【正文】 作用下 ， 產(chǎn)生冒落和塌滑運(yùn)動(dòng)。 (3)軟巖隧道的失穩(wěn) ， 是隧道開挖引起的應(yīng)力重分布超出圍巖強(qiáng)度或造成圍巖過分變形而造成的。裂隙的分布不同 ， 也對圍巖的穩(wěn)定造成不同的影響 ， 當(dāng)節(jié)理傾角大于 30176。軟巖對隧道失穩(wěn)的影響 有： (1)巖體力學(xué)性質(zhì)的影響 ： 軟巖的力學(xué)特性如各向異性、塑性、擴(kuò)容性、膨脹性、流變性等 ， 都對圍巖的穩(wěn)定有重要影響。根據(jù)地質(zhì)調(diào)查，隧址內(nèi)灰?guī)r有輕微溶蝕裂縫及少量的溶蝕坑洞，屬輕微溶蝕區(qū)，該隧道灰?guī)r主要以夾層存在于千枚巖中，巖溶對隧道工程有一定影響。然而，軟弱圍巖隧道坍方、作業(yè)人員傷亡等事故卻時(shí)有發(fā)生，隧道建設(shè)的安全現(xiàn)狀無法與當(dāng)前的形勢相適應(yīng)。 兩 水隧道的襯砌結(jié)構(gòu)采用復(fù)合式襯砌， 斷面形式為曲墻拱形斷面 ， 預(yù)留變形量為 35cm， 初期支護(hù)采用錨、噴、網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu) ，二次襯砌厚度為 60cm，主筋采用 5Φ 22，縱向連接筋采用 Φ 14，箍筋采用 Φ 8。 為了保證供電正常 ， 滿足施工需要 ， 配置了 3 路供電線路 ， 主供電線路 為 35kV 的 線路 ，供電 能力 為 2050kVA， 潛在供電能力 3950kVA。上臺階施工至 3～ 5m 后，開挖中部臺階，接長鋼架，施作洞身結(jié)構(gòu)的初期支護(hù)及封底，工序與上臺階相同。分四個(gè)斷面分別進(jìn)行光面爆破，一共布置 170 個(gè)炮眼。然后根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行二次襯砌，不間斷進(jìn)行施工監(jiān)測。算出荷載以后，要進(jìn)行配筋，即根據(jù)計(jì)算出來的內(nèi)力值進(jìn)行配筋，根據(jù)容許應(yīng)力法進(jìn)行配筋設(shè)計(jì)最后 進(jìn)行強(qiáng)度檢算和抗裂檢算。 二、 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 軟弱圍巖對隧道失穩(wěn)的影響 ： (1)巖體力學(xué)性質(zhì)的影響：軟巖的力學(xué)特性如各向異性、塑性、擴(kuò)容性、膨脹性、流變性等 ， 都對圍巖的穩(wěn)定有重要影響； (2)巖體結(jié)構(gòu)及裂隙分布 的影響在地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)中形成的結(jié)構(gòu)面 ， 一般情況下 ， 其強(qiáng)度遠(yuǎn)低于母巖； (3)軟巖隧道的失穩(wěn) ， 是隧道開挖引起的應(yīng)力重分布超出圍巖強(qiáng)度或造成圍 巖過分變形而造成的； (4)地下水的影響 。根據(jù)地質(zhì)調(diào)查，隧址內(nèi) 圍巖級別 主要 為 Ⅴ 級 圍巖，洞內(nèi) 灰?guī)r有輕微溶蝕裂縫及少量的溶蝕坑洞，屬輕微溶蝕區(qū)，該隧道灰?guī)r主要以夾層存在于千枚巖中，巖溶對隧道工程有一定影響。 。 ：包括設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的主要規(guī)范規(guī)程及主要原則。 。 