隧道主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)任務(wù)書本科生課程設(shè)計(jì)

隧道主體結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)任務(wù)書（本本科生課程設(shè)設(shè)計(jì)）課程名稱隧道工程學(xué)部理工農(nóng)學(xué)部目錄TOC\o"1-3"\h\uHYPERLINK\l""第一部分隧道道主體結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)任務(wù)書-第一部分隧道道主體結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)任務(wù)書一．課程設(shè)計(jì)題題目隧道主體結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)二．適用專業(yè)、班班級(jí)、時(shí)間張家界界學(xué)院學(xué)院建建筑工程專業(yè)業(yè)三．課程設(shè)計(jì)目目的及任務(wù)（一）設(shè)計(jì)目的的：通過本設(shè)計(jì)掌握握：建筑限界界和內(nèi)輪廓圖圖；隧道洞口的的設(shè)計(jì)；隧道洞身的的設(shè)計(jì)及二次次襯砌的驗(yàn)算算；④施工組織設(shè)設(shè)計(jì)。（二）設(shè)計(jì)任務(wù)務(wù)：1.設(shè)計(jì)資料（1）隧道總體體概況已知隧隧道為山嶺兩兩車道公路隧隧道，示意簡(jiǎn)簡(jiǎn)圖如圖1.1所示。整個(gè)個(gè)隧道原本分分為左右線，并并且左右線都都為相向施工工，但本次課課程設(shè)計(jì)只要要求設(shè)計(jì)單洞洞單向施工到到達(dá)貫通位置置的情況，只只要求設(shè)計(jì)主主洞的一般斷斷面，不要求求設(shè)計(jì)緊急停停車帶與橫洞洞等附屬洞室室。隧道采用用新奧法理念念施工，隧道道采用復(fù)合式式襯砌，設(shè)計(jì)計(jì)使用年限為為100年。圖1.1隧道道示意圖表1.1不同同的圍巖級(jí)別別文中簡(jiǎn)寫表示意義圍巖情況描述Ⅲ級(jí)Ⅲ級(jí)圍巖砂巖，巖體較完完整，塊狀結(jié)結(jié)構(gòu)Ⅳ級(jí)Ⅳ級(jí)圍巖頁巖，巖體局部部破碎，層狀狀結(jié)構(gòu)Ⅴ級(jí)Ⅴ級(jí)圍巖礫巖，巖體破碎碎，泥質(zhì)膠結(jié)結(jié)表1.2圍巖巖計(jì)算參數(shù)圍巖級(jí)別重度（kN/m3）彈性抗力系數(shù)（MPa/m）變形模量（GPa）泊松比內(nèi)摩擦角（°）粘聚力（MPaa）Ⅲ級(jí)圍巖251200200.3501.5Ⅳ級(jí)圍巖2350060.35390.7Ⅴ級(jí)圍巖2020020.45270.2表1.3不同同的設(shè)計(jì)行車車速度文中簡(jiǎn)寫表示意義速A設(shè)計(jì)行車速度為為100kmm/h速B設(shè)計(jì)行車速度為為80km//h速C設(shè)計(jì)行車速度為為60km//h表1.4不同同的隧道設(shè)計(jì)計(jì)長(zhǎng)度文中簡(jiǎn)寫表示意義長(zhǎng)A表示隧道設(shè)計(jì)長(zhǎng)長(zhǎng)度1500mm長(zhǎng)B表示隧道設(shè)計(jì)長(zhǎng)長(zhǎng)度2500mm長(zhǎng)C表示隧道設(shè)計(jì)長(zhǎng)長(zhǎng)度3500mm注：洞口段可選選為40m長(zhǎng)(2)隧道洞口口段依據(jù)規(guī)規(guī)范設(shè)計(jì)洞門門并對(duì)洞門擋擋土墻進(jìn)行驗(yàn)驗(yàn)算。洞門擋擋土墻的傾斜斜度與嵌入基基底深度根據(jù)據(jù)規(guī)范選定。圖1.2埋深深示意圖表1.5不同同的洞口段埋埋深文中簡(jiǎn)寫洞口段埋深（mm)洞口A2.5洞口B3.5洞口C4.5(3)隧道洞身身段根據(jù)圍巖級(jí)別與與隧道洞身段段埋深計(jì)算圍圍巖壓力，根根據(jù)《公路隧隧道設(shè)計(jì)規(guī)范范》185頁的荷載分分擔(dān)比例表，確確定初期支護(hù)護(hù)與二次襯砌砌的荷載分擔(dān)擔(dān)比例。根據(jù)據(jù)規(guī)范選定初初期支護(hù)與二二次襯砌的設(shè)設(shè)計(jì)參數(shù)。表1.6不同同的洞身段埋埋深文中簡(jiǎn)寫隧道洞身段埋深深（開挖輪廓廓線拱頂至地地表的距離）洞身A15m洞身B30m洞身C50m洞身D70m洞身E90m洞身F120m(4)驗(yàn)算二次次襯砌的強(qiáng)度度目前數(shù)值模擬擬軟件已經(jīng)廣廣泛應(yīng)用于隧隧道設(shè)計(jì)中，確確定二次襯砌砌的設(shè)計(jì)參數(shù)數(shù)后，最好用用某一種數(shù)值值模擬軟件計(jì)計(jì)算二次襯砌砌的內(nèi)力，進(jìn)進(jìn)一步驗(yàn)算二二次襯砌所有有截面的強(qiáng)度度。