贵州公路隧道施工瓦斯突出结题报告

1项目基本情况第寸二衬各测点最笨大应力值罪测点蚕最大压力/K凳N吃最大拉力/K脑N添测点温最大压力/K色N植最大拉力/K腔N街拱顶内侧拌0.60神-3.17森拱脚内侧壮0泪-3.59鸣拱顶外侧忙0.24炭——每拱脚外侧葱7.28荐——贿拱腰内侧真1.79肥-3.75吨边墙内侧少7.33灰——款拱腰外侧若0.76隆-3.29腥边墙外侧旱8.16圣——离根据实测二衬永混凝土的应力赢、桶情况，可认为煤在整个二衬横犹截面上应力分美布在胞、礼之间按线性分之布，由此得到戴各监测点横截醋面上的应力分封布。由中性轴推定义，即横截疮面与应力平面焦的交线上各点秧的正应力值均舟为零，由此可袋确定横截面上雾中性轴的位置宁，取中性轴位幅置为横截面上岩的计算轴，则轻有狸哀羊集套（唱3-趣16）占很滔括批（旋3-际17）钱由此可以算出颜二衬轴力和弯艰矩如下：二衬轴力图僵图付126饭二衬弯矩图啊从以上二衬轴孕力图和弯矩图觉中可以看出，率二衬结构受力辆比较合理，拱所顶和拱腰监测像点均处于受拉改状态，而拱脚参和边墙部位处非于受压较大状场态。拱顶承受伐来自初支竖向延的压力和两侧华围岩的挤压应别力，最终拱顶蚁外侧应力大于鸡内侧应力，说储明挤压应力作赢用大于竖向压塘力作用，拱顶痛承受正弯矩。闸而二衬边墙外烟侧受力大于内玉侧受力，承受筝负弯矩，与初狱支与边墙处压红力较大有关。联对计算出的轴黄力、弯矩进行棍统计，得到将会二衬各监测截炮面在监测期所韵受的最大轴力经、弯矩归纳如帮表吃3滥-肃12，其中“完—”表示监测努截面的测点未用出现拉力或压细力。嫌二衬各监测点需轴力和弯矩汇青总锁测点饥最大轴力屠/KN骡最大轴力招/KN妙测点羽最大正弯矩铃/KN·m射最大负弯矩乳/KN·m包拱顶轴力交0锣-107.9给63钩拱顶弯矩同0温-31.64纵25杜拱腰轴力舱0参-111.6农4枪拱腰弯矩霜0粱-4.341吴33累拱脚轴力去105.26升85秋0专拱脚弯矩叼26.565鲜2练0邀边墙轴力涝282.82轧43衬0楚边墙弯矩订11.290交24肌0窝3.肚3酷煤系地层控制雨隧道围岩大变烘形优化施工措膛施疏3.3.1秀施工工法对比诚目前隧道开挖旧施工主要根据泼新奥法原理，草开挖方法分为顽机械切削法和丑钻爆法两种。捆由于山区高速顿公路受地形及摆施工条件的限司制，实际工程熄中仍以钻爆法货为主，光面爆稿破技术在隧道抖钻爆法施工中御占有重要位置拆，被确认为控料制周边超欠挖锻的标准方法之字一，在未来隧等道建设中仍将鱼占据着重要地终位。新奥法强犯调通过光面或坦预裂爆破方法家降低爆破振动既，减少对隧道础围岩和支护体挪系的振动影响闪，最大限度地边保护围岩，控比制爆破对围岩背体的损伤程度纷，减少超欠挖科，充分利用围攻岩自承载能力漆。它对地质条锯件适应性强、洋开挖质量控制扒好、节约支护增成本等优点，旷能有效提高开尤挖作业的工作婚效率。它的成僻败与好坏直接色影响到围岩的妇稳定及后续工龙序的正常进行里和施工速度，与是隧道掘进施论工非常重要的笋组成部分。根客据国内外大量肢的隧道工程实乡践，光面爆破备技术在I~I饿II级硬质围之岩掘进中获得良较好的应用效螺果，但在节理恋裂隙发育的I上II、IV、焦V级中等硬度徐或较软围岩体积中应用时往往右效果不佳，爆出破扰动大，超换欠挖严重，拱少顶部位常出现残不同程度的掉猴块或塌方问题蚀。在偏软的I佣V、V级围岩皆中应用时，除换了上述问题，湖还面临围岩大植变形和初支侵击限等难题。调奶查统计表明，积出现上述问题料的主要原因一问方面是隧道施桌工控制问题，彻如隧道开挖台领阶长度过长、脖初期支护未及汉时封闭成环和莲二次衬砌未及鼠时跟进导致围逆岩失稳等，另排一方面是源于绳钻爆法自身的府缺陷，如对围景岩扰动深、爆洽破振动大、变阁形不易控制等北，仅通过光爆程优化无法从根鲁本上解决钻爆灭工法自身存在雁的不足。缴近年来，在铁洞路小断面隧道跳施工中开始采胜用特殊机械开伶挖设备进行全蜡断面掘进，该洞工法对围岩扰精动小，有利于派保护围岩，但蹲工程应用表明纠，全断面机械骄开挖工法存在腥功效低、进度劣慢的缺点，特隐别是高速公路驻隧道，因开挖效断面较大，如幸采用全断面机碍械开挖施工，勤不但掘进工效觉低，且由于软送弱破碎围岩没涂有得到及时支怠护，反而易造仗成围岩大变形泉、掉块或坍塌狠等安全事故，酿因此难以在实唯际隧道施工推漠广应用。骨为了解决破碎茂围岩体钻爆施吃工引起的超挖纷严重、局部塌粥方不断的技术槽难题以及降低苗煤层瓦斯隧道窃的高风险，针扣对机械开挖具排有对围岩扰动桂小、便于控制坚超欠挖，隧道唇轮廓精确成型肢和施工安全性期好，有利于保败护岩体自承能届力，易于控制箱围岩大变形和摸局部塌方等优络点，经过钻爆屈开挖和全断面迟机械开挖的工迈程应用及两种踏工法优缺点的总综合分析，通旷过方案比选，归引进了德国艾溉卡特挖机设备贯，以水塘隧道捕为依托工程，住经过反复试验杏和总结，集成吐机械开挖和钻怖爆开挖两种工犹法各自的优点兰，经现场试验适验证总结提出己了局部机械开马挖与分部爆破缝的组合掘进工远法。搬3.3.2披机械开挖与钻淘爆综合施工工馅艺流程状机械开挖+钻拉爆开挖施工方顿法，麦如图3-辨88卵所示，绢一般根据不同窗围岩级别，按缠照实际情况选鸭择上下台阶法土或三台阶法将乡隧道断面划分悠为三部分或四厨部分，预先对意开挖掌子面拱掀部采取超前小擦导管或超前管腥棚等方法进行撑加固，待超前巨支护施作完成胜后，采用开挖聚机械沿着上台遮阶隧道轮廓线难自下而上进行彻分部预切槽，嚼可有效减小爆写破引起的超挖姜或局部塌方等牌施工难题，并营确保开挖轮廓筝线圆顺，保证鹅钢拱架与围岩智密贴，改善围抓岩与支护体系闸的受力状态。机切槽完毕后施很做初喷混凝土解、架立钢支撑按、锚网施做、恶复喷混凝土作浙业。完成上台群阶初支作业后脾，按上述工序鼠进行下台阶周拨边机械切槽作亚业，并施作边烈墙两侧初期支巴护。完成初支计施作后，分别烦进行上下台阶结核心土钻孔、杜装药、起爆作章业，通风后出除渣。按上述工痒序进行下一循绢环。水塘隧道故实际施工工艺鸟，具体见图3鸟-陕89所示。僚机械开挖与钻渠爆分区横、纵奖断面示意图ⅠⅠ、上台阶沿轮廓线机械开挖切槽Ⅱ、下台阶两侧边墙机械开挖切槽Ⅲ、上台阶核心土弱爆破、出渣Ⅳ、下台阶核心土弱爆破、出渣（1）上台阶初期支护施作（2）下台阶两侧边墙初支施作（3）仰拱初支、结构施作（4）仰拱回填Ⅴ、开挖仰拱土方（5）二衬砼施工槐（土方开挖工致序）震浇渣碎（支护施房作工序）瞎施工工艺流程浩图高3.3.3俯机械开挖与钻剂爆综合施工工撇法步骤静（1）施工准柔备摄掌握掌子面前母方围岩地质、显地下水情况，马合理确定开挖泛台阶高度、循镰环掘进进尺。座因此，在进行铁循环掘进前，甲应按照设计要引求完成超前地刃质预报，根据温超前地质预报登和掌子面揭露镜岩体情况综合惑确定围岩级别坝，根据围岩级锈别优化设计和殖施工方案。在俗无地下水地段称，应采取洒水更降尘措施，优舒化施工环境。湾（2）超前支罗护袄对拱部进行预笼加固，是防止理掌子面开挖后颤，拱部出现坍午塌的直接方式免。因此，在进滔行软弱围岩循英环开挖前，应篮根据具体围岩餐级别，可有选度择性的采用超忍前锚杆、超前颈导管注浆、超紧前管棚等措施那固结破碎岩体悲，增加拱部围浇岩的完整性。确施工步骤为：赶首先喷射砼封栋闭开挖轮廓面脑和掌子面，之质后进行钻孔并朝安设超前锚杆鄙、超前小导管劈或超前管棚。悲钻孔直径大于兄钢管直径20笋mm以上，超直前小导管按环浅向间距VI级条围岩35cm轰每排45根、捉V级围岩40铺cm每排37挨根，IV级围刑岩3.5cm授每排27根，勤辅射角为10甲°～15°，戏导管用直径4扛2mm，壁厚踢4mm的钢管已制作，每根长朗4m，纵向排代距为2m钢管揉前端加工成锥即形，尾部焊接肃加劲箍，钢管疲周壁钻纵向间心距为15cm拾，孔径为φ6籍mm压浆孔。粉超前锚杆或小叔导管全部焊接休于前一榀型钢托支撑上。敬（3）机械开尚挖与钻爆分区干施工总体按照参两台阶施工，局如图3粪-彻88所示，综父合考虑机械作糕业要求，上台稳阶的高度以3廉~4m为宜，拌分为弧形导坑灾Ⅰ，采用机械逢开挖施工；核朗心土体Ⅱ，采垃用钻爆法施工效。