【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 （3）DK341+345～DK345+870 Ⅳ級(jí)深埋復(fù)合式襯砌內(nèi)力計(jì)算的模型圖(圖410)、變形圖(圖411)、彎矩圖(圖412)和軸力圖(圖413)圖410 Ⅳ級(jí)深埋復(fù)合式襯砌計(jì)算模型圖411 Ⅳ級(jí)深埋復(fù)合式襯砌變形圖圖412 Ⅳ級(jí)深埋復(fù)合式襯砌彎矩圖圖413 Ⅳ級(jí)深埋復(fù)合式襯砌軸力圖 襯砌結(jié)構(gòu)強(qiáng)度檢算 襯砌結(jié)構(gòu)強(qiáng)度檢算原理當(dāng)時(shí)，由抗壓強(qiáng)度控制承載能力，不必檢算抗裂；當(dāng)時(shí)，由抗拉強(qiáng)度控制承載能力，不必檢算抗壓。（1）抗壓強(qiáng)度檢算按公式(415)計(jì)算： (415)式中， K――安全系數(shù)； ——混凝土或砌體的抗壓極限強(qiáng)度（MPa）；――構(gòu)件縱向彎曲系數(shù)；――軸向力偏心系數(shù)；――截面寬度(mm)；――截面高度(mm)。（2）從抗裂要求出發(fā)，混凝土矩形截面偏心受壓構(gòu)件的抗拉強(qiáng)度檢算按公式(416)計(jì)算： (416)式中，——混凝土的抗拉極限強(qiáng)度（MPa）；——截面偏心距； 其他符號(hào)意義同前(415)。 襯砌截面檢算結(jié)果（1）DK345+014～DK345+093 V級(jí)超淺埋復(fù)合式襯砌內(nèi)力檢算結(jié)果見(jiàn)表44 表44 V級(jí)超淺埋復(fù)合式襯砌內(nèi)力檢算結(jié)果項(xiàng)目拱頂拱肩邊墻拱腳仰拱彎矩/Nm+05+05100874519652709軸力/N+06+06+06+05+05偏心矩e0/me0/hAbs(e0/h)α1KN值/N+06+06+06+06+06極限值/N156000001767908817201073檢算結(jié)果抗拉不合格抗拉不合格抗壓合格抗壓合格抗壓合格（2）DK344+876～DK345+014 V級(jí)淺埋復(fù)合式襯砌內(nèi)力檢算結(jié)果見(jiàn)表45表45 V級(jí)淺埋復(fù)合式襯砌內(nèi)力檢算結(jié)果項(xiàng)目拱頂拱肩邊墻拱腳仰拱彎矩/Nm+05+05178888683593405軸力/N+06+06+06+06+06偏心矩e0/me0/hAbs(e0/h)α1KN值/N+06+06+06+06+06極限值/N11998804156000001754033117225925檢算結(jié)果抗拉不合格抗壓合格抗壓合格抗壓合格抗壓合格（3）DK341+345～DK345+870 Ⅳ級(jí)深埋復(fù)合式襯砌內(nèi)力檢算結(jié)果見(jiàn)表46表46 Ⅳ級(jí)深埋復(fù)合式襯砌內(nèi)力檢算結(jié)果項(xiàng)目拱頂拱肩邊墻拱腳仰拱彎矩/Nm9377958409軸力/N+05+06+05+05+05偏心矩e0/me0/hAbs(e0/h)α111KN值/N+06+06+06+05+05極限值/N12128608130000001560000015600000檢算結(jié)果抗拉合格抗壓合格抗壓合格抗壓合格抗壓合格 襯砌截面配筋 襯砌截面配筋步驟襯砌結(jié)構(gòu)配筋按對(duì)稱(chēng)配筋。偏心受壓構(gòu)件截面配筋步驟歸納如下：(1)根據(jù)結(jié)構(gòu)圖形可得出截面尺寸b,h；以及混凝土保護(hù)層厚度和。(2) 根據(jù)截面內(nèi)力，計(jì)算偏心距=M/N，確定附加偏心距 (20mm或h/30的較大值)，進(jìn)而計(jì)算初始偏心距+(3)根據(jù)大偏心受壓構(gòu)件截面強(qiáng)度計(jì)算公式 計(jì)算x值(4),判斷大小偏心受壓(5)若為大偏心受壓,則需進(jìn)一步比較x與2的大小。