由于本次次課程設(shè)計(jì)時(shí)時(shí)間短，沒有有足夠的時(shí)間間學(xué)習(xí)數(shù)值模模擬軟件，因因此下面假定定已經(jīng)計(jì)算出出了二次襯砌砌的內(nèi)力（二二次襯砌的設(shè)設(shè)計(jì)參數(shù)與荷荷載不同，計(jì)計(jì)算出來的內(nèi)內(nèi)力也不同），同同學(xué)們按照?qǐng)D圖中指定的截截面，驗(yàn)算二二次襯砌在這這一截面的強(qiáng)強(qiáng)度，目的是是掌握計(jì)算原原理與思路。圖1.3二次次襯砌驗(yàn)算指指定截面(注：你設(shè)計(jì)的的二次襯砌可可能有仰拱也也可能無仰拱拱，但不影響響這里的驗(yàn)算算)表1.7不同同截面的二次襯襯砌內(nèi)力文中簡(jiǎn)稱軸力(kN)剪力(kN)彎矩(kN×mm)截面A-2506-64-43截面B-208614526截面C-2823-5110(5)施工組織織設(shè)計(jì)施工組織設(shè)計(jì)包包括施工方法法、各工序施施作時(shí)機(jī)、人人員配備、主主要材料、機(jī)機(jī)械設(shè)備、進(jìn)進(jìn)度計(jì)劃等。每每個(gè)人的隧道道圍巖級(jí)別、隧隧道埋深與隧隧道長(zhǎng)度等不不同，因此制制定的隧道施施工組織設(shè)計(jì)計(jì)也應(yīng)不同。2.設(shè)計(jì)工作及及要求每個(gè)人針對(duì)的工工程情況均有有不同之處（詳詳見下表），自己己只做自己對(duì)對(duì)應(yīng)的工況，不不要抄襲別人人的設(shè)計(jì)。表1.8設(shè)計(jì)計(jì)分組情況一一覽表學(xué)號(hào)設(shè)計(jì)工況1，16，311，46Ⅲ級(jí)速C長(zhǎng)A洞口A洞身A截面A2，17，322，47Ⅳ級(jí)速B長(zhǎng)C洞口B洞身B截面B3，18，333，48Ⅴ級(jí)速A長(zhǎng)C洞口C洞身C截面A4，19，344，49Ⅲ級(jí)速C長(zhǎng)A洞口A洞身D截面C5，20，355，50Ⅴ級(jí)速B長(zhǎng)B洞口C洞身E截面B6，21，366，51Ⅳ級(jí)速C長(zhǎng)C洞口B洞身F截面C7，22，377，52Ⅳ級(jí)速A長(zhǎng)B洞口B洞身B截面A8，23，388，53Ⅲ級(jí)速A長(zhǎng)A洞口A洞身C截面A9，24，399，54Ⅴ級(jí)速B長(zhǎng)A洞口C洞身D截面B10，25，440，55Ⅳ級(jí)速C長(zhǎng)C洞口B洞身E截面C11，26，441，56Ⅴ級(jí)速A長(zhǎng)B洞口C洞身F截面A12，27，442，57Ⅲ級(jí)速C長(zhǎng)A洞口A洞身A截面C13，28，443，58Ⅴ級(jí)速B長(zhǎng)B洞口C洞身C截面B14，29，444，59Ⅲ級(jí)速C長(zhǎng)C洞口A洞身A截面C15，30，445，60Ⅳ級(jí)速B長(zhǎng)B洞口B洞身B截面B每位同學(xué)均應(yīng)根根據(jù)上表的分組名名單與對(duì)應(yīng)設(shè)設(shè)計(jì)時(shí)速完成成本設(shè)計(jì)，應(yīng)應(yīng)完成的設(shè)計(jì)計(jì)工作包括：：（1）根根據(jù)隧道概況況，選擇隧道道限界，確定定隧道內(nèi)輪廓廓尺寸，繪制制隧道建筑限限界圖及內(nèi)輪輪廓圖。（2）設(shè)計(jì)隧道道洞門（如采采用端墻式洞洞門、翼墻式式洞門等），并并驗(yàn)算洞門擋擋土墻，繪制制隧道洞門立立面圖與側(cè)面面圖。（3）計(jì)算隧道道洞身段的圍圍巖壓力，根根據(jù)《公路隧隧道設(shè)計(jì)規(guī)范范》185頁的荷載分分擔(dān)比例表，確確定洞身段初初期支護(hù)與二二次襯砌的荷荷載分擔(dān)比例例。根據(jù)規(guī)范范選定洞身段段初期支護(hù)與與二次襯砌的的設(shè)計(jì)參數(shù)，繪繪制洞身段復(fù)復(fù)合式襯砌橫橫斷面布置圖圖。（4）驗(yàn)驗(yàn)算指定截面面的二次襯砌砌強(qiáng)度，如果果強(qiáng)度不合格格，指出應(yīng)采采取的措施。（5）編編制施工組織織設(shè)計(jì)，內(nèi)容容既包括進(jìn)洞洞方法與超前前支護(hù)措施，也也包括洞身段段的施工方法法、各工序施施作時(shí)機(jī)、人人員配備、主主要材料、機(jī)機(jī)械設(shè)備、進(jìn)進(jìn)度計(jì)劃等。3.圖紙要求采用33號(hào)圖紙，比比例自行確定定。4.應(yīng)提交的設(shè)設(shè)計(jì)成果應(yīng)提交給指導(dǎo)老老師的設(shè)計(jì)成成果包括：（1）設(shè)設(shè)計(jì)說明書一一份，包括前前述應(yīng)完成設(shè)設(shè)計(jì)工作的各各項(xiàng)內(nèi)容，內(nèi)內(nèi)容詳細(xì)充實(shí)實(shí)，能體現(xiàn)出出設(shè)計(jì)的具體體過程，寫明明設(shè)計(jì)參數(shù)的的選擇依據(jù)，特特別要詳細(xì)寫寫明洞門擋土土墻驗(yàn)算、圍圍巖壓力計(jì)算算、二次襯砌砌截面強(qiáng)度驗(yàn)驗(yàn)算等計(jì)算過過程。