【文章內(nèi)容簡介】 ————備注斷面小、圍巖軟弱時，取小值一般均大于E，軟巖去較小的E時，W應(yīng)適當(dāng)增加軟巖取較小值，硬巖及斷面小時取大值超欠挖問題（1）隧道允許超欠挖值隧道的允許超欠挖應(yīng)符和表43的規(guī)定。隧道不應(yīng)欠挖，當(dāng)圍巖完整、石質(zhì)堅硬時，允許巖石個別突出部分（每1 ）侵入襯砌。對整體式襯砌，侵入應(yīng)小于1/3，并小于10cm。對錨噴支護襯砌不宜大于5cm；拱腳和墻腳以上1m范圍內(nèi)嚴(yán)禁欠挖。表43 隧道允許超挖值圍巖級別開挖部位ⅠⅡⅣⅤⅥ拱部平均10平均15平均10最大20最大25最大15邊墻、仰拱、隧底平均10平均10平均10（2）超欠挖的原因地質(zhì)條件：巖性、巖石結(jié)構(gòu)。如果隧道方向垂直于巖層走向，則破裂是整體的，超挖一般較少；但當(dāng)平行巖層走向時，則超挖較多。如遇軟弱圍巖或完整性差的地質(zhì)情況，更易產(chǎn)生超挖。鉆孔設(shè)備：大型鉆機比外插角構(gòu)造及設(shè)備自動化程度。鑿巖臺車外插角大和鉆孔深必然超挖量大，鑿巖設(shè)備自動化程度低也會影響鑿巖定位及鉆進深度，從而產(chǎn)生向外或向上的超挖偏差。炸藥品種及裝藥結(jié)構(gòu)的影響。爆破設(shè)計不當(dāng)。施工操作不當(dāng)。（3）防止或減少超欠挖的措施優(yōu)化每循環(huán)進尺，盡可能將鉆孔深度設(shè)計在4m以內(nèi)。選擇與巖石聲阻抗相匹配的炸藥品種。利用空孔導(dǎo)向，或在有條件時采用異型鉆頭鉆鑿有翼形缺口的炮孔。利用裝藥不耦合系數(shù)或相應(yīng)的間隔裝藥方式提高施工人員素質(zhì)，加強崗位責(zé)任制。 炮眼參數(shù)設(shè)計炮眼深度根據(jù)每一掘進循環(huán)所要求的進尺量和炮眼和炮眼實際利用率來確定，即 （41）式中 ―炮眼深度，m； ―每掘進循環(huán)所要求的進尺度，m； ―炮眼實際利用率，一般要求不低于85%根據(jù)施工中裝渣運輸能力、每個作業(yè)班的施工組織和隧道較高的掘進效率、炮眼利用率等情況。每掘進循環(huán)所要求的進尺度確定為=，由此利用式41可得：炮眼深度 =按照規(guī)范規(guī)定，—。炮眼數(shù)目炮眼數(shù)目主要與隧道斷面、巖石性質(zhì)和炸藥性能有關(guān)。炮眼過少，石渣過大，不利于出渣；炮眼過多工作量大，延長掘進時間。因此，應(yīng)在保證合理爆破效果的條件下，盡量減少眼數(shù)。鐵路隧道炮眼數(shù)目計算公式為： （42）式中 ―炮眼數(shù)量 ―單位用藥量，q=―，參考數(shù)據(jù)見表44 ―開挖斷面，―裝藥系數(shù)，即裝藥長度與炮眼全長的比值，隨圍巖和炮眼類別不同而不同，— ―每延米藥卷得炸藥量（kg/m），見表45表44 爆破1巖石用藥量工程項目炸藥類型巖石類別特堅石Ⅰ堅石Ⅱ—Ⅲ次堅石ⅢⅣ軟石Ⅴ導(dǎo)坑4─6硝銨炸藥62%膠質(zhì)炸藥7—9硝銨炸藥62%膠質(zhì)炸藥10—12硝銨炸藥62%膠質(zhì)炸藥擴大炮眼周邊炮眼底部炮眼硝銨炸藥半斷面拱部底部硝銨炸藥——全斷面硝銨炸藥—表45 2巖石硝銨炸藥每米重量藥卷直徑323538404550（kg/m）根據(jù)表4表45可確定式（42）中q、的值。炮眼的數(shù)量計算如下： （1）周邊眼數(shù)量根據(jù)表42中的數(shù)據(jù)，可以初步確定周邊眼的間距為600mm，周邊眼布置的弧線長度為： （43）周邊眼數(shù)量為：= 取=42（2）掏槽眼數(shù)量根據(jù)經(jīng)驗與圍巖的性質(zhì)可以確定掏槽眼的布置和數(shù)量掏槽眼分為三層布置，最內(nèi)層為3個，中間為6個，最外層為8個。