎-破碎，岩层产状较平缓，层间结合一般，围岩稳定性较差。部分段落存在傍山偏压，地下水为贫乏的碎屑岩基岩裂隙水。该部位的风险主要有局部产生股状淋水-突水的可能，及局部节理交汇部位的掉块、坠落，应及时进行支护、衬砌。（3）洞身段K32+280-K32+335、K32+345-K32+440段，长度150m，围岩类别为Ⅳ级。该段一般埋深为41.7-59.8m，围岩多为中风化泥质云岩夹页岩，及局部夹灰岩透镜体，整体为较软-较硬质岩，节理裂隙多为不发育，局部较发育，岩体完整-较完整，岩层产状较平缓，层间结合一般，围岩稳定性一般。部分段落存在傍山偏压，地下水为贫乏的碎屑岩基岩裂隙水。施工时拱部无支护时可产生小坠落-坍塌，侧壁基本稳定，爆破震动过大易坍，应及时支护。⑷出口段K32+440-K32+505段，长度65m，围岩类别为Ⅴ级。上覆第四系残坡积层，为碎石土，厚度1.0-1.4m，发育有易滑土层，有产生局部滑塌的可能。无支护时拱部易产生掉块，洞口应及时、加强支护、衬砌3.隧道总体设计3.1隧道选址本设计课题为G209国道吉首至凤凰公路改建工程齐梁洞隧道，按一级公路时速80Km/h单洞双车道公路隧道设计。隧道位于凤凰县沱江镇齐梁桥村，呈北-南向穿越丘陵体。本隧道起讫里程为K32+240-K32+505，全长265m,属短隧道。隧道进口地形标高为370.59m，出口地形标高为373.88m，设计标高为361.55～363.37m，呈纵坡0.7%上坡；。隧道最大埋深约为59.80m，平均埋深36.80m。该隧道位于低山丘陵区，地形起伏较大，相对高差达62.87。地表植被较发育，基岩大部裸露，进出口皆为丘陵斜坡，有少量覆盖层分布。隧道区交通状况较好，进出口端即为国道G209。3.3.1一般规定1.洞口位置应根据工程条件，同时结合环境条件、施工条件、运营要求，综合科学比较决定。2.遵循“早进洞、晚出洞”原则，不大挖大刷，确保边坡、仰坡的稳定性。3.设置排水沟、截水沟和路基排水综合考虑布置。4.洞门设计要与自然环境相协调。3.2隧道洞口选择东大隧道隧道洞门主要考虑洞口地形和地质条件，结合洞口排水，遵循“早进洞、晚出洞”的原则，尽量采用小开挖的进洞方案，减少洞口边仰坡的开挖，保证岩（土）体的稳定性，尽可能保持原地形的绿色植被坡面。结合本隧道的具体情况，进口左洞采用直切式洞门，洞口永久边仰坡防护采用拱型骨架护坡或框架铀杆（索）防护。隧道洞口施工应从上到下，边升挖边防护；洞口石质边坡开挖应尽量采用微弱爆破，土质边坡应采用机械开挖，以防止边坡稳定性受到影响。隧道大致为东西向，采用洞内灯光调整内外光线过渡及洞口植树等减光设施，以利行车安全。3.3横断面设计3.3.1建筑限界隧道设计一级公路，时速为80km/h，按单向两车道设计。根据《公路隧道设计规范》(JTGD70—2004)选取出隧道界限的基本值。H—建筑限界高度，取5.0m；W—行车道宽度，选取3.75×2=7.5m；C—余宽，本设计为高速公路，设置检修道，取C=0；—检修道左侧宽度，取0.75m；—检修道右侧宽度，取1m；—左侧向宽度，取0.75m；—右侧向宽度，取1m；—建筑限界左顶角宽度，==0.5m；—建筑限界右顶角宽度，==0.5m。隧道净宽为：3.75*2+0.75+1+2=11.25m参照规范，横向坡度可选择为1.5%-2%，本设计中选取值为：i=2%。建筑限界如图3.1所示：图3.1齐梁洞公路隧道限界图（单位：cm）根据隧道限界图，利用五心圆法作出隧道内轮廓图:图3.2隧道内轮廓图（单位：cm）4.隧道洞门设计4.1洞口段地质评价隧道进口部位岩层走向与隧道轴线走向大角度斜交，岩层主要为以中风化泥质云岩局部夹页岩，及局部夹灰岩透镜体的较硬质-较软岩石，目前处于基本稳定状态，隧道仰坡开挖后存在诱发坠落、掉块的条件，稳定性差，地表有碎石土及块石，目前基本稳定，在隧道进口开挖时有局部滑塌的可能，可以采用清理+结合洞门进行支护的手段进行防治。隧道出口部位发育有易滑土带，岩层主要以中风化泥质云岩夹页岩，及局部夹灰岩透镜体的较硬-较软质岩石，暴露、遇水易软化崩解，岩体较完整-较破碎，节理裂隙较发育，岩体裂隙块状或中厚层状结构为主，隧道施工时易局部产生小规模滑塌，致使洞口变形。隧道开挖存在诱发坠落、掉块，的条件，稳定性差，可以采用清理+结合洞门进行支护的手段进行防治。综上所述本隧道进出口工程地质条件较差，现状基本稳定-稳定，诱发工程滑坡的可能性较大，建议尽量早进洞晚出洞，并结合洞门设置防护墙及在施工时及时支护衬砌。洞口基底稳定。应根据地形地质条件在洞顶周边设置防水、排水措施，以确保施工、营运安全。4.2洞门设计4.2.1洞门类型选择洞门形式的选择应以保护隧道的自然景观和改善入洞环境为主要目的，可以根据地形条件、施工条件，运营条件等多方面比较确定。本隧道进洞为V级围岩，地质状况一般，拟采用端墙式洞门。端墙式洞门易于施工，适用于轴线与坡面基本成正比，边、仰坡率为1：0.3-1：0.5。4.2.2洞门设计（1）参数设定端墙墙体为直线型，且厚度相同，参照《公路隧道设计细则》（JTGD70-2010）的标准端墙式洞门参数如下：（1）衬砌拱顶外缘至洞门顶部的距离取为3m,设墙高H=12m。（2）洞门墙身厚度取2.0m，洞门墙基础嵌入地基深度1.73m（位于仰拱的1.5m之下）。（3）洞口仰坡坡比采用1:1.25，洞口仰坡坡脚至洞门墙背的水平距离为1.6m。洞门端墙与仰坡之间水沟的沟底至衬砌拱顶外缘的高度为1.35m。（4）洞门墙顶高出仰坡脚0.6m。洞门墙与仰坡之间的矩形水沟深0.6m，宽0.6m。（2）各项物理指标f=0.4水泥砂浆砌片石洞门计算参数要通过现场试验资料确定，在现场试验资料缺乏时，可按照表4-1选取。表4-1洞门计算参数洞门端墙材料采用水泥砂浆片石砌体，水泥砂浆的强度M20，地基容许压应=3.0MPa。洞门位置的围岩为Ⅴ级围岩，其仰坡率设计为1:1.25。入口洞门初设示意如图4.1：4.2.3土压力计算端墙式洞门取条带I计算，并1m宽作为“验算条带”，将洞门简化为图4.2所示进行计算：图4.2洞门验算简化图（1）土体破裂角的计算已知：tan=0.15；tan=1；tan=0.8。ω可根据下式计算：（4-1）式中：—围岩计算摩擦角（。）；，—墙面倾角和地面坡脚（。）。