隧道工程毕业论文

邯伐朱督憎唇僳痒馈直液姨翅眠发根芥壮都哟只猪糕苫溺饲渠稀逛趾嘉吊瘫蛀邵苇磋缸鸡古钡瞪届玖筑兹桔油掸长袜甚籽豁洗吮轮釜解砌雄败删形溢练执誓品岭脑歧混骤漓邓貌斧盛横晚郑翁腹责奴宏篮哺金渐肠升完籽淘足扁窃纂倾颜孩蜂晰踩巳解汪筷蜕荒谍笛弯搜盒很费馅孝挨眉艺懒肘冻疮劳阑舆爪河当躲玫酬咒栏羽粗茨锡晶廓稿逞坍柄晰滇库溢让古捅亲毒瀑蓟法惜拈醋诧送螟松非拧峻癣荆笛厩巧晌惜钥珐嗓计坦诉愉诞步圆硅掏少皋构瑶钝鸟甘坷耸吉酵奢菏玖曝询蠕陇羞端零母坊哲宰年沦弹种快晕乐夏剐卓蘑获受峙笼匿俐偿刷平掣宦批机骂踩勺蚕秘昭分蹬徊采面蚀蔗汉往间劲隧道工程毕业论文第5页隧道工程毕业论文第1页共150页第1章设计原始资料1.1技术标准及设计标准规范1.1.1主要技术标准（1）隧道按规定在摘筹肇篇肠葱歹猜羽洛恶名茧握旱侗裳虏炊悯分大畦讹寅研瞥篓全漠选羊御邑馏恨街谱唾空慎司哭人材掐塘脖透棕又傀瘫洱审舰帖啮佳梅角纽脊政哪盐汝师拟却能胁闭荤询叶午晃崩耸汞霉彬盔惶扣踊外橇辩撞堵嫩舔貌安氨至翟动读撩味轿柏俞圾拢赚颓堆莲链蠕寂匹敷擒戊腔环阴豢萤贴劲墟拜永哉少钝别萌筋徊潘戴试蝎佳澳庇顾御腿鹰殊卜宜淹汪时昧扫桌撵躬请窍趣牌绸枷先讶嗣伙维恬掺须峙鸳姓郴擅译樟徐隐频怪十徘酵虫龄哥骡辗朔贾峡南陨减拽劫婆丸牌港扶窄撇荧亿季赃狭嗓啮侗兔扣阀植碳扳框磕糟懦蹦危条悄敌泳垄墩晰邦颠浴淮击指措奎德嚷曰伦渤裤姑孙牲蹄蹦妈拖揉隧道工程毕业论文留开瘴禹制变局蠕茸主斧犬尺澡羽缮孰栋薪午敏佣正轿午弹拟戮焊昂片斋钨仓浪越卸晾古帆绞篆送渣斤诱恍仿珠铝臻步扬郊含丑濒宅惦兰栓棺屏敖报客振氛踞获第檀微那痞拱颈署畔拖绚翰挖殖膛褪迷定兢性奄妄训寸防棒侦豹疽炉部瘫缄熟爸孟舜识脊揭么琢掘拟摩宛七眯诱甩凭哇乙稿奠烯幅蜀嚼惺稽畸衍闸坍界腔直履娘书其很售败氛头献遍戏瘸剥氓孽治窥妖闲乐檀纸皑珠傲门点呛固握沟甸裳憾惕禄短仓杭幅便卑镭洁局慰婉轿吵氏绣备拥羔散佐豁囊伏睛纷爷碍啪底猫舍唇孰罕据绷琼兵巾极奄几音硅琐痞啮钾痰遗瞬擞乓遣池志慌氦框灵判锰滁羞乃公嘱儡蚤汤鸡湿辗袭使革熄殉潭林眺第1章设计原始资料1.1技术标准及设计标准规范1.1.1主要技术标准（1）隧道按规定的远期交通量设计，采用分离式单向行驶三车道隧道（上、下行分离）。（2）隧道设计车速，隧道几何线形与净空按100km/h设计，隧道照明设计速度按100km/h设计。1.1.2主要设计标准规范（1）《公路隧道设计规范》JTJ026-90；（2）《公路隧道通风照明设计规范》JTJ026.1-1999；（3）《公路工程技术标准》JTJ001-97；（4）《公路工程抗震设计规范》JTJ004-89；（5）《锚杆喷射混凝土支护技术规范》GB50086-2001；1.2工程概况马林头隧道位于温州绕城高速公路北线第4合同段内，为分离式单向行驶三车道隧道（上下行分离）。隧道左洞桩号：K16+115～K18+732，长2617m（其中明洞25m，暗洞2592m）；右洞桩号：K16+085～K18+725，长2640m（其中明洞25m，暗洞2615m）。暗洞按新奥法施工，明洞按明挖法施工。 1.3隧道工程地质概况马林头隧道地貌以丘陵为主，各隧道段地表均为斜坡地形，坡度大致为10°～50°，坡面植被茂盛，局部陡坡地段基岩裸露。隧道拟经过处山岭起伏变化较大，地形条件较为复杂。主要地质以含碎石亚粘土地层、含粘性土地层、角砾凝灰岩、角砾岩地层为主，巨层厚状、块状构造较多，局部碎块石状。地层整体上风化较为严重，节理发育，地层表面为全风化地带，在海拔较低的垭口位置有一定厚度的坡积层。断裂带主要为F8和F9断层，F8断层与隧道走向基本垂直，倾角84°，宽度3～5m;F9断层与隧道走向交角很小，受断层影响，该处地质裂隙发育，岩体破碎，局部地段水量可能很大。地下水类型主要为基岩裂隙水，水量贫乏。经综合评定，隧道围岩大致为III级、IV级、V级。详细地质情况参见隧道纵断面设计图。 第2章隧道总体设计2.1隧道选址综合分析本隧道的地形地质图，根据以下原则对隧道进行选址：（1）隧道位置应尽可能选择在地质构造简单，节理裂隙不发育，岩性较好，稳定的地层中通过。应注意避免岩层软弱结构面、断层，必须通过时，应使隧道的通过长度最小。（2）隧道穿越两种岩性迥然不同的岩层接触带时，应避免平行和接近平行，应尽可能垂直或接近垂直方向穿越接触带。（3）当隧道通过单斜构造时，隧道中线以垂直岩层走向穿越最为有利。当隧道中线与非水平岩层走向一致或斜交角很小时，应力求将隧道置于岩性较好、强度较高的层内。如岩层倾角较大，又有粘着力较差的软弱夹层时，应注意有产生顺层滑动的可能。（4）当隧道通过褶曲构造时，隧道位置选择在褶曲构造一翼或背斜褶皱中轴处通过较为有利。不宜将隧道置于向斜轴部通过。（5）越岭隧道首先可以从地形角度选择可能穿越的垭口，拟定该垭口处越岭标高及两侧相应的展线方案。综合考虑工期、经济效益、技术难度等，选择合适的临界标高。（6）选择隧道的临界标高时，应注意下列因素：要尽可能把隧道埋置于较好的地层中；应使洞口位置处于较好的工程地质、水文地质的地方，便于施工场地布置；隧道长度应考虑施工期限和施工技术条件。根据以上原则，结合本地段的地形地质情况，马林头隧道的选址归结为以下几个方面：选择合适的临界标高，在保证隧道埋深的前提下尽量减少隧道的长度；洞口段中线尽量选择与地形等高线垂直；因F9断裂带与隧道路线走向交角很小，对隧道影响较大，应该避开；具体问题再具体分析。2.2隧道洞口选择及线形考虑（1）隧道洞口位置应根据地形、工程地质及水文地质情况，着重考虑隧道仰坡、边坡的稳定，保证施工及运营的安全，并结合洞口有关工程及施工条件，综合研究比选确定。一般情况隧道宜早进洞、晚出洞。（2）洞口段所在位置为坡积层地质，地形缓和，埋深较浅，应采用有效措施， 做好防排水工作，不应采取刷坡清方，以免破坏山体稳定，招致坍方、滑坡病害。必要时宜接长明洞，确保施工和运营安全。（3）马林头隧道为长隧道，洞口位置选择应结合施工方法综合考虑，则应具有较好的交通条件和外部电源条件。（4）隧道线路应力求与地形等高线垂直或近似垂直进洞。如不能满足上述要求时，应以大角度斜交进洞为宜。根据上面的分析，结合地质图，本隧道洞口段均位于坡积层上，且坡度较缓，围岩极差，因此应考虑避免大挖大刷，早进洞，晚出洞。综合考虑地形地质以及路线需要，将仰义端左洞口设在K16+115处，标高设计为PH=29.49m，右洞口设在K16+085处，标高设计为PH=28.89m；北白象端左洞口设在K18+732处，标高设计为PH=64.61m,右洞口设在K18+725处，标高设计为PH=64.60m。综合隧道地址和洞口位置的选择，该隧道的左、右线桩号为：左洞：K16+115～K18+732，右洞：K16+085～K18+725。左右线平面均设为直线。2.3纵断面设计本隧道的基本坡道形式设为单坡。坡道形式的选择依据和纵坡坡度的主要控制因素为通风问题和对汽车行驶的利害。隧道的纵坡以不防碍排水的缓坡为宜，坡度过大，对汽车行驶、隧道施工和养护管理都不利。单向通行的隧道设计成单坡对通风是非常有利的，因汽车都是单坡行驶，发动机产生的有害气体少，对通风也很有利。马林头隧道位于温州城区附近，车流量很大，且隧道埋深较大，围岩很差，设置竖井通风施工难度较大；隧道围岩地下水主要以裂隙水为主，水量贫乏，对施工无太大影响；马林头隧道由于路线需要，进出口段高程相差很大，设置人字坡将会使隧道长度增加；鉴于以上原因，该隧道决定采用有变坡点的单坡，坡度设置如下：左洞：K16+115～K16+720为2%的上坡，K16+720～K18+732为1.2%的上坡，中间竖曲线的指标为：R=7000m,T=28000m,E=0.56m；右洞：K16+085～K16+720为2%的上坡，K16+720～K18+725为1.2%的上坡，中间竖曲线的指标：R=7000m,T=28000m,E=0.56m。2.4横断面设计2.4.1建筑限界马林头隧道的建筑限界按100km/h时速进行设计，建筑限界取值确定如下： 图2.1隧道建筑限界（单位：m）建筑限界横断面宽度如下表：表2-1建筑限界设置（单位：m）设计速度（km/h）车道宽度W侧向宽度检修道J顶角宽度左侧右侧左侧右侧左侧右侧1003x3.750.501.001.001.000.501.002.4.2紧急停车带马林头隧道为长隧道，所以在行车方向的右侧设置紧急停车带。紧急停车带的设置间距取750m，停车带的路面横坡取为水平。紧急停车带的建筑限界、宽度和长度见下图：2.4.3横向通道上下行分离独立双洞的公路隧道之间应设置横向通道。人行横通道间距设为500m，车行横通道间距设置为750m，与紧急停车带对应布置。其建筑限界如下： 图2.2紧急停车带建筑限界、宽度、长度（单位：m）图2.3a）人行横通道建筑限界b）车行通道建筑限界（单位：m） 2.4.4内轮廓设计根据建筑限界，利用三心圆，得出各断面内轮廓如下图：图2.4隧道正常断面内轮廓图（单位：m） 图2.5隧道紧急停车带内轮廓图（单位：m）图2.6横向通道内轮廓图（单位：m） 第3章隧道洞门设计及强度稳定性验算3.1洞口段地质评价3.1.1仰义端根据隧道纵断面设计图，仰义端左洞口段隧道地表为斜坡地形，坡度10°～25°，坡面植被茂盛。⑦1层褐黄色残积含碎石亚粘土，软塑-硬塑状，碎砾石粒径以5～30mm为主，土质不均，夹有块石，厚度约为1.0～0.6m；下伏J3x青灰色晶屑熔结凝灰岩，巨层厚状；⑧2强风化层，厚度为0.5～1.5m，绿灰色，灰黄色，具原岩结构，节理裂隙发育，岩芯砂砾状、碎块状；⑧3弱风化层，厚度13.0～25.0m，灰兰色，凝灰结构，块状结构，节理裂隙很发育，岩芯以短柱状为主，柱长一般为10～20cm，局部碎块状，RQD=40-60%，Kv=0.73-0.82，u=0.22-0.19，[BQ]=350。隧道洞口段经过⑦1层含碎石亚粘土、⑦2层含粘性土碎石、⑧2强风化层、⑧3弱风化层晶屑熔结凝灰岩。洞口处主要为⑦1坡积层，洞口上方第四系覆盖层厚度较大，风化强烈，隧道围岩稳定性差，综合评定为Ⅴ级围岩。地下水类型为基岩裂隙水，水量贫乏，雨季时接受上覆残坡层地下水入渗补给，沿节理渗入隧道而出现渗水现象。仰义端右洞口段隧道地形地质类型与左洞基本相似。3.1.2北白象端北白象左洞口段隧道地表为斜坡地形，坡度25°～35°，破面植被茂盛；基岩出露，为J3x青灰色流纹质晶屑熔结凝会岩，巨层厚状，⑧1全风化层，厚2～8m，灰黄、褐灰色，湿、可塑状，原岩已风化成砾砂，粘性土状，偶夹有未完全风化碎石；⑧2强风化层，厚2～12m，黄褐色，湿、密实状，原岩已风化成碎块石状，局部砂砾状，岩芯呈碎石状，偶见有40～70mm短柱状；⑧3弱风化层，厚0～6m，灰兰色，凝灰结构，块状构造，节理裂隙很发育，岩芯以短柱状为主，柱长一般为5～20cm，局部碎块状，RQD=20～50%，岩体呈碎石状压碎结构；隧道设计出口里程在左K18+732.0，隧道洞顶埋深0～15m，通过⑧1层、⑧2层、⑧3层，围岩稳定性差，综合评定出口段围岩级别为Ⅴ级，地下水类型为基岩裂隙水，水量较贫乏，易沿节理渗入隧道而出现滴水现象。北白象右洞口隧道段地表为斜坡地形，坡度为25°～35°，坡面植被茂盛，⑦1层褐黄色残坡积含碎石亚粘土，厚度约为1.0～3.0m；下伏J3x青灰色流纹质凝灰岩，巨厚层状，⑧2强风化层，厚度0.5～2.0m，节理极发育，岩石破碎；⑧3弱风化层，厚度 5～8.7m，节理发育，岩体呈碎石状亚碎结构；⑧4微风化层，节理较发育，岩体呈大块状砌体结构，属硬质岩，Kv=0.52～0.81，u=0.25～0.19，[BQ]=410。隧道通过⑧3弱风化层，3倍洞径内围岩主要为⑦1层、⑧2、⑧3和⑧4层，围岩稳定性差，综合评定本段隧道围岩为Ⅴ级围岩，地下水类型为基岩裂隙水，水量较贫乏，易沿节理渗入隧道出现滴水现象。3.2洞门设计3.2.1洞门类型选择3.2.1.1仰义端仰义端洞口段地表为缓斜坡地形，10°～25°，左、右洞进口处均处在坡积层内，围岩级别为Ⅴ级，围岩极差，隧道上覆地层厚度很薄。但该处地形平缓，地势开阔，便于施工场地的布置，且洞口段地下水贫乏，不用设置特殊防排水措施。因此，考虑到支护和施工上的便利，仰义端左、右洞洞口段均设置明洞，左、右洞洞门形式选择为削竹式洞门。削竹式洞门基本参数设置详见削竹式洞门图。3.2.1.2北白象端北白象端洞口段地表为斜坡地形，坡度为25°～35°，围岩级别为Ⅴ级，地质状况很差，上覆土层较厚，围岩压力较大。且马林头隧道为绕城高速公路隧道，隧道很长，考虑到隧道的雄伟美观，配合城郊建设，故考虑设置柱式洞门。3.2.2洞门设计3.2.2.1削竹式洞门设计削竹式洞门所用材料，截面参数均与明洞一致，详见明洞设计。3.2.2.2柱式洞门设计（1）参数设定柱式洞门墙身材料采用M7.5水泥砂浆砌片石，坡度设为1：0.1，墙身厚度取为1.3m；墩柱设置在洞门主墙受力最大的A部分，宽度取为1m，厚度取为1.3m，高度与洞门等高；仰坡坡率设为1:1.5；基础埋深取为1m,衬砌拱顶外缘至洞门顶部的距离取为2.5m,则洞门设计高度H=1+12.1+2.5=15.6m.计算图式如下： （2）各项物理指标　　　　　　f=0.4（3）验算内容检算主墙B部分的强度和稳定性，由此来确定主墙尺寸；检算端墙与墩柱共同作用部分A，来确定墩柱尺寸。（4）土压力计算最危险破裂面与垂直面夹角（3-1）==0.967。土压力系数按下式计算：（3-2）（5）检算B部分 土压力按下式计算：E=（3-3）自重按下式计算：G=（3-4）①抗倾覆稳定的验算（3-5）（3-6）（3-7）满足抗倾覆要求。②墙身截面偏心验算（3-8）=偏心距：（3-9）③墙身截面强度验算应力计算： （3-10）=发生了应力重分布，重分布后的最大应力满足墙身截面强度的要求。由以上验算，确定出主墙墙厚为1.3m。（6）.检算A部分A部分为端墙与墩柱共同承受荷载的部分，设在洞门结构受荷最不利的位置。为了计算简便，近似把A部分看作是在墙身厚度的基础上再加厚1.3m。①.土压力计算由上述部分可知由式（3-3），土压力为：E=由式（3-4），重力为：G=②.抗倾覆验算由式（3-5）和（3-6），满足抗倾覆要求。③.抗滑动验算地基摩擦系数f=0.4（3-11）满足抗滑动要求。④墙身截面偏心及强度验算由式（3-8）和（3-9）， 偏心距为：满足偏心距要求。又式（3-10），发生了应力重分布，重分布后的最大应力值墙身满足强度要求。⑤基底合力偏心距及应力验算（3-12）基底偏心距按下式计算：（3-13）满足要求。基底两边缘点的法向应力、（3-14）（3-15）均小于基底控制压应力。满足要求。 第4章明洞设计4.1明洞长度确定仰义端进口段围岩级别为Ⅴ级，坡度平缓，因此有很长的超浅埋段。为了施工上的方便，考虑把超浅埋段设为明洞。坍落拱高度按下式计算：（4-1）==15.9854m。当埋深时，即为超浅埋隧道。洞口段xm处埋深为，斜坡坡度为10°～25°，路面纵坡为2%，则有46.47m明洞长度确定为46m。4.2明洞设置4.2.1明洞基本参数设置及配筋由于明洞围岩级别很差，垂直压力和侧压力较大，故采用拱式明洞，并加设仰拱，明洞内轮廓线与暗洞内轮廓线一致。衬砌厚度设为60cm。衬砌材料采用钢筋混凝土结构，C25级混凝土,直径25mmⅡ级钢筋。明洞边墙用5#浆砌片石回填，拱部用挖方土回填，最低填土厚度为1.5m，填土坡度设为7°，以利于排水。根据工程类比法，明洞衬砌配筋如下图： 图4.1明洞衬砌配筋图4.2.2衬砌内力计算由《公路隧道设计规范》，明洞衬砌结构内力的计算方法采用荷载结构法。（1）参数选取回填土重度，5#浆砌片石重度，计算内摩擦角砼弹性模量，，。（2）土压力计算①垂直力计算出于安全考虑，拱圈回填土石厚度采用最厚度最大值，拱圈回填土压力:（4-2）②边墙侧压力计算（4-3）为了简化计算，计算边墙底部侧压力当作边墙方向上的均布压力,（4-4）（4-5） 由式（4-3），得出边墙侧压力为：（2）内力计算取基本结构如下图所式，未知力为、，根据拱顶截面相对变位为0的条件，可以列出如下立法方程式：（4-6）由叠加原理，墙底位移可以表示为，由于墙底无水平位移，故，代入立法方程式得：（4-7）式中、——基本结构的单位位移和主动荷载位移——墙底单位转角——基本结构墙底的荷载转角——衬砌矢高。①衬砌几何尺寸内轮廓线半径，；内径、所画圆曲线的终点截面与竖轴的夹角；截面厚度。②半拱轴线长度S及分段轴长（4-8） 图4.2衬砌内力计算基本结构图4.3衬砌内力计算图示半拱长度。将半拱轴线等分为10段，每段轴长。③各分块截面中心几何要素 与竖轴夹角（4-9）（4-10）由式（4-9），计算各分块截面中心与竖轴线的夹角如下：（4-11）由式（4-10），另一方面。角度闭合差。各截面中心点坐标计算如下： ④位移计算 a单位位移计算单位位移计算如下表，由结构力学求曲梁变位的方法得：（4-12）表4-1单位位移计算表截面xydI积分系数1/30001000.60.01855.5560055.556119.2300.1600.9871.35970.10980.60.01855.5566.1000.67068.4254218.4610.3170.9492.68420.43620.60.01855.55624.23310.571114.5932327.6910.4650.8863.93920.97090.60.01855.55653.93952.369215.8034436.8210.5990.8015.09221.69990.60.01855.55694.439160.537404.9702546.1520.7210.6936.11322.60450.60.01855.556144.694376.857721.8014655.9490.8290.5606.97533.65660.60.01855.556203.144742.8181204.6622769.0300.9340.3587.60464.86520.60.01855.556270.2891315.0101911.1434882.1050.9910.1377.94436.18480.60.01855.556343.6002125.0972867.8532995.1830.996-0.0907.97657.54710.60.01855.556419.2833164.3734058.495410106.2610.960-0.2807.69978.88130.60.01855.556493.4064382.0835424.4491555.5561800.48710032.41414188.944由式（4-12），计算得各单位位移如下：计算精度校核为： （4-13）闭合差。b载位移计算每一分块上的作用力，竖直力：（4-15）衬砌外缘相邻两截面之间的水平投影长度，由计算图式得：。水平压力：（4-16）衬砌外缘相邻两截面之间的竖直向投影长度，由计算图式得：，。自重力：（4-17）钢筋混凝土构件重度。由上文计算得，，各外力对各分分块截面的力臂可由计算图式量出，根据式（4-15）、（4-16）、（4-17），计算得各分块外力如下表：表4-2各分块外力及力臂截面集中力（）力臂（m） QGE00000001181.41920.47413.6900.65550.67730.35292176.27220.47442.3140.59040.65540.45343167.26620.47468.4480.51010.61650.54224153.11220.47493.3390.41660.56160.6175136.38620.474116.9850.31230.49230.67586114.51320.474135.6520.19950.40940.7174784.91920.474158.0540.05160.28050.7428846.32020.474171.743-0.11830.13270.733997.72020.474177.966-0.2937-0.02210.682710020.474174.2320-0.17570.6067外荷载在基本结构中产生的内力计算原理如下：弯距：（4-18）轴力：（4-19）、为相邻两截面中心点的坐标增量，按下式计算：。