矿山法隧道设计概论.docx
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矿山法隧道设计概论
矿山法隧道设计概论
目录
一、前言1
二、什么是“新奥法原理”1
1、新奥法的提出与命名2
2、新奥法的基本要点2
3、新奥法与地铁建设中矿山法隧道的关系2
三、设计计算理论4
1、荷载结构法4
2、地层结构法7
四、深埋隧道与浅埋隧道的分界值判定8
五、浅埋隧道荷载的计算方法9
六、矿山法隧道设计中应注意的几个问题12
1、围岩级别的修正问题12
2、隧道内交叉口部位的加强问题15
3、关于小净距隧道问题15
4、锚杆的长度、间距及垫板问题17
七、地层变位的原因20
八、隧道施工对邻近建筑物的保护措施20
1、降水法20
2、注浆加固法20
3、冻结法21
4、基础托换桩21
5、隔离墙法21
九、隧道与建筑物邻近程度的判断21
一、前言
今天有幸参加建设总部组织的这次关于矿山法隧道设计与施工的技术交流会,十分高兴。
这给我提供了一次很好的学习机会。
因为在座的各位都是具有丰富的设计、施工实践经验的同志。
而建设总部更是藏龙卧虎之地,他们之中有很多“老地铁”,他们对矿山法隧道的设计与施工知根知底,其技术水平可以说已达到了很高的境界。
由于今天在座的各位对矿山法隧道的设计与施工都偏重于实际应用,所以对于一些深奥的设计理论和一些繁琐的公式推导不作为本次讨论的重点。
我下面要说的内容偏重于个人的实践经验,希望能起到抛砖引玉的效果。
矿山法隧道设计问题,是一个大题目,单靠这一、两个小时的时间想把它讲出个子丑寅卯来是很难的。
因此,咱们采取既速成又适用的办法来解决这个矛盾。
下面以解答问题的形式,来研讨矿山法隧道的设计问题,但愿大家能够接受。
记得上个世纪六十年代我刚参加工作,去请教我们单位隧道研究室的科研人员,什么是“新奥法原理”这个问题。
一位研究隧道掘进的说:
“隧道隧道,出碴进料。
”另一位研究爆破的说:
“隧道隧道,打眼放炮。
”我听了一头雾水,心想这是哪儿跟哪儿呀?
不过,也不能怪他们。
那个年代社会上正在批判所谓的“白专道路”,设计、研究要求革命化,全体技术人员都被赶到成昆线上的沙木拉达隧道里面去和铁道兵战士、工人同吃、同住、同劳动了。
他们说的话,也反映了当时知识分子的一种思想情绪。
扯远了,还是转回来讲。
二、什么是“新奥法原理”
在矿山法隧道设计文件中,经常看到:
“本工程是以新奥法原理为指南进行设计的”话语。
那么什么是新奥法原理?
它的基本要点是什么?
就有必要稍作了解。
1、新奥法的提出与命名
新奥法是新奥地利隧道施工方法的简称,它的概念是奥地利学者拉布西维兹教授于二十世纪50年代提出的。
它是以既有隧道工程经验和岩体力学的理论为基础、将锚杆和喷射砼组合在一起作为主要支护手段的一种施工方法。
后经奥地利、瑞典、意大利等国的许多实践和理论研究,于二十世纪60年代取得专利权并被正式命名为“新奥法”。
2、新奥法的基本要点
1)开挖作业多利用光面爆破和预裂爆破,并尽量采用大断面或较大的断面开挖,全断面开挖比分部开挖有利,以减少对围岩的扰动;
2)隧道开挖后,尽量利用围岩的自承能力,充分发挥围岩自身的支护作用;
3)根据围岩特征,采用不同的支护类型参数,及时施作密贴于围岩的柔性喷射砼和锚杆初期支护,以控制围岩的变形和松弛,但初期支护不宜太厚;
4)在软弱破碎围岩地段,使断面及早闭合,以有效地发挥支护体系的作用,从而保证隧道结构的稳定;
5)二衬原则上是在围岩与初期支护变形基本稳定的条件下修筑,也就是说初期支护要满足稳定需要,二衬仅作为安全储备;
6)尽量使隧道断面周边轮廓圆顺,避免棱角突变处应力集中。
若为复合式衬砌,二衬厚度也要薄;
7)要用排水的方法降低岩体中水的渗透压力;
8)测定衬砌的应力及围岩的变位,以指导设计变更及施工管理。
3、新奥法与地铁建设中矿山法隧道的关系
新奥法原理适用于传统的矿山法隧道,它要求隧道要有足够的埋深。