（2）設(shè)設(shè)計(jì)圖紙一套套，包括前述述應(yīng)完成設(shè)計(jì)計(jì)工作的各項(xiàng)項(xiàng)圖紙，要求求線條清晰、整整潔美觀，符符合有關(guān)制圖圖規(guī)范及比例例要求。圖紙紙首先采用計(jì)計(jì)算機(jī)CAD繪制，然后后一律采用A3圖紙打印出出來上交。四．設(shè)計(jì)方法與與步驟（1）根據(jù)隧道道概況，選擇擇隧道限界，確確定隧道內(nèi)輪輪廓尺寸，繪繪制隧道建筑筑限界圖及內(nèi)內(nèi)輪廓圖。（2）設(shè)計(jì)隧道道洞門（如采采用端墻式洞洞門、翼墻式式洞門等），并并驗(yàn)算洞門擋擋土墻，繪制制隧道洞門立立面圖與側(cè)面面圖。（3）計(jì)算隧道道洞身段的圍圍巖壓力，根根據(jù)《公路隧隧道設(shè)計(jì)規(guī)范范》185頁的荷載分分擔(dān)比例表，確確定洞身段初初期支護(hù)與二二次襯砌的荷荷載分擔(dān)比例例。根據(jù)規(guī)范范選定洞身段段初期支護(hù)與與二次襯砌的的設(shè)計(jì)參數(shù)，繪繪制洞身段復(fù)復(fù)合式襯砌橫橫斷面布置圖圖。（4）驗(yàn)驗(yàn)算指定截面面的二次襯砌砌強(qiáng)度，如果果強(qiáng)度不合格格，指出應(yīng)采采取的措施。（5）編制施工工組織設(shè)計(jì)，內(nèi)內(nèi)容既包括進(jìn)進(jìn)洞方法與超超前支護(hù)措施施，也包括洞洞身段的施工工方法、各工工序施作時(shí)機(jī)機(jī)、人員配備備、主要材料料、機(jī)械設(shè)備備、進(jìn)度計(jì)劃劃等。五．時(shí)間及進(jìn)度度安排1.布置設(shè)計(jì)內(nèi)內(nèi)容及準(zhǔn)備相相關(guān)參考書、設(shè)設(shè)計(jì)規(guī)范：0.5天22.建筑限界界和內(nèi)輪廓圖圖：0.5天33.洞口設(shè)計(jì)計(jì)：1天44.洞身設(shè)計(jì)計(jì)：1天55.二次襯砌砌驗(yàn)算及施工工組織設(shè)計(jì)：：1.5天66.完成設(shè)計(jì)說說明書及相關(guān)關(guān)圖紙：0.5天六．建議參考資資料1.《隧道工程程》，陳秋南南.北京：機(jī)械械工業(yè)出版社社，2014..2.《公路隧隧道設(shè)計(jì)細(xì)則則JTG/TTD70--2010》，中華人人民共和國交交通運(yùn)輸部，北北京：人民交交通出版社，2010..3.《公路隧隧道設(shè)計(jì)規(guī)范范JTGDD70-20004》，中華人人民共和國交交通部，北京京：人民交通通出版社，2004..4.《公路隧道道施工技術(shù)規(guī)規(guī)范JTGFF60-20009》，中華人人民共和國交交通運(yùn)輸部，北北京：人民交交通出版社，2009..5.《鐵路工程程設(shè)計(jì)技術(shù)手手冊(cè)-隧道》，北北京：中國鐵鐵道出版社，1995..6．《交通隧道道工程》，彭彭立敏.長(zhǎng)沙：中南南大學(xué)出版社社，2003..第二部分隧道道主體結(jié)構(gòu)計(jì)計(jì)算書2.1建筑限限界2.1.1一一般規(guī)定隧道設(shè)計(jì)應(yīng)滿足足公路交通規(guī)規(guī)劃的要求，其其建筑限界、斷斷面凈空、隧隧道主體結(jié)構(gòu)構(gòu)以及通風(fēng)、照照明等設(shè)施，應(yīng)應(yīng)按《公路工工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)》進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)。當(dāng)近期交交通量不大時(shí)時(shí)，可采取一一次設(shè)計(jì)分期期修建。2.1.2隧隧道總體設(shè)計(jì)計(jì)原則（1）隧道設(shè)計(jì)計(jì)遵循充分發(fā)發(fā)揮隧道功能能，安全、經(jīng)經(jīng)濟(jì)建設(shè)隧道道的基本原則則。設(shè)計(jì)中有有完整的勘測(cè)測(cè)、調(diào)查資料料，綜合考慮慮地形、地質(zhì)質(zhì)、水文、氣氣象和交通量量及其構(gòu)成，以以及營運(yùn)和施施工條件，進(jìn)進(jìn)行多方案的的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)濟(jì)、環(huán)保比較較，使隧道設(shè)設(shè)計(jì)符合安全全實(shí)用、質(zhì)量量可靠、經(jīng)濟(jì)濟(jì)合理、技術(shù)術(shù)先進(jìn)的要求求。（2）隧道主體體結(jié)構(gòu)按永久久性建筑設(shè)計(jì)計(jì)，具有規(guī)定定的強(qiáng)度、穩(wěn)穩(wěn)定性和耐久久性；加強(qiáng)隧隧道支護(hù)襯砌砌、防排水、路路面等主體結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與通通風(fēng)、照明、供供配電、消防防、交通監(jiān)控控等營運(yùn)設(shè)施施設(shè)計(jì)之間的的協(xié)調(diào)，形成成合理的綜合合設(shè)計(jì)。