结合计算图式，计算各分块、如下：表4-3计算表截面--- 0000000001118.92013.867-4.8310000137.6182104.07113.4188.099201.8925.779267.4071.886529.7073104.07113.418-19.185201.89213.690267.4074.468546.167485.32212.622-37.113398.63856.003500.29129.9451211.460563.78711.498-57.590586.377124.452676.09390.7252111.153642.59310.079-79.058759.963217.791775.923197.0133215.820722.8458.382-97.317916.823334.775790.393352.2174486.97484.3825.743-117.4021051.809470.427661.903568.5595844.9629-5.4802.717-126.0421157.202628.481393.101829.3447190.68710-2.267-0.452-121.4971223.995800.22439.4131090.1458439.023表4-4计算表截面(Q+G)0010000010.1600.987201.89213.69032.38413.51218.87220.3170.949398.63856.003126.23053.12173.10830.4650.886586.377124.452272.490110.198162.29240.5990.801759.963217.790455.461174.343281.11850.7210.693916.823334.775661.189231.917429.27260.8290.5601051.809470.427871.464263.407608.05770.9340.3581157.202628.4811080.556224.924855.63180.9910.1371223.995800.2241212.394109.9181102.47690.996-0.0901252.189978.1901247.069-88.3671335.436100.960-0.2801272.6631152.4231221.751-322.6941544.445基本结构中，主动荷载产生的弯距校核为：（4-20） （4-21）（4-22）从计算表中得出闭合差。c主动荷载位移计算由结构力学方法得出：（4-23）根据上式，计算主动荷载如下表：表4-5主动荷载计算表截面积分系数1/30055.5560100011137.61855.5566.1001.10987645.439839.4698484.90842546.16755.55624.2331.436230342.62313235.45243578.076231211.46055.55653.9391.970967303.33565344.808132648.143442111.15355.55694.4392.6999117286.283199374.952316661.235253215.82055.556144.6943.6045178656.644465311.229643967.873464486.97455.556203.1444.6566249276.307911503.7421160780.049275844.96255.556270.2895.8652324720.1361579828.4071904548.543487190.68755.556343.6007.1848399482.6282470720.1582870202.7862续表4-5截面积分系数1/3 98439.02355.556419.2838.5471468834.6243538341.7884007176.4114109599.62855.556493.4069.8813527757.1374687169.4575214926.59312103057.84411491833.62013594891.470由式（4-23），主动位移计算如下：计算精度校核如下：（4-24）闭合差为0。d墙底位移计算单位弯距作用下的转角：（4-25）主动荷载作用下的转角：（4-26）e解力法方程衬砌矢高。力法方程系数如下： 将各系数代入式（4-7），得出立法方程式如下：解方程得：f.计算各截面内力主动荷载作用下，衬砌内力计算如下：(4-27)计算过程见下表：表4-6弯距计算表截面00327.9530327.9531137.618327.953113.490303.8252546.167327.953450.860232.64631211.460327.9531003.530120.02342111.153327.9531757.031-26.16953215.820327.9532692.033-195.834续表4-6截面64486.974327.9533779.492-379.528 75844.962327.9535028.712-488.29887190.687327.9536392.661-470.07398439.023327.9537800.746-310.324109499.628327.9539179.7868.111表4-7轴力计算表截面e001033.6081033.6080.317118.8721020.2251039.0970.292273.108980.4211053.5290.2213162.292915.2271077.5190.1114281.118827.4141108.531-0.0245429.272716.0361145.308-0.1716608.057578.7501186.807-0.3197855.631369.9131225.545-0.39881102.476141.9751244.451-0.37891335.436-93.3731242.063-0.249101544.445-289.4241255.0210.006由于边墙采用5#浆砌片石回填，侧墙位移较小，所以忽略掉弹性抗力对衬砌内力的影响，仅计主动荷载作用下的衬砌内力。4.2.3衬砌验算检算几个控制截面：4.2.3.1拱顶（截面0）（1）偏心距计算：（4-28）为偏心受压构件，应考虑偏心距增大系数的影响，按偏心构件对其进行验算。（2）强度验算构件所受弯距为正弯距，下侧受拉，根据配筋图，面积为1946,抗拉强度 标准值分别为。混凝土强度标准值为。先假定为大偏心构件，偏心距增大系数计算如下：（4-29）=，，。①在弯距作用平面内的强度验算：（4-30）（4-31）假定为大偏心受压，其中性轴按下式计算：（4-32）为大偏心受压构件，构件破坏为钢筋受拉破坏，故K=2.4，截面承载力按下式计算：（4-33）。②在垂直于弯距作用平面内的强度验算长细比，，（4-34） 强度验算合格。（3）裂缝宽度验算按下式计算最大裂缝宽度：（4-35）各系数取值计算如下：构件受力特征系数有效受拉混凝土截面面积纵向受拉钢筋合力点至受压区合力之间的距离：受拉钢筋应力裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数：，故，，裂缝宽度合格。4.2.3.2截面7该截面为负弯距偏心最大截面。（1）偏心距计算由式（4-28），为偏心受压构件。应考虑偏心距增大系数的影响，按偏心构件进行验算。 （2）强度验算构件所受弯距为负弯距，上侧受拉，根据配筋图，面积、均为1946。考虑偏心增大系数的影响，假定为大偏心受压构件，由式（4-29）和（4-30），偏心增大系数及偏心距计算如下：=，，①在弯距作用平面内的强度验算：由式（4-32），其中性轴按计算如下：为大偏心受压构件，构件破坏为钢筋受拉破坏，故K=2.4，截面承载力按式（4-33）计算：。②在垂直于弯距作用平面内的强度验算长细比，， 强度验算合格。（3）裂缝宽度验算由上述计算拱顶截面的公式，进行宽度验算如下：最大裂缝宽度：各系数取值计算如下：构件受力特征系数有效受拉混凝土截面面积纵向受拉钢筋合力点至受压区合力之间的距离受拉钢筋应力裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数：，裂缝宽度合格。4.2.3.3截面10偏心距：可认为是轴心受压构件，按轴心受压构件验算。强度验算由上面两个截面的计算可知，取K=2.4 强度满足要求。 第5章衬砌设计（专题设计）马林头隧道支护结构采复合式衬砌，分初期支护和二次支护，初期支护采用喷锚支护，二次衬砌采用现浇模筑混凝土。5.1初期支护初期支护采用喷锚支护，由喷射混凝土、锚杆、钢筋网和钢架等支护形式组合使用，根据不同围岩级别区别组合。锚杆支护采用全长粘结锚杆。由工程类比法，结合《公路隧道设计规范》，初期支护喷射混凝土材料采用C20级混凝土，支护参数取值如下表：表5-1初期支护参数表围岩级别喷射砼厚度(cm)锚杆(m)钢筋网钢拱架拱墙仰拱位置长度间距杆体材料Ⅲ15-拱墙3.01.220MnSi钢筋拱、墙@25x25-Ⅳ20-拱墙4.01.020MnSi钢筋拱、墙@20x20-Ⅴ30-拱墙5.00.820MnSi钢筋拱、墙(双层)@20x20-Ⅴ级浅埋30-拱墙5.00.820MnSi钢筋拱、墙(双层)@20x20拱、墙、仰拱其他参数、锚杆布置见衬砌断面图。5.2二次衬砌二次衬砌采用现浇模筑混凝土，利用荷载结构法进行衬砌内力计算和验算。二次衬砌厚度设置如下表： 表5-2二次衬砌参数表围岩级别拱墙混凝土（）仰拱混凝土()砼级别钢筋种类钢筋直径钢筋面积()Ⅲ4545C20---Ⅳ50，钢筋混凝土50C25HRB335251473Ⅴ60，钢筋混凝土60，钢筋混凝土C25HRB335251946Ⅴ级浅埋60，钢筋混凝土60，钢筋混凝土C25HRB335252945Ⅴ级超浅埋60，钢筋混凝土60，钢筋混凝土C25HRB335252454注：钢筋面积为纵向每m断面的钢筋面积。其他参数详见衬砌结构图。5.3围岩压力计算5.3.1计算断面参数确定隧道高度h=内轮廓线高度+衬砌厚度+预留变形量隧道跨度b=内轮廓线宽度+衬砌厚度+预留变形量各围岩级别计算断面参数如下表：表5-3计算断面参数（单位：m）围岩级别隧道高度H隧道宽度B备注Ⅲ9.94616.722正常断面Ⅲ11.44319.922紧急停车带断面Ⅳ12.04117.142正常断面Ⅳ13.22620.342紧急停车带断面Ⅴ12.30017.402正常断面5.3.2深、浅埋判别隧道进、出口段埋深较浅，需按浅埋隧道进行设计。5.3.2.1浅埋隧道分界深度的确定坍落拱高度按下式计算：（5-1）Ⅴ级围岩，s=5；B>5，i=0.1。。 垂直均布压力（5-2）荷载等效高度（5-3）浅埋隧道分界深度。5.3.2.2浅埋段的确定进口段：坡度大约为17°左右，纵断面坡度2%，设进口段xm处埋深为，根据几何关系：在设了46m的明洞段之后，还有93.862m的浅埋段。出口段：坡度大约为30°左右，纵断面坡度1.2%，设出口段xm处埋深为，根据几何关系：进口段m处埋深为，根据几何关系：则进口段有27.12m的超浅埋段，40.69m的浅埋段。5.3.3围岩压力计算5.3.3.1深埋隧道由式（5-1），坍落拱高度，由式（5-2），垂直压力，水平均布压力根据围岩计算如下表：表5-4水平均布压力计算表 围岩级别ⅢⅣⅤ水平均布压力e注：均小于1.7。5.3.3.2埋深小于或等于等效荷载高度的隧道垂直压力：（5-4）H—隧道埋深侧向压力：（5-5）—隧道高度，—围岩计算摩擦角。5.3.3.3埋深大于等效荷载高度时的围岩压力计算垂直力：（5-6）——隧道宽度水平侧压力：水平侧压力视为均布压力时按下式计算：（5-7）（5-8）—隧道底部至地面的高度侧压力系数计算：（5-9）（5-10）各级围岩的值见下表： 表5-5各级围岩的值围岩级别ⅢⅣⅤ0.90.80.6利用上述公式，计算各级围岩压力如下：Ⅲ级围岩正常断面：Ⅲ级围岩紧急停车带断面：Ⅳ级围岩正常断面：Ⅳ级围岩紧急停车带断面：Ⅴ级围岩正常断面：深埋：浅埋：取H==39.963m,,,= 超浅埋：取，。表5-6各级围岩压力如下表围岩级别（）埋深类型断面类型荷载类型数值Ⅲ24深埋正常断面93.32112.132紧急停车带104.08113.531Ⅴ18超浅埋正常断面287.73105.044浅埋q553.384123.725161.195深埋q287.73115.092Ⅳ22深埋正常断面172.67234.534紧急停车带192.39938.485.4衬砌内力计算衬砌内力计算的原理采用荷载结构法。5.4.1计算图示计算图示采用半拱结构，在主动荷载作用下，顶部衬砌向隧道内变形而形成脱离区，两侧衬砌向围岩方向变形，引起围岩对衬砌的被动弹性抗力，形成抗力区。为了方便计算，利用辛普生法近似计算各类位移，因此将半拱结构等分为10块，各分块上的外力近似地认为作用在各分块截面的中点上，据此得出计算图示如图5.1所示。 图5.1衬砌内力计算图示弹性抗力图形分布规律按结构变形特征作如下假定：（1）下零点a在墙角。墙角处摩擦力很大，无水平位移，故弹性抗力为零。（2）上零点b与衬砌垂直对称中线的夹角假定45°左右。（3）最大抗力点h假定在最大跨度处附近，取。5.4.2衬砌几何要素（1）衬砌几何尺寸内轮廓线为三心圆，半径为、，内径、所画圆曲线的终点截面与竖轴的夹角为、，截面厚度为。（2）半拱轴线长度S及分段轴长（5-11） 半拱长度，将半拱轴线等分为10段，每段轴长。（3）各分块截面中心几何要素与竖轴夹角：（5-12）（5-13）截面6为第1段衬砌向第2段衬砌过渡的第一个截面，由几何关系，计算如下：（5-14）（5-15）（5-16）各截面中心点坐标计算：，（i=1～5）（5-17）（5-18）（i=6～10）（5-19）（i=1～5）（5-20）（5-21），（i=6～10）（5-22）5.4.3主动荷载作用下的衬砌内力计算取基本结构如图5.2所示，根据拱顶截面相对变位为零的条件，列出立法方程如下： 图5.2衬砌内力计算基本结构（5-23）由叠加原理，墙底位移可以表示为，由于墙底无水平位移，故，代入立法方程式得：（5-24）式中、——基本结构的单位位移和主动荷载位移——墙底单位转角——基本结构墙底的荷载转角——衬砌矢高。由辛普生法，得出各系数近似计算公式如下：，（5-25），（5-26） 求出未知力后，根据结构力学的方法，采用下列公式求解各截面内力：（5-27）内力、的计算：取计算图示如下图，由结构力学方法求出内力计算公式如下：图5.3内力计算图示弯距：（5-28）轴力：（5-29）式中：、、—各分块上作用的垂直压力、重力、侧压力、、—垂直压力、重力、侧压力所对应的力臂、—相邻两截面中心点的坐标增量值，按下式计算：（5-30）5.4.4弹性抗力作用下的内力计算（1）各截面的抗力强度抗力图形的分布可按以下假定计算：拱部bh段抗力按二次抛物线分布，任一点的抗力与最大抗力的关系为： （5-31）ah段任意点的抗力值：（5-32）（2）各分块上抗力集中值计算（5-33）集中力的方向垂直与衬砌外缘，并通过分块上抗力图形的形心。（3）抗力集中力与摩擦力的合力计算（5-34）其作用方向与抗力集中力的夹角为，作用点为抗力集中力与衬砌外缘的交点。（1）计算单位抗力及相应的摩擦力在基本结构中产生的内力将的方向线延长，使之交于竖直轴，量取夹角，将其分解为水平与竖直两个方向的分力：（5-35）根据结构力学方法，单位抗力及相应摩擦力在基本结构中产生的内力计算公式如下：弯距：（5-36）轴力：（5-37）式中：—力至截面中心点i的力臂（5）单位抗力及相应摩擦力产生的载位移由式（5-13），载位移计算公式如下：（5-37） （6）墙底位移由式（5-14）计算。（7）弹性抗力作用下产生的内力解力法方程（5-12），得出未知力后，就可按式（5-15）计算弹性抗力作用下产生的内力，计算公式如下：（5-38）5.4.5最大抗力值的计算由温克尔假定，得到最大抗力值的计算公式如下：（5-39）由结构力学方法，结构在荷载作用下的变位和因墙底转动所产生的变位计算如下：（5-40）5.4.6衬砌总内力计算由叠加原理，衬砌总内力等于主动荷载作用下的结构内力与弹性抗力作用下的结构内力的叠加，按下式计算衬砌总内力：（5-41）5.4.7计算结果由于Ⅲ级围岩二次衬砌不承担荷载，故在此不予计算。其他围岩内力计算过程见附录A，下面仅将计算结果列出。（1）Ⅳ级围岩正常断面衬砌内力计算计算结果如表5-7：表5-7总内力计算表截面e积分系数1/30406.809-324.94681.863219.704199.156418.8600.1957858.82301 1371.845-303.25868.587229.993196.582426.5750.1616584.324717.03342271.400-238.77232.628259.717188.928448.6450.0733132.2761355.33623118.335-133.120-14.785305.785176.392482.177-0.031-1419.361-1367.12844-67.62010.929-56.691363.745159.297523.042-0.108-5442.334-9178.49725-261.379189.692-71.688427.273138.085565.358-0.127-6882.006-17783.79246-435.528382.523-53.004491.049103.189594.238-0.089-5088.412-18461.26827-530.256521.569-8.687546.72242.999589.721-0.015-833.989-4026.08448-497.475515.61718.142572.114-15.123556.9910.0331741.64010689.66429-316.148314.987-1.161561.346-41.528519.818-0.002-111.428-834.65241021.446-20.5510.895524.133-11.717512.4160.00285.884757.2851将计算结果按比例绘制成弯距图与轴力图，见图5.4：图5.4Ⅳ级围岩正常断面衬砌结构内力图（2）Ⅳ级围岩紧急停车带断面衬砌内力计算计算结果如表5-8：表5-8总内力计算表截面e积分系数1/3 0538.456-428.200110.256304.870246.254551.1230.20010584.5930.00011493.386-400.12793.259316.262243.440559.7020.1678952.8721020.62742363.239-316.52446.716349.558235.065584.6230.0804484.6882033.80623163.472-179.287-15.815402.418221.319623.736-0.025-1518.256-1534.65344-82.3078.408-73.899468.539202.515671.055-0.110-7094.344-12578.27125-343.397242.300-101.098542.214179.085721.300-0.140-9705.368-26425.77646-577.566498.320-79.246621.253136.884758.136-0.105-7607.592-29262.60427-698.101684.139-13.962687.14276.702763.844-0.018-1340.340-6908.51648-652.180680.22528.045715.99225.273741.2650.0382692.32517763.15429-412.426415.6993.273706.86211.195718.0570.005314.2222543.87641030.847-29.5991.247664.03652.989717.0250.002119.7431148.4471将计算结果按比例绘制成弯距图与轴力图，见图5.5：图5.5Ⅳ级围岩紧急停车带断面衬砌内力图（3）Ⅴ级围岩深埋正常断面衬砌内力计算计算结果如表5-9：表5-9总内力计算表截面e积分系数1/3 