比如说要在Ⅳ级(也就是原来的Ⅲ类)围岩中开挖一个满足最大净空宽度为5200mm的单线隧道,其覆土厚度要达到10m以上才可以设计与施工。
它认为如果埋深不够,则开挖过程中会形不成卸载拱,这样会导致拱顶以上土体的全部重量均由衬砌结构承受,施工稍有不慎就会造成坍塌。
咱们这一帮子人是在城市这个特定环境条件下搞地铁隧道设计与施工的。
所以,传统的矿山法隧道所忌讳的正是我们经常要遇到的。
中国人是聪明的,是与时俱进的,早在20多年前的1986年,中铁隧道局进入北京承担北京地铁复兴门折返线工程时,率先就把适合于地铁建设的浅埋暗挖隧道设计与施工技术展示在了世人面前。
浅埋暗挖法隧道是对新奥法原理的发展与创新。
浅埋暗挖隧道的20年设计与施工,可以总结出如下几点设计与施工经验。
1)对埋深浅、围岩软弱的情况,首先要改良加固隧道周围地层。
其方法有:
①注浆加固隧道周围地层。
根据工程的情况和地质条件决定注浆范围,注浆压力及浆液配比,其目的是加固、改善隧道周围地层,提高地层的自稳能力;
②对埋深浅地面有一般基础的楼房或城市交通主干道的,用管棚加固隧道拱部地层。
根据不同情况采用长管棚、短管棚或两者联合使用,用以抵抗拱顶地层的下沉量;
③用锚杆加固地层并提高土体的自稳能力。
以上不论哪一条在图纸上必须表示明确。
2)根据新奥法原理的基本精神,在设计上要变大洞为小洞,这样可以降低荷载等效高度,减少地面沉降。
统称有CD法、CRD法,双侧壁导坑法等。
设计单位不论采用何种工法图纸上必须将其节点构造。
构件尺寸工程数量表现清楚。
3)从施工工艺上讲要重质量、防坍塌、限沉降,具体措施有7条:
①要高度重视注浆质量,特别是拱部、拱脚及隧道底部的注浆质量要切实做好,这对加固地层,保证施工安全,减少隧道下沉至关重要。
俗话说“隧道隧道,穿靴戴帽”意思是说,如果顶部与底部稳固了,隧道安全就有保证了。
②软弱围岩条件下,一定要做到短进尺,每循环进尺控制在0.5m~0.75m范围内,一定要做到短台阶,台阶长度控制在2~3m范围;一定要留核心土,用以稳定掌子面。
③要特别重视格栅钢架的早封闭、早成环,尤其是拱脚除了采用锁脚锚杆或锁脚锚管之外,还要特别注意拱脚悬空的时间不应过长,宜控制在三天以内。
拱脚悬空的格栅钢架榀数不应过多,宜控制在三~四榀之内。
只有尽快把衬砌封闭成环,才能发挥初期支护防坍塌限沉降的作用。
④由于初衬承受施工期间的全部荷载,所以要特别重视喷射砼的质量,特别是喷射砼的强度等级及其喷射厚度必须要达到设计图纸的要求。
⑤要重视初衬及二衬背后的回填注浆,初衬成环后的第三天,二衬封闭后的第七天应分别对初衬及二衬拱顶背后进行回填注浆,这对控制地面沉降和隧道结构防水是至关重要的。
⑥要严格防水板的铺设和焊接工艺操作程序,保护好防水板,使它真正的能起到防水作用,这也是控制地面沉降的一个重要环节。
⑦要严格掌握密炮眼,小药量的原则,要严格限制爆破振速,优先采用预裂爆破方法。
爆破振速要求在20~25mm/s之内,以减少爆破冲击波对围岩的扰动。
4)在围岩松软、埋深又浅的矿山法隧道施工过程中,要加强监控量测,并及时反馈给设计与施工,让其立即考虑修正支护参数和改变施工步骤。
以上讲的这些,集中起来就是“管超前,严注浆,短开挖,强支护,快封闭,早成环,勤量测,速反馈,防治水,弱爆破,少扰动,控沉降”这36个字。
三、设计计算理论
地下结构物(隧道衬砌属于其中的一种)与地面结构物相比较,有其不同之点。
地面结构物在荷载作用下变形是自由的,即不受约束的,而地下结构物则相反。
这就使得地下结构处于更为复杂的工作条件下,就是说变形和应力状态较为复杂,这是问题的一个方面。
另一方面,却使得地下结构的受力条件比地面结构更为有利,这是因为围岩不仅主动施加外荷载于衬砌上,而且它紧紧地包裹着衬砌限制其自由变形。
由于弹性抗力的作用,能使隧道衬砌结构的受力条件得以改善,即变形小而极限承载能力大。
目前对复合式衬砌隧道的计算方法,有“荷载结构法”和“地层结构法”两种理论。
1、荷载结构法
