【正文】 類型確定隧道進(jìn)口位于淺層滑坡內(nèi)，地形上陡下緩，而且滑面在洞口附近切入到隧道洞室內(nèi)，圍巖穩(wěn)定性差。出口處圍巖分級為V級，區(qū)域巖質(zhì)穩(wěn)定、地形開闊。結(jié)合小康高速的整體設(shè)計(jì)、施工理念中的“零進(jìn)洞、無洞門”理念，經(jīng)綜合分析采用融入“無洞門”理念，具有簡潔明朗、有利于隧道洞口的環(huán)保、與周圍景觀十分和諧，給駕駛員以舒適的感覺等特點(diǎn)的削竹式洞門。由于隧道采用明洞出洞，洞門上部無回填土石，荷載較小，且對洞門下部地基進(jìn)行了土石置換，灰土回填夯實(shí)處理加固，地基承載力較好，故明洞洞門按照構(gòu)造要求設(shè)計(jì)，不需進(jìn)行洞門計(jì)算及驗(yàn)算。圖28 削竹式洞門 明洞設(shè)計(jì)(1)明洞基本參數(shù)設(shè)置進(jìn)口位于淺層滑坡內(nèi)，地形上陡下緩，而且滑面在洞口附近切入到隧道洞室內(nèi)，圍巖穩(wěn)定性差，隧道上覆地層厚度很薄。但該處地形平緩，地勢開闊，便于施工場地的布置。因此，考慮到支護(hù)和施工上的便利，左、右洞洞口段均設(shè)置明洞。出口段圍巖級別為V級，雖地形較陡，但為了保持洞口的自然環(huán)境，同時防止洞口仰坡對隧道洞口造成危害，可將隧道延伸至天然地表以外，以明洞方式接長隧道。由于明洞圍巖級別較差，垂直壓力和側(cè)壓力較大，故采用拱式明洞，并加設(shè)仰拱，明洞內(nèi)輪廓線與暗洞內(nèi)輪廓線一致。襯砌厚度設(shè)為30cm。襯砌材料采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，C25級混凝土,直徑25mmⅡ級鋼筋。明洞邊墻用5漿砌片石回填，拱部用挖方土回填，以利于排水。明洞斷面同隧道斷面，明洞采用全斷面整體式鋼筋混凝土襯砌，考慮到環(huán)境保護(hù)的要求，邊、仰坡采用空心植草、錨噴混凝土等防護(hù)措施確保安全。(2)明洞長度確定坍落拱高度按下式計(jì)算： (21)S—圍巖級別；B—隧道寬度(m)；—以B=5m為基準(zhǔn)，B每增減1m時的圍巖壓力增減率，當(dāng)B5m，取=；當(dāng)B5m，取=；①進(jìn)口段為IV級圍巖=當(dāng)埋深時，即為超淺埋隧道。設(shè)洞口段x m處埋深為，斜坡坡度為10176?！?5176。，%，則有。②出口段為V級圍巖=當(dāng)埋深時，即為超淺埋隧道。設(shè)洞口段x m處埋深為，斜坡坡度為60176?！?0176。，%，則有另設(shè)外接明洞2m。 建筑材料根據(jù)《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》，所選取的建筑材料如下：（1）明洞襯砌，鋼筋混凝土二次襯砌及洞內(nèi)溝管采用C25混凝土，素混凝土二次襯砌采用C20混凝土，初期支護(hù)采用C20噴射混凝土，仰拱回填采用C10混凝土。（1）直徑d12mm的鋼筋采用I級鋼，直徑d≥12mm的鋼筋及錨桿采用II級鋼；鋼拱架采用20b號及18b號工字鋼；注漿鋼管及長管棚采用熱軋無縫鋼管。（3）在III～I(xiàn)V類圍巖地段采用ZWII型藥卷作為錨固劑，超前錨桿采用早強(qiáng)沙漿作為錨固劑。（4）防水層選用≥400g/。河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第三章 圍巖壓力計(jì)算第三章 圍巖壓力計(jì)算 埋深類型判斷依據(jù)《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定淺埋和深埋隧道的分類，按荷載等效高度值，并結(jié)合地質(zhì)條件、施工方法等因素綜合判定。此處僅以Ⅳ級圍巖為例進(jìn)行判定。