重庆奥特莱斯配套道路工程隧道-毕业设计

重庆奥特莱斯配套道路工程隧道-毕业设计

湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）摘要本设计围绕重庆奥特莱斯配套道路工程隧道右线而进行，本隧道为高速公路隧道短隧道，隧道长251.424m，设计为双向四车道，设计车速为100km/h，建筑限界净宽为10.75m。衬砌采用三心圆曲墙式结构，支护结构和围岩共同承载，并充发挥出围岩的自承能力。以新奥法施工作为隧道结构设计指导，依托隧道围岩条件较复杂，包括IV、V级二种级别的围岩，相应围岩段均采用包含有初支、防水层、二衬组成的复合式衬砌。初期支护为喷锚支护，采用锚杆、喷射混凝土、钢筋网、钢拱架共同作用，二次衬砌采用模筑砼。洞门设计严格按照《公路隧道设计规范》（GTJ-2004）中的相关规定进行相关验算，采用端墙式洞门；初支根据《公路隧道设计规范》（GTJ-2004）、《隧道工程》和相关工程实例进行设计。二次衬砌利用理正岩土6.0版软件算出相关数据，并进行配筋计算；同时，根据相关参考资料和工程实例进行了隧道施工组织设计、防排水设计和监控量测的设计，绘制了相应的图纸。关键词：短隧道；新奥法；曲墙；复合式衬砌；端墙式洞门－v－n湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）ABSTRACTThedesigniscarriedoutontherightlineoftheroadtunneloftheauxiliaryroadinChongqing.Thetunnelisashorttunneloftheexpresswaytunnel，Tunnellength251.424m,designedfortwo-wayfourlanes，thedesignspeedis100km/h，Clearancewidthto10.75m.ofthethreecircularcurvedwallliningstructure,supportingstructureandsurroundingrockbearingtogether,andfullplaytheselfbearingcapacityofsurroundingrock.ThenewAustrianlawasthecoredesignoftunnelstructure,surroundingrocktunnelcontractiscomplex,IV,Vtwolevelsofsurroundingrockin.IVandVareusedatthebeginningofrocksection,waterprooflayer,compositeliningliningconsistingoftwo.Theinitialsupportforthesprayanchor,anchorbolt,shotcrete,steelmesh,commonsteelarch,twoliningbyformworkingconcrete.Instrictaccordancewiththeportaldesigncodefordesignofhighwaytunnel(GTJ-2004)oftherelevantprovisionsoftherelatedcheckingbyendwallportal;primarysupportaccordingtocodefordesignofhighwaytunnel(GTJ-2004),oftunnelengineeringandrelatedengineeringdesignexamples;twoliningusingLizhenggeotechnicalsoftwareversion6tocalculatetherelevantdata,andreinforcementcalculation;atthesametime,accordingtotherelevantreferencematerialsandengineeringexampleofatunnelconstructiondesign,designofdrainagedesignandmonitoring,renderingthecorrespondingdrawings.Keywords:shorttunnel;NATM;curvedwall;compositelining;sidewallportal－v－n湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）目录第一章设计任务及原始资料11.1工程概况11.2线路条件11.3工程地质及水文地质条件11.4经济技术条件1第二章隧道总体设计32.1一般规定与设计原则32.1.1一般规定32.1.2设计原则32.2主要技术标准及执行规范42.2.1技术标准42.2.2执行规范42.3设计依据52.4隧道平面及纵断面设计52.5隧道横断面设计52.5.1隧道建筑限界52.5.2隧道衬砌内轮廓线设计62.6支护形式的选择72.6.1洞门衬砌设计72.6.2洞身衬砌设计7第三章洞门设计与计算93.1洞口地质条件93.2洞门类型的选择93.3洞门各部的尺寸拟定93.4计算参数103.4.1土压力计算103.4.2端墙稳定性验算123.4.3主洞端墙验算14第四章隧道初期支护设计与计算174.1概述174.2初期支护的设计174.3V级围岩初期支护设计计算174.3.1喷混凝土提供的支护抗力P1值184.3.2钢支撑提供的支护抗力P2值194.3.3锚杆提供的支护抗力P3值204.3.4围岩本身提供的支护抗力P4值214.3.5最小支护抗力值Pmin22－v－n湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）4.4Ⅳ级围岩初期支护设计计算24第五章隧道二次衬砌设计计算255.1概述255.2隧道深浅埋确定255.2.1计算断面参数确定255.2.2深浅埋判定计算255.3隧道围岩压力确定265.3.1Ⅴ级围岩压力计算265.3.2Ⅳ级围岩压力计算285.4V级围岩二次衬砌理正岩土软件验算（电算）285.4.1Ⅴ级围岩二衬计算条件295.4.2Ⅴ级围岩二衬内力配筋结果315.4.3Ⅴ级围岩二衬内力配筋计算315.4.4V级围岩二衬裂缝计算345.5Ⅳ级围岩二衬衬砌理正岩土软件验算（电算）405.5.1Ⅳ级围岩二衬计算条件405.5.2Ⅳ级围岩配筋结果425.5.3Ⅳ级围岩二衬内力配筋计算425.5.4Ⅳ级围岩二衬裂缝计算455.6二衬配筋计算505.6.1V级围岩配筋505.6.2Ⅳ级围岩配筋50第六章隧道防排水设计51第七章施工组织设计537.1概述537.2施工部署537.3施工准备547.3.1技术准备547.3.2施工机具、材料准备547.3.3施工人员准备547.4隧道总体施工方案557.4.1洞口施工557.4.2洞身开挖557.4.3初期支护577.4.4二次衬砌577.5施工通风587.6施工注意事项58第八章隧道施工监控量测598.1概述598.2监控量测59－v－n湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）8.2.1监控量测的目的598.2.2监控量测的具体内容和量测技术598.2.3量测手段608.2.4监控量测的主要方法、步骤及范围61第九章结论63参考文献64致谢65－v－n湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）第一章设计任务及原始资料1.1工程概况重庆奥特莱斯配套道路工程隧道为分离式隧道，隧道右线起终点桩号为：K0+668.934～K0+920.358。隧道轴线最小间距32.01m，左线隧道长287.744m，右线隧道长251.424m，属短隧道，隧道右线位于R=2000.000m的圆曲线、Ls=100.000的缓和曲线、R=800.000的圆曲线上。1.2线路条件公路等级：高等级公路,隧道内设计时速为100km车道数目：双向四车道交通量：5000辆/日平面：(见设计原始资料附件-重庆奥特莱斯配套道路工程大盛场隧道工程地质勘察报告)纵断面：(见设计原始资料附件-重庆奥特莱斯配套道路工程大盛场隧道工程地质勘察报告)1.3工程地质及水文地质条件工程地质：(见设计原始资料附件-重庆奥特莱斯配套道路工程大盛场隧道工程地质勘察报告)水文地质：(见设计原始资料附件-重庆奥特莱斯配套道路工程大盛场隧道工程地质勘察报告)地震等级：(见设计原始资料附件-重庆奥特莱斯配套道路工程大盛场隧道工程地质勘察报告)1.4经济技术条件(1)．建筑材料：水泥：保证供应；砂石：保证供应；钢材：必要时可供应；木材：可适当供应，数量有限。(2)．工程用水：工地附近有水源，能保证施工需要，水质对混凝土无侵蚀性。(3)．动力条件：可满足施工要求。(4)．施工机具条件：中、小型施工机具。－66－n湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）(5)．施工技术力量及劳动力条件：可保证。4．附设计所需的工程地质资料：(见设计原始资料附件)　(1)．隧道地区地形平面图1张(1：500)；(2)．隧道地区地质纵断面图1张－66－n湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）第二章隧道总体设计2.1一般规定与设计原则2.1.1一般规定隧道设计应满足公路交通规划的要求，设计根据现行有关规范，规程和技术标准，借鉴参考相关类似工程，结合本隧道实际情况，其建筑限界、断面净空、隧道主体机构以及营运通风、照明等设施，应按照《公路工程技术标准》（JTGB01-2014）规定的预计交通量设计，当近期交通量不大时，可采取一次设计，分期修建。在公路隧道勘察设计过程中。应根据公路等级、隧道长度及交通量大小等控制因素合理确定隧道勘察设计标准与工作内容，有效地控制其设计质量。隧道设计应综合考虑公路的总体功能、土地资源利用、对生态环境的影响、可持续发展等方面的要求，树立全寿命周期成本的设计新理念，保证隧道主体结构稳定可靠，避免运营期间疾病的发生。2.1.2设计原则1应重视公路总体设计。隧道内外平、纵线行协调，符合行车安全与行车舒适的要求；隧道断面布置形式应根据所处地址条件、周边环境等合理确定，符合经济性与施工安全的要求；隧道施工方法与施工施工组织适应隧道特点与地址条件，符合环境保护的要求。2应重视地址条件必选。根据隧道特点、区域地址条件及相应设计阶段的要求，制定地质勘查方案，充分利用地质遥感资料和附件其他工程的地质资料进行隧道方案比选。当地质条件复杂时，特长隧道应控制路线走向，以避开不良地质地段；中、短隧道可服从路线走向。3应重视中短隧道与路堑方案的比选。评价深路堑与隧道方案对路线平纵面设计的影响。在方案比选过程中，除应考虑工程造价外，还应考虑土地使用费、防治水土流失费、弃渣场设置和提高工程可靠度的费用（高边坡的处治费用）等。应结合生态环境保护、道路景观等要素进行定性或定量的分析论证。4应加强山区公路隧道施工方案的交通组织设计。在山区公路桥隧集中、施工组织困难的特殊地段，隧道的布设应考虑隧道施工方案的和施工期间对交通组织的影响。5应加强山区公路隧道与洞外结构物的协调。山区公路控制性重点工程较多，出现桥隧相接、隧道和互通式立交紧邻等情况时，特别是特大跨径桥梁结构形式和施工方法的选择及交通组织（如隧道内外交通分、合流）等影响到隧道结构形式的选择时，应扩展隧道方案的研究范围，对洞外构造物与隧道方案进行整体综合比选。