荷载结构法也就是用结构力学的原理对隧道主要承受结构——衬砌进行内力分析。
1)设计原理
荷载结构法的设计原理认为,隧道开挖后地层的作用主要是对衬砌结构产生荷载,而衬砌结构应能安全可靠地承受地层压力等荷载的作用。
计算时先按地层的类别计算出地层压力。
然后按弹性地基上结构物的计算方法对隧道衬砌内力进行计算。
内力求出后再进行结构截面的设计。
2)计算原理
(1)基本未知量与基本方程
取衬砌结构结点的位移为基本未知量。
由最小势能原理或变分原理,可得系统整体求解时的平衡方程式:
(3-1)
式中:
[K]——衬砌结构的整体刚度矩阵,为mxm阶方阵,m为体系结点自由度的总个数;
{δ}——由衬砌结构结点位移组成的列矩阵,
即{δ}=[δ1δ2…δm]T;
{P}——由衬砌结构结点荷载组成的列矩阵,
即{P}=[P1P2…Pm]T;
矩阵{P}、[K]和{δ},可由单元的荷载矩阵{P}e、单元的刚度矩阵[K]e和单元的位移矩阵{δ}e组装而成。
因此,在采用有限元方法进行分析时,需先划分
单元,建立单元刚度矩阵[K]e和单元的荷载矩阵{P}e。
隧道承重结构轴线的形状为弧线时,需用折线单元模拟曲线。
划分单元时,只需确定杆件单元长度。
杆件厚度d即为承重结构的厚度,而杆件宽度通常取为1(m)。
相应的杆件横截面面积A=d×1(m2),抗弯惯性矩为I=1/12×1×d(m4),弹性模量E(KN/m2)取为砼的弹性模量。
(2)单元刚度矩阵的计算
设梁单元在局部坐标系下的结点位移为
,对应的结点力为
,则有
(3-2)
式中
为单元在局部坐标系下的刚度矩阵,并有
(3-3)
式中:
l——梁单元的长度;
A——梁的截面面积;
I——梁的惯性矩;
E——梁的弹性模量。
对于整体结构而言,由于各单元采用的局部坐标系均不相同,所以在建立整体矩阵时,需按式(3-4)将按局部坐标系建立的单元刚度矩阵
转换成结构整体坐标系中的单元刚度矩阵[K]e。
(3-4)
式中:
[T]——转制矩阵,表达式为:
(3-5)
β——局部坐标系与整体坐标系之间的夹角。
(3)地层反力作用模式
地层弹性抗力由下式给出
(3-6)
(3-7)
其中:
(3-8)
(3-9)
式中:
Fn、Fs——分别为法向和切向弹性抗力;
Kn、Ks——相应的围岩弹性抗力系数;并且K+、K-分别为受压区和受拉区的弹性抗力系数;通常将受拉区的抗力系数假设为零,即
杆件单元确定后,即可确定地层弹簧单元,它只设置在杆件单元的结点上。
地层弹簧单元既可沿整个截面设置,也可在部分结点上设置。
沿整个截面设置地层弹簧单元时,计算过程中需用迭代法作变形控制分析,以判断出抗力区的确切位置。
2、地层结构法
地层结构法的设计原理,是将隧道衬砌和地层看成是整体共同受力的统一体系,在满足变形协调条件的前提下分别计算衬砌与地层的内力,据此以验算地层的稳定性和进行结构截面设计。
由于此法计算相当繁杂,限于时间和篇幅的原因这里就不作深入的介绍了。
总而言之,由于围岩错综复杂的组合变化难以掌握,由于岩土工程问题分析中又是以经验起主导作用的,因而目前对一般的喷锚支护或者复合式衬砌结构设计仍应强调以工程类比法为主,理论分析只是目前地下工程衬砌设计的一种辅助方法。
这一原则在锚喷构筑法或者隧道设计规范中均有明文规定。
这就要求我们隧道设计的工程技术人员,要不厌其烦、要不怕辛苦的多多深入到工地现场中去,通过现场的实际情况和监控量测的数值,随时修正我们的设计支护参数,这才是确保隧道掘进中安全的必由之路。
四、深埋隧道与浅埋隧道的分界值判定
浅埋和深埋隧道的分界,按荷载等效高度值(hq),并结合围岩级别、断面形式及跨度、施工方法等因素综合判定。
按荷载等效高度的判定公式为:
(4-1)
式中:
Hp——浅埋隧道分界深度(m);
hq——荷载等效高度(m),按下式计算:
(4-2)
q——为按(4-3)式算出的深埋隧道的垂直均布压力(KN/m2);
(4-3)
式中:
γ——围岩重度(KN/m3);
s——围岩级别;
ω——宽度影响系数,
;