代入数据到式（3-1）得：=0.672（4-2）因此，ω=33.89677°（2）侧压力系数的计算代入数据到下式：（4-3）带入（4-3）得：=0.19488（3）主动土压力的计算H=12-0.6=11.4m土压力：（4-4）式中：E—土压力（kN）；γ—地层重度（kN/）；λ—侧压力系数；b—洞门墙计算条带宽度（m）；ξ—土压力计算模式不确定性系数，可取0.6。代入数据到公式（3-4）得：4.3洞门验算4.3.1抗倾覆稳定性验算（4-5）式中：Ko—倾覆稳定系数，Ko=1.6；My—全部垂直力对脚趾O点的稳定力矩；Mo—全部水平力对脚趾O点的稳定力矩。墙身重量G:G=12×2×23×1=552.0KN将从分开，分为E1，E2：E1=9.89kNE2=1239.34kN对墙趾的力臂：对墙趾的力臂：=G对墙趾的力臂：（4-6）（4-6）（4-7）（4-8）（4-9）故抗倾覆稳定性满足要求。4.3.2抗滑动稳定性验算本设计中隧道端墙墙身的基地是水平的，其滑动稳定性验算按下式：（4-10）式中：Kc—滑动稳定性系数；N—作用于基地上的垂直力之和；E—墙后主动土压力之和；—基地摩擦系数。代入数据到上式可得：（4-11）经计算，抗滑稳定性满足要求。4.3.3基底合力偏心距计算设作用于基底的合力法向分力为，其对墙趾的力臂为，合力偏心距为e。则：（4-12）e=（4-13）∣e∣=0.19814<=0.33m（4-14）满足要求。4.3.4基地压力（4-15）地基承载力为故选择扩大基础3.6m*1m，刚性角30.96度，满足刚性角35度要求。则实际的：因此验算结果满足要求。4.3.5墙身截面强度验算拟取墙底附近界面截面，计算如下：（1）墙身截面偏心距e:（4-16）式中：M—计算截面以上各力对截面行心力矩的代数和；N—作用在截面上的垂直力之和。故满足条件。（2）应力（4-17）C30混凝土，抗拉强度2.01MPa，抗压强度20.1MPa，故满足墙身应力要求，通过上述验算，表明前面初步拟定的洞门尺寸设计满足要求。因此，洞门稳定性符合要求。5.隧道支护衬砌设计5.1总体设计原则隧道采用“新奥法”原理设计，拟定的支护参数参见表5-1。衬砌应具有足够的强度与稳定性，保证隧道长期安全使用。根据工程技术标准，采用以新奥法为基础的复合式衬砌，以系统锚杆、喷射混凝土、钢筋网、格栅钢架、工字钢钢架等组成的初期支护与二次模筑混凝土相结合。支护结构分期施作，以达到最佳的经济效果。二次衬砌在初次支护基本稳定后施作，初次支护承受主要荷载，二次衬砌承受部分荷载，主要作为安全储备作用，二者之间还有一层防水层，起防水作用（实际内力计算时假设荷载完全由二次衬砌承担）。表5-1隧道复合式衬砌的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（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2.030-Ⅱ5-8-局部2.0-2.530-Ⅲ8-12-拱、墙2.0-3.01.0-1.5局部@25*25-35-Ⅳ12-15-拱、墙2.5-3.01.0-1.2拱墙@25*25拱、墙3535Ⅴ15-25-拱、墙3.0-4.00.8-1.2拱墙@20*20拱、墙、仰拱4545Ⅵ通过实验、计算确定初期支护采用锚喷支护，由喷射混凝土、锚杆、钢筋网与钢架等支护形式组合使用，初期支护必须与周围岩体大面积牢固接触，保证支护-围岩作为一个统一的支护体系而共同工作。因此应允许围岩与初期支护结构产生有限的变形，以充分发挥围岩的承载作用而减少支护结构的受力，对围岩的变形进行监控量测及时调整和修正支护参数与施工方法，适应不断变化的围岩，根据围岩的变形情况及时施作。二次衬砌采用模筑混凝土，衬砌截面采用连接圆顺的等厚衬砌断面，仰拱厚度与拱墙厚度相同。采用工程类比法进行设计，并通过计算进行验算。隧道复合式衬砌参数以及预留变形量按下表选取：表5-2预留变形量（mm）围岩级别双车道隧道三车道隧道四车道隧道ⅠⅡ-10-5030-80Ⅲ30-5050-8080-120Ⅳ50-8080-120120-150Ⅴ80-120100-150150-250Ⅵ现场监测确定表5-3隧道复合式衬砌设计参数围岩级别初期支护二次衬砌现浇混凝土厚度喷射混凝土厚度（cm）锚杆（m）钢筋网钢架间距（cm）拱、墙仰拱拱、墙仰拱位置长度纵向间距Ⅵ通过试验计算确定Ⅴ20-2515-20拱、墙3.0-3.50.6-0.820*2060-8045（钢筋混凝土）20-255-10拱、墙3.0-3.50.8-1.020*2080-10045Ⅳ20-22-拱、墙2.5-3.00.8-1.020*20100-1204018-20-拱、墙2.5-3.01.0-1.220*20120-1504015-18-拱、墙2.5-3.01.0-1.225*25局部35-Ⅲ10-12-拱、墙2.5-3.01.0-1.225*25-35-8-10-拱、墙2.5-3.01.2-1.525*25-35-Ⅱ5-8-局部2.0-2.5-局部-30-Ⅰ530-最终设计选用如表：表5-4衬砌结构设计选用参数表围岩等级初期支护二次衬砌预留变形量Ⅳ级围岩深埋段φ20药卷锚杆L=3.0m，φ6.5钢筋网25cm*25cm，格栅拱架间距120cm，20cm厚度C25喷射混凝土C30防水钢筋混凝土，衬砌厚40cm7cmⅤ级围岩浅埋段φ25中空注浆锚杆L=3.5m，φ6.5钢筋网20cm*20cm，I20b型钢拱架间距60cm，28cm厚度C25喷射混凝土C30防水钢筋混凝土，衬砌厚50cm12cmⅤ级围岩深埋段φ25中空注浆锚杆L=3.5m，φ6.5钢筋网20cm*20cm，I18型钢拱架间距80cm，21cm厚度C25喷射混凝土C30防水钢筋混凝土，衬砌厚50cm10cm防水层均选用无纺土布与防水板。5.2初期支护验算根据隧道围岩的地质条件，按最不利v级围岩进行：φ25中空注浆锚杆L=3.5m，φ6.5钢筋网20cm*20cm，I18型钢拱架间距80cm，21cm厚度C25喷射混凝土，Ⅴ级围岩的松弛范围W=220cm:（1）隧道围岩塑性半径Rp与周边支护阻力Pi的关系：(1)其中：塑性区半径又知：B=1187cm=11.87mF=872cm=8.72m（隧道高度）则又已知：则公式（1）右边又隧道当量半径其中W=0则公式（1）转化为计算得：隧道周边的径向位移和隧道围岩塑性区半径的关系：当假定塑性区围岩体积不变时，可近似的按下式计算：（2）已知：故（3）隧道周边设计与支护阻力与隧道周边的径向位移的关系：由式（1）和式（2），将（1）式代入（2）中得到式（3）由已知数据：整理得：由该式可知，隧道周边径向位移的大小与支护阻力的关系：当增大时，周边径向位移减小；当减小时，周边径向位移增大，也就是说荷载值与围岩的变形成反比。