隧道课程设计

1、轨道交通隧道工程课程设计某公路隧道课程设计学生姓名： 学 院： 专业班级： 专业课程： 指导教师： 2015 年 1 月 9 日 一、设计资料 1.工程概况 某隧道进出口附近有国道附近，交通条件便利，洞轴线走向方位角约165°。隧道总体走向呈南北向曲线展布。采用分离式隧道，其中：左线起讫桩号为ZK39+321ZK39+568，长247米，左线起讫桩号为YK39+313YK39+515，长202米。采用灯光照明，自然通风，属短隧道。2.工程地质条件 （1）地形地貌 隧道整体属于中低山地貌区、斜坡、冲沟地形，隧道轴线地面标高792875m之间，相对高差约83m，隧道洞室最大埋深70m。隧

2、道进、出口处总体为斜（陡）坡地形，进口处自然坡度角为3545°，出口处自然坡度角约为4550°，局部略陡。进口处为斜坡地形，出露基岩为强中风化流纹斑岩，植被发育，主要为杂草及小灌木丛为主，进口下方为修建国道的弃方。出口处基岩裸露，为强中风化流纹斑岩，植被发育，多为小灌木丛。出口处为国道。 （2）地质构造隧址区未发现对隧道方案有明显影响的褶皱和断裂发育。浅部岩石风化裂隙发育，岩石性较差，深部节理裂隙较发育。节理裂隙降低了隧道围岩的稳定性。 （3）地层岩性据工程地质调绘及钻孔显示，隧道围岩主要为中元古界熊耳群马家河组（Pt2m）和许山组（Pt2x）的流纹斑岩组成，地层岩性特征如

3、下：流纹斑岩：灰绿、紫红色，斑状结构，呈强微风化状，岩体极破碎破碎，根据地质调查显示，隧道区岩层受构造影响，小的次级断层及褶皱、节理裂隙发育，是较硬岩，分布于整个隧道区。 （4）岩石强度隧址山体岩层属于较硬岩石工程地质岩组，中风化流纹斑岩饱和单轴抗压强度Rc=57MPa，属于较硬岩。 （5）岩体的完整性隧址地层年代为中元古界老地层，主要为硬质岩，岩体坚硬性脆，经历长期的构造运动和风化剥蚀作用后，岩体裂隙很发育较发育，裂隙面大多倾角较大，贯穿性较好，多成张开、微张状。愈接近地表，风化裂隙和构造裂隙愈发育，无充填或少量粘土或碎石充填，掩饰的完整性厚道破坏。山体内岩体的结构为层状、块状结构。根据洞口

4、节理裂隙统计，岩体完整性系数Kv=0.130.30，为破碎岩体。 （6）隧道围岩级别划分1）进、出口稳定性评价进、出口段围岩风华裂隙发育，岩体破碎，完整性差，围岩分级为V级。成洞条件较差，围岩易坍塌，处理不当可能出现坍塌及冒顶。2）隧道洞身根据隧道围岩分级标注，综合钻探资料集地调成果。隧道围岩课划为IV、V两级，详细如下：ZK39+321ZK 39+390 围岩为中风化流纹斑岩，属较硬岩，节理裂隙发育，岩体极破碎，碎石状结构，工程地质性质及围岩自稳能力差，围岩易坍塌，未见地下水，雨季有渗水漏水现象，应加强支护。弹性波纵波速度4259m/s，围岩基本质量指标BQ值为230，围岩级别为V级。ZK3

5、9+390ZK 39+500 围岩为中微风化流纹斑岩，属较硬岩，节理裂隙发育，岩体破碎，裂隙块状结构，围岩稳定性一般，无支护时，侧壁和拱顶部易产生小坍塌，未见地下水，雨季有滴水渗漏现象，应加强支护。弹性波纵波速度4488m/s，围岩基本质量指标BQ值为321，围岩级别为IV级。ZK39+500ZK 39+568 围岩为中风化流纹斑岩，属较硬岩，节理裂隙发育，岩体极破碎，碎石状结构，工程地质性质及围岩自稳能力差，围岩易坍塌，未见地下水，雨季有渗水漏水现象，应加强支护。弹性波纵波速度4234m/s，围岩基本质量指标BQ值为224，围岩级别为V级。YK39+313YK 39+363 围岩为中风化流纹

