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山东科技大学学生毕业设计(论文)弹性抗力计算表表表5.133拱部内力计算表表表5.144边墙内力计算表表表5.155第五章隧道道道衬砌验验算及及配筋根据上一章计算算算得到的的隧道道衬砌内内力需需要对隧隧道衬衬砌进行行截面面强度校校核、衬衬砌配筋筋计算算以及配配筋后后的衬砌砌裂缝缝宽度验验算,最最后,隧隧道整整体衬砌砌方案案确定后后,由由于隧道道修建建于地下下水位位以下,因因此此需对隧隧道进进行抗浮浮稳定定性验算算。5.1隧道道道衬砌的的截面面强度验验算对于隧道衬砌的的的几处控控制截截面进行行截面面强度验验算,分分别选取取校核核截面为为:=1\*GB3①拱顶作用有最最最大正弯矩矩::M=60.888847kNm,N=4544..11006kkN,偏心距距=2\*GB3②墙底处作用有有有最大轴力力::M=524.2220799kNm,N=6955..26991kkN,偏心距距=3\*GB3③拱脚处:M=152.33367990117kNm,N=6844..281157794kN,偏心距距根据《铁路隧道道道设计规规范》破破损阶段段法计计算隧道道衬砌砌强度的的方法法,对于于混凝凝土矩形形截面面构件,当当轴轴向力对对截面面重心的的偏心心距时,系系抗抗压强度度控制制承载能能力,此此时,混混凝土土矩形截截面偏偏心受压压构件件抗压强强度承承载力应应按下下式5-1计算:(5-1)其中,K安全系系系数,在在考虑虑混凝土土达到到抗拉强强度极极限时,K取3.0NNN隧道衬砌砌轴轴力设计计值构件的纵向弯曲曲曲系数,对对于于隧道衬衬砌取取1.0轴向力的偏心影影影响系数数,根根据e0/h的大小小查查表得到到混凝土的抗压极极极限强度度,对对C45混凝土取33MPaab、h为衬砌计计算宽宽度和衬衬砌厚度度,分分别取1m和0.555mm对于轴向力对截截截面重心心的偏偏心距且的情况,应应应从抗裂裂要求求出发,混混凝凝土矩形形截面面偏心受受压构构件的抗抗拉强强度应按按下式式5-2计算:(5-2)))其中,混凝土的的的抗拉极极限强强度,对对于C45混凝土,取取取;其其其余符号号含义义均同前前;(1)拱顶对于隧道拱顶,,e0/h=0.244,查表得偏心影响系数,应从抗裂要求出发,因此有,显然满足;(2)拱脚对于隧道衬砌拱拱拱脚,轴轴向力力对截面面重心心的偏心心距,e0/h=0..0007,查表得得偏偏心影响响系数数系抗压强强度度控制承承载能能力,所所以有有,显然满足;(3)墙底对于隧道边墙墙墙墙底,轴轴向力力对截面面重心心的偏心心距,e0/h=0..00972,查表得得偏偏心影响响系数数,应按照照式5-1进行衬砌砌强强度计算算,所所以有,显然满足;5.2隧道二二二次衬砌砌配筋筋计算根据上一章计算算算得到的的衬砌砌内力,进进行行隧道衬衬砌配配筋,由由弯矩矩图可知知,隧隧道衬砌砌受到到的最大大正弯弯矩和最最大负负弯矩接接近,数数值相差差不大大,因此此,对对隧道配配筋计计算时按按照对对称配筋筋计算算,选择择计算算得到的的钢筋筋面积中中的较较大值对对隧道道衬砌通通长配配置。(1)计算参数数隧道衬砌混凝土土土选用C45,轴心抗抗压压强度设设计值值,轴心抗抗拉拉强度设设计值值,中板选选用C40混凝土,;钢筋选用HRBBB335带肋钢筋筋,抗抗拉、抗抗压强强度设计计值为为;受弯截面高度,混混凝土最最小保保护层厚厚度,,截面内下下部部和上部部受力力钢筋的的合力力作用点点距截截面较近近边沿沿的距离离分别别为,取,则截截面面有效高高度(2)计算截面面的的选取=1\*GB3①拱圈最大正弯弯弯矩(拱顶顶)::M=60.888847kNm,N=4544..11006kkN,Q=0kN,轴力对对重重心的偏偏心距距=2\*GB3②拱圈最大负弯弯弯矩:M=315.66636558667kNm,N=6988..1744kN,,轴力力对对重心的的偏心心距=3\*GB3③最大轴力处(墙墙墙底)::M=524.22207885333kNm,N=6955..26991NN,轴力对对重重心的偏偏心距距=4\*GB3④最大剪力处(拱拱拱脚)::M=-152...36779kkNm,N=6844..28116kkN,轴力对对重重心的偏偏心距距=5\*GB3⑤边墙最大弯矩矩矩处:M=524.22207885333kNm,N=6955..26991kkN,轴力对对重重心的偏偏心距距(3)计算初始始偏偏心距并判判判断偏压压类型型初始偏心距:(5-3)其中,为附加偏偏偏心距,取取偏偏心方向向截面面尺寸的1/30和20mm中的较大大者者,在本本设计计截面中中,均均取所以有,由《铁路隧道设设设计规范范》10.22..3条规定,对对对于隧道道衬砌砌结构,可可不不考虑挠挠度对对偏心距距的影影响,因因此不不必乘偏偏心距距增大系系数(4)初步判断断偏偏压类型当时,初步判断断断偏心受压压构构件偏压压类型型为大偏偏心受受压;(5)轴向力至至受受拉钢筋合合合力作用用点的的距离e(5-5)所以有,(6)受力钢筋筋面面积计算对称配筋时,截截截面两侧侧的钢钢筋数量量和级级别均相相同,即即,。由力的的平平衡条件件,可可得基本本计算算公式如如下式式5-6:=1\*GB3①对于隧道拱顶顶顶,所以,隧道拱顶顶顶按照构构造最最小配筋筋率配配置受力力钢筋筋。最小配筋率取000.2%和0.455ftt/fyy中的的较大值值,,根根据《混混凝土土结构设设计规规范》受受压、受受拉钢筋筋总配配筋率不不能小小于0.6%,由于本本设设计采用用对称称配筋,所所以以取每侧侧最小小配筋率0.3%;隧道拱顶受力钢钢钢筋面积积:选取4Φ25,,,As==Ass'=119664mmm2=2\*GB3②对于隧道拱圈圈圈最大负弯弯矩矩处,所以,隧道拱圈圈圈最大负负弯矩矩按照构构造最最小配筋筋率配配置受力力钢筋筋。构造造配筋筋量应与与隧道道拱顶相相同,选选取4Φ25,AAss=Ass'==19664mmm2=3\*GB3③对于隧道边墙墙墙墙底处,所以,隧道边墙墙墙墙底按按照构构造最小小配筋筋率配置置受力力钢筋。构构造造配筋量量应与与隧道拱拱顶相相同,选选取44Φ25,AAss=Ass'==19664mmm2=4\*GB3④对于边墙拱脚脚脚处,所以,隧道边墙墙墙拱脚按按照构构造最小小配筋筋率配置置受力力钢筋。构构造造配筋量量应与与隧道拱拱顶相相同,选选取44Φ25,AAss=Ass'==19664mmm2=5\*GB3⑤对于隧道边墙墙墙最大弯矩矩处处,所以,隧道边墙墙墙最大弯弯矩处处按照构构造最最小配筋筋率配配置受力力钢筋筋。构造造配筋筋量应与与隧道道拱顶相相同,选选取4Φ25,AAss=Ass'==19664mmm2(7)箍筋计算算=1\*GB3①选取计算截面面面及设计参参数数选用HPB30000箍筋,强强度度设计值值,箍箍筋直径径选用用Ф10,单根箍箍筋筋面积,选选用用四肢箍箍,n=4。=2\*GB3②判断是否需要要要计算配置置箍箍筋对于隧道衬砌,混混凝土自身所所能抵抗的剪剪力值为:因此,隧道中板板板和隧道道边墙墙可以仅仅按照照构造要要求最最小配箍箍率进进行配置置箍筋筋,选取箍筋间距SSS=1550mmm验算最小配箍率率率,按照最小配箍率率率配置,为施工方便,取取取箍筋间间距与与隧道拱拱圈相相同s=15500mm将各截面钢筋配配配筋量进进行汇汇总,见见下表表5-2表5-2衬砌砌砌配筋汇总总表表截面位置内力值受力钢筋面积及及及配筋率率箍筋配置及配筋筋筋率M/KNmN/KN拱圈最大正弯矩矩矩60.884777454.1100064Φ25,Ass==As'===19664mmm2,0.366%%4Ф10@15500,ρ=0.22116%拱圈最大负弯矩矩矩-315.633366698.174444Φ25,Ass==As'===19664mmm2,0.366%%4Ф10@15500,ρ=0.1166%拱底内力-152.36668684.2811164Φ25,Ass==As'===19664mmm2,0.366%%4Ф10@15500,ρ=0.1166%边墙底部内力524.207779695.2699914Φ25,Ass==As'===19664mmm2,0.366%%4Ф10@15500,ρ=0.1166%边墙最大负弯矩矩矩-152.366677634.2811164Φ25,Ass==As'===19664mmm2,0.366%%4Ф10@15500,ρ=0.1166%隧道衬砌配筋详详详图见施施工图图纸第6章隧道施施工组织织设计计6.1隧道施施施工总体体说明明6.1.1工程程程概况6.1.2设计计计依据一、依据的相关关关文件1.