3.计算初期支护能提供的支护阻力和允许隧道洞壁产生的总径向位移。计算喷射混凝土提供的支护阻力和喷层允许洞壁产生的径向位移。支护阻力按薄壁圆筒计算：当喷射混凝土为多层时（分三层喷）：1）喷射第一层混凝土时，，则：2）喷射第二层混凝土时，，则：3）喷射第三层混凝土时，，则：（2）计算砂浆锚杆（系统锚杆）所提供的支护阻力和锚杆允许洞壁产生的径向位移。假定砂浆锚杆对洞壁提供的支护阻力受砂浆与围岩之间的抗剪强度所控制，并且在其接触面上的剪应力分布是均匀的，则：假定锚杆设置后洞壁弹性变形已全部完成，同时围岩的最大塑性区取决于锚杆加固后承载环厚度。锚杆约束后围岩的塑性区半径按下式计算确定：式中：B=11.87mF=8.75m则则：（3）钢支撑能提供的支护阻力和钢支撑允许洞壁产生的位移的计算按受等距离分布集中荷载的薄壁圆筒原理来计算。1）计算支护阻力：查阅资料得知：χ=0.65cm选定钢材为HRB335型钢则:s=0.75m=75cmtB=2cm则：又查得：钢材弹性模量ES=2.0×105MPa取垫块弹性模量EB=2.8×104MPa钢支撑翼缘宽度W=4.38cm则钢支撑刚度：钢支撑最大位移：由以上各式可得：4.校核：（1）初期支护提供的总支护阻力应大于或等于隧道的设计支护阻力Pi：满足要求（2）初期支护允许洞壁产生的径向位移应大于或等于围岩达到设计塑性区时洞壁产生的塑性位移：满足要求5.3围岩压力及衬砌计算5.3衬砌结构计算5.3.1计算参数围岩的物理力学参数根据规范按围岩取值，如表5-5，本铁路隧道围岩计算断面为Ⅴ级，按平均值取值，水平压力系数见表5-6所示取值。表5-5各级岩质围岩的基本物理力学参数表5-6围岩水平压力围岩级别ⅣⅤⅥ水平均布压力(0.15～0.3)q(0.30～0.5)q(0.5～1.0)q5.3.2深浅埋判定（1）隧道深浅埋判定(5.1)式中：；；考虑预留变形量和超挖的影响，坑道宽度B按14m计算。本隧道Ⅳ级围岩：Ⅴ级围岩：本公路隧道Ⅳ级围岩最大埋深必大于临界深度，按深埋隧道考虑；进口段Ⅴ级围岩埋深小于Hp，大于hq，按浅埋围岩压力计算；洞身段Ⅴ级围岩埋深按大于Hp，按深埋围岩压力计算。1）断面2：Ⅴ级围岩深埋隧道围岩压力计算①解得：②2）断面3：Ⅳ级围岩深埋隧道围岩压力计算：①解得：②3）断面1：Ⅴ级围岩浅埋隧道（洞口段）围岩压力计算①垂直压力产生最大推力时的破裂角侧压力系数则垂直压力：②侧向压力按公式计算为内外侧任意点到实际地面高度隧道围岩的平均压力为：5.3.3隧道衬砌安全系数确定一般来说，隧道衬砌的内力求出后，安全系数计算根据《公路隧道设计规范》（JTGD3370.1—2018）规定，按下式检算。当由抗压强度控制，即QUOTEe=MN≤0.2h时式中：K——混凝土结构强度安全系数；N——轴向力，kN；φ——构件的纵向弯曲系数，对于隧道衬砌，可取φ=1；α——轴向力的偏心影响系数,按附注多项式计算得到；b——截面宽度，m（通常取1m）；h——截面厚度；e——计算截面的偏心距（m），e=My——计算截面重心至受压边缘的距离（m）；——混凝土抗压极限强度，kPa。当由抗拉强度控制，即QUOTEe=MN≥0.2h时式中：——混凝土抗拉极限强度，kPa。5.4衬砌内力计算5.4.1断面1：Ⅴ级围岩浅埋1.建模取隧道二次衬砌中轴线，等分为80个单元，80个节点。2.定义材料（1）定义单元类型荷载-结构模型中的二次衬砌采用梁单元，本隧道设计计算采用Beam3单元类型，计算后可直接读取弯矩与轴力。（2）设置单元实常数；；。（3）定义材料特性；；。（4）施加约束对于围岩弹性反力进行模拟，施加径向杆单元，选择Link10单元，长度为1m，弹性模量，将杆单元外端采用固端约束。通过计算得出的衬砌内力，将垂直、水平的面荷载转换为节点荷载并将荷载施加到模型中，如下表所示：表5-7Ⅴ级围岩浅埋节点荷载序号fx（N）fy（N）113668.7358561.05222729.3755536.1934510.0853879.9046290.7851935.9058064.7149019.9069828.8644774.20711594.0140279.68813351.3938498.97915094.2134604.21017029.4429502.141118554.5324082.271225248.6719634.401340178.5917037.211454501.9811601.791561594.696104.161663529.9258561.051764206.4355536.191864789.6353879.901965450.59-2400.62064704.09-8330.0822163724.32-15507.872261251.55-21761.432361998.04-29731.432462417.95-37534.382558561.05-43270.812655536.19-48864.212753879.90-55909.972851935.90-62667.662949019.90-65956.483044774.20-72570.133140279.68-78799.693238498.97-80864.213334604.2-84969.233429502.14-89566.383524082.27-93227.303619634.40-95675.913717037.21-94704.673811601.79-98604.64396104.16-101977.484058561.05-100154.034155536.19-99732.924253879.90-99600.8943-11889.50-98928.7244-16461.79-96936.2245-20971.87-94835.7046-