貴州公路隧道施工瓦斯突出結(jié)題報(bào)告2017

1、1 項(xiàng)目基本情況第二襯各測(cè)點(diǎn)點(diǎn)最大應(yīng)應(yīng)力值測(cè)點(diǎn)最大壓力/KN最大拉力/KN測(cè)點(diǎn)最大壓力/KN最大拉力/KN拱頂內(nèi)側(cè)0.60-3.177拱腳內(nèi)側(cè)0-3.599拱頂外側(cè)0.24拱腳外側(cè)7.28拱腰內(nèi)側(cè)1.79-3.755邊墻內(nèi)側(cè)7.33拱腰外側(cè)0.76-3.299邊墻外側(cè)8.16根據(jù)實(shí)測(cè)二二襯混凝凝土的應(yīng)應(yīng)力、情況，可可認(rèn)為在在整個(gè)二二襯橫截截面上應(yīng)應(yīng)力分布布在、之間按按線性分分布，由由此得到到各監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)橫截截面上的的應(yīng)力分分布。由由中性軸軸定義，即即橫截面面與應(yīng)力力平面的的交線上上各點(diǎn)的的正應(yīng)力力值均為為零，由由此可確確定橫截截面上中中性軸的的位置，取取中性軸軸位置為為橫截面面上的計(jì)計(jì)算軸，則則

2、有 （33-166） （3-17）由此可以算算出二襯襯軸力和和彎矩如如下：二襯軸力圖圖圖126 二襯襯彎矩圖圖從以上二襯襯軸力圖圖和彎矩矩圖中可可以看出出，二襯襯結(jié)構(gòu)受受力比較較合理，拱拱頂和拱拱腰監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)均處處于受拉拉狀態(tài)，而而拱腳和和邊墻部部位處于于受壓較較大狀態(tài)態(tài)。拱頂頂承受來來自初支支豎向的的壓力和和兩側(cè)圍圍巖的擠擠壓應(yīng)力力，最終終拱頂外外側(cè)應(yīng)力力大于內(nèi)內(nèi)側(cè)應(yīng)力力，說明明擠壓應(yīng)應(yīng)力作用用大于豎豎向壓力力作用，拱拱頂承受受正彎矩矩。而二二襯邊墻墻外側(cè)受受力大于于內(nèi)側(cè)受受力，承承受負(fù)彎彎矩，與與初支與與邊墻處處壓力較較大有關(guān)關(guān)。對(duì)計(jì)算出的的軸力、彎彎矩進(jìn)行行統(tǒng)計(jì)，得得到將二二襯各監(jiān)監(jiān)測(cè)截面

3、面在監(jiān)測(cè)測(cè)期所受受的最大大軸力、彎彎矩歸納納如表3-12，其其中“”表示示監(jiān)測(cè)截截面的測(cè)測(cè)點(diǎn)未出出現(xiàn)拉力力或壓力力。二襯各監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)軸力力和彎矩矩匯總測(cè)點(diǎn)最大軸力/KN最大軸力/KN測(cè)點(diǎn)最大正彎矩矩/KNmm最大負(fù)彎矩矩/KNmm拱頂軸力0-107.9633拱頂彎矩0-31.664255拱腰軸力0-111.64拱腰彎矩0-4.3441333拱腳軸力105.2268550拱腳彎矩26.566520邊墻軸力282.8824330邊墻彎矩11.299024403.3 煤煤系地層層控制隧隧道圍巖巖大變形形優(yōu)化施施工措施施3.3.11 施工工工法對(duì)對(duì)比目前隧道開開挖施工工主要根根據(jù)新奧奧法原理理，開挖挖方

4、法分分為機(jī)械械切削法法和鉆爆爆法兩種種。由于于山區(qū)高高速公路路受地形形及施工工條件的的限制，實(shí)實(shí)際工程程中仍以以鉆爆法法為主，光光面爆破破技術(shù)在在隧道鉆鉆爆法施施工中占占有重要要位置，被被確認(rèn)為為控制周周邊超欠欠挖的標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)方法法之一，在在未來隧隧道建設(shè)設(shè)中仍將將占據(jù)著著重要地地位。新新奧法強(qiáng)強(qiáng)調(diào)通過過光面或或預(yù)裂爆爆破方法法降低爆爆破振動(dòng)動(dòng)，減少少對(duì)隧道道圍巖和和支護(hù)體體系的振振動(dòng)影響響，最大大限度地地保護(hù)圍圍巖，控控制爆破破對(duì)圍巖巖體的損損傷程度度，減少少超欠挖挖，充分分利用圍圍巖自承承載能力力。它對(duì)對(duì)地質(zhì)條條件適應(yīng)應(yīng)性強(qiáng)、開開挖質(zhì)量量控制好好、節(jié)約約支護(hù)成成本等優(yōu)優(yōu)點(diǎn)，能能有效提提高開挖挖

5、作業(yè)的的工作效效率。它它的成敗敗與好壞壞直接影影響到圍圍巖的穩(wěn)穩(wěn)定及后后續(xù)工序序的正常常進(jìn)行和和施工速速度，是是隧道掘掘進(jìn)施工工非常重重要的組組成部分分。根據(jù)據(jù)國內(nèi)外外大量的的隧道工工程實(shí)踐踐，光面面爆破技技術(shù)在IIIIII級(jí)硬硬質(zhì)圍巖巖掘進(jìn)中中獲得較較好的應(yīng)應(yīng)用效果果，但在在節(jié)理裂裂隙發(fā)育育的IIII、IIV、VV級(jí)中等等硬度或或較軟圍圍巖體中中應(yīng)用時(shí)時(shí)往往效效果不佳佳，爆破破擾動(dòng)大大，超欠欠挖嚴(yán)重重，拱頂頂部位常常出現(xiàn)不不同程度度的掉塊塊或塌方方問題。在在偏軟的的IV、VV級(jí)圍巖巖中應(yīng)用用時(shí)，除除了上述述問題，還還面臨圍圍巖大變變形和初初支侵限限等難題題。調(diào)查查統(tǒng)計(jì)表表明，出出現(xiàn)上述述問題

6、的的主要原原因一方方面是隧隧道施工工控制問問題，如如隧道開開挖臺(tái)階階長(zhǎng)度過過長(zhǎng)、初初期支護(hù)護(hù)未及時(shí)時(shí)封閉成成環(huán)和二二次襯砌砌未及時(shí)時(shí)跟進(jìn)導(dǎo)導(dǎo)致圍巖巖失穩(wěn)等等，另一一方面是是源于鉆鉆爆法自自身的缺缺陷，如如對(duì)圍巖巖擾動(dòng)深深、爆破破振動(dòng)大大、變形形不易控控制等，僅僅通過光光爆優(yōu)化化無法從從根本上上解決鉆鉆爆工法法自身存存在的不不足。近年來，在在鐵路小小斷面隧隧道施工工中開始始采用特特殊機(jī)械械開挖設(shè)設(shè)備進(jìn)行行全斷面面掘進(jìn)，該該工法對(duì)對(duì)圍巖擾擾動(dòng)小，有有利于保保護(hù)圍巖巖，但工工程應(yīng)用用表明，全全斷面機(jī)機(jī)械開挖挖工法存存在功效效低、進(jìn)進(jìn)度慢的的缺點(diǎn)，特特別是高高速公路路隧道，因因開挖斷斷面較大大，如采采

7、用全斷斷面機(jī)械械開挖施施工，不不但掘進(jìn)進(jìn)工效低低，且由由于軟弱弱破碎圍圍巖沒有有得到及及時(shí)支護(hù)護(hù)，反而而易造成成圍巖大大變形、掉掉塊或坍坍塌等安安全事故故，因此此難以在在實(shí)際隧隧道施工工推廣應(yīng)應(yīng)用。為了解決破破碎圍巖巖體鉆爆爆施工引引起的超超挖嚴(yán)重重、局部部塌方不不斷的技技術(shù)難題題以及降降低煤層層瓦斯隧隧道的高高風(fēng)險(xiǎn)，針針對(duì)機(jī)械械開挖具具有對(duì)圍圍巖擾動(dòng)動(dòng)小、便便于控制制超欠挖挖，隧道道輪廓精精確成型型和施工工安全性性好，有有利于保保護(hù)巖體體自承能能力，易易于控制制圍巖大大變形和和局部塌塌方等優(yōu)優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)經(jīng)過鉆爆爆開挖和和全斷面面機(jī)械開開挖的工工程應(yīng)用用及兩種種工法優(yōu)優(yōu)缺點(diǎn)的的綜合分分析，通通過方

