鐵路客運(yùn)專線隧道設(shè)計(jì)與施工畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p>　　鐵路客運(yùn)專線隧道設(shè)計(jì)與施工</p><p>　　Tunnel Design and Construction of </p><p>　　Passenger Railway Line</p><p>　　2012 屆 土木工程 學(xué)院</p><p>　　專 業(yè) 土木工程 </p>&

2、lt;p>　　學(xué) 號 </p><p><b>　　學(xué)生姓名 </b></p><p><b>　　指導(dǎo)教師 </b></p><p>　　完成日期 2012年 6 月1日</p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p>

3、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　石門圩隧道全長335m，隧道進(jìn)出口里程分別為：DK106+960、DK107+295；該隧道為時(shí)速200km客貨共線鐵路雙線隧道.隧道內(nèi)鋪設(shè)有砟軌道，直線地段軌道結(jié)構(gòu)高度為766mm。隧道最大埋深約37m，通過地層巖性主要為弱風(fēng)化

4、灰?guī)r，地下水發(fā)育，部分地段推測巖溶發(fā)育。</p><p>　　首先，根據(jù)隧道的工程概況擬定相關(guān)參數(shù)對隧道各級各段進(jìn)行深淺埋判斷，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行圍巖壓力計(jì)算，通過ANSYS軟件建模對各圍巖段襯砌強(qiáng)度進(jìn)行結(jié)構(gòu)檢算，再對襯砌配筋進(jìn)行計(jì)算，之后進(jìn)行檢算。其次，根據(jù)該隧道的不同圍巖等級進(jìn)行施工方案的選擇和設(shè)計(jì)，提出施工方案。施工方法的選擇：Ⅲ級圍巖采用全斷面法，Ⅳ級圍巖采用臺階法，Ⅴ級圍巖采用中隔壁法。然后對小導(dǎo)管、錨桿、

5、鋼筋網(wǎng)、鋼架和噴射混凝土的施工要點(diǎn)及注意事項(xiàng)進(jìn)行詳細(xì)闡述。再對初期支護(hù)和二次襯砌進(jìn)行施工方法設(shè)計(jì)。最后再對石門圩隧道的防排水工藝進(jìn)行設(shè)計(jì)。</p><p>　　關(guān)鍵詞： 客運(yùn)專線 結(jié)構(gòu)計(jì)算 隧道施工 監(jiān)控量測</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Shimenxu tunnel length of 3

6、35 m, tunnel for import and export mileage respectively: DK106+960, DK107 + 295; The tunnel for a speed of 200 km of railway passenger line double tunnel. Tunnel have laid in a frantic jumble orbit, the linear sector of

7、track structure height is 766 mm. The biggest tunnel buried depth about 37 m, through the rocks mainly for the weak weathered limestone, groundwater development, part of the karst development area.</p><p>　　

8、First, determine the depth of all levels of the tunnel sections buried according to tunnel parameters of the project profiles prepared , Calculated the rock pressure on this basis of the judgement result, through the ANS

9、YS software modeling of the rock section Checking the strength of the lining, then lining Reinforcement through the results of checkup. Secondly, proposed construction program according to the level of the surrounding r

10、ock tunnel construction scheme with different selection and </p><p>　　Key words: Passenger dedicated lines Structural calculation Tunneling construction Monitoring measuring</p><p><b>

11、　　目錄</b></p><p><b>　　第1章 緒論1</b></p><p>　　1.1 研究背景及國內(nèi)外現(xiàn)狀1</p><p>　　1.2 主要研究內(nèi)容2</p><p>　　第2章 工程概況3</p><p>　　2.1 工程概況3</p>

12、<p>　　2.2 工程地質(zhì)特征3</p><p>　　2.2.1 地形3</p><p>　　2.2.2 地層巖性3</p><p>　　2.2.3 地質(zhì)構(gòu)造3</p><p>　　2.2.4 水文地質(zhì)4</p><p>　　2.2.5 物理地質(zhì)4</p><p

13、>　　2.2.6 工程措施建議4</p><p>　　第3章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)6</p><p>　　3.1 主要設(shè)計(jì)依據(jù)及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)6</p><p>　　3.1.1 設(shè)計(jì)依據(jù)6</p><p>　　3.1.2 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)6</p><p>　　3.2 結(jié)構(gòu)計(jì)算原理6</p><

14、p>　　3.3 計(jì)算荷載7</p><p>　　3.4 襯砌內(nèi)力計(jì)算10</p><p>　　3.5 襯砌截面配筋計(jì)算依據(jù)18</p><p>　　3.5.1 截面配筋方法18</p><p>　　3.5.2 配筋結(jié)果20</p><p>　　3.5.3 最大裂縫寬度檢算20</p&

15、gt;<p>　　第4章 隧道施工方案21</p><p>　　4.1 施工總方案21</p><p>　　4.2 進(jìn)洞方案21</p><p>　　4.3 不同圍巖段的開挖方法22</p><p>　　4.3.1 Ⅲ級圍巖段開挖方法22</p><p>　　4.3.2 Ⅳ級圍巖段開

16、挖方法23</p><p>　　4.3.3 Ⅴ級圍巖段開挖方法23</p><p>　　4.3.4 各圍巖段開挖方法匯總24</p><p>　　4.4 各開挖方法間的轉(zhuǎn)換25</p><p>　　4.4.1 CD法與長臺階法的相互轉(zhuǎn)換25</p><p>　　4.4.2 三臺階法到CD法的轉(zhuǎn)換2

17、5</p><p>　　4.4.3 臺階法到三臺階法的轉(zhuǎn)換25</p><p>　　4.5 爆破設(shè)計(jì)26</p><p>　　4.5.1 Ⅲ級圍巖爆破設(shè)計(jì)26</p><p>　　4.5.2 Ⅳ級圍巖爆破設(shè)計(jì)29</p><p>　　4.5.3 Ⅴ級圍巖爆破設(shè)計(jì)33</p><p

18、>　　4.5.4 Ⅴ級圍巖淺埋爆破36</p><p>　　第5章 隧道施工工藝43</p><p>　　5.1 小導(dǎo)管注漿施工工藝43</p><p>　　5.2 基底注漿施工工藝44</p><p>　　5.3 大管棚注漿施工工藝45</p><p>　　5.4 裝渣與運(yùn)輸46<

19、/p><p>　　5.5 初期支護(hù)施工工藝46</p><p>　　5.5.1 噴射混凝土施工工藝46</p><p>　　5.5.2 錨桿施工工藝48</p><p>　　5.5.3 鋼筋網(wǎng)施工工藝49</p><p>　　5.5.4 鋼拱架施工工藝50</p><p>　　5

20、.6 防排、水工程施工工藝51</p><p>　　5.6.1 隧道襯砌排水51</p><p>　　5.6.2 采用防水混凝土51</p><p>　　5.6.3 施工縫和變形縫防水52</p><p>　　5.6.4 初期支護(hù)和二次襯砌之間防水52</p><p>　　5.6.5 洞內(nèi)排溝施工

21、53</p><p>　　5.7 二次襯砌施工工藝54</p><p>　　5.7.1 二次襯砌混凝土54</p><p>　　5.7.2 二次襯砌模板臺車55</p><p>　　5.7.3 二次襯砌施工要點(diǎn)55</p><p>　　第6章 隧道施工現(xiàn)場監(jiān)控量測56</p><

22、;p>　　6.1 監(jiān)測目的56</p><p>　　6.2 監(jiān)測項(xiàng)目56</p><p>　　6.3 監(jiān)控量測流程56</p><p>　　6.4 測點(diǎn)布置57</p><p>　　6.5 量測頻率58</p><p>　　6.6 監(jiān)控量測數(shù)據(jù)分析與反饋58</p><

