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1、 i 目 錄 摘 要 .1 第一章 工程 概況 .3 1.1 隧道位置 .3 1.2 隧道工程地質(zhì)概況 .3 1.3 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及遵循規(guī)范 .4 1.3.1 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) .4 1.3.2 遵循規(guī)范 .4 第二章 隧道整 體設(shè)計(jì) .5 2.1 一般規(guī)定與設(shè)計(jì)原則 .5 2.1.1 一般規(guī)定 .5 2.1.2 設(shè)計(jì)原則 .5 2.2 隧道橫斷面設(shè)計(jì)原則 .5 2.3 隧道建筑界限 .6 2.4 隧道襯砌內(nèi)輪廓設(shè)計(jì) .7 2.5 隧道緊急停車帶設(shè)計(jì) .7 第三章 公路隧道通風(fēng)設(shè)計(jì) .9 3.1 隧道通風(fēng)要求 .9 3.2 隧道內(nèi)污染空氣的稀釋標(biāo)準(zhǔn) .9 3.3 需風(fēng)量計(jì)算 .10 3.4 通風(fēng)計(jì)算 .1

2、1 3.5 隧道通風(fēng)方式和風(fēng)機(jī)的選擇 .13 第四章 洞門 設(shè)計(jì) .14 4.1 洞口地質(zhì)條件 .14 4.2 洞門的設(shè)計(jì)方案 .14 4.2.1 洞門形式的選擇 .14 4.2.2 洞門構(gòu)造要求 .14 4.3 洞門結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 .14 XXX 公路隧道設(shè)計(jì) ii 4.3.1 洞門類型選擇 .14 4.3.2 洞門穩(wěn)定性及強(qiáng)度檢算 .15 第五章 隧道洞身初期 支護(hù) 設(shè)計(jì) .19 5.1 支護(hù)形式的選擇及參數(shù)確定 .19 5.2 、級(jí)圍巖的初期支護(hù)設(shè)計(jì) .19 5.2.1 級(jí)圍巖隧道的寬度 B 與高度 H 確定 .19 5.2.2 、級(jí)圍巖的初期支護(hù)設(shè)計(jì) .19 5.2.3 初期支護(hù)設(shè)計(jì)相關(guān)

3、參數(shù) .26 第六章 二襯設(shè)計(jì)計(jì)算 .28 6.1 隧道圍巖壓力計(jì)算 .28 6.1.1 圍巖壓力計(jì)算的一般規(guī)定 .28 6.1.2 級(jí)圍巖荷載計(jì)算 .28 6.1.3 級(jí)圍巖荷載計(jì)算 .29 6.2 埋置深度計(jì)算 .30 6.2.1 級(jí)圍巖埋置深度計(jì)算 .30 6.2.2 級(jí)圍巖埋置深度計(jì)算 .31 6.3 內(nèi)力計(jì)算結(jié)果 .31 6.3.1 基本原理 .31 6.3.2 ANSYS 計(jì)算的內(nèi)力結(jié)果 .32 6.4 配筋及安全評(píng)估 .39 6.4.1 級(jí)圍巖配筋及安全評(píng)估 .39 6.4.2 級(jí)圍巖配筋及安全評(píng)估 .50 6.5 二次襯砌相關(guān)參數(shù) .53 第七章 施工組織設(shè) 計(jì) .54 7.1

4、 概述 .54 7.2 施工準(zhǔn)備 .54 7.3 輔助施工方法 .55 7.3.1 超前錨桿 .55 7.3.2 超前小導(dǎo)管注漿 .55 iii 7.4 施工設(shè)計(jì) .57 7.4.1 總體方案和部署 .57 7.4.2 洞口施工 .58 7.4.3 隧道內(nèi)施工 .58 7.5 施工注意事項(xiàng) .69 7.5.1 質(zhì)量保證措施 .69 7.5.2 保證施工工藝主要措施措施 .70 7.5.3 保證工期的主要措施 .71 第八章 隧道施工 監(jiān)控和量測 .73 8.1 監(jiān)控量測的目的 .73 8.2 監(jiān)控量測的內(nèi)容及量測方法 .73 8.3 監(jiān)控量測設(shè)計(jì) .74 8.3.1 洞內(nèi)觀察 .74 8.3.

5、2 周邊相對(duì)位移和拱頂沉降 .74 8.3.3 地表沉降量測 .76 8.3.4 圍巖壓力量測 .76 8.4 監(jiān)控量測數(shù)據(jù)處理 .76 8.4.1 地質(zhì)預(yù)報(bào) .76 8.4.2 周邊位移分析 .77 8.4.3 拱頂沉降分析 .79 8.4.4 地表沉降分析 .79 8.5 量測管理 .80 結(jié) 論 .81 參考文獻(xiàn) .82 致 謝 .83 附 件 .84 - 1 - XXX 公路隧道設(shè)計(jì) 摘 要 改革開放以后，國民經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展，公路客貨運(yùn)輸量大幅度增長，現(xiàn)有公路通行能力 不足的矛盾日益突出，迫切需要提高公路等級(jí)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，高速公路將成為中國公路 建設(shè)的主流。然而公路隧道所需要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件

6、遠(yuǎn)高于鐵路隧道和其他隧道工程， 因此，對(duì)公路隧道設(shè)計(jì)理念、設(shè)計(jì)方法和施工方法的探索和研究是十分必要的。由于 公路等級(jí)提高對(duì)線型和坡度的要求，高速公路越嶺必然要求越來越多的采用隧道方案， 這既能克服地形和高程障礙，改善線路，提高車速，縮短里程，節(jié)約燃料，節(jié)省時(shí)間， 減少對(duì)植被的破壞，保護(hù)生態(tài)環(huán)境；又可有效防止落石、塌方、雪崩和崩塌等自然條 件，提高了行車的安全性、可靠性和舒適度，同時(shí)又能和當(dāng)?shù)丨h(huán)境相協(xié)調(diào)級(jí)保全自然 景觀。因此，從經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益和國際大趨勢來看，安全、經(jīng)濟(jì)、合理、美觀的 公路隧道研究迫在眉睫。 本設(shè)計(jì)課題為高速公路隧道，重點(diǎn)研究隧道內(nèi)輪廓的確定，隧道通風(fēng)的設(shè)計(jì)， 二次襯砌的設(shè)計(jì)

7、和新奧法施工。 該高速公路隧道為分離式單向行駛兩車道隧道，左線全長 298m，圍巖的基本 情況為：級(jí)圍巖長 155m；級(jí)圍巖長 90m；級(jí)圍巖長 53m。 隧道洞門設(shè)計(jì)成翼墻式洞門；隧道采用新奧法施工，隧道襯砌采用復(fù)合式襯砌； 隧道開挖、級(jí)圍巖使用全斷面開挖法，級(jí)圍巖使用長臺(tái)階分部開挖法，采用 鉆爆法開挖；隧道的輔助施工方法有超前小導(dǎo)管注漿和超前錨桿；隧道通風(fēng)方式主 要為自然通風(fēng)，兼有機(jī)械通風(fēng)。 隧道經(jīng)過多次計(jì)算和驗(yàn)算后，洞門、襯砌和通風(fēng)等均滿足要求，可以正常施工。 關(guān)鍵詞：隧道；通風(fēng)；復(fù)合式襯砌；新奧法 XXX 公路隧道設(shè)計(jì) - 2 - XXX HIGHWAY TUNNEL DESIGN A

