1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p><b>　　2 工程概況2</b></p>

2、<p>　　2.1 工程總概況2</p><p>　　2.2 地形與地貌2</p><p>　　2.3 水文與地質2</p><p>　　2.3.1 水文地質條件2</p><p>　　2.3.2 工程地質狀況3</p><p>　　2.4 施工難點與特點4</p><p&

3、gt;　　2.4.1 進出口段邊坡的穩(wěn)定性問題4</p><p>　　2.4.2 洞身的穩(wěn)定4</p><p>　　2.4.3 隧洞整個斷面做為防水結構4</p><p>　　2.4.4 施工支護結構4</p><p>　　3 隧道斷面設計5</p><p>　　3.1 設計依據5</p>&

4、lt;p>　　3.1.1 工程等級5</p><p>　　3.1.2 建筑物級別5</p><p>　　3.1.3 總干渠及隧道水利要素5</p><p>　　3.1.4 規(guī)程、規(guī)范5</p><p>　　3.2 方案選擇隧道布置形式5</p><p>　　3.2.1 隧洞凈空斷面形式5</p&

5、gt;<p>　　3.2.2 兩種方案的比較選擇6</p><p>　　4 隧道結構設計8</p><p>　　4.1 隧道襯砌設計與檢算8</p><p>　　4.1.1隧道主要支護參數8</p><p>　　4.2 隧道襯砌結構參數的計算8</p><p>　　4.3 隧道襯砌結構的計算9

6、</p><p>　　4.3.1建立模型9</p><p>　　4.3.2結果分析11</p><p>　　4.3.3截面強度的檢算12</p><p>　　4.3.4截面抗裂檢算12</p><p>　　5 洞門的設計與檢算19</p><p>　　5.1洞門尺寸的擬定:19<

7、;/p><p>　　5.2 洞門檢算19</p><p>　　5.2.1 耳墻墻身檢算19</p><p>　　5.2.2耳墻墻底檢算21</p><p>　　5.2.3端墻檢算23</p><p>　　6 施工組織設計26</p><p>　　6.1 施工準備26</p>

8、<p>　　6.1.1 技術準備26</p><p>　　6.1.2 施工現場準備26</p><p>　　6.1.3 冬雨季施工準備26</p><p>　　6.2 施工工程量26</p><p>　　6.3 施工方法27</p><p>　　6.3.1 洞口工程施工27</p>

9、<p>　　6.3.2 分離式雙洞Ⅳ級圍巖(進出口和破碎帶)30</p><p>　　6.3.3 分離式雙洞Ⅲ級和Ⅱ級圍巖32</p><p>　　6.3.4 雙連洞隧洞Ⅵ級圍巖33</p><p>　　6.3.5二次模筑混凝土襯砌33</p><p>　　6.3.6 通風與防塵34</p><p&g

10、t;　　6.4 結構防排水34</p><p>　　6.4.1防水措施34</p><p>　　6.4.2防水板鋪設要求35</p><p>　　6.4.3排水36</p><p>　　6.5三縫處理36</p><p>　　6.5.1變形縫36</p><p>　　6.5.2施工縫

11、36</p><p>　　6.5.3沉降縫37</p><p>　　6.5.4防水混凝土的施工37</p><p>　　6.6環(huán)境保護38</p><p>　　6.7 監(jiān)控量測39</p><p>　　6.7.1施工監(jiān)測的內容39</p><p>　　6.7.2 整理量測資料40&

12、lt;/p><p>　　6.7.3 工程措施40</p><p>　　6.8安全保證措施41</p><p>　　6.8.1 安全保證體系41</p><p>　　6.8.2 安全目標41</p><p>　　6.8.3 安全生產措施41</p><p>　　6.8.4安全技術措施41&

13、lt;/p><p>　　6.9 質量保證措施42</p><p>　　6.9.1 建立質量保證體系43</p><p>　　6.9.2 質量目標43</p><p>　　6.9.2 質量保證體系人員措施43</p><p>　　6.9.3 質量保證材料措施43</p><p>　　6.9.

14、4 施工過程質量保證措施44</p><p>　　6.9.5 砼工程施工質量控制措施：45</p><p>　　6.9.6 隧洞施工安全保證措施45</p><p>　　6.9.7 工程交接質量監(jiān)督體系47</p><p>　　6.9.8 施工監(jiān)測體系47</p><p>　　6.9.9 不合格品的控制48

15、</p><p>　　6.9.10 糾正和預防措施48</p><p>　　6.9.11 質量記錄48</p><p>　　6.10 節(jié)約計劃48</p><p>　　6.11施工進度圖（見附圖）49</p><p><b>　　結束語50</b></p><p>

16、;<b>　　謝辭51</b></p><p><b>　　參考書目52</b></p><p>　　附錄A英文翻譯53</p><p>　　附錄B附圖清單73</p><p>　　南水北調中線工程吳莊隧洞</p><p><b>　　設計與施工組織<

17、/b></p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　南水北調工程是我國西部大開發(fā)的標志性工程，其中中線工程是一項跨流域調水的特大工程擔負著向北京、天津等重要城市的供水及沿線的農田灌溉等重大任務。本設計主要是針對中線工程的吳莊隧道進行設計以及施工組織的編寫。</p><p>　　設計共包括三個部分：緒論、隧道的設計、隧道施

18、工組織的編寫。其中第一部分緒論包括：工程總概況、地形地貌、水文與地質、工程的難點與特點幾部分；第二部分隧道的設計包括：設計依據、方案比選、結構設計（包括隧道襯砌設計與洞門的設計與檢算）；第三部分隧道施工組織的編寫包括：施工準備、隧道施工（包括工程量與施工方法）、場地的平面部署、結構的防排水、環(huán)境保護、監(jiān)控量測以及施工質量保證措施。</p><p>　　在附錄中包括了隧道設計的一些相關圖紙和專業(yè)英語的翻譯。<

19、/p><p>　　關鍵詞：分離式雙洞隧道 雙連拱式隧道 帶耳墻的端墻式洞門 有限單元桿系</p><p>　　Divert water from the south to the north project of</p><p>　　center line Wu villagetunnel design and</p><p>　　cons

