【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 設(shè)計(jì)要求 初期支護(hù)設(shè)計(jì)一般規(guī)定 隧道應(yīng)作襯砌抵抗圍巖壓力，憑照隧道圍巖等級(jí)、地形地貌地質(zhì)壞境、施工條件按和使用規(guī)定這些條件， 光坑山 隧道擇取的為復(fù)合式襯砌；而復(fù)合式襯砌適用于下列的高速公路隧道、一、二級(jí)公路隧道。 隧道襯砌支護(hù)形式須綜合評(píng)析以下的情況，如斷面形狀、地質(zhì)條件情況、支護(hù)結(jié)構(gòu)的選擇、施工條件情況允許，并應(yīng)充分發(fā)揮圍巖的自穩(wěn)自承能力。同時(shí)襯砌設(shè)計(jì)和施工及眾多因素等方面需要保障足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，保障隧道做為永久性長(zhǎng)期安全使用。 襯砌結(jié)構(gòu)類型選擇和尺寸設(shè)置，應(yīng)憑照下列情況（使用要求高低、圍巖級(jí)別高低、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件好壞、隧道埋深深淺、結(jié)構(gòu)受力大小特點(diǎn)），且合并以下情況，如工程施工條件、壞境條件，通過工程經(jīng)驗(yàn)和結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì)的計(jì)算綜合評(píng)定確立。 初期支護(hù)設(shè)計(jì)原則 襯砌斷面宜采用曲邊墻拱形斷面。 隧道圍巖較差地段（如 Ⅴ 、 Ⅳ 級(jí)圍巖）應(yīng)布設(shè)仰拱。路面與仰拱之間需要采用混凝土、碎石、片石充填。 隧道洞口段應(yīng)設(shè)加強(qiáng)襯砌。隧道圍巖加強(qiáng)段的長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)（圍巖級(jí)別、地形、地質(zhì)、環(huán)境條件）綜合評(píng)定確立，依照工程類比可知兩車道隧道須大于10m，三車道應(yīng)需大于 15m。 圍巖較差段的襯砌應(yīng)向圍巖較好段延伸 5m 至 10m。 偏壓襯砌段應(yīng)向一般襯砌段延伸，一般不小于 10m。 如若人行或車行通道限界凈寬大于 3m 時(shí)，為保障隧道襯砌支護(hù)穩(wěn)定穩(wěn)固，須在交叉段布設(shè)一節(jié)加強(qiáng)段襯砌，且通道加強(qiáng)段的襯砌須延長(zhǎng)一段為 3m的長(zhǎng)度；而隧道行車主洞延伸一段大于 的長(zhǎng)度。 隧道深淺埋確定 隧道高度 H=內(nèi)輪廓線高度 +襯砌厚度 +預(yù)留變形量； 隧道寬度 B=內(nèi)輪廓寬 +襯砌厚 +預(yù)留變形量 。 各級(jí)圍巖段的隧道開挖高度和寬度： 故， Ⅴ 級(jí)圍巖： H=860+50 2? +26 2? +12=1024cm=； B=1110+50 2? +12 2? +26 2? =1286cm=； Ⅳ 級(jí)圍巖： H=860+40 2? +8+20=968cm=； B=1110+40 2? +8 2? +20 2? =1246m= Ⅲ級(jí)圍巖： H=860+35 2? +5+15=950cm=； B=1110+35 2? +5 2? +15 2? =1220m= 判定隧道 深埋 隧道或者 淺埋隧道 ，首先根據(jù)圍巖級(jí)別不同的性質(zhì)參數(shù)不同，查閱規(guī)范公式計(jì)算等效荷載壓力；并遵照分界 高度，并 綜合圍巖壓力計(jì)算的結(jié)果判斷 。在 Ⅲ 級(jí)圍巖條件下 : pqH=2h 式中： pH 分界深度； qh 荷載等效高 度， qh =q/γ 。 已知在 Ⅲ 級(jí)圍巖下 ,圍巖容重為 3=25 / mKN? ，則圍巖的坍塌高度為 h ： 2 [ 1 ( 5 ) ]Sh i B?? ? ? ? ? () 式中： S 圍巖的級(jí)別； ? 