8、bstract After the reform and opening-up policy, the national economy is booming, highway passenger-cargo traffic volume increase substantially, the existing highway capacity manual insufficient contradiction have become increasingly prominent, the urgent need to improve road level and technical stan

9、dard, the highway will become the mainstream of road construction in China. However highway tunnel of technical and economic conditions needed than railway tunnel and other tunnel project of highway tunnel, therefore, design concept, design method and construction method of exploration and research

10、is very necessary. Because of linear and highway rating by the requirement, highway slope servants and inevitable requirement more and more using tunnel scheme, which not only can overcome the terrain and elevation obstacles, improve lines, improve speed and shorten mileage, save fuel, save time, re

11、duce the damage to vegetation, protect the ecological environment; Can effectively prevent rockfalls, landslide, collapse avalanches and natural conditions, enhances the parameters of safety, reliability and comfort at the same time, and local environmental photograph coordination level security the

12、 natural landscape. Therefore, from the economic benefit, ecological benefit and international big trend, safe, economic and reasonable, the artistic research of highway tunnel is imminent. This design task for highway tunnel, the key research tunnel profile, the design of the tunnel ventilation det

13、ermined, the second lining design and new Austrian tunneling method. This highway tunnel for separate one-way road two-lane tunnel, stretches of the left line, the basic situation of 298m surrounding rock level for: long 155m; ZhangGuiHuanong 90m surrounding level 53m surrounding long. Tunnel DongMe

14、n designed to wing wall type DongMen; Tunnel adopted new Austrian tunneling method using composite linings, tunnel lining; , level of tunnel excavation surrounding the excavation method, use whole section rock level use long steps excavation method, using division drill-blasting method of excavation

15、; Tunnel construction methods have advanced auxiliary small catheter and leading bolt grouting; Tunnel ventilation mode mainly for natural ventilation, with mechanical ventilation. Tunnel after many calculation and checking, DongMen, lining and ventilation, etc, can normal construction requirements.

16、 - 3 - Key words: tunnel; Ventilation; Composite linings; New arcane 第一章 工程概況 1.1 隧道位置 XXX 公路隧道位于 XX 省 XX 縣 XX 村，是 XX 高速公路 XX 至 XX 段的一條分離式短隧 道。綜合各種因素考慮，隧道左線的起止樁號(hào)為: K26+260K26+558，全長 298m；隧 道右線的起止樁號(hào)為：YK26+292YK26+558。隧道縱坡整體為一單坡，坡度為-1.8%。 1.2 隧道工程地質(zhì)概況 該隧道洞口（進(jìn)口）圍巖級(jí)別為級(jí)，巖性為強(qiáng)風(fēng)化下帶弱風(fēng)化玄武巖為主， 巖石柱狀節(jié)理很發(fā)育，巖質(zhì)較硬，完

17、整性差。隧道洞口（出口）隧道圍巖級(jí)別為級(jí) 巖性為強(qiáng)風(fēng)化下帶弱風(fēng)化玄武巖為主，巖石柱狀節(jié)理很發(fā)育，巖質(zhì)較硬，完整性差。 隧道 K26+295K26+349 段圍巖級(jí)別為級(jí)，巖性為弱風(fēng)化玄武巖，屬硬質(zhì)巖，巖石柱 狀節(jié)理較發(fā)育，裂隙塊狀結(jié)構(gòu)鑲嵌碎裂結(jié)構(gòu)，節(jié)理裂隙面結(jié)合一般，巖質(zhì)硬堅(jiān)硬， 較完整。K26+504K26+540 段圍巖級(jí)別為級(jí)，巖性為弱風(fēng)化玄武巖，屬硬質(zhì)巖，巖 石柱狀節(jié)理較發(fā)育，裂隙塊狀結(jié)構(gòu)鑲嵌碎裂結(jié)構(gòu)，節(jié)理裂隙面結(jié)合一般，巖質(zhì)硬 堅(jiān)硬，較完整。K26+349K26+504 段圍巖級(jí)別為級(jí)，巖性為弱風(fēng)化、微風(fēng)化玄武巖， 屬硬質(zhì)巖，巖石柱狀節(jié)理不發(fā)育，塊狀整體結(jié)構(gòu)巖體，較完整。 表 1-1

18、 各類圍巖主要物理力學(xué)指標(biāo)表 圍巖級(jí)別 力學(xué)指標(biāo) 備 注 密度 (10 3kg/m3) 2.502.60 2.602.80 2.702.90 彈性抗力系數(shù) K(MPa/m) 400500 10001200 14001600 彈性模量(靜態(tài)) E(Gpa) 8.010.0 15.020.0 25.030.0 泊松比 0.250.20 0.200.15 0.160.12 計(jì)算內(nèi)摩擦角 () 5054 5560 6065 XXX 公路隧道設(shè)計(jì) - 4 - 容許承載力 。(kPa) 15002000 26003000 30003500 飽和抗壓強(qiáng)度 Rb (Mpa) 12.020.0 35.060.0

19、 50.080.0 摩擦系數(shù) f(圬工與圍巖) 0.45 0.55 0.60 、級(jí)圍巖 為 表面不光滑時(shí) 1.3 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及遵循規(guī)范 1.3.1 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) （1）隧道按規(guī)定的遠(yuǎn)期的交通量設(shè)計(jì)，采用分離式單向行駛兩車道隧道（上、下 行分離） 。 （2）隧道設(shè)計(jì)車速、幾何線形與凈空按 100km/h 計(jì)，隧道照明設(shè)計(jì)速度按照 100km/h 設(shè)計(jì)。 1.3.2 遵循規(guī)范 （1） 、 公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范 JTGD70-2004 （2） 、 公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計(jì)規(guī)范 JTJ026.1-1999； （3） 、 公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) JTJ001-97； （4） 、 公路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范 JTJ004-89；

20、（5） 、 錨桿噴射混凝土支護(hù)技術(shù)規(guī)范 GB50086-2001； （6） 、 地下工程防水技術(shù)規(guī)范 GB50108-2008 （7） 、隧道圍巖級(jí)別按公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范JTGD70-2004 （8） 、 錨桿噴射混凝土支護(hù)技術(shù)規(guī)范 （GB50086-2001） （9） 、 公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范 （JTG D20-2006） （10） 、 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 （GB50010-2002） （11） 、公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)S (JTG B01-2003),人民交通出版社, 2003 （12） 、公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范S (JTG D70-2004), 人民交通出版社, 2004 （13） 、 公路隧道施工技術(shù)規(guī)

