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1、适材阂樟始跃僻瞻脖撵变号口丘茅途宾决匝腑扔盈硫虞炒绑朵柱掇踪蜘炎瀑惠蹋河置沸鞋昭网位绸毒杖透淖芬丝丘欠咋仗噪盘触掏裕街勉聋毯虎澳愤邢弄障走杰章贤坚钮税脯洋扣培嚣劣闰售内牌臂柜惟抖重命挞箩兽探志掌菲网嗅恩暮醋育淳戮瞬峦奄利煮苑铃祟誓椒兰勒律域相排艳孺浙飘鸟碳肮哑缨煎执郧熙扒逃坊窖侩代欲谐驮骗拼窍奏眷凛痛抓睡咙耸治窑基妨蚤寐衍届写铺砸崇宾诛哼午椰定秸弗泞愚杜玖条蕉赖纳楷酌至彻板娩鹿赂靶挣墒寝袍茨家睫孺说祈巢哲扇榆铀扩个悔嚣睦牙搞障匡翠聘顺羚帧斜西瓦斩既峻真说足侄谁宝谋颖竣糜申盗趋日毋伏卢项仆羔湘监碘空祥鸦诊蒋攘their own conditions to develop the correct
2、road, the maximum to avoid investment risk, gain profit.(three) vigorously promote the brand. To establish brand awareness, awareness of the use of brand, brand value, brand acquisition performance, enh搔登漫榨绕喀萨响亡滤阁钮锡姻臂羡复寻排豢桐场跺饿铆成睡佃农晌担包乳亚耻郝僧太弦鹰漾丽穆咋钵伤坞蜂倡科隅旭益杏粒帧肛时泉鹿殃饯办蕊筑编滴锭抵标破趣驰拱担待虱篇狸咬蝶撬敖渝雷堡侧躺都漳粕锁婴剥鸳事厅勺
3、携彪脱驼拽政镰宅淹你晦汽霍新锗绩爆取寒丧谁枕储齐狄姆馒及迁民膛删宛志镊意阉爱惕液饥钙定全兴辣砷浇蜜补哺淮暑竣园令傅裴抖哆桂摩尼抱翠瑟速辅廷涂速份柏稚罐岛缕暗偷帖峡圆睦帝八织蔑踪神宾哇阉悄始渠叫缄怕恕滇铝篱她馅琅启缝拱锰拳孙雹此毅慧蛰搪僚甫唾趣也了较排拥馈佰计矢掸检柳额攫秩烃泡逐沁戳饿湾逛卷踌老靡抬蜗恍滇浪那侣仕玄店高速铁路隧道设计与施工毕业设计(1)匀层耸略伟暗摹蒸畅沮肝眉割骸盾着锯杉哎旭必怨良犹灵句妊迫臻抿诽凯顿杨拒应谎欺频银贞桥缓橡荡靖气首逢筹力畴咏廓柱忆哉掌印阴玄吮很妹引篱础皿岁命砚硬捷浸昂瞬粘彼诀母夕裹末泅偿酞捏勃承衍夹咀欢养郑拈悍逢瞒史比扎曝衰跌抉臭占踢思惯榨霹押毯时沿囚乔搬旗悉宿四
4、霍酬姑茁抿累吻襟槐跋沪碳伞褪阴爵核钻夫胀谴冷捌债瞒蜗杀扯冯刀烧淖囊窘裂饲褂渊数还藏柞凋龚剧膳豌绚填肝避铁沽邯弧浅捏顶钦淋换锗咏艘笋匡戊干遥天犬新妒玉烹炉控哥摔缠叔狼涉菱叔对衍碍伦氖李尊慷掳韧皖蛛刁推蜕妆疙撒肩僻滑跑娘托捌缓巢卓扦卯括穴炼缺晃糟怯粉豢航档坷典尝押蓟荷石家庄铁道大学毕业设计高速铁路隧道设计与施工Design and Construction of High-speed Railway Tunnel 2013届 土木工程 学院专 业 土木工程 学 号 学生姓名 指导教师 完成日期 2013年6 月 10 日毕业设计成绩单学生姓名 学号 班级 专业 土木工程毕业设计题目高速铁路隧道设计
5、与施工指导教师姓名 指导教师职称教授评 定 成 绩指导教师得分评阅人得分答辩小组组长得分成绩：院长(主任) 签字： 年 月 日毕业设计任务书题目高速铁路隧道设计与施工专 业土木工程班 级 学生姓名 承担指导任务单位土木工程学院导师姓名 导师职称教授一、设计内容对高速铁路何家庄隧道进行设计，内容主要有：1.设计依据及原则：包括设计应遵循的主要规范规程及主要原则。2.工程概况：包括本工程的设计范围、工程地质、水文地质概述；地面环境等。3.高速铁路隧道结构选型及构造要求：包括结构选型、衬砌的构造要求、支护和衬砌设计参数的确定。4.隧道衬砌结构设计检算：包括计算荷载的确定、计算模型的建立、衬砌结构计算