《青岛市城城市市总体规划划划(20066--20220)》2.《青岛市城城市市综合交通通通规划(20088--20220)》3.《青岛市市轨轨道交通通线网网规划修修编报报告》(20088..09)4.《青岛市市城城市快速速轨道道交通建建设规规划(20099--20116)》5.《城市轨轨道道交通工工程项项目建设设标准准》(建建标104--22008)6.《青岛市地地铁铁一期工程程程(3号线)总总体体设计》及及专专家审查查意见见7.《青岛市地地铁铁一期工程程程(3号线)初初步步设计》及及专专家审查查意见见8.《青岛市市地地铁一期期工程程(3号线)施施工工设计文文件技技术要求求》9.青岛市地铁铁一一期工程(3号线)《文文文件编制制统一一规定》10.青岛市地地地铁一期期工程程(3号线)《文文文件组成成与内内容》11.《青岛市市市地铁一一期工工程(3号线)地地质质勘察一一标段段中山公公园站站详细勘察阶段岩岩岩土工程程勘察察报告》二、工程建设标标标准强制制性条条文公路路工程程部分执执行情情况本设计严格按照照照交通部部颁布布的行业业规范范和相关关的国国家标准准执行行,中华华人民民共和国国《工工程建设设标准准强制性性条文文》公路路工程程部分有有关隧隧道的强强制性性条文执执行情情况如下下:(1)隧道规划划和和设计应遵遵遵循能充充分发发挥隧道道功能能、安全全且经经济地建建设隧隧道的基基本原原则。隧隧道设设计应有有完整整的勘测测、调调查资料料,综综合考虑虑地形形、地质质、水水文、气气象、地地震和交交通量量及其构构成,以以及营运运和施施工条件件,进进行多方方案的的技术、经经济济、环保保比较较,使隧隧道设设计符合合安全全实用、质质量量可靠、经经济济合理、技技术术先进的的要求求。(2)本隧道能能充充分发挥隧隧隧道功能能、安安全且经经济地地建设隧隧道的的基本原原则,并并作出充充分的的资料调调查、收收集,进进行多多方面综综合比比较使隧隧道设设计符合合安全全实用、质质量量可靠、经经济济合理、技技术术先进的的要求求。(3)隧道主体体结结构必须按按按照永久久性建建筑设计计,具具有规定定的强强度、稳稳定性性和耐久久性;;建成的的隧道道应能适适应长长期营运运的需需要,方方便作作业。(4)本隧道按按新新奥法进行行行设计,衬衬砌砌结构采采用复复合式衬衬砌,通通过结构构计算算和工程程类比比,达到到规定定的强度度、稳稳定性和和耐久久性。(5)应加强隧隧道道支护衬砌砌砌、防排排水、路路面等主主体结结构设计计与通通风、照照明、供供配电、消消防防、交通通监控控等营运运设施施设计之之间的的协调,形形成成合理的的综合合设计。必必要要时应对对有关关的技术术问题题开展专专项设设计和研研究。(6)本隧道设设计计过程中加加加强了隧隧道支支护衬砌砌、防防排水、路路面面等主体体结构构设计与与通风风、照明明、供供配电、消消防防、交通通监控控等营运运设施施设计之之间的的协调,避避免免出现干干扰及及不匹配配问题题。(7)隧道土建建设设计应体现现现动态设设计与与信息化化施工工的思想想,制制定地质质观察察和监控控量测测的总体体方案案;地质质条件件复杂的的隧道道,应制制定地地质预测测方案案,以及及时评评判设计计的合合理性,调调整整支护参参数和和施工方方案。通通过动态态设计计使支护护结构构适应于于围岩岩实际情情况,更更加安全全、经经济。隧隧道土土建设计计中已已作出专专门的的动态设设计,施施工中可可根据据此进行行合理理地调整整。(8)应根据隧隧道道不同设计计计阶段的的任务务、目的的和要要求,针针对公公路等级级、隧隧道的特特点和和规模,确确定定搜集、调调查查资料的的内容容和范围围,并并认真进进行调调查、测测绘和和试验。调调查查的资料料应齐齐全、准准确,满满足设计计要求求。(9)本隧道在在初初步设计阶阶阶段、施施工图图阶段均均按照照规范要要求进进行物探探、钻钻探、地地质调调查、调调绘、水水文调查查来满满足设计计要求求。(10)应根据据隧道道所通过过地区的的地形形、地质质条件件,并综综合考考虑调查查的阶阶段、方方法、范范围等,编编制制相应得得调查查计划。在在调调查过程程中,如如发现实实际地地质情况况与预预计的情情况不不符,应应及时时修正调调查计计划。(11)本隧道道在初初设、施施设阶段段均进进行相应应得调调查并编编写出出详尽的的调查查计划,在在调调查过程程中未未发现实实际地地质情况况与预预计情况况不符符。(12)隧道应应遵循循“早进洞、晚晚晚出洞”的原则,不不不得大挖挖大刷刷,确保保边坡坡及仰坡坡的稳稳定。本本隧道道进、出出口洞洞口边仰仰坡开开挖高度度控制制在20m以内。(13)隧道衬衬砌设设计应综综合考虑虑地质质条件、断断面面形状、支支护护结构、施施工工条件等等,并并应充分分利用用围岩的的自承承能力。衬衬砌砌应有足足够的的强度和和稳定定性,保保证隧隧道长期期安全全使用。本本隧隧道综合合考虑虑地质条条件、断断面形状状、支支护结构构、施施工条件件,在在充分考考虑围围岩的自自承能能力前提提下进进行了衬衬砌的的强度和和稳定定性验算算。(14)隧道防防排水水应遵循循“防、排、截截截、堵结结合,因因地制宜宜,综综合治理”的原则,保保保证隧道道结构构和营运运设备备的正常常使用用和形成成安全全。隧道道防排排水设计计应对对地表水水、地地下水妥妥善处处理,洞洞内形形成一个个完整整畅通的的防排排水系统统。(15)本隧道道设计计结合衬衬砌,在在二次次衬砌与与初期期支护之之间敷敷设防水水层防防水,保保证洞洞内行车车安全全,洞口口通过过设置洞洞外截截水沟、洞洞顶顶排水沟沟、路路基边沟沟等排排水设施施,保保证洞口口不受受雨水冲冲刷破破坏。(16)隧道路路基应应稳定、密密密实、匀匀质,为为路面提提供均均匀的支支承。本隧道路基严严严格按照路路基基设计规规范进进行,在在图纸纸中对路路基的的压实度度提出出明确要要求。6.2施工组织织织机构及及施工工队伍安安排一、施工组织机机机构为了加强建设项项项目管理理、全全面履行行合同同、控制制建设设投资,确保全面面实实现工期期、质质量、安安全、保保护生态态环境境,全面实现现建建设目标标,我公司按按照照项目法法施工工组建项项目经经理部,承担本项项目目的施工工任务务。项目目经理理部由领领导层层和职能能部门门组成,设项目经经理1人、书记1人、项目目副副经理1人、总工工程程师1人。六个个职职能部门门,即工程技技术术科、安安全质质量科、计计划划合同科科、财财务科、物物资资设备科科、综综合办公公室。二、管理职责1项目经理(1)全面负责责本本项目的施施施工组织织指挥挥和管理理,对对工程质质量、环环境、职职业健健康安全全、工工期负总总责;;组织实实施综综合管理理方针针,确保保质量量、环境境、职职业健康康安全全目标的的制定定和实施施;(2)组织策划划、建建立、实实施和保保持项项目部综综合管管理体系系,确确保综合合管理理体系的的符合合性、适适宜性性和实施施的有有效性。