20、truction organization compile</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Divert water from the south to the north project is the sign project of the west big development of our country, in wh

21、ich the project of center line is a step valley the especially big project of tune water bear to the water supply of the important cities such as Beijing and Tianjin and along the significant tasks such as the farmland i

22、rrigation of line. Design major is aim at the project of center line Wu village tunnel design as well as construction organization compile. </p><p>　　Design includes 3 parts totally: Tunnel construction orga

23、nization and the design of introduction and tunnel compile. In which, it is the first to divide into introduction to include: Project total general situation, topography landforms, hydrology and the difficulty of geology

24、 and project and characteristic some parts of; The design of second partial tunnels includes: Design basis and scheme than choose, structural design (include tunnel lining build the design of design and hole door with Ji

25、an </p><p>　　In appendix, have included the translation of professional English and some related blueprints of tunnel design. </p><p>　　Keyword: Type two-hole tunnels split Two-company push t

26、ype tunnel </p><p>　　Take the type hole door of end wall of ear wall Limited unit rod </p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　我國是一個幅員遼闊的國家，南北跨越幾千公里；但是我國的水資源分布極其不平衡：南方多雨且易形成洪澇

27、災害，而北方卻非常干旱，經常出現旱災。隨著我國經濟的不斷發(fā)展，缺水已經成為制約我國經濟發(fā)展的重要因素。為了解決這一難題，我國制定了南水北調的重大工程規(guī)劃。</p><p>　　南水北調工程是我國西部大開發(fā)的標志性工程，其中中線工程是一項跨流域調水的特大工程擔負著向北京。天津等重要城市的供水及沿線的農田灌溉等重大任務。</p><p>　　中線工程的吳莊隧洞長2475米，是整個中線工程中最長

28、的一個隧洞，它的設計與施工直接制約著整個中線工程。同時吳莊隧洞無論從隧道的長度，還是從隧道施工的難易程度上來說，在我國類似的工程都還很少，可以借鑒的類似工程事例不多，這對隧洞的設計與施工帶來了不少困難，我們選擇這個課題是為了能夠盡力用所學的知識來對南水北調工程的設計做出一點貢獻。</p><p>　　在設計時，我們對隧道的形式提出了兩種不同的設計方案：分離式雙洞、雙連拱隧洞；在經過一系列的比選之后，我們從隧道襯砌

29、的受力，施工難易、以及隧道建成后的管理等各方面進行了綜合考慮，最終選定了分離式雙洞的設計方案。</p><p>　　在對隧道襯砌的設計過程中，我們使用了目前國際通用的結構計算軟件ANSYS5.7進行計算，隧道洞門采用帶耳墻的端墻式洞門，將洞門視為擋土結構進行檢算，為了減少隧洞與總干渠相連部分的水頭損失，我們在總干渠與隧洞相連部分設置了漸變段。</p><p>　　我們希望通過對吳莊隧洞的設

30、計，來提高我們自身的能力，同時也希望我們的設計能夠對南水北調工程中線吳莊隧洞的設計提供一定的借鑒。</p><p><b>　　2 工程概況</b></p><p><b>　　2.1 工程總概況</b></p><p>　　南水北調工程是我國西部大開發(fā)的標志性工程，其中中線工程是一項跨流域調水的特大工程擔負著向北京。天津

31、等重要城市的供水及沿線的農田灌溉等重大任務。</p><p>　　吳莊隧道設計流量160 m3/s，加大流量為190 m3/s，洞內加大水深為5.75 m。隧道進口處總干渠設計水深為4.5m，相應加大水深為4.922m，渠底寬為27m，一級邊坡1：1.25，縱向比將1：25000。隧道出口出總干設計水深為4.5m，相應加大水深為4.922m，渠底寬為28m，一級邊坡1：2，縱向比將1：25000。隧道粗糙率為0.

32、014，隧道的水頭損失為0.437m。</p><p>　　吳莊隧洞位于河北滿城縣西5公里的吳莊村石牛山村，交通便利，隧道穿過石牛山，通過地段巖性單一，進口段有8條小斷層，破碎帶5～40cm，并伴有3條節(jié)理密集帶，隧道出口處僅有一條較大的斷層帶及11條節(jié)理密集帶。</p><p>　　隧道位于低山丘地帶，隧道最大埋深307m，進出口埋深12～15m。地下水位埋藏較深，一般穩(wěn)定在37m左右，

33、低于隧道開挖高程20m。</p><p>　　進出口漸變段以黏土為主，吳莊隧道穿越燧石條帶白云巖，圍巖分為Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ類，共7段，基本穩(wěn)定的Ⅱ類圍巖長462米，穩(wěn)定性較差的Ⅲ類圍巖長883米，Ⅳ類不穩(wěn)定圍巖長979米。</p><p>　　隧道工程所使用的混凝土骨料以及石料均采用來自漕河沙礫中心料場和玉山石料場。</p><p>　　隧道建筑物由兩部分組成：隧道主體工

34、程及外圍工程。主體工程包括隧道洞身與隧道洞門；外圍工程包括進出口漸變段、閘門、墩頭、邊坡防護等。</p><p>　　吳莊隧道全長內的斷面為曲墻帶仰拱的斷面形式，隧道采用分離雙洞布置形式。為兩條無壓輸水隧道，兩隧道間距為30m。</p><p><b>　　2.2 地形與地貌</b></p><p>　　本區(qū)地貌單元屬于太行山東部邊緣低山丘陵區(qū)

35、，隧道斜穿石牛山主峰西側，主峰山脈走向NW348°，最高高程為411.6m，隧道穿越的山脈走向NW-SE向，與軸線呈近71°交角，山丘最大高程為370m，相對高差為290～270m，山坡坡度為30°～40°，隧道進出口山前坡地高程為75～82m，為坎狀梯田，沖溝發(fā)育，起形態(tài)發(fā)展明顯首構造控制。</p><p><b>　　2.3 水文與地質</b>&l