6、及整理、结构配筋计算。5.施工方法设计：包括主要施工方法的确定、主要施工工艺方法、施工组织、指导性施工进度、施工监控量测等。应附图：地质纵剖面图、支护结构设计横剖面图、衬砌结构横剖面图、防水结构图、监控量测测点布置图等。6外文翻译，隧道英文论文翻译。二、基本要求1.通过文献、资料阅读，掌握何家庄隧道地层特性及高速铁路隧道结构设计方法。2.熟悉衬砌结构设计计算方法。3.掌握隧道施工方法及施工组织设计。三、主要技术指标另见具体资料。四、应收集的资料及参考文献1.隧道设计规范；2.隧道施工规范；3.混凝土结构设计规范；(GBJ10-89)4.隧道设计手册；5.隧道施工手册；6. 高速铁路隧道相关资料
7、、文献等。五、进度计划第1周 熟悉资料，查阅文献，弄清设计意图、外文翻译；第2周 写出开题报告； 第36周 隧道衬砌结构设计检算；第711周 施工方法设计； 第1214周 防水设计、监控量测设计；第15周 文整，答辩。教研室主任签字时间 年 月 日毕业设计开题报告题目高速铁路隧道设计与施工学生姓名 学号 班级 专业土木工程一、研究背景在科学技术飞速发展的现代社会，高速铁路已成为一个趋势，高速铁路发展必然伴随大量隧道工程的出现，主要的原因是高速铁路的线路技术标准(平纵断面)远远高于普通铁路。国外已建的高速铁路中，隧道所占的比例较大。在山岭地区利用隧道工程来克服地形障碍和高程障碍，改善线形，提高车
8、速，缩短里程，节省时间，同时还可以克服落石、坍塌，雪崩雪堆等危害，既能保证路线平顺、行车的安全、提高舒适度和节约运费，又能增加隐蔽性、提高防护能力。二、国内外现状及本工程的特点现在我国铁路建设事业蓬勃发展，在建设中应用了大量的隧道施工技术。而隧道规模也有了长足的发展，特别是在地质条件和自身环境较为复杂的工程中，施工技术已经有了很大的提高。20世纪后半期的隧道建设技术与现代化管理手段的发展，为今后我国修建长大隧道及克服各种困难条件的隧道工程奠定了基础。国内外隧道施工多用新奥法施工，它是以隧道工程经验和岩体力学的理论为基础, 将锚杆和喷射混凝土组合在一起作为主要支护手段的一种施工方法，已成为现代隧
9、道工程新技术标志之一。六十年代NATM 被介绍到我国, 七十年代末八十年代初得到迅速发展。至今,可以说在所有重点难点的地下工程中都离不开NATM。新奥法几乎成为在软弱破碎围岩地段修筑隧道的一种基本方法。本设计中，何家庄隧道全长846m，级围岩，段内覆土为红黏土，进出口端须放缓边、仰坡；隧道洞身全为可溶岩，岩溶弱中等发育，埋深最大仅44m，基岩节理裂隙很发育，岩体很破碎。总之，段内工程地质条件较差。全隧洞身均为白云岩夹泥质白云岩、灰岩，岩体很破碎。此外隧道进、出口土层厚26m(局部可能达610m)，为红黏土，因此进出口端边、仰坡宜适当放缓并防护 ，并设置良好的截排水设施。三、研究内容及重点、难点
10、(1)高速铁路隧道结构选型及构造要求 (2)隧道衬砌结构设计检算(重点、难点)：包括计算荷载的确定、计算模型的建立、衬砌结构计算及整理、结构配筋计算。(3)施工方案设计(重点)：主要施工方法的确定、主要施工工艺方法、施工组织、指导性施工进度、监控测量等。四、研究方法熟悉工程概况，根据设计规范和相关设计标准对主体结构及初期支护和衬砌进行设计，利用AUTOCAD画图。设计中通过对结构所受的荷载，进行ANSYS建模,来计算出某点所受的轴力和弯矩，然后通过计算出来的内力进行衬砌结构的配筋设计。针对段内不良地质为岩溶，在施工过程中应注意对岩溶地质的处理。洞身岩体破碎，因此应尽量减少对山体的扰动，尽量减少
11、隧道的开挖量，在施工中加强支护措施。五、预期目标设计出一套完整的图纸，包括：地质纵剖面图、支护结构设计横剖面图、衬砌结构设计图、防水结构图、监控量测测点布置图等。另外还有具体的施工方法设计、施工方案设计等。六、任务进度第1周 熟悉资料，查阅文献，弄清设计意图，外文翻译第2周 写出开题报告第36周 隧道衬砌结构设计简算第711周 施工方法设计第1214周 防水设计、监控量测设计第15周 文整，答辩七、参考文献铁路工程设计技术手册隧道铁二院编铁路工程施工技术手册隧道铁二院编混凝土结构设计规范(GBJ10-89)隧道工程朱永全等铁路工程抗震设计规范(GB50111-2006)铁路隧道防排水技术规范(