23、p>　　第7章 結(jié)論與展望59</p><p>　　7.1 結(jié)論59</p><p>　　7.2 展望59</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)61</b></p><p><b>　　致謝62</b></p><p>　　附錄A 外文資料翻譯63&

24、lt;/p><p>　　附錄B 附圖85</p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p>　　1.1 研究背景及國內(nèi)外現(xiàn)狀</p><p>　　目前，我國鐵路的運(yùn)營里程已居世界第三位和亞洲第一位，其年貨物發(fā)送量和旅客周轉(zhuǎn)量均為世界第一，客貨周轉(zhuǎn)量分別占全社會的35%和53%以上。作為一個(gè)鐵道大國，根

25、據(jù)鐵道部提出的跨越式發(fā)展思路，我國理應(yīng)盡快發(fā)展高速鐵路。</p><p>　　最近，國家批準(zhǔn)了京津，石太，武廣，鄭西，合寧，合武，甬溫，溫福，福廈等9個(gè)客運(yùn)專線項(xiàng)目。其中，石太客運(yùn)專線已于2005年6月11日開工，其正線長189.93km，其中隧道32座，約74.58km，占線路總長的39.3%。武廣客運(yùn)專線也于2005年6月23日開工，其正線長989km，其中隧道236座，約168km，占線路總長的16.9%。

26、 鄭西客運(yùn)專線于2005年9月25日開工，其正線總長454km，其中隧道總長約為74km，占線路總長的16.3%?？傮w上講，這9個(gè)客運(yùn)專線項(xiàng)目，正線總長3139km，隧道約667km，占線路總長的21.2%。因此，現(xiàn)如今在我國研究鐵路客運(yùn)專線隧道的設(shè)計(jì)和施工是一個(gè)相當(dāng)緊迫的任務(wù)。</p><p>　　在我國，鐵路客運(yùn)專線設(shè)計(jì)與施工還是一個(gè)全新的領(lǐng)域。認(rèn)真學(xué)習(xí)借鑒發(fā)達(dá)國家客運(yùn)專線經(jīng)驗(yàn)，潛心研究和掌握客運(yùn)專線技術(shù)，是

27、擺在我國鐵路各級領(lǐng)導(dǎo)和廣大工程技術(shù)人員面前的一項(xiàng)重要任務(wù)。</p><p>　　在我國，高速鐵路的研究工作起步于20世紀(jì)90年代，現(xiàn)已為高速鐵路的建設(shè)做了大量的技術(shù)準(zhǔn)備。但是，我國畢竟沒有高速鐵路修建的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，而高速鐵路又是涉及面積廣、科技水平極高的系統(tǒng)工程，因此，我們應(yīng)貫徹“先進(jìn)、成熟、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、可靠”的技術(shù)方針，開創(chuàng)我國客運(yùn)專線和高速鐵路事業(yè)。</p><p>　　國外高速鐵路隧道

28、發(fā)展現(xiàn)狀：以意大利佛羅倫薩—博洛尼亞高速鐵路隧道為例。意大利佛羅倫薩—博洛尼亞高速鐵路隧道投資27億美元，全長78km約94%穿越亞平寧山脈。其開挖斷面為135m2 。采用方法有：鉆爆法、裝有剝離破碎裝置或液壓錘的機(jī)械開挖，1.5km用明挖。最長18561m。 采用“ADECO”設(shè)計(jì)理念。針對沿線地層復(fù)雜多變，部分地段存在高應(yīng)力、 大變形的擠壓巖層，地質(zhì)條件較差的情況。類似我國 “動態(tài)設(shè)計(jì)、信息化施工”的概念?；境绦蚴峭ㄟ^ 大量地質(zhì)勘

29、查和土工試驗(yàn)，經(jīng)計(jì)算具體分析，預(yù)測隧道開挖后巖體變形收斂情況及穩(wěn)定狀況，針對不同的情況，采取有針對性支護(hù)方式及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)，進(jìn)行預(yù)設(shè)計(jì)。施工中加強(qiáng)監(jiān)控量測及預(yù)測預(yù)報(bào)，將信息及時(shí)反饋給設(shè)計(jì)者，對預(yù)設(shè)計(jì)安全度進(jìn)行評估，必要時(shí)及時(shí)調(diào)整設(shè)計(jì)參數(shù)，指導(dǎo)施工。 處理困難的巖土應(yīng)力-應(yīng)變情況證明是有價(jià)值的。意大利佛羅倫薩—博洛尼亞高速鐵路隧道以新奧法原理貫徹，特別強(qiáng)調(diào)軟弱圍巖地段隧道開挖后，及時(shí)對開挖斷面周邊徑向進(jìn)行支護(hù)。二次襯砌緊跟、仰拱超前施作等

30、措施對軟弱圍巖施工具有較強(qiáng)的指導(dǎo)意義。大斷面軟弱圍巖開挖支護(hù)，初期支護(hù)變形 20~30mm，初期支護(hù)厚度</p><p>　　1.2 主要研究內(nèi)容</p><p>　　石門圩一號隧道位于江西省會昌縣境內(nèi)，隧道全長335m，隧道進(jìn)出口里程分別為：DK106+960、DK107+295；隧線分界里程分別為：DK106+960、DK107+295。該隧道為時(shí)速200km客貨共線鐵路雙線隧道，隧

31、道內(nèi)線間距為4.516m。隧道縱斷面：隧道內(nèi)自進(jìn)口至出口縱坡為5.8‰的上坡。隧道平面：DK106+960（進(jìn)口）～DK107+295（出口）段位于右偏的曲線上，右線曲線半徑為3800m。隧道內(nèi)鋪設(shè)有砟軌道，直線地段軌道結(jié)構(gòu)高度為766mm。隧道最大埋深約37m，通過地層巖性主要為弱風(fēng)化灰?guī)r，地下水發(fā)育，部分地段巖溶發(fā)育。</p><p>　?、鸥鶕?jù)隧道的平面、縱斷面圖、工程地質(zhì)條件確定隧道的設(shè)計(jì)方案。</

32、p><p>　?、圃O(shè)計(jì)依據(jù)及原則：包括設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的主要規(guī)范規(guī)程及主要原則。</p><p>　　⑶鐵路隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：包括襯砌斷面擬定、荷載確定、計(jì)算模型的建立、襯砌結(jié)構(gòu)計(jì)算及整理、結(jié)構(gòu)配筋計(jì)算。</p><p>　?、仁┕し椒ㄔO(shè)計(jì)：包括施工總體部署(主要應(yīng)包括施工場地布置、施工臨時(shí)設(shè)施設(shè)計(jì)等)、主要施工方法及施工工序、指導(dǎo)性施工進(jìn)度。</p><p&

33、gt;　　附圖：平面圖、縱剖面圖，結(jié)構(gòu)橫剖面圖，配筋圖，施工監(jiān)測測點(diǎn)布置圖等。</p><p>　?、赏馕姆g等相關(guān)文檔和完整的設(shè)計(jì)報(bào)告書</p><p><b>　　第2章 工程概況</b></p><p><b>　　2.1 工程概況</b></p><p>　　石門圩一號隧道位于江西省會昌

34、縣境內(nèi)，隧道全長335m，隧道進(jìn)出口里程分別為：DK106+960、DK107+295；隧線分界里程分別為：DK106+960、DK107+295。該隧道為時(shí)速200km客貨共線鐵路雙線隧道，隧道內(nèi)線間距為4.516m。隧道縱斷面：隧道內(nèi)自進(jìn)口至出口縱坡為5.8‰的上坡。隧道平面：DK106+960（進(jìn)口）～DK107+295（出口）段位于右偏的曲線上，右線曲線半徑為3800m。隧道內(nèi)鋪設(shè)有砟軌道，直線地段軌道結(jié)構(gòu)高度為766mm。&l

