整理第四章隧道衬砌设计.docx
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整理第四章隧道衬砌设计
第四章隧道衬砌设计
4.1围岩划分
隧道围岩级别划分主要依据岩体弹性波速度、岩样饱和极限抗压强度、岩石质量指标,并结合围岩分化程度、完整性、坚硬程度、节理发育程度、断层及地下水影响程度等进行综合分类。
依据实际资料在确定隧道围岩级别时,制定以下原则:
(1)以交通部行业标准《公路隧道设计规范》(JTGD70-2004)提供数据为围岩级别划分标准。
(2)遇断层破碎带,围岩级别较同类岩石降低1~2等级,影响带推至洞底以上40~80米与断层交界处。
(3)为便于隧道施工,按隧道开挖过程中可能遇到的地层和构造情况分段划分评价。
(4)未有钻孔控制段,参照勘测区同类岩石已有资料进行类比分级。
4.2支护形式的选择及参数确定
由于本隧道为高速公路隧道,根据规范可知本隧道应采用复合式衬砌,即由初期支护和二次衬砌及中间夹防水层组合而成的衬砌形式,其中初期支护采用锚喷支护二次衬砌采用模铸混凝土衬砌。
同时衬砌设计参数以工程类比法并结合计算分析确定,断面型式采用等截面三心圆,对于Ⅲ级围岩采用无仰拱衬砌,对于Ⅳ、Ⅴ级围岩均采用带仰拱衬砌。
4.2.1初期支护布置如下:
Ⅲ级围岩初期支护采用径向系统锚杆,钢拱支撑配合喷射混凝土形成整体。
系统锚杆采用普通水泥砂浆锚杆,直径为22mm,长度为2.0m,采用梅花形布置,环、纵向间距为1.0m。
钢筋网矩形布置,间距25cm,采用直径6.5的钢筋。
Ⅲ级围岩喷射混凝土采用C20混凝土,厚度为10cm。
Ⅳ级围岩初期支护采用径向系统锚杆,钢拱架支撑配合喷射混凝土形成整体。
系统锚杆采用中空注浆锚杆,直径为25mm,长度为2.5m,采用梅花形布置,环、纵向间距为1.0m。
钢拱架型号为I16,间距为1.0m。
钢筋网矩形布置,间距25cm,采用直径6.5的钢筋。
Ⅳ级围岩喷射混凝土采用C30混凝土,厚度为15cm。
Ⅴ级围岩初期支护采用径向系统锚杆,钢拱架支撑配合喷射混凝土形成整体。
系统锚杆采用中空注浆锚杆,直径为25mm,长度为3.0m,采用梅花形布置,环、纵向间距为1.0m。
钢拱架型号为I20,间距为1.0m。
钢筋网矩形布置,间距25cm,采用直径6.5的钢筋。
Ⅴ级围岩喷射混凝土采用C30混凝土,厚度为25cm,
4.2.2防水层布置
初衬及二衬设置防水板和无纺布;其中,无纺布密度300g/m2;防水板采用易于焊接的防水卷材,厚度为1.0mm,接缝搭接长度100mm。
4.2.3二次衬砌布置
Ⅲ级围岩二次衬砌,采用C25素混凝土,衬砌厚度35cm;围岩预留变形量30mm;
Ⅳ级围岩二次衬砌,采用C30钢筋混凝土,衬砌厚度45cm;围岩预留变形量50mm;
Ⅴ级围岩二次衬砌,采用C30钢筋凝土,衬砌厚度45cm;围岩预留变形量80mm;
4.2.4隧道衬砌布置图
根据以上设计,可分别作出Ⅲ级围岩衬砌设计图、Ⅳ级围岩衬砌设计图、Ⅴ级围岩衬砌设计图,分别见图4.1、图4.2、图4.3.