36、t;/p><p>　　2.3.1 水文地質條件</p><p>　　本區(qū)屬于溫帶大陸季風氣候，年降水量580mm，7～8月份占70%，多年平均氣溫12.3℃，一月份平均氣溫-4.1℃，七月份平均氣溫26.2℃。極端最低氣溫為-23.3℃，極端最高溫度為41.7℃凍土厚度為0.55m。</p><p>　　隧道按地下水埋深條件分為第四系空隙潛水及基巖裂隙水。其中第四系空隙

37、水主要埋藏與第四系松散巖中，大都由地表徑流流走?；鶐r裂隙水存儲于巖石的空隙與裂隙中，大氣降水沿上述通道運轉，都為基巖中的懸掛水，其水量較小，主要首季節(jié)控制。</p><p>　　本區(qū)地下水埋藏較深，對施工影響不大，汛期由于大氣降水的增大，進出口段地下水位迅速上升對施工有一定的影響，應考慮施工排水、節(jié)理密集帶處洞頂的穩(wěn)定性問題。</p><p>　　從洞口部位的機井中采取的水樣進行了水質分析

38、，為重碳酸鈣鎂型水。按照《水利水電工程地質勘察規(guī)范》中環(huán)境水腐蝕標準，地下水對混凝土無腐蝕性。</p><p>　　隧道所在的牛山山體主要為燧石條帶白云巖與粗晶白云巖等，大都為可容性差的碳酸巖類，由于大氣降水的長期沖刷與淋漓，使巖體表面形成小的容孔洞及溶隙，一般溶孔為2～10mm，溶隙為10～30cm。</p><p>　　在進出樓段的鉆孔中都可以看到大部分強風化與部分弱風化巖柱及節(jié)理面上

39、都可以見到溶蝕現象，局部強風化巖柱上溶蝕呈蜂窩狀并填充有紅黏土。而吳莊隧道進口穿越在弱風化巖中，其余都為微風化巖，故溶蝕現象不會對工程產生叫大的影響。</p><p>　　2.3.2 工程地質狀況</p><p>　　吳莊隧道地質構造簡單，除進出口漸變段結構外，洞身段為土巖多層結構外，洞身段均為單一結構，現分別進行說明：</p><p>　?、胚M口漸變段幾閘室段(樁

40、號v370+941～v371+006)</p><p>　　進口漸變段及閘室長60m，為土巖多層結構。地面標高為78.5m～97.8m，表層為第四紀上更新統中段黃土狀壤土，呈灰黃色，以輕粉質壤土為主,部分為中粉質壤土,少量為重粉質壤土。壤土中夾雜著含量不等的碎石壤土，碎石成分為燧石條帶白云巖。本層底高程為71.6～85.8m，最大厚度為18.5m。</p><p>　　第二層為第四紀上更新

41、統下沖擊層，巖性為紅黃色壤土，以中粉質壤土為主。夾有粘土、碎石土透鏡體。層底高程為52.5～75.3m，最大厚度為22m。</p><p>　　第三層為第四紀上更新統上坡段坡殘積，巖性為棕紅色含碎石黏土、含黏土碎石層。碎石成分為燧石條帶白云巖，本層基地高程為49.0～62.3m，最大厚度為14m。</p><p>　　基巖為弱風化燧石條帶白云巖與粗晶白云巖夾白云質砂巖，碎屑白云巖等，強風化

42、厚度為2～16m，弱風化最厚在18m以上。</p><p>　?、贫瓷矶?樁號v371+006-v373+280)</p><p>　　該段長2×2274m，山體基巖裸露為巖層單一結構。</p><p>　　進口表層樁號v371+006～ v371+590為黃土土壤，厚0～5.5m樁號v371+590～ v371+625表層及黃土壯壤土下為含碎石黏土，厚0

43、～10m，基巖含碎石黏土碎石中粗砂透鏡體，出口表層為黃土壯壤土厚0～10m 。底部夾含碎石黏土透鏡體。隧道進出口松散層以下及其它段巖石為燧石條帶白云巖與粗晶白云巖夾白云質砂巖，碎屑白云巖，為厚-中厚層，巖層的產狀進出口稍微有所變化，表層強風化2～33m，除進出口部分為弱風化巖石外，其余為微風化或新鮮巖層，洞身以上巖層厚度為10～370m。</p><p>　?、浅隹跐u變段及閘室段(樁號v373+280～ v371

44、+375)</p><p>　　出口漸變段及閘室長90m，為土巖多層結構。地面標高為69.6m～90m。</p><p>　　表層為第四紀上更新統中段沖擊層，巖性為黃土狀壤土，為輕粉質壤土。本層底高程為63.6～78.3m，最大厚度為10.5m。</p><p>　　第二層為第四紀上更新統下段洪擊層，巖性為紅黃色壤土，以重粉質壤土為主層底高程為48.7～70.8m，

45、最大厚度大于19m。</p><p>　　第三層為第四紀上更新統上段坡殘積層，巖性為含碎石紅黏土、碎石土，碎石含量極不均勻。本層基地高程為48.7～61.3m，最大厚度為10m。</p><p>　　基巖為弱風化燧石條帶白云巖，碎屑白云巖，強風化厚度為1.5～3m，弱風化厚度為2～18m。</p><p>　　2.4 施工難點與特點</p><p

46、>　　2.4.1 進出口段邊坡的穩(wěn)定性問題</p><p>　　隧道進出口表層為第四系松散層，厚為1～22m，夏布基巖為強-弱-微風化燧石條帶白云巖與粗晶白云巖夾白云質砂巖夾碎屑白云巖、白云質砂巖巖層的最大挖深為17m，屬于巖質中高邊坡。巖層與隧道中線呈59°夾角，隧道進口有f1、f3斷層通過，NE、NW高角度節(jié)理、節(jié)理密集帶發(fā)育，它們與緩傾角巖層相交組合將掩體切割成塊狀，且局部節(jié)理面與層面有夾泥

47、，因此邊坡及洞臉的穩(wěn)定成為隧道施工的難點。</p><p>　　2.4.2 洞身的穩(wěn)定</p><p>　　隧道穿越的地段有斷層節(jié)理密集帶數條，探洞還發(fā)現小型斷層斷裂幾層間夾泥多條，這些構造如果與層面節(jié)理面組合或相互結合，不論在洞頂或邊墻，將巖體切割成大小不等的巖塊，使隧道洞身的穩(wěn)定成為施工的另一難點。</p><p>　　2.4.3 隧洞整個斷面做為防水結構<