35、t;/p><p>　　隧道最大埋深約37m，通過地層巖性主要為弱風(fēng)化灰?guī)r，地下水發(fā)育，部分地段巖溶發(fā)育。</p><p>　　2.2 工程地質(zhì)特征</p><p><b>　　2.2.1 地形</b></p><p>　　石門圩一號隧道地處南嶺、武夷山、諸廣三大山脈交接地區(qū)，地勢四周高，中間低。地貌以丘陵區(qū)為主，地形起伏

36、較大，地勢較陡，自然坡度為25°～35°，植被較發(fā)育，以松樹、雜草、低矮灌木為主。進(jìn)口段亂掘現(xiàn)象嚴(yán)重，隧道左側(cè)約70m為既有贛龍線。</p><p>　　2.2.2 地層巖性</p><p>　　洞口段上層為素填土，灰褐色。層厚約0～0.5m。之后地段上層為第四系殘坡積層粉質(zhì)黏土，褐黃色，硬塑，層厚約0～5.8m，分布于隧道出口段丘坡表層。下層為石碳系上統(tǒng)船山組灰?guī)r，

37、青灰、灰白色，弱風(fēng)化。巖層產(chǎn)狀為：320°∠40°。局部地段巖溶較發(fā)育，溶蝕現(xiàn)象嚴(yán)重，多以溶溝、溶槽為主。</p><p>　　2.2.3 地質(zhì)構(gòu)造</p><p>　　巖石節(jié)理發(fā)育，沿節(jié)理溶蝕現(xiàn)象嚴(yán)重。</p><p>　　2.2.4 水文地質(zhì)</p><p><b>　　(1)地表水</b>&

38、lt;/p><p>　　地表水以大氣降水補(bǔ)給為主，不發(fā)育，地下水主要為基巖裂隙水、巖溶水，較發(fā)育。</p><p><b>　　(2)地下水</b></p><p>　　根據(jù)附表一地下水化驗(yàn)指標(biāo)，按照鐵建設(shè)（2005）157號判定，隧址區(qū)地下水無化學(xué)侵蝕性。僅根據(jù)氯離子含量判定，地下水無氯鹽侵蝕性。</p><p>　　2.

39、2.5 物理地質(zhì)</p><p>　　地震動峰值加速度為0.05g。地震動反應(yīng)譜特征周期為0.35s。場地類別 III類。隧址區(qū)內(nèi)未發(fā)現(xiàn)不良地質(zhì)及特殊巖土。</p><p>　　2.2.6 工程措施建議</p><p>　　(1)隧道進(jìn)、出口段、洞身等地段亂掘現(xiàn)象嚴(yán)重，巖體較破碎、地下水較發(fā)育，局部存在危巖落石，設(shè)計(jì)與施工應(yīng)予以充分考慮，加強(qiáng)支護(hù)和防排水；<

40、;/p><p>　　(2)隧道施工單位在隧道施工前應(yīng)在對隧道設(shè)計(jì)地質(zhì)資料進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，開展地面地質(zhì)調(diào)查，包括對地表不良地質(zhì)體、地質(zhì)構(gòu)造、地層界限、特殊巖土體的性質(zhì)或巖性、層位、層序和規(guī)模等方面施工地質(zhì)復(fù)查工作。</p><p>　　(3)建議設(shè)計(jì)和施工采用基底注漿等措施，防止基底塌陷等對隧道的影響。</p><p>　　(4)隧道棄碴可以用做路基填料，基巖弱風(fēng)化屬A

41、、B組填料。</p><p>　　(5)隧道施工應(yīng)加強(qiáng)對隧道進(jìn)出口邊坡、淺埋、偏壓地段洞內(nèi)外巖土體的變形、位移監(jiān)測和安全防護(hù)工作。</p><p>　　(6)隧道施工過程中應(yīng)積極開展隧道多種方式、方法相結(jié)合的長短期超前地質(zhì)預(yù)測預(yù)報(bào)和施工地質(zhì)災(zāi)害的監(jiān)測、預(yù)警工作，并依據(jù)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)、開挖揭示的地質(zhì)情況和監(jiān)控量測數(shù)據(jù)，修改完善圍巖分級。</p><p>　　(7)隧

42、道進(jìn)出口，存在突泥、突水的可能性，設(shè)計(jì)和施工應(yīng)加強(qiáng)防排水和支護(hù)，并加強(qiáng)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作和觀測工作。施工中須加強(qiáng)巖溶水的提取和侵蝕性化驗(yàn)工作。巖溶發(fā)育地段,應(yīng)加強(qiáng)巖溶水的防排水設(shè)計(jì)和施工措施, 防止在隧道掘進(jìn)過程中，易引起坍塌或涌水、突水等。</p><p>　　(8)由于地質(zhì)條件在空間變化的復(fù)雜性，根據(jù)地質(zhì)測繪、以點(diǎn)代面的勘探來完全查明工程地質(zhì)條件，存在一定的困難。在施工開挖、基礎(chǔ)施工過程中出現(xiàn)與勘察成果不符的情

43、況下，應(yīng)由勘察設(shè)計(jì)單位確認(rèn)是否進(jìn)一步補(bǔ)充勘察工作，查明對線路工程的影響。隧道施工過程中若發(fā)現(xiàn)隧道洞身地質(zhì)情況與設(shè)計(jì)不符時(shí)，應(yīng)及時(shí)向監(jiān)理、建設(shè)、設(shè)計(jì)通報(bào)和辦理變更手續(xù)。</p><p>　　(9)隧道施工時(shí)應(yīng)合理設(shè)置棄碴場堆放棄碴，并做好攔碴壩和坡面植草防護(hù)，以免給當(dāng)?shù)氐淖匀簧鷳B(tài)環(huán)境造成破壞及水土流失、碴層滑坡等不良地質(zhì)問題。</p><p>　　(10)線路左側(cè)為既有線，請?jiān)O(shè)計(jì)、施工予以充

44、分考慮。施工前，施工單位應(yīng)進(jìn)行調(diào)查，并對隧道施工可能誘發(fā)工程災(zāi)害的部位采取必要措施確保工程的安全。</p><p><b>　　第3章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1 主要設(shè)計(jì)依據(jù)及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)</p><p>　　3.1.1 設(shè)計(jì)依據(jù)</p><p>　　(1)《鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》(TB10003-20

45、01)</p><p>　　(2)《鐵路隧道工程施工技術(shù)指南》(TZ204-2008)</p><p>　　(3)《新建鐵路工程測量規(guī)范》(TB10101-99)</p><p>　　(4)《鐵路隧道噴錨構(gòu)筑法技術(shù)規(guī)則》(TBJ108-92)</p><p>　　(5)《鐵路噴射混凝土技術(shù)施工規(guī)范》</p><p>　

46、　(6)《鐵路隧道施工規(guī)范》(TB10204-2002) </p><p>　　(7)《鐵路隧道防排水設(shè)計(jì)規(guī)范》</p><p>　　3.1.2 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)</p><p>　　鐵路等級：Ⅰ級 ； 正線數(shù)目：雙線 ； </p><p>　　牽引種類：電力 ； 牽引定數(shù)：4000 t ；</p>

47、;<p>　　限制坡度：單機(jī)6‰ ，雙機(jī)13‰ ；</p><p>　　最小曲線半徑：1200m ; 設(shè)計(jì)行車速度：200km/h ；</p><p>　　隧道建筑限界：“kh-200橋隧建筑限界”；</p><p>　　閉塞類型：自動閉塞； 隧道內(nèi)線間距: 4.516m 。</p><p>　　隧道內(nèi)