B——隧道宽度(m);
i——B每增减1m时的围岩压力增减率,以B=5m的围岩垂直均布压力为准,当B<5m时,取i=0.2;当B>5m时,取i=0.1。
在矿山法隧道施工的条件下,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级围岩取Hp=2hq,Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ级围岩取Hp=2.5hq。
按上述公式计算的深、浅埋隧道分界值如表4-1所示。
深、浅埋隧道分界深度表表4-1
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
Ⅰ
0.5
0.7
0.9
1.0
1.1
1.2
1.3
1.4
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
1.9
Ⅱ
1.1
1.4
1.8
2.0
2.2
2.3
2.5
2.7
2.9
3.1
3.2
3.4
3.6
3.8
Ⅲ
2.2
2.9
3.6
4.0
4.3
4.7
5.0
5.4
5.8
6.1
6.5
6.8
7.2
7.6
Ⅳ
5.4
7.2
9.0
9.9
10.8
11.7
12.6
13.5
14.4
15.3
16.2
17.1
18.0
18.9
Ⅴ
10.8
14.4
18.0
19.8
21.6
23.4
25.2
27.0
28.8
30.6
32.4
34.2
36.0
37.8
Ⅵ
21.6
28.8
36.0
39.6
43.2
46.8
50.4
54.0
57.6
61.2
64.8
68.4
72.0
75.6
假设H为拱顶到地面的覆土厚度(m),
如果H>Hp可视为深埋隧道;如果H≤Hp可视为浅埋隧道。
五、浅埋隧道荷载的计算方法
浅埋隧道荷载分下面两种情况分别计算。
1、当H≤hq时,
当隧道埋深(H)小于或等于荷载等效高度(hq)时,属超浅埋隧道,此时可将荷载看为均布垂直压力。
(5-1)
式中:
q——垂直均布压力(KN/m2);
H——隧道埋深,指拱顶到地面的距离(m)。
而侧向均布土压力e,可按均布考虑,其值为
(5-2)
式中:
e——侧向均布压力(KN/m2);
Ht——隧道高度(m);
φc——围岩计算内摩擦角(°),其值见表5-1。
各级围岩的物理力学指标表5-1
围岩级别
重度γ(KN/m3)
弹性抗力
系数K(MPa/m)
变形模量E(GPa)
泊松比ν
内摩
擦角φ(°)
粘聚力C(MPa)
计算摩
擦角φc(°)
Ⅰ
26~28
1800~2800
>33
<0.2
>60
>2.1
>78
Ⅱ
25~27
1200~1800
20~33
0.2~0.25
50~60
1.5~2.1
70~78
Ⅲ
23~25
500~1200
6~20
0.25~0.3
39~50
0.7~1.5
60~70
Ⅳ
20~23
200~500
1.3~6
0.3~0.35
27~39
0.2~0.7
50~60
Ⅴ
17~20
100~200
1~2
0.35~0.45
20~27
0.05~0.2
40~50
Ⅵ
15~17
<100
<1
0.4~0.5
<20
<0.2
30~40
表注:
1、选用计算摩擦角时,不再计内摩擦角和粘聚力;
2、表中数值不适合黄土地层。
2、当hq<H≤Hp时,
当埋深(H)大于荷载等效(hq)而小于或等于浅埋隧道分界深度(Hp)时,为了简化计算,便假定土体破裂面是一条与水平线成β角的斜直线,如图5-1所示。
EFGH岩土体下沉,带动两侧三棱土体FDB、ECA下沉,整个土体ABDC下沉时,又要受到未扰动岩土体的阻力;AC与BD是假定的破裂面,分析时不考虑内聚力C,并采用了计算摩擦角φc;另一个滑动面FH或EG并非破裂面,因此,滑面阻力要小于破裂面的阻力,若该滑动面的摩擦角为θ,则θ值应小于φc值,无实例资料时,θ可按表5-2采用。