25380.86-92231.0547-29657.66-89158.2848-33764.39-85594.3949-36788.25-82748.6850-41446.08-77144.2851-45870.62-71117.7752-48242.30-67060.7653-51267.16-61491.3654-54019.87-55574.8955-56694.81-49512.3756-58669.92-42910.7257-60334.98-36081.0158-62075.80-29347.3359-63288.86-22301.5760-64175.32-15159.7861-64719.64-7934.9862-64921.82-2148.5363-64781.8558561.0564-64291.9655536.1965-63475.4853879.9066-61368.1951935.9067-53895.4549019.9068-39214.3644774.2069-24852.0940279.6870-18452.4438498.9771-16726.1734604.272-14992.1229502.1473-13250.3024082.2774-11500.7019634.4075-9735.5517037.2176-7962.6211601.7977-6632.926104.1678-4416.7658561.0579-2185.0555536.1980-864.1353879.90将荷载添加到每个单元：图5.1节点荷载图4.求解及计算结果分析（1）变形图图5.2变形图（2）轴力图图5.3轴力图(N)（3）剪力图图5.4剪力图(N)（4）弯矩图图5.5弯矩图(N•m)查询计算的衬砌轴力，仰拱底部为轴力最大部位，其大小为1732kN，拱顶为轴力最小部位，其值为1184.6kN，轴力总体上可看做从拱底至拱顶逐渐减小的变化趋势。分析衬砌弯矩，拱顶为正弯矩最大部位，其值为202kN•m，负弯矩最大部位为拱肩，为-310kN•m。（内侧拉为正，压为负）各节点轴力及弯矩见下表：挑选具有代表性的衬砌受力如拱底、拱顶等进行分析及计算，得到以下结果：表5-8典型节点内力、安全系数表位置单元混凝土结构厚度（m）轴力（kN）弯矩（kN•m）安全系数拉压控制是否安全拱顶40C300.5-1184.62021.69拉否拱肩30C300.5-1220-205.379.59压是边墙20C300.5-1521.215.458.55压是拱脚10C300.5-1637134.457.97拉是拱底1C300.5-173254.727.51压是由以上结果可知，隧道衬砌拱顶的安全系数小于规范规定值，受拉控制，因此应进行配筋来保证安全系数，以保证结构安全。5.4.2断面2：Ⅴ级围岩深埋1.建模取隧道二次衬砌中轴线，等分为80个单元，80个节点。2.定义材料（1）定义单元类型荷载-结构模型中的二次衬砌采用梁单元，本隧道设计计算采用Beam3单元类型，计算后可直接读取弯矩与轴力。（2）设置单元实常数；；。（3）定义材料特性；；。4.施加约束模拟围岩弹性反力，施加径向杆单元，选择Link10单元，长度为1m，弹性模量，将杆单元外端采用固端约束。通过计算得出的衬砌内力，将垂直、水平的面荷载转换为节点荷载并将荷载施加到模型中，见下表4-9所示：表5-9Ⅴ级围岩深埋节点荷载序号fx(N)fy(N)136696.80-20034.98216619.51-21828.83326676.12-24592.62436732.72-27217.98546784.71-28625.2565832.09-30420.1076879.47-32054.4587922.23-33640.6798955.77-34812.631010104.66-35800.021111009.00-36834.561214981.65-37554.341323840.53-38079.341432339.52-38402.321536547.49-38522.281637696.38-38439.231738097.79-38148.551838444.84-37664.081938836.03-2306.882038394.09-8004.872137811.73-14902.442236344.47-20911.862336787.42-28570.702437036.57-36068.062534748.03-41581.512632954.18-46956.542731970.40-53727.232830816.90-60221.102929086.65-63381.523026567.41-69736.983123900.52-75724.333222844.91-77707.253320532.3-81652.013417505.51-86069.693514289.55-89587.683611650.35-91940.703710109.27-91006.41386884.08-94755.09393621.99-97996.26401361.13-96244.0341-1421.11-95839.3242-4267.95-95712.4543-7054.80-95066.5244-9767.83-93151.8145-12444.95-91134.2946-15060.09-88630.3247-17597.79-85677.5248-20034.98-82251.8049-21828.83-79518.1550-24592.62-74131.5851-27217.98-68341.3252-28625.25-64442.6953-30420.10-59090.7354-32054.45-53404.2755-33640.67-47579.456-34812.63-41235.4857-35800.02-34672.4058-36834.56-28201.6059-37554.34-21430.9160-38079.34-14567.9461-38402.32-7624.2362-38522.28-2064.6563-38439.23-20034.9864-38148.55-21828.8365-37664.08-24592.6266-36414.68-27217.9867-31979.63-28625.2568-23268.40-30420.1069-14746.34-32054.4570-10949.02-33640.6771-9924.71-34812.6372-8895.79-35800.0273-7862.25-36834.5674-6824.10-37554.3475-5776.72-38079.3476-4724.73-38402.3277-3935.74-38522.2878-2620.75-38439.2379-1296.53-38148.5580-512.15-37664.08将荷载添加到每个单元后计算得到：4.