8、案案比選，引引進(jìn)了德德國艾卡卡特挖機(jī)機(jī)設(shè)備，以以水塘隧隧道為依依托工程程，經(jīng)過過反復(fù)試試驗(yàn)和總總結(jié)，集集成機(jī)械械開挖和和鉆爆開開挖兩種種工法各各自的優(yōu)優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試試驗(yàn)驗(yàn)證證總結(jié)提提出了局局部機(jī)械械開挖與與分部爆爆破的組組合掘進(jìn)進(jìn)工法。3.3.22 機(jī)械械開挖與與鉆爆綜綜合施工工工藝流流程機(jī)械開挖+鉆爆開開挖施工工方法，如圖3-88所示，一般根據(jù)不同圍巖級(jí)別，按照實(shí)際情況選擇上下臺(tái)階法或三臺(tái)階法將隧道斷面劃分為三部分或四部分，預(yù)先對(duì)開挖掌子面拱部采取超前小導(dǎo)管或超前管棚等方法進(jìn)行加固，待超前支護(hù)施作完成后，采用開挖機(jī)械沿著上臺(tái)階隧道輪廓線自下而上進(jìn)行分部預(yù)切槽，可有效減小爆破引起的超挖或局部

9、塌方等施工難題，并確保開挖輪廓線圓順，保證鋼拱架與圍巖密貼，改善圍巖與支護(hù)體系的受力狀態(tài)。切槽完畢后施做初噴混凝土、架立鋼支撐、錨網(wǎng)施做、復(fù)噴混凝土作業(yè)。完成上臺(tái)階初支作業(yè)后，按上述工序進(jìn)行下臺(tái)階周邊機(jī)械切槽作業(yè)，并施作邊墻兩側(cè)初期支護(hù)。完成初支施作后，分別進(jìn)行上下臺(tái)階核心土鉆孔、裝藥、起爆作業(yè)，通風(fēng)后出渣。按上述工序進(jìn)行下一循環(huán)。水塘隧道實(shí)際施工工藝，具體見圖3-89所示。機(jī)械開挖與與鉆爆分分區(qū)橫、縱縱斷面示示意圖、上臺(tái)階沿輪廓線機(jī)械開挖切槽、上臺(tái)階沿輪廓線機(jī)械開挖切槽、下臺(tái)階兩側(cè)邊墻機(jī)械開挖切槽、上臺(tái)階核心土弱爆破、出渣、下臺(tái)階核心土弱爆破、出渣（1）上臺(tái)階初期支護(hù)施作（2）下臺(tái)階兩側(cè)邊墻

10、初支施作（3）仰拱初支、結(jié)構(gòu)施作（4）仰拱回填、開挖仰拱土方（5）二襯砼施工（土方開挖挖工序） （支支護(hù)施作作工序）施工工藝流流程圖3.3.33 機(jī)械械開挖與與鉆爆綜綜合施工工工法步步驟（1）施工工準(zhǔn)備掌握掌子面面前方圍圍巖地質(zhì)質(zhì)、地下下水情況況，合理理確定開開挖臺(tái)階階高度、循循環(huán)掘進(jìn)進(jìn)進(jìn)尺。因因此，在在進(jìn)行循循環(huán)掘進(jìn)進(jìn)前，應(yīng)應(yīng)按照設(shè)設(shè)計(jì)要求求完成超超前地質(zhì)質(zhì)預(yù)報(bào)，根根據(jù)超前前地質(zhì)預(yù)預(yù)報(bào)和掌掌子面揭揭露巖體體情況綜綜合確定定圍巖級(jí)級(jí)別，根根據(jù)圍巖巖級(jí)別優(yōu)優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)和施工工方案。在在無地下下水地段段，應(yīng)采采取灑水水降塵措措施，優(yōu)優(yōu)化施工工環(huán)境。（2）超前前支護(hù)對(duì)拱部進(jìn)行行預(yù)加固固，是防防止掌子子

11、面開挖挖后，拱拱部出現(xiàn)現(xiàn)坍塌的的直接方方式。因因此，在在進(jìn)行軟軟弱圍巖巖循環(huán)開開挖前，應(yīng)應(yīng)根據(jù)具具體圍巖巖級(jí)別，可可有選擇擇性的采采用超前前錨桿、超超前導(dǎo)管管注漿、超超前管棚棚等措施施固結(jié)破破碎巖體體，增加加拱部圍圍巖的完完整性。施施工步驟驟為：首首先噴射射砼封閉閉開挖輪輪廓面和和掌子面面，之后后進(jìn)行鉆鉆孔并安安設(shè)超前前錨桿、超超前小導(dǎo)導(dǎo)管或超超前管棚棚。鉆孔孔直徑大大于鋼管管直徑220mmm以上，超超前小導(dǎo)導(dǎo)管按環(huán)環(huán)向間距距VI級(jí)級(jí)圍巖335cmm每排445根、VV級(jí)圍巖巖40ccm每排排37根根，IVV級(jí)圍巖巖3.55cm每每排277根，輔輔射角為為10155，導(dǎo)導(dǎo)管用直直徑422mm，壁

12、壁厚4mmm的鋼鋼管制作作，每根根長(zhǎng)4mm，縱向向排距為為2m鋼鋼管前端端加工成成錐形，尾尾部焊接接加勁箍箍，鋼管管周壁鉆鉆縱向間間距為115cmm，孔徑徑為66mm壓壓漿孔。超超前錨桿桿或小導(dǎo)導(dǎo)管全部部焊接于于前一榀榀型鋼支支撐上。（3）機(jī)械械開挖與與鉆爆分分區(qū)施工總體按按照兩臺(tái)臺(tái)階施工工，如圖圖3-88所所示，綜綜合考慮慮機(jī)械作作業(yè)要求求，上臺(tái)臺(tái)階的高高度以334mm為宜，分分為弧形形導(dǎo)坑，采用用機(jī)械開開挖施工工；核心心土體，采用用鉆爆法法施工。下下臺(tái)階分分區(qū)為，機(jī)機(jī)械開挖挖導(dǎo)坑、，采采用機(jī)械械開挖機(jī)機(jī)施工作作業(yè)；下下臺(tái)階核核心土體體，采采用鉆爆爆法施工工。仰拱拱部分采用常常規(guī)工藝藝施工。

13、（4）上臺(tái)臺(tái)階施工工1) 弧形形導(dǎo)坑機(jī)機(jī)械開挖挖：根據(jù)據(jù)隧道圍圍巖級(jí)別別，完成成超前支支護(hù)作業(yè)業(yè)后，采采用挖機(jī)機(jī)自上臺(tái)臺(tái)階兩側(cè)側(cè)拱腳部部位開始始，沿著著輪廓線線向拱頂頂逐步實(shí)實(shí)施對(duì)稱稱切槽，確確保切槽槽輪廓圓圓順。切切槽寬度度以便于于型鋼拱拱架的施施工為宜宜，不宜宜過大，以以免機(jī)械械開挖時(shí)時(shí)間過長(zhǎng)長(zhǎng)，根據(jù)據(jù)研究與與試驗(yàn)，上上臺(tái)階拱拱腳以距距兩邊開開挖輪廓廓各1.5米，拱拱頂部位位1.88米能滿滿足型鋼鋼拱架安安裝要求求，不同同的隧道道根據(jù)施施工作業(yè)業(yè)需要，局局部可適適當(dāng)修整整加寬。縱縱向進(jìn)尺尺根據(jù)不不同圍巖巖級(jí)別確確定，一一般每次次循環(huán)進(jìn)進(jìn)尺0.5m1.00m（11-2榀榀拱架），圍圍巖較差差

