【正文】 水玻璃濃度為400Be,水泥漿與水玻璃的體積比為1：。本設計標段不良地質(zhì)區(qū)段主要位于太行山隧道里程DK74+040~DK74+160的Ⅴ級圍巖，工程地質(zhì)是斷層破碎帶及影響帶，巖體極其破碎呈散體狀結(jié)構(gòu)，而且水文條件構(gòu)造裂隙水情況比較明顯。出碴進料采用無軌運輸，ITC312挖掘裝載機裝碴，自卸汽車運輸。隧道開挖斷面采用激光斷面儀及時修正鉆爆設計，嚴格控制超欠挖。表42 各種圍巖性質(zhì)施工方案序號各設計區(qū)段里程圍巖性質(zhì)襯砌類型開挖方法襯砌長度(m)1DK69+255DK69+Ⅲ設置洞門緩沖結(jié)構(gòu)明挖法2DK69+~DK69+Ⅲ單線Ⅳ級圍巖復合式襯砌臺階法353DK69+~DK69+460Ⅲ單線Ⅲ級圍巖復合式襯砌全斷面法4DK69+460~DK70+065Ⅱ單線Ⅱ級圍巖復合式襯砌全斷面法6055DK70+065~DK70+210Ⅲ單線Ⅲ級圍巖復合式襯砌全斷面法1456DK70+210~DK73+690Ⅱ單線Ⅱ級圍巖復合式襯砌全斷面法34807DK73+690~DK74+040Ⅲ單線Ⅲ級圍巖復合式襯砌全斷面法3508DK74+040~DK74+160Ⅴ單線Ⅴ級圍巖加強下錨復合式襯砌短臺階法120 隧道施工本隧道設計標段 (太行山隧道進口段，里程DK69+255~ DK74+160)的圍巖級別分別Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ級圍巖，但在區(qū)段DK69+~DK69+Ⅲ級圍巖，但是根據(jù)工程地質(zhì)及水文條件等情況的影響在施工中要求施作成單線Ⅳ級圍巖復合式襯砌，開挖方式的選擇與Ⅲ級圍巖開挖方式相同。施工中進行超前地質(zhì)預報，采用先進的測量、探測技術(shù)取得圍巖地質(zhì)參數(shù)，通過數(shù)據(jù)分析和處理及時反饋信息，以指導隧道的安全施工。(3)施工設備的防護：預備好雨季的防護材料，抽水設備，雨季的施工材料,對水泥鋼筋等易受潮材料做好防護，搭設儲物棚，做好雨季機電設備的防雨，防潮,防電；同時要做好臨時設施的防水。中線測量時每50m設加樁，必要時可加密到20m一樁。在洞內(nèi)各樁位兩側(cè)墻壁上必須將點編號，里程標注清楚，以利保護和使用。20，防止誤差累積，以保證隧道貫通后的水平誤差不超限。導線布置形式為主副導線閉合環(huán)，每期測量的洞內(nèi)導線根據(jù)角度閉合條件以供檢核和評定測角精度，斜井的測設方法和精度與正洞相同，洞內(nèi)直線段，測邊長度不小于400m，曲線段不小于70m，同時兩相鄰邊長不能相差太大?！澹瑴y回數(shù)為9個，各測回同一方向值互差小于6″，距離及豎直角應往返測量各2測回，距離每測回讀數(shù)三次，測距限差為同一測回各項讀數(shù)互差小于6mm，測回間讀數(shù)較差7mm，往返測平距較差2mD（m為標稱精度、D為測距），使用光電測距時，測邊兩端高差不宜大于按公式計算的值。平差使用統(tǒng)一的坐標和GPS廣播星歷基準數(shù)據(jù)。采用GPS靜態(tài)測量方法進行隧道GPS控制點的測量。 施工測量經(jīng)理部成立精測組，負責洞外控制網(wǎng)及洞內(nèi)精密導線的測設，貫通測量以及施工復測。 編制范圍本設計的施工組織設計編制范圍為太行山隧道(DK69+255~DK74+160)。表315 復合式襯砌設計參數(shù)項 目單位ⅡⅢⅣⅤ(加強)拱部拱部邊墻拱部邊墻拱部、邊墻初期支護系統(tǒng)錨桿類型cmHCB25HCB25Ф22HCB25Ф22HCB25長度cm250250250300300400間距cm15015015015012012010075鋼筋網(wǎng)直徑mm縱環(huán)向Ф8Ф8縱環(huán)向Ф8Ф8縱環(huán)向Ф8Ф8縱環(huán)向Ф8Ф8間距cm2020202020201515噴射砼厚度cm5101525格柵縱距cm12075二次襯砌厚度cm30353545超前支護類型拱部超前小導管注漿 各級圍巖斷面開挖尺寸確定本設計標段隧道各級圍巖正洞的開挖斷面尺寸見表316。 箍筋配置封閉式箍筋選用φ8，滿足直徑大于d/4=，且不小于8mm的要求。