淺埋和深埋隧道的分類按式（31）判定， （31）式中：——淺埋隧道分界深度，m； ——荷載等效高度，按式（32）計(jì)算： （32） ——圍巖重度，； q——深埋隧道的垂直均布壓力()，按式（33）計(jì)算： （33） h——塌落拱高度，m，按式（34）計(jì)算； （34） ——圍巖級別； ——寬度影響系數(shù)，； ——隧道寬度（m）； ——每增減1m時的圍巖壓力增減率，B5 m時，取=.對IV級圍巖：在礦山法施工條件下，IVVI級圍巖取，IIII類圍巖取，即=根據(jù)包家山隧道工程地質(zhì)橫斷面圖，按式（35）、式（36）判斷Ⅳ級圍巖區(qū)的隧道最大埋深高度和最小埋深高度， （35） （36）然后，選取兩者的平均值h來加以判斷，青山段：=玉皇山段：=則有：，該隧道為深埋隧道。 圍巖壓力計(jì)算圍巖壓力計(jì)算仍以Ⅳ級圍巖為例進(jìn)行計(jì)算。由《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》（P29），IVVI級圍巖中深埋隧道的圍巖壓力為松散荷載時，其垂直均布壓力及水平均布壓力可按下列公式計(jì)算：考慮公式適用條件：其中：H——隧道開挖高度（m）；B——隧道開挖寬度（m）。滿足條件，故可以用以下公式計(jì)算。隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)的垂直均布壓力： （37） （38）式中：——垂直均布壓力（）； ——圍巖重度（）； ——圍巖級別； ——寬度影響系數(shù)，； ——隧道寬度（m）； i——每增減1m時的圍巖壓力增減率，以B=5m的圍巖垂直均布應(yīng)力為準(zhǔn)，當(dāng)B5 m時，取i=；當(dāng)B5m時，取i=。取s==23：，水平均布圍巖壓力：，取。河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第四章 襯砌設(shè)計(jì)第四章 襯砌設(shè)計(jì)預(yù)支護(hù)指預(yù)先設(shè)于隧道輪廓線以外一定范圍內(nèi)的支護(hù)或與開挖面后方的支護(hù)的共同組成的支護(hù)系統(tǒng)，是有效的輔助施工措施?？梢栽谒淼篱_挖后至洞頂支護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生支護(hù)作用前的時段內(nèi)，支承臨空的巖體，從而維持開挖面的圍巖穩(wěn)定。包家山隧道預(yù)支護(hù)選用超前錨桿，小導(dǎo)管注漿及管棚，詳見表41。表41 預(yù)支護(hù)類型類型適用條件技術(shù)要求超前錨桿III～Ⅳ級圍巖，開挖臨空面后的數(shù)小時內(nèi)可能剝落或局部坍塌的巖塊沿拱上部的縱向或沿拱腳附近的橫向設(shè)砂漿錨桿小導(dǎo)管注漿Ⅳ級圍巖自穩(wěn)能力很低沿拱上部的縱向或沿拱腳附近的橫向設(shè)φ42～50mm，長3～5m花管，管內(nèi)注漿管棚Ⅳ級及以上圍巖，無自穩(wěn)能力沿隧道外緣設(shè)φ≥80mm，長L≥10m的花管，管內(nèi)注漿，管外端支于鋼架上 超前錨桿設(shè)計(jì)超前錨桿又稱斜錨桿，是沿隧道縱向在拱上輪廓線外一定范圍內(nèi)向前上方斜插角，或者沿隧道橫向在拱腳附近以下方傾斜一定外插角的密排沙漿錨桿。前者為拱部超前錨桿，后者稱為邊墻超前錨桿。拱部超前錨桿用支托拱上部臨空面的圍巖，起插板作用。邊墻超前錨桿在我們采用的先拱后墻法開挖邊墻的過程中，將起拱線附近巖體所承受的較大拱部荷載傳遞至深部圍巖，從而提高了施工中的圍巖穩(wěn)定性。超前錨桿設(shè)計(jì)錨桿參數(shù)按經(jīng)驗(yàn)選取：（1）錨桿直徑：III級圍巖為18～22mm，Ⅳ級圍巖為20～24mm。（2）錨桿長度：一般為3～5m，與鉆孔機(jī)具的鉆眼能力和開挖工序循環(huán)進(jìn)尺相配合，拱部超前錨桿縱向兩排之間應(yīng)重疊1m以上的水平搭接段。（3）錨桿間距：III級圍巖為40～60cm，Ⅳ級圍巖為30～50mm。（4）錨桿外插角： III級圍巖拱部為5176?！?0176。，IV級圍巖拱部10176?！?0176。