－66－n湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）在对隧道附近地形、地貌、地质、气象、社会人文和环境等进行深入调查的基础上，应对隧道轴线方案的走向、平纵线行、隧道设置形式及洞口位置等方面进行综合比选。6中、短隧道方案宜服从路线布设的要求。根据地形条件，宜对连拱隧道与小净距隧道方案进行比较；对于中心挖深大于30m的路堑宜进行路、隧方案比较；对短隧道群宜进行整体式路基连供隧道方案与分离式路基小净距隧道方案的比选、7特长、长隧道在符合路线总体走向的前提下，应由隧道控制局部线位。对各可行的方案，以建设条件、建设规模、施工条件和运营管理技术难度和成本等为比选因素进行系统的论证和比较。8应综合考虑不同隧址方案对公路总体施工方案、施工安排和施工工期及工程投资的影响。9对于技术复杂的特长隧道，应加深隧道地质勘察及工程方案分析研究，解决建设工程中的重大技术问题，必要时应增加技术设计阶段。2.2主要技术标准及执行规范2.2.1技术标准1.公路等级：高速公路2.设计速度：100km/h3.隧道建筑限界：建筑限界：1.0+0.5+2×3.75+0.75+1.0=10.75m限界净高：5.0m4.汽车荷载等级：公路—Ⅰ级2.2.2执行规范1)《公路隧道设计规范》（JTGD70-2004）2)《公路隧道设计细则》（JTG/TD70-2010）3)《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）4)《公路隧道施工技术规范》（JTGF60—2009）5)《公路工程地质勘察规范》(JTGC20-2011)6)《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40—2004）7)《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2002）8)《爆破安全规程》（GB6722-2003）9)《公路工程抗震设计规范》(JTGB02-2013)10)《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)11)《地下工程防水技术规范》（GB50108-2008）12)《建筑设计防火规范》（GB50016-2006）－66－n湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）2.3设计依据1)《重庆市城市总体规划(2007-2020年)》2)《两江新区龙盛片区总体规划》【中国城市规划设计研究院】3)《重庆两江新区龙兴工业园区御复路一期工程施工图》【林同棪国际工程咨询（中国）有限公司2011.10】4)《机场东联络线北线东延伸段道路工程方案设计图》【重庆市设计院2012.10】5)《人高路道路工程方案设计》【厦门市市政工程设计院有限公司】6）《奥特莱斯配套道路工程方案设计》【中机中联工程有限公司】7）奥特莱斯配套道路工程机东北东延伸段二段工程地质勘察报告【重庆川东南地质工程勘察设计院】8)《两江新区中日产业园路网研究》【重庆市市政设计研究院】9)国家和地方相关的法律、法规、规范、标准和指令性规划文本等10)甲方提供片区内1：500地形图11)《奥特莱斯配套道路工程—机东北东延伸段二段初步设计专家审查意见》2.4隧道平面及纵断面设计隧道的平面布置主要服从线路总体走向，在综合考虑地形地貌特征及经济性的前提下，主要考虑隧道进口、出口、隧址区工程地质条件等因素。隧道纵断面设计综合考虑了隧道长度、通风、照明、主要施工方向、洞口的位置、排水以及隧道进、出口接线等因素，隧道平、纵面详见相应图纸。各隧道设置及平、纵指标见表2.1表2.1隧道平纵设置一览表隧道名称线位隧道起讫桩号隧道长度(m)纵坡(%)平曲线半径进口段/出口段备注奥特莱斯配套道路工程隧道右线K0+668.934～K0+920.358251.424m2.370缓和曲线/缓和曲线单坡2.5隧道横断面设计2.5.1隧道建筑限界根据《公路隧道设计规范》(JTGD70-2004)高速公路隧道建筑限界的规定：－66－n湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）本隧道的设计速度为100km/h，所以：限界净宽0.5+1.0+2×3.75+0.75+1.0=10.75m（具体指标见表2.2）限界净高5m(见图2.1)表2.2公路隧道建筑限界横断面组成最小宽度（单位m）公路等级设计速度/（km/h）车道宽度W横向宽度L检修道J建筑限界净宽左侧右侧左侧右侧高速公路1003.75×20.501.000.751.0010.75图2.1公路隧道建筑限界（单位cm）图2-2隧道内轮廓线（单位：cm）2.5.2隧道衬砌内轮廓线设计根据《公路隧道设计规范》(JTG－66－n湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）D70-2004)的一般规定：衬砌设计应综合考虑地质条件、断面形状、支护结构、施工条件等，并充分利用围岩的自承能力。衬砌的内轮廓线应尽可能地接近建筑限界，而且要尽量圆顺。《公路隧道设计规范》(JTGD70-2004)规定了隧道内轮廓线的统一标准，即侧墙为大半径圆弧，拱部为单心圆拱，仰拱与侧墙之间用小半径的圆弧来连接。两车道隧道标准内轮廓断面如图2.2所示。2.6支护形式的选择2.6.1洞门衬砌设计洞口工程设计以“早进洞，晚出洞”为原则，最大限度降低洞口边坡的开挖高度，以保证山体的稳定，减小队洞口自然环境的破坏。结合本隧道进出口的实际情况，进出口均采用外镶清条石端墙式洞门。端墙处支护2Ф22@2m×2m的锚杆，端墙采用1m厚C30钢筋混凝土，外表面设置一层φ8钢筋网@25cm×25cm。洞口仰坡采用1：0.75的锚喷支护，锚杆采用1Ф22@2m×2m布置。洞门仰坡按照“动态设计、信息法施工”的原则，采用自上而下的逆作法施工，边开挖边进行网、锚、喷支护。洞口施工中应尽量减少扰动周围岩体，尽早做好洞口两侧边坡及洞口截排水沟、洞口边仰坡的防护和洞口支护工作，尽早做好隧道洞门，确保洞口安全。2.6.2洞身衬砌设计隧道洞身均依照新奥法原理采用复合式衬砌，即以锚杆、喷射混凝土或者钢筋网喷混凝土、钢拱架为初期支护，以模筑混凝土为二次衬砌，共同组成永久性承载结构。衬砌结构支护参数根据围岩级别、工程地质水文地质条件、地形及埋置深度、结构受力特点、并结合工程施工条件、环境条件、通过工程类比法和结构计算综合分析拟定。－66－n湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）－66－n湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）第三章洞门设计与计算3.1洞口地质条件隧道进口位于缓坡地带，主要坡向288°，坡度15~25°，地表为第四系全新统残坡积粉质粘土覆盖，厚度约4m，可塑状，下覆基岩为侏罗系中统沙溪庙组泥岩及砂岩，岩体较完整，质硬。隧道进口位于大盛场向斜东翼，无断层通过，岩层呈单斜产出，岩层产状为291°∠60°，局部充填泥质，结合程度差，为硬性结构面，中风化岩体较完整。岩体发育2组构造裂隙：裂隙1倾向195°，倾角85°，裂隙2：倾向280°，倾角70°，结合较差。地下水贫乏。3.2洞门类型的选择隧道洞口的位置根据进出口地形地貌以及工程地质条件等因素，结合边坡、仰坡开挖的稳定要求和洞门的排水要求，以“早进洞，晚出洞”的原则决定；由于本隧道进出口均为IV和V级围岩，围岩条件理想，所以进出口均采用端墙式洞门。3.3洞门各部的尺寸拟定根据《公路隧道设计规范》(JTGD70-2004)规定，结合洞门所在地段的工程地质条件，为了保证洞门的排水要求和稳定性，基础设施及洞门尺寸为：1.洞门高为12.2mm，墙厚为1.4m，端墙式洞门正墙墙面坡度取2.洞口边坡、仰坡坡比采用，处于安全考虑，仰坡坡脚至洞门墙背的水平距离为，以防仰坡土石掉落到路面上。3.洞门墙嵌进地基。4.洞门墙顶高出仰坡脚0.75m，以防水流溢出墙顶，也防止掉落土石弹出。5.端墙厚度为1.4m，端墙长度5m，端墙坡度为，倾斜。6.洞门端墙与仰坡之间水沟的沟底与衬砌拱顶外缘的高度，以免落石破坏拱圈。表3.1洞门参数确定仰坡坡率计算摩擦角φ(°)容重γ（KN/m3）基地摩擦系数f基地控制压力（Mpa）1:0.570250.60.801:0.7560240.50.601:150200.40.40～0.35－66－n湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）1:1.2543～45180.40.30～0.251:1.538～40170.35～0.40.25表3.2洞门墙主要验算规定墙身截面荷载效应值Sd≤结构抗力效应值Rd(按极限状态算)墙身截面偏心距e≤0.3倍截面厚度基底应力σ≤地基容许承载力基底偏心距e≤B/6，B—墙底宽度滑动稳定安全系数Kc≥1.3倾覆稳定安全系数K0≥1.63.4计算参数1.挡土墙的边坡、仰坡坡度2.地层容重γc=18KN/m33.地层计算摩擦角4.基底摩擦系数f=0.45.基底控制压应力[σ]=0.4Mpa6.仰坡坡脚ε=45°，tanε=1，α=5.9°3.4.1土压力计算计算简图见下页3.2所示－66－n湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）图3.2洞门土压力荷载计算简图土压力系数计算：最危险滑裂面与垂直面之间的夹角可按下式计算：(3.1)式中——最危险滑裂面与垂直面之间的夹角，(°)；——围岩计算摩擦角(°)；——洞门后仰坡坡角(°)；——墙面倾角(°)。(3.2)(3.3)(3.4)(3.5)(3.6)式中——土压力(Kpa)；——洞门前一延米的平均高度；——侧压力系数；——地层容重（）——端墙的宽度；——洞口仰坡坡角到洞门墙背的水平距离，取1.8m；——洞门墙条带计算宽度（m），取b=1m；——墙背土体平破裂角；——端墙现浇混凝土重度；－66－n湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）——土压力计算模式不确定系数，可取ζ=0.6；取α=5.9°，ε=arctan0.8=39°把数值带入可得到：将上面的数值带入（3.2）式中，可得到土压力E；式中3.4.2端墙稳定性验算（1）抗倾覆稳定性验算：挡土墙在荷载作用下应绕着墙趾产生倾覆的时候，应该满足下式：（3.7）式中：——倾覆稳定系数，K0≥1.6；－66－n湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）——全部的垂直力对墙趾的稳定力矩(kN·m)；——全部的水平力对墙趾的稳定力矩(kN·m)。墙身自重：对墙趾的力臂：对墙趾的力臂：对墙趾的力臂：（3.8）∴满足抗倾覆稳定性要求（2）合力偏心距验算设作用于基底上的垂直合力为（3.9）设其对墙趾的力臂是S，合力偏心距为e－66－n湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）合力在中心线的左侧计算结果满足要求又：（3.10）∴满足基底压应力要求。