48、;/p><p>　　本結構為水工隧道，因此隧道施工的防水措施顯得尤為重要，為了避免在隧道施工完成以后出現隧道因滲水問題而造成的損失隧道的防水十分重要，因此在隧道施工中對連接縫，沉降縫，伸縮縫進行處理時要注意。</p><p>　　2.4.4 施工支護結構</p><p>　　隧洞進出口為淺埋破碎帶，屬于不穩(wěn)定圍巖，施工支護結構較復雜,隧洞施工近洞較困難。</p&g

49、t;<p><b>　　3 隧道斷面設計</b></p><p><b>　　3.1 設計依據</b></p><p>　　3.1.1 工程等級</p><p>　　南水北調中線工程是一項跨流域調水的特大工程，擔負著向北京、天津等重要城市供水和沿線農田灌溉的重大任務，根據《水利水電樞紐工程等級劃分及設計標準》

50、的規(guī)定，和水利部水利委員會的有關設計大綱規(guī)定：南水北調中線工程為一等工程。</p><p>　　3.1.2 建筑物級別</p><p>　　根據《南水北調中線總干渠工程初步設計大綱》對總干渠建筑物的要求吳莊隧道進口、出口漸變段、隧道洞身、閘門按一級建筑物設計。</p><p>　　3.1.3 總干渠及隧道水利要素</p><p>　　根據總干

51、渠總體設計，此處設計流量為160 m3/s，加大流量為190 m3/s，洞內加大水深為5.75 m。隧道進口處總干渠設計水深為4.5m，相應加大水深為4.922m，渠底寬為27m，一級邊坡1：1.25，縱向比將1：25000。隧道出口出總干設計水深為4.5m，相應加大水深為4.922m，渠底寬為28m，一級邊坡1：2，縱向比將1：25000。隧道粗糙率為0.014，隧道的水頭損失為0.437m。</p><p>

52、　　3.1.4 規(guī)程、規(guī)范</p><p>　　《混凝土結構設計規(guī)范》GBJ10-89</p><p>　　《水工隧洞設計規(guī)范》SD134-84</p><p>　　《水工鋼筋混凝土結構設計規(guī)范》SDJ20-78</p><p>　　《水工混凝土施工規(guī)范》 SD207-82</p><p>　　3.2 方案選擇隧道布置

53、形式</p><p>　　3.2.1 隧洞凈空斷面形式</p><p>　　經過分析，按過水面積占隧洞凈斷面的80%計算，則每個隧洞凈空斷面積約為65m2。</p><p>　　隧洞的進出口段為Ⅳ級不穩(wěn)定圍巖，圍巖側壓力較大，因此考慮采用曲墻圓拱形式的斷面。</p><p>　　設計提供了兩種不同隧道的布置形式：分離式雙洞（如圖3-1）和雙聯

54、拱式（如圖3-2）</p><p>　　圖3-1 分離式雙洞</p><p><b>　　圖3-2 雙聯拱式</b></p><p>　　3.2.2 兩種方案的比較選擇</p><p>　　方案一為分離式雙洞，為兩斷面大小相等的分離式隧道，兩條隧道中心線間距為30米。</p><p>　　方案二為

55、兩側斷面大小相等的雙聯拱式隧道，中間隔墻厚度為1.5米。</p><p>　　兩方案的比較如表所示</p><p>　　表3-1 兩方案比較表 </p><p>　　經過對兩種不同方案的優(yōu)缺點的綜合比較，設計最終采用方案一：分離式雙洞隧道。</p><p><b>　　4 隧道結構設計</b></p>&

56、lt;p>　　4.1 隧道襯砌設計與檢算</p><p>　　4.1.1隧道主要支護參數</p><p>　　根據工程類比及結構計算初步擬定初期支護和二次混凝土襯砌的參數。</p><p>　　吳莊隧道進出口段均為Ⅳ級不穩(wěn)定圍巖，從設計資料來看，巖體的力學性能不是很差，有一定的自穩(wěn)能力，所以不必考慮圍巖的超前支護，如果開挖后地質條件變壞或量測到隧道拱頂下沉或地

57、面下沉量較大，再進行超前支護</p><p>　　在隧道設計方案中，在拱頂及邊墻設置φ6╳φ8的鋼筋網，隔柵間距250╳250mm，設1榀/米的四邊形隔柵剛架，在剛架的接頭處設置鎖腳錨以固定剛架隔柵剛架在開挖初噴5cm混凝土后架設，然后補噴10cm混凝土包裹剛架直至設計厚度。</p><p>　　二次襯采用C25鋼筋混凝土模注整體式襯砌，厚度為600mm，鋼筋混凝土襯砌的抗?jié)B系數不低于0.

58、85MP，標號為S8，抗蝕系數不低于0.8。澆注二次襯砌時要保證與初期支護的密貼不允許出現空洞，否則須進二次填充注漿。模注混凝土施工順序為先墻后拱式施工順序。</p><p>　　4.2 隧道襯砌結構參數的計算</p><p>　　計算工況與荷載的擬訂與計算</p><p>　　本隧道為過水隧道，經過分析比較有水時與無水時隧道的受力變化不大，故只對兩種不同的結構進行

59、無水時的結構的計算。</p><p>　　⑴圍巖豎直壓力的計算</p><p>　　對于Ⅳ級圍巖，根據《水工隧道設計規(guī)范》建議的方法進行計算：松動介質平衡理論計算圍巖壓力</p><p>　　荷載高度按以下公式進行計算：</p><p>　　h== （4.1）</p><p>　　式

60、中：B——隧道開挖斷面寬度（m）</p><p>　　H——隧道開挖斷面寬度（m）</p><p>　　f——巖石堅固系數，根據圍巖的類別進行取值；</p><p>　　φ——巖石的內摩擦角，根據圍巖的類別進行取值；</p><p>　　實際設計所采用的荷載為：</p><p>　　q=0.7γh