6、斑岩，属较硬岩，节理裂隙发育，岩体极破碎，碎石状结构，工程地质性质及围岩自稳能力差，围岩易坍塌，未见地下水，雨季有渗水漏水现象，应加强支护。弹性波纵波速度4254m/s，围岩基本质量指标BQ值为227，围岩级别为V级。YK39+363YK 39+448 围岩为中微风化流纹斑岩，属较硬岩，节理裂隙发育，岩体破碎，裂隙块状结构，围岩稳定性一般，无支护时，侧壁和拱顶部易产生小坍塌，未见地下水，雨季有滴水渗漏现象，应加强支护。弹性波纵波速度4306m/s，围岩基本质量指标BQ值为316，围岩级别为IV级。YK39+448YK 39+515 围岩为中风化流纹斑岩，属较硬岩，节理裂隙发育，岩体极破碎，碎石

7、状结构，工程地质性质及围岩自稳能力差，围岩易坍塌，未见地下水，雨季有渗水漏水现象，应加强支护。弹性波纵波速度4306m/s，围岩基本质量指标BQ值为222，围岩级别为V级。 3.气象及水文地质条件 （1）气象隧址进口端所在县位于暖温带半干旱大陆性季风气候区，四季分明，降水量、蒸发量、气温等气象要素年内、年际变化明。据灵宝市气象站1956-2000年气象资料：多年平均气温13.6，元月最冷，平均气温-1.0；七月最热，平均气温26.1。历年最高气温42.7，最低气温-16.2。无霜期年平均215天，最短无霜期199天。隧址出口端所在县跨亚热带、暖温带两个气候带，均具有大陆性季风气候的共同特点，季

8、节性变化明显，温度低，日照时数少，无霜期短，气候因素垂直变化大，年平均日照时数2118.0小时，平均日照率为47.7%.年平均气温12.6，元月最冷，平均气温-1.5；七月最热，平均气温25.6，极端最高为42.1。卢氏盆地无霜期平均为184天，年平均降水量为9099气象部门提供的（十年）资料为630mm。 （2）地表水隧道进、出口位于分水岭的下方，四周山体汇水区域较大，仅沿斜披在大气降雨时有一定的地表面流。隧道进出口位于山体斜坡位置，应注意暴雨期间地表面流对洞口的冲刷破坏作用，宜采用截流、疏排措施。 （3）地下水在隧道设计标高范围内基岩裂隙水总体不甚发育，暂时性地表水体大部分顺冲沟或斜坡坡面

9、向外排泄，地下水不甚发育。 4.抗震设计参数及地震效应 根据国家地震局2001年8月1日颁布实施的中国地震参数区划分（GB18306-2001)、建筑抗争设计规范（GB50011-2001)等资料，设计基本地震加速度值为0.15g，设计地震分组为第二组，设计特征周期为0.25s，相当于地震基本烈度7度。按照公路隧道设计规范（JTJ004-89）并结合区域构造较差的特点，高速公路隧道应提高1度设防。 5.区域稳定性评价隧址区属构造剥蚀中低山地貌单元，无区域性深大断裂通过，近代无强震记录，属相对稳定地块。下伏基岩属较硬岩类，稳定性一般，适宜拟建隧道的建设。 6.不良地质现象地质调会资料显示，隧道进

10、出口地形较陡，岩体较破碎，在隧道施工时可能产生浅层的岩石崩塌，需采取相应的支护措施。 7.设计标准设计等级：高速公路分离式单向双车道隧道地震设防烈度：7级设计速度：100km/h设计荷载：公路级 8.计算断面资料桩号：YK39+500地面高程：823.44m设计高程：799.472m围岩类别：级，级隧道埋深：20-100米9.设计计算内容 （1）确定隧道断面布置图（曲墙式）； （2）围岩压力计算（曲墙式）； （3）隧道支护设计图； （4）隧道衬砌设计图； （5）隧道施工方案比选（施工方法的横断面分块图和纵断面的工序展开图）； （6）选定施工方案的监控量测方案布置图。 10.提交的资料 （1）确

11、定隧道断面布置图、隧道支护设计图、隧道衬砌设计图、施工方法的横断面分块图和纵断面的工序展开图、选定施工方案的监控量测方案布置图； （2）隧道围岩压力计算书、施工方案比选说明、监控量测方案说明。 11.设计依据本设计严格按照交通部颁布的行业规范、规程及工程建设标准强制性条文（公路工程部分）。公路工程技术标准 （JTG B01-2003)；公路隧道设计规范 （JTG D70-2004)；公路隧道通风照明技术规范 （JTJ F60-2009)；公路水泥混凝土路面设计规范 （JTG D70-2002)；公路沥青路面设计规范 （JTG D50-2006)；公路工程抗震设计规范 （JTJ2004-2008