3.4.3主洞端墙验算土压力：=180.1922墙身界面的偏心距为：式中M——计算界面以上各力对截面形心力矩的代数和－66－n湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）N——作用于截面以上的垂直合力墙身截面偏心验算：∴墙身截面偏心强度满足要求3.4.4主洞与端墙共同作用（1）土压力计算（2）滑动稳定性验算：－66－n湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）∴满足滑动稳定要求。通过以上的验算，说明该隧道端墙式洞门的尺寸合理－66－n湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）第四章隧道初期支护设计与计算4.1概述在二衬施作之前，刚开挖之后马上进行的支护形式叫做初期支护，一般有钢筋网喷射混凝土、锚杆喷混凝土、喷射混凝土锚杆与钢架结合支护形式。隧道开挖后，为控制围岩应力适量释放和变形，增加结构安全度和方便施工，隧道开挖后立即施作刚度较小并作为永久承载结构一部分的结构层。4.2初期支护的设计奥特莱斯配套道路工程隧道为高等级公路短隧道，隧道洞口段为V级围岩，隧道洞身段围岩等级IV级。Ⅴ级围岩的侧壁不稳定，成洞条件差，自稳性差，容易产生大塌方；Ⅳ围岩自稳性差，成洞条件一般～较好，可能会出现小塌方。根据隧道的施工条件、断面形式、地质条件等，并考虑充分发挥围岩自承能力，根据新奥法的原理，奥特莱斯配套道路工程隧道应该采用复合式衬砌，即由初期支护加中间防水层以及二次衬砌组合而成的衬砌形式，其中初期支护采用喷、锚、网支护,工字型钢拱架，并根据不同的围岩级别辅以大管棚、超前小导管等超前支护措施。复合式衬砌可以采用工程类比的方法进行设计，并通过理论分析来进行验算。初期支护的参数按规范，并应根据现场围岩监控量测信息对设计支护参数进行必要的凋整。4.3V级围岩初期支护设计计算本隧道衬砌内轮廓线半径为5.70m，V级围岩预留变形量5cm，初衬厚度25cm，二衬厚度45cm，隧道的开挖半径a=5.43+0.1+0.25+0.45=6.23m。现假定锚杆、钢支撑、喷射混凝土所组成的联合支护，它们的总支护抗力可视为各支护抗力之和，即：(4.2)式中——所提供的总的支护抗力；－66－n湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）——喷混凝土提供的支护抗力；——钢支撑提供的支护抗力；——锚杆提供的支护抗力；——围岩本身提供的支护抗力。计算所得的值应满足不等式：(4.3)式中——岩体中开挖隧道后防止产生剪切滑移破坏所需的最小支护阻力。4.3.1喷混凝土提供的支护抗力P1值喷混凝土抗力是指沿剪切面喷层所提供的平均分配在剪切区高度b上的抗剪力。剪切滑移体向坑道方向移动时对喷层产生水平推力，此时，如喷层强度不足，则在剪切滑移体的上下边缘处(应力集中区)形成两个剪切滑移面。当处于受力极限平衡时，其水平推力与两个剪切面上的水平抗剪分力相平衡。(4.4)(4.5)将(4.5)式代入(4.4)可得：(4.6)式中——喷混凝土厚度；——喷混凝土抗剪强度；——喷混凝土的剪切角，取——剪切区高度；——剪切滑移面的平均倾角。(4.7)(4.8)－66－n湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）(4.9)式中——围岩内摩擦角，取；——剪切滑移面与最小主应力轨迹线成角，、均见图4.1；——加固带高度；——锚杆横向间距。将数据代入各式中，可得：将各参数代入(4.6)式可得：4.3.2钢支撑提供的支护抗力P2值钢支撑提供的支护力计算时可换算成相应的喷混凝土支护抗力，即：(4.10)式中：——每米隧道钢材的当量面积，由于工字钢截面面积为，每米的用钢量换算成截面面积为；－66－n湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）——钢材的抗剪强度，取；——钢材的剪切角，一般采用代入式中可得：4.3.3锚杆提供的支护抗力P3值锚杆受力破坏有两种情况：1.锚杆体本身的强度不足而被拉断。此种情况下的锚杆提供平均径向支护抗力：(4.11)式中——锚杆的断面积；——锚杆的抗拉强度；、——锚杆的纵向及横向间距。将数据代入(4.11)式可得：2.锚杆粘结破坏，即砂浆锚杆与孔壁之间的粘结力不足而破坏。这种情况下锚杆提供的平均径向支护抗力：(4.12)(4.13)式中——锚杆抗拔力，即锚杆的锚固力；——钻孔直径，在此设计中取；——锚固段长度，为；——孔壁与注浆体之间极限粘结强度，取；将数据代入(4.13)式可得：将数据代入(4.12)式可得：两者取较小值，则锚杆提供的平均径向支护抗力为：－66－n湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）由于在α～θ0范围内的锚杆才能对剪切滑移体产生抗力，则：4.3.4围岩本身提供的支护抗力P4值剪切滑移体滑动时，围岩在滑移面上的抗滑力，其水平方向的分力在剪切区高度b/2上的抗滑力P4为：(4.14)式中S'——剪切滑移面长度；τn、σn——分别为沿滑移面的剪切应力和垂直于滑移面的正应力。剪切滑移曲面半径：、按摩尔包络线为直线时的假定求出(见图4.2)：(4.15)(4.16)(4.17)由(4.15)~(4.17)式可得：(4.18)－66－n湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）图4.2包络线图最小主应力σ3随剪切滑移面位置而变化，难以确定，所以假定等于各支护结构所提供的径向支护抗力之和：(4.19)式中P1'——喷混凝土层提供的径向支护抗力；P2'——钢支撑提供的径向支护抗力；P3'——锚杆提供的径向支护力。将数据代入上式可得：将σ1、σ3代入(4.15)和(4.16)式得：将以上数据代入(4.14)可得：将P1、P2、P3、P4代入式(4.2)式可得：4.3.5最小支护抗力值Pmin按重力平衡条件方法求解。塑性区岩体会随塑性径向位移的增长而形成松散区。松散区的岩体在重力的作用下形成松散压力，为了保持坑道稳定，用支护力与它平衡(如图4.3)。当处于受力极限平衡状态时，所求得的支护抗力即为Pmin。当滑移体处于受力极限平衡状态时－66－n湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）（4.24）图4.3开挖支护后隧道受力分析图由卡斯特纳公式得：（4.25）则（4.26）式中：——为围岩的重度，此处为Ⅴ级围岩，取γ=20KN/m3——为初始应力，设处于均质岩体中，则——塑性系数——岩石单轴抗压强度－66－n湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）将数据带入式中得由4.3.4所得到的P和4.3.5得到的Pmin，可知P>Pmin。支护设计满足要求。4.4Ⅳ级围岩初期支护设计计算根据4.3设计计算原理与步骤，同理可得出Ⅳ围岩条件下的初支参数，如表4.1所示。表4.1隧道复合式衬砌初期支护的设计参数围岩级别喷射混凝土厚度(cm)锚杆(m)钢筋网(cm)钢架拱部、边墙仰拱位置长度间距IV15拱、墙拱、墙@25×25拱、墙V25拱、墙拱、墙@20×20拱、墙、仰拱－66－n湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）第五章隧道二次衬砌设计计算5.1概述隧道二次衬砌是隧道工程施工在初期支护内侧施作的模筑混凝土或钢筋混凝土衬砌，与初期支护共同组的复合式衬砌。指在隧道做完初支的条件下，用混凝土等材料修建的内层衬砌，以达到加固支护、方便设置照明、通讯等设施的作用，以适应现代化高速道路隧道建设的要求。5.2隧道深浅埋确定5.2.1计算断面参数确定隧道宽度内轮廓线宽度+衬砌厚度+预留变形量；隧道高度内轮廓线高度+衬砌厚度+预留变形量；∴5.2.2深浅埋判定计算浅埋和深埋隧道的分界，按荷载等效高度值，并结合地质条件、施工方法等因素综合确定。按荷载等效高度的判定公式为:（5-1）式中——浅埋式隧道分界深度；——荷载等效高度，即塌落拱高度；在新奥法施工条件下，Ⅳ～Ⅵ级围岩取；Ⅰ～Ⅲ级围岩取。－66－n湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）（5-2）——隧道宽度，本隧道取；——围岩级别；i——B每增减时围岩压力的增减率，以的围岩垂直均布压力为准，当时，取，当，取。在Ⅴ级围岩情况下Ⅴ级围岩隧道最大埋深为20m∴当埋深大于时，为深埋，当埋深小于时为浅埋在Ⅳ级围岩情况下∴对于Ⅳ级围岩，均大于浅埋分界深度，为深埋5.3隧道围岩压力确定5.3.1Ⅴ级围岩压力计算由于在Ⅴ级围岩覆盖层中隧道埋深既有小于荷载等效高度段又有处于等效荷载高度和分界深度之间段。且等效高度段和分界深度之间段的垂直均布压力和侧压力均大于等效高度以下段，所以在此取等效荷载高度和分界深度之间最大埋深段为研究对象。如图5.1所示。－66－n湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）图5.1浅埋隧道围岩压力计算（5-3）（5-4）（5-5）式中——隧道宽度；——侧压力系数；——隧道埋深，在此取；——破裂面与水平面夹角；——计算摩擦角，取——滑面摩擦角，取——围岩重度，－66－n湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）∴（5-6）（5-7）（5-8）式中——作用在支护结构两侧的水平侧压力——侧向均部压力——隧道底到地面的距离，∴5.3.2Ⅳ级围岩压力计算Ⅳ级围岩全段均为深埋，所以：，取5.4V级围岩二次衬砌理正岩土软件验算（电算）本设计利用理正岩土5.6版本软件算隧道二次衬砌。表5.1衬砌基本参数设计参数指标－66－n湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）规范标准砼规范GB50010-2002承载能力极限状态γ01.0衬砌断面类型三心圆拱式每段计算的分段数10计算迭代次数10抗力验证要求高图5.2计算简图5.4.1Ⅴ级围岩二衬计算条件表5.2衬砌参数衬砌参数数据底拱半径15.450(m)底拱半中心角18.000(度)底拱厚度0.450(m)侧拱半径8.380(m)侧拱角度15.000(度)侧拱厚度0.450(m)顶拱半中心角89.900(度)顶拱拱顶厚度0.600(m)底拱围岩弹抗系数100.000(MN/m3)侧拱围岩弹抗系数100.000(MN/m3)－66－n湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）顶拱围岩弹抗系数100.000(MN/m3)衬砌的弹性模量33500.000(MPa)表5.3荷载参数荷载参数数据底部山岩压力(侧)0.000(kN/m)底部山岩压力(中)0.000(kN/m)侧向山岩压力(上)108.000(kN/m)侧向山岩压力(下)150.250(kN/m)顶部山岩压力(侧)：254.500(kN/m)顶部山岩压力(中)254.500(kN/m)内水压力水头0.000(m)外水压力水头0.000(m)外水压力折减系数(β)0.400顶拱灌浆压力20.000(kPa)顶拱灌浆压力作用范围角60.000(度)其它段灌浆压力0.000(kPa)衬砌容重23.000(kN/m3)表5.4荷载组合参数编号荷载名称是否计算分项系数1衬自重√1.002顶压力√1.003底岩压力√1.004侧岩压力√1.005内水力√1.006外水压力√1.007顶部灌浆压力√1.008其余灌浆压力√1.00表5.5配筋参数对称配筋：是－66－n湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）混凝土等级：C35纵筋等级：HRB335(fy=300MPa,fyk=335MPa)拉结筋计算：计算拉结筋等级：HPB335(fy=300MPa,fyk=335MPa)拉结筋间距：100(mm)配筋计算as：65(mm)配筋调整系数：1.00裂缝计算：计算最大裂缝宽度允许值：0.40(mm)单侧拟采用纵筋直径：20(mm)砼保护层厚度：50(mm)5.4.2Ⅴ级围岩二衬内力配筋结果通过理正岩土6.0软件的精确计算，截面尺寸和抗剪强度满足要求，具体见表5.6～5.10。