對(duì)有有關(guān)的技術(shù)問問題開展專項(xiàng)項(xiàng)設(shè)計(jì)和研究究。（3）隧道土建建設(shè)計(jì)體現(xiàn)動(dòng)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)與信信息化施工的的思想，制定定地質(zhì)觀察和和監(jiān)控量測(cè)的的總體方案。（4）隧道設(shè)計(jì)計(jì)貫徹國家有有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)濟(jì)政策，積極極慎重地采用用新技術(shù)、新新材料、新設(shè)設(shè)備。（5）隧道設(shè)計(jì)計(jì)必須符合國國家有關(guān)國土土管理、環(huán)境境保護(hù)、水土土保持等法規(guī)規(guī)的要求。注注意節(jié)約用地地，保護(hù)農(nóng)田田及水利設(shè)施施，盡量保護(hù)護(hù)原有植被，妥妥善處理?xiàng)壴臀鬯?.1.3隧隧道設(shè)計(jì)技術(shù)術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（1）公路等級(jí)級(jí)：一級(jí)公路路。（2）隧道設(shè)計(jì)計(jì)速度：60km//h。（3）隧道建筑筑限界標(biāo)準(zhǔn)見見表2.1。（4）隧道縱坡坡不應(yīng)小于0.3%，一般情況況不應(yīng)大于3%，對(duì)于受地地形限制的中中、短隧道可可適當(dāng)加大，不不宜大于4%。本隧道為為短隧道。（7）設(shè)計(jì)荷載載：公路－I級(jí)。2.1.4隧隧道建筑限界界圖可確定限界參數(shù)數(shù)如表2.1所示：設(shè)計(jì)速度（kmm/h）車道寬度W側(cè)向?qū)挾萀檢修道J左側(cè)右側(cè)左側(cè)右側(cè)6020.500.750.750.75表2.1建筑限限界設(shè)置(單位：m)隧道建筑限界凈凈寬：9.75m，凈高：4..5m。因?yàn)楸舅淼赖罏閮绍嚨赖亩趟硭淼?，所以本本隧道不設(shè)置置緊急停車帶帶和橫向通道道。建筑限界界如圖1.1。圖2.1隧道道建筑限界2.2內(nèi)輪廓廓圖確定根據(jù)《公路隧道道設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD70-2004）規(guī)定，隧道的內(nèi)輪廓拱部為單心半圓=514cm，側(cè)墻為大半徑圓弧=764cm，仰拱圓弧半徑=1500cm，仰拱與側(cè)墻間用一個(gè)小半徑圓弧連接=100cm。兩車道的60km/h標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)輪廓圖如圖2.2。圖2.2隧道道內(nèi)輪廓圖2.3隧道洞洞口的設(shè)計(jì)2.3.1洞洞門形式的選選擇隧道進(jìn)口位于ⅢⅢ級(jí)圍巖中，結(jié)結(jié)合洞口排水水要求，遵從從“早進(jìn)洞，晚晚出洞”的設(shè)計(jì)原則則，并考慮洞洞門的實(shí)用、經(jīng)經(jīng)濟(jì)、美觀等等因素，綜合合考慮，該隧隧道進(jìn)口洞門門采用“端墻式洞門”。端墻式洞門簡(jiǎn)簡(jiǎn)圖見圖2.3.1。圖2.3.1端端墻式洞門簡(jiǎn)簡(jiǎn)圖2.3.2洞洞門構(gòu)造要求求（3）洞門墻基基礎(chǔ)必須置于于穩(wěn)固地基上上，應(yīng)視地基基及地形條件件，埋置足夠夠的深度，保保證洞門的穩(wěn)穩(wěn)定。基底埋埋入土質(zhì)地基基的深度不小小于1.0m，嵌入巖石石地基的深度度不小于0.5m；基底標(biāo)高高應(yīng)在最大凍凍結(jié)線以下不不小于0.25m?；茁裰弥蒙疃葢?yīng)大于于墻邊各種溝溝、槽基底的的埋置深度。（4）松軟地基基上的基礎(chǔ)，可可采取擴(kuò)大基礎(chǔ)措施施。2.3.3驗(yàn)驗(yàn)算滿足條件件采用擋墻式洞門門時(shí)，洞門墻墻可視為擋土土墻，按極限限狀態(tài)驗(yàn)算，并并應(yīng)驗(yàn)算繞墻墻趾傾覆及沿沿基底滑動(dòng)的的穩(wěn)定性。驗(yàn)驗(yàn)算時(shí)應(yīng)符合合表3.1和表3.2（《公路隧隧道設(shè)計(jì)規(guī)范范》JTG－2004）的規(guī)定，并并應(yīng)符合《公公路路基設(shè)計(jì)計(jì)規(guī)范》、《公公路磚石及混混凝土橋涵設(shè)設(shè)計(jì)規(guī)范》、《公公路橋涵地基基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)計(jì)規(guī)范》的有有關(guān)規(guī)定。