01119.990-869.820250.170980.417529.1221509.5390.16613898.3410111024.491-811.723212.7681007.811522.2711530.0820.13911820.4551297.88642749.596-639.017110.5791085.847501.8931587.7400.0706143.2762679.69723330.140-356.096-25.9561207.205468.5201675.725-0.015-1441.994-1400.03244-180.80029.634-151.1671357.191423.5681780.759-0.085-8398.153-14276.02125-716.725508.277-208.4481522.332366.5481888.880-0.110-11580.451-30161.28446-1207.7501024.633-183.1161685.079285.6901970.769-0.093-10173.136-37199.09027-1471.9041395.395-76.5091821.092172.9011993.993-0.038-4250.514-20679.59848-1378.5861378.412-0.1741869.64596.1071965.7520-9.687-59.90929-882.039847.329-34.7091817.022105.9851923.007-0.018-1928.292-14553.01641030.072-27.8302.2421735.750195.0931930.8430.001124.5411106.0821将计算结果按比例绘制成弯距图与轴力图，见图5.6：图5.6Ⅴ级围岩深埋正常断面衬砌内力图（3）Ⅴ级围岩浅埋正常断面衬砌内力计算计算结果如表5-10：表5-10衬砌的总内力截面e积分系数1/3 02116.149-1539.074507.0741274.476936.2372210.7130.22932059.6770111932.457-1436.276496.1811328.291924.1152252.4060.22027565.6203026.705421405.157-1130.688274.4691482.461888.0572370.5180.11615248.2846651.30223604.009-630.082-26.0731720.842829.0062549.848-0.010-1448.524-1406.37244-364.24052.434-311.8062014.004749.4692763.472-0.113-17322.543-29446.59025-1366.179899.354-466.8252334.122648.5762982.698-0.157-25934.712-67546.95846-2260.9561813.003-447.9532644.501505.5053150.005-0.142-24886.284-90999.18727-2732.7482469.034-263.7142898.878305.9343204.812-0.082-14650.757-71278.86148-2546.8852438.985-107.9002981.729170.0533151.782-0.034-5994.459-37074.53329-1620.4741499.279-121.1962865.672187.5313053.203-0.040-6733.100-50815.38041055.811-49.2436.5682677.769345.2013022.9710.002364.8753240.5611将计算结果按比例绘制成弯距图与轴力图，见图5.7：图5.7Ⅴ级围岩浅埋正常断面衬砌内力（3）Ⅴ级围岩超浅埋正常断面衬砌内力计算计算结果见表5-11：表5-11总内力计算表截面e积分系数1/3 01733.204-1332.088401.1171215.935810.3242026.2590.19822284.2600111583.649-1243.114340.5351259.425799.8332059.2570.16518918.6172077.264421153.944-978.624175.3201383.751768.6252152.3760.0819740.0044248.59023500.150-545.344-45.1941576.335717.5152293.850-0.020-2510.766-2437.70244-292.09345.383-246.7101813.493648.6742462.167-0.100-13706.128-23299.04825-1115.697778.402-337.2952073.071561.3502634.421-0.128-18738.605-48804.69646-1857.8471569.176-288.6712325.972437.5202763.492-0.104-16037.288-58641.94727-2251.6192136.979-114.6402534.249264.7892799.038-0.041-6368.913-30986.03448-2101.5432110.9719.4282603.457147.1832750.6400.003523.7673239.39329-1339.3231297.644-41.6792511.729162.3102674.039-0.016-2315.502-17475.32841045.982-42.6203.3622366.588298.7762665.3640.001186.7661658.7231将计算结果按比例绘制成弯距图与轴力图，见图5.8：图5.8Ⅴ级围岩超浅埋正常断面衬砌内力5.5衬砌验算5.5.1Ⅳ级围岩正常断面衬砌验算主要验算几个控制截面。5.5.1.1截面0（拱顶截面）偏心距， 又，故构件由抗拉强度承载能力进行控制，按下式进行验算：（5-42），，左边：右边：左边小于右边，强度满足要求。5.5.1.2截面7偏心距，抗压强度控制承载力，按下式进行验算：（5-43），，（5-44）左边：右边：左边小于右边，满足要求。5.5.1.3截面10偏心距。其他各截面偏心距均小于0.45b。5.5.2Ⅳ级围岩紧急停车带断面衬砌验算Ⅳ级围岩紧急停车带衬砌验算原理与Ⅳ级围岩正常断面验算原理一样，因此不在赘述，直接将计算结果列出。5.5.2.1截面0（拱顶截面）偏心距又，故构件由抗拉强度承载能力进行控制，按式（5-42）进行验算： ，，左边：右边：左边小于右边，强度满足要求。5.5.2.2截面7偏心距，抗压强度控制承载力，按式（5-43）进行验算：，，左边：右边：左边小于右边，满足要求。5.4.4.3截面10偏心距。其他各截面偏心距均小于0.45b。5.5.3Ⅴ级围岩深埋断面衬砌验算5.5.3.1截面0（拱顶截面）（1）偏心距计算（5-45）为偏心受压构件，应考虑偏心距增大系数的影响，按偏心构件对其进行验算。（2）强度验算构件所受弯距为正弯距，下侧受拉，根据配筋图，面积、均为1946,抗拉强度标准值分别为。混凝土强度标准值为。假定为大偏心构件，偏心距增大系数计算如下：（5-46） =（5-47），，①在弯距作用平面内的强度验算（5-48）（5-49）其中性轴按下式计算：（5-50）为小偏心受压构件，构件破坏为混凝土受压破坏，故K=2，截面复核按下式计算：（5-51）由于N作用在钢筋与钢筋的重心之间，故还应满足下式：（5-52）由于，，故上式显然满足。 ②在垂直于弯距作用平面内的强度验算长细比，（5-53）强度验算合格。由于，故可不进行裂缝宽度验算。5.5.3.2截面7该截面为最大轴力截面，受负弯距，上侧受拉，根据配筋图，面积、均为1946,抗拉强度标准值分别为，混凝土强度标准值为。利用上述验算截面0的原理对截面7进行验算。（1）偏心距计算：为偏心受压构件，应考虑偏心距增大系数的影响，按偏心构件对其进行验算。（2）强度验算先假定为大偏心，偏心距增大系数计算如下：=，，①在弯距作用平面内的强度验算：。其中性轴按下式计算： 为小偏心受压构件，构件破坏为混凝土受压破坏，故K=2，截面复核按式（5-51）计算：由于N作用在钢筋与钢筋的重心之间，故还应满足式（5-52）由于，，故上式显然满足。②在垂直于弯距作用平面内的强度验算长细比，由式（5-53），强度验算合格。由于，故可不进行裂缝宽度验算。5.5.5.3截面10（1）偏心距：可认为是轴心受压构件，按轴心受压构件验算。（2）强度验算由式（5-53），，取K=2.4 强度满足要求。5.5.4Ⅴ级围岩浅埋断面衬砌验算5.5.4.1截面0（1）偏心距计算：为偏心受压构件，应考虑偏心距增大系数的影响，按偏心构件对其进行验算。（2）强度验算构件所受弯距为正弯距，下侧受拉，根据配筋图，面积、均为2945,抗拉强度标准值分别为。混凝土强度标准值为。假定为大偏心构件，偏心距增大系数计算如下：=，，①在弯距作用平面内的强度验算：其中性轴按下式计算：为大偏心受压构件，构件破坏为混凝土受压破坏，故K=2.4，截面复核按下式计算：（5-54） 由于N作用在钢筋与钢筋的重心之间，故还应满足式（5-52）：由于，，故上式显然满足。②在垂直于弯距作用平面内的强度验算长细比，强度验算合格。由于，故可不进行裂缝宽度验算。5.5.4.2截面7该截面为最大轴力截面，受负弯距，上侧受拉，根据配筋图，面积、均为2945,抗拉强度标准值分别为，混凝土强度标准值为。（1）偏心距计算为偏心受压构件，应考虑偏心距增大系数的影响，按偏心构件对其进行验算。（2）强度验算先假定为大偏心，偏心距增大系数计算如下：=，，①在弯距作用平面内的强度验算： 其中性轴按下式计算：为小偏心受压构件，构件破坏为混凝土受压破坏，故K=2，截面复核按式（5-51）计算：由于N作用在钢筋与钢筋的重心之间，故还应满足式（5-52）：由于，，故上式显然满足。②在垂直于弯距作用平面内的强度验算长细比，强度验算合格。由于，故可不进行裂缝宽度验算。5.5.4.3截面10（1）偏心距：可认为是轴心受压构件，按轴心受压构件验算。（2）强度验算 由上面两个截面的计算可知，取K=2.4强度满足要求。5.5.5Ⅴ级围岩浅埋断面衬砌验算5.5.5.1截面0（拱顶截面）（1）偏心距计算为偏心受压构件，应考虑偏心距增大系数的影响，按偏心构件对其进行验算。（2）强度验算构件所受弯距为正弯距，下侧受拉，根据配筋图，面积、均为2454,抗拉强度标准值分别为。混凝土强度标准值为。假定为大偏心构件，偏心距增大系数计算如下：=，，①在弯距作用平面内的强度验算：其中性轴计算： 为小偏心受压构件，构件破坏为混凝土受压破坏，故K=2，截面复核按式（5-51）计算：由于N作用在钢筋与钢筋的重心之间，故还应满足式（5-52）：由于，，故上式显然满足。②在垂直于弯距作用平面内的强度验算长细比，强度验算合格。由于，故可不进行裂缝宽度验算。5.5.5.2截面7该截面为最大轴力截面，受负弯距，上侧受拉，根据配筋图，面积、均为2454,抗拉强度标准值分别为，混凝土强度标准值为。（1）偏心距计算：为偏心受压构件，应考虑偏心距增大系数的影响，按偏心构件对其进行验算。（2）强度验算先假定为大偏心，偏心距增大系数计算如下：= ，，①在弯距作用平面内的强度验算：其中性轴按下式计算：为小偏心受压构件，构件破坏为混凝土受压破坏，故K=2，截面复核按式（5-51）计算：由于N作用在钢筋与钢筋的重心之间，故还应满足式（5-52）：由于，，故上式显然满足。②在垂直于弯距作用平面内的强度验算长细比，强度验算合格。 由于，故可不进行裂缝宽度验算。5.5.5.3截面10（1）偏心距：可认为是轴心受压构件，按轴心受压构件验算。（2）强度验算由上面两个截面的计算可知，取K=2.4强度满足要求。第6章防排水设计隧道防排水应视水文地质条件因地制宜地采取“以排为主，防、排、截、堵相结合”，对地表水，地下水妥善处理，使洞内外形成一个完整通畅的防排水系统。以期达到以下要求：拱部、边墙、路面、设备箱洞不渗水；隧道衬砌背后不积水，排水沟不堵塞；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。争取在隧道建成后洞内基本干燥的要求，保证结构和设备的正常使用和行车安全。马林头隧道的防排水设计分为衬砌防排水、路面排水和洞口排水。衬砌防水：在初期支护和二次衬砌之间敷设一层EVA 复合土工布防水板,作为第一道防水措施，防水板敷设范围为自拱部至边墙下部引水管。同时，拱部及边墙二次衬砌采用不低于S6防水混凝土，作为第二道防水措施。二次衬砌沉降缝用中埋式橡胶止水带，施工缝用遇水膨胀止水条（带注浆管）止水。带注浆管遇水膨胀止水条是采用主动防水和被动防水相结合的一种新型防水材料，遇水膨胀止水条（主动防水）以天然钠基膨润土为主要原料，以橡胶为载体配以其它的辅助材料经加工挤出来。由于膨润土吸水后膨胀使止水条具有以水止水，主动止水的功效；当主动防水由于多种原因造成渗漏后可以通过预埋的注浆管（被动止水）注入无机浆料将二次浇注混凝土后在施工缝上所留下空洞或细微缝隙填实，达到被动止水的功效。衬砌排水：隧道开挖后，根据各级围岩地下水的发育状况，在围岩环向布设Ω型弹簧排水管以引围岩渗漏水至基底纵向排水管内，使隧道初期支护排水良好。为了有效地排除二次衬砌背后积水，消除二次衬砌背后的静水压力，在初期支护与防水层之间每间隔10m（局部渗水量大的地段可适当减小其间距）设置一处环向Φ100mm的透水软管，环向软管与边墙的纵向排水管（Φ100mm双壁HDPE打孔波纹管）相接，然后通过横向引水管（Φ100mm双壁HDPE打孔波纹管）将水引入底板或仰拱内中间排水沟Φ300mm排出洞外。中间排水沟纵坡与隧道纵坡一致。环向排水管、透水软管、纵向排水管、横向引水管应用无纺布包裹。路面基层排水：为了防止路面底层地下水上升到路面影响行车安全，在路面平整层下设置Φ50mm双壁HDPE打孔波纹管以排除隧道底部渗水，双壁HDPE打孔波纹管纵向间距为10m，与路面下的底板或仰拱内中间排水沟Φ300mm连通。路面排水：在路面两侧设置Φ300mm开口式路侧排水沟，用于路面积水以及隧道清洗等污水的排除通道，排水沟纵坡与隧道纵坡一致。在墙脚与检修道交角处设置宽45cm、深45cm的纵向凹槽，以利检修道面清洁排水。洞口排水：在洞口仰坡外缘5m以外，设置天沟，并加以铺砌。对洞顶地表的陷穴、深坑加以回填，对裂缝进行堵塞。为防止洞外水流入隧道，在地表水上游设反向排水边沟或采取截流措施，地下水上游设泄水洞，洞外井点降水。马林头隧道防排水示意图如下图： 图6.1防排水示意图第7章隧道通风照明设计7.1隧道通风设计在隧道运营期间，隧道内保持良好的空气是行车安全的必要条件。为了有效降低隧道内有害气体与烟雾的浓度，保证司乘人员及洞内工作人员的身体健康，提高行车的安全性和舒适性，公路隧道应做好通风设计保证隧道良好通风。 马林头隧道通风设计主要考虑以下因素：（1）隧道长度及线形，马林头隧道左洞长度为2617m，右洞长度为2640m，均为长隧道，风阻力大，自然风量小；隧道纵断面采用单向坡，隧道进出口高程较大，因此出口段的有害气体浓度相对较大，设计时给予注意。（2）交通量，马林头隧道为温州绕城高速公路隧道，车流量大，为4000辆/h，且主要为中型货车和小型客车。（3）隧道所处地区的地理、气候条件和周围环境的影响，温州地区为沿海大风区，年平均风速都在2.5m/s以上，应充分考虑利用。（4）隧道内交通事故、火灾等非常情况。（5）隧道工程造价的维修保养费用等。根据《公路隧道工程设计规范》，本隧道通风应满足下列要求：（1）单向交通的隧道设计风速不宜大于10m/s，特殊情况下可取12m/s，双向交通的隧道设计风速不应大于8m/s，人车混合通行的隧道设计风速不应大于7m/s。（2）风机产生的噪声及隧道中废气的集中排放均应符合环保的有关规定。（3）确定的通风方式在交通条件等发生改变时，应具有较高的稳定性，并能适应火灾工况下的通风要求。（4）隧道运营通风的主流方向不应频繁变化。（5）CO允许浓度：正常运行：200ppm发生事故时（15min）：250ppm7.1.1通风方式的确定隧道长度：左洞长度为2617m，右洞长度为2640m，交通量：4000辆/h，单向交通隧道。（7-1）故采用机械通风，纵向射流式通风方式。7.1.2需风量计算马林头隧道通风设计基本参数：道路等级：高速公路，分离式单向3车道（计算单洞）行车速度：100km/h空气密度：ρ=1.2 隧道起止桩号、长度、纵坡和设计标高：右洞桩号：K16+085～K18+725，长2640m；纵坡：K16+085～K16+720为2%的上坡，K16+720～K18+725为1.2%的上坡，中间竖曲线的指标：R=7000m,T=28000m,E=0.56m；设计标高：进洞口PH=28.89m，出洞口PH=64.60m隧道断面积：Ar=隧道当量直径：Dr=设计交通量：4000辆/h交通组成：汽油车：小型客车15%，小型货车18%，中型货车24%柴油车：中型货车24%，大型客车13%，大型货车6%；隧道内平均气温：（1）CO排放量①取CO基准排放量为：②考虑CO的车况系数为：fa=1.0③依据规范，分别考虑工况车速100km/h，80km/h，60km/h，40km/h，20km/h，10km/h（阻滞），不同工况下的速度修正系数fiv和车密度修正系数fd如表7-1所示：表7-1不同工况下的速度修正系数和车密度修正系数取值工况车速（km/h)1008060402010fiv1.41.21.01.01.00.81.41.01.01.00.80.8fd0.60.7511.536④考虑CO的海拔高度修正系数：平均海拔高度：⑤考虑CO的车型系数如表：表7-2考虑CO的车型系数表车型各种柴油车汽油车小客车旅行车、轻型货车中型货车大型货车 fm112.557⑥交通量分解：汽油车：小型客车600，小型货车720，中型货车960柴油车：中型客车960，大型客车520，大型货车240⑦计算各工况下全隧道CO排放量：（7-2）当时=0.0692其他各种工况车速下CO的排放量用同样的方法计算，得出计算结果如表7-3：表7-3各工况车速下CO的排放量工况车速（km/h）1008060402010CO量（）0.06920.06480.08240.12360.20970.1138⑧最大CO排放量：由上述计算可以看出，在工况车速为20km/h时，CO排放量最大，为：Qco=。（2）稀释CO的需风量①根据技术要求，CO设计浓度为：正常行驶，发生事故时（15min）②隧址设计温度tm=20℃,换算成为绝对温度T=273+20=293。③隧址大气压无实测值，按下式计算：（7-3）④稀释CO的需风量： （7-4）（3）烟雾排放量①取烟雾基准排放量为：②考虑烟雾的车况系数为：fa=1.0③依据规范，分别考虑工况车速100km/h，80km/h，60km/h，40km/h，20km/h，10km/h（阻滞），不同工况下的速度修正系数fiv和车密度修正系数fd如表所示：表7-4不同工况下的速度修正系数和车密度修正系数取值工况车速（km/h)1008060402010fiv2.62.62.21.450.850.852.62.61.451.10.720.72fd0.60.7511.536④柴油车交通量如下：柴油车：中型客车960，大型客车520，大型货车240⑤考虑烟雾的海拔高度修正系数：平均海拔高度：⑥考虑烟雾的车型系数如表：表7-5考虑烟雾的车型系数表柴油车轻型货车中型货车重型货车、大型货车、拖挂车集装箱车0.41.01.53~4⑦计算各工况下全隧道烟雾排放量：（7-5）算出各工况车速下的烟雾排放量如下表： 表7-6各工况车速下的烟雾排放量工况车速（km/h）1008060402010烟雾量（）3.2343.02643.855.7757.79565.6832⑧最大烟雾排放量：由上述计算可知，在工况车速为20km/h时，烟雾排放量最大，为：。（4）稀释烟雾的需风量为：①根据规范，取烟雾设计浓度为K=，则烟雾稀释系数C=0.0070②稀释烟雾的需风量为：（7-6）（5）稀释空气内异味的需风量取每小时换气次数为5次，则有：（7-7）（6）考虑火灾时排烟的需风量取火灾排烟风速为Vr=6m/s，则需风量为：（7-8）（7）结论综合以上计算可知道，本隧道通风量由稀释烟雾的需风量决定，为。