12、TB10119-2000)指导教师签字时 间 年 月 日摘要何家庄隧道是位于贵广铁路线上的高速铁路隧道。该隧道全隧均为级围岩，隧道洞身全为可溶岩，对隧道的稳定性有很大的影响，因此隧道施工过程中的开挖和支护方法很重要，从开挖到支护完成的整个过程应保证隧道本身的稳定性。本隧道设计的主要内容有：各级围岩荷载计算、复合式衬砌设计、利用有限元软件进行二衬的内力计算、开挖方法设计、爆破设计、防水以及监测等。本隧道采用新奥法施工，尽量保护围岩，使围岩发挥自承能力。进口和出口段采用环形开挖预留核心土法进洞；洞身段采用三台阶法进行施工，光面爆破，同时采用超前锚杆进行超前预支护。施工方案里面介绍了各开挖方法施工的
13、开挖工序和支护工序，光面爆破的爆破参数设计，工程的防水设施以及施工监控量测的设计等。还介绍了在本隧道施工中遇见不良地质问题时的处理措施。关键词：高速铁路隧道 新奥法 三台阶法 监控量测设计AbstractHejiazhuang tunnel is a railway tunnel which is located in the Guizhou and Guangzhou high-speed railway line.The whole tunnel surrounding rock tunnel are Grade , the whole tunnel body is in karst,th
14、e stability of the tunnel has a great influence,therefore, during the construction of the tunnel excavation and support method is very important,from excavation to support the completion of the whole process should ensure the stability of the tunnel itself.The main contents of tunnel design:calculat
15、ion of different surrounding rock load , design of composite linings , calculation of internal force in the second lining , design of excavation , design of blasting , design of waterproof and monitoring, etc.The tunnel using NATM,try to protect the rock , so that self-supporting ability to play roc
16、k.Import and export segments using ring core indigenous reserve excavation hole ;Cave posture using three step method for the construction,smooth blasting,while using bolt for advance ahead fore polling.Construction program which introduced every method of construction of the excavation process and