各级围岩的θ值表5-2
围岩级别
Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
Ⅵ
θ角
0.9φc
(0.7~0.9)φc
(0.5~0.7)φc
(0.3~0.5)φc
由图5-1看出,隧道上覆岩体EFHG的重力为W,两侧三棱岩体FDB或ECA的重力为W1,未扰动岩体整体滑动土体的阻力为F,当EFHG下沉时,两侧受到的阻力为T或T′,作用于HG面上的垂直压力总值为Q浅:
(5-3)
三棱体自重为:
(5-4)
式中:
h——隧道底面到地面的距离(m);
β——破裂面与水平面的夹角(°)。
根据正弦定理可得:
(5-5)
将式(5-4)代入可得:
(5-6)
(5-7)
(5-8)
式中:
λ——侧压力系数。
得到两侧阻力值T后,将T代入(5-3)式,则可得出作用在HG面上的垂直压力Q浅。
(5-9)
由于GC、HD与EG、FH相比往往较小,而且衬砌与土之间的摩擦角也不同,前面分析时是按θ计,当中间土块下滑时,由EG及FH面传递,考虑到压力偏大对设计的结构偏安全,因此,摩阻力不计隧道部分而只计洞顶部分,即在计算中用H代替h,这样式(5-9)变为:
由于
,所以
(5-10)
式中:
Bt——隧道宽度(m)。
换算为作用在支护结构上的均布荷载(见图5-2)。
(5-11)
式中:
q浅——作用在隧道支护结构上的均布荷载(KN/m2)。
作用在支护结构两侧的水平侧压力为
(5-12)
六、矿山法隧道设计中应注意的几个问题
1、围岩级别的修正问题
准确判定围岩级别是决策隧道设计的基础,根据岩石的坚硬程度和岩体的完整程度这两个基本指标,铁路隧道设计规范将围岩基本分级定为六个级别。
大致情况为:
Ⅰ级围岩:
岩石的单轴饱和抗压强度:
Rc>60MPa,岩块整体厚度H>1.0m;
Ⅱ级围岩:
岩石的单轴饱和抗压强度:
硬质岩Rc>30MPa,软质岩Rc≈30MPa,
岩石整体厚度:
硬质岩0.5m<H≤1.0m,软质岩H>1.0m;
Ⅲ级围岩:
岩石的单轴饱和抗压强度:
硬质岩Rc>30MPa,软质岩Rc=5~30MPa,
岩石整体厚度:
硬质岩H=0.1~0.5m,软质岩0.5m<H≤1.0m;
Ⅳ级围岩:
岩石的单轴饱和抗压强度:
硬质岩Rc>30MPa,
软质岩Rc≈5~30MPa,
岩石整体厚度:
硬质岩呈碎石状,软质岩H=0.1~0.5m;
Ⅴ级围岩:
软岩岩体破碎至极破碎,土体一般为第四系坚硬、硬塑粘性土,稍密及以上的碎石土、卵石土、园砾土、角砾土、粉土;
Ⅵ级围岩:
岩体呈粉末、泥土状断层带,土体为软塑粘性土、饱和的粉土、砂类土。
以上的分级,叫做围岩的基本分级。
在影响工程岩体稳定性的诸多因素中,岩石坚硬程度和岩体完整程度只反映了岩体质量的基本特征,但它不是影响岩体稳定性的全部重要因素。
当隧道围岩存在地下水、高初始应力、不利的软弱结构层面等情况时,其稳定性就要大打折扣。
因此,地下水、较高的初始应力以及软弱夹层都是围岩分级的修正因素。
平常设计时,很多年轻同志,只注重将工程地质中的微风化、中风化、强风化岩分别定为Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级,而不管它是硬质岩还是软质岩,更不管水文地质中地下水在岩石中的存在状态对围岩级别的修正问题,这是必须重视的。
(1)地下水对围岩级别的修正
地下水是影响岩体稳定性的重要因素。
水的作用主要表现为溶蚀岩石和结构面中易溶胶结物质,会使岩石软化、疏松,充填物泥化,强度降低。
水对围岩级别的影响,不仅与水的赋存状态有关,还与岩石性质和围岩完整性有关。
岩石越致密,强度越高,完整性越好,则水的影响越小。
反之,水的不利影响越大。
地下水状态的分级按表6-1确定,地下水对围岩级别的修正按表6-2进行。
地下水状态的分级表6-1
级别
状态
渗水量
Ⅰ
干燥或湿润
<10
Ⅱ
偶有渗水
10~25
Ⅲ
经常渗水
25~125
地下水影响对围岩级别的修正表6-2