14、的每次次進(jìn)尺取取較小值值。機(jī)械械開挖完完成后如如圖3-90模模型所示示。上臺(tái)階弧導(dǎo)導(dǎo)機(jī)械開開挖模型型上臺(tái)階完成成一個(gè)循循環(huán)后的的模型2) 初期期支護(hù)施施工：當(dāng)當(dāng)機(jī)械開開挖完成成一個(gè)循循環(huán)后，及及時(shí)進(jìn)行行初期支支護(hù)的施施工，即即安裝型型鋼拱架架、掛網(wǎng)網(wǎng)噴射混混凝土等等，按照照設(shè)計(jì)要要求完成成一次進(jìn)進(jìn)尺的初初支施工工。3) 核心心土體施施工：機(jī)機(jī)械開挖挖作業(yè)完完成幾個(gè)個(gè)循環(huán)后后，當(dāng)中中間核心心土預(yù)留留長(zhǎng)度達(dá)達(dá)到23米時(shí)時(shí)，可以以進(jìn)行一一次爆破破出渣，然然后進(jìn)行行下一次次循環(huán)作作業(yè)，如如圖3-91所所示。（5）下臺(tái)臺(tái)階施工工1）左、右右導(dǎo)坑機(jī)機(jī)械開挖挖：機(jī)械械開挖切切槽沿兩兩側(cè)交錯(cuò)錯(cuò)進(jìn)行，不不能兩側(cè)

15、側(cè)同時(shí)進(jìn)進(jìn)行，以以免造成成已安裝裝好的上上臺(tái)階型型鋼拱架架兩側(cè)同同時(shí)處于于懸空狀狀態(tài)，如如果無法法避免時(shí)時(shí)，應(yīng)保保證懸空空長(zhǎng)度不不超過22榀拱架架。施工工中，使使同一斷斷面處暴暴露開挖挖面僅限限于一側(cè)側(cè)，連續(xù)續(xù)機(jī)械開開挖作業(yè)業(yè)時(shí)，保保持左右右錯(cuò)開223榀榀型鋼拱拱架距離離。待一一側(cè)施工工完成初初噴混凝凝土、架架立鋼支支撐、錨錨網(wǎng)施做做、復(fù)噴噴混凝土土等作業(yè)業(yè)后，再再進(jìn)行另另一側(cè)邊邊墻機(jī)械械開挖切切槽，并并施作初初期支護(hù)護(hù)，如圖圖3-92。下臺(tái)階機(jī)械械開挖導(dǎo)導(dǎo)坑模型型2）初期支支護(hù)施工工：完成成一次機(jī)機(jī)械開挖挖進(jìn)尺后后，及時(shí)時(shí)將型鋼鋼拱架接接退，確確保拱架架受力狀狀態(tài)良好好，將荷荷載有效效的傳遞

16、遞到地基基，以保保證施工工的安全全。3）核心土土體施工工：與上上臺(tái)階基基本相同同，當(dāng)完完成幾次次機(jī)械開開挖進(jìn)尺尺后，對(duì)對(duì)下臺(tái)階階核心土土體進(jìn)行行鉆爆開開挖、出出渣，以以便挖機(jī)機(jī)對(duì)下臺(tái)臺(tái)階側(cè)壁壁導(dǎo)坑的的開挖。（6）仰拱拱施作與與回填核心土出渣渣完成后后馬上開開挖仰拱拱，施做做仰拱砼砼，盡早早封閉成成環(huán)，使使結(jié)構(gòu)受受力更加加合理。為為盡快封封閉成環(huán)環(huán)3-55m開挖挖一次，仰仰拱鋪底底采用人人工配合合短臂挖挖掘機(jī)撿撿底，撿撿底處配配有過軌軌梁、浮浮放道岔岔等設(shè)備備，減少少了施工工干擾。開開挖完后后安裝初初期支護(hù)護(hù)的鋼支支撐和仰仰拱鋼筋筋同時(shí)綁綁扎，澆澆注砼，待待砼終凝凝固一天天后回填填，再往往前推進(jìn)

17、進(jìn)施工。3.3.44 隧道道仰拱曲曲率拓?fù)鋼鋬?yōu)化運(yùn)用ABAAQUSS軟件，定定義總體體積為約約束條件件，以剛剛度最大大為目標(biāo)標(biāo)函數(shù)，結(jié)結(jié)合水塘塘隧道右右線YKK1088+5880斷面面，對(duì)該該斷面襯襯砌結(jié)構(gòu)構(gòu)進(jìn)行拓拓?fù)鋬?yōu)化化分析，確確定合理理仰拱曲曲率。（1）拓?fù)鋼鋬?yōu)化計(jì)計(jì)算模型型與傳統(tǒng)優(yōu)化化設(shè)計(jì)的的不同之之處在于于，拓?fù)鋼鋬?yōu)化不不需要給給出參數(shù)數(shù)定義。根根據(jù)已經(jīng)經(jīng)定義好好的目標(biāo)標(biāo)函數(shù)，約約束變量量，設(shè)計(jì)計(jì)變量，結(jié)結(jié)合結(jié)構(gòu)構(gòu)的參數(shù)數(shù)和要省省去的材材料的百百分比，采采用體積積約束條條件下剛剛度最大大化準(zhǔn)則則，進(jìn)行行拓?fù)鋬?yōu)優(yōu)化分析析。為得得到最優(yōu)優(yōu)的隧道道襯砌斷斷面內(nèi)輪輪廓線，在在建模時(shí)時(shí)，將襯襯

18、砌結(jié)構(gòu)構(gòu)材料在在滿足斷斷面要求求的前提提下增大大一倍，拓拓?fù)鋬?yōu)化化時(shí)省去去50%的襯砌砌材料，從從而達(dá)到到優(yōu)化設(shè)設(shè)計(jì)的目目的。計(jì)計(jì)算模型型見圖33-93：拓?fù)鋬?yōu)化模模型假定隧道埋埋深1880m，側(cè)側(cè)壓力系系數(shù)0.3，圍圍巖級(jí)別別為V級(jí)級(jí)，其它它支護(hù)參參數(shù)參考考公路隧隧道設(shè)計(jì)計(jì)規(guī)范取取值，圍圍巖參數(shù)數(shù)如下表表3-113所示示。計(jì)算算模型邊邊界取1120*1200m，數(shù)數(shù)值分析析中采用用如下基基本假設(shè)設(shè)：1）模型左左右兩側(cè)側(cè)施加水水平位移移約束，底底部施加加水平和和豎直位位移約束束，并在在頂部施施加地表表至頂部部埋深的的豎向重重應(yīng)力，從從而保證證計(jì)算模模型應(yīng)力力場(chǎng)接近近實(shí)際工工況。2）假定初初支和

19、二二襯結(jié)構(gòu)構(gòu)為彈性性材料，初初支中的的鋼拱架架和二襯襯鋼筋均均采用剛剛度等效效法換算算到混凝凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)中。隧道物理力力學(xué)參數(shù)數(shù)材料密度(kgg/m33)彈性模量(GPaa）泊松比粘聚力(kkPa）內(nèi)摩擦角(）厚度 (mm）煤系地層19000.20.452025/初支220026.7770.2/0.24二襯220034.7660.2/0.5（2）拓?fù)鋼鋬?yōu)化結(jié)結(jié)果分析析由圖3-994不同同迭代步步情況下下計(jì)算結(jié)結(jié)果可知知，白色色線條所所形成的的輪廓線線為體積積約束為為0.55時(shí)，不不同迭代代步下隧隧道襯砌砌結(jié)構(gòu)最最優(yōu)拓?fù)鋼鋱D，其其構(gòu)成襯襯砌結(jié)構(gòu)構(gòu)的基本本形狀即即為最優(yōu)優(yōu)襯砌結(jié)結(jié)構(gòu)斷面面圖，仰仰拱曲