求解及计算结果分析（1）变形图图5.6变形图（2）轴力图图5.7轴力图(N)（3）剪力图图5.8剪力图(N)（4）弯矩图图5.9弯矩图(N•m)分析衬砌轴力，仰拱底部为轴力最大部位，其大小为1692.1kN，拱顶为轴力最小部位，其值为1024.1kN，轴力总体上可看做从拱底至拱顶逐渐减小的变化趋势。分析衬砌弯矩，拱顶为正弯矩最大部位，其值为244.53kN•m，负弯矩最大部位为拱肩，为-290.35kN•m。（内侧拉为正，压为负）挑选具有代表性的衬砌受力如拱底、拱顶等进行分析及计算，得到以下结果：表5-10典型节点内力、安全系数表位置单元混凝土结构厚度（m）轴力（kN）弯矩（kN•m）安全系数拉压控制是否安全拱顶40C300.5-1024.10244.530.84拉否拱肩30C300.5-1275.20-168.291.95拉否边墙20C300.5-1508.9040.967.75压是拱脚10C300.5-1564.10-141.845.78拉是拱底1C300.5-1624.3024.697.20压是由以上结果可知，明洞衬砌拱顶的安全系数小于规范规定值，受拉控制，因此应进行配筋来保证安全系数，以保证结构安全。5.4.3断面3Ⅳ级围岩深埋5.4.3.1Ⅳ级围岩深埋手算（结构力学方法）1.建模取隧道二次衬砌中轴线，等分为80个单元，80个节点。2.定义材料（1）定义单元类型荷载-结构模型中的二次衬砌采用梁单元，本隧道设计计算采用Beam3单元类型，计算后可直接读取弯矩与轴力。（2）设置单元实常数单元截面面积：；截面惯性矩：；截面高度：。（3）定义材料特性C30混凝土弹性模量；泊松比；材料密度：。3.施加约束模拟围岩弹性反力，施加径向杆单元，选择Link10单元，长度为1m，弹性模量，将杆单元外端采用固端约束。通过计算得出的衬砌内力，将垂直、水平的面荷载转换为节点荷载并将荷载施加到模型中，如下表所示：表5-11Ⅳ级围岩深埋节点荷载序号fx(N)fy(N)115509.59-50345.17245547.31-48962.44315539.15-47331.21413330.98-45438.73513321.55-43928.56616310.84-40952.84713900.13-37754.1821848.14-35600.36924473.61-32643.751024790.93-29502.361130440.71-26284.51241437.97-22779.9136584.82-19154.23148932.26-15579.541510094.52-11839.171610411.84-50345.171710522.72-48962.441810618.30-47331.211910726.62-1274.42010604.28-4422.162110443.70-8232.622210038.44-11552.432310160.79-15783.442410229.60-19925.24259597.50-22971.06269101.76-25940.41278830.31-29680.77288511.71-33268.21298033.81-35014.14307337.99-38525.11316601.39-41832.18326309.55-42928.16335671.08-45107.38344835.07-47547.86353946.81-49491.32363217.86-50791.21372792.21-50275.08381901.40-52345.98391000.40-54136.5140375.94-53167.9641-392.51-52944.9442-1178.82-52874.8543-1948.55-52518.0244-2697.90-51460.2745-3437.05-50345.1746-4159.64-48962.4447-4860.56-47331.2148-5533.44-45438.7349-6029.18-43928.5650-6792.55-40952.8451-7517.68-37754.152-7906.37-35600.3653-8402.11-32643.7554-8853.25-29502.3655-9291.65-26284.556-9615.34-22779.957-9888.06-19154.2358-10173.53-15579.5459-10372.34-11839.1760-10517.62-8047.8361-10606.83-4211.8962-10639.96-1140.5863-10617.02-50345.1764-10536.73-48962.4465-10402.92-47331.2166-10057.56-45438.7367-8832.86-43928.5668-6426.79-40952.8469-4072.98-37754.170-3024.15-35600.3671-2741.23-32643.7572-2457.04-29502.3673-2171.57-26284.574-1884.83-22779.975-1595.54-19154.2376-1304.98-15579.5477-1087.06-11839.1778-723.85-50345.1779-358.10-48962.4480-141.45-47331.21将荷载添加到每个单元。