（3）輔助眼數(shù)量初步確定輔助眼間距為700mm① 拱圈部分輔助眼數(shù)量a 第一層弧長 取 N1=9b 第二層弧長 取N2=7c第三層弧長 取N3=5(2) 底部炮眼a第一層弧長b第二層弧長(3)兩邊曲墻a第一層弧長b第二層弧長裝藥量計算如下（1）輔助眼炮孔單孔裝藥量及數(shù)量當(dāng)隧道掏槽眼爆破之后，輔助眼將會存在自由面，所以輔助眼的爆破計算需要計算最小抵抗線和隧道掏槽眼的間距、單孔的裝藥量和數(shù)量根據(jù)下式計算最小抵抗線： （44）―裝藥直徑，―炸藥相對做功能力，取130―巖石抗爆破系數(shù)，―算得= （45）輔助眼爆破炮孔間距=（～） （46）把的取值帶入下式=～取=隧道輔助眼裝單孔裝藥量 = （47）（2）周邊眼計算周邊眼將爆破出隧道內(nèi)襯砌面，以下計算周邊眼的單孔裝藥數(shù)、跑空間距和隧道周邊眼爆破最小抵抗線。①炮孔間距按照以下公式計算： （48）其中公式中：―=/(1)，是巖石的泊松比，―爆炸作用于炮孔壁上的壓力，按照以下公式計算 ≦ （49）―體積應(yīng)力狀態(tài)下的巖石強度提高系數(shù)，―巖石的抗壓強度，取80MPa― MPa―=2/(1)―炮孔直徑，把上述數(shù)值代到上式 =620mm取 =600mm②最小抵抗線計算： （410） =600/(～1) =600～750mm③計算炮孔裝藥量首先有下面的公式計算炮孔裝藥線密度 （411）其中為裝藥系數(shù)，用下面的公式求解 （412）以上兩個公式中各個字母的意思在如下說明―炸藥密度，取1000kg/m3―裝藥直徑，25cm―炸藥爆速3200m/s―爆破沖擊炮孔壁引起的壓力增大系數(shù)取10其他字母的含義同上 =把代入上述公式 =則單孔裝藥量上述計算結(jié)果總結(jié)在表46中表46 炮眼布置和參數(shù)表序號炮眼分類炮眼數(shù)雷管 段數(shù)炮眼深度(m)炮眼裝藥數(shù)量每孔藥卷數(shù)單孔裝藥量(kg)合計裝藥量(kg)1掏槽眼81152162331326363132124拱圈部分輔助眼9510577969987底部輔助眼87986999周邊眼421110曲墻輔助眼14159111213912合計122表47 爆破條件和預(yù)期爆破效果巖石級別Ⅱ級炸藥總耗量開挖斷面積炮眼利用系數(shù)鑿巖機臺數(shù)15臺每循環(huán)進尺炮眼深度，掏槽眼 炮眼總長度炮眼數(shù)目122個每開挖面炮眼個數(shù)炸藥種類硝銨炸藥每臺鑿巖機鉆鑿眼個數(shù)5—7個藥卷規(guī)格掘進每米的炸藥消耗量雷管種類毫秒電雷管掘進每米的雷管消耗量單位炸藥消耗量掘進每米的炮眼消耗量備注：圖中不表數(shù)字的炮眼為中空眼，不裝藥 9為周邊眼 11為輔助眼 3為掏槽眼圖43 炮眼布置圖河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第五章 隧道支護結(jié)構(gòu)設(shè)計第五章 隧道支護結(jié)構(gòu)的設(shè)計 隧道支護結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算方法 概述工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計通常都是力學(xué)分析計算的過程，這過程對地面結(jié)構(gòu)來說比較明確、簡便。不少可以直接根據(jù)構(gòu)件的工作環(huán)境及其承受荷載，計算出所需要的構(gòu)件材料的尺寸。但鐵路隧道等地下結(jié)構(gòu)則復(fù)雜很多，表現(xiàn)為：其一，是圍巖結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)有重大影響，但這種影響頗難用簡單模型或公式加以表達；其二，不同圍巖的影響很不相同，但開挖前不易把握圍巖的確切狀態(tài)；其三，圍巖對結(jié)構(gòu)的影響或者說兩者的相互作用，不僅和圍巖狀態(tài)有關(guān)，而且和構(gòu)件的類型、尺寸以致施工方法有關(guān)。