①若x滿(mǎn)足,那么依據(jù)下面公式計(jì)算鋼筋面積②若x值不滿(mǎn)足條件x，那么依據(jù)下面公式計(jì)算鋼筋面積(6)若為小偏心受壓，則按下面的公式計(jì)算鋼筋面積(7)將計(jì)算所得的和,根據(jù)截面構(gòu)件要求(滿(mǎn)足最小配筋率)確定鋼筋的直徑和根數(shù)，并繪制出截面配筋圖。式中，――初始偏心距(mm)；N――軸力(N)；b――矩形截面的寬度；――截面有效高度(mm)；x――混凝土受壓區(qū)的高度(m)；，――受拉、壓取保護(hù)層厚度(mm)；，――受拉、壓區(qū)縱向鋼筋面積()；――鋼筋的抗拉或抗壓計(jì)算強(qiáng)度(MPa)；――混凝土彎曲抗壓極限強(qiáng)度(MPa)；a,a’――自鋼筋或的重心分別至截面最近邊緣的距離(m)；――鋼筋或的重心分至軸向力作用點(diǎn)的距離(m)。 襯砌截面的配筋（1）因?yàn)棰艏?jí)深埋復(fù)合式襯砌的襯砌檢算都合格，所以不需要配筋。（2）襯砌配筋結(jié)果見(jiàn)表47。表47 襯砌配筋結(jié)果項(xiàng)目V級(jí)超淺埋復(fù)合式襯砌V級(jí)淺埋復(fù)合式襯砌里程DK345+014～DK345+093DK344+876～DK345+014截面尺寸BH/mm210006001000600彎矩/Nm+05+05軸力/N+06+06偏心距e0鋼筋類(lèi)型HRB335HRB335Rwx=(Rw*b)*h。判斷大小偏心大偏心大偏心續(xù)表47項(xiàng)目V級(jí)超淺埋復(fù)合式襯砌V級(jí)淺埋復(fù)合式襯砌2as是否符合x(chóng)=2*as39。不符合符合e39。e鋼筋面積Ag39?！?01鋼筋面積Ag+02—配筋5φ185φ18因?yàn)樗愕玫模夹∮诹?即需要按最小配筋率配筋。所以，按最小配筋率配筋為:As=As39。==1000600=1200mm2因此每側(cè)配置5φ18鋼筋 (As=As39。=1272 ) 襯砌結(jié)構(gòu)裂縫寬度檢算 裂縫寬度檢算原理隧道襯砌結(jié)構(gòu)屬于偏心受壓構(gòu)件，當(dāng)時(shí)，可不檢算裂縫寬度；當(dāng)時(shí)最大裂縫寬度由公式(322)和公式(323)計(jì)算： (322) (323)式中， ――為鋼筋的彈性模量； 裂縫間縱向受拉鋼筋應(yīng)變不均勻系數(shù)；，當(dāng)時(shí)，?。粫r(shí)，； ――永久荷載和可變荷載作用下的彎矩；――矩形截面的寬度；――混凝土的極限抗拉強(qiáng)度；h――截面高度；縱向受拉鋼筋應(yīng)力，可?。豢v向受拉鋼筋的截面面積；截面的有效高度，；――平均裂縫間距；d――縱向受拉鋼筋的直徑； 縱向受拉鋼筋配筋率――與縱向受拉鋼筋的表面形狀有關(guān)的系數(shù)：對(duì)螺紋鋼筋，取γ=；對(duì)光面鋼筋，取γ=；對(duì)冷拔低炭鋼絲，取γ=；。，則需要增加受拉鋼筋的截面積或者在保證襯砌結(jié)構(gòu)的條件下采用多根相對(duì)較小的鋼筋，直至抗裂檢算合格為止。 襯砌結(jié)構(gòu)裂縫寬度的檢算因?yàn)樗愕玫膃0都滿(mǎn)足條件，所以不需要進(jìn)行裂縫寬度檢算。 小結(jié)通過(guò)對(duì)隧道荷載的計(jì)算，和運(yùn)用Ansys軟件建立結(jié)構(gòu)荷載模型并求解內(nèi)力，以及按照規(guī)范要求和一些經(jīng)驗(yàn)公式對(duì)襯砌結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和裂縫寬度情況進(jìn)行的檢算得出隧道最終配筋情況如表48所示。表48 隧道襯砌最終配筋結(jié)果里程DK345+014～DK345+093DK344+876～DK345+014配筋5φ185φ18示意圖見(jiàn)圖414見(jiàn)圖414圖414 隧道襯砌配筋圖第5章 施工方案設(shè)計(jì) 施工總體方案(1)潼洛川隧道為復(fù)合式襯砌設(shè)計(jì)，采用新奧法（NATM）進(jìn)行施工。施工過(guò)程中采用超前預(yù)報(bào)系統(tǒng)進(jìn)行地質(zhì)超前勘探，并采用多種支護(hù)手段加固圍巖。