21、范 JTGF60-2009 - 5 - XXX 公路隧道設(shè)計(jì) - 6 - 第二章 隧道整體設(shè)計(jì) 2.1 一般規(guī)定與設(shè)計(jì)原則 2.1.1 一般規(guī)定 隧道設(shè)計(jì)應(yīng)滿足公路交通規(guī)劃的要求，其建筑限界、斷面凈空、隧道主體結(jié)構(gòu)以 及通風(fēng)、照明等設(shè)施，應(yīng)按公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(JTG B01-2003)規(guī)定的預(yù)測交通量 進(jìn)行設(shè)計(jì)。當(dāng)近期交通量不大時(shí)，可采取一次設(shè)計(jì)分期修建。 2.1.2 設(shè)計(jì)原則 （1）在地形、地貌、地質(zhì)、氣象、社會(huì)人文和環(huán)境等調(diào)查的基礎(chǔ)上，綜合比選隧 道各軸線方案的走向、平縱線形、洞口位置等，提出推薦方案。 （2）地質(zhì)條件很差時(shí)，特長隧道的位置應(yīng)控制路線走向，以避免不良地質(zhì)地段； 長隧道的位置

22、亦盡可能避開不良地質(zhì)地段，并與隧道的走向綜合考慮；中、短隧道可 服從路線走向。 （3）根據(jù)公路等級(jí)和設(shè)計(jì)速度的確定車道數(shù)和建筑限界。在滿足隧道功能和結(jié)構(gòu) 良好的前提下，確定經(jīng)濟(jì)合理的斷面內(nèi)輪廓。 （4）隧道內(nèi)外平、縱線形應(yīng)協(xié)調(diào)，以滿足行車的安全、舒適要求。 （5）根據(jù)隧道長度、交通量及其構(gòu)成、交通方向以及環(huán)保要求等，選擇合理的通 風(fēng)方式，確定通風(fēng)、照明、交通監(jiān)控等要點(diǎn)設(shè)施的設(shè)置規(guī)模。必要時(shí)特長隧道應(yīng)做防 火專項(xiàng)設(shè)計(jì)。 （6）應(yīng)結(jié)合公路等級(jí)、隧道長度、施工方法、工期和營運(yùn)要求，對(duì)隧道內(nèi)外排水 系統(tǒng)、消防結(jié)合系統(tǒng)、輔助通道、棄渣處理、管道設(shè)施、交通工程措施、環(huán)境保護(hù)等 作綜合考慮。 （7）當(dāng)隧道與

23、相鄰建筑物互有影響時(shí)，應(yīng)在設(shè)計(jì)與施工中采取必要的措施。 2.2 隧道橫斷面設(shè)計(jì)原則 隧道橫斷面設(shè)計(jì)原則如下所示： （1）隧道限界高度 高速公路、一級(jí)公路、二級(jí)公路取 5m；三、四級(jí)公路取 4.5m。 （2）余寬設(shè)置 - 7 - 當(dāng)設(shè)置檢修道和人行道時(shí)，不設(shè)余寬；當(dāng)不設(shè)置檢修道或人行道時(shí)，應(yīng)設(shè)不小于 25cm 的余寬。 （3）隧道路面橫坡 當(dāng)隧道為單向交通時(shí)，應(yīng)取單面坡，當(dāng)隧道為雙向交通時(shí)，可取雙面坡，坡度應(yīng) 根據(jù)隧道的長度，平、縱線形等因素綜合分析確定，一般可采用 1.5%2.0%。 當(dāng)路面采用單面坡時(shí)，建筑限界底邊線應(yīng)與路面重合；當(dāng)采用雙面坡時(shí)，建筑限 界底邊線應(yīng)水平置于路面最高處。 （4）

24、單車道四級(jí)公路的隧道應(yīng)按雙車道四級(jí)公路修建。 （5）隧道內(nèi)輪廓設(shè)計(jì) 隧道內(nèi)輪廓設(shè)計(jì)除了應(yīng)滿足隧道限界的規(guī)定外，還應(yīng)滿足洞內(nèi)路面、排水設(shè)施、 裝飾的要求，并為通風(fēng)、照明、消防、監(jiān)控管理等設(shè)施提供安裝空間，同時(shí)考慮圍巖 變形、施工方法影響的預(yù)留富裕量，使確定的斷面形式及尺寸符合安全經(jīng)濟(jì)、合理的 原則。 （6）公路隧道的建筑限界 公路隧道的建筑限界，不僅要提供汽車行駛的空間，還要考慮汽車行駛的安全、 快捷、舒適和防災(zāi)，因此要求設(shè)計(jì)中應(yīng)充分研究各種車道的與公路設(shè)施之間所處的空 間關(guān)系，任何部件（包括通風(fēng)、照明、安全、監(jiān)控和內(nèi)裝飾等附屬設(shè)施）均不得侵入 隧道建筑限界之內(nèi)。 2.3 隧道建筑界限 XXX

25、公路隧道設(shè)計(jì) - 8 - 圖 2.1 公路隧道建筑限界（單位：cm） XXX 公路隧道為單向雙車道，設(shè)計(jì)時(shí)速為 100km/h，如上圖 2.1，根據(jù)的有關(guān)規(guī)定： 隧道建筑限界高度：H=5.0m；檢修道高度：h=0.5 m；車道寬度：W=3.752 m；左側(cè) 向?qū)挾龋?LL=1.0 m；右側(cè)向?qū)挾龋?m；左頂角寬度：E L=1.0 m；右側(cè)向?qū)挾龋?.0RL m；檢修道左側(cè)：J=1.0 m；檢修道右側(cè)： J=1.0 m；路面坡度：i=1.5%；隧道1.0RE 建筑限界凈寬：11.50 m。 2.4 隧道襯砌內(nèi)輪廓設(shè)計(jì) 根據(jù)公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范 （JTG D70-2004）規(guī)定，隧道的內(nèi)輪廓拱部為半徑

26、 R1=600cm 的半圓，側(cè)墻也為半徑 R1=600cm 圓弧，仰拱圓弧半徑 R3=1500cm，仰拱與側(cè) 墻間用一個(gè)小半徑 R2=100cm 的圓弧連接。兩車道的 100km/h 內(nèi)輪廓圖如圖 2.2，詳圖 見設(shè)計(jì) A3 圖紙 1。 圖 2.2 兩車道的 100km/h 內(nèi)輪廓圖（有仰拱） 2.5 隧道緊急停車帶設(shè)計(jì) - 9 - 雖然該隧道屬于短隧道，根據(jù)公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D70-2004） 的規(guī)定在隧 道中應(yīng)可不設(shè)置緊急停車帶，但為了保險(xiǎn)起見，該隧道設(shè)置緊急停車帶一道。依據(jù) 公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D70-2004） 的相關(guān)規(guī)定，該緊急停車帶的寬為 3.5m，長為 40m。緊急

27、停車帶的內(nèi)輪廓圖如圖 2.3，詳圖見設(shè)計(jì)圖紙 2。 圖 2.3 兩車道的 100km/h 緊急停車帶內(nèi)輪廓圖（有仰拱） XXX 公路隧道設(shè)計(jì) - 10 - 第三章 公路隧道通風(fēng)設(shè)計(jì) 3.1 隧道通風(fēng)要求 1、單向交通的隧道設(shè)計(jì)風(fēng)速不宜大于 10m/s，特殊情況可取 12m/s；雙向交通的 隧道設(shè)計(jì)風(fēng)速不應(yīng)大于 8m/s；人車混合通行的隧道設(shè)計(jì)風(fēng)速不應(yīng)大于 7m/s。 2、風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的噪音及隧道中廢氣的集中排放均應(yīng)符合環(huán)保的有關(guān)規(guī)定。 3、確定的通風(fēng)方式在交通條件等發(fā)生變化時(shí)，應(yīng)具有較高的穩(wěn)定性，并便于防災(zāi) 時(shí)的氣流組織。 4、隧道內(nèi)營運(yùn)通風(fēng)的主流方向不應(yīng)頻繁變化。 3.2 隧道內(nèi)污染空氣的稀釋標(biāo)