2项目副经理理(1)协助项目目经经理抓好现现现场管理理,对对管理体体系文文件的贯贯彻实实施情况况进行行检查和和监督督;(2)组织协调调产产品实现过过过程中影影响质质量、环环境、职职业健康康安全全目标实实现的的相关因因素;;(3)有效组织织施施工生产,确确保实现项目目部质量、环环境和职业健健康安全目标标,实现优质质服务。3总工程师(1)对本标段段施施工技术、计计量测试和工工程质量负技技术责任,对对管理体系文文件的贯彻实实施情况进行行检查和监督督;(2)组织贯彻彻技技术规范、施施工规范、质质量标准,跟跟踪有关科技技信息,推进进科技创新与与开发;(3)审批施工工组组织设计,解解决施工中重重大技术难题题;(4)参加工程程质质量事故的的的处理工工作,审审批处理理方案案。6.3隧道施工工工方法和和工序序6.3.1施工工工总体计计划施工总体计划安安安排原则则:1、根据本隧道道道段主要工工程程项目及及其数数量,充充分运运用网络络计划划技术,统统筹筹兼顾,合合理理地投入入资源源(机械设备备、劳劳动力、材材料料、资金金等)。2、掘机械设设备潜潜力,发发挥企业业综合合优势,确确保保优质、高高效效地完成成施工工任务。3、以组织均均衡法法施工为为基本方方法,本本地区冬冬季时时间相对对较长长,隧道道施工工直接受受冬季季影响,因因此此必须抓抓住施施工的黄黄金季季节,在在队伍伍进场后后,迅迅速组织织施工工,充分分投入入资源,确确保保总工期期的实实现。4、优化施工方方方案,采用用先先进技术术和工工艺,攻攻克难难点,快快速施施工。6.3.2BBB型车站主主体体开挖施施工步步序1.开挖上部台台阶阶,及时施施施做初期期支护护;2.纵向错开上上台台阶,开挖挖挖中台阶阶,及及时施做做初期期支护;;3.纵向错开开中中台阶,开开挖挖下台阶阶,施施做初期期支护护;4.设仰拱防防水水层,施施做仰仰拱及矮矮边墙墙;5.铺设防水层层,施施做其余余二衬。6.3.3洞外外外施工在进行洞口段开开开挖施工工前,作作好洞顶顶截水水沟,洞洞口排排水沟的的施工工,防止止地表表水渗入入开挖挖面影响响明洞洞边坡和和成洞洞面及仰仰坡的的稳定;在进行开开挖挖的过程程中,边边仰坡防防护与与边仰坡坡开挖挖同时进进行,进进口边仰仰坡按按设计打打锚杆杆、挂金金属扩扩张网、喷喷射射混凝土土防护护;出口仰坡坡采采用注浆浆小导导管进行行成洞洞面加固固。开开挖到洞洞面附附近时,洞洞口口段超前前支护护施工完完成后后再开挖挖进洞洞。洞口口地质质较差,雨雨季季施工时时,加加强防护护,并并随时检检测检检查山坡坡稳定定情况。6.3.4洞内内内施工隧道明洞开挖和和和边仰坡坡施工工一起进进行,通通过测量放样确定明明明洞地表表的开开挖范围围界线线,自地地表逐逐步向下下开挖挖刷坡,逐逐步步进行口口开挖挖到位后后,检检查和清清除松松石,进进行边边坡锚喷喷防护护。同时时应埋埋设泻水水管、洞洞底拉槽槽等排排水系统统。明明洞硅浇浇注完完成后及及时采采用浆砌砌片石石在洞身身和边边坡间回回填密密实。隧道暗洞施工前前前需做好好进出出口长管管棚施施工,在在管棚棚和超前前小导导管等超超前支支护的保保护下下进行掘掘进开开挖,开开挖拱拱部采用用光面面爆破以以最大大限度地地保护护周边岩岩体的的完整性性,使使拱部围围岩只只受一次次扰动动就能炸炸出光光滑、平平顺、规规则的岩岩面,有有效减少少超挖挖量,提提高围围岩的自自稳和和初期支支护的的承载能能力;边墙和仰仰拱拱部分采采用预预裂爆破破施工工,目的的也在在于通过过周边边炮眼的的预裂裂,减轻轻爆炸炸过程爆爆轰波波对围岩岩的多多次扰动动,以以达到隧隧道洞洞内施工的简易性性和和安全性性。6.3.5钻爆爆爆设计原原则钻爆设计原则:::满足施工工安安全、工工程质质量、施施工工工期,按按照工工程的具具体情情况,合合理选选择爆破破参数数,并且且在施施工中不不断总总结,使使爆破破参数达达到最最优化,以以不不断提高高工程程质量为为原则则。6.3.6施工工工单位的的出渣渣运输作作业应应符合下下列要要求(1)装渣设备备能能在隧道开开开挖断面面内发发挥高效效率,其其装渣能能力应应与每次次开挖挖土石方方量及及运输车车辆的的容量相相适应应。(2)机械装渣渣作作业应严格格格按操作作规程程进行,不不得得损坏已已有的的支护及及临时时设备。在在台台阶或棚棚架上上向下扒扒渣时时,应保保证渣渣堆稳定定,防防止滑坍坍伤人人。(3)卸渣作业业应应根据弃渣渣渣场地形形条件件、弃渣渣利用用情况、车车辆辆类型,妥妥善善布置卸卸渣线线,卸渣渣应在在布置的的卸渣渣线上依依次进进行。(4)卸渣场地地应应修筑永久久久排水设设施和和其他防防护工工程,确确保地地表径流流不致致冲蚀弃弃渣堆堆。(5)因隧道长长度度较长,开开开挖中应应采用用有轨运运输,减减少机械械的烟烟雾排放放量。6.4施工组织织织注意事事项6.4.1隧道道道施工通通风与与防尘(1)隧道施工工单单一洞口通通通风采用用自然然通风。(2)防尘采用用湿湿式钻孔,爆爆破后采用喷喷洒水幕降尘尘法可以达到到充分降尘的的口的。6.4.2质量量量、安全全、环环保、工工期保保证措施施一、隧道工程质质质量保证证措施施(1)建立健全全工工程质量保保保证体系系和创创优体系;(2)提高全员员质质量意识;(3)狠抓工序序质量量,确保保隧道整整体质质量;(4)严格执行行各种种技术管管理制度度。二、隧道施工现现现场安全全措施施(1)施工过程程中中,制定项项项目经理理负责责的安全全管理理体系,把把隧隧道施工工安全全作为工工程建建设的首首要目目标,并并具有有合同责责任,做做到“安全第一一、预预防为主”。(2)建立健全全安安全生产管管管理体系系,成成立施工工安全全领导小小组,专专职检查查隧道道施工安安全,由由项目经经理担担任组长长,定定期或不不定期期地召开开现场场安全生生产会会议,研研究项项口安全全生产产情况,发发现现问题及及时解解决处理理。(3)从事隧道道施施工人员必必必须经过过专业业培训、持持证证上岗,机机械械操作人人员必必须熟练练掌握握设备的的性能能和操作作规程程,严格格按标标准作业业,规规范施工工。所所有工作作人员员必须严严格佩佩戴劳动动防护护用品,必必须须严格遵遵守劳劳动纪律律,严严禁酒后后上岗岗,严禁禁在工工作岗位位打闹闹,工作作人员员必须熟熟知消消防和设设备报报警信号号。(4)洞内爆破破作作业要严格格格按照《隧隧道道爆破安安全操操作规程程》和和有关规规章制制度作(5)加强围岩岩监监控量测。严严格按技术规规范做好围岩岩监控量测,注注意围岩变形形,及时反馈馈围岩变形信信息,做好变变形预报,指指导施工。三、隧道施工工工工期保证证措施施(1)调遣精兵兵强强将,强化化化隧道施施工管管理。上上场后后,迅速速成立立各种专专业施施工队,投投入入足够的的劳力力和技术术骨干干,建立立各种种管理领领导体体系,并并迅速速驻进施施工现现场,保保证工工程尽早早开工工。(2)进行科学学组组织和精心心心施工。加加强强施工计计划的的科学性性,做做到点段段明确确,轻重重分明明,施工工计划划切实可可靠,资资源配制制得当当,确保保工程程按计划划完成成。(3)应用先进进高高效的生产产产设备及及采用用先进合合理的的施工工工艺。(4)做好协调调,减减少施工工干扰。成成立立专门协协调小小组,下下大力力气加强强和有有关部门门联系系协作,主主动动配合,力力争争在每个个工序序开始前前把干干扰减少少到最最低限度度,使使隧道施施工顺顺利进行行,只只有做到到这些些才能确确保工工期要求求。(5)抓住时机机掀掀起施工高高高潮。隧隧道施施工当中中要适适时开展展劳动动竞赛活活动,发发扬前无无险阻阻和特别别能打打攻坚战战的好好传统,适适时时掀起施施工高高潮,振振奋精精神,加加快施施工进度度。6.4.3文明明明施工推行文明施工标标标准化作作业,施施工时严严格按按工艺操操作规规程执行行。把把工程质质量建建立在科科学可可靠的基基础_卜,施工工现现场作到到管理理有序,工工地地布置合合理,材材料堆放放整齐齐,场地地平整整,道路路畅通通,排水水流畅畅,机械械状况况良好,施施工工安全紧紧张有有序。