61、 （4.2）</p><p>　　式中：γ——圍巖容重（KN/m）</p><p>　　如果隧道埋深h1小于或等于計算得出的塌落拱的高度h時，為淺埋隧道，取q=γh；如果隧道埋深h1大于計算得出的塌落拱的高度h時，為深埋隧道，取q=0.7γh。</p><p><b>　?、茋鷰r水平荷載</b>&

62、lt;/p><p>　　隧道淺埋時，水平荷載按以下公式計算：</p><p><b>　　在拱頂處：</b></p><p>　　e1=λq （4.3）</p><p><b>　　在隧道仰拱地面處：</b></p>

63、<p>　　e2=λ（q+γh） （4.4）</p><p><b>　?、且r砌自重</b></p><p><b>　?、葒鷰r的彈性抗力</b></p><p>　　彈性抗力是圍巖抵抗隧道襯砌向圍巖方向變形的能力，其值根據變形條件確定，按局部變形理論計

64、算：</p><p>　　P=kδ （4.5）</p><p>　　式中：K——圍巖的彈性抗力系數（KN/m）采用工程類比法確定，或采用下面的公式估算：</p><p>　　k=100k0/R （4.6）</p>

65、<p>　　式中：R——圓形隧道的開挖半徑（m）對于非圓形隧道，近似取R=B/2。B為非圓形隧道的開挖寬度。</p><p>　　k0——單位巖石的抗力系數（KN/m），即半徑為1米的圓形隧道的抗力系數，其值一般可按下面的公式計算：</p><p>　　k0= （4.7）</p><p&g

66、t;　　式中：E——巖石的彈性模量（KN/m2）</p><p><b>　　μ——巖石的泊松比</b></p><p>　　4.3 隧道襯砌結構的計算</p><p><b>　　4.3.1建立模型</b></p><p>　　采用《ANSYS5.7有限元結構分析程序》進行隧道襯砌結構的分析，將隧

67、道襯砌模擬為置于彈性地基梁上的有限單元桿系進行分析；</p><p><b>　　方案一：分離式單洞</b></p><p>　　方案一的計算簡圖如圖4-1所示：</p><p>　　圖4-1 分離式單洞計算簡圖</p><p>　　方案一襯砌離散單元節(jié)點編號如圖4-2所示：</p><p>　　

68、圖4-2 分離式單洞計算節(jié)點編號</p><p><b>　　方案二：雙聯拱式</b></p><p>　　方案二的計算簡圖如圖4-3所示：</p><p>　　圖4-3 雙聯拱式計算簡圖</p><p>　　方案二襯砌離散單元節(jié)點編號如圖4-4所示：</p><p>　　圖4-4： 雙聯拱式計算

69、節(jié)點編號</p><p><b>　　4.3.2結果分析</b></p><p>　　方案一的計算結果表明在仰拱與邊墻處出現了應力集中現象，最大應力出現在邊墻和仰拱的交接處，其次在拱腰處。</p><p>　　方案二的計算結果表明應力集中表現在兩側仰拱與邊墻的交界處以及拱角與中間隔墻的交接處。</p><p>　　這兩種

70、情況的軸力與彎距見表4-2，4-3</p><p>　　4.3.3截面強度的檢算</p><p>　　對于隧道襯砌結構按破壞階段的偏心受壓構件進行檢算。計算結果見表。根據《水工隧洞設計規(guī)范》，考慮截面抗拉情況時截面的抗壓和抗拉能力分別滿足以下式子：</p><p>　　抗壓： KN≤ （4.8）</p>

71、;<p>　　抗拉： KN≤ （4.9）</p><p>　　上式中：K——抗拉、抗壓安全系數；Ⅰ級建筑物K=2.8；</p><p><b>　　N——截面軸力；</b></p><p>　　Ra、Rl——分別為襯砌混凝土的設計抗壓與抗拉強度；</p><

72、p>　　b、h——分別為襯砌混凝土結構計算的截面寬度與高度；</p><p>　　γ——截面抵抗距塑性系數，γ取1.55；</p><p>　　e0——偏心距，e0=M/N，M為截面彎距；</p><p>　　φ——混凝土構件的縱向彎曲系數。</p><p>　　上述表中計算結果表明，只有在應力集中處不能滿足抗拉要求，需要配筋，經過計算

73、按構造配筋即可滿足要求。配筋率為0.2%，受力筋為φ18，沿隧道中線每米5根，襯砌厚度方向內外分兩層，架立筋為φ10，箍筋為φ6，混凝土保護層厚度為40mm，具體見設計圖紙。</p><p>　　4.3.4截面抗裂檢算</p><p>　　根據《水工隧洞設計規(guī)范》要求，隧道襯砌截面的抗裂滿足下式：</p><p>　　Kf≤γRfW0/（e0-W0/A0）

74、 （4.10）</p><p>　　式中：Kf——鋼筋混凝土構件的抗裂安全系數，對于一級結構物取1.15；</p><p>　　Rf——襯砌混凝土的抗裂設計強度；</p><p>　　A0——鋼筋混凝土截面的換算面積；</p><p>　　W0——換算截面受拉邊緣的彈性抵抗距，W0=J0/（h-x0）；<

75、;/p><p><b>　　h——截面全高；</b></p><p>　　x0——換算截面重心至受壓邊緣的距離；</p><p>　　J0——換算截面對其重心的慣性距。</p><p>　　經過計算最危險截面的抗裂安全系數為5.3大于1.15，滿足要求。</p><p><b>　?、山孛媪?/p>

76、縫寬度計算</b></p><p>　　根據《水工隧洞設計規(guī)范》，鋼筋混凝土截面如果滿足截面抗裂要求，則截面裂縫寬度可不予以檢算。</p><p>　　圖4-5 分離式雙洞Ⅳ類圍巖深埋隧道襯砌斷面變形圖</p><p>　　圖4-6 分離式雙洞Ⅳ類圍巖深埋隧道襯砌斷面彎距圖</p><p>　　圖4-7 分離式雙洞Ⅳ圍巖深埋隧道