20、率率宜適當(dāng)當(dāng)增大，在在采用同同等用量量的材料料進(jìn)行支支護(hù)時(shí)，應(yīng)應(yīng)重點(diǎn)對(duì)對(duì)左右拱拱腳處的的襯砌厚厚度增加加；最優(yōu)優(yōu)拓?fù)湫Ч麍D要要求在后后期施工工中，增增大仰拱拱的曲率率，更有有利于隧隧道整體體施工。圖圖中紅色色代表單單元密度度值大于于0.55的區(qū)域域，表明明該區(qū)域域?qū)偠榷鹊呢暙I(xiàn)獻(xiàn)最大，該該部位也也是應(yīng)力力最集中中的地方方，擴(kuò)大大拱腳提提高拱腳腳基底承承載力，適適當(dāng)加厚厚拱腳二二襯厚度度，有利利于提高高襯砌結(jié)結(jié)構(gòu)承載載力。(a） 迭迭代步00 (bb） 迭迭代部110(c） 迭迭代部220 (dd） 迭迭代部330(e） 白白色線條條為優(yōu)化化后襯砌砌結(jié)構(gòu)輪輪廓線隧道襯砌結(jié)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋼鋬?yōu)化云云圖根

21、據(jù)多種工工況下仰仰拱拓?fù)鋼鋬?yōu)化計(jì)計(jì)算結(jié)果果對(duì)比分分析，優(yōu)優(yōu)化后仰仰拱曲率率半徑由由優(yōu)化前前的155m減少少為810mm左右，相相應(yīng)仰拱拱加深00.40.77m。（3）隧道道仰拱優(yōu)優(yōu)化前后后數(shù)值模模擬分析析取仰拱曲率率半徑為為10mm，仰拱拱開挖深深度增加加0.77m。如如圖3-95和圖圖3-96所示示，對(duì)比比仰拱優(yōu)優(yōu)化前后后支護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)位移移場(chǎng)可知知，優(yōu)化化前仰拱拱閉合后后，拱頂頂沉降約約1411mm，仰仰拱隆起起5877mm，邊邊墻處水水平收斂斂約6334mmm。仰拱拱優(yōu)化后后，拱頂頂沉降約約1044mm，仰仰拱隆起起2000mm，邊邊墻處水水平收斂斂約2334mmm。相比比優(yōu)化前前變形量量，

22、拱頂頂沉降減減少377mm，水水平收斂斂變形減減少4000mmm，仰拱拱隆起變變形得到到明顯抑抑制。（1）豎向向位移 （22）水平平位移優(yōu)化前仰拱拱開挖后后最大位位移（1）豎向向位移 （22）水平平位移優(yōu)化后仰拱拱閉合后后最大位位移根據(jù)公路路隧道設(shè)設(shè)計(jì)規(guī)范范（JJTGDD70-20004）規(guī)規(guī)定，計(jì)計(jì)算分析析隧道襯襯砌結(jié)構(gòu)構(gòu)的安全全系數(shù)?；旎炷涟窗纯箟簭?qiáng)強(qiáng)度控制制安全系系數(shù)不得得小于22.4，按按抗拉強(qiáng)強(qiáng)度控制制安全系系數(shù)不得得小于33.7。根根據(jù)計(jì)算算結(jié)果，取取仰拱底底部七個(gè)個(gè)主要觀觀測(cè)點(diǎn)，對(duì)對(duì)比襯砌砌仰拱安安全系數(shù)數(shù)，見圖圖3-97。 (a）原原有仰拱拱觀測(cè)點(diǎn)點(diǎn)安全系系數(shù) （bb）優(yōu)化化

23、后仰拱拱觀測(cè)點(diǎn)點(diǎn)安全系系數(shù)觀測(cè)點(diǎn)安全全系數(shù)變變化優(yōu)化后仰拱拱各個(gè)測(cè)測(cè)點(diǎn)安全全系數(shù)均均得到不不同程度度提高，優(yōu)優(yōu)化后的的安全系系數(shù)均達(dá)達(dá)到5.0以上上，符合合隧道設(shè)設(shè)計(jì)規(guī)范范中對(duì)隧隧道襯砌砌安全系系數(shù)的要要求，特特別是左左右拱腳腳處的安安全系數(shù)數(shù)由0.23增增大到55.799，效果果明顯。仰拱曲率優(yōu)優(yōu)化前后后安全系系數(shù)對(duì)比比3.3.55 施工工組織優(yōu)優(yōu)化與管管理為了加快施施工進(jìn)度度，上、下下臺(tái)階可可同步進(jìn)進(jìn)行施工工，采用用同步施施工時(shí)，上上、下臺(tái)臺(tái)階的步步距根據(jù)據(jù)施工機(jī)機(jī)械的數(shù)數(shù)量及等等級(jí)來確確定，保保證兩個(gè)個(gè)臺(tái)階能能夠方便便操作為為宜，不不能過長(zhǎng)長(zhǎng)，具體體應(yīng)根據(jù)據(jù)監(jiān)控量量測(cè)發(fā)聵聵信息優(yōu)優(yōu)化施工

24、工步距。通通過施工工總結(jié)，獲獲得以下下認(rèn)識(shí)，可可供類似似工程參參考。（1）水塘塘隧道圍圍巖軟弱弱破碎，采采用機(jī)械械開挖與與鉆爆開開挖聯(lián)合合施工工工藝，應(yīng)應(yīng)遵從：“短開開挖、快快支護(hù)、勤勤量測(cè)、緊緊封閉、早早成環(huán)”的的新奧法法施工原原則，強(qiáng)強(qiáng)調(diào)因地地制宜的的靈活應(yīng)應(yīng)用該工工藝進(jìn)行行隧道掘掘進(jìn)，根根據(jù)具體體圍巖地地質(zhì)條件件、地下下水條件件確定臺(tái)臺(tái)階開挖挖高度等等。（2）機(jī)械械開挖與與鉆爆開開挖聯(lián)合合施工工工藝，應(yīng)應(yīng)先采用用挖機(jī)開開挖隧道道輪廓，且且開挖順順序?yàn)閺膹南碌缴仙?、從硬硬到軟，并并及時(shí)施施作初期期支護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)，減減少圍巖巖暴露于于空氣中中的風(fēng)化化時(shí)間，待待初期支支護(hù)施作作完成后后，再進(jìn)進(jìn)行鉆

25、爆爆法施工工，破除除核心土土部分。（3）該工工法結(jié)合合了機(jī)械械開挖對(duì)對(duì)圍巖擾擾動(dòng)小的的優(yōu)點(diǎn)以以及鉆爆爆法快速速施工、操操作簡(jiǎn)單單的特點(diǎn)點(diǎn)，可以以有效降降低掘進(jìn)進(jìn)過程中中隧道超超挖欠挖挖，以及及對(duì)輪廓廓以外巖巖體的擾擾動(dòng)破壞壞。（4）施工工機(jī)械設(shè)設(shè)備簡(jiǎn)單單，較好好低適應(yīng)應(yīng)了水塘塘隧道軟軟弱破碎碎煤系地地層的機(jī)機(jī)械開挖挖施工，相相關(guān)配套套設(shè)備均均為新奧奧法常用用設(shè)備，成成本較低低。同時(shí)時(shí)，應(yīng)注注意施工工技術(shù)人人員素質(zhì)質(zhì)培養(yǎng)。（5）為嚴(yán)嚴(yán)格確保保施工質(zhì)質(zhì)量，工工程中還還制定了了相應(yīng)配配套的技技術(shù)保障障措施，如如：“三三檢、四四及時(shí)、一一做到”的的管理體體制，落落實(shí)領(lǐng)導(dǎo)導(dǎo)管理體體制，三三級(jí)量測(cè)測(cè)復(fù)核等