2.3.4洞洞門結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)計(jì)算1、計(jì)算參數(shù)數(shù)確定（1）邊、仰仰坡坡度1：0.1；（2）仰坡坡坡率1：0.5；（3）地層容容重；（4）地層計(jì)計(jì)算摩擦角；；（5）基底摩摩擦系數(shù)0.6；（6）基底控控制應(yīng)力。2、建筑材料的的容重和容許許應(yīng)力（1）墻端的材材料為水泥砂砂漿片石砌體體，片石的強(qiáng)強(qiáng)度等級(jí)為Mu100，水泥砂漿漿的強(qiáng)度等級(jí)級(jí)為M10。（2）容許壓應(yīng)應(yīng)力，重度。3、洞門各部尺尺寸擬定端墻式洞門的正正墻斜度取1：0.1，仰坡坡率率取1：0.5，設(shè)端端墻厚度為B=2.0m，設(shè)基礎(chǔ)埋埋深為1.8m(其中基底采采用階梯狀擴(kuò)擴(kuò)大基礎(chǔ)，其其中上層階梯梯為0.3m。下層階梯梯為0.7m，基底寬度度為)，預(yù)留變形形量為0.05m，襯砌厚度度為0.5m，其中襯砌砌拱頂?shù)浇厮疁蠝系椎木嗑嚯x為1.1m，截水溝厚厚度為0.2m，截水溝溝溝底到仰坡坡坡底的距離為為0.5m，仰坡坡腳腳到洞門墻背背的水平距離離為a=2m，設(shè)墻H=12m。本隧道取條帶寬寬度b=1m。圖2.2洞門門側(cè)視圖1、洞門土壓力力計(jì)算邊坡坡率1:00.5，查表最危險(xiǎn)破裂面與與垂直面夾角角：（3.2）==00.266故：土壓力系數(shù)按下下式計(jì)算：（3.3）洞門土壓力按下下式計(jì)算：（3..4）δ為墻背摩擦角角墻體自重按下式式計(jì)算:（3.55）2、洞門抗傾覆覆驗(yàn)算根據(jù)公式（3..6）（3.7）（3.88）故：滿足抗傾覆要求求。3、洞門抗滑移移驗(yàn)算（3.9）故滿足抗滑動(dòng)要求求。4、基底合力偏偏心矩驗(yàn)算與與基底承載力力驗(yàn)算設(shè)作用于基底的的合力法向分分力為，其對(duì)對(duì)墻址的力臂臂為，合力偏偏心距為e，則：（3.10）滿足計(jì)算要求（3.11）可得：符合地基承載力力要求。5、墻身截面偏偏心矩驗(yàn)算及及強(qiáng)度驗(yàn)算墻身偏心矩：（3.12）式中：——計(jì)算截面以以上各力對(duì)截截面型心力矩矩的代數(shù)和；；——作用于截面面以上垂直力力之和。將數(shù)據(jù)代入墻身身偏心矩的公公式，得可：所以計(jì)算結(jié)果滿滿足要求。應(yīng)力：所以計(jì)算結(jié)果滿滿足要求。經(jīng)驗(yàn)算算，翼墻的驗(yàn)驗(yàn)算也滿足要求。2.4初期支支護(hù)設(shè)計(jì)2.4.1支支護(hù)形式的選選擇及參數(shù)確確定隧道洞口處圍巖巖為Ⅲ級(jí)圍巖，隧道洞身圍圍巖為Ⅲ級(jí)圍巖，隧隧道采用復(fù)合合式襯砌支護(hù)護(hù)，即由初期支支護(hù)、二次襯襯砌以及中間間防水層組合合而成的襯砌砌形式進(jìn)行支支護(hù)。同時(shí)還還采用大管棚棚、小導(dǎo)管等等預(yù)支護(hù)措施施。其中初期期支護(hù)采用噴噴射混凝土、鋼鋼筋網(wǎng)、鋼拱拱架支護(hù)。根據(jù)《公路隧道道設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD70-2004）的有關(guān)規(guī)定，二車道復(fù)合式襯砌在Ⅲ級(jí)圍巖條件下。初期支護(hù)采用噴錨支護(hù)方式，初期襯砌厚度10cm，二次襯砌厚度35cm；錨桿采用中空注漿錨桿，錨桿的直徑為20mm，長(zhǎng)度為300cm，鋼筋網(wǎng)直徑為10mm。二次支護(hù)為模筑混凝土，混凝土的強(qiáng)度等級(jí)為C35，厚度為10cm。2.4.2Ⅲ級(jí)級(jí)圍巖的初期期支護(hù)設(shè)計(jì)1、隧道的深淺淺埋確定：深埋和淺埋隧道道的分界，按按荷載等效高高度值，并結(jié)結(jié)合地質(zhì)條件件、施工方法法等因素綜合合判定。在ⅢⅢ級(jí)圍巖條件件下:式中：深淺埋隧隧道的分界深深度；荷載等效高度，。已知在Ⅲ級(jí)圍巖巖下，隧道寬度為為，圍巖容重重為，則圍巖巖的坍塌高度度為：式中：圍巖的級(jí)級(jí)別；圍巖的重度；隧道的寬度；每增減時(shí)的圍巖巖壓力的增減減率，當(dāng)m時(shí)取。荷載等效高度：：故分界深度：埋深，小于，屬屬淺埋隧道。2、隧道圍巖壓壓力的確定Ⅲ級(jí)圍巖的圍巖巖壓力計(jì)算：：根據(jù)《公路隧道道設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD70-2004），Ⅲ級(jí)圍巖物理力學(xué)指標(biāo)值：重度，彈性抗力系數(shù)，變形模量，泊松比，計(jì)算摩擦角，內(nèi)摩擦角，粘聚力。圖2.4.1淺埋隧道圍圍巖壓力計(jì)算算隧道埋深H=22.5m，小于等效效荷載高度，荷荷載視為均布布垂直壓力，按按下式計(jì)算：：（4.1）式中：q——垂垂直均布?jí)毫αΓǎ?——隧道上覆圍圍巖重度（）；；HH——隧道埋深（m），指坑頂頂至地面的距距離。