【正文】 襯砌斷面圖 地下建筑工程課程設(shè)計 10 第二章 防滲水設(shè)計 因隧道局部地段頂部位于水位線以下，預(yù)計有中等滲入水流，因此施工過程中遇到滲水情況應(yīng)及時采取補救措施，首先應(yīng)查清水源，再采取相應(yīng)的措施：對于大面積的滲水，可在噴射混凝土中增參速凝劑、早強劑等；對于壓力漏、滴水，可采取鉆孔導(dǎo)水的辦法；對于大裂隙漏水，可安設(shè)導(dǎo)水管排水、砌石、噴漿等措施。隧道洞門采用超前錨桿和注漿固結(jié)法穩(wěn)固周圍巖體，并采用格柵剛架進行初期支護。 永久支護設(shè)計 根據(jù)前三節(jié)的三種經(jīng)驗設(shè)計法的對比以及工程的具體情況，現(xiàn)推薦如下施工方法：采用 NATM 法施工， 雙向掘進方式（為方便排水本隧道擬安排進口順坡段施工，出口反坡掘進） 將遇隧道頂部在水位以下地段時，由隧道一側(cè)的超前導(dǎo)洞排水降壓。再按《地下建筑工程設(shè)計與施工》表 217 GBJ 8685 隧道和斜井錨 噴支護類型設(shè)計參數(shù)，其毛洞跨度 5B10m，其可能的支護方式為： 地下建筑工程課程設(shè)計 8 ② 80100mm 厚噴射混凝土； ② 50mm 厚噴射混凝土，設(shè)置 長的錨桿。 經(jīng)計算得，引水隧洞圍巖級別為 III 級，需要的初期支護選擇表如下： 地下建筑工程課程設(shè)計 7 表 113 在淺埋地層、直徑 5~12m 的隧道中初期支護選擇 巖體塊體分類 對鉆爆法施工時可供選擇的支護系統(tǒng) 錨桿為主體 噴混凝土為主體 鋼拱架為主體 Ⅰ 一般不要求支護 Ⅱ 錨桿間距 ，拱 頂局部鋼筋網(wǎng) 拱頂噴 50mm 混凝土 不經(jīng)濟 Ⅲ 錨桿間距 加 鋼筋網(wǎng)，需要時拱頂 噴 30mm 混凝土 拱頂噴 100mm、邊噴 50mm 混凝土，必要 時局部加鋼筋網(wǎng)和錨 桿 輕型支架，間距 Ⅳ 錨桿間距 加 鋼筋網(wǎng)，邊拱噴 3050mm 混凝土 拱頂噴 150mm、邊噴 100mm 混凝土，加鋼 筋網(wǎng)和錨桿，長 3m， 間距 中型支架，間距 ，在拱頂加 噴 50mm 混凝土 Ⅴ 不推薦 拱頂噴 200mm、邊噴 150mm 混凝土 ,加鋼 筋網(wǎng)、錨桿及輕型鋼 支架，封閉底拱 重型支架，間距 加背板，及時噴 75mm 混凝土 按 RMR 法得出的圍巖分類，根據(jù)上表可得出可能的初期支護系統(tǒng)有以下幾種： ①錨桿間距 加鋼筋網(wǎng)，需要時拱頂噴 30mm 混凝土； ②拱頂噴 100mm、邊噴 50mm 混凝土，必要時局部加鋼筋網(wǎng)和錨桿； ③以間距 安設(shè)輕型支架。主要采用了 5 個分類因素：巖石單軸抗壓強度、巖石質(zhì)量指標(biāo) RQD、裂 面間距、裂面性狀及地下水狀態(tài)，其具體的評分標(biāo)準(zhǔn)如下表所列 表 111 A巖體質(zhì)量 RMR分類因素及評分標(biāo)準(zhǔn)表 在確定完上述各參數(shù)的權(quán)值和得分后，按 RMR 值的計算公式可求的所評價巖段的 RMR值，根據(jù)其大小，再運用 Bieniwaski 的巖體分級劃分標(biāo)準(zhǔn)，可將地下廠房區(qū)巖體劃分為五級， 如 下表 111B 所列。 石英砂巖：由 RQD/Jn， Jr/Jn,跨度 /ESR=，查《地下建筑工程設(shè)計與施工》表 29 支護類型得該支護為：間距為 的預(yù)應(yīng)力灌漿錨桿系統(tǒng)加 5~ 的加強鋼筋網(wǎng)。 由 石灰?guī)rQ =， 石英砂巖Q = 與 H= 參照課本 Q 系統(tǒng)支護設(shè)計圖，可得應(yīng)選擇第 30 號支護系統(tǒng)。 應(yīng)力折減因素 SRF 應(yīng)力高低情況 ? c/? 1 ? t/? 1 ,低應(yīng)力 200 13 20010 12 105 510 由上表所列可依次計算出 石灰?guī)rQ =， 石英砂巖Q = 根據(jù)《地下建筑工程設(shè)計與施工》（中國地質(zhì)大學(xué)出版社）中提供的 Q 系統(tǒng)“各種地下開挖工程的開挖支護比近似值”表，可知該隧道屬于“永久采礦坑道，水電輸水隧道（不包括高壓隧道），引水隧道，豎井，縱橫交錯的平巷等”， ESR 值取 。