圍巖的重度； B 隧道的寬度； i B 每增減 1m時(shí)的圍巖壓力的增減速率，當(dāng) 5B? m 時(shí)取 ? 。 ? ?310 .4 5 2 1 0 .1 1 2 .2 0 5h ?? ? ? ? ?????? m 荷載等效高度： 3 .1 0 mq qhhh???? ? ? ? 故分界深度： 2 2 mpqHh? ? ? ? 又因?yàn)?Ⅲ 級(jí)圍巖埋置深度為 80m~332m pH ，所以 Ⅲ 級(jí)圍巖隧道為深埋。 在 Ⅳ 級(jí) 、Ⅴ級(jí) 圍巖條件下 : pqH = 式中： pH 深淺埋隧道的分界深度； qh 荷載等效高度， qh =q/γ 。 已知在 Ⅳ、 Ⅴ 級(jí)圍巖下，圍巖容重 分別 為 31=23 / mKN? 、 32 =20 / mKN? ， 則圍巖的坍塌高度為： 2 [1 ( 5 ) ]Sh i B?? ? ? ? ? 式中： S 圍巖的級(jí)別； ? 圍巖的重度； B 隧道的寬度； i B每增減 1m 時(shí)的圍巖壓力的增減率，當(dāng) 5B? m 時(shí)取 ? 。 當(dāng)圍巖為 Ⅳ級(jí)時(shí)，有： ? ?411 0 .4 5 2 1 0 .1 1 2 .4 6 5 6 .2 8hm?? ? ? ? ? ????? 荷載等效高度： 11 hq 6 .2 8 mqhh???? ? ? ? 故分界深度： 112. 5 2. 5 6. 28 15 .7 mpqHh? ? ? ? 當(dāng)圍巖為 Ⅴ 級(jí)時(shí)，有： ? ?512 0 .4 5 2 1 0 .1 1 2 .8 6 5 1 2 .8 6hm?? ? ? ? ? ????? 荷載等效高度： 22 hq 1 2 .8 6 mqhh???? ? ? ? 故分界深度： 12 .86 32 .15 mpqHh? ? ? ? 因?yàn)?Ⅳ 級(jí)圍巖埋置深度為 63m~420m 1pH =，所以 Ⅳ 級(jí)圍巖隧道為深埋。 因?yàn)?Ⅴ 級(jí)圍巖埋置深度為 0~253m，所以埋深小于 時(shí)為淺埋，大于 時(shí)為深埋。 圍巖壓力計(jì)算 Ⅴ 級(jí)圍巖計(jì)算 當(dāng) qh ? PH 時(shí)， 為達(dá)到容易的計(jì)算的目的，設(shè)立 圍巖中破裂面是一條與水平成 ? 角的斜直線 （圖 ） 。 巖石或 土體下沉，帶動(dòng) 旁邊 土體 沉降 ，整個(gè)土體 巖石沉降 時(shí)，又要受到 穩(wěn)固巖石 的阻力；分析 計(jì)算的時(shí)候?qū)?粘聚力 c 代入公式 ， 且 斜直線 設(shè)定為 假 定 破裂 滑移 面， 同時(shí) 采用計(jì)算摩擦角 ? 計(jì)算；旁邊 另一滑面并非破裂面， 所以 ，滑面阻 抗 力要小于破裂面的阻 抗 力， 如果其 滑面的摩擦角為 ? ， 那就 ? 值應(yīng)小于 ? ， 憑照規(guī)定，對(duì)于 V 級(jí)圍巖 15????， 。 圖 淺埋隧道圍巖壓力計(jì)算 示意圖 查閱 《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》 資料中 V 級(jí)圍巖指標(biāo)值可得如下參數(shù)： 重度 318 /kN m? ? ， 彈性抗力系數(shù) 180 /k MPa m? 變形模量 aE GP? 泊松比 ?? 計(jì)算摩擦角 0c 45?? 內(nèi)摩擦角 025?? 粘聚力 Mpa? 。 有下公式： 2( ta n 1 ) ta nta n ta n 2 . 6 5ta n ta nccc c???? ???? ? ?? () 側(cè)壓力系數(shù)為： ? ?ta n ta n= ta n 1 ta n ( ta n ta n ) ta n ta nccc??? ? ? ? ? ? ?? ? ? () ? ?2 . 6 5 1= 0 . 1 92 . 6 5 1 2 . 6 5 0 . 7 3 1 0 . 7 3? ?? ? ? ? 