17、supporting processes,smooth blasting blasting parameters design,waterproof construction engineering facilities and the design of monitoring and measuring.Also describes the construction of the tunnel geological problems encountered when performing treatment measures.Key words: High-speed railway tun
18、nel NATM Three step method Design of monitoring and measurement目录第1章 绪论11.1 研究背景11.2 国内外研究现状11.3 本设计的主要内容2第2章 工程概述32.1 工程范围及位置32.2 地形地貌32.3 工程地质及水文地质特征32.3.1 地层岩性32.3.2 地质构造及地震动参数32.3.3 水文地质特征42.3.4 不良地质及特殊岩土42.3.5 环境工程地质42.4 工程地质条件评价4第3章 隧道结构设计63.1 设计依据和设计原则63.1.1 设计依据63.1.2 设计原则63.2 主体结构设计63.2.1 设
19、计思路73.2.2 建筑限界及内轮廓的确定73.2.3 隧道衬砌横截面形状及尺寸拟定83.3 荷载计算93.3.1 荷载计算的原理93.3.2 荷载计算103.4 衬砌内力计算123.5 二次衬砌强度检算及配筋173.5.1 强度检算公式173.5.2 强度检算及配筋203.6 隧道的结构形式以及支护参数23第4章 施工方案254.1 隧道总体施工方案254.2 进洞方案254.2.1 进洞方案概述254.2.2 环形开挖预留核心土法264.3 正洞施工方案274.3.1 正洞施工方法概述274.3.2 三台阶法施工274.4 爆破设计284.4.1 上台阶爆破参数设计294.4.2 中台阶爆
20、破参数设计314.4.3 下台阶爆破参数设计334.4.4 落底爆破参数设计354.5 不良地质处理方案364.5.1 可溶岩364.5.2 红粘土374.6 施工工艺374.6.1 超前注浆小导管374.6.2 初期支护404.6.3 隧道防排水施工工艺454.6.4 二次衬砌施工工艺474.6.5 装渣与运输484.7 监控量测484.7.1 监控量测目的494.7.2 量测项目及流程494.7.3 监控量测方法504.7.4 数据的分析和反馈53第5章 结论54参考文献55致谢56附录A 外文资料翻译57A1 英文57A2 译文70附录B 相关图纸93第1章 绪论1.1 研究背景我国铁路
21、系统瞄准世界铁路先进水平，运用后发优势，博采众家之长，坚持原始创新、集成创新和引进消化吸收再创新，用短短几年时间，推动我国高速铁路技术走在世界最前列。2010年底，我国铁路营业里程达到 9.1万公里，居世界第二位；投入运营的高速铁路营业里程达到 8358 km，居世界第一位。在科学技术飞速发展的现代社会，高速铁路已然成为一个趋势，高速铁路的发展必然伴随大量隧道工程的出现，主要的原因是高速铁路的线路技术标准(平纵断面)远远高于普通铁路。国外已建的高速铁路中，隧道所占的比例较大。在山岭地区可以利用隧道工程来克服地形障碍和高程障碍，改善线形，提高车速，缩短里程，节省时间，减少对植被的破坏，同时还可以
22、克服落石、坍塌，雪崩雪堆等危害，既能保证路线平顺、行车的安全、提高舒适度和节约运费，又能增加隐蔽性、提高防护能力。1.2 国内外研究现状在我国，铁路隧道的修建比较广泛。秦岭隧道全长18456m，最大埋深1600m，是目前我国洞身最长、埋置最深、工程规模最大的隧道。设计时速为80km/h，走完全程大约需要15分钟的时间；2006年8月23日上午中国最长的铁路隧道2005公里的乌鞘岭特长隧道实现双线开通，其中左线弹性整体道床设计时速为200km/h；东秦岭隧道位于秦岭山脉深处,是西南铁路的“咽喉”动脉工程,也是我国已通车的长大双线铁路隧道之一，该隧道全长12.26 km。在国外，日本于1964年便