图5.3衬砌内外侧纵筋配置图5.4.3Ⅴ级围岩二衬内力配筋计算表5.6底拱内力配筋计算分段轴向力剪力弯矩切向位移法向位移转角围岩抗力单侧纵筋(配筋率)拉结筋面积截面验算N(kN)Q(kN)M(kN.m)U(mm)V(mm)W(度)(kPa)As（ρ）(mm2)Av(mm2)0-17520.00062.030.0000.5860.0000.1900.0(0.23%)146.3满足1-1750-33.770.503-0.0810.6170.0080.1900.0(0.23%)146.3满足2-1744-64.095.059-0.1650.7200.0170.1900.0(0.23%)146.3满足－66－n湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）3-1735-86.2132.874-0.2520.9200.0310.12786.8(0.72%)146.3满足4-1723-94.4178.565-0.3491.2550.0490.1900.0(0.23%)146.3满足5-1708-80.6223.253-0.4591.7710.0730.2900.0(0.23%)146.3满足6-1692-34.3253.456-0.5892.5130.1020.3900.0(0.23%)146.3满足7-167656.67250.030-0.7473.5100.1330.4900.0(0.23%)146.3满足8-1661205.2187.529-0.9424.7550.1590.5900.0(0.23%)146.3满足9-1650422.234.453-1.1816.1780.1740.6900.0(0.23%)146.3满足10-1646713.1-244.93-1.4687.6180.1630.8900.0(0.23%)146.3满足表5.7侧拱内力配筋计算分段轴向力剪力弯矩切向位移法向位移转角围岩抗力单侧纵筋(配筋率)拉结筋面积截面验算N(kN)Q(kN)M(kN.m)U(mm)V(mm)W(度)(kPa)As（ρ）(mm2)Av(mm2)0-1646713.1-244.93-1.467.6180.160.8900.0(0.23%)146.3满足1-1720603.5-328.64-2.437.7270.150.8914.1(0.24%)146.3满足2-1779487.9-398.04-3.407.6940.140.81550.9(0.40%)146.3满足3-1823366.8-452.40-4.367.5150.130.82054.0(0.53%)146.3满足4-1850240.5-491.04-5.297.1870.110.72416.3(0.63%)146.3满足5-1862109.0-513.30-6.176.7140.100.72631.2(0.68%)146.3满足6-1857-27.5-518.54-6.986.1020.080.62692.0(0.70%)146.3满足7-1837-169-506.09-7.715.3600.060.52592.0(0.67%)146.3满足8-1800-316-475.31-8.344.4990.050.42324.8(0.60%)146.3满足9-1747-467-425.57-8.853.5350.040.41884.2(0.49%)146.3满足10-1677-623-356.28-9.242.4860.020.21264.6(0.33%)146.3满足表5.8侧底圆角内力配筋计算分段轴向力剪力弯矩切向位移法向位移转角围岩抗力单侧纵筋(配筋率)拉结筋面积截面验算N(kN)Q(kN)M(kN.m)U(mm)V(mm)W(度)(kPa)As（ρ）(mm2)Av(mm2)0-1677-623-356.28-9.2492.4860.0280.21264.6(0.33%)146.3满足－66－n湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）1-1675-554-252.51-9.2692.5510.0150.3900.0(0.23%)146.3满足2-1673-484-161.03-9.2902.5830.0060.3900.0(0.23%)146.3满足3-1672-414.-81.922-9.3112.5940.0010.3900.0(0.23%)146.3满足4-1670-343-15.184-9.3322.595-0.0010.3900.0(0.23%)146.3满足5-1668-27339.199-9.3532.593-0.0000.3900.0(0.23%)146.3满足6-1666-20381.254-9.3732.5960.0020.3900.0(0.23%)146.3满足7-1664-133110.996-9.3942.6100.0070.3900.0(0.23%)146.3满足8-1662-63.7128.406-9.4152.6380.0120.3900.0(0.23%)146.3满足9-16606.899133.421-9.4352.6820.0170.3900.0(0.23%)146.3满足10-165878.34125.929-9.4562.7430.0230.3900.0(0.23%)146.3满足表5.9侧顶圆角内力配筋计算分段轴向力N(kN)剪力Q(kN)弯矩M(kN.m)切向位移U(mm)法向位移V(mm)转角W(度）围岩抗力(kPa)单侧纵筋(配筋率)As（ρ）(mm2)拉结筋面积Av(mm2)截面验算0-165878.34125.929-9.4562.7430.0230.3900.0(0.23%)146.3满足1-1659125.677.520-9.7052.2260.0340.2900.0(0.23%)146.3满足2-1658150.312.483-9.9161.7590.0390.2900.0(0.23%)146.3满足3-1654154.4-59.230-10.091.2880.0370.1900.0(0.23%)146.3满足4-1646137.4-128.023-10.220.7520.0260.1900.0(0.23%)146.3满足5-163196.00-183.395-10.310.0920.0090.0900.0(0.23%)146.3满足6-160839.50-214.895-10.34-0.737-0.0140.0900.0(0.23%)146.3满足7-1578-10.5-221.036-10.29-1.758-0.0380.0900.0(0.23%)146.3满足－66－n湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）8-1543-46.1-207.576-10.16-2.971-0.0620.0900.0(0.23%)146.3满足9-1503-74.2-179.259-9.928-4.357-0.0840.0900.0(0.23%)146.3满足10-1461-94.3-139.713-9.575-5.880-0.1020.0900.0(0.23%)146.3满足表5.10顶拱内力配筋计算分段轴向力剪力弯矩切向位移法向位移转角围岩抗力单侧纵筋(配筋率)拉结筋面积截面验算N(kN)Q(kN)M(kN.m)U(mm)V(mm)W(度)(kPa)As（ρ）(mm2)Av(mm2)0-1461.3-94.3-139.71-9.575-5.880-0.1020.0900.0(0.23%)146.3满足1-1420.2-114-94.895-9.097-7.420-0.1140.0900.0(0.23%)146.3满足2-1378.6-126-43.139-8.494-8.988-0.1210.0900.0(0.23%)146.3满足3-1337.8-13112.198-7.768-10.53-0.1230.0900.0(0.23%)146.3满足4-1299.3-128.67.857-6.922-12.01-0.1180.0900.0(0.23%)146.3满足5-1264.2-118.120.777-5.962-13.37-0.1090.0900.0(0.23%)146.3满足6-1233.9-102168.187-4.902-14.55-0.0940.0900.0(0.23%)146.3满足7-1209.1-81.7207.694-3.756-15.52-0.0750.0900.0(0.23%)146.3满足8-1190.9-56.7237.356-2.543-16.24-0.0520.0900.0(0.23%)146.3满足9-1179.7-29.0255.738-1.283-16.68-0.0270.0943.5(0.25%)146.3满足10-1175.90.000261.9640.000-16.830.0000.01013(0.26%)146.3满足5.4.4V级围岩二衬裂缝计算表5.11底拱裂缝计算－66－n湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）分段轴向力Nk(kN)弯矩Mk(kN.m)纵筋面积(配筋率)(单侧)(mm2)纵筋直径(单侧)(mm)裂缝宽度Wmax(mm)拉筋应力stress(MPa)0-1752.45562.030900.0(0.23%)200.000.01-1750.56370.503900.0(0.23%)200.000.02-1744.95095.059900.0(0.23%)200.000.03-1735.828132.8742786.8(0.72%)200.000.04-1723.591178.565900.0(0.23%)200.000.05-1708.884223.253900.0(0.23%)200.000.06-1692.668253.456900.0(0.23%)200.000.07-1676.300250.030900.0(0.23%)200.000.08-1661.566187.529900.0(0.23%)200.000.09-1650.67034.453900.0(0.23%)200.000.010-1646.109-244.938900.0(0.23%)200.000.0表5.12侧底圆角裂缝计算分段轴向力Nk(kN)弯矩Mk(kN.m)纵筋面积(配筋率)(单侧)(mm2)纵筋直径(单侧)(mm)裂缝宽度Wmax(mm)拉筋应力stress(MPa)0-1646.109-244.938900.0(0.23%)200.000