應(yīng)附圖：工程平面圖、地質(zhì)縱剖面圖，襯砌結(jié)構(gòu)橫剖面圖，計(jì)算模型及計(jì)算結(jié)果圖，施工方法圖平、橫、剖面圖，典型工法步序圖、施工監(jiān)測測點(diǎn)布置圖等。隧址區(qū)總體上山勢陡峻，地面起伏較大，基巖裸露，降水量較小，地下水補(bǔ)給來源不足。 本設(shè)計(jì)所選區(qū)段為兩水隧道斜井工區(qū)，隧道洞身里程 DK358+894~DK360+231， 總長為1337m， 工程難點(diǎn)是控制隧道的大變形，同時(shí)保證工期。荷載計(jì)算主要包括松動(dòng)壓力的計(jì)算，即采用單線隧道按破壞階段設(shè)計(jì)時(shí)垂直壓力公式計(jì)算。利用鉆爆法進(jìn)行開挖，然后進(jìn)行 超前支護(hù) 與初支護(hù)，超前支護(hù)使用超前小導(dǎo)管注漿加固地層，初期支護(hù)包括錨噴支護(hù)，架設(shè)鋼拱架，鋼筋網(wǎng)。 隧道爆破采用鉆爆法施工。 隧道采用三臺階開挖，先開挖上部臺階，上部開挖完成后施作上部洞身結(jié)構(gòu)的初期支護(hù)。 施工監(jiān)測項(xiàng)目包括洞內(nèi) 圍巖 及支護(hù)狀態(tài)觀察，洞內(nèi)周邊位移觀測，拱頂下沉量測，支護(hù)、襯砌內(nèi)應(yīng)力，錨桿內(nèi)力，圍巖內(nèi)部位移。 根據(jù)“新奧法”施工的要求 ，文中進(jìn)行了以下設(shè)計(jì)，主要內(nèi)容包括： 隧道襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、隧道二次襯砌的結(jié)構(gòu)計(jì)算 以及 施工組織設(shè)計(jì)， 施工組織過程中又針對開挖和支護(hù)方法進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對施工過程中遇到的不良地質(zhì)地段，提出了相應(yīng)措施，同時(shí)對隧道的施工輔助作業(yè)進(jìn)行了簡要設(shè)計(jì)。 隨著我國鐵路路網(wǎng)的完善，建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的提高，特別是高速鐵路和客運(yùn)專線的大量修建，隧道建設(shè)規(guī)模和技術(shù)水平也踏上了一個(gè)新的臺階 。隧址區(qū)總體上山勢陡峻，地面起伏較大，基巖裸露，降水量較小，地下水補(bǔ)給來源不足。 國內(nèi)外現(xiàn)狀 軟弱圍巖 對隧道 失穩(wěn) 的影響 軟 弱圍巖一般是指巖質(zhì)軟弱、承載力低、節(jié)理 裂隙發(fā)育、結(jié)構(gòu)破碎的圍巖。巖體的強(qiáng)度往往受結(jié)構(gòu)面強(qiáng) 度控制。巖體在節(jié)理裂隙切割下形成的不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)塊體 ， 是地下工程松動(dòng)地壓的主要來源。 軟巖隧道失穩(wěn)破壞特征 軟巖隧道 失穩(wěn)， 一般表現(xiàn)為松動(dòng)破壞和變形破壞兩種形式。隧道開挖后 ， 在二次應(yīng)力作用下圍巖發(fā)生蠕變或強(qiáng)度降低 ， 當(dāng)變形最超過圍巖的塑變形允許量或強(qiáng)度降低至允許值后 ， 圍 巖發(fā)生破壞 ，隧道失穩(wěn)。 (3)變形速度高 ： 軟巖隧道初期收斂速度達(dá)到 3cm/d， 即使采用常規(guī)的錨噴支護(hù) ，軟巖隧道的收斂速度仍可達(dá)到 2cm/d， 而且其變形收斂速度降低緩慢。