12、)；地下工程防水技术规范 （GB50108-2008)；锚杆喷射混凝土支护技术规范 （GB 50086-2001)；混凝土结构设计规范 （GB50010-2002)；公路建设项目环境影响评价规范 （JTG B03-2006)；公路环境保护设计规范 （JTJ/006 -98)；建筑设计防火规范 （GB 50016-2006)；隧道工程王毅才 主编 人民交通出版社；地下结构静力计算 天津大学建筑工程系地下建筑工程教研室 编 中国建筑工业出版社。二、隧道断面设计 1.隧道位置及洞口位置由于没有实际的地形图和地质资料图，故将隧道位置和进出口位置的地质资料罗列如下：某隧道进出口附近有国道，交通条件便利；

13、隧道进、出口处总体为斜坡地形，进口处自然坡度角为3545°，出口处自然坡度角约为4550°，局部略陡；进口处为斜坡地形，出露基岩为强中风化流纹斑岩，植被发育，主要为杂草及小灌木丛为主，进口下方为修建国道的弃方；出口处基岩裸露，为强中风化流纹斑岩，植被发育，多为小灌木丛，出口处为国道；进、出口段围岩风华裂隙发育，岩体破碎，完整性差，围岩分级为V级。成洞条件较差，围岩易坍塌，处理不当可能出现坍塌及冒顶。 2.隧道平面设计公路隧道设计规范规定，应根据地质、地形、路线的走向、通风等因素确定隧道的平、曲线线形。当为曲线时，不易采用设超高的平曲线，并不应采用设加宽的平曲线。隧道进出口附

14、近有国道附近，交通条件便利，洞轴线走向方位角约165°。隧道总体走向呈南北向曲线展布。其中：左线起讫桩号为ZK39+321ZK39+568，长247米，右线起讫桩号为YK39+313YK39+515，长202米。采用灯光照明，自然通风，属短隧道。公路隧道设计规范规定，高速公路、一级公路的隧道应设计为上、下行分离的独立双洞。分离式独立双洞的最小净距，按对双洞结构彼此不产生有害影响的原则，结合隧道平面线形、围岩地质条件、断面形状和尺寸、施工方法等因素确定，一般情况可按表1取值。表1 分离式独立双洞间最小净距围岩类别I最小净距1.0B1.5B2.0B2.5B3.5B4.0B注：B为隧道开挖

15、断面宽度 本隧道为设计等级为高速公路分离式单向双车道隧道，满足规范要求。围岩等级为级，故最小净距为3.5B。 3.隧道纵断面设计公路隧道设计规范规定，隧道内纵面线形应考虑行车安全性、营运通风规模、施工作业效率和排水要求，隧道纵坡不应小于0.3%，一般不大于3%；受地形等条件限制时，高速公路、一级公路的中、短隧道可适当加大，但不宜大于4%；隧道内的纵坡形式，一般宜采用单向坡；地下水发育的长隧道、特长隧道可采用人字坡。 本隧道左线起讫桩号为ZK39+321ZK39+568，长247米，右线起讫桩号为YK39+313YK39+515，长202米。由于隧道长度较短，故隧道坡道形式选择单面坡。本隧道为单

16、向隧道，设计等级为高速公路分离式单向双车道隧道，设计交通量N为25000-55000辆/h，,故应该采用机械通风，所以坡度设计为3.5%，通风方式采用半横向式。 4.隧道横断面设计 公路净空包括公路建筑限界、通风及其他所需的断面积。公路隧道的建筑限界包括车道、路肩、路缘带、人行道等的宽度，以及车道人行道的净高。公路隧道的净空除包括公路建筑限界以外，还包括通风管理、照明设备、防灾设备、监控设备、运行管理设备等附属设施所需要的空间以及富余量和施工误差等。 本隧道设计等级为高速公路分离式单向双车道隧道，查规范可得，建筑限界高度为5.0m，其他建筑限界宽度详见见表2。表2 公路隧道建筑限界基本宽度表公