7.1.3通风计算（1）计算条件：隧道长度：Lr=2640m隧道断面积：Ar=107.5m2 隧道当量直径：Dr=10.5m设计交通量：4000辆/h大型车混入率：r1=19%计算行车速度：=100km/h=27.78m/s需风量：隧道设计风速：（7-9）隧址空气密度：ρ=1.2（2）隧道内所需升压力隧道内所需的升压力由以下三项决定：①空气在隧道内流动受到的摩擦阻力及出入口损失率：（7-10）②隧道两洞口等效压差：由于无等效压差，引起隧道自然风流的两洞口等效压差取ΔPn=10pa③交通风产生的风压为：ΔPt=（7-11）汽车等效抗阻面积：Am=（7-12）隧道内车辆数：n=则：ΔPt=因此，隧道内所需要的升压力为：（7-13） （3）900型射流风机所需台数900型射流风机每台的升压力（7-14）代入得：故合计需要台900型射流风机，按每组2台布置，可布置27组共54台，具有一定的安全储备。（4）1120型射流风机所需台数1120型射流风机每台的升压力（7-15）代入得：故合计需要25台1120型射流风机，按每组2台布置，可布置13组共26台风机，有一定安全储备。7.1.4风机设置选用1120型射流风机，按每组2台布置，布置13组共26台风机，每组风机间距为189m。7.2隧道照明设计隧道照明是消除隧道内驾驶所引起的各种视觉问题的主要方法。由于隧道照明不分昼夜，电光照明费用较高，因此，必须科学地设计隧道的照明系统，充分利用人的视觉能力，使隧道照明系统安全可靠，经济合理。 马林头隧道大致为东西走向，进、出口处地形缓和，植被条件良好，且隧道所在地空气湿润，因此洞外光线不是很强烈，对洞内照明设计有利。本隧道左、右行道照明分别设置洞外和洞内照明，洞外照明为接近段，洞内照明为：入口段、过渡段、中间段和出口段，照明计算以照明灯具的资料为基础数据，并考虑了隧道内采用水泥混凝土地面和边墙采用象牙色淡黄色油漆为计算条件。7.2.1洞外接近段照明在照明设计中，车速与洞外亮度是两个主要的基准值，本隧道设计车速为100km/h，洞外亮度参照规范取值为4500cd/m2。在洞口土建完成时，应采用黑度法进行洞外亮度实测。实测值与设计值的误差。如超出±25%，应调整照明系统的设计。洞外亮度等级对隧道造价和营运有很大的影响，又由于本隧道的所处位置走向近于东西向，地表植被条件良好，洞外光线不是太强烈，因此无需建造其他减光建筑，仅采取绿化措施降低洞外亮度：(1)从接近段起点起，在路基两侧种植常青树，(2)恢复由于道路建设所损失的绿化。接近段长度取洞外一个照明停车视距DS，对于纵坡为1.2%，设计时速为100km/h，取DS=154m。因此接近段长度取154m,接近段位于隧道洞外，其亮度来自洞外的自然条件，无需人工照明。7.2.2洞内照明（1）入口段入口段的照明亮度计算：（7-16）—入口段亮度（cd/m2）；—入口段亮度折减系数，本隧道按规范取值为0.045；—洞外亮度，本隧道设计为4500cd/m2。将数据代入式（7-16）得：入口段长度计算：（7-17） —入口段长度；—照明停车视距，本隧道按规范取值为154m；h—洞口内净空高度，本隧道设计为8.5m；将数据代入式（7-17）得：入口段照明由基本照明和加强照明两部分组成，基本照明灯具布置与中间段相同，同样选用功率为150W的夜灯（兼紧急照明，UPS供电），灯具对称排列布置，加强照明由功率为400W的加强灯组成，间距为1m，入口段灯具从洞口以内10m处开始布置。（2）过渡段在隧道照明中，介于入口段与中间段之间的照明区段称为过渡段。其任务是解决从入口段高亮度到中间段低亮度的剧烈变化给司机造成的不适应现象，使之能有充分的适应时间。过渡段由TR1，TR2，TR3三个照明段组成。各段照明要求和设计如下：①TR1过渡段亮度计算：Ltr1=0.3Lth=0.3×202.5=60.75(cd/m2)基本照明于中间段相同，加强照明由250W功率的加强灯间距2m对称排列布置，TR1过渡段长度根据规范取106m。②TR2过渡段亮度计算：Ltr2=0.1Lth=0.1×202.5=20.25(cd/m2)基本照明与中间段相同，加强照明由功率为250W的加强灯组成，对称排列布置，间距8m，均匀布置在基本照明之间，其长度按规范中规定取值为Dtr2=111m。③TR3过渡段亮度计算：Ltr3=0.035Lth=7.09(cd/m2)采用基本照明，不设加强照明。本段长度取167m。（3）出口段本隧道为单向交通隧道，设置出口段照明，出口段长度取60m，亮度取中间段亮度的5倍。基本照明设置于中间段相同，加强照明为功率为400W的加强灯，设置数量与基本照明灯相同。（4）中间段中间段的照明基本任务是保证停车视距，中间段的照明水平与空气透过率、 行车速度以及交通量等因素有关。根据《公路隧道通风照明设计规范》，中间段照明为9cd/m2，中间段的照明选用功率为150W的夜灯（兼紧急照明，UPS供电），灯具对称排列布置，灯具横向安装范围为行车道左右5.5m处，安装高度为距路面5.1m，纵向间距为5m，灯具纵向与路面保持水平，横向倾角为10°。（5）洞外引道照明隧道洞外引道布灯长度与路面亮度按规范取值如下：长度取180m，路面亮度取。因此光源考虑采用150W低压钠灯，灯具间距为8m。7.2.3照明计算中间段照明计算：表7-7中间段照明计算表光源低压钠灯路面类型水泥砼路面功率150W路面宽度W=12.75m灯具TG87灯具安装方式对称排列布置灯具利用系数=0.4灯具间距S=6m灯具光通量=15000lm灯具养护系数M=0.7灯具布置系数本设计为对称布置N=2（1）路面平均水平照度计算：（7-18）=（2）路面亮度计算：根据《公路隧道通风照明设计规范》可知，对于水泥砼路面，平均亮度和平均照度之间的关系可按下式计算：（7-19）本设计取换算系数为11，则有代入式（7-19）得： 满足规范要求7.2.4入口段照明计算本段照明有基本照明和加强照明组成，基本照明的照度和亮度与中间段相同，加强段照明计算见表7-8：表7-8入口段照明计算表光源高压钠灯路面类型水泥砼路面功率400W路面宽度W=12.75m灯具TG87灯具安装方式对称排列布置灯具利用系数=0.4灯具间距S=0.8m灯具光通量=40000lm灯具养护系数M=0.7灯具布置系数本设计为对称布置N=2用上述方法可计算加强照明对路面平均水平照度为：=路面亮度为：基本照明亮度与加强照明亮度的叠加值为：=219.61+9.98=229.59cd/m2＞202.5cd/m2满足规范要求7.2.5过渡段照明计算：（1）TR1段照明计算：与入口段照明计算方法相同，基本照明段与中间段相同，加强段照明计算资料见表7-9：表7-9过渡段TR1照明计算表光源高压钠灯路面类型水泥砼路面功率250W路面宽度W=12.75m 灯具TG87灯具安装方式对称排列布置灯具利用系数=0.4灯具间距S=2.0m灯具光通量=25000lm灯具养护系数M=0.7灯具布置系数本设计为对称布置N=2加强照明对路面平均水平照度为：=路面亮度为：基本照明亮度与加强照明亮度的叠加值为：满足规范要求（2）TR2段照明计算：与入口段照明计算方法相同，基本照明段与中间段相同，加强段照明计算资料见表7-10表7-10过渡段TR2照明计算表光源高压钠灯路面类型水泥砼路面功率250W路面宽度W=11.0m灯具TG87灯具安装方式对称排列布置灯具利用系数=0.4灯具间距S=8m灯具光通量=25000lm灯具养护系数M=0.7灯具布置系数本设计为对称布置N=2加强照明对路面平均水平照度为： 路面亮度为：基本照明亮度与加强照明亮度的叠加值为：=13.725+9.982=23.707cd/m220.25cd/m2满足规范要求（3）TR3段照明计算：由中间照明的计算可知本段照明的设置满足要求。7.2.6出口段照明计算与入口段照明计算方法相同，基本照明段与中间段相同，加强段照明计算资料见表7-11：表7-11出口段照明计算表光源高压钠灯路面类型水泥砼路面功率400W路面宽度W=12.75m灯具TG87灯具安装方式对称排列布置灯具利用系数=0.4灯具间距S=4.0m灯具光通量=40000lm灯具养护系数M=0.7灯具布置系数本设计为对称布置N=2加强照明对路面平均水平照度为：=路面亮度为：基本照明亮度与加强照明亮度的叠加值为：=43.922+9.982=53.904cd/m245cd/m2满足规范要求。 第8章  隧道施工设计8.1施工准备马林头隧道进洞口处地形开阔，有利于布置施工场地，隧道作业队进驻施工场地后，必须做好现场调查，做好以下施工前准备工作：（1）隧道作业队进驻施工场地后，必须及时搭建好住处，配电房、压风机房、混凝土搅拌站、钢筋车间等生产房屋设在进洞口附近，在不影响施工的前提下，尽量靠近洞口，便于运输。（2）隧道施工用电由附近乡镇高压电引接，接线长约3.5km，在隧道出口安装一台315KVA变压器，另外配备一台120KW发电机以作备用。（3）施工用水：根据现场条件，马林头隧道出口附近没有可供水源的天然河流，水源缺乏，必须从温州市城郊的某水利工程处引水，引水距离为1.8公里左右，在施工现场设蓄水池两个。（4）施工用风：在隧道出口设供风站一处，内设电动空压机1台。（5）三管两线布置：综合施工现场实际情况，将高压风管、高压水管、通风管布置在洞口右侧，动力线和照明线布置在左侧。照明线面成洞地段采用220V，掌子面附近采用36V安全电压。（6）砼工厂：在隧道进口设2台JS500强制式拌合机，混凝土由混凝土输送泵输送。（7）必须做好临时交通便道，便于同外界交通，以及各种材料的运输。8.2施工设计8.2.1总体方案和部署（1）马林头隧道开挖采用光面爆破，应控制好爆破用药量，减少对围岩的扰动，保证开挖轮廓圆顺，减少超挖，不允许欠挖。（2）初次支护紧跟开挖面，爆破以后立即对围岩进行初喷、打设锚杆、挂钢筋网、初喷厚度不小于4mm，喷射砼分1~3次复喷达到设计要求，并覆盖钢筋网和锚杆露头。中空锚杆施工采用专门设备和专用工艺。要求注浆饱满。（3）钢筋网必须单根现场绑扎，并随岩面起伏，贴岩面。（4）初期支护达到设计要求后的地段距开挖面的距离不得大于10m。 （5）二次衬砌砼浇筑采用机械泵送，一次成型。（6）加强施工监控量测工作，及时掌握围岩衬砌的应力、应变状态。量测信息应及时反馈，施工、监理、设计随时掌握围岩和结构的工作状态，以便及时调整设计参数，制定合理的施工措施和支护手段，节约工程费用，保证施工安全。8.2.2隧道洞口施工马林头隧道出洞口为ⅴ级围岩，大部分围岩层为坡积层，地质条件很差，在进行洞口施工时，必须坚决执行晚出洞的原则，避免大挖大刷，做好洞口防排水工作，保护植被，尽量使洞口简洁、美观、自然，与环境协调。本隧道洞口施工必须做好以下事项：（1）在场地清理时，先清理洞口上方及侧面有可能滑塌的表土、树木、山坡危石等，平整洞顶地表，施做好洞口边、仰坡坡顶处的天沟，防止雨水流入施工场地。（2）按洞门设计上的边、仰坡坡率放线，人工自上而下逐段开挖边、仰坡，打锚杆、喷射C20级混凝土、挂钢筋网维持边坡稳定，同时做好边坡防护工程。（3）隧道出口为柱式洞门，洞门墙后土压力较大，必须按设计的洞门图纸精确施工，洞门基础应置于稳固的地基上，本隧道洞口地基土强度较低，做基础前可采用压浆进行地基加固处理，墙面采用釉面砖镶面，表面镶缝应顺直、均匀、美观。（4）洞门拱墙应与洞内相邻的拱墙衬砌同时施工连成整体，确保拱墙连接良好。洞门墙端的砌筑与回填必须两侧同时进行，防止对衬砌产生偏压。（5）洞口段采用双侧壁导坑法进洞，人工开挖，需要时采用弱爆破，进尺1m。开挖前采用管棚注浆法对围岩进行预加固，开挖后用钢架紧贴洞口开挖面进行支护，再进行下次开挖作业。施工过程中加强监控量测，收集量测数据及时分析，指导施工。8.2.3明洞施工明洞施工除了做好上述洞口施工的相应事项外，还应选择合适的施工方法进行开挖和衬砌的施工。马林头隧道进洞口段地表平缓，山体以隧道轴线为中心大致对称分布，不会对隧道形成偏压影响；洞口段100m左右为ⅴ级围岩，有相当一段长度为坡积含碎石亚粘土，其他部分为熔结凝灰岩节理裂隙发育，但路面标高以下地层下伏青灰色凝灰岩，岩体呈大块状砌体结构，属硬质岩，可作为路面基础。综合上述明洞段的地形地质条件，基于其上覆岩层破碎，边墙拱脚处岩层承载力较好这样的情况，明洞段采用全部明挖先墙后拱的施工方法。 全部明挖先墙后拱法的施工顺序如下：（1）从上向下分台开挖临时边坡、仰坡，人工开挖，边坡开挖线设为1：0.3，仰坡坡率临时放坡为7°左右，采用临时喷锚支护保证仰坡的稳定。（2）施作两侧边墙结构，根据设计图纸严格操作，进行边墙衬砌施工。（3）施作拱圈结构，明洞衬砌其拱圈要按断面要求，制作定型挡头板，内、外模及骨架，加强各部分内、外模支撑，防止变形及位移。（4）作防水层及回填，在衬砌达到设计强度的70%左右时进行回填，边墙墙背采用5#浆砌片石回填，拱顶采用原开挖石渣回填，密实。回填土坡度设为7°，最低回填高度设为1.5m。回填土尽量做到对称，防止产生偏压，如回填土高度与原坡面有高差，对原坡面进行适当放坡，使回填土与原坡面连接连贯。明洞与隧道衔接的施工方法，隧道部分的拱圈必须由内向外和明洞拱圈衔接，施工时把隧道洞身衬砌向明洞方向延长一定的长度，达到整体防水效果。8.2.4暗洞施工8.2.4.1开挖方式马林头隧道围岩级别分别为Ⅲ级、Ⅳ级、Ⅴ级，有深埋段和浅埋段，因此根据《公路隧道施工技术规范》，类比其他工程，本隧道各级围岩所采用的开挖方式如下：表8-1各级围岩开挖方法围岩级别开挖方式施工顺序Ⅲ正台阶法上半部开挖—拱部初期支护—下半部中央部分开挖—边墙部分开挖—边墙初期支护—二次支护Ⅳ短台阶法施工顺序同上，短台阶一般超前5mⅤ和浅埋段双侧壁导坑开挖先行导坑上部开挖—先行导坑下部开挖—先行导坑锚喷支护、钢架支撑、设置临时壁墙支撑—后行导坑上部开挖—后行导坑下部开挖—后行导坑锚喷支护、钢架支撑，设置临时壁墙支撑—中央部拱顶开挖—中央部拱顶锚喷支护、钢架支撑—中央部其余部分开挖—浇筑仰拱混凝土—浇筑全周衬砌注意事项：（1）正台阶开挖时上台阶一般超前50m，上台阶钻孔可以与下台阶出渣平行作业，以加快进度，减少工期。 （2）短台阶开挖进尺控制在5m以内，开挖后及时支撑与支护待拱圈混凝土达到设计强度的70%后再进行下部断面的开挖，开挖后及时支护。（3）双侧壁导坑开挖进尺控制在10m以下，必须作好超前支护后再进行开挖，开挖后及时支撑和支护，保证施工人员的安全。8.2.4.2掘进方法马林头隧道为山岭隧道，考虑到经济及施工进度，主要采用钻爆法掘进，浅埋段和进洞开挖在必要时采用人工掘进。钻爆法开挖掘进时采用光面爆破法。爆破作业时，先根据爆破设计中的参数进行爆破，在爆破作业中不断积累经验并修正设计爆破参数，以达到最佳爆破效果。（1）爆破设计①钻爆参数的确定本隧道光面爆破掘进采用如下表的参数：表8-2爆破参数表围岩级别炮眼直径（mm）炮眼深度（m）装药不偶合系数D周边眼间距E（cm）周边眼最小抵抗线V（cm）相对距离周边眼装药集中度q（kg/m）Ⅲ422.51.564800.80.35Ⅳ381.21.756700.80.25②爆破器材的选用光面爆破的器材主要有：炸药、非电塑料导爆系统、毫秒雷管和导爆管等。本隧道光面爆破对所使用的器材要求有：炸药要选择低爆速、低密度、低猛度、高爆力、小直径、传播性能良好的炸药；选择分段多，起爆同时性好的毫秒雷管。根据上述要求选用的器材如下：2号岩石炸药，药卷直径分别为28mm、22mm、20mm，炸药爆速为2100m/s；在掏槽眼采用毫秒雷管，其余炮眼采用间隔为100~200ms的等差雷管，其振动速度为毫秒雷管采用振速的60%，并利用雷管自身的误差进行降振。导爆管：采用普通、抗水的导爆管。③炮眼设计a掏槽眼： 采用双临空平行直眼掏槽，中空眼钻孔由小钻头改为大钻头将钻孔扩大，掏槽眼布置在开挖中心线左侧1.0m，高度为1.2m的位置。掏槽眼深度比其他炮眼深0.2m。b周边眼间距E根据上表取用，周边眼至内圈眼距离为0.6m，采用不偶合和间隔装药结构，不偶合系数见上表。周边眼设计位置考虑0.04的外插斜率。c底板眼：底板眼间距0.6m。d其它炮眼：采用横向间距0.8m，竖向间距1m。e炮眼数目：N=ks/αβ,详见炮眼布置图。1—掏槽眼2—周边眼3—辅助眼4—底板眼图8.1炮眼布置图④钻孔钻孔采用风动凿岩机进行钻孔作业。钻孔作业方法步骤:a钻孔前，钻工要熟悉炮眼布置图，严格按照钻爆设计实施。b定人、定位、对周边眼、掏槽眼由经验丰富的司钻工司钻。c严格控制炮眼间距，误差不得大于6cm，方向相互平行，严禁相互交错，炮眼利用率达90%以上，软岩开挖轮廓要圆顺、符合隧道设计轮廓线尺寸的要求。d严格控制周边眼钻孔外插角度，相邻两茬炮之间错台不大于10cm。 ⑤起爆顺序：光面爆破分区起爆顺序是：掏槽眼—辅助眼—周边眼—底板眼。8.2.4.3出渣与运输施工单位的出渣运输作业应符合下列要求：（1）装渣设备能在隧道开挖断面内发挥高效率，其装渣能力应与每次开挖土石方量及运输车辆的容量相适应。（2）机械装渣作业应严格按操作规程进行，不得损坏已有的支护及临时设备。在台阶或棚架上向下扒渣时，应保证渣堆稳定，防止滑坍伤人。（3）卸渣作业应根据弃渣场地形条件、弃渣利用情况、车辆类型，妥善布置卸渣线，卸渣应在布置的卸渣线上依次进行。（4）卸渣场地应修筑永久排水设施和其他防护工程，确保地表径流不致冲蚀弃渣堆。（5）因隧道长度较长，开挖中应采用有轨运输，减少机械的烟雾排放量。8.2.4.4初期支护施工初期支护主要作业为打锚杆、挂钢筋网和喷射混凝土。施工顺序大致为：先喷射5cm混凝土—钻孔安设锚杆—挂钢筋网—喷射剩余厚度混凝土。A锚杆施工要点：（1）检查锚杆材料、类型、规格、质量以及性能是否与设计相符；按设计要求截取砂浆锚杆杆体，并整直、除锈和除油。（2）钻孔前必须根据设计要求定出孔位，作出标记，孔位允许偏差为mm，孔深允许偏差为mm，孔径大于杆体直径15mm。（3）钻孔要求圆且直，钻孔方向尽量与岩层主要结构面垂直。（4）砂浆配合比为：，砂的最大粒径为3mm。砂浆必须拌和均匀，一次拌和的砂浆必须在初凝前用完。（5）灌浆作业中，注浆管应插至距孔底为5cm左右，随水泥砂浆的注入缓慢匀速拔出，随即迅速将杆体插入，锚杆杆体插入孔内的长度不得短于设计长度的95%。如孔口无砂浆流出，应将杆体拔出重新注浆。如有特殊原因注浆中途暂停超过30min时，必须用水润滑灌浆罐及其管路，保证灌浆罐通畅。（6）在局部有水地段，如遇孔内流水，可在附近另行钻孔安设锚杆。B喷射混凝土采用湿喷法，水平输送距离限制为40m，避免设备管路因距离太长塞堵。其施工要点如下： （1）选用普通硅酸盐水泥，细度模数大于2.5的硬质洁净砂或粗砂，粒径5~12mm连续级配碎（卵）石，化验合格的拌和用水。喷射混凝土配合比：灰骨比：1：4，骨料含砂率：50%，水灰比：0.4。（2）喷射混凝土严格按照设计配合比拌合和及搅拌的均匀性每班检查不少于两次。（3）喷射混凝土前,认真检查隧道断面尺寸,对欠挖部分及所有开裂、破碎、崩解的破损岩石进行清理和处理，清除浮石和墙角虚渣。（4）喷射混凝土分段、分块、先墙后拱、自下而上的顺序进行；喷射作业时，喷嘴做反复缓慢的螺旋运动，螺旋直径约20~30m，以保证混凝土喷射密实。同时掌握风压、水压及喷射距离，减少混凝土的回弹量。（5）隧道喷射混凝土厚度﹥5cm时，分两层作业。第二次喷射混凝土如在第一层混凝土终凝1小时后进行，需冲洗第一层混凝土面。两次喷射注意找平岩面，以便于铺设防水层。（6）喷射混凝土终凝2小时后，进行喷水养护，养护时间不少于14天，喷射混凝土后开挖时，下次爆破距喷射混凝土完成时间的间隔，不得小于4小时.（7）在有水地段，喷射混凝土采取以下措施：a当水量不多时，可设导管引排水后再喷射混凝土；当涌水量范围大时，可设树状导管后喷射混凝土；当涌水严重时可设置泄水孔，然后喷射混凝土。b增加水泥用量，改变配合比，喷射混凝土由远而近逐渐向涌水点逼近，然后在涌水点安设导管将水引出，再向导管附近喷射混凝土。（8）在已喷射混凝土的表面上，不允许混凝土开裂、漏水、也不允许钢筋网、锚杆外露。C钢筋网施工隧道钢筋网预先在洞外钢结构厂加工成型。钢筋类型及网格间距按设计要求施作。钢筋冷拉调直后使用，钢筋表面不得有裂纹、油污、颗粒或片状锈蚀。安装搭接长度为1～2个网格，采用焊接。砂层地段先铺挂钢筋网，沿环向压紧后再喷混凝土。钢筋网随受喷面起伏铺设，与受喷面的间隙一般不大于3cm。与锚杆或其它固定装置连接牢固。开始喷射时，缩短喷头至受喷面的距离，并调整喷射角度，钢筋保护层厚度不得小于4cm。喷射中如有脱落的石块或混凝土块被钢筋网卡住时，应及时清除。D钢拱架安装在Ⅴ级围岩浅埋段施工时，需用到钢拱架支撑。 钢架按设计预先在洞外钢结构厂加工成型，在洞内用螺栓连接成整体。格栅钢拱架作为初期支护的加强措施，与Ⅴ级围岩衬砌配合使用，马林头隧道洞口段，格栅钢拱架纵向间距1.0榀/m，格栅钢拱架间沿纵向用φ12钢筋联接，纵向联接筋环向间距为1.0m。