下台阶分区筹为，机械开挖抢导坑Ⅲ、Ⅳ，链采用机械开挖胖机施工作业；松下台阶核心土元体Ⅴ，采用钻悉爆法施工。仰升拱部分Ⅵ采用悉常规工艺施工灵。筛（4）上台阶符施工祸1痛)渴弧形导坑机芦械开挖：根据咏隧道围岩级别霞，完成超前支公护作业后，采锈用挖机自上台御阶两侧拱脚部艺位开始，沿着粪轮廓线向拱顶逮逐步实施对称差切槽，确保切驱槽轮廓圆顺。盒切槽宽度以便牺于型钢拱架的屈施工为宜，不临宜过大，以免急机械开挖时间纯过长，根据研班究与试验，上雅台阶拱脚以距逼两边开挖轮廓谈各1.5米，渔拱顶部位1.离8米能满足型丽钢拱架安装要巾求，不同的隧松道根据施工作丘业需要，局部层可适当修整加追宽。纵向进尺呜根据不同围岩伶级别确定，一创般每次循环进正尺0.5m～香1.0m（1刊-2榀拱架）免，围岩较差的继每次进尺取较状小值。机械开渣挖完成后如图末3设-镜90模型所示谋。护上台阶弧导机阔械开挖模型培上台阶完成一远个循环后的模哗型希2迎)油初期支护施努工：当机械开川挖完成一个循各环后，及时进蚂行初期支护的攀施工，即安装他型钢拱架、挂拒网喷射混凝土洁等，按照设计琴要求完成一次喷进尺的初支施偷工。吧3黎)洁核心土体施邻工：机械开挖岛作业完成几个陶循环后，当中便间核心土预留望长度达到2~楼3米时，可以码进行一次爆破矮出渣，然后进唐行下一次循环帽作业，如图3似-慰91所示。奖（5）下台阶库施工省1）左、右导秋坑机械开挖：数机械开挖切槽芳沿两侧交错进少行，不能两侧绞同时进行，以缩免造成已安装秀好的上台阶型们钢拱架两侧同层时处于悬空状激态，如果无法腿避免时，应保哪证悬空长度不橡超过2榀拱架辱。施工中，使绒同一断面处暴循露开挖面仅限归于一侧，连续举机械开挖作业祖时，保持左右倒错开2～3榀差型钢拱架距离深。待一侧施工非完成初喷混凝羡土、架立钢支猫撑、锚网施做度、复喷混凝土技等作业后，再慢进行另一侧边惕墙机械开挖切饶槽，并施作初隙期支护，如图内3靠-溉92。建下台阶还机械开挖某导坑模型涨2）初期支护帆施工：完成一惧次机械开挖进肥尺后，及时将日型钢拱架接退称，确保拱架受购力状态良好，驾将荷载有效的楼传递到地基，定以保证施工的枯安全。址3）核心土体碍施工：与上台吐阶基本相同，畏当完成几次机简械开挖进尺后管，对下台阶核停心土体进行钻组爆开挖、出渣锤，以便挖机对骤下台阶侧壁导盒坑的开挖。堆（6）仰拱施害作与回填年核心土出渣完捉成后马上开挖投仰拱，施做仰晃拱砼，尽早封谱闭成环，使结费构受力更加合顾理。为尽快封勤闭成环3-5鉴m开挖一次，核仰拱铺底采用伤人工配合短臂梳挖掘机捡底，沫捡底处配有过息轨梁、浮放道刑岔等设备，减忍少了施工干扰爷。开挖完后安六装初期支护的财钢支撑和仰拱药钢筋同时绑扎晃，浇注砼，待梯砼终凝固一天踢后回填，再往谷前推进施工。匪3.3.4争隧道仰拱曲率跌拓扑优化句运用ABAQ俩US软件，定辣义总体积为约经束条件，以刚酿度最大为目标泥函数，结合水伤塘隧道右线Y决K108+5随80断面，对呈该断面衬砌结架构进行拓扑优丛化分析，确定嘴合理仰拱曲率校。诚（1）拓扑优钞化计算模型强与传统优化设火计的不同之处宵在于，拓扑优届化不需要给出霉参数定义。根色据已经定义好露的目标函数，弯约束变量，设烦计变量，结合命结构的参数和耗要省去的材料找的百分比，采阵用体积约束条战件下刚度最大接化准则，进行应拓扑优化分析赌。为得到最优窃的隧道衬砌断乳面内轮廓线，公在建模时，将田衬砌结构材料偿在满足断面要读求的前提下增狂大一倍，拓扑没优化时省去5圆0%的衬砌材尿料，从而达到搭优化设计的目扎的。计算模型厅见图3体-睡93：拓扑优化模型不假定隧道埋深加180m，侧外压力系数0.气3，围岩级别耻为V级，其它闷支护参数参考锄公路隧道设计物规范取值，围汪岩参数如下表帽3-13所示回。计算模型边援界取120*粮120m，数辆值分析中采用赔如下基本假设召：搭1）模型左右狭两侧施加水平往位移约束，底遣部施加水平和驱竖直位移约束纤，并在顶部施快加地表至顶部脆埋深的竖向重程应力，从而保浴证计算模型应狼力场接近实际佩工况。旷2）假定初支慰和二衬结构为盟弹性材料，初造支中的钢拱架租和二衬钢筋均碑采用刚度等效浩法换算到混凝扩土结构中。烦隧道物理力学推参数先材料稳密度(kg/乡m倒3烧)借弹性模量(G悔Pa）赚泊松比斑粘聚力(kP依a）辅内摩擦角(°援）孟厚度(m）虑煤系地层仰1900举0.2机0.45咐20肌25令/再初支福2200怖26.77便0.2痰/颠/文0.24振二衬井2200哨34.76发0.2待/少/攻0.5权（2）拓扑优屯化结果分析灭由图3赞-嗓94不同迭代瓜步情况下计算喜结果右可知太，白色线条所践形成的轮廓线歪为体积约束为挤0.5时，不僚同迭代步下隧姜道衬砌结构最晃优拓扑图，其脱构成衬砌结构奔的基本形状即雾为最优衬砌结权构断面图，仰似拱曲率宜适当潜增大，在采用弱同等用量的材察料进行支护时符，应重点对左价右拱脚处的衬见砌厚度增加；凉最优拓扑效果饱图要求在后期飞施工中，增大饲仰拱的曲率，眠更有利于隧道鲁整体施工。图折中红色代表单里元密度值大于小0.5的区域紫，表明该区域挨对刚度的贡献吗最大，该部位傻也是应力最集房中的地方，扩特大拱脚提高拱铸脚基底承载力这，适当加厚拱泪脚二衬厚度，羡有利于提高衬问砌结构承载力愁。脏(a）迭代快步0料虫烫制贼(b）龙迭代部10拾(c）愤迭代部20铅轻加王絮卸(d）效迭代部30魂(e）链白色线条为优习化后衬砌结构沟轮廓线咱隧道衬砌结构许拓扑优化云图站根据多种工况污下仰拱拓扑优伏化计算结果对诵比分析，优化徒后仰拱曲率半趣径由优化前的图15m减少为幅8~10m左帖右，相应仰拱煮加深0.4~拢0.7m。蚊（3）隧道仰正拱优化前后数碰值模拟分析景取仰拱曲率半陈径为10m，旗仰拱开挖深度束增加0.7m突。晌如图3-盼95游和图基3蜜-己96掏所示，稳对比仰拱优化屡前后支护结构棵位移场可知，毁优化前仰拱闭勿合后，拱顶沉扩降约141m辞m，仰拱隆起把587mm，肌边墙处水平收蓄敛约634m锁m。仰拱优化拌后，拱顶沉降丽约104mm询，仰拱隆起2茂00mm，边轮墙处水平收敛孟约234mm旦。相比优化前水变形量，拱顶箱沉降减少37册mm，水平收为敛变形减少4护00mm，仰鞠拱隆起变形得勉到明显抑制。播（1）竖向位是移义妻励挣苏密（2）水平位惊移译优化前仰拱开唱挖后最大位移她（1）竖向位舰移除凳戴房尸层（2）水平位添移过优化后仰拱闭欣合后最大位移偿根据《公路隧篮道设计规范》凝（JTGD7版0揭-2004）恼规定，计算分筐析隧道衬砌结球构的安全系数浩。混凝土按抗是压强度控制安建全系数不得小幻于2.4，按侵抗拉强度控制忽安全系数不得干小于3.7。蛾根据计算结果猛，取仰拱底部跟七个主要观测辱点，对比衬砌忽仰拱安全系数印，见图3趣-怖97。诞半(a）原有纵仰拱观测点安掀全系数晓倾订循（b）优化后周仰拱观测点安防全系数卧观测点安全系倍数变化断优化后仰拱各皂个测点安全系茂数均得到不同趣程度提高，优较化后的安全系丽数均达到5.步0以上，符合嫁隧道设计规范略中对隧道衬砌甘安全系数的要清求，特别是左死右拱脚处的安蛋全系数由0.隙23增大到5叔.79，效果汪明显。丈仰拱曲率优化织前后安全系数叼对比花3.3.5毒施工组织优化刚与管理含为了加快施工撇进度，上、下狼台阶可同步进逢行施工，采用森同步施工时，熟上、下台阶的抬步距根据施工垂机械的数量及西等级来确定，喝保证两个台阶阅能够方便操作刻为宜，不能过甲长，具体应根拔据监控量测发床聩信息优化施奶工步距。通过舒施工总结，获喜得以下认识，工可供类似工程煤参考。胳（1）水塘隧抹道围岩软弱破辫碎，采用机械屡开挖与钻爆开荣挖联合施工工巴艺，应遵从：谨“短开挖、快览支护、勤量测怪、紧封闭、早剧成环”的新奥却法施工原则，骡强调因地制宜柜的灵活应用该泛工艺进行隧道尼掘进，根据具劫体围岩地质条年件、地下水条镇件确定台阶开等挖高度等。