鐵路隧道的支護結(jié)構(gòu)設(shè)計，通常都先用工程類比的方法，初步確定結(jié)構(gòu)的各項參數(shù)，然后按預(yù)設(shè)計計算出其構(gòu)件將出現(xiàn)的內(nèi)力和變形，在和其具有的承載能力和容許變形值相比較，判斷是否安全可靠。檢驗公式為：Z=RS （51）式中 R―結(jié)構(gòu)抗力 S―作用效應(yīng) Z―比較結(jié)果， 當(dāng)Z0時，結(jié)構(gòu)合格；Z0時，不合格；Z=0時，為極限狀態(tài)。這一判斷過程有三項計算工作。按照結(jié)構(gòu)尺寸及材料性能等計算R值。計算作用效應(yīng)S值。如何把R和S值適當(dāng)?shù)剡M行比較，即結(jié)構(gòu)合格與否的判定方法。 兩類計算模型構(gòu)建計算模型的目的是模擬結(jié)構(gòu)物的工作環(huán)境，使其能計算出結(jié)構(gòu)將會出現(xiàn)的內(nèi)力及變形，即S值。其計算模型大致可劃分為兩類：荷載結(jié)構(gòu)模型。該模型把圍巖和支護結(jié)構(gòu)截然分開，圍巖產(chǎn)生對支護的壓力，支護結(jié)構(gòu)承受圍巖傳來的壓力即荷載。地層結(jié)構(gòu)計算模型。該模型把圍巖和支護結(jié)構(gòu)看做一個整體，共同承載，協(xié)調(diào)變形。在模型中，圍巖時是承載主體，而支護結(jié)構(gòu)咋主要是約束和控制圍巖的變形，在這一點上恰和第一類模型相反。 本隧道選用的模型以為本隧道將選用復(fù)合襯砌支護結(jié)構(gòu)，所以本隧道支護結(jié)構(gòu)設(shè)計計算方法選用結(jié)構(gòu)力學(xué)計算方法。初期支護采用錨噴支護結(jié)構(gòu)，由噴射混凝土、錨桿、鋼筋網(wǎng)和鋼架等支護形式組合使用，根據(jù)不同圍巖級別區(qū)別組合。錨桿支護采用全長粘結(jié)錨桿，初期支護噴射混凝土材料采用C20級混凝土。二次襯砌采用現(xiàn)澆模筑鋼筋混凝土，混凝土采用C30級，鋼筋采用HRB335級，利用荷載結(jié)構(gòu)法進行襯砌內(nèi)力計算和驗算。表51 單線隧道復(fù)合襯砌的設(shè)計參數(shù)圍巖級別初期支護二次襯砌厚度（cm）噴射混凝土厚度（cm）錨桿鋼筋網(wǎng)鋼架拱墻仰拱拱墻仰拱位置長度間距Ⅱ4──────25─Ⅲ6─局部設(shè)置───2525Ⅳ1010拱、墻──必要時設(shè)置─3030Ⅴ1414拱、墻――拱墻仰拱必要時設(shè)置3535Ⅵ通過試驗確定預(yù)支護指預(yù)先設(shè)于隧道輪廓線以外一定范圍內(nèi)的支護或與開挖面后方的支護的共同組成的支護系統(tǒng)，是有效的輔助施工措施。可以在隧道開挖后至洞頂支護結(jié)構(gòu)產(chǎn)生支護作用前的時段內(nèi)，支承臨空的巖體，從而維持開挖面的圍巖穩(wěn)定。南呂梁山隧道預(yù)支護選用超前錨桿，小導(dǎo)管注漿及管棚，詳見表52， 超前錨桿設(shè)計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。表52 預(yù)支護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)計錨桿參數(shù)按經(jīng)驗選取（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，與鉆孔機具的鉆眼能力和開挖工序循環(huán)進尺相配合，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：拱部III級圍巖為5176。～30176。，IV級圍巖拱部為10176?！?0176。；邊墻為10176?！?0176。填充砂漿標(biāo)號≥200號，并選用早強砂漿。 小導(dǎo)管注漿設(shè)計小導(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剛度和預(yù)支護效果均大于超前