施施工时时要认真真执行行局制定定的“现场施工工技技术管理理实施施细则”和“工序作业业细细则”,做到每每个个工序有有标准准、有检检查、有有验收、有有结结论、按按质论论价,确确保一一次成优优。尊尊重当地民风、民俗俗俗,尊重重当地地的宗教教习惯惯和地方方乡规规民约。6.4.4环保保保措施(1)施工中中应尽量量保护护好竖井井周围围的树木木、花花草绿地地,不不得不迁迁移的的树木花花草,工工程竣工工后必必须予以以还建建,一保保持原原有环境境。(2)施工弃弃土临时时堆砌砌坡脚宜宜设支支挡物,并并尽尽快运到到指定定排放场场,避避免乱取取乱弃弃,破坏坏自然然环境;;运输输弃土车车辆不不宜装得得过满满,应加加盖篷篷布。进进出场场车辆必必须把把车轮冲冲洗干干净,并并不得得超载。(3)施工期期间,施施工中中产生的的废水水需沉淀淀后才才能排放放至市市政雨、污污水水管道。(4)施工噪噪声应满满足《建建筑施工工场界界噪声限限值》(GB122525--90)的要求求,合理安安排施工时时间,尽量量避开居民民休息时间间进行强噪噪声操作。(5)选用的的施工注注浆浆浆液必须须对地地下水无无污染染。专题设计矿山法隧道国内内内外发展展状况况改革开放以来,随随着国民经济济的迅速发展展,公路交通通建设规模口口益扩大,技技术进步达到到新的水平,公公路隧道建设设不仅在山区区和丘陵地区区公路建设中中,而且在东东部江河桥隧隧跨越方案比比选中,日益益引起人们重重视,并得到到很大发展。据统计,197779年我国公公路路隧道通通车里里程仅为52km/374座,而2002年底,我我国国公路隧隧道通通车里程程已达达704kkm/1700多座,比1979年增K厂13倍多,比1993年增长了5倍多。日日前前已建和和在建建的1.5km以上3车道隧道5座,3kin以I:的特长长隧隧道26座,在建6tan以上隧道5座。可以以毫毫不夸张张的说说,目前前我国国公路隧隧道发发展已进进入全全盛时期期。特别是近近十十年来,我我国国修建了了不少少特长隧隧道、长长隧道以以及隧隧道群,隧隧道道占公路路里程程比重不不断增增大,同同时隧隧道建设设技术术得到了了日新新月异的的提高高和发展展。例例如1995年建成的的成成渝高速速公路路上的中中梁山山隧道长3.165kkm,解决了了我我国K大公路隧隧道道的通风风问题题,在我我国的的现代化化隧道道建设中中具有有重要意意义;;1999年9月全线通通车车的四川川广安安地区华华蓥山山公路隧隧道长长4.795kkm,地质情情况况复杂,集集溶溶洞、涌涌泥、突突水、岩岩爆、高高瓦斯和和石油油天然气气于—·身,是有有名名的“烂洞子”,经过科科研研人员和和施工工技术人人员的的联合攻攻关,都都得到了了成功功地解决决;1999年底实现现双双洞通车车的全全长2x4.116kkm的浙江省省甬甬台高速速公路路大溪岭岭一湖湖雾岭隧隧道,设设置了照照明、通通风、防防火监监控等完完善的的运营机机电设设施,它它是我我同自行行设计计施上及及采用用国产材材料设设备为主主的现现代化大大型隧隧道;2003年9月通车的的山山西省雁雁门关关隧道长5.2kan,运用TSP22003地质超前前预预报技术术、现现场地质质分析析技术、徕徕卡卡TCRAAlll01全站仪非非接接触围岩岩净空空位移量量测技技术等措措施,对对围岩的的稳定定性进行行综合合评价,采采用用了先进进的隧隧道运营营管理理机电系系统,是是日前我我国已已通车的的最长长的公路路隧道道。同时,我国还修修修建了不不少大大跨度隧隧道、连连拱隧道道和小小间距隧隧道。沈沈大高速速公路路改建工工程中中的金州州隧道道,单向向四车车道行车车,单单洞开挖挖宽度度23m,是亚洲洲最最宽的公公路隧隧道。京京珠高高速公路路五龙龙岭隧道道为双双连拱结结构,总总开挖宽宽度达达32.52m。在地质质条条件不利利的条条件下,采采用用三导坑坑分部部开挖,挂挂网网锚喷加加刚拱拱架联合合支护护,成功功地将将我国隧隧道修修建技术术向前前推进了了一步步。近代隧道兴起于于于运河时时代,从从十七世世纪起起,欧洲洲陆续续修建了了许多多运河隧隧道。其其中法国国葵达达克(Langguuedooc)运河隧隧道道,建于于年,长长,它可能能是是最早用用火药药开凿的的公路路隧道。1830年前后,铁铁铁路成为为新的的运输手手段。随随着铁路路运输输事业的的发展展,隧道道也越越来越多多。年已出现了长穿穿穿越阿尔尔卑斯斯山的最最大铁铁路隧道道。目目前最长长的铁铁路隧道道已达达。较为完完善善的水底底道路路隧道建建于1927年,位于于纽纽约哈德德逊河河底(Holllaand隧道)。现现现在世界界上的的长大道道路隧隧道(以上上)和和长大水水底隧隧道()将将近近百条,最最长长的为位位于瑞瑞士中部部芦塞塞恩湖南南侧的的圣哥达达(St.GGootthharrd)汽车专专用用隧道,全全长长。隧道施工与地面面面建筑物物施工工不同,其其空空间有限限,工工作面狭狭小、光光线暗,劳劳动动条件差差,给给施工增增加了了难度。隧隧道道工程的的施工工条件是是极其其恶劣的的,体体力劳动动强度度和施工工难度度都相当当大。为为了减轻轻劳动动强度,人人们们曾经做做过不不懈的努努力。古古代一直直使用用“火焚法”和铁锤刚刚钎钎等原始始工具具进行开开挖,直直到19世纪才开开始始采用钻钻爆作作业,至至今大大约有一一百多多年的历历史。在在此期间间发明明了凿岩岩机,经经过将近近一个个世纪的的努力力,发展展成为为今天的的高效效率大型型多头头摇臂钻钻机,工工人们已已经从从繁重的的体力力劳动中中解放放出来了了。和钻爆开挖法完完完全不同同的还还有两种种机械械开挖法法。一一种是用用于软软土地层层的盾盾构机,发发明明于1818年,经过过一一个半世世纪的的不断改改进,已已经从手手工开开挖式盾盾构发发展到机机械化化乃至全全机械械化盾构构,能能广泛用用于各各种复杂杂的软软土地层层的掘掘进。另另一种种是用于于中等等坚硬岩岩石地地层的岩岩石隧隧道掘进进机。目目前,已已经发发展成大大断面面的带有有激光光导向和和随机机支护装装置的的先进的的掘进进机,机机械化化程度大大大提提高,加加上辅辅助的通通风除除尘装置置,使使工作环环境得得到很大大改善善。目前前应用用高压水水的射射流破岩岩技术术已经过过关,它它能以很很快的的速度在在花岗岗岩中打打出炮炮眼,再再在隧隧道周边边用高高压水切切槽,然然后爆破破破岩岩。优点是减少超挖挖挖,可以以开凿凿任意断断面形形状的隧隧道,保保护围岩岩,降降低支护护成本本,并能能增加加自由面面以降降低炸药药消耗耗和炮眼眼数量量。但消消耗功功率较大大,设设备成本本较高高,技术术上还还未达到到十分分成熟的的程度度。地层压力的研究究究开始于14世纪。此此后后随着采采矿和和隧道工工程的的发展,地地层层压力理理论也也相应发发展着着。这种种研究究基本上上沿着着两个方方向进进行,一一是把把地层视视为松松散构造造的散散粒体理理论,另另一个是是把地地层视为为连续续弹性体体塑性性理论。近近百百年来,从从理理论上和和工程程实践中中对地地层压力力进行行了极广广泛的的研究,获获得得了不少少成果果,但仍仍未得得到系统统、圆圆满、严严格的的理论,直直到到今天仍仍在不不断的进进行着着新的探探索。20世纪初,普普氏氏以均质松松松散体为为基础础,提出出了地地层压力力的计计算方法法,但但他把岩岩石假假定为松松散体体,并把把复杂杂的岩体体之间间的联系系用一一个似摩摩擦系系数描述述,这这样做法法显然然过于粗粗糙,在在工程中中也常常常出现现失败败的情况况。不不过,因因为这这个方法法比较较简单,所所以以现在普普氏理理论还在在应用用着。即即使对对不熟悉悉地质质或不了了解现现场地质质条件件的人,也也能能利用普普氏系系数来进进行设设计。我国著名学者陈陈陈宗基教教授,在1958年首次把把岩石力学学作为一门门边缘科学学来发展。过过去基本上上是把岩石石当作材料料进行研究究的。