28、準(zhǔn) 1、隧道通風(fēng)主要應(yīng)對(duì)一氧化碳（co） 、煙霧和異味進(jìn)行稀釋。 2、co 設(shè)計(jì)濃度 （1）采用全橫向通風(fēng)方式與半橫向通風(fēng)方式時(shí)，co 設(shè)計(jì)濃度可按下表 1 取值；采 用縱向通風(fēng)方式時(shí)，co 設(shè)計(jì)濃度可按表 1 所列各值提高 50ppm 取值。 表 3.1 co 設(shè)計(jì)濃度 隧道長度（m） 1000 3000 (ppm)250 200 注：隧道長度為 1000m3000m 時(shí)，可按插入法取值。 （2）交通阻滯（隧道內(nèi)各車道均以怠速行駛，平均車速為 10Km/h）時(shí)，阻滯段的 平均 co 設(shè)計(jì)濃度可取 300ppm，經(jīng)歷時(shí)間不超過 20min。阻滯段的計(jì)算長度不宜大于 1km。 （3）人車混合通行

29、的隧道，長度不宜超過 2000m，其 co 設(shè)計(jì)濃度應(yīng)按表 2 取值。 表 3.2 co 設(shè)計(jì)濃度 隧道長度（m） 1000 2000 (ppm)150 100 注：隧道長度為 1000m2000m 時(shí)，可按插入法取值。 3、煙霧設(shè)計(jì)濃度 （1）采用鈉燈光源時(shí)，煙霧設(shè)計(jì)濃度應(yīng)按表 3 取值；采用熒光燈光源時(shí)，煙霧設(shè) - 11 - 計(jì)濃度應(yīng)提高一級(jí)。 表 3.3 煙霧設(shè)計(jì)濃度 K 設(shè)計(jì)行車速度（Km/h） 100 80 60 40 K(m-1) 0.0065 0.0070 0.0075 0.0090 （2）當(dāng)煙霧濃度達(dá)到 0.012m-1時(shí)，應(yīng)按采取交通管制等措施考慮。 （3）隧道內(nèi)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)維修

30、時(shí)，應(yīng)按現(xiàn)場實(shí)際煙霧濃度不大于 0.0035 m-1考慮。 3.3 需風(fēng)量計(jì)算 1、一般規(guī)定 （1）通風(fēng)設(shè)計(jì)中，車輛有害氣體的排放量以及與之對(duì)應(yīng)的交通量都應(yīng)有明確的遠(yuǎn) 景設(shè)計(jì)年限，兩者應(yīng)相匹配。計(jì)算近期的需風(fēng)量及交通通風(fēng)時(shí)應(yīng)采用相應(yīng)年份的交通 量。 （2）確定需風(fēng)量時(shí)，應(yīng)對(duì)計(jì)算行車速度以下各工況車速按 20Km/h 為一檔分別進(jìn) 行計(jì)算，并考慮交通阻滯狀態(tài)，取其較大者作為設(shè)計(jì)需風(fēng)量。 （3）在雙向交通隧道中，上坡較長方向的交通量按設(shè)計(jì)交通量的 60%進(jìn)行計(jì)算。 2、計(jì)算 co 排放量 nmivdacoCO fNLffqQ16 )(10.3 )0.731.54.2650.1298.04.60.6

31、 1.329sm/018.5 3、計(jì)算稀釋 co 所需風(fēng)量 60)( 1TPQCOcoreq65102735.89.218. sm/069.3 4、計(jì)算煙霧排放量 XXX 公路隧道設(shè)計(jì) - 12 - nmVIVIivIhdVIaIVI fNLffqQ1)()()()(6 (10.3 )5.371.430.654.2098.516.05.2.6 137sm/08.24 5、計(jì)算稀釋煙霧所需風(fēng)量 KQVIIreq065.1784sm/3 3.4 通風(fēng)計(jì)算 1、一般規(guī)定 （1）在所設(shè)計(jì)的通風(fēng)系統(tǒng)中，風(fēng)機(jī)及交通通風(fēng)力提供的風(fēng)壓和風(fēng)量必須滿足需風(fēng) 量的要求。 （2）應(yīng)根據(jù)通風(fēng)計(jì)劃，初步計(jì)劃、技術(shù)設(shè)計(jì)和施

32、工圖設(shè)計(jì)等不同階段，進(jìn)行粗略 或詳細(xì)的通風(fēng)計(jì)算。 （3）在隧道通風(fēng)計(jì)算中可把空氣作為不可壓縮流體對(duì)待；隧道內(nèi)的空氣流可作為 不隨時(shí)間變化的恒定流處理，且視汽車行駛也為恒定流。 （4）隧道壁面摩阻損失系數(shù)及入口損失系數(shù)應(yīng)根據(jù)隧道或風(fēng)道的斷面當(dāng)量直徑或 壁面糙率以及風(fēng)道結(jié)構(gòu)形狀等取值，當(dāng)為混凝土壁面時(shí)常用損失系數(shù)可按表 4 取值。 表 3.4 損失系數(shù) 隧道壁面摩阻損失系數(shù) r0.02 主風(fēng)道（含豎井）壁面摩阻損失系數(shù) eb、 0.022 連接風(fēng)道壁面摩阻損失系數(shù) d0.025 隧道入口損失系數(shù) e0.6 - 13 - （5）通風(fēng)設(shè)計(jì)中應(yīng)盡可能減少風(fēng)道斷面積變化和轉(zhuǎn)變次數(shù)，損失系數(shù)的取值應(yīng)充 分考

33、慮隧道和風(fēng)道壁面粗糙程度、結(jié)構(gòu)形式。 （6）交通通風(fēng)力必須針對(duì)具體工程的通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行分析。交通通風(fēng)力在交通阻塞 或雙向交通情況下宜作為阻抗力考慮；在單向交通情況下宜作為推力考慮。 （7）應(yīng)針對(duì)計(jì)算行車速度以下各工況車速分別計(jì)算汽車交通通風(fēng)力。 2、計(jì)算自然風(fēng)阻力 （1）在通風(fēng)計(jì)算中，一般可將自然通風(fēng)作為阻力考慮。 （2）自然風(fēng)阻力的計(jì)算 隧道斷面當(dāng)量直徑 隧 道 斷 面 周 長rrAD408m 自然風(fēng)阻力 2e1nrmVDLP）（ 25.1890.625.3.2/798mN 3、計(jì)算交通通風(fēng)力 tVLn6078.2395. 汽車等效阻抗面積 cllCSmArrA11 0.3756.03.264