變形破壞在方向上的差異性往往導(dǎo)致支護(hù)結(jié)構(gòu)受力不均 ， 支護(hù)結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生巨大的彎矩 ， 這對支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定是非常不利的。因此 ，地壓隨時(shí)間而逐步增長 。 為有效 控制隧道工程安全風(fēng)險(xiǎn)，避免或減少坍方事故發(fā)生，應(yīng)以 “ 充分調(diào)動(dòng)圍巖的承載能力，有效控制圍巖變形和松弛 ” 為設(shè)計(jì)理念，按新奧法原理進(jìn)行軟弱圍巖隧道設(shè)計(jì)。 ② 錨桿支護(hù)。 ④ 掛鋼筋網(wǎng)。②格柵鋼拱架。 以上兒種支護(hù)是相輔相成的。在拱部，邊墻部位都要 進(jìn)行布置，鋼拱架采用鋼的種類，標(biāo)號，間距，采用的鋼筋網(wǎng)網(wǎng)格間距； 二是施工組織設(shè)計(jì)，包括：采用分步臺階法開挖施工方法，鉆爆法施工，采用光面爆破設(shè)計(jì)，采用挖掘裝載機(jī)進(jìn)行除渣，初期支護(hù)根據(jù)地質(zhì)條件不同而不同，主要采用錨噴網(wǎng)為主的支護(hù)方式，進(jìn)行二次襯砌仰拱要緊跟開挖面，之后再施工邊墻和拱圈，為了防水，可以進(jìn)行注漿防水，初期支護(hù)噴射混凝土防水，二次襯砌防水層防水，排水系統(tǒng)主要是在隧道內(nèi)安裝抽水泵進(jìn)行排水 。算出荷載以后，要進(jìn)行配筋，即根據(jù)計(jì)算出來的內(nèi)力值進(jìn)行配筋，根據(jù)容許應(yīng)力法進(jìn)行配筋設(shè)計(jì)最后進(jìn)行強(qiáng)度檢算和抗裂檢算 。然后根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行二次襯砌，不間斷進(jìn)行施工 監(jiān)測。洞身設(shè)有短鏈(DK357+=DK357+200)，短鏈長度為 。巖體受構(gòu)造影響，褶皺發(fā)育，薄片、薄層狀巖層被節(jié)理切割成碎塊狀，巖體極破碎，完整性差?！?75176。 石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 (2)地質(zhì)構(gòu)造 隧址處位于武都山字型構(gòu)造體系前弧，受多期次構(gòu)造的復(fù)合，揉皺及構(gòu)造節(jié)理發(fā) 育，其展布與區(qū)域構(gòu)造線基本一致，以近東西和北西西向?yàn)橹鳌?N， d=～ ， l=2～ 5m， 較平直，微張； J2： N60176。 N， d=～ ， l=～ ， 較平直，微張； J4： N30176。 S， d=～ ， l=～ 1m， 較平直，微張。 (4)不良地質(zhì)及特殊巖土 根據(jù)地質(zhì)調(diào)查，隧址內(nèi)灰?guī)r有輕微溶蝕裂縫及少量的溶蝕坑洞，屬輕微溶蝕區(qū)，該隧道灰?guī)r主要以夾層存在于千枚巖中，巖溶對隧道工程有一定影響。 (6)洞口位置的確定及洞門型式的選擇 ① 蘭州端洞口：按 早進(jìn)洞、晚出洞 的原則，根據(jù)地形地質(zhì)條件，控制邊仰坡石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 開挖高度，蘭州端洞口定于 DK357+082，采用單壓明洞門 ， 明暗分界里程 DK357+090附近 。 ② 隧道按噴錨構(gòu)筑法技術(shù)要求設(shè)計(jì)，隧道均采用曲墻帶仰拱復(fù)合式襯砌，初期支護(hù)采用噴錨支護(hù)。