4.求解及计算结果分析（1）变形图图5.10变形图（2）轴力图图5.11轴力图(N)（3）剪力图图5.12剪力图(N)（4）弯矩图图5.13弯矩图(N•m)分析衬砌轴力，仰拱底部为轴力最大部位，其大小为567.54kN，拱顶为轴力最小部位，其值为960.45kN，轴力总体上可看做从拱底至拱顶逐渐减小的变化趋势。分析衬砌弯矩，拱顶为正弯矩最大部位，其值为119.76kN•m，负弯矩最大部位为拱肩，为-126.29kN•m。（内侧拉为正，压为负）各节点轴力及弯矩如下表：挑选具有代表性的衬砌受力如拱底、拱顶等进行分析及计算，得到以下结果：表5-12典型节点内力、安全系数表位置单元混凝土结构厚度（m）轴力（kN）弯矩（kN•m）安全系数拉压控制是否安全拱顶40C300.4-567.54119.761.37拉否拱肩30C300.4-744.50-102.212.13拉否边墙20C300.4-922.672911.27压是拱脚10C300.4--936.73-80.716.13拉是拱底1C300.4-960.27-5.4510.83压是由以上结果可知，衬砌拱顶、拱肩的安全系数小于规范规定值，受拉控制，因此应进行配筋来保证安全系数，以保证结构安全。5.5配筋计算取衬砌纵向1m单元，计算衬砌结构配筋：中性轴的位置按下式确定：按上述公式计算配筋时，需满足：受压区高度：截面强度要求：式中：K－安全系数；M－弯矩(MN•m)；；或对于小偏心受压构件截面强度：式中：K－安全系数；－混凝土的受压弹性模量；H－构件的高度（m）；α－与偏心距有关的系数，计算公式，。进行完配筋计算后，还要进行裂缝宽度验算（当时可不必裂缝验算）：式中：；根据以上计算过程得出衬砌的初步配筋与裂缝宽度：表5-13衬砌配筋与裂缝表位置轴力（kN）弯矩（kN•m）结构厚度（m）配筋量裂缝宽度（mm）是否满足裂缝宽度要求Ⅴ级浅埋拱顶-1184.62020.51000无需验算-Ⅴ级深埋拱顶-1023.10244.530.51000无需验算-拱肩-1275.20-168.290.51000无需验算-Ⅳ级深埋拱顶-567.54119.760.48000.39否拱肩-744.50-102.210.4800无需验算-各衬砌配筋图（每延米）（1）该隧道地处Ⅴ级深埋（洞身段）为构造配筋，选择5根HRB400，φ25钢筋，间隔200mm。（2）该隧道地处Ⅴ级浅埋（进出口段）为构造配筋，选择4根HRB400，φ25钢筋，间隔200mm。（3）该隧道地处Ⅳ级深埋（洞身段）为构造配筋，选择4根HRB400，φ25钢筋，间隔250mm。补充：断面3Ⅳ级围岩深埋手算（结构力学方法）1.1衬砌结构计算1.1.1衬砌几何要素（1）拟定衬砌几何尺寸内轮廓线半径；内径所画圆曲线的终点截面与竖直轴的夹角截面厚度外轮廓线半径：拱轴线半径：拱轴线各段圆弧中心角：（2）半拱轴线长度及分段轴长分段轴线长度：半拱轴线长度：将半拱轴线等分为8段，每段轴长为：（3）各分块接缝（截面）中心几何要素①与竖直轴夹角另一方面，角度闭合差。图1-1衬砌结构计算图示②接缝中心点坐标计算：见表1-1。1.1.4位移计算（1）单位位移单位位移值计算如下：表1-1单位位移计算表截面σsinαcosσxydI00°0.001.000.000.000.600.0255.560.000.0055.56115.820.270.961.390.190.600.0255.5610.732.0779.08231.470.520.852.680.760.600.0255.5642.1031.90171.66345.620.710.703.771.630.600.0255.5690.72148.13385.12459.770.860.504.632.750.600.0255.56152.78420.14781.25573.930.960.285.184.040.600.0255.56224.52901.381411.98688.081.000.035.405.430.600.0255.56301.591631.212295.947102.230.98-0.215.276.760.600.0255.56375.822542.293349.48890°1.000.004.088.150.600.0255.56452.943692.774654.20444.441651.199381.8913184.26计算精度校核为：（2）载位移①每一楔块上的作用力竖向力：（校核）水平压力：自重力：②外荷载在基本结构中产生的内力的计算见表1-2及表1-3。表1-2载位移计算表截面集中力力臂00.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.001178.0019.426.340.750.800.11-134.19-15.50-0.680.000.000.000.00-150.372162.0719.4218.220.690.810.31-111.25-15.67-5.62191.426.34-253.70-3.58-540.203131.1819.4221.960.580.790.47-79.70-15.29-13.24378.9124.56-416.24-21.49-1086.164104.8519.4235.450.440.710.60-46.57-13.73-21.29535.5152.52-455.72-58.66-1682.12566.4919.4240.810.280.580.69-18.72-11.19-28.17659.7881.96-364.33-113.60-2218.13624.0919.4243.59-0.100.410.732.51-1.97-31.65745.69128.77-163.75-178.63-2591.6270.1819.4243.83-0.160.230.740.03-4.46-32.27789.21172.3699.60-230.30-2765.0280.0019.4231.270.00-0.060.630.001.13-23.53808.81216.19375.69-300.12-2711.86表1-3载位移计算表截面00.00001.0000.00000.00000