48、軌道按重型軌道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，預(yù)留特重型軌道條件。鋼軌采用70kg/m，高強(qiáng)耐磨鋼軌，一次鋪設(shè)超長無縫線路。</p><p>　　3.2 結(jié)構(gòu)計(jì)算原理</p><p>　　對隧道結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)檢算，主要是依據(jù)容許應(yīng)力法原理，通過對襯砌結(jié)構(gòu)建模，計(jì)算得出襯砌結(jié)構(gòu)在荷載作用下的內(nèi)力和位移，利用結(jié)構(gòu)最危險(xiǎn)點(diǎn)的內(nèi)力對襯砌強(qiáng)度進(jìn)行檢算，對不滿足強(qiáng)度要求的進(jìn)行配筋。</p><p>

49、　　隧道襯砌結(jié)構(gòu)檢算的主要內(nèi)容為：根據(jù)具體的工程對象，弄清隧道結(jié)構(gòu)的幾何參數(shù)和地質(zhì)參數(shù)，包括結(jié)構(gòu)的幾何參數(shù)、彈簧的彈性常數(shù)、上覆土的深度和容重、地面荷載、混凝土材料的容重和彈性模量以及土體的側(cè)壓力系數(shù)等參數(shù)；然后建立幾何模型，劃分單元并加上彈簧單元，加上自重和約束條件，加上荷載并進(jìn)行求解；接下來對計(jì)算的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，重點(diǎn)考察結(jié)構(gòu)變形圖，根據(jù)彈簧單元只能受壓的性質(zhì)重新修改模型并重新求解，這一步要反復(fù)進(jìn)行直到得出最終結(jié)果；最后對計(jì)算結(jié)構(gòu)進(jìn)行

50、分析，繪出結(jié)構(gòu)的軸力圖、彎矩圖，并導(dǎo)出內(nèi)力數(shù)據(jù)，根據(jù)分析的結(jié)果，按照相應(yīng)的規(guī)范進(jìn)行強(qiáng)度和變形的驗(yàn)算，如果不滿足設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行配筋計(jì)算。</p><p>　　依據(jù)石門圩一號隧道的縱斷面圖，在圍巖級別和地質(zhì)條件不同的6個(gè)地段選取襯砌進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。從圖中查處圍巖襯砌段的起始里程、圍巖級別、長度和埋深等數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)見表3-1、3-2、3-3。</p><p>　　表3-1 隧道圍巖分級</p

51、><p>　　石門圩隧道斷面內(nèi)輪廓線全部尺寸為B=12.46m，H=10.40m。根據(jù)《鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》，初步擬定初支和二襯厚度以及預(yù)留變形量，確定開挖寬度和高度，具體取值見表3-2。</p><p>　　表3-2 圍巖支護(hù)、預(yù)留變形量及開挖尺寸取值</p><p><b>　　3.3 計(jì)算荷載</b></p><p>

52、;　　(1)深、淺埋判定依據(jù)</p><p>　　一般，深、淺埋隧道分界深度至少應(yīng)大于坍方的平均高度且有一定余量，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，這個(gè)深度通常為2~2.5倍的坍方平均高度值，即</p><p><b>　　(3-1)</b></p><p>　　式中，Hp——深淺埋隧道分界的深度；</p><p>　　hq——等效荷載高度值。

53、</p><p>　　系數(shù)2~2.5在較堅(jiān)硬圍巖中取低限，結(jié)合隧道地質(zhì)狀況取值。當(dāng)隧道覆蓋層厚度時(shí)為深埋，h≤Hp時(shí)為淺埋。</p><p><b>　　(3-2)</b></p><p><b>　　(3-3)</b></p><p>　　式中，hq——等效荷載高度值；</p>&l

54、t;p><b>　　S——圍巖級別；</b></p><p><b>　　——寬度影響系數(shù)；</b></p><p>　　B——坑道寬度，以m計(jì)；</p><p>　　——B每增加1m時(shí)，圍巖壓力的增減率(以B=5m為基準(zhǔn))，當(dāng)B <5m時(shí)，取，B>5m時(shí)，取。</p><p>　

55、　(2)各級圍巖深淺埋判斷如表3-3</p><p>　　表3-3 深、淺埋判斷計(jì)算表</p><p>　　(3)各級圍巖圍巖壓力的計(jì)算</p><p><b>　　1)計(jì)算斷面的選取</b></p><p>　　在各級圍巖中選取斷面進(jìn)行荷載計(jì)算。Ⅳ、Ⅴ級圍巖地段包括深埋、淺埋、超淺埋兩種情況，需各自進(jìn)行計(jì)算。淺埋段在

56、埋深最大處即深、淺埋分界處最不利。由于Ⅲ級為深埋隧道，埋深對圍巖壓力沒有影響，因此任意選取截面進(jìn)行計(jì)算。</p><p><b>　　2)圍巖壓力的計(jì)算</b></p><p>　　圍巖壓力的計(jì)算包括垂直和水平壓力的計(jì)算，隨隧道的埋深不同，計(jì)算公式也不相同。通過查閱《鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》得到各級圍巖的計(jì)算參數(shù)。</p><p>　?、偕盥袼淼绹鷰r

57、松動壓力的計(jì)算方法</p><p>　　雙線鐵路隧道垂直均布松動壓力公式為：</p><p><b>　　(3-4)</b></p><p>　　式中，——豎直均布松動壓力；</p><p><b>　　——圍巖容重。</b></p><p>　　水平均布松動壓力e可根據(jù)豎直

58、均布松動壓力求得見表3-4</p><p>　　表3-4 水平均布松動壓力</p><p>　?、跍\埋隧道圍巖松動壓力的計(jì)算方法</p><p>　　1.當(dāng)隧道埋深h小于或等于等效荷載高度hq (即h≤hq)時(shí)為超淺埋。</p><p>　　圍巖垂直均布松動壓力為</p><p>　　q=γh

59、 (3-5)</p><p>　　式中，h——隧道埋置深度。</p><p><b>　　圍巖水平松動壓力為</b></p><p><b>　　(3-6)</b></p><p>　　式中，——圍巖計(jì)算摩擦角；</p><p><b>　

60、　——隧道凈高。</b></p><p>　　2.當(dāng)隧道埋深h大于等效荷載高度hq (即（2.5~2.0）hq≥h≥hq)時(shí)為淺埋。</p><p><b>　　(3-7)</b></p><p><b>　　(3-8)</b></p><p>　　圍巖垂直均布松動壓力為</p&g

61、t;<p><b>　　(3-9)</b></p><p><b>　　圍巖水平松動壓力為</b></p><p><b>　　(3-10)</b></p><p><b>　　(3-11)</b></p><p>　　式中，——破裂面傾角；

62、</p><p>　　——圍巖兩側(cè)摩擦角；</p><p><b>　　——側(cè)壓力系數(shù)。</b></p><p>　　表3-5 圍巖物理力學(xué)指標(biāo)</p><p>　　各級圍巖所選截面的計(jì)算結(jié)果如表3-6所示。</p><p>　　表3-6 荷載計(jì)算結(jié)果</p><p>

63、　　3.4 襯砌內(nèi)力計(jì)算</p><p>　　通過使用ANSYS有限元軟件對隧道襯砌結(jié)構(gòu)建立模型如圖3-1，進(jìn)行力學(xué)計(jì)算。力學(xué)計(jì)算的全過程為：首先，依照截面尺寸，利用結(jié)構(gòu)荷載模式對襯砌結(jié)構(gòu)建立模型。然后依據(jù)計(jì)算得出的豎直和水平均布壓力對模型加載，并進(jìn)行計(jì)算。最后，查看計(jì)算結(jié)果，同時(shí)輸出內(nèi)力圖。其中涉及到的參數(shù)有，C30混凝土的彈性模量是31×109N/mm2，泊松比為0.2，密度為2500kg/m3，