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
Ⅵ
Ⅰ
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
—
Ⅱ
Ⅰ
Ⅱ
Ⅳ
Ⅴ
Ⅵ
—
Ⅲ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
Ⅵ
—
(2)初始地应力对围岩级别的修正
在天然状态下存在于岩体内部的应力,称之为初始地应力。
围岩初始地应力场的影响,既反映了隧道埋深的影响,也反映了岩石强度的影响。
高初始应力是产生岩爆和岩芯饼化的共同条件。
一定的初始应力值对不同岩性的岩体稳定性影响程度是不一样的。
为此,用岩石单轴饱和抗压强度(Rc)与最大主应力(σmax)的比值,作为评价岩爆和岩芯饼化发生的条件,进而评价初始应力对工程岩体稳定性的指标。
初始地应力对围岩级别的修正按表6-3进行。
初始地应力影响对围岩级别的修正表6-3
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
Rc/σmax<4
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ或Ⅳ①
Ⅳ
Ⅵ
Rc/σmax=4~7
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ或Ⅴ②
Ⅵ
注:
①围岩岩体为较破碎的极硬岩、较完整的硬岩时,定为Ⅲ级;围岩岩体为完整的较软岩、较完整的软硬互层时,定为Ⅳ级;
②围岩岩体为破碎的极硬岩、较破碎及破碎的硬岩时,定为Ⅳ级;围岩岩体为完整及较完整软岩、较完整及较破碎的较软岩时,定为Ⅴ级。
(3)软弱结构面影响对围岩级别的修正及其他要求
软弱结构面是影响地下工程岩体稳定的一个重要因素,软弱结构面是指成层岩体的泥化层面,一组很发育的裂隙,次生泥化夹层,含断层泥,糜棱岩的小断层等。
1对Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级围岩,当洞轴线与主要断层或软弱夹层的夹角小于30°时,应降低一级;
2隧道洞深埋藏较浅,应根据围岩受地面的影响情况进行围岩级别修正。
围岩仅受地表影响时,应较相应围岩降低1-2级;
3洞口段应将围岩级别降低一级考虑衬砌结构设计,其长度应不小于1倍洞跨;
4围岩级别较低地段应向围岩级别较高地段延伸5~10米;
5对Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ级围岩,岩石一般受地质构造影响严重,风化破碎,基础易产生沉陷;土质则承载力低,稳定性较差,开挖后易产生隆起等变形,所以均应采用曲墙式带仰拱的衬砌。
仰拱的矢跨比,单线一般取1/6~1/8,双线一般取1/10~1/12。
2、隧道内交叉口部位的加强问题
在地铁矿山法隧道设计中,经常会遇到隧道洞身与施工横通道或者消防疏散通道相互交叉的岔洞结构,此处是应力比较集中的地方,受力关系相当复杂,为了保证岔洞结构的安全,有必要对其交叉口段的衬砌结构作加强处理,以保证结构的稳定。
其加强段长度如图6-1所示。
3、关于小净距隧道问题
小净距隧道是指隧道之间的中间岩柱厚度小于表6-4建议值的特殊隧道布置形式。
两相邻单线隧道间最小净距建议值表6-4
围岩级别
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
Ⅵ
最小净距(m)
1.0B
1.5B
2.0B
2.5B
3.5B
4.0B
注:
B——隧道开挖断面的宽度。
由于影响两相邻隧道间距的因素很多,如围岩的地质条件、隧道断面尺寸、先行隧道的衬砌情况、埋置深度、爆破用药量以及施工方法等,而这些因素的影响又难以定量,因此表列的最小净距建议值,在选用时还需
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