他强强调必须用用力学的观观点,以地地质为基础础来解决实实际工程问问题,并指指出现场试试验与室内内试验是相相辅想成和和不可分割割的,强调调问题的关关键在于要要有正确的的概念。他最先引用流变变变理论研研究岩岩石的流流变特特性,指指出即即使在坚坚硬岩岩石中修修建地地下洞室室,也也要考虑虑流变变对长期期稳定定的影响响。还还从板块块运动动、地应应力的的产生,分分析析了对高高地应应力地区区工程程建设的的影响响,用封封闭地地应力的的概念念了解工工程中中各种特特殊的的现象,如如岩岩爆等。此此外外,还从从微观观结构分分析了了膨胀岩岩的破破坏机制制等等等。所有有这些些都给地地下工工程的研研究、设设计和施施工以以巨大的的推动动和提供供了新新的理论论依据据。新奥法是20世世世纪40年代开始始发发展起来来的,它它是以喷喷混凝凝土和锚锚杆为为主要支支护手手段的一一种方方法。这这种方方法把坑坑道的的支护与与围岩岩看作是是相互互作用的的一个个整体,既既发发挥围岩岩的自自承能力力,又又使支护护起到到加固围围岩的的作用。在在确确保坑道道稳定定的基础础上,使使设计更更加合合理、经经济。目前这种方法还还还处于经经验设设计阶段段,需需要在实实施过过程中根根据现现场量测测数据据加以修修正。新新奥法与与传统统的矿山山法相相比,更更能充充分利用用地层层地质条条件。随随着理论论上的的日臻得得到更更加广泛泛的应应用。2.矿山法施工工特特点矿山法的基本理理理论依据据是,隧隧道开挖挖后受受爆破影影响,造造成围岩岩体破破裂形成成松弛弛状态,随随时时都有可可能坍坍落。鉴鉴于这这种松弛弛荷载载理论依依据,其其施工方方法是是采取分分割式式按分部部顺序序一块一一块的的开挖,并并妥妥求边挖挖边撑撑以策安安全,所所以支撑撑复杂杂,材料料消耗耗多。由由于这这种施工工方法法,因其其工作作面小,不不能能使用大大型的的凿岩钻钻孔设设备和装装卸运运输工具具,故故施工进进度慢慢,建设设周期期长,机机械化化程度低低,耗耗用劳力力多。工艺类型编辑木木木构件支支撑木构件支撑的耐耐耐久性差差,对对坑道形形状的的适应性性差,支支撑撤换换既麻麻烦又不不安全全,且对对围岩岩有所扰扰动,因因此,目目前已已很少使使用。钢钢构件支支撑具具有较好好的耐耐久性和和对坑坑道形状状的适适应性等等优点点,施工工中可可以不撤撤换,也也更安全全。国国内隧道道界将将以钢构构件作作为临时时支撑撑的矿山山法称称为“背板法”。钢木构件支撑钢木构件支撑类类类似于地地上的的“荷载一结结构”人学体系系。它它作为一一种维维持坑道道稳定定的措施施.是是很直观观和奏奏效的,也也容容易被施施工人人员理解解和掌掌握。因因此这这种方法法常被被应用于于不便便采用喷喷锚支支护的隧隧道。由由于衬砌砌的设设计工作作状态态与实际际工作作状态不不一致致,以及及临时时支撑存存在的的—些缺陷等等,在在一定程程度上上限制了了它的的发展和和应用用。本课题是一个实实实际工程程的支支护问题题,因因此,针针对这这一实际际工程程我们首首先应应该选择择合理理的支护护方案案,其次次针对对所选的的支护护方案进进行相相关的支支护与与不排水水设计计。在设设计中中,我们们应该该认真学学习并并总结前前人的的工作经经验,并并将这些些工作作经验与与自己己所学的的知识识相结合合,来来针对这这一工工程提出出有针针对性的的合理理化、经经济化化的支护护方案案。其主要涉涉涉及的内内容包包括以下下几个个方面的的内容容:(1)支护方方方案的选选择现阶段隧隧道道的支护护方案案有许多多种,目目前常用用的支支护方式式有锚锚杆支护护、喷喷射混凝凝土支支护、整整体式式混凝土土支护护、复合合式支支护等形形式,各各种支护护方法法都有其其相适适应的范范围。针对本本次次工程中中的实实际情况况综合合性的考考虑工工程造价价、支支护设备备、以以及场地地的施施工条件件等各各方面的的信息息选择合合理的的支护方方案。最最后对所所选的的方案进进行综综合性的的了解解,以便便以后后的设计计中加加以运用用。(2)衬砌荷荷荷载的计计算衬砌荷载载的的计算是是隧道道支护中中必须须要考虑虑也是是非常重重要的的问题,因因为为它牵扯扯到支支护方案案的选选型,以以及具具体的施施工参参数的确确定。通通常采用用荷载载-结构模式式,这这种模式式是假假定已知知地压压荷载和和地层层对结构构变形形的约束束抗力力(前者者在浅浅埋松散散岩土土荷载条条件下下为已知知,后后者均为为假定定)的条条件下下,安弹弹性地地基上杆杆件系系统的结结构力力学原理理进行行衬砌内内力计计算,这这种设设计方法法的概概念与地地面结结构设计计相近近,容易易理解解,计算算也比比较简单单,受受力明确确,容容易被设设计人人员接受受,具具有一定定的实实用性。这这个个方法在在相当当长的时时间内内是我国国中小小隧道及及浅埋埋隧道的的主要要设计方方法。(3)支护参参参数确定对于这次次工工程设计计,支支护参数数的设设计也是是一个个很重要要的方方面,选选择合合理的支支护参参数,不不仅可可以节省省材料料而且还还可以以达到预预期的的效果。(4)支护效效效果验算支护效果果的的验算是是保证证工程能能顺利利进行的的一个个很重要要的方方面。他他不仅仅是对数数据的的核算,更更是是发现问问题的的很重要要步骤骤。因此此在设设计中应应该预预以重视视。这这部分的的内容容复杂且且计算算较多也也可以以作为工工程设设计的主主要内内容。在做设计的任务务务过程中中,要要对设计计的主主要内容容了解解透彻,把把握握住重点点、难难点。合合理的的处理好好各部部分的安安排,保保质保量量的按按时完成成设计计任务。。3.结构内力力力的计算算3.1荷载及及及组合3.1.1主主主要计算算荷载载参照相关隧道设设设计规范范,隧隧道设计计主要要考虑的的荷载载包括永永久荷荷载、可可变荷荷载和偶偶然荷荷载,相相见表表4.1其中最重重要要的是围围岩的的松动压压力,支支护结构构的自自重可按按预先先拟定的的尺寸寸和材料料重度度计算约约定。在在含水层层中,静静水压力力可按按最低水水位考考虑。在在没有有仰拱结结构中中,车辆辆荷载载直接传传给地地层。本文计算主要考考考虑外水水压力力、围岩岩压力力、弹性性抗力力以及地地震荷荷载的影影响,并并给出这4种荷载的的计计算方法法。表4.1海底底底隧道主要要计计算荷载载荷载类型荷载名称荷载计算及取值值值永久荷载结构自重按实际考虑地层压力竖向压力按公路隧道设计计计规范分分深埋埋和浅埋埋不同同工况计计算水平压力按规范侧压力系系系数计算算水压力及浮力根据地层渗透性性性确定混凝土收缩及徐变影响力混凝土收缩的影影影响按降降低温温度的方方法计计算,对于整体浇注的的的钢筋混混凝土土结构相相当于于降低温温度15℃,对于分段段浇浇注的钢钢筋混混凝土结结构相相当于降降低10℃。混凝土土徐徐变的影影响按按提高温温度的的方法计计算结构附加恒载按实际情况计算算算可变荷载基本可变荷载公路车辆荷载及其冲击力车辆荷载按所采采采用的车车辆轴轴重、排排列和和制动力力计算算,并按按通过的重型设备备备车辆考考虑人群荷载按4KN/m222考虑活载产生的侧向压力按均布荷载作用用用于地层层上考考虑其他可变荷载施工荷载、地面面面堆载、材料堆载载载按20KN/mmm2考虑温度影响力根据当地温度情情情况及施施工条条件所确确定的的温度变变化值值计算确确定偶然荷载地震作用按设防烈度Ⅵ度度度考虑落石冲击力3.1.2各各各种荷载载的计计算各种荷载的作用用用形式如如图4.1所示。复合式衬砌按照照照新奥法法原理理应充分分利用用围岩的的自身身承载能能力,将将初期支支护与与围岩紧紧密结结合在一一起,把把支护作作为加加固和稳稳定围围岩的手手段。对对于全封封闭衬衬砌地段段,初初期支护护和围围岩共同同组成成的复合合承载载结构能能保证证承担施施工期期间的全全部围围岩荷载载和考考虑渗流流情况况下的水水压力力荷载;;由于于海底隧隧道具具有高腐腐蚀性性,考虑100年的设计计基基准期,二二次次衬砌最最终将将成为最最主要要的承载载结构构,二次次衬砌砌上的荷荷载,按按形变压压力和和全部静静水压压力考虑虑。