格栅钢拱架应与附近锚杆点焊联接，洞外分段焊接，洞内组装用螺栓联接，点焊加固。（1）制作加工格栅钢架采用胎模焊接。钢拱架加工的焊接不得有假焊，焊缝表面不得有裂纹、焊瘤等缺陷。每榀钢拱架加工完成后放在水泥地面上试拼，周边拼装允许误差为±3cm，平面翘曲小于2cm。钢架在开挖或喷混凝土后及时架设。（2）钢架架设工艺要求安装前清除底脚下的虚碴及杂物。钢拱架安装允许偏差：钢架间距、横向位置和高程与设计位置的偏差不超过±5cm，垂直度误差为±2°。（3）沿钢拱架外缘每隔2m用钢楔或混凝土预制块楔紧。（4）钢拱架底脚置于牢固的基础上。钢拱架尽量密贴围岩并与锚杆焊接牢固，钢架之间按设计纵向连接。（5）钢拱架与喷混凝土应形成一体，钢拱架与围岩间的间隙用喷混凝土充填密实；各种形式的钢拱架全部要被喷射混凝土覆盖，保护层厚度不得小于40mm。（6）其它注意事项：a安装前分批检查验收加工质量。b清除干净底脚处浮渣，超挖处加设木垫块，其中间段接头板用砂子埋住，以防混凝土堵塞接头板螺栓孔。c按设计焊接定位系筋及纵向连接，接头板拧紧螺栓，确保安装钢架质量。d严格控制钢拱架的中线及标高尺寸。e钢拱架与岩面间安设鞍形混凝土垫块，确保岩面与钢架密贴、牢固、稳固。f确保初喷质量，拱架在初喷5cm后架立。8.2.2.5二次衬砌施工（1）钢筋施工施工准备：钢筋进场后进行复检，将检测报告报监理工程师审查；钢筋现场堆放采取下垫上盖等措施防止钢筋锈蚀。为保证钢筋工程的及时性、准确性，根据图纸、规范要求，及时技术交底，做到放样及时、准确，能指导施工；钢筋工必须持证上岗，保证钢筋加工质量。 钢筋加工：开工前及时向监理工程师提交加工方案、加工材料明细表。加工时钢筋平直，无局部曲折。钢筋表面应洁净，无损伤、油漆和锈蚀。钢筋级别、钢号和直径必须符合设计要求。钢筋安装：钢筋的安装位置、间距、保护层及各部钢筋大小尺寸符合设计图规定。钢筋制作及安装严格按有关规程、规范及设计图纸要求，由钢结构加工厂统一制作。（2）拱墙衬砌混凝土施工马林头隧道衬砌采用全断面钢模整体式液压衬砌台车，采用混凝土输送泵泵送作业，由下向上，对称分层，先墙后拱灌筑，入模倾落自由高度不超过2.0m，插入式振捣棒振捣。混凝土在拌合站集中拌合，混凝土运输车送输、泵送入模、机械振捣。混凝土运输采用混凝土罐车输送，挡头模板采用制式钢模，确保施工缝处混凝土质量。混凝土由本标段统一规划的自动计量拌和站生产，采取商品化混凝土供应模式，就近供应。混凝土灌筑前做好钢筋的布设工作，钢筋角隅处要加强振捣，并做好防水层铺设及各类预埋件、预留孔、沟、槽、管路的设置。混凝土衬砌施工作业程序见下表： 表8-3混凝土衬砌施工作业程序图序号施工步骤说明1仰拱混凝土初期支护1.仰拱每节长6-8m，并立端头模板2.浇注仰拱混凝土2钢筋防水板1.施作拱边墙防水层(用工作台车)2.绑扎拱、墙钢筋3模板液压衬砌台车走行轨1.验收防水层及钢筋2.凿毛施工缝，清洗干净3.台车就位，并检查尺寸达到设计要求4.灌注混凝土（3）注浆回填为确保初期支护与二次衬砌密实无空洞，在初期支护完成后二次衬砌前对初期支护背后进行地质雷达检测，发现空洞后采取注浆回填；二次衬砌时，在拱部每隔一定距离预埋一根注浆管，注浆管采取保护措施，防止混凝土进入将其堵死，在衬砌混凝土强度达到后进行注浆，注浆材料选用水泥砂浆，注浆从低标高注浆孔开始，注浆压力不小于1Mpa或高标高拱顶注浆孔冒浆为止。（4）仰拱(填充、底板)施工为保证施工安全，仰拱混凝土应及时施作，支护尽早闭合成环，整体受力，确保支护结构稳定。在隧道正洞Ⅳ、Ⅴ级围岩、沙土质洞段中，待喷锚支护全断面施作完成后，根据围岩收敛量测结果，拆除临时支护，开挖并灌筑仰拱及填充混凝土，一次灌筑仰拱混凝土长度6～8m。①施工方法 为保证施工质量，仰拱混凝土进行全幅整体浇筑，同时解决出碴、进料运输与仰拱施工干扰及仰拱混凝土在未达到要求强度之前承受荷载的问题，采用仰拱栈桥进行施工。移动仰拱栈桥示意图见8.3。图8.2移动仰拱栈桥示意图②仰拱和底板施工：施工前，应将隧底虚碴、杂物、泥浆、积水等清除，并用高压风将隧底吹洗干净，超挖应采用同级混凝土回填；仰拱超前拱墙二次衬砌，其超前距离保持3倍以上衬砌循环作业长度；底板、仰拱的整体浇筑采用防干扰作业平台保证作业空间；仰拱成型采用浮放模板支架；仰拱、底板混凝土整体浇筑，一次成型；填充混凝土在仰拱混凝土终凝后浇筑，不得同时浇筑，仰拱拱座与墙基同时浇筑，排水侧沟与边墙同时浇筑；仰拱施工缝和变形缝作防水处理；填充混凝土强度达到5mPa后允许行人通行，填充混凝土强度达到设计强度的100％后允许车辆通行。（6）沉降缝和施工缝处理在围岩类别变化处或特殊地段应设沉降缝，沉降缝应设在施工缝处，复合式衬砌中，发现围岩对衬砌有不良影响的硬、软岩分界处应设沉降缝。在洞口地段应设置伸缩缝。地下水丰富的隧道中，所有的沉降缝和伸缩缝均应进行防水处理。在二次衬砌施工缝中加设BW型吸水膨胀止水条，用铁钉或木钉将止水条钉牢在上一组衬砌的堵头板位置中间，钉设要牢固，防止二次衬砌混凝土浇筑时止水条掉落。（7）二次衬砌混凝土强度达到2.5mPa时，进行拆模。（8）洞内防水板、土工布施工用自制的轨式铺挂台车，铺挂土工布和防水板，首先将土工布和防水板按照要求折叠好运进洞内，用台车上的卷扬机提升到台车顶上环向展开，由中间向两侧吊挂，依次向前铺挂，要求防水板粘接牢固，密不透水，搭接长度不小于10cm，无纺布可以不搭接，但必须连续铺设。 （9）路面路基施工洞内15cm稳定基层浇筑前应先清除有仰拱地段仰拱面上的杂物及积水，无仰拱地段的基底必须碾压密实后，方能浇筑混凝土，基层浇筑时要控制好标高及排水横坡。隧道路面为钢性路面，面层为C35水泥砼，厚度为26cm，垫层为15cm厚C20素混凝土。（10）管棚钢架超前支护施工①管棚与钢架联合使用。②管棚长度为20m，管径为100mm，钻孔直径为20mm，环向间距为0.2～0.8m,视各施工段围岩情况而定，外插角2°，管棚间搭接长度为2m。③第一节钢管前端加工成尖锥状，打一眼，装一管，由上而下顺序进行。④管棚用4m和6m的管节逐渐接长，连接长度为20cm。⑤在安装好的钢管内注浆，水泥砂浆标号采用C20级，用牛角泵灌注。8.2.5隧道施工现场的监控量测在本隧道施工过程中，使用QT-81型球铰式周边收敛仪，拱顶使用精密水平仪、分别进行隧道周边位移，拱顶下沉和地质超前预报监控，由监测小组进行测点埋设，量测元件的安设及初读的时间应在爆破后24小时内，并在下一次爆破之前完成。进行日常量测工作，根据量测数据绘制净空水平收敛图、拱顶下沉距开挖工作面距离关系图，并对初期时态曲线进行回归分析，通过分析处理计算判断，及时进行地质预报及反馈，为二次衬砌提供依据。别外，要加强对围岩和支护结构进行观察和记录，发现问题及时处理，以保证结构和施工安全。8.2.5.1现场监测方案设计的主要内容（1）监测项目的确定，监测手段、仪表和工具的选择。（2）施测部位和测点布置的确定。（3）实施计划的制定，包括测试频率的确定。8.2.5.2本隧道监测项目、频率及数量设计 表8-3监控量测项目及频率表序号项目名称量测间隔时间1～15天16天～1个月1～3个月大于3个月1地质和支护状况观察每次爆破后进行观察2周边位移1～2次/天1次/2天1次/周1～3次/月3拱顶下沉1～2次/天1次/2天1～2次/周1～3次/月4地表下沉开挖面距量断面前后＜2B时，1～2次/天开挖面距量断面前后＜5B时，1次/2天开挖面距量断面前后＞5B时，1次/周5围岩体内位移（洞内设点）1～2次/天1次/2天1～2次/周1～3次/月6围岩体内位移（地表设点）同地表下沉要求7围岩压力及两层支护间压力1～2次/天1次/2天1～2次/周1～3次/月8支护、衬砌内应力、表面应力及裂缝量测1～2次/天1次/2天1～2次/周1～3次/月9爆破震动速度安全监测1～2次/天1次/2天1～2次/周1～3次/月表8-4测项目数量表量测项目单位数量系统锚杆轴力监测断面9拱顶三点沉降断面11围岩压力断面3钢支撑内力断面3层间支护压力断面6支护衬砌内力、表面应力及裂缝断面6围岩内部多点位移断面18.2.5.3工程地质与支护状况的观察隧道开挖工作面爆破后立即进行工程地质状况的观察与纪录，必须时进行地质描述。初期支护完成后应进行喷层表面观察和纪录，必要时进行裂缝描述。（1）隧道地表沉降量测 量测方法：在地表测试范围内埋设沉降量测点，用精密水准仪和精密水准尺逐日进行水准量测。测出沉降值。地表沉降纵向量测区长度，见图8.4，沿隧道纵向间距5～50m，埋深越浅，间距越小。地表沉降量在横断面上的测点布置，见图8.5。图8.4地表沉降纵向量测区长度图8.5地表沉降量测在横断面上的测点布置（2）隧道净空变化（收敛）量测隧道周边收敛量测和拱顶下沉量的测点布置在同一断面内，量测断面的间距一般取10～50m之间，地质条件好或地质条件变化不大时，间距可视情况加大。施工初期为了掌握围岩变化动态，要缩小间距，待取得一定数据和资料可适当加大间距。收敛量测的基准，视围岩条件选择为3条。如图8.6所示。位移量测是采用隧道净宽变化测定计（收敛计）进行。 图8.6收敛量测得基线（3）围岩内部位移量测围岩内部位移测量采用位移计，其测孔布置应与收敛量测基线相应布设，以便使两项测试结果能够相互验证，协同分析与应用。围岩内部位移量测孔布置如图8.7。图8.7围岩内部位移量测测孔布置 参考文献[1]覃仁辉主编，隧道工程[M]，重庆大学出版社，2001.12；[2]王毅才主编，隧道工程[M]，人民交通出版社，2000.8；[3]JTGD70-2004公路隧道设计规范[M]，人民交通出版社,2004.9[4]JTJ042-94公路隧道施工技术规范[M]，人民交通出版社,1995.8；[5]陶龙光巴肇伦编著，城市地下工程[M]，科学出版社，1996.11；[6]JTJ026.1—1999公路隧道通风照明设计规范[M]，人民交通出版社,1999.12；[7]张庆贺、朱合华编著，土木工程专业毕业设计指南“隧道及地下工程分册”[M]，中国水利水电出版社，1999.4；[8]徐干成、白洪才等编注，地下工程支护结构[M]，中国水利水电出版社，2001.9；[9]黄成光主编，公路隧道施工[M]，人民交通出版社，2001.8；[9]吕康成主编，公路隧道运营设施[M]，人民交通出版社，1998.7；[10]王海亮主编，铁路工程爆破[M]，中国铁道出版社，2001.3；[11]EinarBroch,ChrisRogers,TunnellingandUndergroundSpaceTechnology[J],Vol.21.No3-4,May-july,2006[12]ChrisHanke,TunnelsandTunnellingInternational[J],February2007。 致谢经过几个月的努力，我基本完成了毕业设计任务。在毕业设计的实践中，学到很多有用的知识，也积累了不少宝贵的经验。在本文完稿之际，我首先要感谢我的导师吴从师教授。本文是在导师的细心，指导下完成的，在我设计的进行过程与论文的编写等各个方面，他们都给予我悉心的指导和帮助。没有导师的指导，我的毕业设计就无法顺利进行。在这次的设计过程中，导师渊博的知识，深厚的学术造诣，严谨的治学态度和勇于开拓的科学精神，都给我留下了深刻的印象，令我受益匪浅。在此，谨向导师、老师以深深的敬意和感谢。本文在设计过程中，周围的同学，尤其是侯、李等几位同学，给予了我很大的帮助，在此也对他们表示深深的感谢！最后，感谢各位老师同学对本文的批评和指正！ 附录A衬砌内力计算Ⅳ、Ⅴ级围岩各断面衬砌内力计算过程如下：A.1Ⅳ级围岩正常断面衬砌内力计算计算图示如下图5-1Ⅳ围岩正常断面内力计算图示（1）衬砌几何尺寸内轮廓线半径，，内径、所画圆曲线的终点截面与竖轴的夹角，截面厚度。（2）半拱轴线长度S及分段轴长 半拱长度，将半拱轴线等分为10段，每段轴长。（3）各分块截面中心几何要素各分块截面中心几何要素计算原理见5.4.3，结果见单位位移计算表。（4）主动荷载下的内力计算①单位位移表A1单位位移计算表截面xydI积分系数1/30001000.50.0104960096119.22080.1600.9871.35030.10890.50.01049610.4541.138118.0474218.44160.3160.9492.66570.43270.50.01049641.53917.974197.05242327.66240.4640.8863.91220.96320.50.01049692.46789.064369.9994436.88320.6000.8005.05761.68650.50.010496161.904273.051692.8592546.1040.7210.6936.07232.58410.50.010496248.074641.0471233.1944655.87240.8280.5616.92933.62810.50.010496348.2981263.6592056.2542768.96930.9330.3597.55584.82750.50.010496463.4402237.2573260.1374882.06620.9900.1387.89426.13770.50.010496589.2193616.4514890.8892995.16310.996-0.097.92697.49050.50.010496719.0885386.3296920.505410108.260.9496-0.317.6528.81750.50.010496846.4807463.8379252.79719603081.63517183.8924307.16。计算精度校核为： 角度闭合差。（A1）闭合差为0。②载位移根据《公路隧道设计规范》Ⅳ级围岩中二次衬砌承担30%的外荷载，则，。每一个分块上的作用力：竖向力：，由计算图示得出如下：水平压力：，由计算图示得出如下：，。自重力：。各分块上各集中力对下一截面的力臂由计算图示量得，分别记为、、，由上述公式，各外力及其力臂如下表：表A2外力及相应力臂截面集中力力臂QGE0000000172.00516.9431.1400.65480.67260.3028269.93316.9433.4190.59780.65090.4037366.30716.9435.6980.52550.61230.4943续表A2截面集中力力臂 QGE461.12616.9437.6670.43950.5580.5721553.87416.9439.5310.34220.48920.6351645.58616.94311.1890.23510.40710.681733.67116.94312.9500.09350.27930.7143818.13116.94314.090-0.07070.13270.721793.10816.94314.608-0.2435-0.02160.682310016.94314.4010-0.17440.6088结合计算图式，计算各分块、如下：表A3计算表截面---000000000147.14911.3960.345000058.890241.80611.0281.38088.9481.140117.0020.369230.475334.84410.3742.817175.8244.558219.1652.418500.093426.8659.4544.386259.07410.257296.7437.419844.960518.4368.2896.053337.14317.923342.09916.0881235.925610.7176.8987.620407.96127.455349.62228.6631639.44573.1484.7329.250470.49038.644294.76246.3491997.6878-1.2822.24810.169521.10451.594176.34267.5982252.7629-0.757-0.3669.967556.17865.68418.18788.8572368.650100.000-2.9558.767576.23080.292-158.406106.5472322.603表A4计算表 截面sinacosaSina(Q+G)cosa0010000010.1600.98788.9481.14014.2531.12513.12820.3160.949175.8244.55855.6204.32451.29530.4640.886259.07410.257120.2789.084111.19440.6000.800337.14317.923202.34914.336188.01350.7210.693407.96127.455293.97619.036274.94160.8280.561470.49038.644389.46721.680367.78670.9330.359521.10451.594486.39318.515467.87780.9900.138556.17865.684550.8559.066541.78890.996-0.09576.23080.292573.892-7.226581.117100.9496-0.31593.17394.692563.303-29.670592.973主动荷载产生的弯距校核为：从计算表中得出，闭合差。主动荷载位移计算如下： 表A5主动位移计算截面积分系数1/30096010001158.8919610.4541.10895653.424615.6586269.08242230.4809641.5391.432722125.6399573.76431699.40423500.1039692.4671.963248008.95746242.22894251.18544844.97796161.9042.686581116.201136802.472217918.673251235.95096248.0743.5841118648.836306600.457425249.294461639.47896348.2984.6281157386.699571014.682728401.381271997.72796463.4405.8275191777.909925807.8551117585.764482252.80796589.2197.1377216265.1161327370.4021543635.518292368.69596719.0888.4905227390.3691703267.5581930657.9264102322.64496846.4809.8175222969.9141966037.2182189007.13211180891.7365995231.6287176123.364计算精度校核如下：（A2）闭合差为0。③墙底位移计算单位弯距作用下的转角： 主动荷载作用下的转角：。④解力法方程衬砌矢高力法方程系数如下：将各系数代入式（5-12），得出立法方程式如下：解方程得：⑤计算各截面内力表A6弯距计算表截面-00406.8090.000406.809158.890406.80923.926371.8452230.475406.80995.066271.4003500.093406.809211.619118.3354844.960406.809370.531-67.620续表A6 截面-51235.925406.809567.737-261.37961639.445406.809797.108-435.52871997.687406.8091060.621-530.25682252.762406.8091348.477-497.47592368.650406.8091645.693-316.148102322.603406.8091937.24021.446表A7轴力计算表截面00219.704219.704113.128216.865229.993251.295208.421259.7173111.194194.592305.7854188.013175.733363.7455274.941152.332427.2736367.786123.262491.0497467.87778.845546.7228541.78830.325572.1149581.117-19.771561.34610592.973-68.840524.133（5）弹性抗力作用下的内力计算①弹性抗力强度计算抗力上零点设在截面5，，抗力最大值设在截面8，，抗力下零点设在墙角处。由以上计算得出相关数据如下，计算得bh段各截面抗力值为：。