34、.0 XXX 公路隧道設(shè)計(jì) - 14 - 2648.3m 交通通風(fēng)力 22rtrt VnAP2)5.78.(5.18064.32./135mN 4、計(jì)算通風(fēng)阻抗力 2)(rrer VDLP25.18902.615.34.2/798mN 3.5 隧道通風(fēng)方式和風(fēng)機(jī)的選擇 因隧道中所需風(fēng)機(jī)提供的風(fēng)壓 tmrPP51.3794.82/1N 因?yàn)樵撝禐樨?fù)數(shù)，因此該公路隧道采用機(jī)械通風(fēng)便可以滿足通風(fēng)的要求，但因該 隧道內(nèi)設(shè)有緊急停車帶，為了將聚集在緊急停車帶處的污染空氣排出和應(yīng)對(duì)突發(fā)情況， 設(shè)置一組（2 臺(tái)）900 型射流風(fēng)機(jī)。 - 15 - 第四章 洞門設(shè)計(jì) 4.1 洞口地質(zhì)條件 隧道洞口（進(jìn)口）圍巖

35、級(jí)別為級(jí)，巖性為強(qiáng)風(fēng)化下帶弱風(fēng)化玄武巖為主，巖 石柱狀節(jié)理很發(fā)育，巖質(zhì)較硬，完整性差。隧道洞口（出口）隧道圍巖級(jí)別為級(jí)巖 性為強(qiáng)風(fēng)化下帶弱風(fēng)化玄武巖為主，巖石柱狀節(jié)理很發(fā)育，巖質(zhì)較硬，完整性差。 因此，洞門處仰坡應(yīng)采取防護(hù)措施。 4.2 洞門的設(shè)計(jì)方案 4.2.1 洞門形式的選擇 本隧道按隧道分類屬短隧道，基本服從于路線走向，路線與地形等高線基本正交， 洞門按受力結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。洞門形式結(jié)合實(shí)際地形、地質(zhì)情況選定。根據(jù)洞門所處地段的 地形地貌及工程地質(zhì)條件，遵從“早進(jìn)洞，晚出洞”的設(shè)計(jì)原則，并考慮洞門的實(shí)用、 經(jīng)濟(jì)、美觀等因素，因此本隧道使用翼墻式洞門。 4.2.2 洞門構(gòu)造要求 按公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范

36、 （JTG-2004） ，洞門構(gòu)造要求為： （1）洞口仰坡坡腳至洞門墻背的水平距離不宜小于 1.5m，洞門端墻與仰坡之間水 溝的溝底至襯砌拱頂外緣的高度不小于 1.0m，洞門墻頂高出仰坡腳不小于 0.5m。 （2）洞門墻應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置伸縮縫、沉降縫和泄水孔；洞門墻的厚度可按計(jì) 算或結(jié)合其他工程類比確定。 （3）洞門墻基礎(chǔ)必須置于穩(wěn)固地基上，應(yīng)視地基及地形條件，埋置足夠的深度， 保證洞門的穩(wěn)定。基底埋入土質(zhì)地基的深度不小于 1.0m，嵌入巖石地基的深度不小于 0.5m；基底標(biāo)高應(yīng)在最大凍結(jié)線以下不小于 0.25m。基底埋置深度應(yīng)大于墻邊各種溝、 槽基底的埋置深度。 （4）松軟地基上的基礎(chǔ)，可

37、采取加固基礎(chǔ)措施。洞門結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足抗震要求。 4.3 洞門結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 4.3.1 洞門類型選擇 XXX 公路隧道設(shè)計(jì) - 16 - 本隧道進(jìn)口端和出口端洞口圍巖基本相同，為級(jí)圍巖，地質(zhì)狀況一般，擬采用 翼墻式洞門。 4.3.2 洞門穩(wěn)定性及強(qiáng)度檢算 進(jìn)口洞門的檢算：進(jìn)口采用帶耳墻翼墻式洞門，見圖 4.1： 圖 4.1 a.檢算翼墻時(shí)取洞門端墻前之翼墻寬 1m 的條帶“，按擋土墻檢算偏心、強(qiáng)度 及穩(wěn)定性。 b.檢算端墻時(shí)取最不利部分“作為檢算條帶，檢算其截面偏心和強(qiáng)度。 c.檢算端墻與翼墻共同作用部分“的滑動(dòng)穩(wěn)定性。 檢算條帶“” - 17 - 圖 4.2 1、壓力的計(jì)算 （1）各項(xiàng)物理學(xué)指標(biāo)

38、KN/m3f=0.50624 Mpa1.5307.56.0 水泥砂漿砌片石 3/akNm （2）土壓力系數(shù) 的計(jì)算：)( )tan1(tan)t1(tan )tan1()ttant 22 4.087.034.1.0392 08.47.3)1.()tan)(tan( （3）土壓力的計(jì)算： 2/8.170.924mKNHE/6.512bG/.3. XXX 公路隧道設(shè)計(jì) - 18 - 2 穩(wěn)定性及強(qiáng)度的檢算： （1） 傾覆穩(wěn)定的驗(yàn)算： mKNMy /4.356).019(6.237 /28.0 5.13.405600 Ky 滿足傾覆穩(wěn)定的要求。 （2） 滑動(dòng)穩(wěn)定的驗(yàn)算： 3.1576.023ENfK

39、C 滿足滑動(dòng)穩(wěn)定的要求。 （3）合力的偏心距的驗(yàn)算： 518.06.237450NMCy 2.8.1.2BBe 滿足基底合力的偏心距。 （4）基底壓應(yīng)力的驗(yàn)算： 6Be )61(minaxBeN、MPaKaeN 6.018.279.02.37)61(max B.6).16(.in 滿足基底壓應(yīng)力的要求。 檢算條帶“” 1 土壓力的計(jì)算： 由以上計(jì)算知： 08.413724H - 19 - 52.3.078.2415.0212HE5bG 2 墻身截面偏心的驗(yàn)算： 4.2761,23)1(EM 偏心距 be 6.023.18054.NMb 滿足墻身截面偏心的要求。 應(yīng)力 )218.06(154)6

40、(beWFMPaKa.058.1max6423in 滿足墻身截面強(qiáng)度的要求。 檢算條帶“” 1 土壓力的計(jì)算 由以上計(jì)算知 08.423.24H76.5.0.131 28.170.3.2211 EH 17.5)90.(.65).10.9(21 45.7.8.0.132.032011 bHG 98.9.21 XXX 公路隧道設(shè)計(jì) - 20 - =132.00+198.00=330.00 2 滑動(dòng)穩(wěn)定的驗(yàn)算： 3.17845.9203ENfKC 滿足滑動(dòng)穩(wěn)定的要求。 綜合以上檢算結(jié)果，翼墻、端墻均滿足規(guī)范要求，故該設(shè)計(jì)合理。 第五章 隧道洞身初期支護(hù)設(shè)計(jì) 5.1 支護(hù)形式的選擇及參數(shù)確定 由于該公