26、等措施，為為隧道質(zhì)質(zhì)量提供供了保障障。落實(shí)實(shí)安全保保障措施施，安全全施工。3.4 本本章小結(jié)結(jié)（1）地下下水對(duì)煤煤系地層層圍巖的的軟化作作用是引引起煤系系地層隧隧道大變變形的主主要原因因，而不不合理施施工工序序間的過過大步距距是引起起隧道大大變形的的次要原原因。施工中中應(yīng)采取取合理有有效的排排水措施施，避免免地下水水弱化圍圍巖。煤系地地層軟弱弱圍巖隧隧道施工工應(yīng)選擇擇合理施施工工法法，控制制各工序序間的安安全步距距，初期期支護(hù)盡盡快封閉閉成環(huán)。通過采采取加強(qiáng)強(qiáng)超前預(yù)預(yù)支護(hù)、設(shè)置鎖鎖腳錨桿桿、仰拱和和二次襯砌砌緊跟，以以及加強(qiáng)強(qiáng)隧道橫橫向和縱縱向支護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)剛剛度等措措施，來來保證圍圍巖與支支護(hù)體

27、系系穩(wěn)定。（2）通過過對(duì)機(jī)械械開挖與與鉆爆開開挖綜合合開挖技技術(shù)的研研究，總總結(jié)了施施工的分分區(qū)、施施工循環(huán)環(huán)進(jìn)尺及及工序銜銜接等施施工要點(diǎn)點(diǎn)，并成成功應(yīng)用用于水塘塘隧道施施工中，保保證了隧隧道施工工的進(jìn)度度、質(zhì)量量及安全全，對(duì)同同類隧道道施工具具有一定定的參考考意義。（3）針對(duì)對(duì)仰拱曲曲率優(yōu)化化問題，提提出了仰仰拱結(jié)構(gòu)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)優(yōu)化方法法，通過過算例分分析驗(yàn)證證了該方方法的合合理性和和適應(yīng)性性，可為為確定復(fù)復(fù)雜應(yīng)力力與地質(zhì)質(zhì)環(huán)境下下隧道仰仰拱結(jié)構(gòu)構(gòu)的合理理曲率提提供依據(jù)據(jù)。4 瓦斯隧道不動(dòng)火施工技術(shù)及動(dòng)火管理制度研究4 瓦斯隧隧道不動(dòng)動(dòng)火施工工技術(shù)及及動(dòng)火管管理制度度研究鋼管混凝土土是一種種將

28、混凝凝土填入入薄壁圓圓形鋼管管內(nèi)形成成的組合合結(jié)構(gòu)材材料，具具有耐疲疲勞、質(zhì)質(zhì)量輕、塑塑性好、強(qiáng)強(qiáng)度高、耐耐沖擊、抗抗彎剛度度大、施施工速度度快、施施工方便便、施工工配套設(shè)設(shè)備齊全全、無異異向性、經(jīng)經(jīng)濟(jì)性好好等突出出優(yōu)點(diǎn)，但但是在隧隧道工程程中應(yīng)用用較少。目目前軟弱弱圍巖隧隧道初期期支護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)常采采用鋼拱拱架支護(hù)護(hù)形式，具具有安裝裝不便、用用鋼量大大、與噴噴混凝土土協(xié)調(diào)變變形能力力差等問問題，為為此考慮慮到現(xiàn)有有隧道支支護(hù)型式式的的不不足,基基于此提提出一種種瓦斯隧隧道不動(dòng)動(dòng)火新型型支護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)圓鋼管管混凝土土支架，代代替原有有的工字字鋼以及及格柵鋼鋼架。4.1 瓦瓦斯隧道道不動(dòng)火火新型支支護(hù)結(jié)

29、構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)4.1.11 圓鋼鋼管混凝凝土支架架強(qiáng)度及及極限承承載力計(jì)計(jì)算根據(jù)規(guī)范選選取了110種參參數(shù)的圓圓鋼管混混凝土支支架，分分別計(jì)算算內(nèi)含核核心混凝凝土情況況下其組組合強(qiáng)度度和極限限承載力力，為今今后類似似結(jié)構(gòu)計(jì)計(jì)算提供供一定的的參考。迄今為止，國國內(nèi)外一一些規(guī)范范和規(guī)程程對(duì)圓鋼鋼管混凝凝土軸壓壓剛度，都都采用了了疊加法法得到換換算剛度度，根據(jù)據(jù)該公式式，我們們可以得得到鋼管管混凝土土支架抗抗壓組合合彈性模模量的計(jì)計(jì)算公式式：（4-1）式中，Essc鋼管混混凝土支支架組合合彈性模模量；Es鋼鋼管彈性性模量；As鋼鋼管橫截截面積，As=Asc-Ac； Ecx核心心混凝土土彈性模模量；Acx核

30、心混混凝土橫橫截面積積，；Asc鋼管混混凝土支支架橫截截面積，。運(yùn)用以上公公式和參參考數(shù)據(jù)據(jù)對(duì)模擬擬用的110種鋼鋼管混凝凝土支架架進(jìn)行計(jì)計(jì)算，最最終結(jié)果果為下表表4-11：鋼管混凝土土支架組組合彈性性模量表表支架12345678910d*t121*55121*66133*55133*66140*66140*77152*66152*77168*77168*88Esc(NN/mmm2)578899631788554711603277588788634400566933609288581111619277通過查曉雄雄和鐘善善桐教授授以及部部分研究究生對(duì)于于鋼管混混凝土的的研究，總總結(jié)出軸軸壓鋼管管

31、混凝土土組合強(qiáng)強(qiáng)度計(jì)算算公式如如下：（4-2）（4-3）（4-4）（4-5）式中，fssc鋼管混混凝土組組合軸壓壓極限強(qiáng)強(qiáng)度；k截面面套箍影影響系數(shù)數(shù)； 約約束效應(yīng)應(yīng)系數(shù)； ke截面折折減系數(shù)數(shù)，圓形形截面取取1；fck核心混混凝土抗抗壓強(qiáng)度度標(biāo)準(zhǔn)值值；B混凝凝土與鋼鋼管強(qiáng)度度比。利用以上公公式和其其他數(shù)據(jù)據(jù)計(jì)算得得到100種模擬擬用鋼管管混凝土土支架的的組合抗抗壓強(qiáng)度度。鋼管混凝土土支架組組合抗壓壓強(qiáng)度表表支架12345678910d*t121*55121*66133*55133*66140*66140*77152*66152*77168*77168*882.202.721.982.432.

32、292.742.092.492.222.59(N/mmm2)72.77782.76668.21177.38874.64483.26670.51178.51173.19980.400根據(jù)表4-2計(jì)算算得到的的鋼管混混凝土支支架組合合抗壓強(qiáng)強(qiáng)度，可可以獲得得鋼管混混凝土支支架極限限承載力力，計(jì)算算公式如如下：Ncp=ffscAsc（44-6）Mcp=00.4rrcNcp（44-7）式中，Nccp鋼管混混凝土支支架軸壓壓截面極極限承載載力；Mcp鋼管混混凝土支支架受彎彎截面極極限承載載力；rc鋼鋼管內(nèi)半半徑。代入公式計(jì)計(jì)算得到到鋼管混混凝土支支架極限限承載力力如下表表4-33。鋼管混凝土土支架極極限

33、承載載力表支架12345678910d*t121*55121*66133*55133*66140*66140*77152*66152*77168*77168*88Ncp（kkN）8369519471074114812811279142416221781Mcp（kkN*mm）18.57720.74423.30026.00029.40032.28835.81139.30049.95554.1554.1.22 鋼管管混凝土土支架支支護(hù)數(shù)值值模擬（1）初期期支護(hù)噴噴混組合合彈性模模量計(jì)算算1) IVV級(jí)圍巖巖初期支支護(hù)噴混混組合彈彈性模量量計(jì)算IV級(jí)圍巖巖初期支支護(hù)采用用20ccm噴射射混凝土土，考慮