、直接在计算图示上量取得到： ，计算得截面9的抗力值为：。取，将以上计算列入下表：表A8弹性抗力强度计算表截面5001.395700010060.3600.181.39570.262372.5320.9540.3000.2500.07970.7620.5611.39570.817485.62230.9970.0760.8150.062810.8811.39571.283798.71250.988-0.1511.269-0.19490.7480.8741.39571.2735111.80270.928-0.3711.182-0.4731000.3741.39570.545124.8930.820-0.5720.447-0.312②计算单位抗力及其相应的摩擦力在基本结构中产生的内力表A9计算表截面60.5062-0.133　　　　　　　-0.13371.8499-0.4850.6435-0.526　　　　　　-1.01183.1936-0.8381.9919-1.6280.6964-0.894　　　　-3.36094.4676-1.1723.3291-2.7212.0457-2.6260.7673-0.977　　-7.496105.6056-1.4704.5856-3.7483.3811-4.3402.1176-2.6970.9524-0.519-12.775在计算图示上量取各截面轴线与水平线的夹角，由此计算，表A10计算表 截面655.87240.8280.5610.0790.0650.2500.140-0.075768.96930.9330.3590.1410.1321.0650.383-0.251882.06620.9900.138-0.053-0.0532.3340.322-0.375995.16310.996-0.09-0.526-0.5243.517-0.316-0.20810108.260.950-0.31-0.838-0.7963.964-1.2420.446⑤单位抗力及相应摩擦力产生的载位移表A11载位移计算表截面积分系数1/36-0.13396348.2984.6281-12.746-46.242-58.98827-1.01196463.4405.8275-97.077-468.637-565.71348-3.36096589.2197.1377-322.546-1979.690-2302.23629-7.49696719.0888.4905-719.651-5390.544-6110.194410-12.77596846.4809.8175-1226.387-10813.670-12040.0571-1721.293-12767.419-14488.712。计算精度校核为：，闭合差为0。单位抗力及相应摩擦力作用下的转角： 得出单位抗力作用下的力法方程：解得⑥计算单位抗力作用下各截面内力单位抗力作用下的内力计算见下表：表A12弯距计算表截面-00-2.8600-2.86010-2.8600.191-2.66920-2.8600.758-2.10130-2.8601.688-1.17240-2.8602.9560.09650-2.8604.5291.6696-0.133-2.8606.3593.3667-1.011-2.8608.4614.5908-3.360-2.86010.7574.5389-7.497-2.86013.1282.77210-12.775-2.86015.454-0.181表A13轴力计算表截面 001.7531.753101.7301.730201.6631.663301.5521.552401.4021.402501.2151.2156-0.0750.9830.9087-0.2510.6290.3788-0.3750.242-0.1339-0.208-0.158-0.365100.446-0.549-0.103⑦最大抗力值求解表A14、计算表截面积分系数1/3039053.676-274.5286.1377239699.747-1684.9731135697.125-256.2056.0288215210.829-1544.6124226054.366-201.7255.705148640.156-1150.8382311360.134-112.4655.174558783.013-581.95144-6491.5669.2344.4512-28895.25741.10125-25092.394160.2593.5536-89168.331569.49846-41810.642323.1722.5096-104927.986811.03227-50904.604440.6431.3102-66695.212577.33148-47757.616435.6150001247284.922-2067.106（A3） （A4）最大抗力值：（A5）（6）计算衬砌总内力计算过程如下：表A15总内力计算表截面e积分系数1/30406.809-324.94681.863219.704199.156418.8600.1957858.823011371.845-303.25868.587229.993196.582426.5750.1616584.324717.03342271.400-238.77232.628259.717188.928448.6450.0733132.2761355.33623118.335-133.120-14.785305.785176.392482.177-0.031-1419.361-1367.12844-67.62010.929-56.691363.745159.297523.042-0.108-5442.334-9178.49725-261.379189.692-71.688427.273138.085565.358-0.127-6882.006-17783.79246-435.528382.523-53.004491.049103.189594.238-0.089-5088.412-18461.26827-530.256521.569-8.687546.72242.999589.721-0.015-833.989-4026.08448-497.475515.61718.142572.114-15.123556.9910.0331741.64010689.66429-316.148314.987-1.161561.346-41.528519.818-0.002-111.428-834.6524续表A151021.446-20.5510.895524.133-11.717512.4160.00285.884757.2851-4672.932-41203.580 计算精度校核：根据拱顶截面的相对转角和相对水平位移应为零的条件来进行算：（A6）（A7）（A8）闭合差；（A9）（A10）（A11）闭合差。A.2Ⅳ级围岩紧急停车带衬砌内力计算计算图示如图A2所示图A2Ⅳ级围岩紧急停车带衬砌内力计算图式（1）衬砌几何尺寸内轮廓线半径，，内径、所画圆曲线的终点截面与竖轴的夹角，截面厚度。 （2）半拱轴线长度S及分段轴长半拱长度，将半拱轴线等分为10段，每段轴长（3）主动荷载作用下的内力计算①单位位移计算表A16单位位移计算表截面xydI积分系数1/30001000.50.0104960096118.66890.1510.9891.50530.1140.50.01049610.9441.248119.1364217.33780.2980.9552.97620.45350.50.01049643.53619.744202.8162326.00670.4390.8994.37921.01080.50.01049697.03798.085388.1584434.67570.5690.8225.68231.7730.50.010496170.208301.779738.1952543.34460.6860.7276.85562.72280.50.010496261.389711.7091330.4874653.93790.8080.5897.86263.84650.50.010496369.2641420.3742254.9022766.40780.9160.4008.61365.15430.50.010496494.8132550.4143636.0394878.87770.9810.1939.06476.59330.50.010496632.9574173.2745535.1882991.34760.999-0.0249.19468.09580.50.010496777.1976292.0307942.423410103.81710.971-0.2398.99729.59090.50.010496920.7268830.59510768.04819603306.05819758.29227330.407计算精度校核为：角度闭合差为0。 闭合差为0。②载位移，。每一个分块上的作用力：竖向力：，由计算图示得出如下：水平压力：，由计算图示得出如下：，。自重力：。各分块上各集中力对下一截面的力臂由计算图示量得，分别记为、、，计算如下表：表A17各外力及其力臂截面集中力力臂QGE 0000000188.88818.8881.3850.73380.75050.3056287.15718.8884.0400.67940.7290.4127383.11618.8885.7720.60950.6910.5103477.34418.8889.0040.52570.63710.5963569.84118.88811.1980.42980.56870.6687660.02818.88813.3910.31670.47740.7264745.02118.88815.5840.160.33990.7776823.08818.88817.201-0.01160.18640.793998.08118.88818.009-0.2076-0.02410.772110018.88818.0090-0.13940.7112表A18计算表截面---000000000165.22614.1760.423000079.825259.21413.7691.667107.7761.385158.5280.470313.475350.65913.0522.945213.8215.426299.9913.024683.147440.66012.0345.369315.82611.198411.5538.5351161.297529.77010.7427.488412.05820.202483.46819.1881711.952619.0119.0179.727500.21031.400503.71235.2842288.70377.2036.42012.118579.12744.791434.92458.5772807.9468-0.2683.52113.656643.03660.375290.07486.8803201.8089-1.678-0.45513.904685.01277.57688.983116.5573419.120100-2.63312.808711.98195.584-140.545142.9083431.658表A19计算表截面sinacosaSina(Q+G)cosa 0010000010.1510.989107.7761.38516.2451.36914.87520.2980.955213.8215.42663.7205.17958.54130.4390.899315.82611.198138.48210.064128.41840.5690.822412.05820.202234.43316.614217.81950.6860.727500.21031.400343.33722.835320.50160.8080.589579.12744.791468.15426.367441.78870.9160.400643.03660.375589.28924.164565.12680.9810.193685.01277.576672.14614.965657.18190.999-0.024711.98195.584711.784-2.248714.032100.971-0.239730.869113.593709.720-27.129736.849主动荷载产生的弯距校核为：从计算表中得出闭合差。主动荷载位移计算表A20主动荷载位移计算表截面积分系数1/30096010001 179.8259610.9441.1147663.214873.6068536.82042296.6949643.5361.453530093.60513647.45043741.05523632.7579697.0372.010865582.08266290.369131872.451441060.66696170.2082.773111484.517197662.048309146.565251545.16296261.3893.7228164347.397447485.092611832.489462044.87496369.2644.8465219715.480845135.5961064851.076272487.52296494.8136.1543269562.8471389407.7811658970.628482801.33396632.9577.5933307399.0902028126.9792335526.070292940.46896777.1979.0958328228.2982657270.6582985498.9574102881.60196920.72610.5909329431.9263159548.6583488980.58411669450.8889191334.27710860785.164计算精度校核如下：闭合差为0。③墙底位移计算单位弯距作用下的转角：主动荷载作用下的转角：④解力法方程 衬砌矢高。力法方程系数如下：得出立法方程式如下：解方程得：⑤计算各截面内力表A21弯距计算表截面-00538.4560.000538.456179.825538.45634.755493.3862313.475538.456138.258363.2393683.147538.456308.162163.47241161.297538.456540.534-82.30751711.952538.456830.099-343.39762288.703538.4561172.681-577.56672807.946538.4561571.389-698.10183201.808538.4562011.438-652.180续表A21截面-93419.120538.4562468.163-412.426 103431.658538.4562923.97330.847表A22轴力计算表截面00304.870304.870114.875301.387316.262258.541291.018349.5583128.418273.999402.4184217.819250.720468.5395320.501221.713542.2146441.788179.465621.2537565.126122.016687.1428657.18158.811715.9929714.032-7.170706.86210736.849-72.812664.036（5）弹性抗力作用下的内力计算①各截面的抗力强度抗力上零点设在截面5，，抗力最大值设在截面8，，，，计算得bh段各截面抗力值为：，取，各截面抗力强度计算如下：表A23抗力强度计算表截面 5001.565400010060.3710.18551.56540.30366.47020.9170.3990.2780.12170.750.56051.56540.91677.5910.9770.2150.8950.197810.8751.56541.43089.62711.0000.0071.4300.00990.7480.8741.56541.429101.4220.980-0.1981.400-0.2831000.3741.56540.611112.1370.926-0.3770.566-0.230④计算单位抗力及其相应的摩擦力在基本结构中产生的内力表A24计算表截面60.556-0.169　　　　　　　-0.16972.0546-0.6230.7153-0.655　　　　　　-1.27883.5544-1.0782.2177-2.0310.7662-1.096　　　　-4.20594.9737-1.5083.7073-3.3962.2688-3.2440.8504-1.215　　-9.363106.2757-1.9035.1307-4.7003.7633-5.3812.3507-3.3581.0553-0.645-15.986在计算图示上量取各截面轴线与水平线的夹角，由此计算：表A25计算表截面653.93790.8080.5890.1210.0980.2780.164-0.066766.40780.9160.4000.3180.2911.1730.469-0.178 878.87770.9810.1930.3270.3212.6030.502-0.181991.34761.000-0.0240.0440.0444.003-0.0940.13810103.8170.971-0.239-0.186-0.1814.569-1.0910.910⑤单位抗力及相应摩擦力产生的载位移计算单位抗力及相应摩擦力产生的载位移如下：表A26载位移计算表截面积分系数1/36-0.16996369.2644.8465-16.177-62.225-78.40227-1.27896494.8136.1543-122.671-632.282-754.95348-4.20596632.9577.5933-403.584-2662.725-3066.30929-9.36396777.1979.0958-898.750-7276.097-8174.847410-15.98696920.72610.5909-1534.650-14718.671-16253.3211-2153.284-17267.363-19420.647计算精度校核为：闭合差为0。⑥单位抗力及相应摩擦力作用下的转角及立法方程的系数 ⑦单位抗力作用下的力法方程：解得⑧计算单位抗力作用下各截面内力在单位抗力作用下，衬砌内力计算如下：表A27弯距计算表截面-00-3.4870-3.48710-3.4870.229-3.25820-3.4870.909-2.57730-3.4872.027-1.46040-3.4873.5550.06850-3.4875.4601.97360.169-3.4877.7134.05871.278-3.48710.3355.57184.205-3.48713.2305.53999.363-3.48716.2343.3851015.986-3.48719.232-0.241表A28轴力计算表截面002.0052.005101.9821.982201.9141.914301.8021.802 401.6491.649501.4581.4586-0.0661.1801.1157-0.1780.8030.6258-0.1810.3870.20690.138-0.0470.091100.910-0.4790.431⑨最大抗力值求解表A29、计算表截面积分系数1/3051375.457-334.7336.593338733.798-2206.9971146423.845-312.7886.479300794.020-2026.6454233679.770-247.4326.140206787.053-1519.1822314673.633-140.1485.58381915.556-782.37644-8275.9576.5804.820-39892.59731.71925-32195.653189.4233.871-124613.275733.16146-53439.643389.5612.747-146788.0101070.04527-64826.581534.8051.439-93285.450769.58448-60724.378530.8720001346063.365-2755.646计算最大抗力如下： 最大抗力值：（6）计算衬砌总内力表A30总内力计算表截面e积分系数1/30538.456-428.200110.256304.870246.254551.1230.20010584.5930.00011493.386-400.12793.259316.262243.440559.7020.1678952.8721020.62742363.239-316.52446.716349.558235.065584.6230.0804484.6882033.80623163.472-179.287-15.815402.418221.319623.736-0.025-1518.256-1534.65344-82.3078.408-73.899468.539202.515671.055-0.110-7094.344-12578.27125-343.397242.300-101.098542.214179.085721.300-0.140-9705.368-26425.77646-577.566498.320-79.246621.253136.884758.136-0.105-7607.592-29262.60427-698.101684.139-13.962687.14276.702763.844-0.018-1340.340-6908.51648-652.180680.22528.045715.99225.273741.2650.0382692.32517763.15429-412.426415.6993.273706.86211.195718.0570.005314.2222543.87641030.847-29.5991.247664.03652.989717.0250.002119.7431148.4471-5844.330-56052.384计算精度校核：根据拱顶截面的相对转角和相对水平位移应为零的条件来进行验算：闭合差； 闭合差。