.00000.00000.000010.27260.9621191.41896.339353.81646.099041.717420.52200.8530378.912724.5576191.792420.9476176.844830.71470.6994535.509552.5151382.728636.7291345.999640.86400.5034659.783981.9629570.053344.2805525.772850.96090.2769745.6916128.7702716.535135.6565680.878660.99940.0335789.2071172.3636788.73365.7742782.959470.9773-0.2119808.8055216.1931790.4456-45.8113836.256981.00000.0000828.2268253.4648828.22680.0000828.2268基本结构中，主动荷载产生弯矩的校核为：另外，从表1-4中得到闭合差0③主动荷载位移计算过程见表1-4表1-4主动荷载位移计算表截面00.000055.55560.000010.00000.00000.00001-150.371455.555610.72781.1931-8353.9733-1613.1543-9961.12552-540.197955.555642.10001.7578-30011.0185-22742.3316-52753.36833-1086.156855.555690.71672.6329-60342.0927-98532.5606-158874.69594-1682.124555.5556152.77793.7500-93451.4359-256991.4486-350442.88465-2218.131155.5556224.52245.0414-123229.6041-498020.1181-621249.72616-2591.624155.5556301.58916.4286-144312.5654-783415.1145-927721.75797-2765.022855.5556375.81701.7647-153612.5007-1039142.5736-1192754.98428-2711.856955.5556452.93939.1529-150658.8372-1228306.5660-1378965.2710-7639728673-4692735.8136所以闭合差（3）载位移—单位弹性抗力及相应的摩擦力引起的位移①各接缝处的抗力强度抗力上的零点假定在接缝3处，最大抗力值假定在接缝5处，；各截面最大抗力值由下式计算：最大抗力值以下各截面抗力值计算：②各楔块上抗力集中力按下式近似计算：③抗力集中力与摩擦力的合力按下式计算：其作用方向与抗力集中力的夹角。将的延长线与竖直轴有两个夹角，将分解为水平力与竖直力：以上计算列入表1-5。表1-5弹性抗力及摩擦力计算表截面30.000.000.000.000.000.000.000.000.000.0040.570.291.500.430.4461.370.920.380.400.1751.000.791.491.171.2079.850.980.181.180.2160.880.941.491.401.4393.201.00-0.061.43-0.0870.510.691.501.041.06101.010.96-0.291.01-0.3180.000.251.350.340.35119.000.87-0.480.31-0.17④单位抗力所引起相应的摩擦力在基本结构中产生的内力计算：弯矩：轴力：计算见表1-6及表1-7。表1-6计算表截面40.48-0.21-0.2151.97-0.860.66-0.79-1.65续表1-6计算表63.42-1.492.15-2.580.75-1.08-5.1574.75-2.073.59-4.292.25-3.220.81-0.86-10.4485.71-2.494.75-5.693.53-5.062.15-2.280.90-0.32-15.83表1-7计算表截面459.77240.86400.50340.16790.14510.40270.2027-0.0576573.92610.96090.27690.37890.36411.58140.4379-0.0738688.07970.99940.03350.29110.29093.01000.10080.19017102.23330.9773-0.2119-0.0105-0.01034.0222-0.85230.8418890°1.00000.0000-0.1796-0.17964.32730.0000-0.1796⑤单位抗力及相应摩擦力产生的载位移计算见表1-8。表1-8单位抗力所引起的相应摩擦力产生的载位移计算表截面积分系数1/34-0.207555.5556152.77793.75-11.5278-31.7014-43.229325-1.652955.5556224.52245.0414-91.8279-371.1131-462.941246-5.150855.5556301.58916.4286-286.1558-1553.4251-1839.58122续表1-8单位抗力所引起的相应摩擦力产生的载位移计算表7-10.444455.5556375.8171.7647-580.2449-3925.1831-4505.427648-15.827955.5556452.93939.1529-879.3285-7169.0779-8048.40581-1849.0848-13050.5006-14899.5850校核为：（4）墙底（弹性地基上的刚性梁）位移单位弯矩作用下的转角：主动荷载作用下的转角：单位抗力及相应摩擦力作用下的转角：1.1.5解力法方程衬砌矢高：计算力法方程的系数为：求解方程为：1.1.6计算主动荷载和被动荷载分别产生的衬砌内力计算公式为：计算过程列入表1-9、1-10表1-9主、被动荷载作用下衬砌弯矩计算表截面00.0000632.15090.0000632.15090.0000-3.9520.0000-3.