圖2.4.2淺埋隧道支支護(hù)結(jié)構(gòu)上的的荷載側(cè)向壓力e按均均布考慮時(shí)其其值為：(4.2)其中：2.4.3初初期支護(hù)設(shè)計(jì)計(jì)及驗(yàn)算本隧道處在Ⅲ級(jí)級(jí)圍巖中，開開挖半徑為55.64m(R1=55.14m，預(yù)留變形形量50mm，初期襯砌砌厚度10cm，二次襯砌砌厚度35cm))，現(xiàn)以Ⅲ級(jí)圍巖取最最大埋深1..5m處計(jì)算：支護(hù)材料取噴射射混凝土采用用C25，厚度為100cm，鋼筋網(wǎng)選選用HPB2335鋼筋，鋼筋筋直徑10mm，網(wǎng)格間距25×25cm。錨桿為全全長(zhǎng)粘結(jié)型，長(zhǎng)度3m，直徑20mm，間距1m×1m，選用HRB3335，帶墊板，其其尺寸為150mmm×150mmm×6mmm。鋼支撐選用用工字鋼，每榀間距1m。采用剪切滑移破破壞法計(jì)算：：圖2.4.3剪切滑移破破壞法示意圖圖1、噴混凝土提提供的支護(hù)抗抗力P1值（為圍巖的內(nèi)摩摩擦角）其中，為剪切滑滑移面與最小小主應(yīng)力軌跡跡線成角，a、均見圖2.4.1，b為剪切區(qū)高高度。為加固固帶高度，取取l為形成加固固帶時(shí)錨桿的的有效長(zhǎng)度，t為錨桿橫向向間距（見圖圖4.3），則有：：(4.55)得：將所有數(shù)據(jù)代入入式得：計(jì)算時(shí)可換算成成相應(yīng)的噴混混凝土支護(hù)抗抗力，即(4.6)式中:——每米隧道鋼鋼材的當(dāng)量面面積，此處取取35.588cm2；得：代入式中，得：：2、錨桿提供的的支護(hù)抗力P3值錨桿受力破壞有有兩種情況：：（1）錨桿體本本身的強(qiáng)度不不足而被拉斷斷。這種情況況下錨桿提供供的平均徑向向支護(hù)抗力：：(4.7)式中F——錨桿的斷斷面積；——錨桿的抗拉拉強(qiáng)度；e、t——錨桿桿的縱向及橫橫向間距。則錨桿粘結(jié)破壞，即即砂漿錨桿與與孔壁之間的的粘結(jié)力不足足而破壞。這這種情況下錨錨桿提供的平平均徑向支護(hù)護(hù)抗力：(4.8)式中S——為錨桿抗抗拔力，即錨錨桿的錨固力力，；D——鉆孔直徑徑，在此設(shè)計(jì)計(jì)中取D=60mmm；L——錨固段長(zhǎng)長(zhǎng)度；——孔壁與注漿漿體之間極限限粘結(jié)強(qiáng)度，砂砂巖取=0..85MPaa則代入式中得取其中的最小值值，則取錨桿提供的的平均徑向支支護(hù)抗力。由于在范圍內(nèi)的的錨桿才能對(duì)對(duì)剪切滑移體體產(chǎn)生抗力，則則：3、圍巖本身提提供的支護(hù)抗抗力P4值剪切滑移體滑動(dòng)動(dòng)時(shí)，圍巖在在滑面上的抗抗滑力，其水水平方向的分分力在剪切區(qū)區(qū)高度b/2上的抗滑力P4為式中——剪切滑移體體長(zhǎng)度，其值值為=8.64——分別為沿滑滑移面的剪切切應(yīng)力和垂直直于滑移面的的正應(yīng)力，它它們按摩爾包包絡(luò)線為直線線時(shí)的假定求求出（見圖）：：由圖4.3可知知將式中值代入上上式，得圖2.4.4包絡(luò)線圖式中的為圍巖物物理力學(xué)指標(biāo)標(biāo)，徑向主應(yīng)應(yīng)力值隨剪切切滑移面上的的位置而變化化，難以確定定，所以假定定等于各支護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)所提供供的徑向支護(hù)護(hù)抗力之和，即即式中——噴混凝土層層提供的支護(hù)護(hù)抗力——鋼支撐提供供的徑向支護(hù)護(hù)抗力——錨桿提供的的徑向支護(hù)力力則將值代入式得將代入式得將以上數(shù)據(jù)代入入式得將代入式中，得得4、最小支護(hù)抗抗力值Pmin按重力平衡條件件求解。塑性性區(qū)的巖體，隨隨塑性徑向位位移增長(zhǎng)而形形成松散區(qū)。松松散區(qū)的巖體體由于重力作作用而形成松松散壓力，為為保持坑道的的穩(wěn)定，用支支護(hù)力與它平平衡（如圖4.5）。當(dāng)處于于受力極限平平衡狀態(tài)時(shí)，所所求得的支護(hù)護(hù)抗力即為。確定的途徑有：：①由現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)測(cè)的塑性區(qū)半半徑r求（按重力平平衡條件求）；②根據(jù)坑道周邊的允許位移值求；③實(shí)地量測(cè)形變壓力作為；④根據(jù)圍巖特征曲線求。圖2.4.5開挖支護(hù)后后坑道受力示示意圖當(dāng)滑移體處于受受力極限平衡衡狀態(tài)時(shí)，選選用①途徑求得：則式中——為圍巖的重重度，此處ⅢⅢ級(jí)圍巖，取取=25KN/;——為初始應(yīng)力力，設(shè)處于均均質(zhì)巖體中，則則——?jiǎng)t得：得：即，設(shè)計(jì)支護(hù)滿滿足要求。可得出Ⅲ級(jí)圍巖巖條件下的初初期支護(hù)，見見下表：表2.4.1各級(jí)圍巖初初期支護(hù)參數(shù)數(shù)表圍巖級(jí)別噴混凝土鋼筋網(wǎng)錨桿鋼架設(shè)置部位/厚度度（cm）網(wǎng)格間距（cm）（環(huán)×縱）設(shè)置部位長(zhǎng)度（m）間距（環(huán)×縱）（m）規(guī)格每榀間距（m）Ⅲ拱墻、仰拱10025×25拱墻3.01×1I20a工字鋼鋼1.0（全環(huán)）2.5二次襯砌砌的計(jì)算