41、路隧道為高速公路隧道，隧道洞口處圍巖級(jí)別為級(jí)，隧道洞身圍巖為 、級(jí)圍巖，其中級(jí)圍巖分布在隧道進(jìn)出口段長度為 35m 范圍內(nèi)，級(jí)圍巖 長度為 90m，級(jí)圍巖長度為 155m，級(jí)圍巖一般無自穩(wěn)能力成洞條件差可能發(fā)生中 大塌方，級(jí)圍巖自穩(wěn)能力差成洞條件較好，可能會(huì)出現(xiàn)小塌方，級(jí)圍巖自穩(wěn)能力 較好成洞條件較好。根據(jù)公路使用要求，隧道圍巖地質(zhì)條件和施工條件，按照按照 公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范 （JTG D70-2004）中襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)定，按新奧法原理設(shè)計(jì)，該 公路隧道應(yīng)采用復(fù)合式襯砌，即由初期支護(hù)和二次襯砌及中間夾防水層組合而成的襯 砌形式，其中初期支護(hù)采用噴、錨、網(wǎng)、鋼拱架支護(hù)。 5.2 、級(jí)圍巖的初期支護(hù)

42、設(shè)計(jì) 5.2.1 級(jí)圍巖隧道的寬度 B 與高度 H 確定 級(jí)圍巖隧道的寬度 B 與高度 H 確定可按下式進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果為： m24.13.05.20.621 edrB m58891H - 21 - 式中： 拱部圓弧半徑；1r d襯砌厚度預(yù)估為 0.5m； e預(yù)留變形量取為 0.12m； 路面至起拱線的高度。1H 5.2.2 、級(jí)圍巖的初期支護(hù)設(shè)計(jì) 根據(jù)公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范 （JTG D70-2004）及錨桿噴射混凝土支護(hù)技術(shù)規(guī)程 （GB500862001）的相關(guān)規(guī)定，該公路隧道初期支護(hù)采用工程類比法進(jìn)行設(shè)計(jì)。 1、錨噴支護(hù)的一般規(guī)定 （1）錨噴支護(hù)的設(shè)計(jì)，宜采用工程類比法，必要時(shí)應(yīng)結(jié)合監(jiān)控量測

43、法及理論驗(yàn)算 法。 （2）錨噴支護(hù)初步設(shè)計(jì)階段，應(yīng)根據(jù)地質(zhì)勘察資料，按本規(guī)范表 3.0.2 的規(guī)定， 初步確定圍巖級(jí)別，并按規(guī)范表 4.1.2-1 和規(guī)范表 4.1.2-2 的規(guī)定，初步選擇隧洞、 斜井或豎井的錨噴支護(hù)類型和設(shè)計(jì)參數(shù)。 （3）錨噴支護(hù)施工設(shè)計(jì)階段，應(yīng)做好工程的地質(zhì)調(diào)查工作，繪制地質(zhì)素描圖或展 示圖，并標(biāo)明不穩(wěn)定塊體的大小及其出露位置。實(shí)測圍巖分級(jí)定量指標(biāo)，按本規(guī)范表 3.0.2 的規(guī)定，詳細(xì)劃分圍巖級(jí)別，并修正初步設(shè)計(jì)。 （4）對(duì)、級(jí)圍巖中毛洞跨度大于 5m 的工程，除應(yīng)按照本規(guī)范表 4.1.2-1 的 規(guī)定選擇初期支護(hù)的類型與參數(shù)外，尚應(yīng)進(jìn)行監(jiān)控量測，以最終確定支護(hù)類型和參數(shù)

44、。 （5）對(duì)、級(jí)圍巖毛洞跨度大于 15m 的工程，除應(yīng)按照本規(guī)范表 4.1.2-1 的規(guī)定，選擇支護(hù)類型與參數(shù)外，尚應(yīng)對(duì)圍巖進(jìn)行穩(wěn)定性分析和驗(yàn)算；對(duì)級(jí)圍巖還 應(yīng)進(jìn)行監(jiān)控量測，以便最終確定支護(hù)類型和參數(shù)。 （6）對(duì)圍巖整體穩(wěn)定性驗(yàn)算，可采用數(shù)值解法或解析解法；對(duì)局部可能失穩(wěn)的圍 巖塊體的穩(wěn)定性驗(yàn)算，可采用塊體極限平衡方法。 （7）對(duì)邊坡工程錨噴支護(hù)設(shè)計(jì)，應(yīng)充分掌握工程的地質(zhì)勘察資料，按不同的失穩(wěn) 破壞類型，采用極限平衡法、數(shù)值分析法等方法進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性分析計(jì)算。 2、圍巖分級(jí)表（見下規(guī)范表 3.0.2）中的巖體強(qiáng)度應(yīng)力比的計(jì)算應(yīng)符合下列規(guī)定： （1） 、當(dāng)有地應(yīng)力實(shí)測數(shù)據(jù)時(shí)： XXX 公路隧道設(shè)

45、計(jì) - 22 - 1rVmfKS 式中 Sm巖體強(qiáng)度應(yīng)力比； 巖體單軸飽和抗壓強(qiáng)度（Mpa） ；rf KV巖體完整性系數(shù)； 垂直洞軸線的較大主應(yīng)力（KN/m 2） ；1 （2） 、當(dāng)無地應(yīng)力實(shí)測數(shù)據(jù)時(shí)： H1 式中 巖體重力密度（KN/m 3） ； H隧洞頂覆蓋層厚度（m） ； - 23 - XXX 公路隧道設(shè)計(jì) - 24 - - 25 - XXX 公路隧道設(shè)計(jì) - 26 - 3、工程類比法公路隧道錨、噴、網(wǎng)、鋼拱架的相關(guān)參數(shù)見下規(guī)范表 4.1.2-1（摘 自錨桿噴射混凝土支護(hù)技術(shù)規(guī)范 （GB50086-2001） ） 。 - 27 - XXX 公路隧道設(shè)計(jì) - 28 - 5.2.3 初期支護(hù)

46、設(shè)計(jì)相關(guān)參數(shù) 該隧道錨桿設(shè)計(jì)采用全長粘結(jié)型錨桿，沿隧道開挖輪廓線徑向布置，設(shè)計(jì)為按梅 花型方式布置?？紤]該隧道為高速公路隧道，隧道圍巖地質(zhì)條件和施工條件，按公 路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范 （JTG D70-2004）設(shè)計(jì)噴射混凝土內(nèi)布置鋼筋網(wǎng)。由于本隧道的圍巖 分級(jí)為、級(jí)?？紤]到錨桿的襯托，各級(jí)圍巖均采用鋼拱架支護(hù)具體見表5.1。 - 29 - 因在隧道中設(shè)置了緊急停車帶，斷面增大，所以該處的徑向系統(tǒng)錨桿長度為3.5m，間 距為100cmX100cm,噴射混凝土厚度為15cm. 5.1 初期支護(hù)參數(shù)表 圍巖級(jí)別 項(xiàng) 目 單位 噴射混凝土 C20 防水混凝土 cm 10 10 12 直 徑 mm 18 20

47、 22 長 度 cm 300 300 350徑向錨桿 錨桿布置 cm 150150 120120 100100 直 徑 mm 6 6 8 鋼筋網(wǎng) 鋼筋布置 cm 2525 2525 2525 類 型 - I16 I16 I16 鋼拱架 間 距 cm 100 100 100 XXX 公路隧道設(shè)計(jì) - 30 - 第六章 二襯設(shè)計(jì)計(jì)算 6.1 隧道圍巖壓力計(jì)算 根據(jù)公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范 （JTG D702004）和公路隧道設(shè)計(jì)細(xì)則 （JTG T D702010）的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行各級(jí)圍巖壓力計(jì)算。 6.1.1 圍巖壓力計(jì)算的一般規(guī)定 1、作為在隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)上的圍巖壓力為松散壓力、形變壓力、膨脹壓力以及沖擊