骗（2）机械开漏挖与钻爆开挖宝联合施工工艺兆，应先采用挖盯机开挖隧道轮侦廓，且开挖顺喝序为从下到上阿、从硬到软，联并及时施作初熄期支护结构，德减少围岩暴露答于空气中的风最化时间，待初烈期支护施作完遍成后，再进行装钻爆法施工，鱼破除核心土部悲分。吉（3）该工法跪结合了机械开纱挖对围岩扰动苍小的优点以及苹钻爆法快速施劳工、操作简单猜的特点，可以搞有效降低掘进侨过程中隧道超凳挖欠挖，以及馋对轮廓以外岩崭体的扰动破坏冠。会（4）施工机育械设备简单，势较好低适应了诊水塘隧道软弱驶破碎煤系地层骄的机械开挖施纠工，相关配套螺设备均为新奥置法常用设备，刑成本较低。同士时，应注意施责工技术人员素最质培养。帜（5）为严格加确保施工质量薯，工程中还制弓定了相应配套缎的技术保障措铺施，如：“三钳检、四及时、挑一做到”的管瓣理体制，落实饼领导管理体制畜，三级量测复鹿核等措施，为苍隧道质量提供什了保障。落实睛安全保障措施蜡，安全施工。润3.根4砌本章小结抄（1）垫地下水对煤系它地层围岩的软谈化作用是引起肺煤系地层隧道怖大变形的主要急原因，而不合或理施工工序间谅的过大步距是崇引起隧道大变懂形的次要原因阳。大施工中应采取已合理有效的排概水措施，避免免地下水弱化围收岩唱。叔煤系地层软弱场围岩隧道施工呢应选择合理施袜工工法，控制种各工序间的安半全步距，初期宅支护尽快封闭鹊成环竭。麦通过采取加强客超前预支护侵、怕设置锁脚锚杆辽、忧仰拱和番二驾次衬砌紧跟，快以及加强隧道托横向和纵向支供护结构刚度等贱措施，来保证狭围岩与支护体润系稳定办。葬（2）通过对伐机械开挖与钻炮爆开挖综合开袭挖技术的研究翼，总结了施工乎的分区、施工鸣循环进尺及工各序衔接等施工利要点，并成功水应用于水塘隧短道施工中，保附证了隧道施工际的进度、质量设及安全，对同范类隧道施工具啦有一定的参考械意义。亲（3）针对仰盼拱曲率优化问帝题，提出了仰梅拱结构拓扑优红化方法，通过温算例分析验证匙了该方法的合光理性和适应性他，可为确定复焦杂应力与地质怖环境下隧道仰妹拱结构的合理肆曲率提供依据名。4瓦斯隧道不动火施工技术及动火管理制度研究显4瓦斯隧道草不动火施工技忽术及动火管理娇制度研究息钢管混凝土是途一种将混凝土溪填入薄壁圆形伶钢管内形成的浸组合结构材料付，具有耐疲劳援、质量轻、塑仇性好、强度高戒、耐冲击、抗被弯刚度大、施妥工速度快、施烟工方便、施工斯配套设备齐全粱、无异向性、乏经济性好等突贼出优点，但是瞒在隧道工程中亚应用较少。目老前软弱围岩隧两道初期支护结吩构常采用钢拱怒架支护形式，边具有安装不便纵、用钢量大、楼与喷混凝土协聋调变形能力差狼等问题，为此廉考虑到现有隧桂道支护型式的玻的不足,基于袋此提出一种瓦错斯隧道不动火纹新型支护结构晌——圆钢管混胜凝土支架，代点替原有的工字龟钢以及格栅钢冬架。省4济.色1债瓦斯隧道不动市火新型支护结陈构设计别4.1.1塞圆钢管混凝土兔支架强度及极预限承载力计算贿根据规范选取肃了10种参数袖的圆钢管混凝虫土支架，分别垄计算内含核心择混凝土情况下迁其组合强度和妙极限承载力，宾为今后类似结弊构计算提供一访定的参考。腐迄今为止，国缸内外一些规范泥和规程对圆钢哭管混凝土轴压仅刚度，都采用穿了叠加法得到考换算刚度宣，根据该公式芳，我们可以得乌到钢管混凝土秤支架抗压组合宰弹性模量的计蛮算公式：（4-1）匠式中，视E醉sc食——钢管混凝页土支架组合弹播性模量；废E睡s狱——钢管弹性供模量；也A级s求——钢管横截孕面积，驳A骑s借=A族sc说-A婆c灭；扫E丈cx项——核心混凝虹土弹性模量；蒙A缎cx娇——核心混凝馒土横截面积，忍；丰A忠sc猪——钢管混凝细土支架横截面棵积，递。影运用以上公式令和参考数据对欠模拟用的10洁种钢管混凝土脱支架进行计算京，最终结果为禽下表4-1：附钢管混凝土支浓架组合弹性模佛量表尼支架益1歇2恶3风4晴5金6糕7礼8坊9姑10项d*t万121*5赞121*6呼133*5啄133*6割140*6天140*7侵152*6艰152*7能168*7币168*8鞭E套sc扩(N/mm兆2矛)灾57889国63178教55471唉60327坟58878伍63440闷56693索60928汪58111昌61927模通过查晓雄和灶钟善桐教授以色及部分研究生钟对于钢管混凝痕土的研究，总植结出轴压钢管叙混凝土组合强黑度计算公式如掩下：（4-2）（4-3）（4-4）（4-5）纪式中，辽f阔sc侵——钢管混凝梯土组合轴压极点限强度；夕k朗——截面套箍集影响系数；现ξ牢——约束效应惜系数；榜k慢e柴——截面折减征系数，圆形截街面取1；阁f蜘ck舌——核心混凝眼土抗压强度标服准值；御B背——混凝土与名钢管强度比。仰利用以上公式共和其他数据计正算得到10种勿模拟用钢管混共凝土支架的组拿合抗压强度。筒钢管混凝土支同架组合抗压强铃度表理支架猛1盾2城3停4谊5蛋6拒7封8万9轨10吃d*t委121*5周121*6嗓133*5泽133*6兔140*6屋140*7扔152*6剃152*7悬168*7相168*8柱2.20赌2.72禾1.98舱2.43屈2.29倒2.74麦2.09序2.49盘2.22周2.59延(N/mm叔2平)灾72.77蠢82.76臂68.21影77.38侄74.64咐83.26踪70.51控78.51根73.19填80.40亭根据表4缩-细2计算得到的极钢管混凝土支拦架组合抗压强笋度，可以获得蚕钢管混凝土支拐架极限承载力垃，计算公式如腾下：过N是cp冬=焦f谢sc墙A陕sc想（4燥-围6）监M提cp且=0.4r贴c乞N少cp帝（4趟-翻7）免式中，钥N与cp兆——钢管混凝教土支架轴压截样面极限承载力简；选M蜻cp爬——钢管混凝搂土支架受弯截叔面极限承载力俱；道r壳c悔——钢管内半荷径。纳代入公式计算块得到钢管混凝毕土支架极限承虚载力如下表4替-3。也钢管混凝土支灰架极限承载力刊表吓支架霞1补2领3智4堤5庸6疮7屠8酒9抖10免d*t辅121*5虎121*6乐133*5呀133*6划140*6与140*7乓152*6闷152*7惕168*7石168*8校N劳cp丰（kN）性836闹951较947梅1074伞1148惭1281煮1279鄙1424橡1622缩1781痰M机cp效（kN*m）刻18.57急20.74辫23.30鉴26.00担29.40聋32.28滴35.81井39.30灵49.95疼54.15沙4.1.2赔钢管混凝土支趣架舒支护数值模拟足（1）初期支臣护喷混组合弹垒性模量计算骆1敲)IV级围丑岩初期支护喷滑混组合弹性模牵量计算敞IV级围岩初直期支护采用2战0cm喷射混穿凝土，考虑到关钢管混凝土的刚增强作用范围诵，模拟截面定闻为H*B=2挽0cm*30侦cm，混凝土翁型号使用C3征0，采用前8得种支架进行模亦拟。结合前面筐钢管混凝土支概架参数和公式钓（鬼4进-1），计算他出IV级围岩幸模拟用初支喷皆混层组合弹性块模量如下表疾4演-勤4舒：悄IV级围岩模栋拟用初支喷混在层组合弹性模旁量蓬支架号亚1坟2飘3炸4陆5兰6左7熟8击d*t毕121*5庙121*6牧133*5迈133*6鲁140*6核140*7誉152*6茧152*7邮A纠c相’泡(mm惕2刻)贿60000瓶60000社60000罩60000谜60000拆60000牢60000艳60000樱A捞sc章(mm绵2边)践11493时11493载13886缎13886睡15386娘15386刊18137宿18137缎E虫sc下(N/遇mm痕2分)钟57889躬63178既55471克60327单58878久63440蹄56693态60928志E巾c筹(N/揉mm旅2拢)恐30000弃30000贼30000炉30000秀30000席30000穴30000远30000椒E津c粱’道(N/哭mm复2方)俗35342挪36355湿35895井37019类37405销38575嫩38069班39349个2)窄V级围岩初期脱支护喷混组合帝弹性模量计算授V级围岩初期难支护采用25腿cm厚喷射混众凝土，考虑到庙钢管混凝土的陷增强作用范围谊，模拟截面定义为H*B=2注5cm*30咬cm，混凝土咸型号使用C3愉0，采用后8雹种支架进行模注拟。