【正文】 強(qiáng)風(fēng)化花崗巖γ53/45★/100200160180///ⅢⅤ中強(qiáng)風(fēng)化花崗巖γ5323/45★/150230180190///ⅢⅤ下強(qiáng)風(fēng)化花崗巖γ53/45★/200250200200///ⅣⅣ4砂土狀碎裂巖γ53/35★/90150150150///ⅢⅤ中風(fēng)化花崗巖γ53/55★/350550500350302640ⅤⅢ2中風(fēng)化花崗巖斑巖γ53/55★/350550500350323043ⅤⅢ4塊狀碎裂巖γ53/50★/300300250300///ⅣⅣ微風(fēng)化花崗巖γ53/65★/5001000900350584465ⅥⅡ1微風(fēng)化煌斑巖Χ53/65★/5001000900350454050ⅥⅡ2微風(fēng)化花崗斑巖γ53/65★/5001000900350110100120ⅥⅡ第3章 初期支護(hù)設(shè)計(jì) 支護(hù)類型隧道工程建設(shè)得以順利進(jìn)行的保障就是隧道支護(hù)，建設(shè)隧道常用支護(hù)類型有噴射混凝土支護(hù)、錨桿、金屬網(wǎng)、鋼拱架等。 本場地為可進(jìn)行建筑的一般場地。綜合評價(jià)本場地范圍水文地質(zhì)條件屬簡單類型。本暗挖車站經(jīng)過的巖層主要為強(qiáng)—微風(fēng)化巖花崗巖、花崗斑巖，部分地段經(jīng)過青島山派生斷裂，斷裂帶內(nèi)主要為砂土狀碎裂巖塊狀碎裂巖4，其隧道圍巖分級為Ⅵ級，其余段的強(qiáng)—微風(fēng)化隧道圍巖分級為Ⅲ—Ⅴ級。本車站所處場地地貌類型為剝蝕斜坡，第11層粉質(zhì)粘土、第12層含砂粘性土富水性一般，透水性較差，—。該層巖石堅(jiān)硬程度為極軟巖，巖體完整程度為極破碎，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅴ級。該層巖石堅(jiān)硬程度為軟巖，巖體完整程度為較破碎，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅴ級。該層巖石堅(jiān)硬程度為堅(jiān)硬巖，巖體完整程度為較完整，巖體基本質(zhì)量等級Ⅲ級。該層巖石堅(jiān)硬程度為極軟巖，巖體完整程度為極破碎，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅴ級。該層巖石堅(jiān)硬程度為極軟巖，巖體完整程度為極破碎，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅴ級。 第1層素填土：褐色、黃褐色，松散，—。春季氣溫回升緩慢，較內(nèi)陸遲1個(gè)月；夏季溫?zé)岫嘤?，但無酷暑，冬季風(fēng)大溫低，但無嚴(yán)寒，持續(xù)時(shí)間較長。 自然地理概況 地理位置及交通概況 中山公園站車站工程位于天泰體育場南側(cè)，香港西路北段，車站范圍內(nèi)有榮成路、韶關(guān)路與香港路交匯，交通流量大，車站上方為北艦司操場，車站周圍無高大建筑物，車站北側(cè)臨近青島中山公園，有市政管線從香港西路下方通過。車站位于八大關(guān)建筑群及天泰體育場附近，全長均為減震斷面。 經(jīng)濟(jì)和安全問題 合理的支護(hù)形式、支護(hù)參數(shù)和支護(hù)材料可以節(jié)省工程開支，開挖時(shí)運(yùn)用機(jī)械設(shè)備出渣，自動化施工可以使工程具有經(jīng)濟(jì)性，合理進(jìn)行施工組織安排也可以達(dá)到經(jīng)濟(jì)施工的目標(biāo)。 本課題的主要研究內(nèi)容 我的研究課題“青島市地鐵一期工程（3號線）中山公園站2號風(fēng)道支護(hù)設(shè)計(jì)”，是一個(gè)比較完整的實(shí)際工程的支護(hù)組織施工設(shè)計(jì)，該課題的主要研究內(nèi)容分為以下幾個(gè)方面： 隧道圍巖壓力以及襯砌受力的計(jì)算 對隧道而言，圍巖壓力及襯砌受力的計(jì)算是隧道設(shè)計(jì)中非常重要的問題，因?yàn)樗苯雨P(guān)系到隧道開挖后初次支護(hù)方案的選型、注漿加固圈的厚度，以及具體的支護(hù)參數(shù)的確定。