.01-1720.655-328.646914.10.24%)200.000.02-1779.698-398.0432497.7(0.65%)200.37235.33-1823.036-452.4043007.2(0.78%)200.39235.84-1850.564-491.0473537.8(0.92%)200.36225.85-1862.217-513.3093852.4(1.00%)200.35221.26-1857.927-518.5403583.0(0.93%)200.40241.97-1837.575-506.0903794.9(0.99%)200.35221.38-1800.968-475.3143403.7(0.88%)200.36226.59-1747.819-425.5792758.7(0.72%)200.39239.310-1677.748-356.2842240.3(0.58%)200.33227.6表5.13侧墙裂缝计算分段轴向力Nk(kN)弯矩Mk(kN.m)纵筋面积(配筋率)(单侧)(mm2)纵筋直径(单侧)(mm)裂缝宽度Wmax(mm)拉筋应力stress(MPa)0-1677.748-356.2842240.3(0.58%)200.33227.61-1675.846-252.518900.0(0.23%)200.000.02-1673.944-161.038900.0(0.23%)200.000.0－66－n湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）3-1672.042-81.922900.0(0.23%)200.000.04-1670.140-15.184900.0(0.23%)200.000.05-1668.23939.199900.0(0.23%)200.000.06-1666.33781.254900.0(0.23%)200.000.07-1664.435110.996900.0(0.23%)200.000.08-1662.533128.406900.0(0.23%)200.000.09-1660.631133.421900.0(0.23%)200.000.010-1658.729125.929900.0(0.23%)200.000.0表5.14顶拱裂缝计算分段轴向力Nk(kN)弯矩Mk(kN.m)纵筋面积(配筋率)(单侧)(mm2)纵筋直径(单侧)(mm)裂缝宽度Wmax(mm)拉筋应力stress(MPa)0-1658.729125.929900.0(0.23%)200.000.01-1659.65977.520900.0(0.23%)200.000.02-1658.94012.483900.0(0.23%)200.000.03-1654.941-59.230900.0(0.23%)200.000.04-1646.214-128.023900.0(0.23%)200.000.05-1631.276-183.395900.0(0.23%)200.000.06-1608.774-214.895900.0(0.23%)200.000.07-1578.980-221.036900.0(0.23%)200.000.08-1543.490-207.576900.0(0.23%)200.000.09-1503.815-179.259900.0(0.23%)200.000.010-1461.350-139.713900.0(0.23%)200.000.0表5.15顶拱裂缝计算分段轴向力Nk(kN)弯矩Mk(kN.m)纵筋面积(配筋率)(单侧)(mm2)纵筋直径(单侧)(mm)裂缝宽度Wmax(mm)拉筋应力stress(MPa)0-1461.350-139.713900.0(0.23%)200.000.01-1420.249-94.895900.0(0.23%)200.000.02-1378.617-43.139900.0(0.23%)200.000.03-1337.85512.198900.0(0.23%)200.000.04-1299.31867.857900.0(0.23%)200.000.0－66－n湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）5-1264.283120.777900.0(0.23%)200.000.06-1233.903168.187900.0(0.23%)200.000.07-1209.177207.694900.0(0.23%)200.000.08-1190.914237.356900.0(0.23%)200.000.09-1179.711255.7381519.6(0.39%)200.39243.910-1175.936261.9641632.9(0.42%)200.36236.3满足裂缝限制的配筋结果：衬砌内侧纵筋最大面积As=3852.4mm2，外侧纵筋最大面积As1=3852.4mm2；拉结筋最大面积Av=146.3mm2。截面尺寸(抗剪)验算：满足。图5.4变形图（设计值）mm图5.5变形图（标准值）mm－66－n湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）图5.6抗力分布图（设计值）Kpa图5.7抗力分布图（标准值）mm图5.8轴力图（设计值）KN图5.9轴力图（标准值）KN－66－n湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）图5.10剪力图（设计值）KN图5.11剪力图（标准值）KN图5.12弯矩图（设计值）KN.m图5.13弯矩图（标准值）KN.m图5.14切向位移图（设计值）mm图5.15切向位移图（标准值）mm－66－n湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）图5.16法向位移图（设计值）mm图5.17法向位移图（标准值）mm图5.18转角位移图（设计值）度图5.19转角位移图（标准值）度5.5Ⅳ级围岩二衬衬砌理正岩土软件验算（电算）本设计利用理正岩土5.6版本软件算隧道二次衬砌表5.16衬砌基本参数基本参数数据规范标准：砼规范GB50010-2010承载能力极限状态γ0：1.0衬砌断面类型：三心圆拱形每段计算的分段数：10－66－n湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）计算迭代次数：10抗力验证要求：高图5.20计算简图5.5.1Ⅳ级围岩二衬计算条件表5.17衬砌参数衬砌参数数据底部半宽5.475(m)底拱半径15.350(m)底拱半中心角19.000(度)底拱厚度0.350(m)侧墙高度1.761(m)侧墙厚度0.350(m)顶拱半径5.780(m)顶拱厚度0.350(m)底拱围岩弹抗系数250.000(MN/m3)侧墙围岩弹抗系数250.000(MN/m3)顶拱围岩弹抗系数250.000(MN/m3)衬砌的弹性模量31500.000(MPa)表5.18荷载参数－66－n湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）荷载参数数据底部山岩压力(侧)0.000(kN/m)底部山岩压力(中)0.000(kN/m)侧向山岩压力(上)39.660(kN/m)侧向山岩压力(下)39.660(kN/m)顶部山岩压力(侧)132.300(kN/m)顶部山岩压力(中)132.300(kN/m)内水压力水头0.000(m)外水压力水头0.000(m)外水压力折减系数(β)0.400顶拱灌浆压力20.000(kPa)顶拱灌浆压力作用范围角：60.000(度)其它段灌浆压力0.000(kPa)衬砌容重24.000(kN/m3)表5.19荷载组合参数编号荷载名称是否计算分项系数1衬自重√1.002顶压力√1.003底岩压力√1.004侧岩压力√1.005内水力√1.006外水压力√1.007顶部灌浆压力√1.008其余灌浆压力√1.00表5.20配筋参数配筋参数参数对称配筋：是混凝土等级：C35纵筋等级：HRB335(fy=300MPa,fyk=335MPa)拉结筋计算：计算拉结筋等级：HPB335(fy=300MPa,fyk=335MPa)拉结筋间距：100(mm)配筋计算as：65(mm)－66－n湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）配筋调整系数：1.00裂缝计算：计算最大裂缝宽度允许值：0.40(mm)单侧拟采用纵筋直径：20(mm)砼保护层厚度：50(mm)5.5.2Ⅳ级围岩配筋结果通过理正岩土6.0软件的精确计算，截面尺寸和抗剪强度满足要求，具体见表5.21～5.25。图5.21衬砌内外侧纵筋配置图5.5.3Ⅳ级围岩二衬内力配筋计算表5.21底拱内力配筋计算分段轴向力剪力弯矩切向位移法向位移转角围岩抗力单侧纵筋(配筋率)拉结筋面积截面验算N(kN)Q(kN)M(kN.m)U(mm)V(mm)W(度)(kPa)As（ρ）(mm2)Av(mm2)0-954.00.000-8.6460.0000.2500.0000.1700.0(0.25%)123.9满足1-953.5-4.54-7.545-0.0520.239-0.0020.1700.0(0.25%)123.9满足2-952.0-11.6-3.584-0.1040.210-0.0040.1700.0(0.25%)123.9满足3-949.5-22.95.019-0.1540.172-0.0040.0700.0(0.25%)123.9满足4-945.6-38.520.53-0.2030.145-0.0000.0700.0(0.25%)123.9满足－66－n湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）5-940.5-54.644.38-0.2510.1650.0080.0700.0(0.25%)123.9满足6-934.1-61.974.76-0.3020.2870.0230.1700.0(0.25%)123.9满足7-927.1-43.0103.1-0.3590.5800.0460.1700.0(0.25%)123.9满足8-920.827.89109.8-0.4281.1040.0750.3700.0(0.25%)123.9满足9-917.5181.960.63-0.5201.8690.0990.5700.0(0.25%)123.9满足10-920.2443.5-93.83-0.6392.7500.0970.7700.0(0.25%)123.9满足表5.22侧底圆角内力配筋计算分段轴向力剪力弯矩切向位移法向位移转角围岩抗力单侧纵筋(配筋率)拉结筋面积截面验算N(kN)Q(kN)M(kN.m)U(mm)V(mm)W(度)(kPa)As（ρ）(mm2)Av(mm2)0-920.3443.5-93.83-0.6392.7500.0970.7700.0(0.25%)123.9满足1-970.2387.1-130.31-0.9902.7950.0920.7700.0(0.25%)123.9满足2-1012325.6-161.6-1.3442.7860.0860.71067.8(0.37%)123.9满足3-1046259.2-187.31-1.6952.7230.0780.71410.5(0.49%)123.9满足4