64、Ⅲ級圍巖的彈性抗力系數(shù)為850×106 Pa/m，Ⅳ級圍巖的彈性抗力系數(shù)為350×106 Pa/m，Ⅴ級圍巖的彈性抗力系數(shù)為150×106 Pa/m。</p><p>　　圖3-1 荷載結(jié)構(gòu)計(jì)算模型圖</p><p>　　(1)Ⅲ級圍巖深埋襯砌</p><p>　　彎矩圖如圖3-2所示、軸力圖如圖3-3所示。</p>&

65、lt;p>　　(2)Ⅳ級圍巖深埋襯砌</p><p>　　彎矩圖如圖3-4所示、軸力圖如圖3-5所示。</p><p>　　(3)Ⅳ級圍巖淺埋襯砌</p><p>　　彎矩圖如圖3-6所示、軸力圖如圖3-7所示。</p><p>　　(4)Ⅴ級圍巖淺埋襯砌</p><p>　　彎矩圖如圖3-8所示、軸力圖如圖3-

66、9所示。</p><p>　　(5)Ⅳ級圍巖超淺埋襯砌</p><p>　　彎矩圖如圖3-10所示、軸力圖如圖3-11所示。</p><p>　　(6)Ⅴ級圍巖超淺埋襯砌</p><p>　　彎矩圖如圖3-12所示、軸力圖如圖3-13所示。</p><p>　　圖3-2 Ⅲ級深埋襯砌彎矩圖(N·m)<

67、/p><p>　　圖3-3 Ⅲ級深埋襯砌軸力圖(N）</p><p>　　圖3-4 Ⅳ級深埋襯砌彎矩圖(N·m)</p><p>　　圖3-5 Ⅳ級深埋襯砌軸力圖(N）</p><p>　　圖3-6 Ⅳ級淺埋襯砌彎矩圖(N·m)</p><p>　　圖3-7 Ⅳ級淺埋襯砌軸力圖(N）</

68、p><p>　　圖3-8 Ⅴ級淺埋襯砌彎矩圖(N·m)</p><p>　　圖3-9 Ⅴ級淺埋襯砌軸力圖(N）</p><p>　　圖3-10 Ⅳ級超淺埋襯砌彎矩圖(N·m)</p><p>　　圖3-11 Ⅳ級超淺埋襯砌軸力圖(N）</p><p>　　圖3-12 Ⅴ級超淺埋襯砌彎矩圖(N&

69、#183;m)</p><p>　　圖3-13 Ⅴ級超淺埋襯砌軸力圖(N）</p><p>　　襯砌危險(xiǎn)點(diǎn)的軸力和彎矩見表3-7。</p><p>　　表3-7 混凝土強(qiáng)度和鋼筋強(qiáng)度</p><p>　　3.5 襯砌截面配筋計(jì)算依據(jù)</p><p>　　3.5.1 截面配筋方法</p><p

70、>　　首先判斷深淺埋，軸向力偏心距增大系數(shù)取為1.0。，鋼筋的保護(hù)層厚度為Ⅳ級圍巖取60mm，Ⅴ級圍巖取65mm。根據(jù)式(3-13）和式(3-14)可對襯砌截面受壓進(jìn)行大、小偏心判斷，然后配筋。</p><p>　　根據(jù)《鐵路隧道規(guī)范》，采用容許應(yīng)力法進(jìn)行配筋計(jì)算。計(jì)算圍巖襯砌若需要配筋均采用兩側(cè)鋼筋對稱布置。即，，即截面兩側(cè)用相同數(shù)量和鋼號的配筋。</p><p>　　(1)若不用

71、配置鋼筋，則其檢算的所需公式為:</p><p><b>　　（3-12）</b></p><p>　　式中，——混凝土或砌體的抗壓極限強(qiáng)度；</p><p><b>　　——安全系數(shù)；</b></p><p>　　——軸向力（MN）；</p><p>　　——截面的寬度（m

72、）；</p><p>　　——截面的厚度（m）；</p><p>　　——截面的縱向彎曲系數(shù)：對于隧道襯砌、明洞拱圈及強(qiáng)背緊密回填的邊墻，可取=0.1；對于其他構(gòu)件，應(yīng)根據(jù)其長細(xì)比按規(guī)范采用；</p><p>　　——軸向力的偏心影響系數(shù)。</p><p>　　(2)如果需要配置鋼筋，則其檢算所需的公式為：</p><p&

73、gt;　?、倥袛啻?、小偏心受壓，大偏心應(yīng)滿足</p><p><b>　　(3-13)</b></p><p><b>　　小偏心應(yīng)滿足</b></p><p><b>　　(3-14)</b></p><p>　　式中 ——混凝土受壓區(qū)高度；</p><

74、p><b>　　——截面有效高度。</b></p><p>　?、诖笃氖軌簶?gòu)件的計(jì)算</p><p><b>　　(3-15)</b></p><p>　　式中，——安全系數(shù)，按表進(jìn)行選擇；</p><p>　　——混凝土彎曲抗壓極限強(qiáng)度；</p><p>　　——鋼

75、筋的抗壓或抗拉計(jì)算強(qiáng)度；</p><p>　　，——受拉和受壓區(qū)鋼筋的截面面積(m2)；</p><p>　　——軸向力（MN）；</p><p>　　——混凝土受壓區(qū)高度(m)；</p><p>　　——矩形截面的寬度(m)</p><p>　　此時(shí)，中性軸的位置按下式確定：</p><p>

76、<b>　　(3-16)</b></p><p>　　當(dāng)軸向力作用于鋼筋與的重心之間，上式中左邊第二項(xiàng)取正號；反之取負(fù)號。</p><p>　?、坌∑氖軌簶?gòu)件的計(jì)算：</p><p><b>　　(3-17)</b></p><p>　　式中，——鋼筋的重心到幾面最近邊緣的距離（m）。</p

77、><p>　　當(dāng)軸向力作用于鋼筋與的重心之間，尚應(yīng)符合下式要求：</p><p><b>　　(3-18)</b></p><p><b>　　式中符號意義同前。</b></p><p>　　混凝土強(qiáng)度和鋼筋強(qiáng)度見表3-8</p><p>　　表3-8 混凝土強(qiáng)度和鋼筋強(qiáng)度&l

78、t;/p><p>　　3.5.2 配筋結(jié)果 </p><p>　　表3-9 配筋結(jié)果表</p><p>　　由于Ⅲ級深埋襯砌不需配筋，Ⅳ、Ⅴ級超淺埋地段與Ⅳ淺埋、Ⅴ淺埋配筋相同，Ⅴ級超淺埋地段是洞口地段，配筋需適當(dāng)加強(qiáng)。所以Ⅳ超淺埋配4Φ18，Ⅴ級超淺埋配5Φ25。</p><p>　　3.5.3 最大裂縫寬度檢算</p>

79、<p><b>　　(3-4)</b></p><p>　　式中，Eg——鋼筋的彈性模量；</p><p>　　——裂縫間縱向受拉鋼筋應(yīng)變不均勻系數(shù)； </p><p>　　——混凝土的極限抗拉強(qiáng)度；</p><p>　　——縱向受拉鋼筋應(yīng)力；</p><p>　　——平均裂縫間距(cm

80、)； </p><p>　　——縱向受拉鋼筋的直徑(cm) ；</p><p>　　——縱向受拉鋼筋配筋率；</p><p>　　—— 對螺紋鋼筋，取；</p><p>　　由規(guī)范查得，若e0=M／N＜0.55h0，則無需進(jìn)行裂縫驗(yàn)算，經(jīng)計(jì)算，所有點(diǎn)e0都小于0.55h0。所以無需進(jìn)行裂縫驗(yàn)算。</p><p>　　第