m)軸力(N)e0(m)抗壓驗算抗裂驗算142884+05不驗算抗壓合格239965+05不驗算抗壓合格331710+05合格不驗算抗裂419103+05合格不驗算抗裂53743+05合格不驗算抗裂612237+05合格不驗算抗裂726281+05合格不驗算抗裂835528+05合格不驗算抗裂936960+05合格不驗算抗裂1027551+05合格不驗算抗裂 續(xù)表314節(jié)點號彎矩(N由ANSYS建模生成的變形圖見圖311。拱墻、仰拱襯砌選用C30混凝土，仰拱填充選用C20混凝土。 Ⅳ級圍巖結(jié)襯砌構(gòu)內(nèi)力計算和強度驗算區(qū)段里程DK88+~DK88+。間距為250mm。圖39 ANSYS計算彎矩圖 圖310 ANSYS計算軸力圖利用ANSYS進行計算，得到的結(jié)構(gòu)內(nèi)力數(shù)值如312表。根據(jù)荷載計算公式(31)~(314)，結(jié)合隧道所處地理環(huán)境情況計得出荷載計算結(jié)果見表311。太行山隧道本區(qū)段的洞身位于的巖層為斷層破碎帶及影響帶，巖體極破碎，呈散體狀結(jié)構(gòu)。9E+05不驗算抗壓合格4+05合格不驗算抗裂5+05合格不驗算抗裂613000+05合格不驗算抗裂720921+05不驗算抗壓合格824248+05不驗算抗壓合格920511+05合格不驗算抗裂10+05合格不驗算抗裂1117914+05合格不驗算抗裂1211988+05合格不驗算抗裂13+05合格不驗算抗裂141425+05合格不驗算抗裂152356+05合格不驗算抗裂16+05合格不驗算抗裂17+05合格不驗算抗裂18+05合格不驗算抗裂19+05合格不驗算抗裂20+05合格不驗算抗裂21+05合格不驗算抗裂22+05合格不驗算抗裂23+05合格不驗算抗裂24+05合格不驗算抗裂 續(xù)表310節(jié)點號彎矩(N圖35 變形圖Ⅱ級圍巖截面計算的內(nèi)力圖如圖337。 隧道所受圍巖壓力計算所選區(qū)段埋深隧道埋深h=，隧道寬度：B=，隧道高度Ht=。 縱向筋配置結(jié)果Ⅲ級圍巖復合式襯砌斷面配筋圖及其配筋參數(shù)詳見本設計附錄B(圖號03：Ⅲ級圍巖復合式襯砌斷面配筋圖)注：以下各級圍巖襯砌結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算和配筋設計計算及檢算方式和Ⅲ級圍巖類似，故不贅述！ Ⅱ級圍巖襯砌結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算和強度驗算區(qū)段里程 DK74+300~DK77+700圍巖級別：Ⅱ級圍巖容重：26kN/m3圍巖彈性抗力系數(shù)：1500MPa/m圍巖似摩擦角：75176。所以，Ⅲ級圍巖斷面襯砌配筋結(jié)構(gòu)為：4φ16(=804mm2)。設 as=a’s=40mm， h0=has=35040=310mm。m，軸力值：N=105N。圖33 ANSYS計算彎矩圖圖34 ANSYS計算軸力圖利用ANSYS進行計算，得到的結(jié)構(gòu)內(nèi)力數(shù)值如38表。組合荷載根據(jù)不同作用方向分別轉(zhuǎn)換成等效節(jié)點力施加在相應的單元結(jié)點上。這種共同作用正是地下結(jié)構(gòu)與地面結(jié)構(gòu)的主要區(qū)別。 隧道所受圍巖壓力計算由于所選區(qū)段埋深由深埋向淺埋過渡，所以埋深選用深、淺埋分界值(h=),隧道寬度：B=，隧道高度Ht=。太行山隧道該區(qū)段洞身位于的巖層為竹葉狀灰?guī)r、泥質(zhì)條帶灰?guī)r，薄至中厚層狀，弱風化，巖體較完整。N——軸向力(N) b——截面的寬度(m)h——截面的厚度(m)φ——構(gòu)件的縱向彎曲系數(shù)，取φ=α——軸心力的偏心影響系數(shù)， (316) 若e0/h，系抗裂強度控制承載能力，按下式計算: (317) 式中，e0——截面偏心距(m)；Ri——混凝土的抗拉極限強度，；其他符號意義同前。)； Ht——隧道凈高(m)；φ0——圍巖計算摩擦角(176。圍巖水平均布松動壓力按下列公式計算： (36) (37) (38) (39)式中，β——產(chǎn)生最大推力時的破裂角（176。(2)深埋隧道圍巖松動壓力的計算方法(h≥Hp)雙線鐵路隧道豎直均布松動壓力按式（34)計算： q=γh （34） 式中，q——豎直均布松動壓力(kN/m)；γ——圍巖容重(kN/m3)。