通過計(jì)算和典型工程類比選擇合理的支護(hù)參數(shù)，不僅可以節(jié)省支護(hù)材料，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)施工原則，還可以使隧道斷面更加合理，達(dá)到良好的支護(hù)效果。采用手算和計(jì)算機(jī)軟件校核的方法，準(zhǔn)確計(jì)算圍巖壓力。 研究的思路和方法軟弱圍巖隧道的支護(hù)問題，在研究思路與方法上要利用工程類比和理論計(jì)算相結(jié)合的，并且以手算為主，并結(jié)合計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行校核，最后對設(shè)計(jì)成果加以檢驗(yàn)。因此在這類圍巖中施工必須根據(jù)隧道開挖后可能產(chǎn)生的變形實(shí)態(tài)，采取相應(yīng)的技術(shù)對策，如：采用預(yù)支護(hù)（加固）方法控制掌子面前方先行位移以及掌子面擠出位移的對策；采取控制地表面下沉及拱腳下沉的技術(shù)對策；采取控制掌子面后方測量位移的對策；采取控制地下水的技術(shù)對策；采取有針對性的觀察、測量、前方圍巖探查等技術(shù)對策。由于軟巖強(qiáng)度較低，對工程擾動極其敏感，在受拉或受壓條件下將產(chǎn)生塑性區(qū)，使圍巖和支護(hù)發(fā)生變形。在設(shè)計(jì)的過程中將加深對自己所學(xué)的彈性力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、土力學(xué)、巖石力學(xué)、混凝土設(shè)計(jì)等課程的理解。但是城市隧道的建設(shè)面臨一系列的問題，軟弱圍巖就是其中之一。 Pregrouted big tube canopy. Keywords: Tunnels in soft rock。 reinforcement calculation of the secondary lining of tunnel。軟弱圍巖隧道具有自穩(wěn)差、易坍塌的工程特點(diǎn)，因此在這類圍巖中施工必須根據(jù)隧道開挖后可能產(chǎn)生的變形實(shí)態(tài)，采取相應(yīng)應(yīng)對措施，如：采取控制地表面下沉及拱腳下沉的技術(shù)；大管棚超前支護(hù)等： Pregrouted big tube canopy 。但是城市隧道的建設(shè)面臨一系列的問題，軟弱圍巖就是其中之一。所以本次設(shè)計(jì)的主要目的就是解決目前在軟弱圍巖隧道施工中的各種難題，控制隧道在開挖過程中的變形和圍巖松弛，減少施工臨時(shí)支護(hù)，防止坍塌，改善和提高現(xiàn)有技術(shù)水平。關(guān)鍵詞：軟弱圍巖隧道；新奧法；變形；施工管理AbstractWith rapid growth of urban economy and concentration of population, it bees urgent to construct urban tunnel and underground projects. But urban tunnel’s construction faced a lot of problems。 construction management。 Support in advance。所以本次設(shè)計(jì)的主要目的就是解決目前在軟弱圍巖隧道施工中的各種難題，控制隧道在開挖過程中的變形和圍巖松弛，減少施工臨時(shí)支護(hù)，防止坍塌，改善和提高現(xiàn)有技術(shù)水平。同時(shí)掌握相關(guān)的計(jì)算工具和軟件（mat lab 、cad、office），培養(yǎng)分析、解決問題的能力，結(jié)合工程實(shí)際，熟悉相關(guān)的國家規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，提高自己的專業(yè)素質(zhì)和能力。一旦施工方法和工程措施不當(dāng)，將極易發(fā)生初期支護(hù)變形侵限或者隧道塌方等工程災(zāi)害。我國《鐵路隧道施工技術(shù)指南》（TZ 204—2008），規(guī)定了特殊巖土和不良地質(zhì)地段隧道施工的原則，這些隧道包括以下圍巖條件下的隧道。在研究思路和方法上主要運(yùn)用以下知識： 支護(hù)方案的選擇針對工程的實(shí)際情況，綜合考慮圍巖性質(zhì)、支護(hù)設(shè)備和材料、工程造價(jià)以及場地的施工條件等各方面的信息，并且通過典型工程對比，選擇合理的支護(hù)方案。 