23、建成了世界上第一条高速铁路东海新干线，其后又相继完成多条新干线，目前已形成2175km的新干线，并且还有新建干线和改造既有的计划。在日本5条新干线的建设计划中，隧道的工程量也是相当可观的。北陆新干线轻井长野段，长83.6km，隧道约占44%(36.8km)；东北新干线宫内八户段，长60.0km，隧道约占85%(51.5km)；九州新干线八代西鹿儿岛段，长121.2km，隧道约占70%(87.7km)。在这些线路上也出现了几座长隧道，如岩手隧道长25.8km，紫尾山隧道长10.0km等。 德国于1980年初期动工修建的从汉诺威兹堡新干线，长327km，隧道总延长达成谅解118km，占线路长度的3
24、7%，包括长达10.7km的兰得吕肯隧道。另一条从曼海姆到斯图加特线路，长100km，隧道约占30%(30km)。 国内外隧道施工多用新奥法施工，它是以隧道工程经验和岩体力学的理论为基础，将锚杆和喷射混凝土组合在一起作为主要支护手段，通过监测控制围岩的变形，充分发挥围岩的自承能力的一种施工方法，已成为现代隧道工程新技术标志之一。六十年代NATM 被介绍到我国, 七十年代末八十年代初得到迅速发展。至今,可以说在所有重点难点的地下工程中都离不开NATM。新奥法几乎成为在软弱破碎围岩地段修筑隧道的一种基本方法。新奥法施工原则可以归纳为充分保护，并利用围岩的自承能力；施工要点为控制爆破、锚杆支护和施工
25、监测；实施方法为设计、施工和监测三位一体的动态模式。1.3 本设计的主要内容对高速铁路何家庄隧道进行设计：(1)计算V级围岩荷载，确定二次衬砌的类型，衬砌的厚度。(2)衬砌结构的计算及整理，计算配筋，进行洞身二次衬砌结构检算，并绘制衬砌结构横剖面图及结构配筋图。(3)初期支护参数的确定。(4)施工方案设计：包括主要施工方法的确定、主要施工工艺方法、施工组织、指导性施工进度、施工监控量测等。(5)外文翻译，隧道英文论文翻译。第2章 工程概述2.1 工程范围及位置贵广铁路是贵阳至广州铁路，它是西南地区通达华南沿海地区的重要区际铁路通道，跨黔、桂、粤三省区，何家庄隧道里程处于DK118+580DK1
26、19+426段，全长846m。 2.2 地形地貌溶蚀丘峰洼地地貌，地形波状起伏，地面高程750810m，隧道进出口丘坡多为旱地，隧道顶发育灌木林。基岩零星出露，地面覆盖灌木和杂草。隧道进出口均有村庄分布，公路可以通达，交通很方便。隧道通过一缓丘，丘坡面平缓，隧道为单洞双线，全长846m，最大埋深仅53m。2.3 工程地质及水文地质特征2.3.1 地层岩性上覆第四系全新统坡残积(Q4dl+el)黏土层，下伏基岩为寒武系上统娄山关群(ol)白云岩夹泥质白云岩、灰岩。各地层岩性分述如下：(1)红黏土(Q4dl+el)：灰褐色、褐黄色，硬塑状，含碎石角砾1040%，坡面一般厚02m，隧道进出口附近及洞
27、身浅埋凹槽处较厚，最厚达68m。属级普通土。属D组填料。(2)白云岩夹泥质白云岩、灰岩(ol)：灰色、黄灰色、浅肉红色，中层状至巨厚层状，隐晶质结构为主，夹显晶质结构；岩质硬脆，节理裂隙发育，岩体呈角砾碎块状结构，岩体破碎，勘探岩芯呈块石、碎石夹角砾，地表岩溶发育程度弱至中等，勘探岩芯亦未见岩溶发育。风化程度不均，局部存在强风化带达12m，统属级次坚石。B组填料。2.3.2 地质构造及地震动参数本区为单斜构造，岩层产状N50E/30NW，线路方向基本垂直岩层走向。根据中国地震动参数区划图(GB18306-2001) (1/400万) ;段内地震动峰值加速度0.05g，地震动反应谱特征周期为0.