77、襯砌斷面軸力圖</p><p>　　圖4-8 雙連拱隧洞Ⅳ圍巖深埋隧道襯砌變形圖</p><p>　　圖4-9 雙連拱隧洞Ⅳ圍巖深埋隧道襯砌斷面軸力圖</p><p>　　圖4-10 雙連拱隧洞Ⅳ圍巖深埋隧道襯砌斷面軸力圖</p><p>　　表4-1 方案一無水工況深埋隧道抗拉抗壓系數表</p><p>　　5 洞門

78、的設計與檢算</p><p>　　5.1洞門尺寸的擬定:</p><p>　　根據吳莊所處的地理位置、功能、洞口地質狀況等幾個方面的因素綜合考慮隧道進出口的洞門均選擇帶耳墻且左右洞門一體的形式。</p><p>　　采用垂直等厚度耳墻，厚度為3.2m，高為8.42m；耳墻后仰坡坡率為1：1在兩隧道之間的采用厚度為1.5m的耳墻。端墻采用等厚度截面，厚度擬定為1.5m

79、端墻胸坡坡率采用1：0.2洞門端墻頂水溝槽至隧道襯砌的厚度為1.3m，端墻后仰坡坡率為1：1.25。水溝底部用回填土夯填密實。洞門的幾何尺寸詳見附圖</p><p><b>　　5.2 洞門檢算</b></p><p>　　5.2.1 耳墻墻身檢算</p><p>　　檢算取1m的條帶，檢算條帶取圖5-1中陰影部分</p><

80、;p>　　圖5-1 耳墻檢算條帶圖</p><p><b>　　已知條件：</b></p><p>　　圍巖級別為Ⅵ類圍巖，圍巖容重為γ=18.6KN/m3,內摩擦角φ=50o；基底摩擦系數取0.34</p><p>　　耳墻墻身檢算(尺寸見圖5-2)</p><p>　　a=1.8m；α=0 o ；tgα=0；ε

81、=45 o； tgε=1</p><p>　　圖5-2 耳墻尺寸圖</p><p>　　1.(1)平均高度：</p><p>　　H平均=8.42-1.0=7.42m</p><p>　　(2)墻背主動土壓力</p><p>　　h0=(a╳tgε)/(1- tgε╳ tgα)=1.8m</p><

82、;p>　　A=(h0╳a)/H2</p><p>　　tgω={tg2φ+ tgε╳ tgα-A╳ tgε╳(1+ tg2φ)/( 1- tgε╳ </p><p>　　tgα)-[( 1+ tg2φ)(tgφ- tgε) {(1- tgε╳tgα)( tgα+ </p><p>　　tg)-A(1+tgε╳ tgα)}]1/2}/{ tgε[1- A╳ tg

83、ε╳(1+ tg2φ)/( 1- tgε╳ tgα)]( 1+ tg2φ)- tgφ(1- tgε╳ tgα)}=0.529</p><p>　　λ=[( tgω- tgα) ( 1- tgε╳tgα)/(1- tgω╳ tgε)]/</p><p>　　tg(ω+φ)=0.181</p><p>　　λ1=[( tgω- tgα) ( 1- tgε╳ tgα)/(

84、1- tgω╳ tgε)]/</p><p>　　tg(ω+φ)=0.163</p><p>　　λ2=( tgω- tgα)( 1- tgε╳ tgα)/[ tg(ω+φ) (1- tgω╳ </p><p>　　tgε)]=0.346</p><p>　　h1=a/( tgω- tgα)=3.402m</p><p&g

85、t;　　H=7.42- h1=4.018m</p><p>　　E=1/2γH2λ=92.676KN</p><p>　　σh1=γh1λ1=10.314KN</p><p>　　σH=γHλ2=25.858KN</p><p><b>　　偏心及應力檢算</b></p><p><b>

86、;　　圖5-3 應力圖</b></p><p>　　傾覆力矩(對B點取距)</p><p>　　MB=0.5╳σh1╳ h1 (H+ h1/3)+0.5σH╳( H平均-a)2/3-0.5╳σh1╳</p><p>　　( h1- a)[( h1-a)/3+H]=90.387+136.118-46.43=180.076KN╳m</p>&

87、lt;p>　　穩(wěn)定力矩(對B點取距)</p><p><b>　　自重</b></p><p>　　N=569.856KN</p><p><b>　　穩(wěn)定力矩</b></p><p>　　M=911.77 KN╳m</p><p><b>　　偏心檢算<

88、;/b></p><p>　　c=( My- MB)/N=1.284m</p><p>　　e=b/2-c=0.316m<0.3╳3.2=0.96m</p><p><b>　　應力檢算</b></p><p>　　σ=N/F╳(1±6e/b)=2.83(0.72)MP<[σ]</p&g

89、t;<p>　　5.2.2耳墻墻底檢算</p><p>　　取條帶耳墻墻身檢算相同（尺寸見圖5-4）</p><p><b>　　墻后土壓力</b></p><p>　　h0=(a╳ tgε)/(1- tgε╳ tgα)=1.8m</p><p>　　A=(h0╳a)/H2</p><p

90、>　　tgω={tg2φ+ tgε╳ tgα-Atgε╳(1+ tg2φ)/( 1- tgε╳ tgα)-[( 1+</p><p>　　tg2φ)(tgφ- tgε) {(1- tgε╳ tgα)( tgα+ tgφ)-A(1+</p><p>　　tgε╳ tgα)}]1/2}/{ tgε[1- A╳ tgε╳(1+ tg2φ)/( 1- </p><p>

91、;　　tgε╳ tgα)]( 1+ tg2ε)- tgφ(1- tgε╳ tgα)}=0.578</p><p>　　圖5-4 耳墻尺寸圖</p><p>　　λ=[( tgω- tgα) ( 1- tgε╳tgα)/(1- tgω╳ tgε)]/</p><p>　　tg(ω+φ)=0.379</p><p>　　λ1=[( tgω- tg

92、α) ( 1- tgε╳ tgα)/(1- tgω╳ tgε)]/</p><p>　　tg(ω+φ)=0.155</p><p>　　λ2=( tgω- tgα)( 1- tgε╳ tgα)/[ tg(ω+φ) (1- tgω╳ </p><p>　　tgε)]=0.376</p><p>　　h1=a/( tgω- tgα)=3.114m