81、4章 隧道施工方案</p><p>　　4.1 施工總方案</p><p>　　由于隧道長度335m，屬于短隧道，所以選擇單方向一個(gè)掌子面開挖。開挖過程中由于有大量的棄渣，根據(jù)隧道周圍地型情況，洞口南側(cè)有一個(gè)亂掘洼地，離洞口較近，減少運(yùn)輸距離，所以可將大量棄渣，通過無軌運(yùn)輸棄于洼地內(nèi)。</p><p>　　根據(jù)隧道圍巖情況和現(xiàn)場工程地質(zhì)條件，決定采用鉆爆法開挖。

82、進(jìn)出口段采用明挖法施工，Ⅲ級圍巖采用上、下臺階法分部開挖施工， Ⅳ 級圍巖采用三臺階法施工，Ⅴ級圍巖采用三臺階法與CD法進(jìn)行施工。并采用噴射混凝土、錨桿、鋼筋網(wǎng)、鋼架等初期支護(hù)。Ⅳ、Ⅴ級圍巖地段采用小導(dǎo)管注漿超前支護(hù),局部危險(xiǎn)地段施做超前大管棚。Ⅲ級圍巖采用C25噴射混凝土，噴層厚度為15cm，在拱部掛設(shè)鋼筋網(wǎng)。Ⅳ 、Ⅴ級圍巖采用C25噴射混凝土，噴層厚度為25cm、28cm。 在拱墻設(shè)鋼筋網(wǎng)，鋼筋型號都為φ8。同時(shí)，在Ⅴ級圍巖地段架設(shè)

83、鋼拱架，鋼拱架安裝時(shí)，初噴混凝土厚度為4cm，鋼筋保護(hù)層厚度不小于4cm。由于隧道所處地段推測有巖溶發(fā)育，當(dāng)施工遇到巖溶災(zāi)害時(shí)，可按巖溶對隧道的不同影響及施工條件，采取引流加固、清除、注漿等不同措施或綜合治理。施工中遵循“短開挖、少擾動、強(qiáng)支護(hù)、實(shí)回填、嚴(yán)治水、勤量測”的原則。施工中進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，采用TSP，地質(zhì)雷達(dá)、超前鉆孔相結(jié)合的探測技術(shù)取得圍巖地質(zhì)參數(shù)， 施工中注意進(jìn)行監(jiān)控量測，通過數(shù)據(jù)分析和處理及時(shí)反饋信息，以指導(dǎo)設(shè)計(jì)和施工

84、。</p><p><b>　　4.2 進(jìn)洞方案</b></p><p>　　在隧道工程建設(shè)中，需根據(jù)地形、地質(zhì)、水文條件，并結(jié)合環(huán)境保護(hù)、洞外有關(guān)工程及施工條件、運(yùn)營要求，來確定隧道洞口位置，同時(shí)還需以“早進(jìn)洞、晚出洞”為原則。</p><p>　　石門圩隧道進(jìn)口端線路穿山通過，根據(jù)本隧道的特點(diǎn)，并結(jié)合路基及進(jìn)出口地形地貌、工程地質(zhì)、水文條

85、件，在充分考慮隧道進(jìn)出口綜合排水的情況下，盡量減少洞口的開挖并考慮施工開挖邊仰坡的穩(wěn)定性，本著“早進(jìn)晚出”的原則，確定隧道進(jìn)出口位置。洞門型式的選擇力求結(jié)構(gòu)簡潔，并與洞口的地形、地貌協(xié)調(diào)一致。結(jié)合兩端洞口處地形、地勢和地質(zhì)情況，進(jìn)出口洞門采用帽檐斜切式洞門（斜切面1:1.25，仰坡1:5），對邊仰坡進(jìn)行綠化和防護(hù)。</p><p>　　通過明洞后，則為Ⅴ級圍巖，表層為素填土，褐黃色，厚約0.5m；下伏基巖為石炭系

86、上統(tǒng)船山組灰?guī)r，灰白色，弱風(fēng)化，巖質(zhì)較硬，巖體破碎。節(jié)理裂隙發(fā)育,局部地段巖溶發(fā)育。地下水主要為基巖裂隙水和巖溶水，較發(fā)育。采用三臺階法開挖，即使用三臺階法進(jìn)洞。在隧道進(jìn)洞后，為保證隧道洞口段穩(wěn)定，隧道洞門應(yīng)盡早施作。但是，考慮到隧道洞門的施作不應(yīng)對隧道洞身施工造成影響，由經(jīng)驗(yàn)可得，一般在隧道進(jìn)洞掘進(jìn)100m左右后，施作洞門。</p><p>　　明洞開挖后的邊仰坡采用錨桿、噴射混凝土、鋼筋網(wǎng)防護(hù)，明洞洞身兩側(cè)回

87、填M10漿砌片石，其上回填碎石土，表層為種植土層，并進(jìn)行綠化。洞口回填的原則是盡可能的消除人工開挖痕跡，使洞口融入自然。洞口施工中應(yīng)盡量減小擾動周圍巖體，盡早做好洞口邊仰坡的防護(hù)和隧道洞門，確保洞口安全。</p><p>　　隧道洞口明洞按荷載結(jié)構(gòu)法原理進(jìn)行設(shè)計(jì)，將明洞上部回填土作為荷載。采用C30鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，明洞設(shè)置鋼筋混凝土仰拱。</p><p>　　為便于進(jìn)洞、保護(hù)原有自然環(huán)境，

88、維護(hù)邊、仰坡的穩(wěn)定，設(shè)計(jì)時(shí)隧道進(jìn)出口端均采用明洞襯砌，進(jìn)口端明洞長度為19m，出口端明洞長度為44m。隧道暗洞洞口段為超淺埋區(qū)，故采用加強(qiáng)襯砌。</p><p>　　隧道進(jìn)、出口及軟弱圍巖段隧道開挖前設(shè)計(jì)了超前支護(hù)措施。Ⅴ級圍巖洞口加強(qiáng)段以Φ108超前大管棚、其它段以超前錨桿與超前小導(dǎo)管預(yù)支護(hù)作為輔助施工措施。</p><p>　　4.3 不同圍巖段的開挖方法</p>&l

89、t;p>　　隧道施工方法應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件、斷面大小、結(jié)構(gòu)形式、機(jī)械配置、周圍環(huán)境的需要、綜合經(jīng)濟(jì)效益等因素而確定。總體上講，隧道開挖的基本原則是：在保證圍巖穩(wěn)定或減少對圍巖擾動的前提下，選擇恰當(dāng)?shù)拈_挖方法和掘進(jìn)方法，并應(yīng)盡量提高掘進(jìn)速度。下面對不同級別圍巖的開挖方法設(shè)計(jì)如下：</p><p>　　4.3.1 Ⅲ級圍巖段開挖方法</p><p>　　隧道進(jìn)出口段范圍內(nèi)，Ⅲ級圍巖只有一段

90、，在此段上，DK 107+085~DK107+115，全長30m 。隧道洞身圍巖為石炭系上統(tǒng)船山組灰?guī)r，灰白色，弱風(fēng)化,巖質(zhì)堅(jiān)硬，巖體較完整，節(jié)理裂隙較發(fā)育。地下水主要為基巖裂隙水和巖溶水，較發(fā)育，在此段上設(shè)計(jì)采用兩臺階法開挖。施工時(shí)應(yīng)加強(qiáng)支護(hù)及防排水措施。</p><p>　　使用臺階法進(jìn)行開挖時(shí)，上臺階的底部位置應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況確定，一般情況下，可以設(shè)計(jì)在起拱線及以下。本設(shè)計(jì)可將上臺階底部的位置定在坑道的

91、中央處附近，取上臺階的高度為3.5m。臺階的長度的選取，既應(yīng)考慮初期支護(hù)形成閉合斷面的時(shí)間，又應(yīng)考慮上臺階的施工空間，臺階法將臺階長度取為15m，在施工過程中，可根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況做出適當(dāng)調(diào)整。臺階法的循環(huán)進(jìn)尺設(shè)置為2.5m。</p><p>　　4.3.2 Ⅳ級圍巖段開挖方法</p><p>　　隧道全長范圍內(nèi)，Ⅳ級圍巖只有一段，起訖里程為DK106+990~DK107+055，全長65