图4.1Ⅲ级围岩衬砌设计图
图4.2Ⅳ级围岩衬砌设计图
图4.3Ⅴ级围岩衬砌设计图
4.3确定隧道深浅埋分界线
4.3.1隧道宽度与高度与确定
根据隧道设计及各级围岩衬砌设计图,可计算出隧道在各围岩级别下的宽度与高度;其中:
Ⅲ级围岩隧道宽度BⅢ=2×(5.63+0.35+0.03+1.0×10-3+0.1)=12.22m
Ⅳ级围岩隧道宽度BⅣ=2×(5.63+0.45+0.05+1.0×10-3+0.15)=12.56m
Ⅴ级围岩隧道宽度BⅤ=2×(5.63+0.45+0.08+1.0×10-3+0.25)=12.82m
由各级围岩衬砌设计图可知:
Ⅲ级围岩隧道高度HⅢ=0.52+7.78+0.35+0.03+0.1=8.77m
Ⅳ级围岩隧道高度HⅣ=0.45+1.12+7.77+0.45+0.05+0.15=9.99m
Ⅴ级围岩隧道高度HⅤ=0.45+1.12+7.77+0.45+0.08+0.25=10.12m
4.3.2隧道深浅埋判断
(1)计算各级围岩坍落拱
根据规范可知坍落拱高度的计算公式为:
h=0.45×2S-1×[1+i(B-5)](4-1)
式中:
S——围岩级别;
B——隧道宽度(m);
i——B每增加1m时的围岩压力的增减率,当B<5m时,取i=0.2,当B>5m时,取i=0.1;
则,Ⅲ级围岩坍落拱高度hⅢ=0.45×22×[1+0.1×(12.22-5)]=3.100m;
Ⅳ级围岩坍落拱高度hⅣ=0.45×23×[1+0.1×(12.56-5)]=6.322m;
Ⅴ级围岩坍落拱高度hⅥ=0.45×24×[1+0.1×(12.82-5)]=12.830m;
(2)各级围岩深浅埋判定
围岩深埋和浅埋的分界,按荷载等效高度值,并结合地质条件、施工方法等因素综合判定。
荷载等效高度计算公式如下:
(4-2)
式中:
隧道深浅埋的分界高度(m);
等效荷载高度(m),
;
垂直均布压力(kN/m3);
围岩重度kN/m3。
q=γ×h(4-3)
式中:
q——垂直均布压力
γ——围岩重度kN/m3;
h——坍落拱高度(m)由式(4-1)计算
矿山法施工的条件下,在矿山法施工的条件下,Ⅳ-Ⅵ级围岩取
;Ⅰ-Ⅲ级围岩取
。
①Ⅲ级围岩等效荷载高度
=
m;
隧道分界高度Hp=2*hq=6.200m;
由于本隧道Ⅲ级围岩埋深为10.12~21.52m,故Ⅲ级围岩为深埋。
②Ⅳ级围岩等效荷载高度
=
隧道分界高度HP=2.5hq=15.805m;
由于本隧道Ⅳ级围岩埋深为0~21.52m,故Ⅳ级围岩部分浅埋、部分深埋。
③Ⅴ级围岩等效荷载高度
=
隧道分界高度HP=2.5hq=32.075m;
由于本隧道Ⅳ级围岩埋深为0~4.45m,故Ⅴ级围岩为浅埋。
4.3.3隧道衬砌验算
本隧道设计中的衬砌验算均采用直刚法验算。
(1)Ⅲ级围岩衬砌验算:
输入数据如下:
301
611
0112
-4.902687.98010-5.632436.01623
0.350.35
1212
-5.530334.721738.260.350.35
11222
5.6081.09.00.350.35
31*6.5e5
30*2.95e6
0
12.52.5
40.00.3
00001000.01900.0350.0
3.62.42.75170.05170.0
输入数据如下:
**********thecheck**********
jdepesigmapsigma
0.1384E-020.8750E-010.7709E+020.5170E+04
nodeepekpk
10.261E-020.157E+000.262E+020.240E+01
20.103E-010.157E+000.260E+020.240E+01
30.899E-020.157E+000.271E+020.240E+01
40.121E-020.157E+000.292E+020.240E+01
50.235E-020.157E+000.305E+020.240E+01
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100.665E-010.157E+000.297E+020.240E+01
110.316E-010.157E+000.383E+020.240E+01
120.122E-010.157E+000.443E+020.240E+01
130.512E-010.157E+000.381E+020.240E+01
140.721E-010.157E+000.194E+030.360E+01
15no0.293E+000.157E+000.129E+020.360E+01
160.721E-010.157E+000.194E+030.360E+01
170.512E-010.157E+000.381E+020.240E+01
180.122E-010.157E+000.443E+020.240E+01
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280.103E-010.157E+000.260E+020.240E+01
290.261E-020.157E+000.262E+020.240E+01
jdepesigmapsigma
0.1384E-020.8750E-010.7709E+020.5170E+04
验算合格。
可知,Ⅲ级围岩衬砌设计合格。
(2)Ⅳ级围岩衬砌深埋段验算
输入数据如下:
301
611
0112
-4.902687.98010-5.632436.01623
0.450.45
1212
-5.530334.721738.260.450.45
11222
5.6081.09.00.350.35
31*6.5e5
30*2.95e6
0
12.02.5
30.00.3
00001000.02000.0350.0
3.62.42.75170.05170.0
输出数据如下:
**********thecheck**********
jdepesigmapsigma
0.2542E-020.1125E+000.8433E+020.5170E+04
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20.135E-010.202E+000.252E+020.240E+01
30.968E-020.157E+000.202E+020.240E+01