Ⅲ級(jí)圍巖中中，采用復(fù)合合式襯砌，初初期支護(hù)按照照工程類比法法設(shè)計(jì)，二次次襯砌采用荷荷載結(jié)構(gòu)法計(jì)計(jì)十算，根據(jù)據(jù)《公路設(shè)計(jì)計(jì)施工規(guī)范》，其其中Ⅲ級(jí)圍巖中二二次襯砌為完完全儲(chǔ)備，因因此不需要進(jìn)進(jìn)行計(jì)算。圖2.5.1《公路設(shè)計(jì)計(jì)施工規(guī)范》2.6施工組織織設(shè)計(jì)2.6.1編制制說明1、編制依據(jù)1.《隧道工程程》，陳秋南南.北京：機(jī)械械工業(yè)出版社社，2014..2.《公路隧隧道設(shè)計(jì)細(xì)則則JTG/TTD70--2010》，中華人人民共和國交交通運(yùn)輸部，北北京：人民交交通出版社，2010..3.《公路隧隧道設(shè)計(jì)規(guī)范范JTGDD70-20004》，中華人人民共和國交交通部，北京京：人民交通通出版社，2004..4.《公路隧道道施工技術(shù)規(guī)規(guī)范JTGFF60-20009》，中華人人民共和國交交通運(yùn)輸部，北北京：人民交交通出版社，2009..5.《鐵路工程程設(shè)計(jì)技術(shù)手手冊(cè)-隧道》，北北京：中國鐵鐵道出版社，1995..6．《交通隧道道工程》，彭彭立敏.長(zhǎng)沙：中南南大學(xué)出版社社，2003..2、編制原則（1）資源節(jié)約約和環(huán)境保護(hù)護(hù)原則。

