第四章隧道衬砌设计.docx
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1、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12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
2、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In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1Om。钢筋网矩形布置,间距25cm,采用直径6.5的钢筋。HI级围岩喷射混凝土采用C20混凝土
3、,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116,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15cm0V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1om。钢拱架型号为120,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
4、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300gm2;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In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m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.
5、3.桶龙必威26siie1i5cf1?C2M1km图4.1In级围岩衬砌设计图图4.2IV级围岩衬砌设计图4.3 图4.3V级围岩衬砌设计图4.4 确定隧道深浅埋分界线4.4.1 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:In级围岩隧道宽度B1,1=2(5.63+0.35+0.03+1.0103+0.1)=12.22mIV级围岩隧道宽度Bw=2X(5.63+0.45+0.05+1.0103+0.15)=12.56mV级围岩隧道宽度Bv=2X(5.63+0.45+0.08+1.01030.25)=12.82m由各级围岩衬砌设计图可知:In
6、级围岩隧道高度HH1=O.52+7.78+0.35+0.03+0.1=8.77mIV级围岩隧道高度Hv=0.45+1.12+7.77+0.45+0.05+0.15=9.99mV级围岩隧道高度Hv=0.45+1.12+7.77+0.45+0.08+0.25=10.12m4.4.2 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=0.452s-11+i(B-5)(4-1)式中:S围岩级别;B隧道宽度(m);iB每增加Im时的围岩压力的增减率,当B5m时,取B0.1;则,In级围岩坍落拱高度hw=0.45X221+0.1X(12.22-5)=3.100m;Iv级围岩坍落
7、拱高度hv=0.45231+0.1(12.56-5)=6.322m;V级围岩坍落拱高度hv=0.45241+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:Hp=(2Z5)hq(4-2)式中:HP一隧道深浅埋的分界高度(m);.一等效荷载高度(m),h=H;q一垂直均布压力(kN/m3);丫一围岩重度kNmq=Xh(4-3)式中:q一一垂直均布压力围岩重度kN/m3;h一一坍落拱高度(m)由式(41)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Hp=2
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