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1、1、工程概况：安徽省铜汤高速公路要穿越黄山的焦家山，在该山建一隧道。隧道址区属构造剥蚀低山 区，海拔105.2m231.1 m,相对高差125.9m。山脊走向35度左右，隧道轴线与山脊走向 基本垂直。2、地形地质等条件工作区属亚热带湿润季风气候区，梅雨区40天左右，年平均气温为15.217.3度，最高 日平均气温为42度，最低日平均气温为20度。七、八月气温最高，一月气温最低。区内 雨量充沛，多年平均年降雨量为1673.5mm,最大为2525.7mm,最小为627.9mm,多锋面 雨及地形雨，山区冬季风速较大，一般为45级。地层岩性主要为志留系畈村组粉砂岩( S2fn )和第四系全新统崩坡积成
2、因碎石土(Qe+d 1 )。43、设计标准设计等级：高速公路双向四车道；地震设防烈度：7 级4、计算断面资料：桩号：K151+900.00；地面高程： 205.76m；设计高程： 138.673m；围岩类别：111类；复合式衬砌类型：111类；工程地质条件及评价：该段隧道通过微风化粉砂岩地段，节理裂隙不发育，埋置较深， 围岩稳定性较好。5、设计计算内容(1) 确定隧道开挖方式及隧道断面布置图；(2) 围岩压力计算；( 3)隧道支护设计图；( 4)隧道衬砌设计图。6、设计依据(1)公路隧道设计规范(JTG D70-2004)；( 2)公路隧道施工技术规范( JTJ042-94)；( 3)隧道工程
3、王毅才 主编 人民交通出版社；(4)地下结构静力计算 天津大学建筑工程系地下建筑工程教研室 编 中国建筑工业 出版社。二、隧道断面布置本公路设计等级为高速公路双向四车道，由公路隧道设计规范(JTG D70-2004) 4.3.2 有：高速公路、一级公路的隧道应设计为上、下行分离的独立双洞。对于III类围岩，分离式 独立双洞间的最小净距为2.0B，B为隧道开挖断面的宽度。本隧道入口处桩号为：K151+818,出口处桩号为：K151+986，全长168米，为短隧道， 不需设紧急停车带。因围岩条件较好，选隧道断面形式为直墙式。公路隧道建筑限界：本高速公路位于皖南山区，取设计时速为V二100km/h，
4、则建筑限界高度H=5.0m。k且当V二100km/h时，检修道J的宽度不宜小于1.00m,取J二J二1.00m，检修道k左 右高度h=0.5m。设检修道时，不设余宽，即：C=0。取行车道宽度W=3.75mX2 = 7.5m，狈9向宽度为：L L 1，00m，建筑限界顶角宽度为：E E 1，00m，隧道纵坡不应L RL R小于0.3，不应大于3，本处取2。具体建筑限界见图一所示。图一 公路隧道建筑限界（单位： cm）由公路隧道设计规范（JTG D70-2004） 有：上、下行分离式独立双洞的公路隧 道之间应设置横向通道。本隧道长168m，设置一处人行横道即可，人行横通道的断面建筑 限界如下图二所
5、示。吕i U U一图二 人行横通道的断面建筑限界（单位： mm） 故：隧道限界净宽为： 11.5m；其中：行车道宽度：W=3.75mX2 = 7.5m；9向宽度为： L L 1.00m ；LR检修道宽度： J J 1.00m；左右隧道限界净高： 5m； 内轮廓形式：单心圆 R=6.8m；净高： 7m；净宽：11.7m；向外取衬砌厚度0.4m,贝V：隧道开挖宽度B = 12.5m ；隧道开挖高度：H = 7.4m ； tt取两分离式洞口之间左右间距为40m；该段隧道的埋深H=67.087m。洞口的开挖方式见施工组织设计。三、围岩压力计算H =空二 0.592 5m,取 i=0.1, w 1 +
6、i(B 5) = 1 + 0.1 x (12.5 5)1.75 ,q Yh 0.45 x 厶-1 yw0.45x4x2.5x1.75=7.875q 7.875荷载等效高度：hq-q-右-315m；深、浅埋隧道分界深度：H 2.5h 2.5 x 3.15=7.875m H 67.087m ,pq故为深埋隧道。水平均布围岩压力：e 2.75 （边墙属于长梁）。（2）计算各项特征数值（计算过程参考地下结构静力计算一书）（a）拱的单位变位由式（3-18）与附表53，得：ll2 x 6.8=0.1653 X 1-0996=9.4692 X A5122 x 6.82=5 2i =x 0.2086=116.
7、7049 x 10-55=222x 6.830.1653 x 105 X 0.0696=264-7848 X10-5 ；（b） 由式拱的载变位3-19）与附表 54，得Alp2 x 6.83x 0.1738q0.1653 x 105%= 661.2012 x 10-5 q ,0A2p2x6.840.1653x105x 0.0559 q0= 1446.1209x10-5q ；0（c） 由式拱的弹性抗力变位4-8）与附表 57，得Alb2x6.830.1653x105x 0.00l4bn= 5.3261x10-5b ，nAlp2x6.840.1653x105x 0.0007bn= 18.1088x
8、10-5b ；n墙顶（拱脚）的单位变位（d）边墙属于长梁，按式（4-15 ）计算墙顶的单位变位。F = 4 x 1.3193 =4.5895 x 10-5,12 x 1052 x 1.3192 =1.7398 x 10-5,2x1052 x 1.319 r =1.319 x 10-5 ；22 x 105因为边墙属于长梁，且不承受水平荷载，故W = W =卩=卩=0。33 ne ne（e）左半拱上的荷载引起墙顶处的竖向力、水平力和力矩由于竖向均布荷载q 0：V0 = 6.05q ； Q0 = 0； M0 = 6.052q。= 18.3013q ,np 0 np np 2 0由于弹性抗力b :按式
9、（4-7a）与附表57,得:V0 = 0.0884 x 6.8xa =0.6012 ,nbnnQ 0 =0.1358 x 6.8a = - 0.9234a , nbnnM 0 =0.0172 x 6.82a = 0.7953a ；nnn以上各项力的正负见下图所示。将以上算出的各项数值代入式（4-4）中，则得：A =（90.4692 + 2 x 4.5895 ）x 10-5 =99.6482 x 10-5,11A = A =116.7049 + 2x (1.7398 + 3.7 x 4.5895)x 10-5=154.1468 x 10-5,12 21A =(264.7848 + 2 x 1.3
10、19 + 4 x 3.7 x 1.7398 + 2 x 3.72 x 4.5985 )x 10-5=418.8324 x 10-5 22A =661.2012q 5.3261a + 2x(18.3013q 0.7953a ) 2x0.9234a x1.7398x 10-5 1P0n0nn=(829.1889q 14.4734a )x10-50nA =1446.1209q 18.1088a + 2x(18.3013q 0.7953a )x1.7398 2x0.9234a x 1.319lx 10-5 +2 P0n0nn2x3.7x(18.3013q 0.7953a )x4.5895 2x3.7x
11、0.9234a x1.7398lx 10-50nn=(2131.3563q 62.2636a )x10-50n（3）求解多余力x 和x12将以上算出得各A值代入式（4-3）,得:99.6482x +154.1468 x 829.1889 q 14.4734a = 0,120n154.1468x + 418.8324x 2131.3563q 62.6236a = 0 ,120n解出：x = 1.0431q 0.1998a ,10nx = 4.7049 q + 0.2237a20nF面求弹性抗力bn由式(4-2)的第二式求出墙顶(拱脚)的水平位移卩为0卩二(1.0431q -0.1998b )x 1.7398 +(4.7049