93、</p><p>　　H=7.42- h1=5.306m</p><p>　　E=1/2γH2λ=92.676KN</p><p>　　σh1=γh1λ1=8.978KN</p><p>　　σH=γHλ2=36.22KN</p><p>　　傾覆力矩(對B點取距)</p><p><b&

94、gt;　　圖5-5 應力圖</b></p><p>　　MB=0.5╳σh1╳ h1 (H+ h1/3)+0.5σH╳( H平均-a)2/3-0.5╳σh1╳</p><p>　　( h1- a)[( h1-a)/3+H]=88.681+264.553-33.881=319.353KN╳m</p><p>　　穩(wěn)定力矩(對B點取距)</p>

95、<p><b>　　自重</b></p><p>　　N=346.656KN</p><p><b>　　穩(wěn)定力矩</b></p><p>　　My=1034.65 KN╳m</p><p><b>　　傾覆及抗滑檢算：</b></p><p&g

96、t;<b>　　傾覆檢算：</b></p><p>　　KO=My/MB=3.24>1.5(可)</p><p><b>　　抗滑檢算：</b></p><p>　　Kc=[∑N+∑EX]/( ∑EX-∑N╳tgα)=1.4>1.3(可)</p><p><b>　　偏心及應力

97、檢算</b></p><p><b>　　偏心檢算：</b></p><p>　　c= ( My- MB)/N</p><p>　　e= b/2-c=0.46<0.3╳3.2=0.96(可)</p><p><b>　　應力檢算：</b></p><p>&

98、lt;b>　　e<B/6 </b></p><p>　　σ=N/F╳(1±6e/b)=3.59 (0.32)MPa<[σ]</p><p><b>　　5.2.3端墻檢算</b></p><p>　　檢算取1m的條帶如圖5-6陰影部分(尺寸如圖5-7)</p><p>　　圖5-6

99、 端墻檢算條帶圖</p><p>　　圖5-7 端墻尺寸圖</p><p><b>　　1.墻后土壓力</b></p><p>　　圍巖級別為Ⅵ類圍巖，圍巖容重為γ=18.6KN/m3,內摩擦角φ=50o；基底摩擦系數取0.34；條帶高為5.65m；</p><p>　　a=1.5m； tgα=0.2； tgε=0.8&

100、lt;/p><p>　　h0=(a╳ tgε)/(1- tgε╳ tgα)=1.667m</p><p>　　A=(h0╳a)/H2=0.095</p><p>　　tgω={tg2φ+ tgε╳ tgα-Atgε╳(1+ tg2φ)/( 1- tgε╳ tgα)-[( 1+ </p><p>　　tg2φ)(tgφ- tgε) {(1- tgε

101、╳ tgα)( tgα+ tgφ)-A(1+</p><p>　　tgε╳ tgα)}]1/2}/{ tgε[1- A╳ tgε╳(1+ tg2φ)/( 1- </p><p>　　tgε╳ tgα)]( 1+ tg2φ) - tgφ(1- tgε╳ tgα)}=0.522</p><p>　　λ=[( tgω- tgα) ( 1- tgε╳tgα)/(1- tgω

102、╳ tgε)]/</p><p>　　tg(ω+φ)=0.152</p><p>　　λ1=[( tgω- tgα) ( 1- tgε╳ tgα)/(1- tgω╳ tgε)]/</p><p>　　tg(ω+φ)=0.145</p><p>　　λ2=( tgω- tgα)( 1- tgε╳ tgα)/[ tg(ω+φ) (1- tgω╳&

103、lt;/p><p>　　tgε)]=0.218</p><p>　　h1=a/( tgω- tgα)=4.286m</p><p>　　H=5.65- h1=3.733m</p><p>　　E=1/2γH2λ=100.553kN</p><p>　　σh1=γh1λ1=6.151kN</p><p&g

104、t;　　σH=γHλ2=7.802kN</p><p><b>　　圖5-8 應力圖</b></p><p>　　傾覆力矩(對B點取距)</p><p>　　MB={0.5╳σh1╳ h1 (H+ h1/3)+0.5σH╳( H平均-a)2/3-0.5╳σh1╳</p><p>　　( h1- a)[( h1-a)/3+

105、H]} ╳0.5=33.32kN╳m</p><p>　　穩(wěn)定力矩(對B點取距)</p><p><b>　　自重</b></p><p><b>　　N=194.4kN</b></p><p><b>　　穩(wěn)定力矩</b></p><p>　　My=2

106、50.78 kN╳m</p><p><b>　　偏心檢算</b></p><p>　　c=( My- MB)/N=1012m</p><p>　　e=b/2-c=-0.37m<0.3╳1.5=0.45m</p><p><b>　　應力檢算</b></p><p>　

107、　σ=N/F╳(1±6e/b)=3.21(-0.6)MPa<[σ]</p><p>　　經過檢算，洞門的設計符合規(guī)范的規(guī)定，設計尺寸合格。</p><p><b>　　6 施工組織設計</b></p><p><b>　　6.1 施工準備</b></p><p>　　6.1.1 技

108、術準備</p><p>　?、偈煜彶閳D紙及相關文件；</p><p>　?、谡莆盏刭|,地貌,水文等設計勘測文件；</p><p>　　③進行各種工藝試驗；</p><p><b>　　④確定施工方案；</b></p><p><b>　?、菥幹剖┕そM織；</b></p

109、><p><b>　?、藓藢嵐こ塘俊?lt;/b></p><p>　　6.1.2 施工現場準備</p><p>　?、僮龊?“三通一平”；</p><p>　?、谧龊媒唤訕逗褪┕で捌诜艠樱?lt;/p><p>　?、叟R時設施的施工及準備；</p><p>　　④各種物資的準備(進料,儲

110、備等)；</p><p>　?、萑藛T進場培訓以及設備進場。</p><p>　　6.1.3 冬雨季施工準備</p><p>　?、偈┕ろ椖堪才牛喊才藕糜昙臼┕ろ椖亢瓦M度,做好雨季施工準備的技術措施以應付雨季來臨時正常安全施工；</p><p>　?、谑┕龅兀鹤龊檬┕龅刂車姆琅潘O施,做好低洼地段的排水以及邊坡的防護，保證安全。<