17、路等级设计速度左侧右侧余宽C人行道R检修道左检修道右车道宽度高速公路100km/h0.51.0000.750.752×3.75 注：单位为m由于本隧道为短隧道，故可以不设紧急停车带，则公路隧道的建筑限界查规范见图1。图1 公路隧道建筑界限 本隧道采用单心圆方案，半径=6m，=110º，半径=10.74m，=32º。本隧道的内轮廓设计详见图2。图2 公路隧道内轮廓图 三、围岩内力计算 根据隧道围岩分级标注，综合钻探资料及调查成果，本隧道围岩分为和级，且在不同的标段围岩等级不同，地质条件和水文地质条件也不相同。计算断面为ZK39+536，其计算资料如下：设计等级为高速

18、公路分离式单向双车道隧道，围岩级别为级，围岩容重为，弹性抗力系数为K=150MPa/m,变形模量E=1.5GPa。衬砌材料为混凝土，衬砌材料容重为，弹性模量为E=29.5GPa，衬砌厚度为d=0.65m，地面高程为828.32m，设计高程为799.6m，衬砌结构断面图如图3所示。 图3隧道衬砌断面图 1.荷载确定 按铁路隧道破坏状态设计垂直压力公式计算： 其中w为宽度影响系数：KPa 围岩水平均布压力：KPa 2.衬砌几何要素内轮廓线半径为，外轮廓半径为，拱轴线半径为，拱轴线圆弧中心角为。 3.半拱线长度s及分段轴长s 半拱线长度，将半拱轴线等分为8段，每段轴长为： 4.各分块接缝中心几何要素

19、每个分块与竖直轴夹角，接缝中心点坐标（，）见表3。表3 分块几何中心要素计算表（单位：m）分块几何要素113.61250.2354 0.9719 0.0281 1.4886 0.1777 227.2250.4575 0.8892 0.1108 2.8936 0.7007 340.83750.6539 0.7566 0.2434 4.1360 1.5397 454.450.8136 0.5814 0.4186 5.1461 2.6476 568.06250.9276 0.3736 0.6264 5.8670 3.9620 681.6750.9895 0.1448 0.8552 6.2584 5.

20、4092 795.28750.9957 -0.0922 1.0922 6.2981 6.9079 8108.90.9461 -0.3239 1.3239 5.9840 8.3738 注：因墙底面水平，计算衬砌内力时用=90º 另一方面，=108.9º，角度闭合差=0。 衬砌内力计算按图4进行计算。 图4衬砌结构计算图示 5.计算位移 （1）单位位移 用辛普森法近似计算，按计算列表进行，单位位移的计算见表4。表4 单位位移计算表截面xydI系数1/30001000.650.0229 43.6681 0.0000 0.0000 43.6681 1113.61250.23540.

21、97191.48860.17770.650.0229 43.6681 7.7598 1.3789 60.5667 4227.2250.45750.88922.89360.70070.650.0229 43.6681 30.5983 21.4402 126.3048 2340.83750.65390.75664.1361.53970.650.0229 43.6681 67.2358 103.5230 281.6627 4454.450.81360.58145.14612.64760.650.0229 43.6681 115.6157 306.1042 581.0037 2568.06250.92

22、760.37365.8673.9620.650.0229 43.6681 173.0131 685.4779 1075.1722 4681.6750.98950.14486.25845.40920.650.0229 43.6681 236.2096 1277.7050 1793.7923 2795.28750.9957-0.09226.29816.90790.650.0229 43.6681 301.6550 2083.8027 2730.7809 48108.90.9461-0.32395.9848.37380.650.0229 43.6681 365.6681 3062.0317 3837

23、.0361 1349.3450 1109.72345923.08688491.8786单位位移计算值计算如下：计算精度校核为：=（17.7953+2×56.5282+301.7160）=432.5677闭合差=0 (2) 载位移主动荷载在基本结构中引起的位移 1)每一楔块上的作用力 竖向力：；水平压力：式中：为衬砌外缘相邻两截面之间的水平投影距离，为衬砌外缘相邻两截面之间的竖直投影距离 由图4衬砌结构计算图示量得，具体数据见表5。表5 衬砌结构计算图示量测数据i123456781.56531.47731.30631.06200.75790.41130.04156.62160.1868