40.947E-030.157E+000.218E+020.240E+01
50.167E-020.157E+000.227E+020.240E+01
60.514E-020.157E+000.236E+020.240E+01
70.149E-020.157E+000.254E+020.240E+01
80.583E-010.157E+000.202E+020.240E+01
90.770E-010.157E+000.780E+020.360E+01
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160.647E-010.157E+000.264E+020.240E+01
170.459E-010.157E+000.288E+020.240E+01
180.892E-020.157E+000.330E+020.240E+01
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290.542E-020.202E+000.252E+020.240E+01
jdepesigmapsigma
0.2542E-020.1125E+000.8433E+020.5170E+04
验算合格。
可知,Ⅳ级围岩衬砌设深埋段设计合格。
(3)Ⅳ级围岩衬砌浅埋段验算
输入数据如下:
301
611
0112
-4.902687.98010-5.632436.01623
0.450.45
1612
-5.530334.721738.260.450.45
1822
5.6081.09.00.450.45
31*1.5e5
30*2.95e6
0
02.02.5
15.80550.036.010.01
00001200.01900350.0
2.42.02.7153.1153.1
输出数据如下:
**********thecheck**********
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70.343E-010.202E+000.442E+010.200E+01
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180.156E-010.202E+000.637E+010.200E+01
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jdepesigmapsigma
0.1147E-020.1125E+000.4097E+030.1531E+03
验算合格。
可知,Ⅳ级围岩衬砌浅埋段设计合格。
(4)Ⅴ级围岩衬砌验算
输入数据如下:
301
611
0112
-4.902687.98010-5.632436.01623
0.50.5
1212
-5.530334.721738.260.450.45
11222
5.6081.09.00.50.5
31*1.5e5
30*2.95e6
0
01.92.5
4.4550.020.010.01
00001000.01900.0350.0
2.42.02.7153.1153.1
输出数据如下:
**********thecheck**********
jdepesigmapsigma
0.1571E-020.1250E+000.1535E+030.1531E+03
nodeepekpk
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40.182E-010.225E+000.130E+020.200E+01
50.119E-010.225E+000.137E+020.200E+01
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70.124E+000.225E+000.284E+020.240E+01
80.146E+000.225E+000.192E+020.240E+01
90.135E+000.225E+000.245E+020.240E+01
100.969E-010.225E+000.124E+020.200E+01
110.404E-010.225E+000.162E+020.200E+01
120.228E-010.225E+000.181E+020.200E+01
130.785E-010.225E+000.154E+020.200E+01
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160.146E+000.225E+000.252E+020.240E+01
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180.113E+000.225E+000.519E+020.240E+01
190.545E-010.225E+000.157E+020.200E+01
1.环境影响评价工作等级的划分200.124E-010.225E+000.170E+020.200E+01
210.738E-010.225E+000.129E+020.200E+01
专项规划中的指导性规划 环境影响篇章或说明220.118E+000.225E+000.343E+020.240E+01
环境,是指影响人类生存和发展的各种天然的和经过人工改造的自然因素的总体。
230.137E+000.225E+000.212E+020.240E+01
(3)评价单元划分应考虑安全预评价的特点,以自然条件、基本工艺条件、危险、有害因素分布及状况便于实施评价为原则进行。
240.123E+000.225E+000.273E+020.240E+01
250.704E-010.225E+000.106E+020.200E+01
另外,环境影响评价三个层次的意义,环境影响评价的资质管理、分类管理,建设项目环境影响评价的内容,规划环境影响评价文件的内容,环境价值的衡量还可能是将来考试的重点。
260.102E-010.225E+000.126E+020.200E+01
(1)可能造成重大环境影响的建设项目,编制环境影响报告书,对产生的环境影响应进行全面评价;270.318E-010.225E+000.115E+020.200E+01
(1)报送审批综合
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