结合前面所钢管混凝土支星架参数和公式赛（莲4抽-1），计算剩出V级围岩模爪拟用初支喷混旋层组合弹性模裕量如下表露4追-绿5缝：强V级围岩模拟谦用初支喷混层寄组合弹性模量稿表洞支架号茅3怠4膨5茫6典7绝8航9姨10屯d*t快133*5色133*6船140*6觉140*7拾152*6辈152*7外168*7菜168*8蝶A候c菠’烤(mm赏2况)思75000渠75000贫75000绕75000兔75000社75000纠75000额75000袭A本sc右(mm第2高)悔13886涂13886魂15386妥15386冻18137戴18137惯22156斑22156稻E错sc押(N/锹mm币2下)游55471首60327屿58878酸63440富56693笨60928晌58111促61927土E蹄c唱(N/蔑mm估2更)者30000宣30000小30000鸦30000侦30000仪30000挎30000牛30000唯E佳c姜’姑(N/延mm访2雾)概34716陕35615贺35924斩36860例36455冶37479赵38304骨39432回（2）支护计灰算方法选择惭在围岩作用下四隧道衬砌的受银力计算有两种针模型，即地层顿-结构法和荷坏载-结构法。抱两种方法的主黑要区别在于承庸受压力的主要趴对象，其中地引层-结构法认只为围岩和支护火结构共同承受行压力，而荷载讯结构法认为衬直砌主要承受周垂围围岩的荷载求作用。计算模卧型的选择要根烤据具体围岩情担况，结合具体毛施工力学思想阳，考虑在施工倘和运营阶段的皂特点，在不同杨的围岩情况下治选择不同的计墓算模型。在模炸拟中，选择同艘一个断面V酬1雨深埋段运用两待种计算模型进棕行计算，根据康结果并结合实侦际分析，选择扬一种较好的计笑算模型进行各答级围岩初期支兆护内力计算。独地层结构法计舰算储地层结构法是锅地层结构模型兼的计算理论。百其原理是将地桶层和衬砌视为巷整体，在满足身变形协调条件瓦的前提下分别站计算内力，并织据此验算地层毯的稳定性和设披计构件截面。芦地层结构法主服要包括如下几灶部分内容：地询层合理化模拟馆、结构模拟、栽施工过程的模近拟以及施工过赏程中周围地层困与结构的相互荷作用、结构与善地层相互作用盾的模拟。=1\*GB3①计算模型瞧隧道围岩的力膜学模型采用弹粪塑模型，土体舞破坏准则采用肥摩尔库伦强度罢理论。地基范誉围为上下高度东取隧道洞身高菊度的五倍大小歉，左右宽度取降隧道宽度五倍广大小，然后进列行网格划分。梢在操作过程中忧，为使网格划司分更为均匀合障理，在隧道锚久杆周围添加一离圈多段线，见她图派4领-1。乳隧道轮廓及锚番杆图稀在地层结构法幻计算中隧道的俗开挖方法选择榜上下台阶法，欢考虑到初期支详护其他辅助措仍施对于初期支们护的加强作用新，将模拟中的决上台阶锚杆所腊在围岩进行加弊强，具体措施万为提升一个围尸岩等级。串结合上下台阶呈法和围岩加强捷条件，利用尺污寸控制的方法呀，对隧道及地厦基进行了网格壮划分。然后对粱各个材料进行楚属性定义，然掀后利用网格组孔的析取等功能趁给个部分具体奖定义，其中喷恋射混凝土和二惩衬选择梁单元营，锚杆为植入献式桁架。将整栽个模型进行边标界约束，左右想边界进行水平泽约束，下边界良添加竖向约束副，上边界为自常由边界。在上暑边界施加模型窜上边界至地表恐的换算压力散（麻h万为上界面至地燕表高度差），凶并添加自重荷喘载。荷载分析讯是根据施工阶没段分析，模拟瞧施工过程中荷丈载的释放过程舱，荷载释放系焦数根据复合式银衬砌的初期支粗护和二次衬砌改承载比例来确结定。查阅表呼4比-芒6袜，V级围岩初守期支护承担5主0%荷载，二纽次衬砌承担5丢0%荷载。网傲格划分、边界钓定义及荷载情圾况见图亭4浑-芬2接。疏复合式衬砌的抽初期支护与二拥次衬砌承载比泊例跌围岩级别昌初期支护承载李比例冬二衬承载比例件双车道隧道撕三车道隧道蛾双车道隧道彻三车道隧道化Ⅰ、Ⅱ彩100慌100挺安全储备葱安全储备盟Ⅲ秒100胶80飘安全储备炭20践Ⅳ务70般60说30臣40隔Ⅴ泪50述40疏50垦60按Ⅵ傻30舅30皱70罩75斗浅埋地段远50李30~50女60翻60~80拦网格划分、边获界定义及荷载吗施加=2\*GB3②计算结果纹分析运行完成斑后，可得初期听支护的轴力和兵弯矩图见图蜂4腥-役3请和图取4茎-馋4积。中地层结构法V殊1流级围岩初期支舟护轴力图焰地层结构法V早1沃级围岩初期支辫护弯矩图枯提取部分节点井内力，见表铁4较-雅7鸭。夺地层结构法V举1下级围岩初期支反护内力应单位标号乎单元位置费轴力（kN）其弯矩（kN*但m）藏2515屯拱顶惯-1075命2.4骤2770辣拱脚管-1500郊-77.4愈2743峡仰拱卖-833禁-0.08铲荷载结构法计船算=1\*GB3①计算模型考荷载结构法将述围岩和支护结舅构分开考虑，坊围岩只对结构麦产生压力，支纯护结构为主要脚承载部分。通杠过对围岩压力腊的计算，将围领岩的作用转为惧荷载，直接作大用在初期支护绒结构上。支护英结构的力学模没型为弹性模型筝。取和“地层轿结构法”模型灭中相同的截面和，分别计算出居竖直和水平压躁力。隧道模型烂利用几何隧道君截面建立，围丸岩压力利用梁致荷载施加，边丰界条件采用曲猫面弹簧施加，驼见图菌4王-科5奴。乌荷载结构法计前算模型=2\*GB3②计算结果灯进行静力分析党后得到荷载结伶构法计算得到张的轴力（图惩4退-余6估）和弯矩图（蚊图誉4恋-陶7奸）带荷载结构法V舍1级围岩初期消支护轴力图铸荷载结构法V吼1级围岩初期宅支护弯矩图栏提取部分节点防内力，见表博4岭-略8自。筛荷载结构法V肃1级围岩初期跃支护内力吹单位标号汁单元位置狮轴力（kN）释弯矩（kN*菊m）冬25其拱顶奥-604.1竹17.04富55级拱脚耕-743.3鸽-48.02扇256何仰拱积-312.2镇-0.06看对比分析表凝4咱-答7朽和表塌4枣-营8名，可以发现运故用地层结构法慌模拟得到的初意期支护内力几拴乎是荷载结构贯法的两倍，并群且在模拟过程滋中发现，随着奔埋深的增加，罗地层结构法得拔到的内力急剧四增加，与实际桶情况有一定的煮出入。在较差痛地层中，荷载烫结构法相对比宫地层结构法发恋更为安全和符骆合实际。地下弦结构的计算理馒论虽然已有了柄许多新的研究穷成果，但荷载龙结构法仍然是探目前最为常用摘的一种地下结箱构计算方法。单它的概念清楚创，方法简明，佳容易接受和掌竖握，是目前几泊种隧道设计模稿型中最为广泛耳应用和成熟的凭模型。别通过分析，钢睬管混凝土支架猛模拟主要采用珠荷载结构法模亩拟。装（3）隧道各症级围岩断面初奋期支护内力计驼算堪各级围岩断面后内力计算结果点考虑到8种钢迷管混凝土支架保的轴力和弯矩杯图较多，且相不同围岩情况下让初期支护受力代情况基本相同盟，每种围岩情艰况只附上一张啊轴力和弯矩图蹈以减少篇幅。=1\*GB3逗①闻IV诞1辛级围岩深埋段缓。计算得到轴争力图（图脱4剑-唱8号）和弯矩图（辰图冶4寒-辰9赏）。绕IV单1仔级围岩深埋轴牲力图左IV猜1倾级围岩深埋弯跌矩图拖选取轴力和弯膊矩最大节点、位拱顶、拱腰、孙拱脚五处节点薯为控制节点，切用于初期支护香喷射混凝土和搂钢管混凝土支鹅架的强度检算艘，具体数值如骂表团4厦-王9绿、表点4身-捎10皆。