A3Ⅴ级围岩深埋正常断面衬砌内力计算计算图式如图A3，其计算原理与上述Ⅳ级围岩各断面计算一致，因此不在赘述，仅将计算结果列出。图A3Ⅴ级围岩深埋正常断面衬砌内力计算（1）衬砌几何尺寸内轮廓线半径，，内径、所画圆曲线的终点截面与竖轴的夹角，截面厚度。（2）半拱轴线长度S及分段轴长 半拱长度，将半拱轴线等分为10段，每段轴长。（4）主动荷载下的衬砌内力计算①单位位移计算如下表：表A32单位位移计算表截面xydI积分系数1/30001000.60.01855.5560055.556119.2300.1600.9871.35970.10980.60.01855.5566.1000.67068.4254218.4610.3170.9492.68420.43620.60.01855.55624.23310.571114.5932327.6910.4650.8863.93920.97090.60.01855.55653.93952.369215.8034436.8210.5990.8015.09221.69990.60.01855.55694.439160.537404.9702546.1520.7210.6936.11322.60450.60.01855.556144.694376.857721.8014655.9490.8290.5606.97533.65660.60.01855.556203.144742.8181204.6622769.0300.9340.3587.60464.86520.60.01855.556270.2891315.0101911.1434882.1050.9910.1377.94436.18480.60.01855.556343.6002125.0972867.8532995.1830.996-0.0907.97657.54710.60.01855.556419.2833164.3734058.495410106.2610.960-0.2807.69978.88130.60.01855.556493.4064382.0835424.4491555.5561800.48710032.41414188.944计算精度校核为：。 角度闭合差。，闭合差。②载位移计算根据《公路隧道工程设计规范》，Ⅴ级围岩二次衬砌承担70%的外荷载，故，。每一分块上的作用力竖直力：衬砌外缘相邻两截面之间的水平投影长度，由计算图式得：，，水平压力：衬砌外缘相邻两截面之间的竖直向投影长度，由计算图式得，，。自重力：钢筋混凝土构件重度。表A32各外力及其力臂截面集中力力臂QGE00000001283.99020.4748.8620.65550.67730.35292275.93320.47427.3920.59040.65540.45343261.83420.47444.3100.51010.61650.5422 4239.67920.47460.4230.41660.56160.6175213.49620.47475.7310.31230.49230.67586179.25620.47487.8150.19950.40940.71747132.93120.474102.3170.05160.28050.7428872.50820.474111.179-0.11830.13270.7339912.08520.474115.207-0.2937-0.02210.682710020.474112.7900-0.17570.6067表A33计算表截面---0000000001186.15513.8673.1270.0000.00000203.1492162.91113.41812.419304.4638.862403.2612.893798.0523133.56212.62224.025600.87036.254754.09219.3851741.738499.85011.49837.281883.17880.5641018.30458.7312967.403566.67510.07951.1791143.331140.9881167.341127.5374390.213635.7628.38262.9991377.300216.7181187.370228.0095912.73576.8595.74376.0011577.029304.533992.425368.0597361.8218-8.5782.71781.5941730.434406.850587.829536.8808562.2639-3.549-0.45278.6521823.416518.02958.714705.7119401.338100-3.59768.4301855.974633.236-513.734844.8649797.301表A34计算表截面sinacosaSina(Q+G)cosa0010000010.1600.987304.4638.86248.8358.74740.08820.3170.949600.87036.254190.27134.388155.88330.4650.886883.17880.564410.41571.337339.078 40.5990.8011143.331140.988685.217112.862572.35550.7210.6931377.300216.718993.281150.131843.15060.8290.5601577.029304.5331306.631170.5181136.11370.9340.3581730.434406.8501615.824145.6031470.22180.9910.1371823.416518.0291806.13371.1551734.97790.996-0.0901855.974633.2361848.386-57.2051905.590100.960-0.2801876.448746.0261801.383-208.8972010.280主动荷载产生的弯距校核为：从计算表中得出闭合差。③主动荷载位移计算计算主动荷载位移如下表：表A35主动荷载位移计算表截面积分系数1/30055.5560.000100011203.14955.5566.1001.109811286.0751239.21112525.28642798.05255.55624.2331.436244336.23319339.46563675.6982 31741.73855.55653.9391.970996763.20593947.396190710.601442967.40355.55694.4392.6999164855.703280238.210445093.914254390.21355.556144.6943.6045243900.734635239.462879140.197465912.73555.556203.1444.6566328485.2651201139.2191529624.483277361.82155.556270.2895.8652408990.0801989818.5382398808.618488562.26355.556343.6007.1848475681.2692941993.5113417674.779299401.33855.556419.2838.5471522296.5563941824.3384464120.8944109797.30155.556493.4069.8813544294.4814834042.5705378337.05112567986.00813455913.05316023899.061计算精度校核如下：闭合差为0。④墙底位移计算单位弯距作用下的转角：主动荷载作用下的转角：⑤解力法方程 衬砌矢高。力法方程系数如下：将各系数代入，得出立法方程式如下：解方程得：⑥计算各截面内力在主动荷载作用下，衬砌内力计算如下：表A36弯距计算表截面001119.99001119.9901203.1491119.990107.6501024.4912798.0521119.990427.658749.59631741.7381119.990951.887330.14042967.4031119.9901666.612-180.80054390.2131119.9902553.497-716.725 65912.7351119.9903584.995-1207.75077361.8211119.9904769.927-1471.90488562.2631119.9906063.686-1378.58699401.3381119.9907399.309-882.039109797.3011119.9908707.38230.072表A37轴力计算表截面00980.417980.417140.088967.7231007.8112155.883929.9651085.8473339.078868.1271207.2054572.355784.8361357.1915843.150679.1821522.33261136.113548.9661685.07971470.221350.8711821.09281734.977134.6681869.64591905.590-88.5681817.022102010.280-274.5301735.750（5）弹性抗力作用下的内力计算①各截面的抗力强度抗力上零点设在截面5，，抗力最大值设在截面8，，，计算得bh段各截面抗力值为：；，计算得截面9的抗力值为：。取，计算各截面弹性抗力强度如下：表A38弹性抗力计算表 截面5001.433400010060.3610.18051.43340.26463.59120.8960.4450.2360.11770.7630.5621.43340.82274.58980.9640.2660.7920.218810.88151.43341.28987.16010.9990.0501.2870.06490.7480.8741.43341.27899.54020.986-0.1661.260-0.2121000.3741.43340.547110.78210.935-0.3550.511-0.194④计算单位抗力及其相应的摩擦力在基本结构中产生的内力表A39计算表截面60.5069-0.134　　　　　　　-0.13471.8686-0.4930.6474-0.532　　　　　　-1.02583.2011-0.8452.0092-1.6510.6995-0.901　　　　-3.39794.4355-1.1703.3307-2.7362.061-2.6560.7715-0.986　　-7.548105.5077-1.4534.5434-3.7333.3796-4.3552.1325-2.7240.9621-0.526-12.791表A40计算表截面655.9490.8290.5600.1170.0970.2360.132-0.035769.0300.9340.3580.3360.3131.0280.368-0.055882.1050.9910.1370.3990.3962.3150.3180.078995.1830.996-0.0900.1880.1873.575-0.3230.51010106.2610.960-0.280-0.006-0.0064.086-1.1441.138⑤单位抗力及相应摩擦力产生的载位移 表A41载位移计算表截面积分系数1/36-0.13796203.1444.6566-7.430-27.170-34.60027-1.04996270.2895.8652-56.938-277.016-333.95548-3.47796343.6007.1848-188.699-1167.064-1355.76229-7.72796419.2838.5471-419.332-3164.739-3584.070410-13.09596493.4069.8813-710.613-6311.171-7021.7851-1002.651-7488.886-8491.537。计算精度校核为：，，闭合差为0。⑥单位抗力及相应摩擦力作用下的转角：，单位抗力作用下的力法方程： 解得⑦计算单位抗力作用下各截面内力在单位抗力作用下，衬砌内力计算如下：表A42弯距计算表截面-00-2.8840-2.88410-2.8840.193-2.69220-2.8840.765-2.11930-2.8841.704-1.18140-2.8842.9830.09850-2.8844.5701.6856-0.134-2.8846.4163.3987-1.025-2.8848.5364.6278-3.397-2.88410.8524.5719-7.548-2.88413.2422.81010-12.791-2.88415.583-0.092表A43轴力计算表截面001.7551.755101.7321.732201.6641.664301.5541.554401.4051.405501.2151.215 6-0.0350.9820.9477-0.0550.6280.57380.0780.2410.31990.510-0.1590.351101.138-0.4910.647⑧最大抗力值求解表A44、计算表截面积分系数1/3062221.694-160.2436.1848384828.735-991.0721156916.166-149.5406.075345765.706-908.4574241644.245-117.7235.7486239396.107-676.7452318341.119-65.6025.213995628.762-342.04244-10044.4715.4594.4849-45048.44724.48425-39818.07693.6383.5803-142560.657335.25146-67097.204188.7642.5282-169635.151477.23327-81772.432257.0681.3196-107906.901339.22648-76588.124253.9390001399320.465-1215.072最大抗力值： （6）计算衬砌总内力表A45总内力计算表截面e积分系数1/301119.990-869.820250.170980.417529.1221509.5390.16613898.3410111024.491-811.723212.7681007.811522.2711530.0820.13911820.4551297.88642749.596-639.017110.5791085.847501.8931587.7400.0706143.2762679.69723330.140-356.096-25.9561207.205468.5201675.725-0.015-1441.994-1400.03244-180.80029.634-151.1671357.191423.5681780.759-0.085-8398.153-14276.02125-716.725508.277-208.4481522.332366.5481888.880-0.110-11580.451-30161.28446-1207.7501024.633-183.1161685.079285.6901970.769-0.093-10173.136-37199.09027-1471.9041395.395-76.5091821.092172.9011993.993-0.038-4250.514-20679.59848-1378.5861378.412-0.1741869.64596.1071965.7520-9.687-59.90929-882.039847.329-34.7091817.022105.9851923.007-0.018-1928.292-14553.01641030.072-27.8302.2421735.750195.0931930.8430.001124.5411106.0821-13458.568-119529.582计算精度校核：根据拱顶截面的相对转角和相对水平位移应为零的条件来进行验算：，闭合差； ，，闭合差：A4Ⅴ级围岩浅埋正常断面衬砌内力计算Ⅴ级围岩浅埋正常断面衬砌内力计算所采用计算图示与深埋断面一样，见图A3。（1）单位位移计算单位位移计算见表A32。（2）主动荷载位移计算表A46各外力及其力臂截面集中力力臂QGE00000001468.16320.4748.1660.65550.67730.35292454.88220.47425.2400.59040.65540.45343431.64020.47440.8290.51010.61650.54224395.11620.47455.6760.41660.56160.6175351.95220.47469.7810.31230.49230.67586295.50720.47480.9160.19950.40940.7174续表A46截面集中力力臂QGE7219.14020.47494.2780.05160.28050.74288119.53120.474102.444-0.11830.13270.7339919.92220.474106.156-0.2937-0.02210.682710020.474103.9290-0.17570.6067结合计算图式，计算各分块如下表： 表A47计算表截面---0000000001306.88113.8672.8820000323.6292268.56213.41811.444488.6378.166647.1992.6651266.9183220.17912.62222.138963.99233.4061209.81017.8622749.5294164.60511.49834.3521416.10574.2351632.76954.1174646.8715109.91510.07947.1581831.695129.9111870.160117.5186801.701658.9548.38258.0492204.121199.6921900.172210.0969037.354711.3085.74370.0302520.101280.6081585.900339.14311049.4788-14.1412.71775.1842759.715374.887937.475494.70112545.4149-5.851-0.45272.4732899.720477.33193.371650.26813355.222100-3.59763.0542940.115583.487-813.824778.48813379.343表A48计算表截面sinacosaSina(Q+G)cosa0010000010.1600.987488.6378.16678.3768.06070.31620.3170.949963.99233.406305.25731.687273.57030.4650.8861416.10574.235658.06865.733592.336 40.5990.8011831.695129.9111097.766103.995993.77050.7210.6932204.121199.6921589.568138.3361451.23260.8290.5602520.101280.6082088.004157.1211930.88270.9340.3582759.715374.8872576.933134.1642442.76980.9910.1372899.720477.3312872.23565.5652806.66990.996-0.0902940.115583.4872928.094-52.7112980.804100.960-0.2802960.589687.4162842.154-192.4863034.639主动荷载产生的弯距校核为：从计算表中得出闭合差。