洞身采用分部法開(kāi)挖，嚴(yán)格控制進(jìn)尺，及時(shí)施作初期支護(hù)的方法進(jìn)行施工，并且做到“管超前，短開(kāi)挖，禁爆破，強(qiáng)支護(hù)，勤量測(cè)，早封閉”。明洞采用短段落，分臺(tái)階，敞開(kāi)式開(kāi)挖，并做到“開(kāi)挖一段，灌注一段，回填一段”，避免全面敞開(kāi)式開(kāi)挖?？傮w實(shí)施掘進(jìn)，支護(hù)，襯砌三條機(jī)械化作業(yè)線。通風(fēng)采用大功率通風(fēng)機(jī)、大口徑軟管、壓入式長(zhǎng)大隧道供風(fēng)技術(shù)。(2)超前支護(hù)采用液壓鉆孔臺(tái)車(chē)施作長(zhǎng)大管棚及超前錨桿；初期支護(hù)采用錨桿鉆機(jī)施作砂漿錨桿；噴射混凝土采用轉(zhuǎn)體式噴射機(jī)進(jìn)行濕噴作業(yè)；鋼筋網(wǎng)和型鋼拱架由機(jī)械運(yùn)輸，機(jī)械配合下人工架立。(3)隧道施工采用全站儀放樣定線，并采用機(jī)械開(kāi)挖(人工配合)。出碴采用裝碴機(jī)裝碴，有軌運(yùn)輸結(jié)合無(wú)軌運(yùn)輸施工。(4)襯砌混凝土采用混凝土自動(dòng)計(jì)量拌和樓，混凝土攪拌運(yùn)輸車(chē)，混凝土輸送泵、整體移動(dòng)式模板臺(tái)車(chē)完成全斷面襯砌一次成型。(5) 路面混凝土和洞內(nèi)噴涂施工采用集中時(shí)間、機(jī)械化流水作業(yè)，一次施工，一次成優(yōu)。 隧道工程施工 洞口段工程潼洛川隧道洞口段27m采用明挖法施工，其中洞口長(zhǎng)14m，明洞長(zhǎng)13m。由于地勢(shì)比較開(kāi)闊，埋深淺，且地下水位較深，故敞口放坡開(kāi)挖是最合理的選擇。隧道穿越黃土地層，所以放坡開(kāi)挖面采用半放坡法，以保證基坑的穩(wěn)定。 施工方案根據(jù)黃土地質(zhì)多年的施工經(jīng)驗(yàn)及潼洛川隧道出口位置的具體情況，經(jīng)過(guò)經(jīng)濟(jì)性、安全性、可行性綜合分析比較后，決定進(jìn)洞前先完成地表排水系統(tǒng)，采用分層開(kāi)挖，分層支護(hù)，自上而下，邊挖邊護(hù)的洞口加固處理方法。洞口仰坡、明洞邊坡采用錨、網(wǎng)噴混凝土加固技術(shù)；開(kāi)挖結(jié)束立即對(duì)基底加固處理，同時(shí)做好澆注襯砌的準(zhǔn)備工作。襯砌澆注采取先仰拱再邊墻和拱圈的順序，并施作防排水系統(tǒng)。待襯砌混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，進(jìn)行拱頂回填。最后再修筑洞頂排水設(shè)施完成明洞施工。明洞挖方在滿(mǎn)足機(jī)械開(kāi)挖的條件下，使用機(jī)械開(kāi)挖，裝載機(jī)配合自卸車(chē)裝運(yùn)棄砟至指定棄砟位置，人工輔助修坡。不能直接使用機(jī)械開(kāi)挖的人工開(kāi)挖機(jī)械輔助裝運(yùn)棄方。進(jìn)洞采用先施作超前大管棚，短進(jìn)尺，快循環(huán)，早封閉的施工方案。 明洞施工流程圖開(kāi)挖放線護(hù)坡及排水處理開(kāi) 挖基底加固處理開(kāi)挖機(jī)械準(zhǔn)備襯砌施作襯砌準(zhǔn)備洞頂排水設(shè)施防排水處理拱頂回填圖51 明洞施工流程圖 施工方法(1)首先對(duì)隧道明洞開(kāi)挖放樣以后，對(duì)其邊、仰坡適當(dāng)刷坡，然后開(kāi)挖并施作洞口邊仰坡截水溝，以截排地表水，截水天溝距邊仰坡開(kāi)挖邊緣不小于5m，溝底縱坡不小于3‰。排水溝與路基排水系統(tǒng)相銜接。(2)開(kāi)挖洞口頂部及明挖部分土石方，開(kāi)挖土石方均自上而下進(jìn)行，能使用機(jī)械直接作業(yè)的，均采用機(jī)械開(kāi)挖，人工配合。