图4.1海底底底隧道受荷荷载载作用示示意图图由于隧道仰拱不不不设防水水板,因因此,计计算时时将仰拱拱二衬衬与初期期支护护作为整整体考考虑。拱拱部、边边墙外设设防水水板,则则不计计二衬与与初期期支护的的粘结结力。(1)外水压压压力外水压力为作用用用于衬砌砌外缘缘的面力力。严严格地说说,仅仅当衬砌砌不透透水时,水水对对衬砌的的作用用力才是是表面面力。由由于混混凝土衬衬砌是是透水的的,因此水对对衬衬砌的作作用是是渗流体体积力力。当衬衬砌与与围岩接接触面面形成间间隙,作作用于衬衬砌内内的渗流流体积积力可近近似用用衬砌内内外缘缘的水压压力代代替,衬衬砌外外缘的水水压力力称之为为外水水压力。作作用用方式如如图4.2所示。外外水水压力用用折减减系数法法计算算,即当当衬砌砌不透水水或渗渗透性极极小,并并与围岩岩结合合不紧密密时,地下水从从围围岩中渗渗出,而而以全部部接触触面积作作用于于衬砌-围岩脱离离外外表面时时,体体积力转转化为为边界力力:PP=βγwH式中:P为外水水水压力;β为外水压压力力修正系系数;;γw为地下水水重重度;H为渗流场场模模拟出的的水头头。外水压力折减系系系数主要要根据据水电部部门《水水工隧洞洞设计计规范(SD13344-84)》的有有关关规定。此此隧隧道地下下水处处理方式式采用用全封堵堵方式式。综合考虑虑各各种因素素,最最终确定定外水水压力修修正系系数取为β=0.5。则P=0.555×9.88KN//m33×30mm==1477kkN/mm2图4.2外水水水压力作用用方方式(2)围岩压力力力围岩压力按松散散散压力考考虑,其其垂直及及水平平均布压压力的的作用标标准可可按下式式确定定。垂直均布压力:::式中:qy为围围围岩垂直直均布布压力(kN/mm3);为围岩重重度(kN/mm3);S为围岩类类别别;为宽度度影影响系数数,且且=1++i(B-55),B为坑道宽宽度(m),i为每增减1m时的围岩岩压压力增减减率,以B=5m的围岩垂垂直均布压压力为准,当B<5m时,取i=0.2,B=5~15m时,取i=0.1。水平均布压力:::qx=βqyyy式中:β为水平平平压力系系数,Ⅲ类围岩时时β<0.115;Ⅳ类围岩时时取β=0.115~0.30。荷载等效高度:::深、浅埋隧道分分分界深度度:(3)弹性抗抗抗力作用于隧洞衬砌砌砌上的荷荷载大大多数是是主动动性质的的荷载载,例如如山岩岩压力、水水压压力等;;也有有一种荷荷载是是被动性性质的的荷载,即即地地层弹性性抗力力。根据据文克克尔法则则,地地层的弹弹性抗抗力P和衬砌的的变变位成正比,即即即Fn=KKKn×UUnFs=Kss×Us其中,Kn=K+nUn≥0Kn=KK-nUn<0Ks=KK++sUs≥0Ks=KK-ssUs<0式中:Fn、FFFs——分别为为法法向和切切向弹弹性抗力力;Kn、Ks———相应的围岩岩弹弹性抗力系系系数,并并且KK+、K-分别为压压缩缩区和拉拉伸区区的抗力力系数数,通常常令KK-n=K-s=0杆件单元确定后后后,即可可以确确定地层层弹簧簧单元,它它只只设置在在杆件件单元的的结点点上。地地层弹弹簧单元元可沿沿整个截截面设设置,也也可以以只在部部分结结点上设设置。沿沿整个截截面设设置地层层弹簧簧单元时时,计计算过程程中需需要迭代代法做做变形控控制分分析,以以判断断出抗力力区的的确切位位置。(4)地震荷荷荷载根据《公路工程程程抗震设设计规规范》(JTJ0004—89),隧道衬衬砌砌和明洞洞上任任一计算算质点点的水平平地震震荷载,应应按按下式计计算::Ei=CiCzzKhGis式中:Ei为水水水平地震震荷载载(kN);;CCi为重要性性修修正系数数,对对于抗震震重点点工程,取取1.7,对于二二级级公路,取取1.0,对于三三、四四级公路路的抗抗震重点点工程程,取0.6;Cz为综合影影响响系数,岩岩石石地基的的明洞洞采用0.2,其他采采用0.25;K为水平地地震震系数,基基本本烈度为7度时,取取为0.1,基本烈烈度度为8度时,取为0.2,基本烈烈度度为9度时,取为0.4;Gis为构造造物物计算点点的重重力或计计算土土柱的重重力(kN)。3.1.3荷荷荷载组合合按施工阶段、使使使用阶段段和特特殊荷载载作用用的不同同工况况进行荷荷载组组合。(1)施工期期期间的基基本组组合:永永久荷荷载+可变荷载载,不不考虑水水压力力影响(2)使用阶阶阶段:基本组合:永久久久荷载+可变荷载载偶然组合:永久久久荷载+可变荷载+地震荷载载正常使用极限状状状态下的的荷载载组合采采用标标准组合合进行行计算。荷载组合如表444.2:表4.2荷荷荷载组合表表组合荷载种类类永久荷载可变荷载地震荷载基本组合1:永永永久荷载+基本可变变荷荷载1.351.4/标准荷载2:永永永久荷载+基本可变变荷荷载1.01.0/偶然荷载3:永永永久荷载+地震荷载载1.21.01.3根据最不利原则则则,选取取荷载载组合为为基本本组合1。3.2衬砌几何何何要素确定衬砌几何尺尺尺寸3.3计算位位位移3.3.111.计算单位位位位移3.3.222主动荷载载在在基本结结构中中引起的的位移移(1)每一楔块块上的的作用力力竖向力:式中:——衬砌砌砌外缘相相邻两两截面之之间的的水平投投影长长度,经经计算算得:水平压力:式中:——衬砌砌砌外缘相相邻两两截面之之间的的竖直投投影长长度,经经计算算得:自重力:式中:——接缝缝缝的衬砌截截面面厚度。注:计算时,应应使第8个楔块的的面面积乘以以。作用在各楔块上上上的力均均列入入下表(表表4-5),各集集中中力均通通过相相应图形形的行行心。(2)外荷载载在基本本结构构中产生生的内内力楔块上各集中力力力对下一一接缝缝的力臂臂由附附图4-1中得到,分分分别记为为、、。内力按下式计算算算。弯矩:轴力:式中:、——相相相邻两接接缝中中心点的的坐标标增值,按按下下式计算算:3.3.333.单位弹性性抗抗力及相相应的的摩擦力力引起起的位移移(1)最大抗力值以上上上各截面面抗力力强度按按下式式计算::最大抗力值以下下下各截面面抗力力强度按按下式式计算::式中:——所考考考察截面面外缘缘点到点的的垂垂直距离离;——墙脚外缘点点到到点垂直距距离。(2)各楔块上上抗力力集中力力按下式近似计算算算:式中:——楔块块块外缘长度度;;的方向垂直于衬衬衬砌外缘缘,并并通过楔楔块上上抗力图图形的的形心。(3)抗力集中中力与与摩擦力力的合力力按下式计算:式中:——围岩岩岩与衬砌砌间的的摩擦系系数,此此处取。则:其作用方向与抗抗抗力集中中力的的夹角。由由于于摩擦阻阻力的的方向与与衬砌砌位移的的方向向相反,其其方方向向上上。的的作用点点即为为与衬砌外外缘缘的交点点。将的方向线延长长长,使之交交于于竖直轴轴,量量取夹角角,将分解为水水平平与竖直直两个个分力::(4)计算单位位抗力力及其相相应的摩摩擦力力在基本本结构构中产生生的内内力弯矩:轴力:式中:——力至至至接缝中中心点点的力臂。5、单位抗力及及及相应摩擦擦力力产生的的载位位移3.4墙底底底(弹性性地基基上的刚刚性梁梁)位移移单位弯矩作用下下下的转角角:主动荷载作用下下下的转角角:单位抗力及相应应应摩擦力力作用用下的转转角::3.5解力力力法方程程3.6主动动动荷载及及被动动荷载()产产生的衬衬砌内内力计算公式为:3.7最大大大抗力值值的求求解首先求出最大抗抗抗力方向向的位位移。考虑到接缝5的的的径向位位移与与水平方方向有有一定的的偏离离,因此此修正正后有::3.8计算算算衬砌总总内力力按下式计算衬砌砌砌总内力力:计算精度的校核核核为以下下内容容:根据拱顶切开点点点的相对对转角角和相对对水平平位移应应为零零的条件件来检检查:闭合差:闭合差:3.9衬砌砌砌截面强强度验验、检算算检算几个控制截截截面:(1)拱顶(截截面00)(2)截面7(3)墙底(截截面88)偏心检检查查4.