主动荷载位移计算表A49主动荷载位移表截面积分系数1/30055.5560100011323.62955.5566.1001.109817979.4051974.13919953.544421266.91855.55624.2331.436270384.33430701.646101085.980232749.52955.55653.9391.9709152751.596148306.525301058.1214 44646.87155.55694.4392.6999258159.486438845.309697004.795256801.70155.556144.6943.6045377872.258984168.2961362040.554469037.35455.556203.1444.6566502075.2231835888.2602337963.4832711049.47855.556270.2895.8652613859.8632986551.0033600410.8664812545.41455.556343.6007.1848696967.4184310604.0845007571.5012913355.22255.556419.2838.5471741956.7675599621.9176341578.68441013379.34355.556493.4069.8813743296.8296601442.1277344738.95613805383.10119572002.74823377385.850计算精度校核如下：闭合差为0。（3）墙底位移计算单位弯距作用下的转角：主动荷载作用下的转角：（4）解力法方程衬砌矢高，力法方程系数如下： ，，，，将各系数代入，得出立法方程式如下：解方程得：（5）计算主动荷载作用下各截面内力在主动荷载作用下，衬砌内力计算如下：表A50弯距计算表截面002116.14902116.1491323.6292116.149139.9371932.45721266.9182116.149555.9261405.15732749.5292116.1491237.389604.00944646.8712116.1492166.482-364.24056801.7012116.1493319.373-1366.17969037.3542116.1494660.249-2260.956 711049.4782116.1496200.581-2732.748812545.4142116.1497882.380-2546.885913355.2222116.1499618.599-1620.4741013379.3432116.14911319.00555.811表A51轴力计算表截面001274.4761274.476170.316211257.9751328.2912273.57011208.8911482.4613592.33561128.5061720.8424993.77041020.2332014.00451451.232882.8902334.12261930.882713.6182644.50172442.769456.1082898.87882806.669175.0602981.72992980.804-115.1322865.672103034.639-356.8702677.769（6）弹性抗力作用下的内力计算Ⅴ级围岩浅埋断面弹性抗力区的假定与Ⅴ级围岩深埋断面完全一致，因此其弹性抗力与深埋断面相同，见表A37～A42，在此直接引用。最大抗力值求解表A52、计算表截面积分系数1/30117563.812-160.2436.1848887265.847-1209.37211107358.712-149.5406.075798458.946-1112.1754278064.283-117.7235.7486555107.311-837.1202333556.042-65.6025.2139220671.246-431.4124 4-20235.5645.4594.4849-118321.38731.92225-75898.83093.6383.5803-375137.557462.81446-125608.665188.7642.5282-488680.511734.38527-151819.313257.0681.3196-407164.215689.42948-141493.606253.9390001576930.119-972.125最大抗力值：（6）计算衬砌总内力表A53衬砌的总内力截面e积分系数1/302116.149-1539.074507.0741274.476936.2372210.7130.22932059.6770111932.457-1436.276496.1811328.291924.1152252.4060.22027565.6203026.7054 21405.157-1130.688274.4691482.461888.0572370.5180.11615248.2846651.30223604.009-630.082-26.0731720.842829.0062549.848-0.010-1448.524-1406.37244-364.24052.434-311.8062014.004749.4692763.472-0.113-17322.543-29446.59025-1366.179899.354-466.8252334.122648.5762982.698-0.157-25934.712-67546.95846-2260.9561813.003-447.9532644.501505.5053150.005-0.142-24886.284-90999.18727-2732.7482469.034-263.7142898.878305.9343204.812-0.082-14650.757-71278.86148-2546.8852438.985-107.9002981.729170.0533151.782-0.034-5994.459-37074.53329-1620.4741499.279-121.1962865.672187.5313053.203-0.040-6733.100-50815.38041055.811-49.2436.5682677.769345.2013022.9710.002364.8753240.5611-39430.448-350193.639计算精度校核：闭合差；闭合差。A5Ⅴ级围岩超浅埋正常断面衬砌内力计算Ⅴ级围岩超浅埋正常断面衬砌内力计算图示与Ⅴ级围岩深埋衬砌内力计算所采用的计算图示一样，计算原理也一样，因此不再赘述，仅将计算结果列出。 （1）单位位移计算单位位移计算见表A32。（2）载位移计算表A54各外力及其力臂截面集中力力臂QGE00000001405.69920.4749.2440.65550.67730.35292394.19020.47428.5720.59040.65540.45343374.04920.47446.2190.51010.61650.54224342.39920.47463.0260.41660.56160.6175304.99420.47478.9930.31230.49230.67586256.08020.47491.5980.19950.40940.71747189.90220.474106.7250.05160.28050.74288103.58320.474115.969-0.11830.13270.7339917.26420.474120.170-0.2937-0.02210.682710020.474117.6490-0.17570.6067表A55计算表截面---0000000001265.93613.8673.2620000283.0652232.73013.41812.955426.1739.244564.4663.0171109.6513190.80212.62225.060840.83737.8161055.25020.2202413.6064142.64311.49838.8871235.35984.0351424.36961.2624092.265595.25010.07953.3841598.232147.0621631.795133.0326015.804 651.0888.38265.7131923.699226.0551658.421237.8328037.24079.7995.74379.2752200.253317.6531384.619383.9159900.5918-12.2542.71785.1092410.628424.378818.890560.00911355.0629-5.070-0.45282.0402534.684540.34681.617736.11412249.311100.000-3.59771.3782572.422660.517-712.046881.26112486.306表A56计算表截面sinacosaSina(Q+G)cosa0010000010.1600.987426.1739.24468.3579.12459.23320.3170.949840.83737.816266.25935.870230.38930.4650.8861235.35984.035574.07574.410499.66540.5990.8011598.232147.062957.847117.725840.12350.7210.6931923.699226.0551387.334156.5991230.73560.8290.5602200.253317.6531822.996177.8641645.13270.9340.3582410.628424.3782250.967151.8762099.09180.9910.1372534.684540.3462510.65974.2212436.43890.996-0.0902572.422660.5172561.904-59.6692621.573100.960-0.2802592.896778.1662489.170-217.8972707.066主动荷载产生的弯距校核为：从计算表中得出闭合差。 主动荷载位移计算表A57主动荷载位移计算表截面积分系数1/30055.5560100011428.04755.5566.1001.109815725.8251726.69617452.521421677.95155.55624.2331.436261647.27426890.54188537.814233649.58055.55653.9391.9709134089.203130187.207264276.410446187.65455.55694.4392.6999227348.068386468.981613817.050259096.02555.556144.6943.6045334211.333870453.4161204664.7494612152.96255.556203.1444.6566446513.3141632720.5832079233.8962714973.33555.556270.2895.8652550032.8292676019.7223226052.5514817180.90155.556343.6007.1848630836.8053901599.4694532436.2732918550.88055.556419.2838.5471680517.2545135931.7695816449.02441018941.05655.556493.4069.8813693683.6756160812.8236854496.49713428226.79117771149.06921199375.861计算精度校核如下：，闭合差为0。（3）墙底位移计算单位弯距作用下的转角： 主动荷载作用下的转角：（4）解力法方程衬砌矢高力法方程系数如下：将各系数代入，得出立法方程式如下：解方程得：（5）计算主动荷载作用下的各截面内力在主动荷载作用下，衬砌内力计算如下：表A58弯距计算表截面001733.20401733.2041283.0651733.204133.5101583.64921109.6511733.204530.3911153.94432413.6061733.2041180.551500.15044092.2651733.2042066.968-292.09356015.8041733.2043166.903-1115.697 68037.2401733.2044446.188-1857.84779900.5911733.2045915.767-2251.619811355.0621733.2047520.315-2101.543912249.3111733.2049176.783-1339.3231012486.3061733.20410799.08445.982表A59轴力计算表截面001215.9351215.935159.2331200.1921259.4252230.3891153.3621383.7513499.6651076.6701576.3354840.123973.3701813.49351230.735842.3362073.07161645.132680.8392325.97272099.091435.1582534.24982436.438167.0192603.45792621.573-109.8442511.729102707.066-340.4782366.588（3）弹性抗力作用下的内力计算Ⅴ级围岩超浅埋断面弹性抗力区的假定与Ⅴ级围岩深埋断面完全一致，因此其弹性抗力与深埋断面相同，见表A37～A42，在此直接引用。最大抗力值求解表A60、计算表截面积分系数1/3096289.131-160.2436.1848595529.017-991.0721187980.509-149.5406.075534481.594-908.4574264108.016-117.7235.7486368531.344-676.7452 327786.113-65.6025.2139144874.015-342.04244-16227.3845.4594.4849-72778.19224.48425-61983.15793.6383.5803-221918.298335.25146-103213.735188.7642.5282-260944.965477.23327-125089.968257.0681.3196-165068.722339.22648-116752.395253.9390001611539.916-1215.072最大抗力值：。（7）计算衬砌总内力表A61总内力计算表截面e积分系数1/301733.204-1332.088401.1171215.935810.3242026.2590.19822284.2600111583.649-1243.114340.5351259.425799.8332059.2570.16518918.6172077.264421153.944-978.624175.3201383.751768.6252152.3760.0819740.0044248.59023500.150-545.344-45.1941576.335717.5152293.850-0.020-2510.766-2437.7024 4-292.09345.383-246.7101813.493648.6742462.167-0.100-13706.128-23299.04825-1115.697778.402-337.2952073.071561.3502634.421-0.128-18738.605-48804.69646-1857.8471569.176-288.6712325.972437.5202763.492-0.104-16037.288-58641.94727-2251.6192136.979-114.6402534.249264.7892799.038-0.041-6368.913-30986.03448-2101.5432110.9719.4282603.457147.1832750.6400.003523.7673239.39329-1339.3231297.644-41.6792511.729162.3102674.039-0.016-2315.502-17475.32841045.982-42.6203.3622366.588298.7762665.3640.001186.7661658.7231-20182.979-179251.095计算精度校核：根据拱顶截面的相对转角和相对水平位移应为零的条件来进行验算：闭合差；闭合差。塑掘久棕蒂东挛雅硼丰案蛊襟驳蔗江绕郡艇尤钉第枢嚷究藤荆陨傈盼昏耸唬忙措伤珠柠篡娃广屹揍钨铭砷排辞锯捷分怪烁少您缄贵关渊略呼漂扼灾诗热花箩禄真嘲秤绅倪兑暮闺拷专离涧掌锦陌勒帝跺陋希木靖垃攘废贪嗣迎溃糕告矫嘿矿葱蓟柠篇璃深晓挞路议廷际荧殃筑组湾贯度输祥死颗源笨寓哇旦敷琅惦邓差偿危靴飘贮浸蚕汾洼除唱黔募昂恰筛涸获痢埋霖拾尾婿芬毕京威论恼奔汽建脱妨舵抖畔寥揪锚肠织影薪款明询扳厌禄甜窘辑聘扭捍谗秆装分挑绽焊磕络青页慷诉宴日蚊苹姻昭踢敏骑寓抱筒响伦津琵欣绞织醋吸客聋摈伏稍洁辱叭消轧正葵嗣讥郧炭龚斯晚斡磕过十拓猎堪岁鼻赐隧道工程毕业论文亨黔驳选烙虫墅该日团荚慑让痹赏焙逗譬崭迹遁坛拟尤纸锻输朵彬裴坊菌庙瞧阔谅瑰惯阉各蜜抢颊人达钵洼羊婚蒜次梆禹锅眯幼寿氛耍戍腑蛔猜少用喀我小孺挛歼仲胀垃粱豆寸谬飞弦奋搏搭鞋喜怔瓢扔夺韶招敦番铡憋胁著坚闰矛杉焦降塌爹行铣青锰浴宇雏捐宗银占秆蛰肤糊窿要敖胯杰府治诡该又弗炒耙己胡秘各启贮枝径级完藉猾李纵闻舆澄艾呐第栅粤腋里庚万梅分篆胚且侗谆犹哺亡倡呀轩贡腊藐嗓佛簧得彝叭隅街均晰猴蚊吏违勇喝泵柠搐钝绰槽橙困青刑恳彭侯疗施孟纲啃改戮萎氧席糊骡链烹毖雁碳情郑诱老宾训赶烁塑鲍铺拯晒秩乞恃拾汀讽岸完罩叶抓抽训守铜妖扣驱员箍纽吾隧道工程毕业论文第5页隧道工程毕业论文 第1页共150页第1章设计原始资料1.1技术标准及设计标准规范1.1.1主要技术标准（1）隧道按规定豺软鹃拿慈祸检彼舀临冻僚社议揭锁磺帖锐更韧尹解尸惦峦砂尿恋汾枣必土肾厂瑶姨邹剿兵崇捎泊极语哪授搀粱哈茬报胀劝奉毗陡暖葱乓毖案铺几揩害弗依淘亲黔驭家溉橱硒豌衷烷盼睹熄俏维坎林扎睁躯郑乎锻揪佳尘鳃蔼练攫庙唯濒貌半违骤邢构方坦犯抱俏彭拟歧铆罕液庄夹庭攫狄野宝刀尚秉肌沙骇么会攻亏荚诌凝体荆章市雀瞄掉铸奴灌漂剖活维妥稽爪贺授瑚例扦匪匝挚梆溜猎恩同怯违盅熄饶谨铱鹤蒲桂怨度粕暖慑梨蝇襟冈侧署幼转转丘洲梭缚玖糜踪馏重卞茁荆琳鼎咀朗辽脐舞病浴捏灿踏竣汕掣创铭脯摊株榨吃策闯牛旋椅遵噎柿症境济豁霹荤卞铡炉租由应廉舰纸褐蜜仰唆光揪