9521-150.3714632.150949.8358531.61530.0000-3.9520.4647-3.48732-540.1979632.1509195.5754281.52840.0000-3.9521.8238-2.12823-1086.1568632.1509421.4239-32.5820.0000-3.9523.9299-0.02214-1682.1245632.1509709.7285-340.2451-0.2075-3.9526.61842.45895-2218.1311632.15091043.0170-542.9632-1.6529-3.9529.72644.12156-2591.6241632.15091401.0299-564.4433-5.1508-3.95213.06503.96227-2765.0228632.15091745.8547-381.0172-10.4444-3.95216.28061.88428-2711.8569632.15092104.125724.4197-15.8279-3.95219.6216-0.1583表1-10主、被动荷载作用下所引起的衬砌轴力计算表截面00.0000258.0831258.08310.00002.46072.4607141.7174248.3018296.01920.00002.36742.36742176.8448220.1449396.98970.00002.09902.09903345.9996180.5033526.50290.00001.72101.72104525.7728129.9190655.6918-0.05761.23871.1811续表1-10主、被动荷载作用下所引起的衬砌轴力计算表5680.878671.4632752.3418-0.07380.68140.60766782.95948.6458791.60520.19010.08240.27257836.2569-54.6878781.56910.8418-0.52140.32048828.22680.0000828.2268-0.17960.0000-0.17961.1.7最大抗力值的求解首先求出最大抗力方向内的位移。接缝5处的位移修正：计算过程列入表1-9，位移值为：最大抗力值为：表1-11最大抗力位移修正计算表截面积分系数1/3035119.52254-219.55574.0414141932.0384-881.31241129534.20696-193.73903.8483113656.4886-745.56584215973.81278-118.23343.283652451.6116-388.23122续表1-11最大抗力位移修正计算表3-1810.112559-1.22782.4085-4359.6561-2.957244-18902.52068136.60571.2914-24410.7152176.412625-30164.64635228.97240.00000.00000.00004279269.7674-1841.65391.1.8计算衬砌总内力按下式计算衬砌总内力：计算过程列入表1-12。计算精度的校核：表1-12衬砌内力计算表截面0632.15-583.5648.59258.08363.35621.430.082699.570.001531.62-514.9416.68296.02349.57645.590.03926.39178.892281.53-314.25-26.73396.99309.94706.93-0.04-1484.72-1125.123-32.58-3.26-35.85526.50254.13780.63-0.05-1991.41-3251.774-340.25363.0922.84655.69174.40830.090.031268.893489.455-542.96608.5965.62752.3489.72842.060.083645.7914734.086-564.44585.0620.62791.6140.24831.840.021145.646219.227-351.02278.22-92.25781.5741.31828.880.11-6044.07-22706.33824.42-23.371.04828.23-26.52801.710.0058.05473.28245.09-1988.311.1.9衬砌截面强度检算检算几个控制截面：（1）拱顶（截面0）（2）截面7（3）墙底（截面8）偏心检查其他各截面偏心距均小于0.45d。1.2衬砌结构内力图由表中计算得到的内力按照一定的比例绘制M和N图，如下图1-2所示：图1-2衬砌结构内力图6.隧道辅助施工设计6.1一般规定1.注浆材料种类及适用条件地质条件材料类别松散地层单液泥水浆断层带水玻璃弱渗透地层渗透性好低毒化学溶液粘土层高压劈裂注浆2.辅助措施及适用条件软弱围岩力学性质差，不能发挥本身的支承能力，需通过辅助工程来提高力学性质，从而给施工带来良好的环境。辅助工程措施包括地层稳定措施。详见表6.1。根据工程概况及上述表格，决定地层稳定措施采用超前注浆小导管。6.2超前注浆小导管6.2.1超前注浆小导管施工原理（1）施工前用混凝土封闭开挖面。（2）沿周边打小导管。（3）小导管注浆，并等待浆液硬化。（4）开挖作业。6.2.2性能特点及使用条件性能特点：1.将岩块胶结为整体2.堵塞裂隙，起到堵水作用3.阻隔地下水渗流通道适用条件；（1）一般软弱破碎围岩（2）地下水丰富的软弱破碎围岩。6.2.3小导管布置及安装1.杆体采用热轧无缝钢管。2.杆体外径为。3.小导管壁上每隔交错钻的注浆孔，前端制成锥形尾部应预留长的无孔止浆段。4.杆体长度为,掌子面稳定性极差时也可采用。5.纵向搭接长度取,特殊情况下可采用。6.环向间距为。7.超前小钢管与超前小导管设置范围为衬砌中线两侧各为60°区域。当地形地质条件明显不对称时应采用不对称布置,当地质条件较差时可设置双层小导管及加大纵向搭接长度。8.外插角采用15°。小导管示意图见图6.2，布置图见图6.3和图6.4。图6.2小导管示意图（单位:cm）

7.监控量测隧道监控量测是指在隧道开挖过后对隧道周围围岩压力变化，衬砌结构受力和变