24、0.55000.88231.16501.38221.52181.57581.43608.6999=8.69998.7000（校核） 自重力：式中：为接缝i的衬砌截面厚度 注：计算时，应使第8个楔块的面积乘以 作用在个楔块上的力均列入表6，各集中力均通过相应图形的形心。 2)外荷载在基本结构中产生的内力 楔块上各集中力的力臂由图4衬砌结构计算图示中量得，分别记为。 内力按下式计算： 弯矩： 轴力： 式中：、为相邻两接缝中心点的坐标增值，按下式计算：；图5 弯矩内力计算图示、的计算见表6及表7。表6载位移计算表0-285.0850-1094.2564-2298.1420-3709.2984-511

25、7.3536-6328.6419-7199.1974-7621.419600-8.1098-51.3148-148.9034-303.7686-500.5063-707.6400-883.903500-553.1592-952.3545-1109.9229-989.9144-616.6042-67.3152542.735200.17770.52300.83901.10791.31441.44721.49871.465901.48861.40501.24241.01010.72090.39140.0397-0.31410015.506361.1618134.4015231.1082345.844

26、6472.1692602.976700393.7076766.54421098.82481373.16471575.38121695.59771727.90570-6.3467-25.7497-50.3157-74.5995-93.2233-102.0577-99.1387-85.58730-16.6042-15.4337-13.3961-10.6059-7.2181-3.42600.55714.53350-262.1341-206.7190-136.5046-67.1246-13.930711.30582.98130.0000力臂00.40930.56400.68700.77140.8125

27、0.80790.75790.718000.73910.68700.59630.47210.32130.1525-0.0248-0.201800.70610.59000.44060.26650.0775-0.1159-0.30290.0000集中力E015.506345.655573.239796.7067114.7364126.3246130.8072119.2024G022.465422.465422.465422.465422.465422.465422.465422.4654Q0371.2422350.3712309.8152251.8745179.751197.54809.84260.

28、0000截面012345678表7 载位移计算表截面E0010000010.23540.9719393.707615.506392.678815.070677.608220.45750.8892766.544261.1618350.694054.3851296.308930.65390.75661098.8248134.4015718.5215101.6882616.833440.81360.58141373.1647231.10821117.2068134.3663982.840550.92760.37361575.3812345.84461461.3236129.20751332.1161

29、60.98950.14481695.5977472.16921677.793968.37011609.423870.9957-0.09221727.9057602.97671720.4757-55.59451776.070280.9461-0.32391750.3711722.17911656.0261-233.91381889.9399基本结构中，主动荷载产生弯矩的校核为：另一方面，从表6中得到=-7621.4196闭合差=0.032% 3)主动荷载位移计算过程见表8。表8 主动荷载计算表截面（1+y）系数0043.66810100011-285.08543.66817.75981.1777

30、-12449.1203 -2212.2026 -14661.3289644 2-809.171443.668130.59831.7007-35334.9776 -24759.2692 -60094.1964252 3-1203.885643.668167.23582.5397-52571.3968 -80944.2114 -133515.576384 4-1411.156443.6681115.61573.6476-61622.5188 -163151.8350 -224774.2995425-1408.055243.6681173.01314.962-61487.0953 -243611.9

31、951 -305098.966774 6-1211.288343.6681236.20966.4092-52894.6586 -286117.9248 -339012.445982 7-870.555543.6681301.6557.9079-38015.5046 -262607.4194 -300622.809064 8-422.222243.6681365.66819.3738-18437.6413 -154393.1897 -172830.761571 -325411.4731 -1153318.1872 -1478729.1234 计算精度校核：+=-（16576.1295+58748

32、.8556）×=-75324.9851×闭合差0 （3）载位移单位弹性抗力及相应摩擦力引起的位移 1）各接缝处的抗力强度抗力零点假定在接缝3，=40.8375º最大抗力值假定在接缝5,=68.0625º最大抗力值以上各截面抗力强度按右式计算：查表并算得=0，=0.5311，=最大抗力值以下各截面抗力强度按右式计算：由图4量的=1.4004m，=2.9762m，=4.4122m则，按比例将所求的抗力绘在图4上。 2）各楔块上抗力集中力按有式近似计算：式中：为楔块i外边缘长度，可通过量取夹角，用弧长公式求的，的方向垂直于衬砌外缘，并通过楔块上的抗力图形的形心