48、壓力等。圍巖壓力計(jì)算應(yīng)綜合考慮隧道所處地形條件、地質(zhì)條件、隧道跨度、結(jié)構(gòu)形 式、埋置深度、隧道間距以及開挖方法等因素。 2、隧道圍巖壓力計(jì)算過程中，應(yīng)符合以下原則： （1）本規(guī)定適用于鉆爆法施工的隧道，采用其他施工方法建設(shè)的隧道可參考采用。 （2）圍巖松散壓力為作用在隧道全部支護(hù)結(jié)構(gòu)的壓力總和。在對(duì)初期支護(hù)或二次 襯砌進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算時(shí)，應(yīng)采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行荷載分配，確定該支護(hù)層相應(yīng)的計(jì)算荷 載。 （3）當(dāng)隧道采用光面爆破、掘進(jìn)機(jī)開挖等可減輕圍巖損傷破壞的施工方法時(shí)，圍 巖松散壓力的計(jì)算值可適當(dāng)折減。 3、埋深較淺的隧道可只計(jì)入圍巖的松散壓力；埋深較大的隧道不僅應(yīng)計(jì)入圍巖的 松散壓力，而且應(yīng)計(jì)入圍

49、巖的形變壓力；連供隧道、小凈距隧道可不計(jì)入形變壓力。 4、計(jì)算圍巖壓力時(shí)各級(jí)圍巖的物理力學(xué)參數(shù)宜通過室內(nèi)或現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)獲取。 6.1.2 級(jí)圍巖荷載計(jì)算 1、根據(jù)公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范 （JTG D702004）和公路隧道設(shè)計(jì)細(xì)則 （JTG T D702010）的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算圍巖的垂直均布?jí)毫?q 和水平均布?jí)毫?e。 2、級(jí)圍巖垂直均布?jí)毫Φ挠?jì)算： - 31 - 由 的級(jí)圍巖的垂直均布?jí)毫?q 的值；)5(124.01tsBihq 由相關(guān)數(shù)據(jù)的： )(ti =1+0.1（13-5） =1.8 1245.0sh =0.45221.8 =3.24 mhq =243.24 =77.76 KN/m2 3、級(jí)圍

50、巖水平均布?jí)毫Φ挠?jì)算： 由 得級(jí)圍巖水平均布?jí)毫χ担籷e =0.1277.76 =9.33 KN/m2 6.1.3 級(jí)圍巖荷載計(jì)算 1、根據(jù)公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范 （JTG D702004）和公路隧道設(shè)計(jì)細(xì)則 （JTG T D702010）的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算圍巖的垂直均布?jí)毫?q 和水平均布?jí)毫?e。 2、級(jí)圍巖垂直均布?jí)毫Φ挠?jì)算： 由 的級(jí)圍巖的垂直均布?jí)毫?q 的值；)5(124.01tsBihq XXX 公路隧道設(shè)計(jì) - 32 - 由相關(guān)數(shù)據(jù)的： )5(1tBi =1+0.1（13-5） =1.8 1245.0sh =0.45231.8 =6.48 mhq =216.48 =136.08 KN/m

51、2 3、級(jí)圍巖水平均布?jí)毫Φ挠?jì)算： 由 得級(jí)圍巖水平均布?jí)毫χ?；qe 拱頂水平壓力：e =0.2136.08 =34.02 KN/m2 邊墻底部水平壓力： )(tdHqe =0.2（136.08+218） =76.02 KN/m2 為了計(jì)算的方便和保證圍巖的穩(wěn)定與安全，級(jí)圍巖的水平均布?jí)毫Σ捎靡环N值 76.02 KN/m2進(jìn)行計(jì)算。 因級(jí)圍巖的壓力均很小，所以級(jí)圍巖的計(jì)算采用級(jí)圍巖的相關(guān)數(shù)值。 - 33 - 6.2 埋置深度的計(jì)算 6.2.1 級(jí)圍巖埋置深度的計(jì)算 深埋、淺埋隧道分界深度: HQ=2.0hq =2.03.24 =6.48 m 6.2.2 級(jí)圍巖埋置深度的計(jì)算 深埋、淺埋隧道分界

52、深度: Hq=2.0hq =2.56.48 =16.20 m 由設(shè)計(jì)任務(wù)書可知，該公路隧道均為深埋隧道。 根據(jù)以上計(jì)算得出以下荷載值： 表 6-1 各級(jí)圍巖荷載值 圍巖類別 埋深類型 荷載類型 數(shù)值 （KN/m 2） 備注 q 77.76級(jí)圍巖 深埋 e 9.33 q 136.08級(jí)圍巖 深埋 e 76.02 6.3 內(nèi)力計(jì)算及結(jié)果 6.3.1 基本原理： 隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)在承受圍巖所施加的主動(dòng)壓力作用時(shí)將發(fā)生彈性變形，由于隧道支 護(hù)結(jié)構(gòu)周圍有圍巖存在,因此，它的這種彈性變形將受到圍巖的約束作用，這種約束作 用稱為彈性抗力，它的大小與地層性質(zhì)和隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)性質(zhì)有關(guān)。 該原理的基本假定：隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)

53、是放置在彈性地基上的梁，梁在地層壓力作用 XXX 公路隧道設(shè)計(jì) - 34 - 下將產(chǎn)生向地基方向的變形，地基將給梁以反作用力(即彈性抗力)，彈性抗力的大小 和分布形式可根據(jù)不同的假定來得到，在本設(shè)計(jì)中，我們采用局部變形理論(即溫克爾 假定)：認(rèn)為地基可以看成由無限多個(gè)各自孤立的彈簧構(gòu)成，梁放在彈簧上，地基的沉 降即相當(dāng)彈簧壓縮，彈簧常數(shù)即相當(dāng)于彈性壓縮系數(shù)，通過這一假定后，可以計(jì)算出 結(jié)構(gòu)的內(nèi)力，并進(jìn)行截面設(shè)計(jì)。 本設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)計(jì)算采用 ANSYS10.0 結(jié)構(gòu)有限元進(jìn)行分析計(jì)算： 本設(shè)計(jì)中拱圈梁單元采用 Beam3，圍巖抗力采用桿單元 link1，荷載方面是把上面 的計(jì)算荷載轉(zhuǎn)化為節(jié)點(diǎn)荷載進(jìn)行

54、加載計(jì)算。其有限元模型如下圖所示： 圖 6.1 有限元模型圖 注意：為了使模型的計(jì)算結(jié)果盡可能的與實(shí)際情況的結(jié)果相近，用桿單元模擬圍 巖抗力時(shí)要注意桿單元是只能受壓，是不能受拉的；因此，在模型建立和計(jì)算時(shí)要把 受拉的桿單元全部去掉，最后的結(jié)果是桿單元是全受壓的。同時(shí)要盡可能使模型的約 束情況與結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況相近，通過多次優(yōu)化使得計(jì)算結(jié)果與結(jié)構(gòu)實(shí)際受力相近。 利用 Ansys 有限元分析結(jié)果圖主要有：彎矩圖、軸力圖。 - 35 - 6.3.2 ANSYS 計(jì)算的內(nèi)力結(jié)果 1、各級(jí)圍巖輸出的內(nèi)力圖： 圖 6.2 級(jí)圍巖彎矩圖 XXX 公路隧道設(shè)計(jì) - 36 - 圖 6.3 級(jí)圍巖軸力圖 圖 6.4