襯砌受力的計(jì)算圍巖壓力采用荷載—結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模式計(jì)算，這種模式是假定已知地壓荷載和地層對結(jié)構(gòu)變形的約束抗力的條件下，按彈性地基上桿件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)力學(xué)原理進(jìn)行襯砌內(nèi)力計(jì)算。 支護(hù)效果驗(yàn)算和數(shù)值模擬支護(hù)效果的驗(yàn)算是保證工程能順利進(jìn)行的一個(gè)很重要的方面。 支護(hù)形式的對比和選型 現(xiàn)階段隧道的支護(hù)方案有許多種，目前常用的支護(hù)方式有鋼拱架支護(hù)、錨桿支護(hù)、噴射混凝土支護(hù)、管棚支護(hù)、整體式混凝土支護(hù)、復(fù)合式支護(hù)等形式。施工過程中還應(yīng)該提前預(yù)測不安全因素，并且制定相關(guān)預(yù)案。本站設(shè)置兩座風(fēng)亭，三座出入口，均為暗挖結(jié)構(gòu)，車站由風(fēng)道向車站中心施工。 地形地貌 本場地地貌形態(tài)為剝蝕斜坡，地勢較平坦，—。據(jù)2002年測定，最熱的7月份，℃，秋季天高氣爽，降水少，蒸發(fā)強(qiáng)；最冷的12月份，℃。 第四系上更新統(tǒng)沖洪積層（Q3al+pl） 第層粉質(zhì)粘土：黃褐色—褐黃色，可塑—硬塑狀，厚度：—，平均：。第中層強(qiáng)風(fēng)化花崗巖中亞帶：淺肉紅色，結(jié)構(gòu)構(gòu)造已大部破壞，厚度為：—。第層花崗巖中風(fēng)化帶：肉紅色，粗粒結(jié)構(gòu)，塊狀結(jié)構(gòu)，節(jié)理裂隙發(fā)育，以構(gòu)造、風(fēng)化裂隙為主，層厚度為：—。燕山晚期侵入巖脈（Χ53）第2層強(qiáng)風(fēng)化帶花崗斑巖：原巖風(fēng)化強(qiáng)烈，結(jié)構(gòu)構(gòu)造大部分已破壞。第2層：微風(fēng)化帶花崗斑巖：肉紅色，斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，局部節(jié)理裂隙發(fā)育，以構(gòu)造、風(fēng)化裂隙為主，揭露層厚度為：——。第4層塊狀碎裂巖：黃褐色，原巖為花崗巖，節(jié)理裂隙發(fā)育，地層厚度為：—。本次勘察取地下水樣1件，引用中山公園站—太平角公園站區(qū)間地下水樣2件，按《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB/T504762008）關(guān)于環(huán)境類別與作用等級評價(jià)如表21：表21 環(huán)境類別與作用等級評價(jià) 項(xiàng)目 孔號 SO42（） Mg2+（） Cl（）侵蝕CO2（）PH值氯化物環(huán)境化學(xué)腐蝕環(huán)境ZX0409/ⅣCⅤCQX0409194143ⅣC QX0404/ 依據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB/T504762008）綜合判定，在氯化物環(huán)境下地下水環(huán)境作用等級ⅣC，在化學(xué)腐蝕環(huán)境下地下水環(huán)境作用等級為ⅤC。受砂土狀碎裂巖、塊狀碎裂巖影響隧道圍巖分級為Ⅳ級，強(qiáng)風(fēng)化上、中亞帶及強(qiáng)風(fēng)化花崗斑巖隧道圍巖分級為Ⅴ級，該層巖土開挖時(shí)，拱部無支護(hù)時(shí)可產(chǎn)生較大的坍塌，側(cè)壁有時(shí)會失去穩(wěn)定，因此，應(yīng)采用復(fù)合襯砌，施工時(shí)應(yīng)注意局部巖石軟硬不均勻?qū)κ┕さ挠绊?。綜合評價(jià)本暗挖車站巖土工程條件屬中等復(fù)雜類型，暗挖范圍內(nèi)的巖土工程條件中等。本場地屬于場地基本穩(wěn)定區(qū)，適合地鐵站位建設(shè)。長管棚的施工方法對于Ⅴ級圍巖，長管棚應(yīng)采用φ1088 進(jìn)行超前支護(hù)，并設(shè)護(hù)拱，護(hù)拱長度為2 米，拱內(nèi)預(yù)埋φ1334 導(dǎo)向鋼管，環(huán)向間距50cm，仰角1176。