33、。 3）抗力集中力与摩擦力按下式计算：式中：为围岩与衬砌间的摩擦系数，此处取=0.2。则： 其作用力方向与抗力集中力方向的夹角11.3099º。由于摩阻力的方向与衬砌位移方向相反，其方向向上。 将的方向线延长，使之交于竖直轴，量取，将分解为水平和竖直两个分力。表9 弹性抗力及摩擦力计算表截面s外R3001.56690.00000.00000.00001.00000.00000.000040.43110.21561.56690.344558.95880.85680.51570.29520.1776510.71561.56691.143572.57270.95410.29951.0910

34、0.342560.89870.94941.56691.517186.18670.99780.06651.51370.100970.5450.72191.56691.153599.80070.9854-0.17021.1367-0.1964800.27251.56690.4354112.93630.9209-0.38970.4010-0.1697 4）计算单位抗力及其相应的摩擦力在基本结构上的内力弯矩： ，轴力：式中：为力至接缝中心点的力臂，由图4量得。计算见表10、11。表10 弯矩截面40.8076 -0.2782 -0.2782 52.3057 -0.7943 0.8076 -0.9235

35、 -1.7178 63.7476 -1.2910 2.3057 -2.6366 0.8076 -1.2252 -5.1528 75.0521 -1.7404 3.7476 -4.2854 2.3057 -3.4980 0.8076 -0.9316 -10.4554 86.1461 -2.1173 5.0521 -5.7771 3.7476 -5.6855 2.3057 -2.6596 0.8603 -0.3746 -16.6141 表11 轴力截面454.450.8136 0.5814 0.1776 0.1445 0.2952 0.1716 -0.0271 568.06250.9276 0.3

36、736 0.5201 0.4824 1.3862 0.5179 -0.0354 681.6750.9895 0.1448 0.6210 0.6145 2.8999 0.4199 0.1946 795.28750.9957 -0.0922 0.4246 0.4228 4.0366 -0.3722 0.7949 890.0000100.2549 0.2549 4.4376 00.2549 5）单位抗力及相应摩擦力产生的载位移。计算见表12。表12 单位抗力及相应摩擦力产生的载位移计算表截面4-0.278243.6681115.61573.6476-12.1485 -32.1643 -44.3127

37、 5-1.717843.6681173.01314.962-75.0131 -297.2019 -372.2148 6-5.152843.6681236.20966.4092-225.0130 -1217.1408 -1442.1532 7-10.455443.6681301.6557.9079-456.5675 -3153.9237 -3610.4898 8-16.614143.6681365.66819.3738-725.5062 -6075.2464 -6800.7498 -1108.7170 -7459.4530 -8568.1667 校核为：+=-438.2877×闭合差0

38、 （4）墙低（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：6.解力法方程衬砌矢高： f=8.3738 计算力法方程的系数为： 以上将单位抗力及相应摩擦力产生的位移乘以，即为被动荷载的载位移。求解方程为： 其中：；以上解的，值应带入原方程，校核计算。 7.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13、14。表13 主、被动荷载作用下衬砌弯矩计算表截面001035.5801035.5800 0.0000 -3.4510 0.0000 -3.4510 1-285.0851035.58182.04046466

39、932.5355 0.0000 -3.4510 0.4245 -3.0265 2-1094.25641035.58717.81515806659.1388 0.0000 -3.4510 1.6740 -1.7770 3-2298.1421035.581577.3084043314.7464 0.0000 -3.4510 3.6785 0.2275 4-3709.29841035.582712.269748138.5513 -0.2782 -3.4510 6.3254 2.5962 5-5117.35361035.584058.7750196-22.9986 -1.7178 -3.4510 9.

40、4656 4.2968 6-6328.64191035.585541.3240374248.2621 -5.1528 -3.4510 12.9231 4.3193 7-7199.19741035.587076.6309838913.0136 -10.4554 -3.4510 16.5037 2.5973 8-7621.41961035.588578.3367641992.4972 -16.6141 -3.4510 20.0058 -0.0593 表14 主、被动荷载作用下衬砌轴力计算表截面001024.42581024.425802.38912.3891177.6082995.63943502

41、1073.24763502.321966292.321966292296.3089910.919421361207.228321402.124387722.124387723616.8334775.080560281391.913960301.807593061.807593064982.8405595.601160121578.4416601-0.02711.389022741.3619227451332.1161382.725471714.84157-0.03540.892567760.85716761609.4238148.336855841757.76065580.19460.3459