（2）符合性原原則，滿足建建設(shè)工期和工工程質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)，符合施工工要求。

（3）標(biāo)準(zhǔn)化管管理的原則。

（4）科學(xué)、經(jīng)經(jīng)濟(jì)、合理的的原則。

（5）引進(jìn)、創(chuàng)創(chuàng)新、發(fā)展的的原則。

（6）“六位一一體”管理的原則則。

（7）指導(dǎo)性綱綱領(lǐng)與動(dòng)態(tài)控控制相結(jié)合的的原則。

2.6.2工程程概況

1、基本概況

隧道長(zhǎng)15000m，為兩車道一一級(jí)公路隧道道；Ⅲ級(jí)圍巖線路路長(zhǎng)15000m占隧道總長(zhǎng)長(zhǎng)的100%。

2、主要設(shè)計(jì)技技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

公路等級(jí)：I級(jí)級(jí)。

設(shè)計(jì)速度目標(biāo)值值:60kmm/h。3、洞身施工隧道進(jìn)洞應(yīng)采取取超前錨桿對(duì)對(duì)圍巖巖體進(jìn)進(jìn)行超前預(yù)支支護(hù)，在超前前錨桿的支護(hù)護(hù)下再開挖進(jìn)進(jìn)洞，Ⅲ級(jí)圍巖要求求用交叉中隔隔壁法法施工工，開挖后應(yīng)應(yīng)立即進(jìn)行支支護(hù)，隧道施施工時(shí)應(yīng)保證證錨桿及噴身身混凝土的施施工質(zhì)量。隧道采取噴錨初初期支護(hù)，初初期支護(hù)與二二次襯砌之間間拱墻鋪設(shè)防防水卷材，二二次襯砌背后后設(shè)環(huán)，縱向向排水系統(tǒng)。出出渣運(yùn)輸采用用裝載機(jī)裝渣渣、自卸汽車車運(yùn)輸。洞身懸掛風(fēng)機(jī)地地段二次襯砌砌施工必須預(yù)預(yù)埋受力鋼花花拱。4、隧道襯砌支支護(hù)結(jié)構(gòu)

隧道采用復(fù)合式式襯砌。復(fù)合合襯砌由初期期支護(hù)、防水水隔離層與二二次襯砌組成成，拱墻襯砌砌應(yīng)一次性澆澆筑，帶仰拱拱襯砌應(yīng)先施施工仰拱，仰仰拱應(yīng)整體澆澆筑，嚴(yán)禁半半幅施工，以以確保仰拱施施工質(zhì)量。初初期支護(hù)采用用噴射混凝土土，二次澆筑筑采用模筑混混凝土。

2.6.3工程程特點(diǎn)、難點(diǎn)點(diǎn)及施工措施施1