34、慮到鋼管管混凝土土的增強(qiáng)強(qiáng)作用范范圍，模模擬截面面定為HH*B=20ccm*330cmm，混凝凝土型號(hào)號(hào)使用CC30，采采用前88種支架架進(jìn)行模模擬。結(jié)結(jié)合前面面鋼管混混凝土支支架參數(shù)數(shù)和公式式（4-1），計(jì)計(jì)算出IIV級(jí)圍圍巖模擬擬用初支支噴混層層組合彈彈性模量量如下表表4-4：IV級(jí)圍巖巖模擬用用初支噴噴混層組組合彈性性模量支架號(hào)12345678d*t121*55121*66133*55133*66140*66140*77152*66152*77Ac(mmm2)600000600000600000600000600000600000600000600000Asc(mmm2)11493311

35、4933138866138866153866153866181377181377Esc(NN/mm2)578899631788554711603277588788634400566933609288Ec(N/mm2)300000300000300000300000300000300000300000300000Ec(NN/mm2)3534223635553589553701993740553857553806993934992) V級(jí)級(jí)圍巖初初期支護(hù)護(hù)噴混組組合彈性性模量計(jì)計(jì)算V級(jí)圍巖初初期支護(hù)護(hù)采用225cmm厚噴射射混凝土土，考慮慮到鋼管管混凝土土的增強(qiáng)強(qiáng)作用范范圍，模模擬截面面定為HH*

36、B=25ccm*330cmm，混凝凝土型號(hào)號(hào)使用CC30，采采用后88種支架架進(jìn)行模模擬。結(jié)結(jié)合前面面鋼管混混凝土支支架參數(shù)數(shù)和公式式（4-1），計(jì)計(jì)算出VV級(jí)圍巖巖模擬用用初支噴噴混層組組合彈性性模量如如下表44-5：V級(jí)圍巖模模擬用初初支噴混混層組合合彈性模模量表支架號(hào)345678910d*t133*55133*66140*66140*77152*66152*77168*77168*88Ac(mmm2)750000750000750000750000750000750000750000750000Asc(mmm2)13886613886615386615386618137718137722

37、1566221566Esc(NN/mm2)554711603277588788634400566933609288581111619277Ec(N/mm2)300000300000300000300000300000300000300000300000Ec(NN/mm2)347166356155359244368600364555374799383044394322（2）支護(hù)護(hù)計(jì)算方方法選擇擇在圍巖作用用下隧道道襯砌的的受力計(jì)計(jì)算有兩兩種模型型，即地地層-結(jié)結(jié)構(gòu)法和和荷載-結(jié)構(gòu)法法。兩種種方法的的主要區(qū)區(qū)別在于于承受壓壓力的主主要對(duì)象象，其中中地層-結(jié)構(gòu)法法認(rèn)為圍圍巖和支支護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)共同承承受壓

38、力力，而荷荷載結(jié)構(gòu)構(gòu)法認(rèn)為為襯砌主主要承受受周圍圍圍巖的荷荷載作用用。計(jì)算算模型的的選擇要要根據(jù)具具體圍巖巖情況，結(jié)結(jié)合具體體施工力力學(xué)思想想，考慮慮在施工工和運(yùn)營營階段的的特點(diǎn)，在在不同的的圍巖情情況下選選擇不同同的計(jì)算算模型。在在模擬中中，選擇擇同一個(gè)個(gè)斷面VV1深埋段段運(yùn)用兩兩種計(jì)算算模型進(jìn)進(jìn)行計(jì)算算，根據(jù)據(jù)結(jié)果并并結(jié)合實(shí)實(shí)際分析析，選擇擇一種較較好的計(jì)計(jì)算模型型進(jìn)行各各級(jí)圍巖巖初期支支護(hù)內(nèi)力力計(jì)算。地層結(jié)構(gòu)法法計(jì)算地層結(jié)構(gòu)法法是地層層結(jié)構(gòu)模模型的計(jì)計(jì)算理論論。其原原理是將將地層和和襯砌視視為整體體，在滿滿足變形形協(xié)調(diào)條條件的前前提下分分別計(jì)算算內(nèi)力，并并據(jù)此驗(yàn)驗(yàn)算地層層的穩(wěn)定定性和設(shè)設(shè)

39、計(jì)構(gòu)件件截面。地層結(jié)構(gòu)法法主要包包括如下下幾部分分內(nèi)容：地層合合理化模模擬、結(jié)結(jié)構(gòu)模擬擬、施工工過程的的模擬以以及施工工過程中中周圍地地層與結(jié)結(jié)構(gòu)的相相互作用用、結(jié)構(gòu)構(gòu)與地層層相互作作用的模模擬。= 1 * GB3計(jì)算模型型隧道圍巖的的力學(xué)模模型采用用彈塑模模型，土土體破壞壞準(zhǔn)則采采用摩爾爾庫倫強(qiáng)強(qiáng)度理論論。地基基范圍為為上下高高度取隧隧道洞身身高度的的五倍大大小，左左右寬度度取隧道道寬度五五倍大小小，然后后進(jìn)行網(wǎng)網(wǎng)格劃分分。在操操作過程程中，為為使網(wǎng)格格劃分更更為均勻勻合理，在在隧道錨錨桿周圍圍添加一一圈多段段線，見見圖4-1。隧道輪廓及及錨桿圖圖在地層結(jié)構(gòu)構(gòu)法計(jì)算算中隧道道的開挖挖方法選選

40、擇上下下臺(tái)階法法，考慮慮到初期期支護(hù)其其他輔助助措施對(duì)對(duì)于初期期支護(hù)的的加強(qiáng)作作用，將將模擬中中的上臺(tái)臺(tái)階錨桿桿所在圍圍巖進(jìn)行行加強(qiáng)，具具體措施施為提升升一個(gè)圍圍巖等級(jí)級(jí)。結(jié)合上下臺(tái)臺(tái)階法和和圍巖加加強(qiáng)條件件，利用用尺寸控控制的方方法，對(duì)對(duì)隧道及及地基進(jìn)進(jìn)行了網(wǎng)網(wǎng)格劃分分。然后后對(duì)各個(gè)個(gè)材料進(jìn)進(jìn)行屬性性定義，然然后利用用網(wǎng)格組組的析取取等功能能給個(gè)部部分具體體定義，其其中噴射射混凝土土和二襯襯選擇梁梁?jiǎn)卧?，錨錨桿為植植入式桁桁架。將將整個(gè)模模型進(jìn)行行邊界約約束，左左右邊界界進(jìn)行水水平約束束，下邊邊界添加加豎向約約束，上上邊界為為自由邊邊界。在在上邊界界施加模模型上邊邊界至地地表的換換算壓力力（

41、h為上界界面至地地表高度度差），并并添加自自重荷載載。荷載載分析是是根據(jù)施施工階段段分析，模模擬施工工過程中中荷載的的釋放過過程，荷荷載釋放放系數(shù)根根據(jù)復(fù)合合式襯砌砌的初期期支護(hù)和和二次襯襯砌承載載比例來來確定。查查閱表44-6，V級(jí)級(jí)圍巖初初期支護(hù)護(hù)承擔(dān)550%荷荷載，二二次襯砌砌承擔(dān)550%荷荷載。網(wǎng)網(wǎng)格劃分分、邊界界定義及及荷載情情況見圖圖4-2。復(fù)合式襯砌砌的初期期支護(hù)與與二次襯襯砌承載載比例圍巖級(jí)別初期支護(hù)承承載比例例二襯承載比比例雙車道隧道道三車道隧道道雙車道隧道道三車道隧道道、100100安全儲(chǔ)備安全儲(chǔ)備10080安全儲(chǔ)備20706030405040506030307075淺埋地

42、段50305006060800網(wǎng)格劃分、邊邊界定義義及荷載載施加= 2 * GB3計(jì)算結(jié)果果分析運(yùn)行完完成后，可可得初期期支護(hù)的的軸力和和彎矩圖圖見圖44-3和圖4-4。地層結(jié)構(gòu)法法V1級(jí)圍巖巖初期支支護(hù)軸力力圖地層結(jié)構(gòu)法法V1級(jí)圍巖巖初期支支護(hù)彎矩矩圖 提取部分節(jié)節(jié)點(diǎn)內(nèi)力力，見表表4-7。地層結(jié)構(gòu)法法V1級(jí)圍巖巖初期支支護(hù)內(nèi)力力單位標(biāo)號(hào)單元位置軸力（kNN）彎矩（kNN*m）2515拱頂-107552.42770拱腳-15000-77.442743仰拱-833-0.088荷載結(jié)構(gòu)法法計(jì)算= 1 * GB3計(jì)算模型型荷載結(jié)構(gòu)法法將圍巖巖和支護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)分分開考慮慮，圍巖巖只對(duì)結(jié)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生生壓力，支支

