【文章內容簡介】 設計要求 初期支護設計一般規(guī)定 隧道應作襯砌抵抗圍巖壓力，憑照隧道圍巖等級、地形地貌地質壞境、施工條件按和使用規(guī)定這些條件， 光坑山 隧道擇取的為復合式襯砌；而復合式襯砌適用于下列的高速公路隧道、一、二級公路隧道。 隧道襯砌支護形式須綜合評析以下的情況，如斷面形狀、地質條件情況、支護結構的選擇、施工條件情況允許，并應充分發(fā)揮圍巖的自穩(wěn)自承能力。同時襯砌設計和施工及眾多因素等方面需要保障足夠的強度和穩(wěn)定性，保障隧道做為永久性長期安全使用。 襯砌結構類型選擇和尺寸設置，應憑照下列情況（使用要求高低、圍巖級別高低、工程地質和水文地質條件好壞、隧道埋深深淺、結構受力大小特點），且合并以下情況，如工程施工條件、壞境條件，通過工程經驗和結構設 計的計算綜合評定確立。 初期支護設計原則 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 級圍巖）應布設仰拱。路面與仰拱之間需要采用混凝土、碎石、片石充填。 隧道洞口段應設加強襯砌。隧道圍巖加強段的長度應根據（圍巖級別、地形、地質、環(huán)境條件）綜合評定確立，依照工程類比可知兩車道隧道須大于10m，三車道應需大于 15m。 圍巖較差段的襯砌應向圍巖較好段延伸 5m 至 10m。 偏壓襯砌段應向一般襯砌段延伸，一般不小于 10m。 如若人行或車行通道限界凈寬大于 3m 時，為保障隧道襯砌支護穩(wěn)定穩(wěn)固，須在交叉段布設一節(jié)加強段襯砌，且通道加強段的襯砌須延長一段為 3m的長度；而隧道行車主洞延伸一段大于 的長度。 隧道深淺埋確定 隧道高度 H=內輪廓線高度 +襯砌厚度 +預留變形量； 隧道寬度 B=內輪廓寬 +襯砌厚 +預留變形量 。 各級圍巖段的隧道開挖高度和寬度： 故， Ⅴ 級圍巖： H=860+50 2? +26 2? +12=1024cm=； B=1110+50 2? +12 2? +26 2? =1286cm=； Ⅳ 級圍巖： H=860+40 2? +8+20=968cm=； B=1110+40 2? +8 2? +20 2? =1246m= Ⅲ級圍巖： 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 ，首先根據圍巖級別不同的性質參數不同，查閱規(guī)范公式計算等效荷載壓力；并遵照分界 高度，并 綜合圍巖壓力計算的結果判斷 。在 Ⅲ 級圍巖條件下 : 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 圍巖的級別； ? 圍巖的重度； B 隧道的寬度； i B 每增減 1m時的圍巖壓力的增減速率，當 5B? m 時取 ? 。 ? ?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? ? ? ? 又因為 Ⅲ 級圍巖埋置深度為 80m~332m pH ，所以 Ⅲ 級圍巖隧道為深埋。 在 Ⅳ 級 、Ⅴ級 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 圍巖的級別； ? 圍巖的重度； B 隧道的寬度； i B每增減 1m 時的圍巖壓力的增減率，當 5B? m 時取 ? 。 當圍巖為 Ⅳ級時，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? ? ? ? 當圍巖為 Ⅴ 級時，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? ? ? ? 因為 Ⅳ 級圍巖埋置深度為 63m~420m 1pH =，所以 Ⅳ 級圍巖隧道為深埋。 因為 Ⅴ 級圍巖埋置深度為 0~253m，所以埋深小于 時為淺埋，大于 時為深埋。 圍巖壓力計算 Ⅴ 級圍巖計算 當 qh ? PH 時， 為達到容易的計算的目的，設立 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 旁邊 土體 沉降 ，整個土體 巖石沉降 時，又要受到 穩(wěn)固巖石 的阻力；分析 計算的時候將 粘聚力 c 代入公式 ， 且 斜直線 設定為 假 定 破裂 滑移 面， 同時 采用計算摩擦角 ? 計算；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 ? 值應小于 ? ， 憑照規(guī)定，對于 V 級圍巖 15????， 。 圖 淺埋隧道圍巖壓力計算 示意圖 查閱 《公路隧道設計規(guī)范》 資料中 V 級圍巖指標值可得如下參數： 重度 318 /kN m? ? ， 彈性抗力系數 180 /k MPa m? 變形模量 aE GP? 泊松比 ?? 計算摩擦角 0c 45?? 內摩擦角 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???? ???? ? ?? () 側壓力系數為： ? ?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? ?? ? ? ? 作用在支護結構上的豎直均布荷載 q淺 如下 : ）（淺淺 ??? tan1 tt BHHBQq ?? () ?????? ）（淺qKN/m2 所以作用在支護結構兩側的水平壓力為： 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? ? ? ? 側壓力視為均布壓力時： 121 ()2e e e?? () /e KN m? 當隧道為深埋時： 豎直 壓力 為： ???深q KN/m2 水平壓力為： 1 3 ???深q KN/m2 Ⅳ 級圍巖計算 查閱《公路隧道設計規(guī)范》資料中 IV 級圍巖指標值可得如下參數： 重度 320 /kN m? ? ， 豎直壓力為： 2 ???? qhq ? KN/m2 水平壓力為： 2 ???e KN/m2 Ⅲ 級圍巖計算 查閱 《公路隧道設計規(guī)范》 資料中 Ⅲ 級圍巖指標值可得如下參數： 重度 325 /kN m? ? ， 豎直壓力為： ???? qhq ? KN/m2 水平壓力為： ???e KN/m2 支護形式的選擇及參數的確定 支護形式選擇須合理， 根據 隧道各方面 要求 ，如 圍巖地質條件 、 施工條件，按照《公路隧道設計規(guī)范》中 的 規(guī)定， 并采用信息化指導施工 —— 新奧法原理設計，該隧道采用復合式襯砌， 即是防水板位于噴錨支護和素混凝土或鋼筋混凝土之間的情況 ， 且 初期支護 的各類別參數情況 ,初步取設計參數如表 。 表 表 隧道初期支護的設計參數 項 目 單位 圍 巖 級 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 度 cm 350 300 250 錨桿布置 cm 60? 120 100? 120 120? 120 鋼筋網 直 徑 mm ? ? ? 鋼筋布置 cm 20? 20 20? 20 25? 25 鋼拱架 類型 I20b I14 初期支護計算 采用剪切滑移破壞法計算，如下圖 . 圖 剪切滑移破壞法示意圖 因為隧道支護由錨桿、鋼支撐、噴射混凝土聯合支護，假定它們的總支護抗力與圍巖自穩(wěn)能力各部分相加，即： 1 2 3 4P P P P P? ? ? ? () 式中： P — 所提供的總支護抗力； 1P —噴射混凝土提供的支護抗力； 2P —型鋼拱架 提供的支護抗力； 3P —錨桿提供的支護抗力； 4P —圍巖 自穩(wěn)能力 。 計算所得的 P 值應不小于大于圍巖穩(wěn)定所須最小支護抗力值，即 minPP? 。 噴射混凝土提供的支護抗力 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度值，取 cs ?? ? （ c? 取混凝土的抗壓強度）； 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，取經驗數據： 0= ) / 2? ? ??（ () 1 lnta no a