；邊墻為10176?！?0176。填充砂漿標(biāo)號≥200號，并選用早強(qiáng)砂漿。 小導(dǎo)管注漿設(shè)計(jì)小導(dǎo)管是沿隧道縱向在拱上部開挖輪廓線外一定范圍內(nèi)向前上方傾斜一定角度，或者沿隧道橫向在拱腳附近向下方傾斜一定角度的密排注漿花管。注漿花管的外露端通常支于開挖面后方的格柵鋼架上，共同組成預(yù)支護(hù)系統(tǒng)。注漿小導(dǎo)管既能加固洞壁一定范圍內(nèi)的圍巖，又能支托圍巖其支護(hù)剛度和預(yù)支護(hù)效果均大于超前錨桿。對于我們隧道施工中可能碰到的砂土層、砂卵（礫）石層、斷層破碎帶、軟弱圍巖淺埋段等地段很有幫助。小導(dǎo)管注漿設(shè)計(jì)錨桿參數(shù)按經(jīng)驗(yàn)選取，（1）小導(dǎo)管直徑：小導(dǎo)管用φ42～50mm熱軋無縫鋼管加工制成，長度3～5m。（2）小導(dǎo)管構(gòu)造：小導(dǎo)管前部應(yīng)鉆注漿孔?？讖綖?～8mm，孔間距10～20cm，并呈梅花形布置。前端加固成錐形，尾部長度不小于30cm，作為不鉆注漿孔的預(yù)留止?jié){段。小導(dǎo)管注漿參數(shù)按以下選?。簤鹤{泥砂漿水灰比～。當(dāng)圍巖破碎，巖體止?jié){效果不好時，同樣可以采用水泥—水玻璃雙液注漿?！?，必要時在孔口設(shè)止?jié){塞；小導(dǎo)管環(huán)向設(shè)置間距一般為20～50cm，外插角10176。～30176。兩組小導(dǎo)管間縱向水平搭接長度不小于100cm。 管棚設(shè)計(jì)管棚是將鋼花管安插在已鉆好的孔中，沿隧道開挖輪廓線外排列形成的鋼管棚，管內(nèi)注漿，必要時還可加鋼筋籠，并與強(qiáng)有力的型鋼鋼架組合成預(yù)支護(hù)系統(tǒng)以支承和加固自穩(wěn)能力極低的圍巖，對防止軟弱圍巖的下沉、松弛和坍塌等有顯著的效果。導(dǎo)管參數(shù)按經(jīng)驗(yàn)選?。簩?dǎo)管為熱軋無縫鋼管，外徑80～180mm，長度為10～45m，分段安裝，分段長度為4～6m，兩段之間用“V”型對焊或絲扣連接；導(dǎo)管上須鉆注漿孔，孔徑為10～16mm，孔間距為15～20cm，呈梅花型布置。導(dǎo)管的尾部留有不鉆孔的止?jié){段；導(dǎo)管中可以增設(shè)鋼筋籠，以提高導(dǎo)管的抗彎能力。與管棚配合使用的鋼架，可采用鋼軌、H型鋼及鋼管的加工而成。 初期支護(hù)設(shè)計(jì)初期支護(hù)指錨桿噴射混凝土支護(hù)，在包家山隧道中采用了鋼筋網(wǎng)和鋼架配合支護(hù)。 噴射混凝土支護(hù)設(shè)計(jì)（1）噴射混凝土支護(hù)設(shè)計(jì)厚度的計(jì)算對于噴層的抗局部沖切破壞或粘結(jié)破壞的計(jì)算如下，可按式（41）計(jì)算， （41）式中，——不穩(wěn)定巖塊重力，kg；——噴射混凝土設(shè)計(jì)抗拉強(qiáng)度，MPa；——不穩(wěn)定巖塊露出面周邊長度，cm；——安全系數(shù)。根據(jù)包家山隧道的具體情況計(jì)算，IV類圍巖分布區(qū)：cm其中，=，=10MPa，=，=。III類圍巖分布區(qū)的情況按構(gòu)造設(shè)計(jì)。，可按式（42）計(jì)算。 （42）式中：——噴層與巖面間的粘結(jié)強(qiáng)度，MPa； 其他符號意義同前。同樣根據(jù)包家山隧道隧道的具體情況計(jì)算，IV級圍巖分布區(qū)：cm其中，=，=30MPa，=，=。III級圍巖分布區(qū)的情況按構(gòu)造設(shè)計(jì)。所以得出結(jié)論：噴射混凝土與巖石的粘結(jié)強(qiáng)度，與巖體強(qiáng)度、巖面粗糙及潔凈程度等有關(guān)，一般情況是＞，在硬巖中，粘結(jié)強(qiáng)度能滿足要求，當(dāng)噴層厚度＜100mm時，多為沖切破壞；當(dāng)噴層厚度≥100mm時，粘結(jié)強(qiáng)度較低時，噴層可能為粘結(jié)破壞。