開(kāi)挖形成的坡面按設(shè)計(jì)要求及時(shí)采用錨、網(wǎng)噴混凝土加固技術(shù)進(jìn)行封閉防護(hù)，避免長(zhǎng)時(shí)間暴露，造成坡面坍塌。(3)開(kāi)挖結(jié)束立即對(duì)基底加固處理，同時(shí)做好澆注襯砌的準(zhǔn)備工作。(4)與暗挖段相接處首先沿開(kāi)挖輪廓線打超前大管棚（），大管棚外插角2176。,，并外露1m以便于與鋼拱架相連接。(5)用CRD法開(kāi)挖暗洞4m，完成支護(hù)體系。(6)定位放線，組裝臺(tái)車(chē)，綁扎鋼筋，澆注明洞及暗洞鋼筋混凝土。澆注混凝土選用C35混凝土，明洞段采取先仰拱再邊墻和拱圈的順序進(jìn)行澆注，并施作防排水系統(tǒng)。(7)待襯砌混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%后拆模，施作明洞防水層，兩側(cè)對(duì)稱(chēng)回填，回填土坡度2%。(8)拱頂回填要按照設(shè)計(jì)坡度（1：5）進(jìn)行，所采用的土石要滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，并分層夯實(shí)，并在最頂層鋪設(shè)50cm厚的粘土隔水層。(9)修筑洞頂排水設(shè)施完成明洞施工。 進(jìn)洞施工(1)進(jìn)洞措施。進(jìn)洞前先施做拱部φ108 mm大管棚超前注漿支護(hù)，鋼管長(zhǎng)度30m，管棚外插角2176。，并外露1m以便于與鋼拱架相連接。在管棚支護(hù)下進(jìn)行弧導(dǎo)開(kāi)挖，環(huán)形開(kāi)挖，預(yù)留核心土以穩(wěn)定掌子面，每次進(jìn)尺35cm，快速支立鋼架，鋼架間距采用33cm，采用型鋼彎制，3榀／1 rn，與管棚鋼管焊聯(lián)。支護(hù)進(jìn)尺距離一般不超過(guò)80 cm，立即立模灌注混凝土形成混凝土套拱。(2)上弧導(dǎo)開(kāi)挖進(jìn)尺4m，最大進(jìn)尺不大于6 m便停止掘進(jìn)，支護(hù)每循環(huán)進(jìn)尺控制在60cm，下步剩余土方采用大型機(jī)械進(jìn)行雙側(cè)交錯(cuò)開(kāi)挖支護(hù)，支立鋼架后及時(shí)在其節(jié)點(diǎn)處施作4根φ42鎖腳錨桿，長(zhǎng)度為4m，其尾端與型鋼焊聯(lián)，同時(shí)在邊墻打入的徑向錨桿也與鋼架焊聯(lián)。每側(cè)開(kāi)挖完成后迅速掛設(shè)鋼筋網(wǎng)噴射混凝土，開(kāi)挖進(jìn)尺控制在80cm內(nèi)。暗洞開(kāi)挖4m后(應(yīng)控制在6m內(nèi))即進(jìn)行洞身襯砌。 洞門(mén)施工在隧道進(jìn)洞后，為保證隧道洞口段穩(wěn)定，隧道洞門(mén)應(yīng)盡早施作。但是，考慮到隧道洞門(mén)的施作不應(yīng)對(duì)隧道洞身施工造成影響，由經(jīng)驗(yàn)可得，一般在隧道進(jìn)洞掘進(jìn)100m左右后，施作洞門(mén)。從潼洛川黃土隧道的縱斷面圖可以看出：隧道出口段埋深很淺，洞門(mén)高程甚至比洞門(mén)設(shè)計(jì)高程低。即便黃土地質(zhì)圍巖級(jí)別為Ⅴ級(jí)，但考慮到該段為明挖法施工，隧道埋深很淺，所受的山體縱向推力很小，兩側(cè)路塹邊坡的高程比洞頂設(shè)計(jì)高程還小，所以設(shè)計(jì)中選用端墻式洞門(mén)。又因?yàn)樗敲魍谑┕ぃ穳q邊坡接近對(duì)稱(chēng)，僅防止邊坡有少量坍塌，所以洞門(mén)為路塹式對(duì)稱(chēng)型。端墻施工過(guò)程如下：(1)放樣： 端墻坡度為1：0時(shí)，端墻基底里程與洞口里程一致。在灌注洞門(mén)前，根據(jù)洞口里程中線樁放十字線，定出端墻在平面上的位置；端墻有坡度時(shí)，洞口里程以端墻斜面與軌頂面交點(diǎn)處算起，故：端墻基底里程=洞口里程,上式中，進(jìn)口端用（－）號(hào)，出口端用（+）號(hào)。見(jiàn)圖52所示(2)圬工砌筑①洞門(mén)端墻基礎(chǔ)