超前小導(dǎo)管采用φ424 鋼管，環(huán)向間距40mm，外插角15176。噴射砼施工方法4 、鋼拱架施工方法 設(shè)計(jì)方法本工程支護(hù)參數(shù)綜合考慮圍巖級別、地形地質(zhì)、埋置深度、結(jié)構(gòu)跨度及施工方法等因素后通過工程類比，結(jié)合計(jì)算分析后確定。預(yù)留圍巖變形量應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況確定，并根據(jù)量測所反饋信息調(diào)整參數(shù)。圍巖的靜力作用是十分重要的，如果沒有這種作用，硐室的施工將是十分困難或者是不可能的。圍巖二次應(yīng)力的作用在無支護(hù)硐室中出現(xiàn)在硐室周圍的部分區(qū)域內(nèi)；在有支護(hù)結(jié)構(gòu)（臨時(shí)的或永久性支護(hù)）的硐室中表現(xiàn)為圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)的相互作用。在第一階段，由于巖體的變形，在硐室的周圍邊界上產(chǎn)生一般的擠壓。在第三個(gè)階段，硐頂和硐底的松動巖體開始變形，并向硐內(nèi)移動，硐頂松動巖石在重力作用下有掉落的趨勢，圍巖壓力逐漸增加。當(dāng)巖石比較堅(jiān)硬完整時(shí)，重分布后的應(yīng)力一般都在巖石的彈性極限以內(nèi)。 圍巖壓力的確定方法隧道開挖前，地層中各點(diǎn)的應(yīng)力保持著相對的平衡，地層處于相對靜止?fàn)顟B(tài)，稱為原始應(yīng)力狀態(tài)。在上覆地層自重作用下，豎直壓力為式中——上覆地層的平均重度；——從地面到單元體所處的深度（）。變形的大小性質(zhì)及大小是不同的。（2）經(jīng)驗(yàn)法或工程類比法它是根據(jù)大量以前工程的實(shí)際資料的統(tǒng)計(jì)和總結(jié)，按不同圍巖分級提出圍巖壓力的經(jīng)驗(yàn)數(shù)值，作為后建隧道工程確定圍巖壓力的根據(jù)的方法。目前我國隧道工程設(shè)計(jì)計(jì)算中，一般都是以某種簡化的假設(shè)為前提，考慮幾個(gè)主要因素的影響，通過經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算或受力分析，使其結(jié)果相對地接近實(shí)際圍巖壓力的情況?，F(xiàn)行設(shè)計(jì)方法中取塌落拱范圍內(nèi)的全部巖石的重量作為支護(hù)結(jié)構(gòu)的主動荷載就是從這一點(diǎn)出發(fā)的。當(dāng)隧道埋深時(shí)，為深埋隧道，反之，則為淺埋隧道埋深小于或等于等效荷載高度時(shí)的圍巖壓力計(jì)算當(dāng)隧道埋深小于或等于等效荷載高度時(shí)，荷載視為均布垂直壓力，按下式計(jì)算：式中——垂直均布壓力（）；——隧道上覆圍巖重度（）；——隧道埋深（），指坑頂至地面的距離。表43 級圍巖的值圍巖級別I、II、IIIIVVVI值（～）（～）（～）埋深大于等效荷載高度時(shí)的圍巖壓力計(jì)算 當(dāng)隧道埋深大于等效荷載高度而小于等于分界深度時(shí)，為了便于計(jì)算，假定圍巖中形成的破裂面是一條與水平成角的斜直線。據(jù)正弦定理式中——側(cè)壓力系數(shù)，按下式計(jì)算：由上述式子可求得作用在HG面上的總垂直壓力由于GC、HD與EG、EF相比往往較小，而且襯砌與巖土體之間的摩擦角也不同，前面分析時(shí)均按計(jì)，當(dāng)中間土塊下滑時(shí)，由FH及EG面?zhèn)鬟f，考慮壓力稍大些對設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)也偏于安全，因此，摩阻力不計(jì)隧道部分而只計(jì)洞頂部分，即在計(jì)算中用H代替h，這樣上式可改寫為由于，故式中——隧道寬度（）。本課題采用此計(jì)算方法。外輪廓線半徑，；拱軸線半徑，；拱軸線各段圓弧中心角。單位位移值計(jì)算如下：計(jì)算過程見表45。 圖44 襯砌結(jié)構(gòu)計(jì)算圖示（單位：m）山東科技大學(xué)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）表45 載位移計(jì)算表截面bQhE積分系數(shù)1/30000000000000000114223