(1)隧道深、淺埋的判定原則一般，深、淺埋隧道分界深度至少應大于坍方的平均高度且有一定余量，根據(jù)經(jīng)驗，這個深度通常為2～，即： HP =(2~)hq （31）式中，Hp——深淺埋隧道分界的深度(m)；hq——等效荷載高度值(m)。當無預測值時預留變形量可參考表35選用。復合襯砌設計符合下列規(guī)定：(1)初期支護宜采用錨噴支護，即由噴射混凝土、錨桿、鋼筋網(wǎng)和鋼架等支護形式單獨或組合使用。表32 混凝土的彈性模量Ec(GPa)混凝土強度等級C15C20C25C30C40C50彈性模量Ec262831鋼筋強度和彈性模量按表33采用。本區(qū)段的建筑限界及內(nèi)輪廓設計見圖31。初期支護與二次襯砌間鋪設全包防水層。但是，天然地形是起伏不定的，為了能適應天然地形的形狀以減少工程數(shù)量，只好隨著地形的變化設置與之相適應的線路坡度。隧道在曲線兩端應設緩和曲線時，最好不使洞口恰恰落在緩和曲線上。最后將荷載加到設計結(jié)構(gòu)上，利用Ansys軟件計算內(nèi)力，取最不利情況配筋以及抗裂驗算。 主體結(jié)構(gòu)設計 設計思路 以石太客運專線太行山隧道為對象進行設計。根據(jù)承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)的要求，采取有效措施，保證結(jié)構(gòu)強度、剛度，滿足結(jié)構(gòu)耐久性要求；(2)根據(jù)工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，結(jié)合周圍地面建筑物、地下構(gòu)筑物狀況，通過對技術(shù)、經(jīng)濟、環(huán)保及使用功能的綜合比較，合理選擇結(jié)構(gòu)形式；(3)結(jié)構(gòu)設計應滿足施工、運營、環(huán)境保護、防災等要求；(4)結(jié)構(gòu)的凈空尺寸除應滿足建筑限界要求外，尚應考慮施工誤差、測量誤差、結(jié)構(gòu)變形和沉陷等因素；(5)斷面形狀和襯砌形式應根據(jù)工程地質(zhì)及水文地質(zhì)、埋深、施工方法等條件，從地層穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)受力合理和環(huán)境保護等方面綜合確定；(6)隧道結(jié)構(gòu)按結(jié)構(gòu)“破損階段”法，以材料極限強度進行設計；(7)施工引起的地層沉降應控制在環(huán)境條件允許的范圍內(nèi)；(8)隧道建設應盡量考慮減少施工中和建成后對環(huán)境造成的不利影響；(9)設計中除參照本指導書外，尚應符合《鐵路隧道設計規(guī)范》或《地鐵設計規(guī)范》等相關(guān)國家現(xiàn)行的有關(guān)強制性標準的規(guī)定；(10)隧道主體工程等級為一級、防水等級為二級，耐火等級為一級；(11)隧道結(jié)構(gòu)的抗震等級按二級考慮，按抗震烈度8度設防；(12)結(jié)構(gòu)設計在滿足強度、剛度和穩(wěn)定性的基礎上，應根據(jù)地下水水位和地下水腐蝕性等情況，滿足防水和防腐蝕設計的要求。經(jīng)調(diào)查，本設計標段沿線有通訊線路，施工時可以與當?shù)仉娦挪块T聯(lián)系，接入施工現(xiàn)場。 施工用電情況太行山隧道施工用電采用永臨結(jié)合方式，從當?shù)刈冸娬窘右?5KV電力線，保證施工用電不間斷，考慮部分（20%）用電采用自發(fā)電。m/3DK74+030~DK74+160構(gòu)造裂隙水Q0=1526 m3/d；Qs= m3/d小導管及徑向注漿堵水 施工條件 氣象特征太行山隧道地處溫暖帶亞潤濕區(qū)，屬高寒山地氣候，降水稀少，氣候垂直分帶不明顯。m/2DK69+740~DK74+030裂隙溶隙水Q0= m3/d 地下水情況本設計標段地下水對混凝土不具腐蝕性；石灰?guī)r、白云巖地下水中的侵蝕性CO2對混凝土具有中等腐蝕性。呈塊狀結(jié)構(gòu)，巖層平緩，拱頂易坍塌落石。表21 設計標段所屬范圍地層巖性序號里程巖性情況描述1DK69+255~DK69+460隧道洞身所通過該段的地層為泥質(zhì)條帶灰?guī)r，薄至中厚層狀，弱風化，巖體較完整。峽谷中無