隧道洞身里程 DK358+894~DK360+231，總長為 1337m，洞身涉及地層主要為志留系中、上統(tǒng)千枚巖夾板巖、炭質(zhì)千枚巖夾板巖、灰?guī)r等，圍巖級別全部為 Ⅴ 級，根據(jù)地質(zhì)調(diào)查，隧址內(nèi)灰?guī)r有輕微溶蝕裂縫及少量的溶蝕坑洞，屬輕微溶蝕區(qū)，該隧道灰?guī)r主要以夾層存在于千枚巖中，巖溶對隧道工程有一定影響。 工程難 點(diǎn)及采取的對策與措施 本節(jié)簡單 列述工程難 點(diǎn)及采取的對策與措施，詳細(xì)內(nèi)容見表 22 表 22 工程難 點(diǎn)及 采取的對策與措施 工程 難 點(diǎn) 擬采取的對策與措施 控制隧道大變形 (1) 采用短開挖、加密支撐措施，防止圍巖變形過大二導(dǎo)致坍塌。 (5) 提高混凝土的強(qiáng)度，必要時(shí)可以采用鋼筋混凝土內(nèi)襯，或在襯砌中摻加鋼纖維。 (3)洞內(nèi)外采用有線、無線通訊方式，及時(shí)將掌子面附近的情況報(bào)告調(diào)度室，提高施工調(diào)度的效率。 隧道和明洞襯砌按破損階段檢算 構(gòu)件截面強(qiáng)度時(shí)，根據(jù)結(jié)構(gòu)所受的不同荷載組合，在計(jì)算中應(yīng)分別選用不同的安全系數(shù)。對地質(zhì)，大跨度，多跨度和有特殊要求的隧道，除采用工程類比法外，還應(yīng)結(jié)合數(shù)值解法或近似解法進(jìn)行分析確定。 計(jì)算模型 計(jì)算工況 兩水隧道斜井工區(qū)地質(zhì)主要為 Ⅴ 級圍巖，里程 DK358+894~DK360+231， 總長為 1337m，都屬于深埋隧道。 m q =18kN/m3 ~ 120176。m) Ⅴ 級圍巖二襯結(jié)構(gòu)軸力如圖 33 所示： 圖 33 Ⅴ 級圍巖二襯結(jié)構(gòu)軸力圖 (kN) 石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 結(jié)構(gòu)檢算 Ⅴ 級圍巖拱頂： 垂直壓力： q = 水平壓力： e = 仰拱彎矩最大處： 彎矩設(shè)計(jì)值： M=120kN?m。 受拉強(qiáng)度檢算：由 160 ?????he hbRKN l? (35) 得 Rl= 106Pa，故 Rl≥ KN 06( 1)eh ? /( b h)= 1510 1000 (6)/( 1 ) 成立，故不需要配筋 假設(shè)為大偏心構(gòu)件： 求受壓區(qū)高度 x： 石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 )( gggw AARbxRKN ???? (36) 由于采用對稱配筋，所以 gg AA ?? ，則由 bxRKN w? (37) 得出 x≥bRKNw=≤ 2a? =120mm 由于是大偏心受壓構(gòu)件，故有 )()2/( 00 ahARxhbxRKNe ggw ?????? (38) 即 100000? 1061()+360106Ag′ () 得 ?gA =11570mm2，最小配筋率為 %，最小配筋面積為 1200mm2，查表 取 5φ 22，?gA =1900mm2。 項(xiàng)目經(jīng)理部設(shè)項(xiàng)目經(jīng)理 1 人，副經(jīng)理 2 人，總工程師 1 人 。 為了便于指揮，合理用地，方便施工，項(xiàng)目經(jīng)理部在嶺底村附近自蓋和租用民房作為駐地，各項(xiàng)目隊(duì)于斜井洞口就近搭設(shè)活動(dòng)房屋或磚砌房屋，分別承擔(dān)隧道斜井及隧道正洞的施工任務(wù)。 