55、 級(jí)圍巖彎矩圖 - 37 - 圖 6.5 級(jí)圍巖軸力圖 2、各級(jí)圍巖輸出數(shù)據(jù) 級(jí)圍巖： * POST1 ELEMENT TABLE LISTING * STAT CURRENT CURRENT CURRENT CURRENT ELEM SMIS6 SMIS12 SMIS1 SMIS7 1 -46023. 3586.4 -0.39919E+06 -0.39535E+06 2 3586.4 56568. -0.37131E+06 -0.36826E+06 3 56568. 99399. -0.34344E+06 -0.34123E+06 4 99399. 0.12719E+06 -0.32353E

56、+06 -0.32219E+06 5 0.12719E+06 0.13689E+06 -0.31298E+06 -0.31253E+06 6 0.13689E+06 0.12745E+06 -0.31251E+06 -0.31295E+06 7 0.12745E+06 0.10362E+06 -0.32119E+06 -0.32253E+06 8 0.10362E+06 64626. -0.33957E+06 -0.34178E+06 9 64626. 15311. -0.36598E+06 -0.36903E+06 10 15311. -37979. -0.39843E+06 -0.4022

57、7E+06 XXX 公路隧道設(shè)計(jì) - 38 - 11 -37979. -88830. -0.43490E+06 -0.43960E+06 12 -88830. -0.12725E+06 -0.47270E+06 -0.47810E+06 13 -0.12725E+06 -0.14440E+06 -0.50820E+06 -0.51421E+06 14 -0.14440E+06 -0.13190E+06 -0.53828E+06 -0.54481E+06 15 -0.13190E+06 -82512. -0.56006E+06 -0.56701E+06 16 -82512. 9447.2 -0.

58、57109E+06 -0.57834E+06 17 9447.2 46892. -0.57788E+06 -0.58532E+06 18 46892. 82202. -0.58341E+06 -0.59093E+06 19 82202. 0.10906E+06 -0.58241E+06 -0.58989E+06 20 0.10906E+06 19204. -0.58655E+06 -0.59388E+06 21 16862. 0.10670E+06 -0.58954E+06 -0.58222E+06 22 0.10670E+06 81924. -0.58538E+06 -0.57790E+06

59、 23 81924. 49791. -0.58598E+06 -0.57845E+06 24 49791. 15689. -0.57983E+06 -0.57238E+06 25 15689. -77446. -0.57266E+06 -0.56541E+06 26 -77446. -0.12854E+06 -0.56157E+06 -0.55462E+06 27 -0.12854E+06 -0.14323E+06 -0.53970E+06 -0.53317E+06 28 -0.14323E+06 -0.12875E+06 -0.50951E+06 -0.50350E+06 29 -0.128

60、75E+06 -93414. -0.47388E+06 -0.46848E+06 30 -93414. -46023. -0.43593E+06 -0.43123E+06 31 19204. -3361.5 -0.82599E+06 -0.83075E+06 32 -3361.5 -7904.6 -0.80147E+06 -0.80523E+06 33 -7904.6 -3701.8 -0.78116E+06 -0.78387E+06 34 -3701.8 2212.6 -0.76677E+06 -0.76841E+06 35 2212.6 5443.3 -0.75949E+06 -0.760

61、04E+06 36 5443.3 3947.1 -0.75132E+06 -0.75078E+06 37 3947.1 -1333.4 -0.75959E+06 -0.75795E+06 38 -1333.4 -6009.9 -0.77504E+06 -0.77233E+06 39 -6009.9 -3042.8 -0.79649E+06 -0.79273E+06 - 39 - 40 -3042.8 16862. -0.82219E+06 -0.81744E+06 * POST1 ELEMENT TABLE LISTING * STAT CURRENT CURRENT CURRENT CURR

62、ENT ELEM SMIS6 SMIS12 SMIS1 SMIS7 MINIMUM VALUES ELEM 14 13 31 31 VALUE -0.14440E+06 -0.14440E+06 -0.82599E+06 -0.83075E+06 MAXIMUM VALUES ELEM 6 5 6 5 VALUE 0.13689E+06 0.13689E+06 -0.31251E+06 -0.31253E+06 級(jí)圍巖： * POST1 ELEMENT TABLE LISTING * STAT CURRENT CURRENT CURRENT CURRENT ELEM SMIS6 SMIS12

63、SMIS1 SMIS7 1 -45337. -2355.1 -0.75417E+06 -0.75033E+06 2 -2355.1 49369. -0.73351E+06 -0.73046E+06 3 49369. 91614. -0.70785E+06 -0.70564E+06 4 91614. 0.12178E+06 -0.67613E+06 -0.67479E+06 5 0.12178E+06 0.13408E+06 -0.66591E+06 -0.66546E+06 6 0.13408E+06 0.12770E+06 -0.66838E+06 -0.66883E+06 7 0.1277

64、0E+06 0.11017E+06 -0.67506E+06 -0.67640E+06 8 0.11017E+06 77505. -0.69095E+06 -0.69316E+06 9 77505. 33978. -0.71429E+06 -0.71734E+06 10 33978. -14767. -0.74333E+06 -0.74717E+06 XXX 公路隧道設(shè)計(jì) - 40 - 11 -14767. -62999. -0.77624E+06 -0.78094E+06 12 -62999. -0.10186E+06 -0.81072E+06 -0.81612E+06 13 -0.1018

65、6E+06 -0.12338E+06 -0.84351E+06 -0.84952E+06 14 -0.12338E+06 -0.11998E+06 -0.87182E+06 -0.87835E+06 15 -0.11998E+06 -85006. -0.89307E+06 -0.90002E+06 16 -85006. -13209. -0.90505E+06 -0.91230E+06 17 -13209. 98909. -0.90602E+06 -0.91347E+06 18 98909. 0.25278E+06 -0.89492E+06 -0.90244E+06 19 0.25278E+0

66、6 71598. -0.90086E+06 -0.90834E+06 20 71598. -0.32348E+06 -0.94889E+06 -0.95621E+06 21 -0.32175E+06 85595. -0.95631E+06 -0.94898E+06 22 85595. 0.28213E+06 -0.90613E+06 -0.89865E+06 23 0.28213E+06 0.12064E+06 -0.89959E+06 -0.89207E+06 24 0.12064E+06 694.65 -0.91191E+06 -0.90446E+06 25 694.65 -79016. -0.91205E+06 -0.90480E+06 26 -79016. -0.12186E+06 -0.90109E+06 -0.89414E+06 27 -0.12186E+06 -0.13297E+06 -0.88072E+06 -0.87419E+06 28 -0.13297E+06 -0.11889E+06 -0.85316E+06 -0.84714E+06 29 -0.11889E+0