92、m。隧道洞身圍巖為石炭系上統(tǒng)船山組灰?guī)r，灰白色，弱風(fēng)化，巖質(zhì)較硬，巖體較破碎。節(jié)理裂隙發(fā)育,局部地段巖溶發(fā)育。地下水主要為基巖裂隙水和巖溶水，較發(fā)育。</p><p>　　總的來講，Ⅳ級圍巖的性質(zhì)較差，而且長度又相對較短，基于盡早封閉圍巖的考慮，此段采用三臺階法較為合適。一般，在地質(zhì)條件較差的圍巖段施工時(shí)，如不及時(shí)使初期支護(hù)封閉形成整體工作，恐怕不利于上臺階開挖部分的穩(wěn)定，采用三臺階法開挖，臺階長度較短，剛好能夠

93、使上、下臺階初期支護(hù)及時(shí)地封閉成環(huán)，有利于控制圍巖變形。同時(shí)，在上臺階開挖時(shí)，應(yīng)采用小藥量的松動爆破，盡量減少對圍巖的擾動。所以采用三臺階開挖法，并采用長管棚加固掌子面，由鉆孔臺車鉆眼爆破。臺階長4.5m，上臺階高度為3.5m，隧道循環(huán)進(jìn)尺為2m。開挖后立即進(jìn)行架立型鋼鋼架、掛網(wǎng)錨噴初期支護(hù)作業(yè)，盡早封閉成環(huán)。三臺階法開挖工序見圖4-1。</p><p>　　圖4-1 三臺階開挖方法示意圖</p>

94、<p>　　4.3.3 Ⅴ級圍巖段開挖方法</p><p>　　石門圩隧道最差的圍巖為Ⅴ級圍巖，總共有三段，起訖里程分別為DK106+960~ DK106+990、DK107+055~ DK107+085、DK107+115~ DK107+295。在這些圍巖段中，圍巖巖石主要有石炭系上統(tǒng)船山組灰?guī)r，灰白色，弱風(fēng)化,巖質(zhì)較硬，巖體破碎，節(jié)理裂隙較發(fā)育。地下水主要為基巖裂隙水和巖溶水，較發(fā)育。</

95、p><p>　　根據(jù)此級圍巖的性質(zhì)，并考慮此隧道為雙線隧道，隧道設(shè)計(jì)斷面大，為進(jìn)一步地穩(wěn)定圍巖，確保施工的安全，Ⅴ級圍巖段在DK106+960~ DK106+979段采用明挖法施工，DK106+979~ DK106+990段采用三臺階法施工，DK107+055~ DK107+085段采用CD法施工，DK107+115~ DK107+220段采用三臺階法施工，DK107+220~ DK107+251段采用CD法施工，D

96、K107+251~ DK107+295段采用明挖法施工。</p><p>　　明挖法與三臺階法的具體開挖方法上面已進(jìn)行了具體論述。CD法施工時(shí)，將左右兩側(cè)自上而下設(shè)計(jì)劃分為兩部分進(jìn)行開挖。選取一側(cè)先行，先行一側(cè)的每一部開挖完成后，都應(yīng)及時(shí)地施作初期支護(hù)，并施作中隔壁，待先行超前一段距離后，再開挖另一側(cè)，兩側(cè)的縱向間距設(shè)計(jì)為10m。CD法的循環(huán)進(jìn)尺設(shè)置為1.5m。</p><p>　　由于C

97、D法開挖分部多，每一部開挖時(shí)都應(yīng)盡量減少對圍巖的擾動，而且還應(yīng)保證開挖周邊輪廓盡量圓順，使坑道在每一部開挖后，都為一個(gè)有利于承受荷載的結(jié)構(gòu)。CD法開挖工序如圖4-2所示。</p><p>　　圖4-2 CD法分部開挖示意圖</p><p>　　4.3.4 各圍巖段開挖方法匯總</p><p>　　在石門圩隧道全長范圍內(nèi)，各級圍巖段的開挖方法都應(yīng)依據(jù)該段所處位置的

98、地質(zhì)水文條件加以確定，同時(shí)還應(yīng)考慮到施工的安全和施工的速度及費(fèi)用。各段開挖方法匯總見表4-1。</p><p>　　表4-1 開挖方法一覽表</p><p>　　4.4 各開挖方法間的轉(zhuǎn)換</p><p>　　在此隧道的開挖過程中，開挖方式主要存在著這幾種轉(zhuǎn)換：CD法與三臺階法的相互轉(zhuǎn)換和長臺階法與三臺階法的轉(zhuǎn)換。下面對以上幾種轉(zhuǎn)換介紹如下：</p>

99、<p>　　4.4.1 CD法與臺階法的相互轉(zhuǎn)換</p><p>　　CD法開挖是先沿一側(cè)自上而下分兩部進(jìn)行開挖，一側(cè)超前一定距離之后，再分步開挖另一側(cè)。而長臺階法則是將隧道分為上、下兩個(gè)部分，即上、下臺階，其中上臺階先行，下臺階滯后一定距離后開挖。</p><p>　　當(dāng)需從CD法轉(zhuǎn)化為臺階法時(shí)，首先進(jìn)行CD法兩側(cè)開挖面間距的調(diào)整，使滯后的一側(cè)盡量跟上先行的一側(cè)，做到兩側(cè)

100、開挖面剛好在需要轉(zhuǎn)化的設(shè)計(jì)里程平齊，再將開挖面分為上、下臺階，進(jìn)行臺階法開挖，這樣就完成了從CD法到臺階法的轉(zhuǎn)換。</p><p>　　4.4.2 三臺階法到CD法的轉(zhuǎn)換</p><p>　　從三臺階法轉(zhuǎn)化為CD法，是將上臺階先行開挖至需采用臺階法開挖的設(shè)計(jì)里程，接著把上臺階分為左右兩側(cè)，一側(cè)先進(jìn)行開挖，另一側(cè)等到中、下臺階跟上后，按照設(shè)計(jì)要求再進(jìn)行開挖，即可完成三臺階法到CD法的轉(zhuǎn)化

101、。</p><p>　　4.4.3 臺階法到三臺階法的轉(zhuǎn)換</p><p>　　此種轉(zhuǎn)化較為簡單，只需將應(yīng)采用臺階法開挖的圍巖開挖至設(shè)計(jì)里程，然后將兩臺階的間距及時(shí)調(diào)整縮小，在慢慢縮小上臺階的開挖高度，將掌子面劃分為上、中、下三個(gè)工作面，即可進(jìn)行三臺階法的開挖。</p><p><b>　　4.5 爆破設(shè)計(jì)</b></p>&

102、lt;p>　　4.5.1 Ⅲ級圍巖爆破設(shè)計(jì)</p><p>　　根據(jù)本隧道圍巖的特點(diǎn)，圍巖采用鉆孔臺車鉆孔。結(jié)合本隧道地質(zhì)情況，由于含有地下水，故采用直徑φ32mm二號巖石乳化炸藥。雷管采用國產(chǎn)的Ⅱ型系列非電毫秒雷管。 按光面爆破設(shè)計(jì)，進(jìn)行爆眼布置。布置時(shí)，輔助炮眼由內(nèi)向外逐層布置，周邊眼沿隧道設(shè)計(jì)輪廓線布置。起爆采用延時(shí)毫秒雷管隔段起爆。即掏槽眼最先起爆，后續(xù)依次為輔助眼起爆，最后周邊眼起爆。