齿IV凡1拆级围岩深埋初成期支护控制节唇点轴力项单位：kN眯位置（单元号级）屋拱顶（25）图拱腰（50）抢拱脚（55）曲最大（55）筋1涨-452.0蝴-575.5搞-586.7笔-586.7音2看-453.5嚷-575.5因-586.6津-586.6访3镇-452.8臣-575.5胞-586.7迟-586.7柳4瓣-454.4坑-575.5挠-586.6名-586.6吓5童-454.9兴-575.5悟-586.6拌-586.6通6玩-456.5持-575.5掏-586.6棒-586.6掌7段-455.8比-575.5嘱-586.6梯-586.6内8感-457.4县-575.5笨-586.6词-586.6肆IV猪1演级围岩深埋初辣期支护控制节歉点弯矩借单位：kN*追m裤位置（单元号袜）户拱顶（25）五拱腰（50）洁拱脚（55）啄最大（25）朴1汉11.60悔-0.47婆0.00唱11.60择2算11.55爪-0.47于0.00穗11.55战3尿11.57烂-0.47察0.00形11.57乌4奉11.52垂-0.48渔0.00戚11.52僚5旬11.50等-0.48近0.00殊11.50寇6盆11.45光-0.48狭0.00陆11.45煮7华11.47芒-0.48候0.00祝11.47违8棒11.41滴-0.49左0.00耐11.41=2\*GB3甩②惧IV造2拔级围岩中浅埋物段。计算得到历轴力图（图察4峡-撑10称）和弯矩图（蹄图崇4供-似11示）。诊IV驰2托级围岩中浅埋柳轴力图响IV忧2诊级围岩中浅埋输弯矩图浅选取轴力和弯伶矩最大节点、母拱顶、拱腰、帐拱脚五处节点串为控制节点，取用于初烟期支护喷射混壳凝土和钢管混但凝土支架的强宾度检算，具体披数值见表唱4墨-更11穿、表批4-12摸。丈IV揪2络级围岩中浅埋侮初期支护控制愤节点轴力避单位：kN赢位置（单元号盐）蝶拱顶（25）唱拱腰（50）栽拱脚（55）班最大（55）移1斯-910.3秘-1120.代0黄-1140.炮0湿-1140.辛0辜2踏-912.8变-1120.穷0蝴-1140.朱0森-1140.释0染3戚-911.7妨-1120.攻0嘉-1140.旬0灌-1140.京0肠4佩-914.4冷-1120.初0演-1140.芝0汁-1140.贡0副5区-915.3痒-1120.牛0煎-1140.方0电-1140.揉0锤6评-917.9夏-1120.富0股-1140.歌0发-1140.棕0旅7裂-916.8但-1120.故0你-1140.种0铺-1140.饰0所8仪-919.6丢-1120.码0亏-1140.享0裤-1140.野0剖IV象2筒级围岩中浅埋伍初期支护控制泪节点弯矩哨单位：kN*闹m守位置（单元号粒）救拱顶（25）扬拱腰（50）弊拱脚（55）丘最大（25）猜1效21.45锻-1.21而0.00孟21.45嗓2本21.36黑-1.22电0.00稠21.36础3产21.40症-1.21枕0.00罚21.40踪4乘21.30奏-1.23准0.00李21.30肾5僵21.27险-1.23俯0.00掘21.27错6辱21.17籍-1.25魂0.00象21.17菜7宽21.21尽-1.24姻0.00允21.21筋8柜21.11固-1.26惰0.00饼21.11=3\*GB3旦③掠IV2级围岩便深埋段。计算假得到轴力图（砖图仇4-12掀）和弯矩图（斯图姨4-13蓄）。田IV馋2傅级围岩深埋轴丘力图践IV提2片级围岩深埋弯消矩图旗选取轴力和弯炉矩最大节点、货拱顶、拱腰、滚拱脚五处节点骨为控制节点，毛用于初期支护邮喷射混凝土和携钢管混凝土支哀架的强度检算填，具体数值见呆表绕4嗽-悲13威、表催4烘-缴14榆。词IV先2侵级围岩深埋初践期支护控制节俱点轴力羞单位：kN恐位置（单元号廊）个拱顶（25）树拱腰（50）耗拱脚（55）扯最大（55）败1制-449.4明-557.0棍-568.0恭-568.0低2看-450.7探-557.0竟-568.0越-568.0叹3阻-450.1挖-557.0袄-568.0沉-568.0右4瞒-451.4具-557.0讽-568.0豪-568.0瞧5田-451.9床-557.0恳-568.0健-568.0岗6紧-453.2扣-557.0俘-568.0惹-568.0霉7他-452.6户-557.0冒-568.0将-568.0志8凉-454.0扑-557.0屿-568.0参-568.0给IV惭2蜡级围岩深埋初撒期支护控制节淡点弯矩泥单位：kN*随m胖位置（单元号爷）储拱顶（25）评拱腰（50）象拱脚（55）牙最大（25）境1究10.78劫-0.55宾0徐10.78浪2坐10.74皱-0.55芳0冶10.74禾3探10.76仰-0.55招0读10.76乖4池10.72稿-0.56筒0蹲10.72吵5嘴10.70匹-0.56打0织10.70鼠6约10.66斑-0.57维0界10.66佛7擦10.68凳-0.57夏0卧10.68妖8煎10.63割-0.58网0词10.63=4\*GB3雹④扮IV咬3绵级围岩深埋段戴。计算得到轴瓜力图（图餐4-14蹲）图（图渔4橡-呢15效）。风IV湿3焰级围岩深埋轴糖力图吵IV跃3稳级围岩深埋弯苦矩图科选取轴力和弯骂矩最大节点、击拱顶、拱腰、刘拱脚五处节点圾为控制节点，写用于初嫁期支护喷射混兽凝土和钢管混生凝土支架强度鼠检算，具体数抄值见表踏4汇-拥15笑、表色4金-眯16辱。莫IV灰3锯围岩深埋初期飘支护控制节点纸轴力炊单位：kN弦位置（单元号馋）围拱顶（25）李拱腰（50）匠拱脚（55）暴最大（55）群1脾-441.7搭-531.7喉-542.4顶-542.4墓2哗-442.7廊-531.7棵-542.4漏-542.4住3任-442.3严-531.7旋-542.4草-542.4待4睛-443.3惯-531.7也-542.4汉-542.4渐5捉-443.6蹈-531.7固-542.4显-542.4斩6短-444.6哀-531.7企-542.3猾-542.3够7遇-444.2裹-531.7虾-542.3壁-542.3爸8灌-445.3稿-531.7乔-542.3沾-542.3乡IV定3呼围岩深埋初期舞支护控制节点殃弯矩各单位：kN*恋m违位置（单元号俊）锋拱顶（25）单拱腰（50）仍拱脚（55）盗最大（25）造1宗9.85絮-0.65顶0.00娃9.85重2赤9.82巨-0.66扶0.00范9.82惰3沾9.83抬-0.66器0.00丹9.83熟4珠9.80靠-0.67坛0.00轻9.80克5惯9.79敢-0.67去0.00叙9.79摧6致9.76乘-0.69哨0.00洽9.76堪7桃9.77现-0.68望0.00率9.77饰8谊9.74嫂-0.70免0.00李9.74=5\*GB3堪⑤煎V零1索级围岩深埋段恩。计算得到轴周力图（图乳4皇-身16毁）和弯矩图（闯图奖4胡-皇17抄）。躺V播1借级围岩深埋轴云力图漂V阻1飞级围岩深埋弯配矩图拐选取轴力和弯登矩最大节点、骨拱顶、拱腰、仇拱脚、仰拱六盯处节点为控制乔节点，马用于初期支护河喷射混凝土和虹钢管混凝土支羽架的强度检算睁，具体数值见盛表鬼4啊-训17顿、表绩4王-朝18巩。雾V授1含围岩深埋初期社支护控制节点软轴力蜡单位：kN莫位置（单元）滔拱顶（25）谷拱腰（50）递拱脚（55）套仰拱（256祖）逢最大（55）妄3昌-600.0恒-711.1瓶-742.7缓-308.6军-742.7热4叙-600.9蓬-711.1宵-742.8敬-309.4集-742.8部5滤-601.2贿-711.1参-742.8难-309.6捞-742.8财6们-602.0础-711.1两-743.0悔-310.3社-743.0袋7职-601.7雕-711.1像-742.9茂-310.0咳-742.9讨8差-602.5蔽-711.1疗-743.1怜-310.8我-743.1示9腥-603.2歌-711.1饲-743.2粗-311.4杏-743.2罪10麻-604.1腿-711.1巨-743.3胸-312.2枝-743.3摧V工1童围岩深埋初期郊支护控制节点凝弯矩瑞单位：kN*岁m器位置（单元）削拱顶（25）套拱腰（50）电拱脚（55）泉仰拱（256究）片最大（55）撑3爽17.05时5.16貌-45.39任-0.02批-45.39勒4多17.05依5.31姨-45.91我-0.02塞-45.91岭5罚17.04些5.36购-46.08逼-0.03涝-46.08蒙6些17.04典5.50明-46.61箩-0.03沫-46.61据7巴17.04旁5.44蔽-46.38蒸-0.03腿-46.38云8杠17.04治5.60否-46.95战-0.04勇-46.95禽9躺17.04屠5.72次-47.41丹-0.05引-47.41俊10刘17.04座5.89亚-48.02役-0.06瑞-48.02=6\*GB3阀⑥价V雁2删级围岩浅埋段痛。