43、護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)為主要要承載部部分。通通過對(duì)圍圍巖壓力力的計(jì)算算，將圍圍巖的作作用轉(zhuǎn)為為荷載，直直接作用用在初期期支護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)上。支支護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)的力學(xué)學(xué)模型為為彈性模模型。取取和“地地層結(jié)構(gòu)構(gòu)法”模模型中相相同的截截面，分分別計(jì)算算出豎直直和水平平壓力。隧隧道模型型利用幾幾何隧道道截面建建立，圍圍巖壓力力利用梁梁荷載施施加，邊邊界條件件采用曲曲面彈簧簧施加，見見圖4-5。荷載結(jié)構(gòu)法法計(jì)算模模型= 2 * GB3計(jì)算結(jié)果果進(jìn)行靜力分分析后得得到荷載載結(jié)構(gòu)法法計(jì)算得得到的軸軸力（圖圖4-6）和彎彎矩圖（圖圖4-7）荷載結(jié)構(gòu)法法V1級(jí)級(jí)圍巖初初期支護(hù)護(hù)軸力圖圖荷載結(jié)構(gòu)法法V1級(jí)級(jí)圍巖初初期支護(hù)護(hù)彎矩圖圖提取部分

44、節(jié)節(jié)點(diǎn)內(nèi)力力，見表表4-8。荷載結(jié)構(gòu)法法V1級(jí)級(jí)圍巖初初期支護(hù)護(hù)內(nèi)力單位標(biāo)號(hào)單元位置軸力（kNN）彎矩（kNN*m）25拱頂-604.117.04455拱腳-743.3-48.002256仰拱-312.2-0.066對(duì)比分析表表4-7和表4-8，可以以發(fā)現(xiàn)運(yùn)運(yùn)用地層層結(jié)構(gòu)法法模擬得得到的初初期支護(hù)護(hù)內(nèi)力幾幾乎是荷荷載結(jié)構(gòu)構(gòu)法的兩兩倍，并并且在模模擬過程程中發(fā)現(xiàn)現(xiàn)，隨著著埋深的的增加，地地層結(jié)構(gòu)構(gòu)法得到到的內(nèi)力力急劇增增加，與與實(shí)際情情況有一一定的出出入。在在較差地地層中，荷荷載結(jié)構(gòu)構(gòu)法相對(duì)對(duì)比地層層結(jié)構(gòu)法法發(fā)更為為安全和和符合實(shí)實(shí)際。地地下結(jié)構(gòu)構(gòu)的計(jì)算算理論雖雖然已有有了許多多新的研研究成果果

45、，但荷荷載結(jié)構(gòu)構(gòu)法仍然然是目前前最為常常用的一一種地下下結(jié)構(gòu)計(jì)計(jì)算方法法。它的的概念清清楚，方方法簡(jiǎn)明明，容易易接受和和掌握，是是目前幾幾種隧道道設(shè)計(jì)模模型中最最為廣泛泛應(yīng)用和和成熟的的模型。通過分析，鋼鋼管混凝凝土支架架模擬主主要采用用荷載結(jié)結(jié)構(gòu)法模模擬。（3）隧道道各級(jí)圍圍巖斷面面初期支支護(hù)內(nèi)力力計(jì)算各級(jí)圍巖斷斷面內(nèi)力力計(jì)算結(jié)結(jié)果考慮到8種種鋼管混混凝土支支架的軸軸力和彎彎矩圖較較多，且且相同圍圍巖情況況下初期期支護(hù)受受力情況況基本相相同，每每種圍巖巖情況只只附上一一張軸力力和彎矩矩圖以減減少篇幅幅。= 1 * GB3IV1級(jí)級(jí)圍巖深深埋段。計(jì)計(jì)算得到到軸力圖圖（圖44-8）和彎彎矩圖（圖

46、圖4-9）。IV1級(jí)圍圍巖深埋埋軸力圖圖IV1級(jí)圍圍巖深埋埋彎矩圖圖選取軸力和和彎矩最最大節(jié)點(diǎn)點(diǎn)、拱頂頂、拱腰腰、拱腳腳五處節(jié)節(jié)點(diǎn)為控控制節(jié)點(diǎn)點(diǎn)，用于于初期支支護(hù)噴射射混凝土土和鋼管管混凝土土支架的的強(qiáng)度檢檢算，具具體數(shù)值值如表44-9、表4-10。IV1級(jí)圍圍巖深埋埋初期支支護(hù)控制制節(jié)點(diǎn)軸軸力單位位：kNN位置（單元元號(hào)）拱頂（255）拱腰（500）拱腳（555）最大（555）1-452.0-575.5-586.7-586.72-453.5-575.5-586.6-586.63-452.8-575.5-586.7-586.74-454.4-575.5-586.6-586.65-454.9-5

47、75.5-586.6-586.66-456.5-575.5-586.6-586.67-455.8-575.5-586.6-586.68-457.4-575.5-586.6-586.6IV1級(jí)圍圍巖深埋埋初期支支護(hù)控制制節(jié)點(diǎn)彎彎矩單位位：kNN*m位置（單元元號(hào)）拱頂（255）拱腰（500）拱腳（555）最大（255）111.600-0.4770.0011.600211.555-0.4770.0011.555311.577-0.4770.0011.577411.522-0.4880.0011.522511.500-0.4880.0011.500611.455-0.4880.0011.455711

48、.477-0.4880.0011.477811.411-0.4990.0011.411= 2 * GB3IV2級(jí)級(jí)圍巖中中淺埋段段。計(jì)算算得到軸軸力圖（圖圖4-10）和和彎矩圖圖（圖44-11）。IV2級(jí)圍圍巖中淺淺埋軸力力圖IV2級(jí)圍圍巖中淺淺埋彎矩矩圖選取軸力和和彎矩最最大節(jié)點(diǎn)點(diǎn)、拱頂頂、拱腰腰、拱腳腳五處節(jié)節(jié)點(diǎn)為控控制節(jié)點(diǎn)點(diǎn)，用于于初期支護(hù)噴射射混凝土土和鋼管管混凝土土支架的的強(qiáng)度檢檢算，具具體數(shù)值值見表44-11、表表4-112。IV2級(jí)圍圍巖中淺淺埋初期期支護(hù)控控制節(jié)點(diǎn)點(diǎn)軸力 單位位：kNN位置（單元元號(hào)）拱頂（255）拱腰（500）拱腳（555）最大（555）1-910.3-112

49、00.0-11400.0-11400.02-912.8-11200.0-11400.0-11400.03-911.7-11200.0-11400.0-11400.04-914.4-11200.0-11400.0-11400.05-915.3-11200.0-11400.0-11400.06-917.9-11200.0-11400.0-11400.07-916.8-11200.0-11400.0-11400.08-919.6-11200.0-11400.0-11400.0IV2級(jí)圍圍巖中淺淺埋初期期支護(hù)控控制節(jié)點(diǎn)點(diǎn)彎矩 單位位：kNN*m位置（單元元號(hào)）拱頂（255）拱腰（500）拱腳（555）

50、最大（255）121.455-1.2110.0021.455221.366-1.2220.0021.366321.400-1.2110.0021.400421.300-1.2330.0021.300521.277-1.2330.0021.277621.177-1.2550.0021.177721.211-1.2440.0021.211821.111-1.2660.0021.111= 3 * GB3IV2級(jí)級(jí)圍巖深深埋段。計(jì)計(jì)算得到到軸力圖圖（圖44-122）和彎彎矩圖（圖圖4-113）。IV2級(jí)圍圍巖深埋埋軸力圖圖IV2級(jí)圍圍巖深埋埋彎矩圖圖選取軸力和和彎矩最最大節(jié)點(diǎn)點(diǎn)、拱頂頂、拱腰腰、拱腳腳

51、五處節(jié)節(jié)點(diǎn)為控控制節(jié)點(diǎn)點(diǎn)，用于于初期支支護(hù)噴射射混凝土土和鋼管管混凝土土支架的的強(qiáng)度檢檢算，具具體數(shù)值值見表44-13、表表4-14。IV2級(jí)圍圍巖深埋埋初期支支護(hù)控制制節(jié)點(diǎn)軸軸力 單位：kN位置（單元元號(hào)）拱頂（255）拱腰（500）拱腳（555）最大（555）1-449.4-557.0-568.0-568.02-450.7-557.0-568.0-568.03-450.1-557.0-568.0-568.04-451.4-557.0-568.0-568.05-451.9-557.0-568.0-568.06-453.2-557.0-568.0-568.07-452.6-557.0-568.