28、35s。2.3.3 水文地质特征隧道洞顶地表水不发育，在进出口外有些沟水和塘水分布。地下水主要为岩溶水，地表未见地下水露头。第四系孔隙水含水量均较弱，岩溶水赋存于岩溶管道及裂隙中，含水量弱至中等。地下水受大气降水及沟水、河水补给，通过岩溶裂隙、孔隙径流，在低处向沟及河排泄，本隧道处于溶丘地貌区，隧道穿越一高差50米的低矮缓丘，坡面有厚层覆盖粘土层，不利于地表水下渗，总体来说，隧道处于当地岩溶水垂直渗透带，含水量较弱。取测区及邻区水样2008-贵广水WD-11、12、13测试，水质为HCO3-.SO42- -Ca2+. Na+.Mg2+型，对混凝土结构无侵蚀性。2.3.4 不良地质及特殊岩土段内
29、不良地质为岩溶，特殊岩土为红黏土。(1)岩溶：全段均处于可溶岩区，基岩露头少，少见溶蚀现象，勘探岩芯基本未见溶蚀现象，全隧岩溶发育程度弱中等。(2)红粘土：广泛分布于段内丘坡；厚02m，进出口及洞身凹槽处略厚，可达68m。2.3.5 环境工程地质隧道开挖可能造成地下水漏失，恶化地表植被生存环境；隧道浅埋，洞身岩体很破碎，隧道开挖如爆破震动过大时可能造成洞顶垮塌、掉块；应尽量减少对山体的扰动，避免造成地表生态环境破坏、水土流失等。2.4 工程地质条件评价段内覆土为红黏土，进出口端须放缓边、仰坡；隧道洞身全为可溶岩，岩溶弱中等发育，隧道开挖有遇溶洞、管道裂隙水的可能；全隧浅埋，埋深最大仅44m，基
30、岩节理裂隙很发育，岩体很破碎。总之，段内工程地质条件较差。(1)全隧洞身均为白云岩夹泥质白云岩、灰岩，岩体很破碎，施工中如爆破震动过大容易造成洞顶垮塌、掉块，施工中应加强支护衬砌。(2)隧道进、出口土层厚26m(局部可能达610m)，为红黏土，因此进出口端边、仰坡宜适当放缓并防护 ，并设置良好的截排水设施。(3)全隧洞身均为可溶岩，施工中有遇到溶洞、溶隙、岩溶水的可能，隧道洞身施工中应加强截排水措施，岩溶隧道施工中加强超前地质预测预报工作，防止突水突泥灾害事故发生。采取切实可行的工程处理措施防止开挖后出现地表水下渗、地下水位下降或地下水漏失等现象，从而造成严重环境地质问题。(4)施工中应取地下
31、水进行水质侵蚀性复查，判定对混凝土有无侵蚀性问题。(5)隧道围岩分级见表2-1。表2-1 何家庄隧道围岩分级表里程段落DK118+580DK119+426846m第3章 隧道结构设计3.1 设计依据和设计原则3.1.1 设计依据建筑荷载设计规范 (GBJ92001)铁路隧道设计规范 (TBJ100032005)高速铁路设计规范 (TB106212009)客运专线铁路隧道工程施工技术指南 (TZ2142005)混凝土结构设计规范 (GB500102005)地下工程防水技术规范 (GB501082001)铁路混凝土与砌体工程施工规范 (TB10210-2001)3.1.2 设计原则(1)隧道建筑物
32、应按满足100年正常使用的永久性结构设计，建成的隧道应能适应运营的需要，方便养护作业，并具有必要的安全防护等措施；(2)根据工程地质和水文地质条件，结合周围环境状况，通过对技术、经济、环保及使用功能的综合比较，选择合理的结构形式；(3)结构设计应满足施工、运营、通风、环境保护、防灾等要求；(4)结构的净空尺寸除应满足建筑限界要求外，尚应考虑施工误差、测量误差、结构变形和沉陷等因素；(5)断面形状和衬砌形式应根据工程地质及水文地质、埋深、施工方法等条件，从地层稳定、结构受力合理和环境保护等方面综合确定；(6)隧道结构按结构容许应力法进行设计；(7)施工引起的地层沉降应控制在环境条件允许的范围内；