计算得到轴真力图（图牺4伯-产18宜）和弯矩图（育图至4岛-灵19耗）。民V骑2助级围岩浅埋轴遭力图锋V尸2灿级围岩浅埋弯租矩图颈选取轴力和弯却矩最大节点、予拱顶、拱腰、赌拱脚、仰拱六统处节点为控制陕节点，用于初欢期支护喷射混仁凝土和钢管混阳凝土支架强度烈检算，具体数遮值见表舰4喉-删19爷、表辩4帽-握20撑。跃V塑2爆围岩浅埋初期点支护控制节点超轴力驴单位：kN息位置（单元）穴拱顶（25）锅拱腰（50）细拱脚（55）岁仰拱（256终）推最大（55）配3搂-566.6愧-656.0坚-687.0闪-295.1捎-687.0联4青-567.2贱-656.0剃-687.1专-295.7选-687.1扬5卫-567.4量-656.0窃-687.1鲁-295.9数-687.1描6局-568.0尾-656.0携-687.2梁-296.5博-687.2骄7晴-567.8掌-656.0宋-687.2谜-296.3叼-687.2烈8蛙-568.4你-656.0架-687.3罩-296.9棉-687.3霜9衔-568.9浮-656.0氧-687.4饭-297.4渠-687.4女10烧-569.5秧-656.0准-687.5至-298.1温-687.5善位置（单元）绞拱顶（25）避拱腰（50）洲拱脚（55）骗仰拱（256宿）采最大（55）庸3木14.99世6.56掩-48.58纱-0.18葡-48.58罚4骄15.00闸6.71漂-49.14把-0.21芦-49.14赶5成15.00凡6.76绑-49.32闪-0.22旱-49.32可6五15.01怠6.90慌-49.89处-0.24乔-49.89锻7海15.01稿6.84厚-49.64农-0.23半-49.64心8凶15.02性6.99旨-50.26吐-0.26婚-50.26榜9仆15.03态7.12港-50.74辈-0.28并-50.74倒10铜15.05肥7.28泪-51.39捎-0.32梳-51.39拿V兔2敏围岩浅埋初期脊支护控制节点盗弯矩辣单位：kN*颂m=7\*GB3拐⑦考V础2描级围岩中浅埋粮段。计算得到嘱轴力图（图智4辫-凡21型）和弯矩图（监图垂4择-适22退）。欠V墨2描级围岩中浅埋适轴力图长V匙2送级围岩中浅埋肿弯矩图裁选取轴力和弯抄矩最大节点、舰拱顶、拱腰、驰拱脚、仰拱六导处节点为控制册节点，用于初圈期支护喷射混选凝土和钢管混捏凝土支架强度欢检算，具体数贡值见表繁4正-画20窃、表犹4嫁-葡21虹。核V妙2责围岩中浅埋初都期支护控制节稍点轴力很单位：kN傍位置（单元）大拱顶（25）锣拱腰（50）初拱脚（55）腔仰拱（256捷）装最大（55）漠3鼻-984.5蛋-1129.蔽0储-1181.涨0开-569.1词-1181.物0锡4亦-985.7剂-1129.堡0岗-1181.鹰0旁-570.3塑-1181.予0步5豆-986.0孝-1129.侦0提-1181.朋0度-570.7佛-1181.号0粉6兴-987.1维-1129.壳0唇-1181.图0转-571.8港-1181.足0工7灶-986.7门-1129.黄0傅-1181.博0拖-571.3运-1181.港0夏8各-987.9班-1129.匙0惩-1181.岸0刻-572.6速-1181.政0茫9捧-988.8虫-1129.觉0哲-1182.连0姥-573.6衣-1182.的0灭10丝-989.9花-1129.策0深-1182.氏0建-574.9葬-1182.资0饥V下2祥围岩中浅埋初理期支护控制节忆点弯矩赵单位：kN*鸡m寿位置（单元）芽拱顶（25）皆拱腰（50）垒拱脚（55）贺仰拱（256源）垒最大（55）鼻3静24.67绝11.13叶-81.21就-0.43炕-81.21帖4舞24.66工11.40煎-82.13匪-0.47牢-82.13勤5反24.66圣11.49要-82.45备-0.49准-82.45呀6甜24.65郊11.76凯-83.39扬-0.53踪-83.39吐7假24.66币11.64设-82.98抄-0.51扛-82.98意8棋24.65鞠11.94速-84.00奉-0.57袍-84.00蹦9诉24.65尚12.17弱-84.82弹-0.61微-84.82声10先24.65交12.47机-85.91棍-0.67麻-85.91=8\*GB3氧⑧脑V马2虹级围岩深埋段捧。计算得到轴薯力图（图添4烘-背23似）和弯矩图（菌图辱4魂-茫24隔）。降V窑2罚级围岩深埋轴享力图劳V防2谎级围岩深埋弯朵矩图绵选取轴力和弯扩矩最大节点、渗拱顶、拱腰、柿拱脚、仰拱六弯处节点为控制钱节点，用于初足期支护喷射混何凝土和钢管混粉凝土支架强度尝检算，具体数防值见屋表纱4及-源22豆、表据4哨-厘23福。聋V踢2弟围岩深埋初期愉支护控制节点意轴力窜单位：kN仪位置（单元）趁拱顶（25）东拱腰（50）蜡拱脚（55）谣仰拱（256海）任最大（55）统3棵-563.8贿-656.0歉-687.1它-306.2咏-687.1众4唯-564.4锯-656.0干-687.2厨-306.8驱-687.2岔5减-564.6荐-656.0点-687.2甩-307.1闲-687.2都6蝶-565.1勉-656.0迈-687.4颠-307.7董-687.4已7漫-564.9纵-656.0立-687.3甚-307.4反-687.3餐8朴-565.5至-656.0妹-687.4惊-308.1辞-687.4肢9呢-566.0困-656.0纹-687.5索-308.6刘-687.5雨10网-566.6饱-656.0番-687.7饼-309.3干-687.7烤V妻2湿围岩深埋初期旱支护控制节点管弯矩盐单位：kN*乏m竞位置（单元）译拱顶（25）燃拱腰（50）离拱脚（55）催仰拱（256且）涉最大（55）刷3筐15.49羡6.56需-48.15合-0.20风-48.15扔4佣15.50愉6.70历-48.69悄-0.22全-48.69谢5懒15.51顽6.75田-48.88康-0.23冈-48.88住6季15.53苹6.90跌-49.44街-0.26贫-49.44尽7刷15.52纲6.84要-49.20岂-0.25末-49.20茄8勿15.54告7.00联-49.80坡-0.28丙-49.80柔9赵15.56旦7.12佣-50.28疯-0.30遭-50.28很10扩15.59盗7.29浮-50.93屑-0.34叉-50.93付（3）钢管混芒凝土支架及喷撞射混凝土截面壳强度检算凑1)钢管混惧凝土支架及喷村射混凝土内力思分配挠根据肆《JTGT津D70-20减10公路隧规道设计细则》般和《钢结构基个本原理》中对鱼于钢拱架及喷玻射混凝土的规胶定，钢拱架和承喷射混凝土进遵行强度校核时否轴力由钢拱架置与喷射混凝土吃共同承担，弯叔矩仅由钢拱架霜承担。钢管混既凝土支架代替库钢拱架工作，臣同样适用于下窄列计算公式：纯喷射混凝土承受担的轴力：降虽尾（水4魔-扫8制）弯喷射混凝土承燃担的弯矩：薯商结款刘（4-牙9凭）菊钢管混凝土支溪架承担的轴力轮：抚敏泡（4-卵10基）侵钢管混凝土支漂架承担的弯矩湿：完滤（4梳-梁11搂）刻式中，嫂N玩、螺M承—验算截面的摔轴力及弯矩（释kN，kN*库m）；获A巧c旷、坏A泄sc利—喷射混凝土墙及钢管混凝土穗支架计算截面筑的面积；确E沿c墨、中E梅sc悼—喷射混凝土橡及钢管混凝土宇支架的弹性模维量；滔N剪c畏、御N李sc涂—喷射混凝土磨及钢管混凝土帜支架分别承担红的轴力；泛M路c灾、文M中sc擦—喷射混凝土纺及钢管混凝土益支架分别承担骡的弯矩。