42、41680.5405416871776.0702-94.452058761681.61814120.7949-0.220275020.5746249881889.939901889.93990.254900.25498.最大抗力值求解首先求出最大抗力方向内的位移。考虑到接缝5的径向位移与水平方向有一定的偏离，因此修正后有：计算过程列入表15，位移值为： 则可得最大抗力。 表15 最大抗力位移修正计算表截面积分系数1/3045250.600122-150.79455093.962179282.87768-597.448010671140747.977954-132.245641353.78431

43、54202.57297-500.457180564228801.663091-77.64761433.261393930.863838-253.232164522313753.127229.940817252.422333314.20006424.079641625441684.5337497113.443295581.31442214.1511606149.1098677125-1004.9445257187.752543120004373879.9999 -903.7343 9.衬砌总内力计算 按下式进行计算：表16衬砌总内力计算表截面积分系数01035.5800 -2861.9926 -

44、1826.4126 1024.4258 1981.3349 3005.7607 -79806.7440 0.0000 11932.5355 -2509.9452 -1577.4097 1073.2476 1925.6594 2998.9070 -68926.3344 -12248.2096 42659.1388 -1473.7064 -814.5676 1207.2283 1761.8030 2969.0313 -35593.2660 -24940.2015 23314.7464 188.6709 503.4173 1391.9140 1499.0780 2890.9919 21997.272

45、6 33869.2007 4438.5513 2153.0876 2191.6389 1578.4417 1129.4734 2707.9151 95765.6339 253549.0924 25-22.9986 3563.4338 3540.4352 1714.8416 710.8687 2425.7103 154702.5015 612931.3108 46248.2621 3582.0935 3830.3556 1757.7607 448.2835 2206.0441 167370.8369 905342.3311 27913.0136 2153.9998 3067.0134 1681.

46、6181 476.5495 2158.1677 134015.9130 925768.5251 481992.4972 -49.1788 1943.3184 1889.9399 211.3944 2101.3343 84915.0449 711061.6030 1475784.0404 3073415.7849 10.衬砌内力图绘制 将内力计算计算结果按比例绘制成弯矩图M与轴力图，如图6所示。 图6 内力计算图 四、隧道施工 1.隧道开挖方法的选择 隧道施工是要挖除坑道范围内的岩体，并保持坑道围岩的稳定。开挖是隧道施工的第一道工序，也是极为关键的工序。隧道开挖的基本原则是：在保证围岩稳定或减少

47、对围岩扰动的前提条件下，选择恰当的开挖方法和掘进方式，并尽量提高掘进速度。一方面应考虑隧道围岩地质条件及其变化情况，选择能很好地适应地质条件及其变化，并能保持围岩稳定的方法；另一方面应考虑坑道范围内岩体的坚硬强度，选择能快速掘进，并能减少对围岩扰动的方法和方式。 图7 短台阶开挖示意图 按开挖的横断面分布情况来分，隧道开挖方法可分为全断面开挖法、台阶开挖法、分布开挖法等。全断面开挖方法适用于I级围岩、有钻孔台车或自制作业台架及高效率装运机械设备、长度较长的隧道。本隧道长度为247m、围岩等级为、级，长度较短，围岩较不稳定。如果采用全断面开挖法，在经济上不合理、在施工上对于级围岩需采用加强初期支

48、护等方式才能使围岩稳定，所以本隧道不采用全断面开挖法。分部开挖法包括环形开挖预留核心土法、双侧壁导坑法、中洞法、中隔壁法等。由工程施工经验可知：分部开挖法适用于围岩地质条件较差的隧道、双线及多线隧道、浅埋软弱隧道。本隧道为单线、深埋、岩石较坚硬的隧道，所以在本隧道的施工方法选择中，分部开挖法不考虑。台阶法，根据长度不同可划分为长台阶法、短台阶法和微台阶法三种。在台阶法的选择中，要考虑初期支护形成闭合断面的时间要求、上部断面施工所采用的开挖、支护、除渣等机械设备需要施工场地大小的要求。长台阶法的台阶长度较长，一般在围岩地质条件相对较好、工期不受控制、无大型机械化作业时选用。微台阶法，适用于地质条件特别差的围岩（如无法正常进行钻眼和拱部的喷锚支护的隧道），且具有作业时相互干扰大，生产效率低，施工速度慢的缺点。综合考虑地质条件、围岩等级、隧道长度、隧道设计标准、工期等要求，本隧道采用短台阶法。开挖示意图如图7所示。 短台阶法适用于级围岩，台阶长度为