因此，本區(qū)節(jié)理 水折減系數(shù) Jw 值根據(jù)不同情況，一般可取 。 （ 4） Ja 取值：節(jié)理蝕變度系數(shù)取值標(biāo)準(zhǔn)如下表所列。 2． RQD每級差為 5，即 100、9 90已有足夠的精度。根據(jù)本區(qū)的情況，其具體的取值如下： （ 1） RQD 取值： （ 2） Jn 取值：據(jù)野外實測與室內(nèi)分析確定，具體取值如 下 表所列。 第二部分 工程支護設(shè)計 第一章隧道圍巖支護設(shè)計 初期支護設(shè)計 使用 Q 系統(tǒng)法設(shè)計 Barton 的 Q 系統(tǒng)分類考慮的因數(shù)與 Bieniwaski 的 RMR 分類方法考慮因素比較接近，但 它采用的得分計算方法是乘積法，即對六因素進行如下的計算： 地下建筑工程課程設(shè)計 2 Q=( ) ( ) ( ) 式中： RQD 為巖石質(zhì)量指標(biāo)； Jn 為節(jié)理組數(shù)系數(shù)； Jr 為節(jié)理粗糙度系數(shù)； Ja 為節(jié)理蝕變度（變異）系數(shù)； Jw 為節(jié)理水折減系數(shù)； SRF 為應(yīng)力折減系數(shù)。之間，傾向逆于隧道掘進方向。傾角為 40176。預(yù)計圍巖存在 3 組節(jié)理，主要節(jié)理走向與洞軸線夾角在 30176。經(jīng)測試巖體縱波速度為： 4000～ 5000m/s。地下建筑工程課程設(shè)計 1 第一部分 工程概況 某無壓引水隧道，長 1600 米，直徑 6 米，隧道埋深 10～ 50 米；經(jīng)勘察，隧道 80％將穿過石灰?guī)r， 20％穿過石英砂巖，巖石的抗壓強度 100～ 150MPa， 45％ ～ 90％的節(jié)理和裂隙面充填方解石、白云石和粘土，部分節(jié)理處于不閉合狀態(tài)，縫隙寬度 1～ 4mm，節(jié)理間距30cm～ 50cm 之間，節(jié)理面粗糙。根據(jù)鉆孔資料得知石灰?guī)r的 RQD 值為 80～ 100 之間。石英砂巖的 RQD 值為 60～ 80 之間。 ～ 50176。 ～ 80176。另外，預(yù)計隧道局部地段因隧道頂部位于水位線下，有中等滲入水流，水流量在 10～ 15L/mim 之間。其中 RQD 與 Jn 之比值可粗略表示巖石的塊度， Jr 與Ja 之比表示嵌合巖塊的抗剪強度， Jn/SRF 的比值反映巖石的主動應(yīng)力。 節(jié)理組數(shù) Jn 備注 A．整體，沒有多少節(jié)理 岔洞處采用（ ） 洞門處采用（ ） B． 1組節(jié)理 2 C． 1組節(jié)理且節(jié)理不規(guī)則 3 D． 2組節(jié)理 4 E． 2組節(jié)理且節(jié)理不規(guī)則 6 F． 3組節(jié)理 9 G． 3組節(jié)理且節(jié)理不規(guī)則 12 H． 4組或更多節(jié)理，不規(guī)則，嚴重節(jié)理化，“糖精狀”等 15 J．破碎巖石，類似土 20 （ 3） Jr 取值：節(jié)理粗糙度系數(shù)取值標(biāo)準(zhǔn)如下表所列 巖石質(zhì)量 RQD（ %） 備注 A．壞的 025 1． 當(dāng)調(diào)查和量測的 RQD≤10（包括 0）時，用以代入 上 式計算 Q值，可采用標(biāo)準(zhǔn)值 10。 B．不良 2550 C．中等 5075 D．良好 7590 E．優(yōu)良 90100 地下建筑工程課程設(shè)計 3 節(jié)理糙度系數(shù) Jr 備注 1．節(jié)理沿壁面接觸以及巖壁面在剪切 10cm前仍接觸 A．不連續(xù)節(jié)理 4 1． 如有關(guān)節(jié)理的平均間距大于 3m，則加 1 2． 對具有節(jié)理的光滑平面節(jié)理，如節(jié)理方向有利，可采用 Jr= B．粗糙或凸凹不平，起伏的 3 C．平整、起伏的 2 D．光滑、起伏的 E．粗糙或凹凸不平、平面的 F．平整、平面的 G．光滑、平面的 2．剪切后巖壁面沒有接觸 H．夾含黏土礦物帶、厚度足以阻止巖壁面接觸 I．平砂化、礫化或破碎帶，厚度足以阻止巖壁面接觸 注： AJ 的情況都是節(jié)理面的情況。 