销钢管混凝土支威架及喷射混凝俭土强度校核讽喷射混凝土截珍面受压强度校萍核应该满足下健列公式：硬桥宪聪（4-盆12霞）峡钢管混凝土支司架单向压弯截防面强度校核应子满足下列公式影：仗（谋4-优13录）柄式中，源x先c葡、妥x询sc忌—喷射混凝土纺、钢管混凝土袜支架强度校核辜系数；桂K缴hy撤—喷射混凝土柿的抗压强度综渗合安全系数，街取2.0；总R奉hy吵—喷射混凝土威的极限抗压强宪度，C30取剧30MPa；社N菊cp乔—钢管混凝土现支架抗压极限如承载力；做M睬cp捕—钢管混凝土稳支架抗弯截面惠极限承载力。捷隧道各级围岩泳初期支护强度活检算象结合荷载结构团法得到的各级躁围岩的初期支残护喷射混凝土岗内力（表葬4剑-戚9错~表筛4总-攻23古）和公式（4便-长8搭）~公式（4叫-欠13贤），对各级围形岩不同型号的舞钢管混凝土支子架强度和相应兔的喷射混凝土纳强度进行检算毕。=1\*GB3台①陡IV皮1虾级围岩深埋段稿，最大轴力值片出现在拱脚，浓最大弯矩值出叛现在拱顶，对辛拱脚和拱顶截条面都进行强度谢检算，结果见返表氏4址-立24桃、表苦4芦-鹰25餐。劫拱顶截面强度孙检算轧型号抄1吨2峰3集4亭5拖6途7翻8欲x拾c淘0.859剪0.837铃0.847司0.823揉0.816梯0.793缺0.803摔0.779润x扒cp竿1.196送1.082穷1.024踏0.927干0.857摄0.787怜0.761良0.700检YorN递N室N寇N快Y贫Y熔Y储Y猪Y剂拱脚截面强度振检算杏型号率1药2虚3且4召5袋6枝7亲8锋x截c馆0.553始0.538芒0.545兽0.528峰0.523贩0.507晋0.514萌0.497烛x暴cp傅0.220袖0.205叠0.222直0.206译0.206量0.193并0.206警0.193草YorN扭Y名Y踏Y遵Y货Y多Y秧Y题Y期根据表格数据堡判断，IV耐1伤级围岩深埋段果用含有1-8洞号钢管混凝土我支架的初期支侦护喷射混凝土铸数值模拟结果按都通过了强度装检算，考虑到朗数值模拟与实泉际情况的差异售以及成本的影圾响，IV走1醉级围岩深埋段怀初期支护推荐里使用3-6号纽钢管混凝土支通架，即133驾t5、133恋t6、140区t6、140叉t7四种规格镰的钢管混凝土逮支架。=2\*GB3愤②蛮IV格2两级围岩中浅埋午段，最大轴力稼值出现在拱脚合，最大弯矩值惰出现在拱顶，定对拱脚和拱顶汗截面都进行强田度检算，结果逐见表捡4渣-弦26婆、表浇4车-挤27虎。秧拱顶截面强度隐检算宜型号泽1换2健3骂4察5钻6绞7希8蜓x阁c吊0.859算0.837铸0.847足0.823酬0.816目0.793诚0.803右0.779乖x垦cp棋1.196押1.082活1.024刺0.927古0.857职0.787皱0.761联0.700歪YorN惯N顽N蹦N波Y血Y况Y往Y犬Y完拱脚截面强度像检算枝型号彩1尿2搜3巨4狂5念6隙7送8膜x询c白1.075像1.045镇1.059闪1.027未1.016核0.985高0.998斥0.966这x化cp泼0.428帐0.399赠0.430厦0.400锄0.401裁0.375极0.401迁0.375饼YorN离N额N贴N凤N田N转Y吵Y紧Y恐根据表格数据丝判断，IV段2启级围岩中浅埋驰段用含有1-糊8号钢管混凝牙土支架的初期资支护喷射混凝恶土数值模拟结碧果中只有6、吓7、8号同时牢通过了拱顶和辈拱脚的截面强驰度检算，考虑隐到数值模拟与扯实际情况的差碗异以及成本的抵影响，IV流2集级围岩深埋段耗初期支护推荐墓使用7、8号病钢管混凝土支壳架，即152尘t6、152导t7两种规格居的钢管混凝土悼支架。=3\*GB3蚁③腔IV丛2粥级围岩深埋段闯，最大轴力值眠出现在拱脚，射最大弯矩值出声现在拱顶，对影拱脚和拱顶截虏面都进行强度萝检算，结果见严表抱4椅-粗28绒、表盖4子-糕29疲。贝拱顶截面强度彼检算惨型号乏1帆2复3语4含5悬6教7都8面x赏c魄0.424装0.413剃0.418州0.406枪0.403情0.392锹0.396眨0.385擦x拦cp报0.581俘0.518刚0.462菜0.412及0.364辜0.330稻0.298贿0.270溉YorN路Y祸Y堡Y辫Y签Y父Y酱Y惑Y秩拱脚截面强度袄检算碌型号藏1肝2半3村4糖5揭6苍7勒8棵x永c吗0.536阻0.521优0.527跪0.511蜘0.506透0.491送0.497诵0.481铸x魔cp测0.213卸0.199液0.214帅0.199率0.200榨0.187唯0.200民0.187愉YorN拳Y毕Y垫Y躺Y户Y钩Y计Y锤Y鸣根据表格数据棉判断，IV终2飞级围岩深埋段明用含有1-8题号钢管混凝土掌支架的初期支蚊护喷射混凝土绝数值模拟结果锦都通过了强度赞检算，考虑到映数值模拟与实驱际情况的差异桥以及成本的影疾响，IV惰2算级围岩深埋段冶初期支护推荐疯使用3-6号脱钢管混凝土支缓架，即133翼t5、133枯t6、140偿t6、140浙t7四种规格努的钢管混凝土眼支架。=4\*GB3祖④绵IV副3熊级围岩深埋段珍，最大轴力值航出现在拱脚，裕最大弯矩值出歼现在拱顶，对雾拱脚和拱顶截末面都进行强度付检算，结果见岗表中4炎-春30唤、表阳4资-陵31妇。逼拱顶截面强度低检算鹰型号亲1爸2厚3拥4恳5壮6查7浇8罪x袋c韵0.417侦0.406忠0.411修0.399韵0.395懒0.384林0.389便0.377扎x美cp复0.530玉0.473孔0.422纠0.377摄0.333耐0.302旅0.273眯0.248雨YorN半Y股Y碌Y痕Y测Y不Y债Y事Y俊拱脚截面强度软检算抚型号奥1载2健3寿4奸5焰6抓7面8旁x汽c眉0.512澡0.497衔0.504翻0.488浇0.483摊0.469侮0.475查0.459垄x拘cp尝0.203驰0.190洗0.205谋0.190字0.191笔0.179适0.191厅0.178资YorN就Y削Y况Y凉Y扩Y绣Y影Y炎Y学根据表格数据迹判断，IV杀3绪级围岩深埋段拘用含有1-8广号钢管混凝土誓支架的初期支肤护喷射混凝土订数值模拟结果既都通过了强度求检算，考虑到单数值模拟与实拥际情况的差异叼以及成本的影罪响，IV忆3烧级围岩深埋段胶初期支护推荐弱使用3-6号沙钢管混凝土支皱架，即133横t5、133惨t6、140循t6、140缩t7四种规格冒的钢管混凝土促支架。=5\*GB3敬⑤相V陆1灶级围岩深埋段株，最大轴力出适现在拱脚，最机大弯矩出现在袭拱脚，故只对死拱脚都进行强拘度检算，结果怜见表冬4还-恳32者。氧拱脚截面强度阵检算没型号酬3芳4溪5朋6刘7三8年9岸10夜x金c柜0.570蛾0.556少0.551起0.538灾0.543瓣0.529粘0.517秧0.503零x水cp子1.948格1.766或1.567讲1.444鲁1.295树1.195危0.949条0.887画YorN党N责N恐N荡N抚N殊N甩Y挤Y有根据表格数据膊判断，V窑1佛级围岩深埋段涝用含有1-8嘉号钢管混凝土访支架的初期支肢护喷射混凝土兽数值模拟结果毫中只有9、1更0号通过了强洒度检算，考虑驼数值模拟与实笋际情况的差异纸和成本的影响济，V杏1消级围岩深埋段并支护推荐使用岂9、10号或贱更大规格钢管原混凝土支架，膝即使用168馆t7、168银t8或更大规纸格的钢管混凝鸣土支架，初期侨支护中应适当鹊增强其他支护怠的强度，保证起隧道开挖支护设的安全。=6\*GB3磨⑥址V祝2咐级围岩浅埋段掀，最大轴力出肿现在拱脚，最貌大弯矩出现在纵拱脚，故只对撞拱脚都进行强柔度检算，结果箱见表党4盏-笨33堡。豪拱脚截面强度驱检算央型号太3洗4晌5羡6李7句8萄9琴10溜x掌c霞0.528料0.514贫0.510未0.497磁0.503洋0.489狂0.479应0.465患x遥cp耗2.085偶1.890善1.678错1.546井1.386椒1.279目1.016婶0.949孟YorN鲁N衡N收N既N浪N核N待N谷Y恩根据表格数据坝判断，V杂2尽级围岩浅埋段例用含有1-8孩号钢管混凝土吓支架的初期支剑护喷射混凝土妖数值模拟结果贩中只有10号磨通过了强度检狂算，考虑到数为值模拟与实际倚情况的差异以玻及成本的影响谅，V柱2贝级围岩浅埋段磨初期支护推荐挪使用10号或宵更大规格钢管巷混凝土支架，充但直径不应超是过180，即牌使用168t慨8或更大规格镇的钢管混凝土旧支架。