103、</p><p><b>　　計(jì)算爆破參數(shù)：</b></p><p>　　由于是臺階法開挖，分上下兩個(gè)臺階和落底三部分，每斷面分上下臺階進(jìn)行參數(shù)設(shè)計(jì)。上臺階高度定為4.5m,面積為42m2，周長為29.48m；下臺階面積為57.54 m2；落底部分面積為24.22 m2。</p><p><b>　　(1)上臺階</b>&

104、lt;/p><p><b>　?、儆?jì)算炮眼數(shù)N</b></p><p>　　爆破斷面面積S=42m2</p><p>　　查表得單位炸藥消耗量q=1.1kg/m3，結(jié)合實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)確定各炮眼的裝藥系數(shù)為：掏槽眼=0.55，輔助眼=0.45，周邊眼=0.45。綜合考慮各炮眼的裝藥系數(shù)取τ=0.48，2號巖石銨梯炸藥每延米質(zhì)量γ=0.78。所以<

105、/p><p>　　N=1.1×42／0.48×0.78=123.3 實(shí)際取123個(gè)炮眼。</p><p><b>　?、诿垦h(huán)炮眼深度</b></p><p>　　本工程月掘進(jìn)循環(huán)計(jì)劃進(jìn)尺為140，每月施工28d，采用2班循環(huán)掘進(jìn)平行作業(yè)，本設(shè)計(jì)取炮眼利用率為，則每循環(huán)炮眼深度為：</p><p&g

106、t;　　140÷28÷2÷0.93=2.688m</p><p>　　實(shí)際取炮眼深度為2.7m，每循環(huán)進(jìn)尺L1=2.7×0.93=2.5m。</p><p><b>　?、叟诳字睆?lt;/b></p><p>　　選用2號巖石乳化炸藥，藥卷直徑為32mm，長度為200mm，每卷質(zhì)量為0.15kg。炮孔過小不利

107、于裝填藥卷；炮孔過大會降低爆破效果和鉆眼速度。根據(jù)施工實(shí)際的經(jīng)驗(yàn)，確定炮孔直徑為42mm。</p><p><b>　　④炮眼間距和排距</b></p><p><b>　　a掏槽眼</b></p><p>　　根據(jù)本隧道的特點(diǎn)，采用直眼掏槽，錐形布置。眼深在每循環(huán)炮眼深度的基礎(chǔ)上加深0.2故取深度為2.9m。由炮眼深度共

108、布置5個(gè)掏槽眼，其中一個(gè)直徑為100mm的空眼，作為輔助自由面和巖石破碎后的膨脹補(bǔ)償空間。 </p><p><b>　　b周邊眼</b></p><p>　　根據(jù)本隧道的實(shí)際情況，光爆孔間距E取為500mm，最小抵抗線W為600mm，光爆孔密集系數(shù)K為0.83，周邊眼依隧道周邊總長度計(jì)算周邊眼個(gè)數(shù)為</p><p>　　N=29.48/0.5

109、=58.96個(gè) </p><p>　　實(shí)際取59個(gè)周邊眼。</p><p><b>　　c輔助眼</b></p><p>　　為了減小鉆眼工作量，加快施工速度，輔助眼的間距應(yīng)該適當(dāng)加大，為60個(gè)。</p><p><b>　?、菅b藥量</b></p><

110、p>　　a根據(jù)裝藥量公式計(jì)算一個(gè)循環(huán)總裝藥量為</p><p>　　Q=qv=1.1×42×2.7×0.93=116kg </p><p>　　由于其中q為2號巖石銨梯炸藥的單位耗藥量，應(yīng)換算為2號巖石乳化炸藥的裝藥量。2號巖石乳化炸藥的換算系數(shù)為e=1.1。則一個(gè)循環(huán)的2號巖石乳化炸藥總裝藥量為

111、116×1.1=127.6kg。</p><p>　　b按裝藥系數(shù)計(jì)算單孔裝藥量以及總裝藥量</p><p><b>　　4個(gè)掏槽眼</b></p><p>　　單孔裝藥卷數(shù)=0.5×2.9÷0.2=7.25卷 取7卷</p><p>　　單孔裝藥量=7×0.15=1.05kg&

112、lt;/p><p>　　換算為2號巖石乳化炸藥：</p><p>　　單孔裝藥量=1.05×1.1=1.155kg</p><p>　　單孔裝藥卷數(shù)=1.155÷0.15=7.7卷 取8卷</p><p><b>　　59個(gè)周邊眼</b></p><p>　　單孔裝藥卷數(shù)=0.4

113、5×2.7÷0.2=6.075卷 取6卷</p><p>　　單孔裝藥量=6×0.15=0.9kg</p><p>　　換算為2號巖石乳化炸藥：</p><p>　　單孔裝藥量=0.9×1.1=0.99kg</p><p>　　單孔裝藥卷數(shù)=0.99÷0.15=6.6卷 取6.5卷<

114、/p><p><b>　　60個(gè)輔助眼</b></p><p>　　單孔藥卷數(shù)量0.45×2.7÷0.2=6.075卷 取6卷</p><p>　　單孔裝藥量=6×0.15=0.9kg</p><p>　　換算為2號巖石乳化炸藥：</p><p>　　單孔裝藥量=0.9

115、×1.1=0.99kg</p><p>　　單孔裝藥卷數(shù)=0.99÷0.15=6.6卷 取6.5卷</p><p>　　由以上數(shù)據(jù)計(jì)算每循環(huán)進(jìn)尺總的裝藥量為</p><p>　　Q=4×1.2+59×0.975+60×0.975=120.825kg</p><p>　　此值略大于體積公式計(jì)算

116、的總藥量，但基本是一致所以按此值進(jìn)行裝填炸藥。炮眼布置如圖4-3所示。</p><p>　　圖4-3 Ⅲ級圍巖上臺階炮眼布置圖(標(biāo)注單位m)</p><p><b>　　(2)下臺階</b></p><p>　　由于上臺階爆破開挖創(chuàng)造了臨空面，只布置輔助眼和周邊眼。</p><p>　　N=1.1×57.54

117、／0.48×0.78=169.054個(gè) 實(shí)際取169個(gè)，如圖4-4所示。</p><p>　　圖4-4 Ⅲ級圍巖下臺階炮眼布置圖(標(biāo)注單位m)</p><p><b>　　(3)落底</b></p><p>　　N=1.1×24.22／0.48×0.78=71.15個(gè) 實(shí)際取71個(gè)，如圖4-5所示。.<

118、;/p><p>　　圖4-5 Ⅲ級圍巖落底炮眼布置圖(標(biāo)注單位m)</p><p>　　經(jīng)過調(diào)整具體炮眼布置圖見附錄。調(diào)整后的炮眼數(shù)量和裝藥量見表4-2。</p><p>　　表4-2 Ⅲ級圍巖爆破參數(shù)表</p><p>　　4.5.2 Ⅳ級圍巖爆破設(shè)計(jì)</p><p>　　根據(jù)本隧道圍巖的特點(diǎn)，圍巖采用鉆孔臺車鉆孔

119、。結(jié)合本隧道地質(zhì)情況，采用直徑φ32mm二號巖石銨梯炸藥。雷管采用國產(chǎn)的Ⅱ型系列非電毫秒雷管。</p><p><b>　　計(jì)算爆破參數(shù)：</b></p><p>　　采用三臺階法開挖，分上、中、下兩個(gè)臺階和落底三部分。上臺階高度定為3.4m，面積為29m2，周長為26.4m；中臺階高度為3.3m，面積為43.24m2；下臺階高度為3.3m，面積為44.5m2；落底部

120、分面積為16.29m2。</p><p><b>　　(1)上臺階</b></p><p><b>　　①計(jì)算炮眼數(shù)N</b></p><p>　　爆破斷面面積S=29m2 </p><p>　　由面積S查表得單位炸藥消耗量q=1.1kg/m3，結(jié)合實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)確