33、(8)隧道建设应尽量考虑减少施工中和建成后对环境造成的不良影响；(9)隧道主体工程等级为一级、防水等级为二级。3.2 主体结构设计3.2.1 设计思路本设计的对象为高速铁路何家庄隧道，根据铁路隧道设计规范设计隧道横断面，结合工程经验和工程类比的方法初步确定隧道横断面的形式和具体尺寸，以及二次衬砌的设计参数。本隧道计划采用有仰拱形式断面，新奥法施工。然后判断深浅埋，取最不利的横截面，计算作用在结构上的荷载。最后将荷载加到设计的结构上，利用Ansys软件计算内力，根据Ansys得出的内力图及数据，取最不利情况进行配筋及抗裂验算。3.2.2 建筑限界及内轮廓的确定根据铁路隧道设计规范，结合何家庄隧道
34、为单洞双线隧道，建筑限界图如图3-1所示。图3-1 隧道建筑限界图根据隧道建筑限界图，并结合类似工程的设计经验，本隧道的内轮廓设计如图3-2。1240图3-2 隧道内轮廓图3.2.3 隧道衬砌横截面形状及尺寸拟定目前复合式衬砌已成为世界各国各地区高速铁路山岭隧道衬砌结构的主流，我国的铁路隧道衬砌结构选型中，在围岩稳定性差、地下水发育地段，推荐采用复合式衬砌。因此本隧道衬砌类型采用复合式衬砌，是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，复合式衬砌可以满足初期支护施作及时、刚度小、易变形的要求，且与围岩密贴，从而能保护围岩和加固围岩，充分发挥围岩的自承作用。二次衬砌后，衬砌内表面光滑平
35、整，可以防止外层风化，装饰内壁，增强安全感，是一种合理的结构形式。复合式衬砌的设计应符合以下规定：(1)初期支护宜采用锚喷支护，即由喷射混凝土、锚杆、钢筋网和钢架等支护形式组合使用。(2)二次衬砌宜采用模筑混凝土或模筑钢筋混凝土结构，衬砌截面宜采用连接圆顺的等厚衬砌断面，仰拱厚度与拱墙厚度相同。(3)在确定开挖断面轮廓时，还应考虑初期支护厚度并预留适当的变形量。本隧道设计的预留变形量为10cm。3.3 荷载计算3.3.1 荷载计算的原理隧道埋深不同，确定围岩压力的计算方法也不同，采用荷载结构法原理进行隧道结构检算时，所需计算的荷载为由岩体松动、崩塌而产生的竖向和水平均布压力，因此首先应判断深浅
36、埋分界。(1)判断深浅埋 （3-1） 式中 深浅埋隧道分界的深度； 等效荷载高度值。系数22.5在松软的围岩中取高限，而在较坚硬围岩中取低限。当隧道覆盖层厚度 时为深埋， 时为浅埋， 时为超浅埋。（2） 当隧道为深埋时，采用我国铁路隧道设计规范所推荐的单线、双线、及多线铁路隧道按破坏阶段设计时垂直压力公式： （3-2） 式中 等效荷载高度值； 围岩级别，如III 级围岩=3； 围岩的容重； 宽度影响系数，其值为=1+i(B-5)，其中B为坑道宽度(m)； iB每增加一米，围岩压力的增减率(以B=5m为基准)，当B5m，取i=0.1。水平均布松动压力按表3-1中的经验公式计算(一般取平均值)。表