作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的豎直均布荷載 q淺 如下 : ）（淺淺 ??? tan1 tt BHHBQq ?? () ?????? ）（淺qKN/m2 所以作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)兩側(cè)的水平壓力為： 12,e H e h? ? ? ??? () 21 1 8 3 2 .1 5 0 .1 9 1 0 9 .9 5 /e KN m? ? ? ? 22 1 8 4 2 .1 9 0 .1 9 1 4 4 .2 9 /e KN m? ? ? ? 側(cè)壓力視為均布?jí)毫r(shí)： 121 ()2e e e?? () /e KN m? 當(dāng)隧道為深埋時(shí)： 豎直 壓力 為： ???深q KN/m2 水平壓力為： 1 3 ???深q KN/m2 Ⅳ 級(jí)圍巖計(jì)算 查閱《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》資料中 IV 級(jí)圍巖指標(biāo)值可得如下參數(shù)： 重度 320 /kN m? ? ， 豎直壓力為： 2 ???? qhq ? KN/m2 水平壓力為： 2 ???e KN/m2 Ⅲ 級(jí)圍巖計(jì)算 查閱 《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》 資料中 Ⅲ 級(jí)圍巖指標(biāo)值可得如下參數(shù)： 重度 325 /kN m? ? ， 豎直壓力為： ???? qhq ? KN/m2 水平壓力為： ???e KN/m2 支護(hù)形式的選擇及參數(shù)的確定 支護(hù)形式選擇須合理， 根據(jù) 隧道各方面 要求 ，如 圍巖地質(zhì)條件 、 施工條件，按照《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》中 的 規(guī)定， 并采用信息化指導(dǎo)施工 —— 新奧法原理設(shè)計(jì)，該隧道采用復(fù)合式襯砌， 即是防水板位于噴錨支護(hù)和素混凝土或鋼筋混凝土之間的情況 ， 且 初期支護(hù) 的各類別參數(shù)情況 ,初步取設(shè)計(jì)參數(shù)如表 。 表 表 隧道初期支護(hù)的設(shè)計(jì)參數(shù) 項(xiàng) 目 單位 圍 巖 級(jí) 別 V IV III 噴射混凝土 C20 混凝土 cm 25 20 10 徑向錨桿 直 徑 mm ? 25 ? 22 ? 20 長(zhǎng) 度 cm 350 300 250 錨桿布置 cm 60? 120 100? 120 120? 120 鋼筋網(wǎng) 直 徑 mm ? ? ? 鋼筋布置 cm 20? 20 20? 20 25? 25 鋼拱架 類型 I20b I14 初期支護(hù)計(jì)算 采用剪切滑移破壞法計(jì)算，如下圖 . 圖 剪切滑移破壞法示意圖 因?yàn)樗淼乐ёo(hù)由錨桿、鋼支撐、噴射混凝土聯(lián)合支護(hù)，假定它們的總支護(hù)抗力與圍巖自穩(wěn)能力各部分相加，即： 1 2 3 4P P P P P? ? ? ? () 式中： P — 所提供的總支護(hù)抗力； 1P —噴射混凝土提供的支護(hù)抗力； 2P —型鋼拱架 提供的支護(hù)抗力； 3P —錨桿提供的支護(hù)抗力； 4P —圍巖 自穩(wěn)能力 。 計(jì)算所得的 P 值應(yīng)不小于大于圍巖穩(wěn)定所須最小支護(hù)抗力值，即 minPP? 。 噴射混凝土提供的支護(hù)抗力 P1 值 ??? cossin21 sssb dP ? () 式中： sd — 噴射混凝土厚度； s? — 噴射得混凝土抗剪強(qiáng)度值，取 cs ?? ? （ c? 取混凝土的抗壓強(qiáng)度）； s? — 噴射混凝土的剪切角， ??30s? ； b— 剪切區(qū)高度； ?— 剪切滑移面的平均傾角，取經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)： 0= ) / 2? ? ??（ () 1 lnta no a