52、0-568.08-454.0-557.0-568.0-568.0IV2級(jí)圍圍巖深埋埋初期支支護(hù)控制制節(jié)點(diǎn)彎彎矩 單位：kN*m位置（單元元號(hào)）拱頂（255）拱腰（500）拱腳（555）最大（255）110.788-0.555010.788210.744-0.555010.744310.766-0.555010.766410.722-0.566010.722510.700-0.566010.700610.666-0.577010.666710.688-0.577010.688810.633-0.588010.633= 4 * GB3 IV33級(jí)圍巖巖深埋段段。計(jì)算算得到軸軸力圖（圖圖4-114）

53、圖圖（圖44-15）。IV3級(jí)圍圍巖深埋埋軸力圖圖IV3級(jí)圍圍巖深埋埋彎矩圖圖選取軸力和和彎矩最最大節(jié)點(diǎn)點(diǎn)、拱頂頂、拱腰腰、拱腳腳五處節(jié)節(jié)點(diǎn)為控控制節(jié)點(diǎn)點(diǎn)，用于于初期支護(hù)噴射射混凝土土和鋼管管混凝土土支架強(qiáng)強(qiáng)度檢算算，具體體數(shù)值見見表4-15、表表4-16。IV3圍巖巖深埋初初期支護(hù)護(hù)控制節(jié)節(jié)點(diǎn)軸力力 單單位：kkN位置（單元元號(hào)）拱頂（255）拱腰（500）拱腳（555）最大（555）1-441.7-531.7-542.4-542.42-442.7-531.7-542.4-542.43-442.3-531.7-542.4-542.44-443.3-531.7-542.4-542.45-443

54、.6-531.7-542.4-542.46-444.6-531.7-542.3-542.37-444.2-531.7-542.3-542.38-445.3-531.7-542.3-542.3IV3圍巖巖深埋初初期支護(hù)護(hù)控制節(jié)節(jié)點(diǎn)彎矩矩 單位：kN*m位置（單元元號(hào)）拱頂（255）拱腰（500）拱腳（555）最大（255）19.85-0.6550.009.8529.82-0.6660.009.8239.83-0.6660.009.8349.80-0.6770.009.8059.79-0.6770.009.7969.76-0.6990.009.7679.77-0.6880.009.7789.74-

55、0.7000.009.74= 5 * GB3V1級(jí)圍圍巖深埋埋段。計(jì)計(jì)算得到到軸力圖圖（圖44-16）和和彎矩圖圖（圖44-17）。V1級(jí)圍巖巖深埋軸軸力圖V1級(jí)圍巖巖深埋彎彎矩圖選取軸力和和彎矩最最大節(jié)點(diǎn)點(diǎn)、拱頂頂、拱腰腰、拱腳腳、仰拱拱六處節(jié)節(jié)點(diǎn)為控控制節(jié)點(diǎn)點(diǎn)，用于初期支支護(hù)噴射射混凝土土和鋼管管混凝土土支架的的強(qiáng)度檢檢算，具具體數(shù)值值見表44-17、表表4-18。V1圍巖深深埋初期期支護(hù)控控制節(jié)點(diǎn)點(diǎn)軸力 單位位：kNN位置（單元元）拱頂（255）拱腰（500）拱腳（555）仰拱（2556）最大（555）3-600.0-711.1-742.7-308.6-742.74-600.9-711.

56、1-742.8-309.4-742.85-601.2-711.1-742.8-309.6-742.86-602.0-711.1-743.0-310.3-743.07-601.7-711.1-742.9-310.0-742.98-602.5-711.1-743.1-310.8-743.19-603.2-711.1-743.2-311.4-743.210-604.1-711.1-743.3-312.2-743.3V1圍巖深深埋初期期支護(hù)控控制節(jié)點(diǎn)點(diǎn)彎矩 單位位：kNN*m位置（單元元）拱頂（255）拱腰（500）拱腳（555）仰拱（2556）最大（555）317.0555.16-45.339-0.

57、022-45.339417.0555.31-45.991-0.022-45.991517.0445.36-46.008-0.033-46.008617.0445.50-46.661-0.033-46.661717.0445.44-46.338-0.033-46.338817.0445.60-46.995-0.044-46.995917.0445.72-47.441-0.055-47.4411017.0445.89-48.002-0.066-48.002= 6 * GB3V2級(jí)圍圍巖淺埋埋段。計(jì)計(jì)算得到到軸力圖圖（圖44-18）和和彎矩圖圖（圖44-19）。V2級(jí)圍巖巖淺埋軸軸力圖V2級(jí)圍巖巖淺

58、埋彎彎矩圖選取軸力和和彎矩最最大節(jié)點(diǎn)點(diǎn)、拱頂頂、拱腰腰、拱腳腳、仰拱拱六處節(jié)節(jié)點(diǎn)為控控制節(jié)點(diǎn)點(diǎn)，用于于初期支支護(hù)噴射射混凝土土和鋼管管混凝土土支架強(qiáng)強(qiáng)度檢算算，具體體數(shù)值見見表4-19、表表4-20。V2圍巖淺淺埋初期期支護(hù)控控制節(jié)點(diǎn)點(diǎn)軸力 單位位：kNN位置（單元元）拱頂（255）拱腰（500）拱腳（555）仰拱（2556）最大（555）3-566.6-656.0-687.0-295.1-687.04-567.2-656.0-687.1-295.7-687.15-567.4-656.0-687.1-295.9-687.16-568.0-656.0-687.2-296.5-687.27-567

59、.8-656.0-687.2-296.3-687.28-568.4-656.0-687.3-296.9-687.39-568.9-656.0-687.4-297.4-687.410-569.5-656.0-687.5-298.1-687.5位置（單元元）拱頂（255）拱腰（500）拱腳（555）仰拱（2556）最大（555）314.9996.56-48.558-0.188-48.558415.0006.71-49.114-0.211-49.114515.0006.76-49.332-0.222-49.332615.0116.90-49.889-0.244-49.889715.0116.84-4

60、9.664-0.233-49.664815.0226.99-50.226-0.266-50.226915.0337.12-50.774-0.288-50.7741015.0557.28-51.339-0.322-51.339V2圍巖淺淺埋初期期支護(hù)控控制節(jié)點(diǎn)點(diǎn)彎矩 單位位：kNN*m= 7 * GB3V2級(jí)圍圍巖中淺淺埋段。計(jì)計(jì)算得到到軸力圖圖（圖44-21）和和彎矩圖圖（圖44-22）。V2級(jí)圍巖巖中淺埋埋軸力圖圖V2級(jí)圍巖巖中淺埋埋彎矩圖圖選取軸力和和彎矩最最大節(jié)點(diǎn)點(diǎn)、拱頂頂、拱腰腰、拱腳腳、仰拱拱六處節(jié)節(jié)點(diǎn)為控控制節(jié)點(diǎn)點(diǎn)，用于于初期支支護(hù)噴射射混凝土土和鋼管管混凝土土支架強(qiáng)強(qiáng)度檢算算，具