-1072187.4-206.94-2.0342.6050.0690.71673.2(0.59%)123.9满足5-1088.110.4-220.04-2.3552.4310.0590.61849.7(0.65%)123.9满足6-109528.06-226.16-2.6512.2040.0490.61933.5(0.68%)123.9满足7-1091-59.5-224.81-2.9161.9270.0390.51918.5(0.67%)123.9满足8-1076-152-215.56-3.1441.6030.0290.41798.4(.63%)123.9满足9-1050-249-197.96-3.3291.2400.0200.31567.5(0.55%)123.9满足10-1011-351-171.63-3.4670.8430.0120.21220.5(0.43%)123.9满足表5.23侧墙内力配筋计算分段轴向力剪力弯矩切向位移法向位移转角围岩抗力单侧纵筋(配筋率)拉结筋面积截面验算N(kN)Q(kN)M(kN.m)U(mm)V(mm)W(度)(kPa)As（ρ）(mm2)Av(mm2)0-1011-351-171.63-3.4670.8430.0120.21220.5(0.43%)123.9满足－66－n湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）1-1010-306-113.69-3.4830.858-0.0010.2700.0(0.25%)123.9满足2-1009-262-63.618-3.4990.843-0.0090.2700.0(0.25%)123.9满足3-1007-218-21.295-3.5150.809-0.0120.2700.0(0.25%)123.9满足4-1006-17713.527-3.5310.770-0.0130.2700.0(0.25%)123.9满足5-1004-13641.148-3.5470.734-0.0100.2700.0(0.25%)123.9满足6-1003-98.261.842-3.5630.709-0.0060.2700.0(0.25%)123.9满足7-1001-60.275.797-3.5790.7010.0010.2700.0(0.25%)123.9满足8-1000-22.283.070-3.5950.7140.0080.2700.0(0.25%)123.9满足9-99816.9083.561-3.6110.7500.0150.2700.0(0.25%)123.9满足10-99758.1176.993-3.6270.8080.0230.2700.0(0.25%)123.9满足表5.24侧顶圆角内力配筋计算分段轴向力剪力弯矩切向位移法向位移转角围岩抗力单侧纵筋(配筋率)拉结筋面积截面验算N(kN)Q(kN)M(kN.m)U(mm)V(mm)W(度)(kPa)As（ρ）(mm2)Av(mm2)0-997.258.1176.993-3.6270.8080.0230.2700.0(0.25%)123.9满足1-997.664.7653.849-3.7200.7090.0350.2700.0(0.25%)123.9满足2-995.665.9029.443-3.8080.6700.0430.2700.0(0.25%)123.9满足3-991.166.274.859-3.8930.6590.0460.2700.0(0.25%)123.9满足4-984.467.79-20.061-3.9780.6480.0450.2700.0(0.25%)123.9满足5-975.769.49-45.654-4.0610.6060.0390.2700.0(0.25%)123.9满足6-965.167.46-71.354-4.1370.5010.0270.1700.0(0.25%)123.9满足7-952.656.11-94.591-4.2020.3030.0120.1700.0(0.25%)123.9满足8-937.731.08-111.57-4.246-0.016-0.0080.0700.0(0.25%)123.9满足9-919.5-4.51-116.38-4.259-0.472-0.0300.0700.0(0.25%)123.9满足10-898.5-35.7-108.75-4.230-1.071-0.0510.0700.0(0.25%)123.9满足表5.25拱顶内力配筋计算分段轴向力剪力弯矩切向位移法向位移转角围岩抗力单侧纵筋(配筋率)拉结筋面积截面验算－66－n湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）N(kN)Q(kN)M(kN.m)U(mm)V(mm)W(度)(kPa)As（ρ）(mm2)Av(mm2)0-898.5-35.7-108.75-4.230-1.071-0.0510.0700.0(0.25%)123.9满足1-871.4-52.6-88.484-4.151-1.901-0.0740.0700.0(0.25%)123.9满足2-844.0-64.0-61.787-3.999-2.883-0.0920.0700.0(0.25%)123.9满足3-817.2-69.9-31.177-3.765-3.963-0.1030.0700.0(0.25%)123.9满足4-791.9-70.70.934-3.443-5.078-0.1060.0700.0(0.25%)123.9满足5-768.9-66.732.307-3.033-6.162-0.1020.0700.0(0.25%)123.9满足6-749.0-58.660.929-2.541-7.152-0.0910.0700.0(0.25%)123.9满足7-732.8-47.185.075-1.976-7.990-0.0740.0700.0(0.25%)123.9满足8-720.8-32.9103.351-1.352-8.626-0.0520.0700.0(0.25%)123.9满足9-713.5-16.9114.734-0.686-9.023-0.0270.0765.4(0.27%)123.9满足10-711.00.000118.5980.000-9.1580.0000.0827.3(0.29%)123.9满足5.5.4Ⅳ级围岩二衬裂缝计算表5.26底拱裂缝计算分段轴向力Nk(kN)弯矩Mk(kN.m)纵筋面积(配筋率)(单侧)(mm2)纵筋直径(单侧)(mm)裂缝宽度Wmax(mm)拉筋应力stress(MPa)0-954.031-8.646700.0(0.25%)200.000.01-953.554-7.545700.0(0.25%)200.000.02-952.081-3.584700.0(0.25%)200.000.03-949.5015.019700.0(0.25%)200.000.04-945.67320.537700.0(0.25%)200.000.05-940.51644.386700.0(0.25%)200.000.06-934.16274.761700.0(0.25%)200.000.07-927.183103.122700.0(0.25%)200.000.08-920.875109.871700.0(0.25%)200.000.09-917.50160.634700.0(0.25%)200.000.010-920.292-93.833700.0(0.25%)200.000.0表5.27侧底圆角裂缝计算－66－n湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）分段轴向力Nk(kN)弯矩Mk(kN.m)纵筋面积(配筋率)(单侧)(mm2)纵筋直径(单侧)(mm)裂缝宽度Wmax(mm)拉筋应力stress(MPa)0-920.292-93.833700.0(0.25%)200.000.01-970.299-130.310700.0(0.25%)200.000.02-1012.658-161.6171174.6(0.41%)200.39246.13-1046.843-187.3111551.6(0.54%)200.35233.44-1072.324-206.9431840.6(0.65%)200.34228.35-1088.565-220.0492034.6(0.71%)200.35226.06-1095.017-226.1632126.9(0.75%)200.35225.27-1091.127-224.8192110.3(0.74%)200.35225.38-1076.345-215.5641978.2(0.69%)200.35226.49-1050.136-197.9651724.2(0.60%)200.34229.610-1011.995-171.6321342.5(0.47%)200.37238.4表5.28侧墙裂缝计算分段轴向力Nk(kN)弯矩Mk(kN.m)纵筋面积(配筋率)(单侧)(mm2)纵筋直径(单侧)(mm)裂缝宽度Wmax(mm)拉筋应力stress(MPa)0-1011.995-171.6321342.5(0.47%)200.37238.41-1010.516-113.693700.0(0.25%)200.000.02-1009.037-63.618700.0(0.25%)200.000.03-1007.558-21.295700.0(0.25%)200.000.04-1006.07813.527700.0(0.25%)200.000.05-1004.59941.148700.0(0.25%)200.000.06-1003.12061.842700.0(0.25%)200.000.07-1001.64175.797700.0(0.25%)200.000.08-1000.16183.070700.0(0.25%)200.000.09-998.68283.561700.0(0.25%)200.000.010-997.20376.993700.0(0.25%)200.000.0表5.29侧顶圆角裂缝计算分段轴向力Nk(kN)弯矩Mk(kN.m)纵筋面积(配筋率)(单侧)(mm2)纵筋直径(单侧)(mm)裂缝宽度Wmax(mm)拉筋应力stress(MPa)－66－n湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）0-997.20376.993700.0(0.25%)200.000.01-997.61353.849700.0(0.25%)200.000.02-995.63929.443700.0(0.25%)200.000.03-991.1714.859700.0(0.25%)200.000.04-984.424-20.061700.0(0.25%)200.000.05-975.708-45.654700.0(0.25%)200.000.06-965.198-71.354700.0(0.25%)200.000.07-952.691-94.591700.0(0.25%)200.000.08-937.765-111.571700.0(0.25%)200.000.09-919.581-116.384700.0(0.25%)200.000.010-898.508-108.757700.0(0.25%)200.000.0表5.30拱顶裂缝计算分段轴向力Nk(kN)弯矩Mk(kN.m)纵筋面积(配筋率)(单侧)(mm2)纵筋直径(单侧)(mm)裂缝宽度Wmax(mm)拉筋应力stress(MPa)0-898.508-108.757700.0(0.25%)200.000.01-871.472-88.484700.0(0.25%)200.000.02-844.067-61.787700.0(0.25%)200.000.03-817.247-31.177700.0(0.25%)200.000.04-791.9180.934700.0(0.25%)200.000.05-768.92132.307700.0(0.25%)200.000.06-749.00760.929700.0(0.25%)200.000.07-732.82085.075700.0(0.25%)200.000.08-720.875103.351700.0(0.25%)200.000.09-713.554114.734841.9(0.30%)200.39245.010-711.088118.598910.0(0.32%)200.37240.3满足裂缝限制的配筋结果：衬砌内侧纵筋最大面积As=2126.9mm2，外侧纵筋最大面积As1=2126.9mm2；拉结筋最大面积Av=123.9mm2。