隧道三項(xiàng)目隊(duì)承擔(dān)太行山隧道正洞 DK359+786～ DK360+231 段共長 445m 及斜井 124m 的施工生產(chǎn)任務(wù)。 主要臨時(shí)工程 (1)斜井洞口施工平面布 置 所選區(qū)段的 斜井洞口附近地形均比較開闊，為保證隧道施工的生產(chǎn)設(shè)施、機(jī)械設(shè)備、施工場地和運(yùn)輸、棄碴的需要，因地制宜地規(guī)劃布置施工場地，選擇引入便道，充分利用斜井洞口掘進(jìn)棄碴填筑作為隧道施工場地，并逐步擴(kuò)大，完善施工場石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 地與設(shè)施，為隧道的施工提供充足的施工作業(yè)場地。施工場地 四周設(shè)排水溝，洞口路塹地段兩側(cè)排水溝與洞口端墻上方天溝形成閉合排水系統(tǒng)，棄碴場擋墻設(shè)盲溝及排水管，將天溝與排水溝積水匯流引入洞外設(shè)污水沉淀池和凈化池，經(jīng)沉淀和凈化處理后排入河溝。 無線通信系統(tǒng)包括： KG510 型基站、固定臺、 TK378 移動(dòng)手持機(jī)、 TK868 車載臺和 ST853 集群控制臺 (有無線接口 )。在掌子面的施工末端安裝同頻全向天線，滿足洞內(nèi)施工和運(yùn)碴車輛的不間斷通信。 生產(chǎn)用房主要設(shè)在隧道洞口附近，臨時(shí)生產(chǎn)房屋為空心磚墻石棉瓦屋面結(jié)構(gòu)。 施工進(jìn)度安排 每一工作循環(huán)時(shí)間安排 正洞作業(yè)面 Ⅴ級圍巖開挖作業(yè)循環(huán)時(shí)間 如表 41 所示 。2839。 洞口開挖及洞門砌筑 斜井洞口明挖段采用挖掘機(jī)分層開挖人工刷坡，自卸車運(yùn)輸。進(jìn)洞前做好洞門及洞口附近的排水、截水設(shè)施，并與路塹排水系統(tǒng)連通，以免地表水沖刷坡面。端墻混凝土澆注必須保證位置準(zhǔn)確，墻面坡平順，灌注混凝土?xí)r杜絕跑模。 洞門附屬工程要選用無風(fēng)化、無裂隙、無雜物、抗壓強(qiáng)度大于 30MPa 的干凈石料，按配合比拌制砂漿，砌筑時(shí)要砂漿飽滿，尺寸準(zhǔn)確，外露面平整，邊、仰坡按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行覆土綠化。 不偶 合系數(shù)：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，周邊眼不偶合系數(shù)在 ～ 范圍光爆效果最好。 E/W 一般為 ～ ，結(jié)合本隧道地質(zhì)特征 ， W 取 65cm。 裝藥結(jié)構(gòu)：周邊眼采用空氣間隔不耦合裝藥，光爆藥卷每隔一定距離綁扎在定位竹片上，導(dǎo) 爆索連接。 裝渣運(yùn)輸及棄渣 所選區(qū)段 斜井棄碴均采用無軌運(yùn)輸方式直接運(yùn)至棄碴場棄碴，斜井施工洞內(nèi)棄碴裝碴設(shè)備采用挖裝機(jī) 2 臺，大于 15t 自卸式汽車 6~8 臺，用于出碴運(yùn)輸。 炮眼深度 L=，掏槽孔比其它孔深 ～ 。 E/W 一般為 ～ ，結(jié)合本隧道地質(zhì)特征 ， W 取 70cm。 裝藥結(jié)構(gòu)：周邊眼采用空氣間隔不耦合裝藥，光爆藥卷每隔一定距離綁扎在定位竹片上，導(dǎo)爆索連接。 (2) Ⅴ級圍巖臺階法開挖爆破 炮眼設(shè) 計(jì) 1)上臺階 ① 計(jì)算炮眼數(shù) ??/qSN ? (41) 開挖斷面 S= 單位炸藥耗藥量 q=裝藥系數(shù) τ= γ= N= qS