（2）鋼筋網(wǎng)噴射混凝土支護(hù)設(shè)計(jì)包家山隧道施工的特殊地段，必須考慮架設(shè)鋼筋網(wǎng)來輔助支護(hù)。鋼筋網(wǎng)可提高噴射混凝土的抗剪和粘結(jié)強(qiáng)度，有利于抵抗巖石塌落和承受沖擊荷載，能提高噴層的整體性，使其應(yīng)力分布均勻，從而減少混凝土的收縮和噴層裂縫。在變形大而自穩(wěn)性差的軟弱圍巖的混凝土噴層中，應(yīng)設(shè)置1～2層鋼筋網(wǎng)。當(dāng)隧道掘進(jìn)遇到噴層與土砂層一起剝落時，此時可以安設(shè)防剝落鋼筋的網(wǎng)眼較密的鋼筋網(wǎng)效果會很好。鋼筋網(wǎng)噴射混凝土支護(hù)設(shè)計(jì)應(yīng)符合下列要求：A、鋼筋網(wǎng)噴射混凝土的厚度不應(yīng)小于100mm，且不能大于250mm；B、鋼筋網(wǎng)按構(gòu)造要求設(shè)計(jì)，鋼筋直徑一般為4～12mm，我們具體施工時可以參考選用直徑在6～10mm范圍內(nèi)的鋼筋；C、鋼筋間距考慮布置在150～300mm范圍之間；D、鋼筋網(wǎng)保護(hù)層厚度不應(yīng)小于20mm。 錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)錨桿在襯砌中取到的作用有：懸吊作用、組合梁作用、加固作用。錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算（錨桿局部加固計(jì)算）（1）錨桿加固拱部圍巖計(jì)算，一般按懸吊原理確定錨桿參數(shù)，計(jì)算簡圖如圖41所示，圖41 錨桿計(jì)算圖A、所需錨桿截面面積按式（43）、式（44）計(jì)算（錨桿將重力為的危巖錨固在穩(wěn)定巖體上，危巖使錨桿產(chǎn)生拉力和剪力， （43） （44）式中，N——危巖使錨桿產(chǎn)生的拉力，按式（45）計(jì)算： （45）Q——危巖使錨桿產(chǎn)生的剪力，按式（46）計(jì)算： （46）——鋼筋抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度，MPa；——鋼筋抗剪設(shè)計(jì)強(qiáng)度，MPa；——錨桿與地質(zhì)結(jié)構(gòu)面的夾角，度；——錨桿與鉛垂線的夾角，度；——安全系數(shù)。并且可按式（47）直接計(jì)算鋼筋直徑d， （47）式中符號意義同前。根據(jù)包家山隧7道的具體情況計(jì)算，IV級圍巖分布區(qū)：cm其中：kN kN =340MPa（按II級鋼筋設(shè)計(jì)強(qiáng)度選用）， =20176。，=5176。，=，=。III級圍巖分布區(qū)的情況按構(gòu)造設(shè)計(jì)。B、錨桿長度計(jì)算，按式（48）計(jì)算， （48）式中，——錨桿固端長度，cm，具體按式（49）計(jì)算， （49）其中，——砂漿與鋼筋的粘結(jié)力，MPa； ——鋼筋抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度，MPa； ——錨桿鋼筋直徑，cm； ——安全系數(shù)。 ——錨桿外露長度，cm，考慮設(shè)置托板、鋼筋網(wǎng)等要求， 外露長度按規(guī)定取為15cm，但此時不能超過噴射混 凝土的厚度； ——錨桿加固圍巖厚度，cm，一般用聲波由現(xiàn)場測定。具體計(jì)算、和的大小，IV級圍巖分布區(qū)：①錨桿固端長度：cm其中，=3MPa（選用螺紋鋼筋），=340MPa（II級鋼筋抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度），=，=。②錨桿加固圍巖厚度：的取值一般由聲波現(xiàn)場測定，我們按IV類圍巖特性并參考選取以往經(jīng)驗(yàn)值得到cm。③錨桿外露長度：cm