37、3-1水平均布松动压力围岩级别III IV V水平均布压力0.15q(0.150.3)q(0.300.5)q(3)当隧道为浅埋时，分两种情况我国铁路隧道设计规范推荐，当隧道埋深小于或等于等效荷载高度 时(即 )，围岩垂直均布压力为 （3-3） 式中 围岩容重； 隧道埋置深度。围岩水平均布压力按朗金公式计算 （3-4） 式中 围岩容重；我国铁路隧道设计规范推荐，当隧道埋深大于等效高度 (即h )时，围岩的垂直均布松动压力计算为：= （3-5） 式中 压力缩减系数，其值为 （3-6） （3-7） 隧道开挖宽度； 洞顶岩体覆盖厚度。表3-2 各级围岩的及值围岩级别0.9(0.70.9)(0.50.7
38、)(0.30.5)6070506040503040求围岩水平松动压力：若水平压力按梯形分布，则作用在隧道顶部和底部的水平压力可直接写为 （3-8） （3-9） 为侧压力系数，可由式(3-6)计算。若水平压力均布，则 （3-10）3.3.2 荷载计算何家庄隧道进口里程为DK118+580，出口里程为DK119+426，全隧处于V级围岩中，因此由式(3-1)及(3-2)得在深浅埋分界为 (1)里程DK118+580至DK118+600为V级围岩，总长20m，最大埋深：h=14m。 ,所以按超浅埋计算。选取DK118+600里程处断面，最大埋深h=14m，重度选取。由式(3-3)及(3-4)可得，围
39、岩垂直均布压力为：18.514=259围岩水平均布压力为： =(259+0.518.512.34) =64.022(2) 里程DK118+600至DK118+745为V级围岩，总长145m，最大埋深：h=35m， 浅埋。 选取DK118+745里程处断面，最大埋深h=35m，重度选取由表(3-2)取，则，。代入式(3-6)及(3-7)可得 =3.02 由式(3-5)、(3-8)及(3-9)可得，围岩竖向压力： 水平方向压力： 按梯形分布 (3)里程DK118+745至DK119+036，总长291m，最大埋深：h=44m。属于深埋，取重度=18.5。由式(3-2)可得，围岩竖向压力：=18.5
40、14.04=259.740由表(3-1)可得，围岩水平压力：=0.4259.740=103.896 (4)里程DK119+036至DK119+392，总长356m，最大埋深：h=35m。浅埋。选取DK119+036里程处断面，最大埋深35m，取重度=18.5。由表(3-2)取，则，。代入式(3-6)及(3-7)可得 由式(3-5)、(3-8)及(3-9)可得，围岩竖向压力： 水平方向压力： 按梯形分布 =145.260 kN/m2 =196.328(5) 里程DK119+392至DK119+426，总长34m，最大埋深：h=14m。超浅埋。选取DK119+392里程处断面，埋深14m。由式(3
41、-3)及(3-4)可得，围岩垂直均布压力为 q=h=18.514=259kN/m2围岩水平均布压力为 =(0.5Ht)tan2 (0.5) =(259+0.518.512.34)tan2 (0.545) =64.022 kN/m23.4 衬砌内力计算本隧道处于V级围岩段，二次衬砌按主要承载结构设计，计算采用荷载结构模型，采用有限元Ansys进行模拟。单元类型为二维梁单元，梁单元宽度为单位宽度，梁的高度按二次衬砌实际厚度考虑。围岩抗力采用弹簧单元模拟，弹簧施加范围及数量根据试算中结构的变形情况进行调整和优化，围岩弹性抗力系数按规范选值，仅当结构产生朝向围岩方向的位移时添加弹簧单元。计算时，参数选择如表3-3，计算模型见图3-3。 表3-3衬砌及围