節(jié)理蝕變程度 Ja ，充填物為石英或綠簾石等堅硬，不軟化，不透水礦物 12 ，不含軟化礦物薄膜，巖礫及無粘土巖屑等 23 34 （如高嶺土，石英等） 4 （ 5） Jw 取值：考慮地下廠房區(qū)地下水豐富，多呈流水、局部涌水狀。 （ 6） SRF 取值：廠房區(qū)巖石堅硬，地應(yīng)力中等偏高（ 1220MPa），地下建筑工程課程設(shè)計 4 應(yīng)力折減系數(shù) SRF 結(jié)合本區(qū)的情況，確定其具體取值如下表所列。則開挖的當(dāng)量尺寸 H 可由下式得到： H=L/ESR 得 H=。 具體類型數(shù)據(jù)如下表所示： 編號 Q 條件因素 跨距 /ESR P(kg/ 3cm ) 支護類型 RQD/Jn Jr/Jn 30 ~ ≥ 5 B(tg)1m+~5m 地下建筑工程課程設(shè)計 5 即： 石灰?guī)r：由 RQD/Jn， Jr/Jn,跨度 /ESR=,查《地下建筑工程設(shè)計與施工》表 29 支護類型得該支護為：間距為 的預(yù)應(yīng)力灌漿錨桿系統(tǒng)加噴厚為 35mm 噴射混凝土的支護系統(tǒng)。 使用 RMR 法設(shè)計 比尼奧斯基（ Bieniwaski）的地質(zhì)力學(xué)分類方法是采用多因素評分，求其代數(shù)和（ RMR 值） 來評價巖體質(zhì)量。 地下建筑工程課程設(shè)計 6 表 111 1 巖石單軸抗壓強度 /等級 200MPa/(10) 100200MPa/（ 5） 50100MPa/（ 2） 2550MPa/(1) 25MPa/(0) 2 鉆孔巖芯質(zhì)量 RQD/等級 90%100%/(20) 75%90%/(17) 50%75%/(14) 25%59%/(8) 25%或風(fēng)化嚴重 /(3) 3 節(jié)理間隙 /等級 3m/(30) 13m/(25) (20) (10) (5) 4 節(jié)理走向與傾角 /等級 很有利 /(15) 有利 /(13) 一般 /(10) 不利 /(6) 很不利 /(3) 5 節(jié)理條件 /等級 緊密接觸：間隙 接觸好：間隙 1mm 開口間隙： 15連續(xù) 開口間隙 5mm,連續(xù)的夾層 /(15) 雖連續(xù)但無夾層 /(10) 但夾層厚 5mm/(5) 5mm/(0) 6 地下水滲入（每 10m隧道長度） /等級 干的 /(10) 25L/min(8) 25125L/min(5) 125L/min/(2) 類別 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ 總評價 很好 10090 好 9070 一般 7050 差 5025 很差 25 由上表可求得圍巖巖體質(zhì)量等級，詳見表 112 表 112 石灰?guī)r（石英砂巖）巖體質(zhì)量等級計算 參數(shù)分類 取值范圍 等級 單軸抗壓強度 /MPa 100150（ 100150） 5（ 5） RQD/% 80100（ 6080） （ ） 節(jié)理間距 /cm 3050（ 3050） 20（ 20） 走向與傾角 一般（一般） 10（ 10） 節(jié)理情況 縫寬小于 5mm 5（ 5） 地下水流量 1015L/mm 8（ 8） 總計 （ ） 注：括號內(nèi)為石英砂巖的質(zhì)量等級。 按錨噴支護技術(shù)規(guī)范（ GBJ8685）設(shè)計 該引水隧洞圍巖巖體抗壓強度為 100150MPa 60MPa,巖體縱波波速為 ，在根據(jù)其結(jié)構(gòu)面發(fā)育條件，查《地下建筑工程設(shè)計與施工》表 216 GBJ 8685 圍巖分類，得該隧道圍巖為Ⅱ類圍巖。 綜合三種方法分析比較，該隧道圍巖分級為Ⅲ級一般圍巖，采用保守原則，得出可行的初期支護方式為錨噴支護：使用間距為 1m、長 3m、直徑 20mm、非預(yù)應(yīng)力砂漿錨桿加 30mm 厚噴混凝土 (C25)必要時局部加鋼筋網(wǎng)的支護體系。 鑒于隧道斷面較小，故采用 全斷面開挖法 ， 一次成巷 ，輔之以 間距為 1m 長度為 的快速預(yù)應(yīng)力脹殼式系統(tǒng)錨桿 并 噴 40mm厚的噴射混凝土 ， 永久支護混凝土 300mm 厚 的施工方案 。為確保隧道按期、優(yōu)質(zhì)、安全的完成施工，組織2 個專業(yè)化隧道施工隊