初期支琴护中应适当增仿强其他支护的虫强度，保证隧提道开挖支护的凤安全。=7\*GB3演⑦谷V蒸2搭级围岩中浅埋另段，最大轴力吓出现在拱脚，绩最大弯矩出现铅在拱脚，故只症对拱脚都进行方强度检算，结薯果见表椒4霜-找34您。势拱脚截面强度野检算忙型号齿3助4俭5允6课7狂8沈9梢10呜x扯c悔0.704遭0.686慢0.664玩0.647寿0.624族0.607亲0.552纳0.536偏x悬cp锋2.948草2.682卫2.421腐2.237述2.062慰1.908锻1.583确1.482匆YorN猎N虽N宗N妥N只N膀N益N扶N笋根据表格数据钩判断，V财2警级围岩中浅埋束段用含有1-谱8号钢管混凝登土支架的初期颜支护喷射混凝层土数值模拟结倦果全都没有通残过强度检算，油考虑到数值模腐拟与实际情况兵的差异以及成鹊本的影响，V棒2雅级围岩中浅埋辜段初期支护不遣推荐使用上述菜8种钢管混凝宪土支架，可以祖考虑更大规格失的支架模拟。=8\*GB3境⑧娱V爱2礼级围岩深埋段氏，最大轴力出隔现在拱脚，最弄大弯矩出现在否拱脚，故只对垫拱脚都进行强鸭度检算，结果解见表芒4补-亿35蜓。驻拱脚截面强度裙检算盾型号凤3盈4原5披6载7粪8饥9胞10请x签c覆0.528筑0.515页0.510冻0.497遗0.503诱0.489金0.479溪0.465顽x芽cp盘2.067戚1.873斩1.663皇1.532监1.374峡1.267援1.007助0.941烛YorN搞N肤N绘N前N女N每N吗N权Y冬根据表格数据熔判断，V究2陵级围岩深埋段饶用含有1-8诚号钢管混凝土络支架的初期支领护喷射混凝土叉数值模拟结果怖中只有10号充通过了强度检源算，考虑到数海值模拟与实际桂情况的差异以排及成本的影响清，V馒2鸭级围岩深埋段术初期支护推荐铲使用10号或匙更大规格钢管招混凝土支架，广但直径不应超蛛过180，即厦使用168t美8或更大规格证的钢管混凝土她支架。初期支眼护中应适当增遇强其他支护的奴强度，保证隧工道开挖支护的迅安全。印4惩.佩1.3呜各级围岩初期遗支护钢管混凝赌土支架设计作整理4克.1.2遮节各级围岩情副况初期支护喷胞射混凝土截面凝强度检算结果存，得到钢管混律凝土支架在这境8种围岩情况终下的推荐使用喝参数表宁4唤-干36智。辅不同围岩级别舒下钢管混凝土诉支架推荐使用辜参数表品围岩级别键埋深情况渣原用工字钢参汤数兄钢管混凝土支曾架参数遇Ⅳ伶1灶深埋较格栅钢架历钢管：133晨t5、133得t6、140值t6、140买t7畜核心混凝土：该C30旺Ⅳ棋2戒中浅埋们I16工字钢丑钢管：152叼t6、152猛t7蓬核心混凝土：蓝C30友深埋床I16工字钢涛钢管：133叉t5、133纠t6、140汪t6、140细t7滚核心混凝土：衬C30气Ⅳ刃3庸深埋触I16工字钢腥钢管：133奉t5、133悬t6、140四t6、140称t7拿核心混凝土：捕C30肉Ⅴ貌1昌深埋毕I18工字钢谨钢管：168医t7、168辞t8毛核心混凝土：察C30景Ⅴ惊2权浅埋融I20a工字赠钢避钢管：168忆t8灌核心混凝土：购C30虹深埋并I18工字钢阻钢管：168遵t8久核心混凝土：帽C30声运用制图软件循CAD进行了慕各级围岩钢管溜混凝土支架的苍支护图，见图北4胜-边25及~图遣4唐-辨30葛。4瓦斯隧道不动火施工技术及动火管理制度研究扣IV级深埋围断岩腰φ140t7璃钢管混凝土支命架图（cm）膏IV级深埋围材岩矩φ140t7尽钢管混凝土支诚架连接细节图肿（mm）锣IV级中浅埋炊围岩宋φ152t7蜡钢管混凝土支蛾架图（cm）撇IV级中浅埋抖围岩回φ140t7爬钢管混凝土支唯架连接细节图圣（mm）汉V级深埋围岩绑φ168t8需钢管混凝土支续架图（cm）宽V级深埋围岩贫φ168t8怖钢管混凝土支武架连接细节图或（mm）顷4.器2婶煤系地层软岩垄初支锚杆不动非火施工技术研徐究什4.淋2离.哨1茎煤系地层软岩浩初支锚杆不动街火施工必要性伙分析捆铁路、公路等穴隧道工程在贯椅穿山体时，由兰于客观地质条凶件的原因，往卫往不可避免穿闭过煤系地层，薯瓦斯作为成煤吗过程中的伴生盼气体，在隧道殖开挖掘进过程涉中，围岩平衡算被破坏，瓦斯每等有毒有害气扔体涌入开挖空监间，当瓦斯浓柴度达到一定浓龙度，遇到火花以会发生瓦斯燃庆烧或爆炸。示瓦斯气体无色会、无味、难溶突于水，比空气峡轻，瓦斯在空涛气中的浓度为麻5%～16%爷时，遇火、静派电等引火源易御引发爆炸。基杆于瓦斯的性质贿，常态难以觉帽察，必须借助激专门的仪器才质能测定，同时馋瓦斯隧道施工泛常沿用常规普垒通隧道初支施戚工工艺，如焊爽接、切割等工单艺中不可避免规产生火源。隧傅道在作业面开偿挖时，若按照役常规施工工艺反组织施工，在金初期支护工序罩施工时，电火飞花及掉落焊渣肠极易引燃瓦斯俯，甚至引起瓦焦斯爆炸等事故脸。初期支护的腾架设钢拱架作震业，因围岩新洗暴露面积大，驾瓦斯涌出量大洞，环境瓦斯浓热度高，动火作总业危险系数高驱。商由于目前隧道喂施工过程中完索全杜绝火源实吉现难度大，而丘且瓦斯检测不颠到位情况发生伟较多，为了避啊免在隧道内高旷瓦斯工区及煤刃与瓦斯突出工尊区段进行拱架牺焊接、切割等创动火作业，需雄采取针对性措遵施。第一，可贫在洞外预焊接棋及弯制的，将餐焊接及弯制工喘作改在洞外进们行；第二，对再必须在洞内进戏行连接的工作合，改常规的焊渡接工艺为栓接防、销接及绑扎制等不动火工艺对。寇4.眉2盒.骄2馆煤系地层软岩同初支锚杆不动缓火工艺施工概初期支护不动俘火施工主要分贝为以下两个阶她段：另（1）准备阶昏段静1)模具制艳作：在钢筋加诊工场地内，使殃用φ14、φ艇10钢筋按照执拱架设计弧度蠢、分节长度焊淘接形成模具，搏并在模具上按隔照连接筋设计然环向1m间距尊焊接短钢筋，衣形成连接筋套汽管焊接时限位检卡具；优2)连接套胸筒：钢拱架毅（永钢格栅匠）配在钢筋加工厂坝加工完成后，滑在钢拱架尺（怖钢格栅节）撕环向按lm间忘距焊接连接套耍筒，连接套筒物采用长度5c困m的φ42钢旧管，如图4况-吐31所示；户3)锁脚套谦筒：在钢拱架穗预定锁脚位置限焊接锁脚套简乎，锁脚套筒采摧用长度等于钢云拱架（钢格栅骗）径向厚度6蹦cm的φ50聪~断φ60钢管，识锁脚套简底部何焊接锁脚加强紫筋，如图4督-碧32所示；挎连接套简尽锁脚套筒携4）连接筋：广根据不同围岩赖级别所确定的传钢拱架间距d病，制作型连接么筋，考虑施工超误差，连接筋衬加工长度d-永5cm、d、卖d+5cm、怖d+10cm倦，（按单循环井2榀计算），债如图4隶-隐33所示；使5）锁脚锚杆絮（狸管坦）延：制作L型锚裳杆4套/榀，驼除L型弯钩外哑，直边长度设详计至基岩。若胜锁脚采用导管森，需制作U型习锁脚筋4套/尚榀，L型锚杆气及凵型锁脚筋浸制作，如图4夹-惰34所示。铃6）另现场配肯备8号绑扎铁职丝若干，用以质固定绑扎钢筋洞网片。胃连接筋谋锁脚锚杆捷（首2便）恰实施阶段延1)鸭提料：掌子面劳开挖、出碴、律排险及初喷作拉业循环完成后钞，根据开挖进舰尺确定钢拱架彻支立榀数及间似距，在钢筋加达工场提取相应处规格的钢拱架樱（钢格栅）、居相应长度的连糖接筋（采用锁吃脚导管工艺的蚊工点需提取U必型锁脚筋）。资作业人员根据盖测量结果，确匙定钢拱架（钢链格栅）支立位苹置及高程，尽沈量调整钢拱架私（钢格栅）底户部高程与设计及相符，以确保霞钢拱架滋（纵钢格栅够）炸连接筋安装顺裕利。院2控)钢拱架（侮钢格栅）支立技：第一榀钢拱介架支立时，利绞用U型连接筋饰与上循环相应渠位置的套简进馆行连接固定，宁固定筋安放顺亭序优先考虑双狐侧拱脚及拱顶小，固定筋安放时完成后可陆续公按设计位置安疲放连接筋直至尊安放完成。为匪便于连接筋顺哀利安放，连接卖套筒采用φ4书2钢管，连接汁筋与连接套筒璃的间隙可采用挪