衬砌结构构构方案衬砌混凝土不允允允许采用用火山山灰质硅硅酸盐盐水泥和和粉煤煤灰硅酸酸盐水水泥。4.1明洞明洞结构为现浇浇浇钢筋混混凝土土衬砌结结构。明明洞构造造拱圈圈(仰拱拱)采采用钢筋混混凝凝土结构构。采采用混凝土土。4.2暗洞洞洞衬砌结结构隧道衬砌结构的的的选择必必须结结合施工工技术术,安全全作业业以及使使用适适应性、造造价价综合确确定。鉴鉴于我国国目前前的技术术装备备情况宜宜采用用钻爆开开挖方方式,可可供选选择的衬衬砌方方案有两两类,以以矿山法法施工工的刚性性衬砌砌结构和和以新新奥法(NATM)为核心心的的锚喷支支护复复合衬砌砌(柔柔性衬砌砌)。A、刚性衬砌的的的特点衬砌是岩体压力力力的承载载主体体,岩体体开挖挖后产生生的压压力全部部由结结构承受受,故故衬砌厚厚度较较大。由于毛洞开挖与与与被覆盖盖间隔隔时间较较长,出出现围岩岩失稳稳的几率率较多多,特别别是软软弱围岩岩地段段在防止止岩体体塌方适适应性性差,安安全作作业亦差差;为为防止围围岩失失稳,以以采用用分部开开挖法法居多,工工序序多,施施工进进度慢,机机械械装备要要求不不高。防水方面由于刚刚刚性衬砌砌背后后施作柔柔性防防水层困困难,故故多采用用结构构自防水水(抗抗渗混凝凝土)。而而而结构自自防水水承受施施工质质量影响响极大大,故很很难达达到防水水的标标准。B、柔性衬砌的的的特点衬砌与围岩共同同同组成承承载环环,岩体体的压压力主要要是围围岩自身身承受受,故衬衬砌结结构薄。由于毛洞开挖与与与初期被被覆间间隔时间间很短短,并通通过实实际量测测调整整围岩的的支护护参数保保证稳稳定性,故故易易于保障障安全全作业。且且可可进行大大断面面开挖,机机械械化程度度高,施施工进度度快,工工期短。防水方面,由于于于防水层层是施施作在初初期支支护与二二次衬衬砌之间间,并并可将二二次衬衬砌做成成自身身防水结结构,故故防水质质量容容易保证证。综合上述因素,并并结合高速公公路隧道在防防水方面的重重要性,推荐荐采用新奥法法锚喷支护复复合衬砌。4.2.111衬砌支护护参参数暗洞衬砌结构按按按新奥法法原理理,采用用复合合式支护护结构构形式。初初期期支护以以锚杆杆、钢筋筋网及及喷射混混凝土土组成联联合支支护体系系,二二次衬砌砌采用用模注混混凝土土结构,初初期期支护与与二次次衬砌结结构之之间设防防水排排水夹层层。喷喷射混凝凝土采采用湿喷喷法施施工。确定复合式衬砌砌砌参数确确定首首先是根根据第第4章中所分分析析计算所所得的的衬砌结结构内内力图,对对本本工程支支护参参数的要要求有有一个大大体的的概念。然然后后通过查查阅国国内外大大量文文献资料料,收收集国内内外水水底隧道道(特特别是暗暗挖水水底隧道道)、高高水压富富水隧隧道修建建的技技术资料料,在在消化吸吸收现现有技术术成果果的基础础上,认认真分析析了本本项目的的设计计施工技技术特特点和难难点,通通过工程程类比比初步确确定隧隧道的主主要结结构方案案,其其次结合合隧道道沿线具具体的的围岩类类别、工工程地质质水文文地质条条件、地地形及埋埋置深深度、结结构跨跨度及施施工方方法等具具体确确定衬砌砌结构构的类型型和支支护参数数。在在初步确确定复复合式衬衬砌具具体支护护参数数的基础础上,采采用公式计算算分分析,定定性的的掌握围围岩及及结构的的应力力发展与与变形形破坏过过程运运用地下下结构构数值分分析,对对不同荷荷载组组合作用用下衬衬砌结构构破坏坏机理和和稳定定性进行行数值值模拟分分析,在综合分分析析前期研研究成成果的基基础上上,对隧隧道的的衬砌的的可靠靠性进行行研究究和对隧隧道衬衬砌结构构、断断面形式式及设设计参数数进行行优化。4.2.222锚喷支护护参参数的计计算由于力学分析荷荷荷载、结结构和和材料特特性的的不甚明明确,隧隧道支护护设计计计算结结果与与实际情情况往往往相差差很远远,所以以专家家指出,对对隧隧道工程程锚喷喷直呼这这类尚尚不能完完全认认清的复复杂问问题,采采取半半经验半半理论论的方法法是科科学的。下下面面就对该该隧道道采取根根据文文献提供供的方方法对锚锚杆支支护参数数计算算方法进进行计计算。对于Ⅵ级及以上上上的软弱弱围岩岩的支护护参数数计算可可采取取卡斯特特纳和和鲁波斯斯伊特特导出的的无支支护圆形形洞室室的围岩岩出现现塑性区区域时时的计算算公式式。按卡斯特纳计算算算塑性区区便捷捷的近似似方程程:式中:,——开挖半径,采采采用650mm——所求点的塑塑性性半径。将各参数代入后后后,令(即即侧侧墙)得得出::(2)根据滑移移线线方程及计计计算破裂裂楔体体长度L,目的是是演演算锚杆杆长度度。滑移线方程为:::式中:——破裂裂裂楔体最最终起起始角,;;——滑移线切线线与与所给坐标标标方向的的夹角角,(3)支护抗力力的的计算(4)计算喷层层厚厚度设喷层厚度为,喷喷层沿破破裂楔楔体滑移移线方方向的剪剪切面面长度,按按外外荷载与与剪切切面上剪剪切强强度相等等的原原则,可可以得得出:除考虑上述剪剪剪切破坏形形式式外,需需要检检测在支支护抗抗力作用下下,喷喷层是否否出现现剪切破破坏,即即喷层内内壁切切向应力力应小小于喷射射混凝凝土的抗抗压强强度。按按弹性性理论计计算为为:4.3二次模铸铸铸衬砌验算算按工程类比拟定定定二次模模铸衬衬砌参数数以后后,对III类围岩的的铸铸模衬砌砌用弹弹塑性力力学方方法进行行验算算,先计计算出出变形力力,尔尔后验算算铸模模衬砌的的强度度。假设设二次次衬砌施施做前前围岩的的周边边位移以以稳定定并释放放了总总位移量量的80%,即;将模模铸铸晨衬砌砌视为为厚壁圆圆筒(如如图5.1所示),其其其计算误误差不不大。作如下假定:在围岩与模铸层层层的接触触面上上,式中:——径向向向压力——支护抗力在接触面上法相相相位移相相等,即即式中:——支护护护外半径径处径径向位移移;——围岩周边位位移移;——施作铸模衬衬砌砌前已释放放放的位移移,III类围岩的的的物理力力学指指标取值值为::,,,,模铸混凝土衬砌砌砌:厚度40cmm(取拱顶厚厚度),外半径径,内内半径,,,。隧道埋深取,原原原岩应力力(2.3MMppa)按厚壁圆筒公式式式计算::由以上验算,当当当埋深100m时,Ⅵ级围岩中中的的模铸混混凝土土衬砌厚厚度采采用50cm是安全的的。翻译ContentttsllisstsavvaillabbleattSccieenceeDiirecctJournallloffRRockkMMechhannicssaandGGeootecchnnicaalEngginneerrinngjournalllhoomeepagge::HYPERLINK""www..rrockkgeeoteechh.orrgIntroduuuctiionnUndergrrrounndexccavvatiionnsiinrocck(e..g..ciiviilrroaadttunnnells,,miineedrriffts))ccanbeesuubjjectteddtoobblasstloaadssasssoociaateedwwittheexccavaatiionmeethoodss,oormayybbeeeveenssubbjeccteedttoblaasttlooaddsccauuseddbbyeextternnallsoourrcess.Blaasttdaamaageinncluudeesbbotthccraackiinggoffttheroockmaassmaaterriaalaanddinnduuceddddamaageetoosstruuctturaalreiinfforccinngeeleemeentts((cooncrrettellinner)).Eveeninthheccassewwheerethhebblaastmaaynnottneeceessaariilyreeduccetheelloaddccapaaciityoffthheengginneerreddexxcaavattioon,thhereeiisttheepooteentiiallfoorfraagmmenttsofroockmaaterriaalaandd/orrsstruucturrallellemmenttstobeeejjeccteddwwithhllarggevelloccitiiess,tthuusiimpposiinggasiigniifiicannthazzarrdttoeittheerhhummanssooreequuipmmennt.Duetotheeccomppleexittyoofttheemeechhaniismmsiinvvolvvedd,bblaastdeesiggnincoonsttruuctiionnprrojjecttsanddmminiingglaarggelyyrreliiessonnssimppliifieedemppirricaalappprooachhess.MMosstccommmonnlyy,ppeaakpparrticcleeveeloocitty(PPPV))attteenuaatiionissesstiimatteddbaaseedoonfieelddteestts,anndccommparreddtooPPPVbaaseddddamaageethhreeshooldds((HYPERLINK\l"bookmark36"Doowdiingg,119996).DDiffferrenttaauthhorrsuuseednnummeriicaalssimmulaatiionssttosstuudythherressponnseeoffuundeerggrouunddsttruuctuureesttoblaasttingg((e.g..HYPERLINK\l"bookmark41"JianngganndZhoou,,200122;DDenngeetal..,20114)),aanddroockkmaasssdaamaageissdeefiineddbbaseedonthheoobsservvattionnoofttheepllassticczzoneescreeattedbyythheblaasttannd//orbyymeeassuriinggPPPVressullts(HYPERLINK\l"bookmark48"WWeianndZZhaao,20008)..Inthissspaapeer,afraacttureemmechhannicssbbaseedfinnitte-ddisscreeteeellemmenttaapprroaach(FFEM--DEEM)issaddopptedd,usiinggthheprooprriettarryccoddeEELFFEN(HYPERLINK\l"bookmark46"RRockkfiieldd,20007)).IIntheemmodeelss,bblaast--innducceddcrracckinnganddsspallllinggoofttheeroockkmaateeriaalareessimuulaatedduusinngaRRannkinnerottattinggccracckfaiiluurecrriteeriion..TThehyybriidFEMM-DDEMappprooacchaalllowssfforannimmmeediaateeanndexppliicittssimuulaatioonofthheddammageeccausseddtootthetuunneelwalllss.BBlaastlooadgeenerrattedbyythheexpploosivvedettonnatiionnissiinittiaallyyeestiimaatedduusinngtheeAANSYYSAuttoddynsooftwwarre((HYPERLINK\l"bookmark24"ANNSYSS,HYPERLINK\l"bookmark24"220133)anddssubsseqquenntllyiinssertteddinntooELLFEEN.Forcalllibrrattinggaandvaaliddattinggttheprropooseednnummeriicaalmmetthodd,obsserrvattioonsanndrressulttsfroomexttennsivvefieelddteesttscconnduccteedbbyEngginneerrinngRRessearrchhAsssoociaateesaareeussedd,hherreaffteerrrefferrreddtooaasttheeERRAtesstss(HYPERLINK\l"bookmark38"ERRAA,119553).IInttheeseteestss,sinnglleddellaychharggessinnttheraangeeoof11455—145,,0000kggoffTTNTweeredeetonnattedabboveeuunliineedttunnnellswitthdiaameeterrsof2—10mminsaandsstooneanndggraanitte..Alllchaarggesweerebuurieedanddffulllycouuplledtoothhegroounnd.Foourdaamaggezonnessfrrommtootaalccolllappseetoollighhtdammaggewwerreeemppiriicaallyyddefiineedaasaffunnctiionnofftthesccaleeddisstaanceeoofttheechharrgetoothhetunnneel.Theinffflueencceoofrocckmasssstrrenngthhoonttunnnelldduraabiilittytowiithsstaanddyynammicclooaddsiisdebbattedammonggsttauuthhorss.Forriinsttannce,,HYPERLINK\l"bookmark47"RRozeenetall.((19988))pproppossedannemmpiiriccallcoorrrecttioonffacctorrttottheeemmpiiriccallguuiddeliineeseesttabllissheddiinttheeERRAtesstssbaaseedoontheeRRockkQQuallittyDDessignnattionn((RQD))(HYPERLINK\l"bookmark34"DeeerreaanddMiilller,,119666)ofthherrocckmmasss.ThheyfoounddtthattfforloowerrRRQDsstthePPPViindduceedbybllasttinngiinccreaasees.Inncoonttrasst,,HYPERLINK\l"bookmark49"Wueettall.(199988)emmpphassizzedthherrolleoofdisscoontiinuuitiiessinnttheroockmaassonnwaaveeattteenuaatiion,,iimpllyiingthhataweaakeeraanddheeavvilyyjoointteddroockkmaasssissffavoou

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