截面尺寸(抗剪)验算：满足。－66－n湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）图5.22变形图（设计值）mm图5.23变形图（标准值）mm图5.24抗力分部图（设计值）Kpa图5.25抗力分布图（标准值）Kpa－66－n湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）图5.26图轴力（设计值）KN图5.27轴力图（标准值）KN图5.28弯矩图（设计值）KN.m图5.29弯矩图（标准值）KN.m图5.30切向位移图（设计值）mm图5.31切向位移图（标准值）mm－66－n湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）图5.32法向位移图（设计值）mm图5.33法向位移图（标准值）mm图5.34转角位移图（设计值）度图5.35转角位移图（标准值）度5.6二衬配筋计算5.6.1V级围岩配筋V级围岩二次衬砌内侧钢筋取HRB335Φ22，间距100mm，外侧钢筋取HRB335Φ22，间距100mm，Ⅴ级围岩二次衬砌箍筋取Φ8@200×250mm（环向×纵向）。5.6.2Ⅳ级围岩配筋Ⅳ级围岩二次衬砌内侧钢筋取HRB335Φ28，间距250mm，外侧钢筋取HRB335Φ28，间距250mm，Ⅴ级围岩二次衬砌箍筋取Φ8@200×250mm（环向×纵向）。第六章隧道防排水设计6.1防排水设计原则A、遵循“以防为主、刚柔结合、多道防线、因地制宜、综合治理”的原则。防水设计应根据不同的结构型式、水文地质条件、施工方法、施工环境、气候条件等，采取相适应的防水、限量排水措施。－66－n湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）B、确立钢筋混凝土结构自防水体系，以结构自防水为根本，施工缝、变形缝、穿墙管、桩头等细部构造的防水为重点，并在结构迎水面适当设置柔性防水层加强防水。C、选用的柔性防水材料具有耐久性能好、环保、经济实用、施工简便、与土建工法相匹配等特点；并具有适应当地气候环境条件、符合当地实际情况、成品保护简单等优势。高速公路、一级公路、二级公路隧道防排水应满足下列要求：1拱部、边墙、路面、设备箱洞不渗水。2有冻害地段的隧道衬砌背后不积水，排水沟不冻结。3车行横通道、人行横通道等服务通道拱部不滴水，边墙不淌水。当采取防排水工程措施时，应注意保护自然环境。当隧道内渗漏水引起地表水减少，影响居民生产、生活用水时，应对围岩采取堵水措施，减少地下水的渗漏。隧道内排水应符合下列规定：1路面两侧应设纵向排水沟，引排营运清洗水、消防水和其它废水。2隧道纵向排水坡宜与隧道纵坡一致。3路侧边沟可设置为开口式明沟或暗沟。当边沟为暗沟时，应设沉沙池，其间距宜为25～30m。4检修道或人行道的道面应考虑排水，可酌情设0.5%～1.5%的横坡，亦可在墙脚与检修道交角处设宽50mm、深30mm的纵向凹槽，以利道面清洁排水。6.2防水等级防水等级为一级，不允许渗水，结构表面无湿渍。6.3洞口防排水为了截排地表水，使洞口工程不被坡面水冲蚀，并保证洞口路段良好的营运条件，在洞口仰坡及边坡以外5m的适当位置设置截水沟；在洞门墙背后设置排水沟。隧道入口仰坡及边坡雨水就近接入道路雨水井，防止洞外雨水进入隧道，出口路基排水纵坡与路线纵坡一致。洞口范围雨水经截、排水沟汇入路基涵洞、市政管网或自然沟渠中。洞门墙后排水沟接入道路边沟时，在必要位置采取跌水及消能措施。6.4结构防水－66－n湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）二次衬砌模筑混凝土应采用补偿收缩防水混凝土进行结构自防水。A、严格控制混凝土的配合比，在满足强度、密实性、耐久性、抗渗等级和泵送混凝土的和易性（即塌落度及其损失）要求的条件下，最大限度地控制混凝土的水泥用量，并选用低水热化水泥。B、防水混凝土掺入WG-HEA高效抗裂防水剂（掺量8%～10%，须替代水泥用量），掺量经过试配确定，外加剂性能符合国家或国家行业的相关标准。C、防水混凝土的中心温度与表面温度的差值不应大于25℃，混凝土表面温度与大气温度的差值不应大于25℃。防水混凝土终凝后应立即养护，养护时间不得少于14天。洞内：在初期支护与二次支护间敷设3mm厚防水卷材外，要求模注混凝土的抗渗等级不小于S8级。并对施工缝、工作缝、沉降缝作专门的防水处理，二次衬砌施工缝设带注浆管的遇水膨胀止水条，沉降缝设橡胶止水带。在初期支护有水地段设置HW型排水板，将水引入墙脚DN100纵向弹簧排水管，并在隧道纵向间隔20m设一道DN50横向弹簧排水管，将衬砌背后水通过DN50横向硬塑管引入中心排水沟排走，隧道路面水通过纵向路缘边沟排出隧道区。洞内环向盲沟的位置可根据实际地形和洞内渗水情况作适当调整，但数量只准增加，不得减少。施工缝、工作缝不应设置于有集中流水地段。第七章施工组织设计7.1概述－66－n湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）在隧道建设过程中，以运用先进的科学方法和施工设备，尽可能为施工方创造良好的施工条件，累积工作经验，改变不良施工环境，不断加强和优化施工技术水平，从而达到合同对工程质量、安全生产、文明施工和进度要求为隧道施工组织设计的主要任务。隧道施工组织设计是穿插在准备阶段到施工完成验收阶段的全部过程。制作施工组织设计要要从隧道断面尺寸、地理条件、对周围环境的影响、施工进度要求以及隧道长度等多方面考虑。主要内容包括人员配置、施工所需材料、场地设置、机械设备、工程数量等。7.2施工部署项目施工组织管理机构框图如下项目经理现场经理项目副经理总工程师资料员技术员质检员施工员材料员安全员炮工对防水队掘进队机械运输队锚喷队机械安装队衬砌队图7.1项目组织结构图为安全、优质、按期完成本合同段的施工任务，本着精干、高效的原则，按项目组建本合同段工程管理机构，全面负责本合同段工程的施工组织管理工作。项目经理部下设六部一室(工程技术部、安全监察部、质量监察部、资料部、财务部、设备物资部、综合办公室，工程技术部下设中心实验室和测量班)，分别负责本合同段工程项目的施工技术、安全、质量、计划、财务、物资设备保障、材料试验与检验、行政管理等工作。－66－n湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）7.3施工准备7.3.1技术准备(1)工程部技术主管组织施工员、工程技术人员熟悉施工图纸，仔细了解设计图纸的细节，明确设计的意图，在现场进行设计文件、图纸核对，发现图纸设计问题时要及时反映。(2)试验送检准备：联系试验室和质量监督站，配合开挖、喷锚、二次衬砌的施工，对工地上使用的各种原材料，工程结构性材料及加工材料进行送检，按相关规定进行检测校正合格，报监理工程师核准。(3)根据施工图纸和业主所提供的测量导线网，水准点，控制点，经复测没有错误之后布设施工控制网和水准高程点，引测施工测量基点、基线，报监理工程师认可。(4)对监控量测仪器，测量仪器，按规定进行测绘校正，并且将检测资料报监理工程师审核。7.3.2施工机具、材料准备(1)制作施工机具的进场计划，并准备进场，对达不到要求的机具设备禁止入场。(2)制作各种施工工艺设备及小型生产工具、小型配件、安全防护用品、劳保用品须要计划，并安排好进场工作，对不达标的禁止进场。(3)制作各种材料的运用计划，施工过程中所用材料种类，材料的供给点必须按照设计和规范要求。在开工之前，一定要根据规定对其进行检测；否则，禁止进场使用。7.3.3施工人员准备(1)做各部门人员的准备工作，责任落实到具体人员，明确各个位置的职责权限，制作各项专业管理工作细目。(2)对进场人员进行动员教育，包括文明生产、纪律要求、安全施工、成品保养等相关注意事项。(3)对主要作业工种人员，如电工、衬砌工、钢筋工、焊工、爆破工、模板工等工种，根据质量保障要求，结合本工程实际情况进行相应的岗位培训，未通过考核者禁止上岗。7.4隧道总体施工方案－66－n湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）重庆奥特莱斯配套道路工程隧道为复合式衬砌设计，根据喷锚法进行施工。本工程段右线采用双向施工，从进口和出口同掘进。在施工过程中利用超前预报系统，进行超前地质钻探。主体工程以新奥法为核心，V级围岩段采用台阶分部开挖法也叫环形开挖留核心土法，IV级围岩采用短台阶法，分部开挖作业，平行交错跟进，衬砌完善配套”多工作面推进的施工方案。总体实施掘进(钻爆、无轨运输出碴)、支护(小导管、拌、运、锚、喷)、衬砌(拌、运、灌、振捣)三条流程。采用大功率、大口径、压入式长大隧道供风技术。超前支护小导管预注浆，超前锚杆，以及二次衬砌的施作。7.4.1洞口施工依据隧道进出口的地形特征和工程地质情况，结合洞口排水要求，考虑开挖边仰坡稳定性要求，本着"早进晚出"的原则来确定隧道洞口位置。洞口边、仰坡施工。施作完截、排水沟之后，接着进行边、仰坡开挖，为防止围岩风化和雨水渗透引起滑坡或坍塌，要根据设计任务及时进行喷锚支护采用超前小导管和超前锚杆进行支护，洞门及附属施工。在进洞施工正常后，应该早一点安排隧道洞门施工，避免雨季施工，防止天气因素影响洞口的稳定。洞门附近的防排水设施要和路基排水系统接通，并结合洞门施工尽快完成。注意事项。土石方开挖后要实时完成翼墙施工，基础超挖部分应用与基础同级混凝土和基础同步浇筑；设置沉降缝在软弱地基分界的地方设置以避免翼墙及挡墙基础的不均匀沉降；洞外排水系统要和翼墙的泄水孔及时连通；洞门工程和截、排水设施同时进行施工。7.4.2洞身开挖重庆奥特莱斯配套道路工程隧道情况复杂，围岩条件为IV、V级围岩，V级围岩段长130.09m，IV级围岩段长409.08m，结合工程地质条件、施工水平、技术难度和设计要求等因素，决定对V级围岩段进行台阶分部开挖法，对IV级围岩采用段台阶法。1.V级围岩施工隧道进出口段为V级围岩，围岩自稳性能差，侧壁不稳定，成洞条件差、岩质较软，又处于浅埋段，受到浅埋压力的影响，在施工的过程中易产生塌方，为了避免塌方，保障施工安全，同时不影响工期，所以在此段采用环形开挖留核心土法即台阶分部开挖法。