111、;/p><p>　?、凼┕ぴO備的防護：預備好雨季的防護材料，抽水設備，雨季的施工材料，對水泥鋼筋等易受潮材料做好防護，搭設儲物棚，做好雨季機電設備的防雨，防潮,防電；同時要做好臨時設施的防水。</p><p><b>　　6.2 施工工程量</b></p><p>　　表6-1 方案一工程量表</p><p>　　表6

112、-2 方案二工程量表</p><p><b>　　6.3 施工方法</b></p><p>　　隧道施工屬于地下作業(yè),洞內工作條件與地面工作有很大不同，工作面狹小，機具集中，光線不，,嘈音大，施工中不安全因素甚多，所以隧道施工要特別強調安全，要有嚴格的安全生產制度和完備的安全設施。</p><p>　　根據類似工程施工經驗，結合本標工程特點和

113、業(yè)主有關招標文件的要求。II、III類圍巖采用全斷面光面爆破開挖；IV類圍巖采用正臺階法施工。襯砌采用自行式液壓襯砌臺車，拱墻一次澆注?；炷敛捎秒娮佑嬃科饔嬃浚瑥娭剖桨韬蜋C拌和，3m3軌行式混凝土運輸車運輸，泵送混凝土入模，人工搗固。噴射混凝土采用TK961濕噴機濕噴法作業(yè)。 </p><p>　　整個隧洞采取四個工作面施工,施工流程如下：</p><p>　　6.3.1 洞口工程施工&

114、lt;/p><p><b>　?、哦纯谕潦绞┕?lt;/b></p><p>　?、俳又袠送ㄖ獣?，立即組織精測隊按設計資料提供的三角網點及水準網點，進行全標段的控制測量和相鄰標段隧洞軸線貫通控制測量，完全吻合設計資料提供的基本數據，且滿足精度要求。按此精測資料進行洞口邊、仰坡施工放樣； </p><p>　　②由于隧洞洞口邊、仰坡地質結構較差，多為覆

115、蓋層，且開挖高差較大，采取分層自上而下進行。在開挖土石方的同時進行洞口截水溝、天溝的施工；</p><p>　　③洞口覆蓋層采用挖掘機挖裝，自卸汽車運輸，運至指定棄碴場。石方采用小炮松動爆破開挖人工配合清刷邊坡。對棄碴場進行防護處理，邊棄碴邊防護，保證水土不流失。 </p><p><b>　?、七呇銎录庸毯头雷o</b></p><p>　?、?/p>

116、對已開挖成型的邊仰坡采用錨桿（Φ22mm，L=3.0m，間距1.5m，梅花型布置），噴射混凝土5cm厚對坡面進行加固處理和防護； </p><p>　　②對第二級坡面，考慮穩(wěn)定性對起閘有影響，擬定對第二級坡面在噴射混凝土前綁扎鋼筋網（φ6間距20cm×20cm）進行加固處理。</p><p>　　表6-3　工程機械用量表</p><p><b>

117、　　否</b></p><p><b>　　是</b></p><p>　　圖6-1 隧洞施工流程圖</p><p><b>　?、沁M洞前洞口加固</b></p><p>　?、龠M洞沿開挖輪廓線外距邊緣線30cm處，施作雙層超前錨桿（Φ22mm，L=3.0m，間距1.5m，梅花型布置），

118、掛鋼筋網（φ6間距20cm×20cm），噴8cm厚的混凝土進行洞臉鎖固；</p><p>　?、陂_挖輪廓線的周邊采用密鉆眼對巖體進行切割，拱部眼間距為20cm，邊墻間距為30cm； </p><p>　?、蹝炜诓捎枚踢M尺（第一次為0.5m）弱爆破，周邊眼采用φ25小藥圈，間斷裝藥。 </p><p>　　爆破后對松散部分進行人工找頂清除，并檢查斷面尺寸，如

119、有欠挖進行小炮處理，如沒有欠挖，立即進行錨網、安格柵鋼拱架（在加工車間內加工制作成型）噴射混凝土封閉巖面。噴射混凝土厚度以覆蓋格柵鋼拱架為宜。</p><p>　　6.3.2 分離式雙洞Ⅳ級圍巖(進出口和破碎帶)</p><p><b>　?、砰_挖方法</b></p><p>　?、?采用光面爆破，IV類圍巖用上、下斷面爆破設計，在施工過程中，

120、將根據爆破效果，對爆破設計參數及時進行修改；</p><p><b>　　A鉆爆設計 </b></p><p>　　每次爆破應根據圍巖狀況確定，II、III類圍巖每循環(huán)鉆孔深度3.0m，進尺2.7～2.8m，IV類圍巖每循環(huán)鉆孔深2m，每次爆破后均由地質工程師到現場對圍巖穩(wěn)定性作出評估，并將結果提交主管工程師和爆破技術人員，以利及時修正循環(huán)進尺和爆破設計參數。 <

121、;/p><p>　　本標段隧洞爆破設計II、III類圍巖全斷面按“中空直眼掏槽”設計，Ⅳ類按“直眼掏槽”設計，周邊按“光面爆破”設計，爆破后不得有欠挖，平均線性超挖小于15cm </p><p>　　B爆破及鉆孔精度要求 </p><p>　　為了取得良好的爆破效果，炮孔的開孔誤差對掏槽孔和周邊孔應不大于3cm，其余孔不大于5cm，所有炮孔的方向偏差不大于3cm/m。采

122、用TAPS隧道激光極坐標斷面測量儀，精確測量中線水平。用TAPS激光斷面儀自動布孔； </p><p>　?、贗V類圍巖，原則上采用正臺階法開挖風動鑿巖機鉆孔，光面爆破。施工過程中視圍巖情況，如巖石完整，地下水不發(fā)育時，為加快施工進度，可改為全斷面掘進</p><p><b>　?、崎_挖方式</b></p><p>　　采用先拱后墻預留核心土法