(1)施工工序(图8.2)：－66－n湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）图7.2台阶分部开挖法开挖和支护顺序图Ⅰ)超前小导管注浆预加固拱部；⑵上弧形导坑开挖；Ⅱ)拱部喷锚支护；⑷中核开挖；⑸下部中槽开挖；Ⅳ下部喷锚支护；⑺下部左侧开挖；Ⅷ)下部左侧喷锚支护；⑼下部右侧开挖；Ⅹ)下部右侧喷锚支护；Ⅺ)灌注仰拱；Ⅻ)铺设1.2mmHDPE单面自粘胶膜防水板VI）二次衬砌2.VI围岩施工隧道深埋段VI围岩洞身段主要为强～中风化灰岩，泥岩互层，裂隙较发育，自稳性差，侧壁较不稳定，成洞条件一般，全段处于深埋段，开挖易产生掉块，局部小规模坍塌，为了保障施工安全，加快进度，避免小塌方，在此段采用短台阶法，台阶长度控制在10～15m。(1)施工工序(图7.3)：－66－n湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）图7.3短台阶法施工1）上半部开挖2）上拱部喷锚支护4）下半部中央部开挖5）边墙部开挖（左右跳槽开挖）6）二次衬砌7.4.3初期支护隧道初期支护由锚杆、钢拱架、喷射混凝土、钢筋网组成，本隧道围岩软弱，开挖后马上初喷5米的素砼，根据设计要求，再进行钢拱架、钢筋网、锚杆的施作，使各部分联合受力。具体支护参数见表7.1表7.1支护参数表围岩级别喷射混凝土厚度(cm)锚杆(m)钢筋网(cm)钢架拱部、边墙仰拱位置长度间距IV1515拱、墙3.01.2拱、墙@25×25拱、墙V2525拱、墙3.50.8拱、墙@20×20拱、墙、仰拱7.4.4二次衬砌本隧道均采用复合式衬砌，整体式浇筑二次衬砌。－66－n湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）为了工程质量和加快进度速度，隧道配备一台衬砌台车，采用HBT30C型混凝土输送泵灌注，MR4510型搅拌运输车，运输混凝土。灌注时采用泵压法，插入式振动器进行振捣。其具体施工操作要点如下：1）为了充分发挥围岩的自承能力，在围岩产生一定的形变后再施作二次衬砌。2）要求素砼的生产、运输能力与素砼输送泵的灌注能力的连续性。3）合理引排地下水；根据设计的要求处理施工缝；必须保证基础部位无积水和杂物。4）预留大于或等于2个注浆孔在拱顶部位。保证拱部的整体性，来达到顶缸的同步升降。5）连续且对称的灌注混凝土，如果遇到特别原因保证不了灌注的连续性而采用间隙灌注时，停工时间要短，此时的砼表面保证粗糙。6）施工机械处在正常启动状态，设备能力要达到二次衬砌砼施工的需求。7）拆模时，砼的脱模强度一定要在2.5MPa以上。7.5施工通风由于隧道开挖过程中，喷射混凝土、出渣以及爆破等影响，会产生大量扬尘和有害气体，为了保障施工安全，所以必须使用通风设备，再次采用混合式通风设备，以达到目的，具体根据《公路隧道施工技术规范》（JTGF60-2009）中11.3的有关规定执行。7.6施工注意事项1.保证安全施工，文明施工，在保证安全的情况下要适当的提高进度2.隧道开挖过程中，发现问题要及时反映，遇到与前期勘查不符的地质情况，要马上报告，及时作出设计变更。3.做好工程监控量测，发现问题要及时处理。发现较大变形要马上疏散施工人员。4.尽量避免在雨季施工洞口段，防止天气因素影响洞口稳定。5.要保证超前支护的施工质量，防止危险的发生。6.要仔细检查初期支护的渗漏水情况，并通过相关手段进行处理之后再铺设防水板。7.根据《公路隧道施工规范》和《公路隧道喷锚构筑法技术规范》相关要求来进行喷锚支护。8.严格遵照安全条例，把安全放在第一要素。－66－n湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）第八章隧道施工监控量测8.1概述在隧道施工过程中，通过使用水准仪、全站仪、数显收敛仪等量测设备，来对围岩相对于支护的形变、地表沉降、应力应变的改变来进行量测，通过这些数据来反映隧道开挖对周边的影响、围岩稳定和支护受力状态，保证施工安全的控制措施叫隧道的施工监控量测。具体设计流程见图8.1。图8.1监控设计流程8.2监控量测8.2.1监控量测的目的奥特莱斯配套道路工程隧道地质条件较复杂，围岩等级有IV、V级两个等级，围岩变化较大，施工方法为新奥法，进出口段均为V级围岩，岩质较软、节理裂隙发育。根据《公路隧道设计规范》（JTGD70-2004）的相关规定，通过监控量测来掌握围岩力学形态的变化规律、监视险情、了解洞内地质情况、做好工程预报、超前预报等以达到安全施工、科学施工的目的，提高施工效率。8.2.2监控量测的具体内容和量测技术根据《公路隧道施工规范》（JTG042—1994）的相关规定，结合围岩级别、工程概况、工程大小等因素来确定测试项目。具体见表8.1。－66－n湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）表8.1监控量测项目类别项目必测项目地质情况和支护情况观测周边位移拱顶下沉锚杆、锚索内力及抗拔力选测项目在地表设点的围岩体内位移在隧道内设点的围岩体内位移地表沉降监测围岩弹性波测试钢支撑的内力和外力支护结构内力量测围岩压力和层间支护应力8.2.3量测手段表8.2量测手段序号项目名称方法及工具布置量测间隔时间1~15d16d~1个月1~3个月>3个月1地质和支护状况观察岩性、结构面产状及支护裂缝观察或描述开挖后及初期支护后进行2周边位移邦特收敛计每10~50m一个断面，每断面2~3对测点1~2次/d1次/2d1~2次/周1~3次/月3拱顶下沉水平仪、水准仪、钢尺每10~50m一个断面1~2次/d1次/2d1~2次/周1~3次/月－66－n湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）4锚杆或锚索内力及抗拔力各种锚杆检测器及抗拔器每10m一个断面，每个断面不少于做3根锚杆————5地表下沉水平仪、水准仪每10~50m一个断面，每个断面不少于7个测点；隧道断面不少于2个；断面间距5m~50m开挖面距量测断面前后<2B时，1~2次/d；开挖面距量测断面前后<5B，1次/2d开挖面距量测断面前后>2B，1次/周在地表设点的围岩体内位移每5~100一个断面，每断面3~5个测点6洞内断面安放位移计7在隧道内设点的围岩体内位移地面钻孔中安设各类位移计每代表性地段一个断面，每断面3~5钻孔同地表下沉要求8围岩压力的及两层支护间压力压力盒每代表性地段一个断面，每断面15~20测点1~2次/d1次/2d1~2次/周1~3次/月9钢支撑内力及外力钢筋应力计、表面应力计每10榀钢拱支撑一对测力计1~2次/d1次/2d1~2次/周1~3次/月10支护、衬砌内应力、表面应力及裂缝量测应变计、应力计、测缝计及表面应力解除法在代表断面，每断面最佳为11个测点1~2次/d1次/2d1~2次/周1~3次/月11围岩弹性波测试超声波仪和钻具每个断面多个测孔————8.2.4监控量测的主要方法、步骤及范围1.监测项目(1)隧道使用新奥法施工，现场量测时必不可少的程序，用以了解施工各阶段实时情况，把握围岩的动态，保障施工安全，并为初期支护参数的调整、二次衬砌和仰拱的施工需要现场量测提供信息。(2)拱顶下沉量测点布置：拱顶。－66－n湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）(3)净空收敛量测以量测水平收敛为主，起拱线一条，起拱线以上2m一条，基底线以上1m一条。(4)量测横断面范围：V级围岩为81m、IV级围岩为130m。(5)测点埋设要靠近工作面，方便反映围岩收敛情况2.支护状况和地质情况的观察洞内外通过对岩石的形变、风化程度，裂隙节理发育情况、地下水分部情况、工作情况等进行经验观测，结合施工实际开挖工作面图，记录工作面的状态和围岩分类。洞口部位还包括对洞顶沉陷、边坡稳定的观察。3.类比工程经验根据以往的经验来判断现场量测情况，结合工程实况，作出实时工程规划－66－n湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）第九章结论重庆奥特莱斯配套道路工程隧道为上下分离式高速公路短隧道，通过查阅专业书籍和规范并结合工程实例，确定了设计方案并进行了相关验算，完成以下设计任务：1、隧道断面尺寸设计根据《公路隧道设计规范》（JTGD70-2004）相关规定，确定公路隧道隧道建筑限界和该隧道的内轮廓尺寸。2.选定洞门形式和洞门参数及洞门验算根据工程地质条件，根据相关专业书籍和规范，重庆奥特莱斯配套道路工程隧道进出口均采用翼墙式洞门结构形式，以水泥砂浆片石砌体为主要建筑材料，并进行相关截面验算、稳定性验算、基地合力偏心距验算等。3.洞身支护方式设计隧道洞身采用复合式衬砌，即由喷锚初期支护、防水层以及模筑混凝土二次支护组成。4、隧道防排水简单设计据《公路隧道设计规范》（JTGD70-2004）相关规定，对洞隧道进行防排水设计，具体设计情况见相关图纸设计。5、隧道施工组织设计根据《公路隧道设计规范》（JTGD70-2004）相关规定，从安全施工、保障质量、文明施工、进度要求等方面确定相应的措施来保障工程进行有序。6、隧道监控量测设计使用专业监控量测仪器，对地表沉降，围岩与支护结构的变形、应力、应变进行量测，通过量测数据来反映隧道掘进对地表影响程度，围岩稳定性和支护的工作状态，是指导施工的重要手段。7、绘制有关图纸包括隧道建筑限界图、洞身衬砌断面图、喷锚支护图、洞门设计图等有关图纸。－66－n湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）参考文献[1]陈秋南.隧道工程[M].北京：机械工业出版社，2007[2]惠宽堂，曹勇.土木工程专业[M].北京：中国建筑工业出版社，2006[3]朱合华.地下建筑结构[M].北京：中国建筑工业出版社，2011[4]阳生权，阳军生.岩体力学[M]北京：机械工业出版社，2012[5]苏达根.土木工程材料[M]北京：高等教育出版社，2008[6]戴国欣.钢结构[M]武汉：武汉理工大学出版社，2012[7]刘锡君，将隆敏.混凝土结构设计原理[M]长沙：中南大学出版社，2010[8]JTGD70-2004.公路隧道设计规范[S].北京:人民交通出版社，2004[9]JTGD70-2010.公路隧道设计细则[S].北京:人民交通出版社，2010[10]GB50010-2002.混凝土结构设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社，2002[11]GB50108-2001.地下工程防水技术规范[S].北京:中国计划出版社，2001[12]GB50026-2001.锚杆喷射混凝土支护技术规范[S].北京:中国计划出版社，2001－66－n湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）致谢时间过得很快，眨眼间四年的时间过去了。在这四年里，失去了一些东西，同时也得到了更多的东西。通过这次毕业设计，我的知识面大大扩宽了，使得我更加深入的理解了本专业，我要特别感谢我的导师阳生权老师，从我的选题到设计、反复修改到最后定稿，阳老师一直尽心尽力地帮助着我，给予了我极大的鼓励，使得我顺利完成论文。我还要感谢在给我们授课的所有老师们，是你们教会了我知识，同时教会了我做人的道理，丰富了我的人生。最后我还要感谢班上的同学，是你们在我低潮时鼓舞了我，在我喜悦时让我能有人分享，你们是我人生最宝贵的财富－66－