一种单洞四车道公路隧道支护方法及支护参数的计算方法技术

本发明专利技术公开了一种单洞四车道公路隧道支护方法及支护参数的计算方法，针对公路隧道不同围岩级别，在初期支护中采用不同厚度的混凝土及不同间距和型号的工字钢钢架，在二次衬砌中采用不同厚度的钢筋混凝土、钢筋直径及间距。本发明专利技术提供了针对不同围岩级别单洞四车道公路隧道的支护参数，避免了单洞四车道公路隧道在设计施工时由于规范相关内容有限而没有参考依据或者设计太过保守，能够为新建单洞四车道隧道设计和施工提供参考，使得单洞四车道公路隧道的设计和施工更加合理，并且可以为我国相关规范的制定提供依据。

【技术实现步骤摘要】
一种单洞四车道公路隧道支护方法及支护参数的计算方法
本专利技术属于隧道工程
，具体涉及一种不同围岩级别单洞四车道公路隧道的支护方法及支护参数的计算方法。
技术介绍
现行的规范和细则给出的单洞四车道支护参数十分有限，细则推荐采用的是初期支护+二次衬砌+三次衬砌的支护型式，施工繁琐，而且对于超前支护方案、锚杆型号、钢架型号、喷射混凝土强度等级以及模筑混凝土强度等级等设计参数均未提及，所以既有单洞四车道公路隧道支护型式多种多样，支护参数选取也无统一标准，而且单洞四车道公路隧道在设计时，为保证结构安全可靠，支护参数设计往往偏于保守。因此，随着我国单洞四车道公路隧道建设需求量的不断增加，急需制定出一套对不同围岩级别单洞四车道公路隧道的支护参数，为新建单洞四车道隧道设计和施工提供参考。
技术实现思路
针对上述技术问题，本专利技术提供了一种单洞四车道公路隧道支护方法及支护参数的计算方法，填补了规范中相关内容的空白，使支护参数设计更加合理，为单洞四车道公路隧道设计和施工提供参考。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种不同围岩级别单洞四车道公路隧道的支护参数，所述参数用于单洞四车道公路隧道的支护，针对单洞四车道公路隧道不同围岩级别，分别指定相应的隧道支护参数，具体为：III级围岩初期支护采用厚度24cm的C25喷射混凝土和间距为120cm的I18工字钢钢架；二次衬砌采用C30钢筋混凝土，厚度为40cm，其中钢筋直径为Ф22，钢筋间距为20cm。IV1级围岩初期支护采用厚度26cm的C25喷射混凝土和间距80～100cm的I20a型钢钢架；二次衬砌采用C30钢筋混凝土，厚度为50cm，其中钢筋直径为Ф22，钢筋间距为20cm。IV2级围岩初期支护采用厚度26cm的C25喷射混凝土和间距70～80cm的I20a型钢钢架；二次衬砌采用C30钢筋混凝土，厚度为50cm，其中钢筋直径为Ф22，间距为20cm。V1级围岩初期支护采用厚度26cm的C25喷射混凝土和间距60～75cm的I20b型钢钢架；二次衬砌采用C30钢筋混凝土，厚度为60cm，其中钢筋直径为Ф22，间距为20cm。V2级围岩初期支护采用厚度28cm的C25喷射混凝土和间距55～70cm的H175×175工字钢钢架；二次衬砌采用C30钢筋混凝土，厚度为60cm，其中钢筋直径为Ф22，间距为20cm。V3级围岩初期支护采用厚度30cm的C25喷射混凝土和间距50～60cm的H200×200工字钢钢架；二次衬砌采用C30钢筋混凝土，厚度为60cm，其中钢筋直径为Ф22，间距为20cm。进一步地，所述III级围岩、IV1级围岩、IV2级围岩、V1级围岩、V2级围岩和V3级围岩按照围岩基本质量指标BQ值进行划分，III级围岩、IV1级围岩、IV2级围岩、V1级围岩、V2级围岩和V3级围岩的BQ值范围分别为≥351、350～316、315～285、284～251、250～211和≤210。进一步地，所述一种不同围岩级别单洞四车道公路隧道的支护参数，是由调研、现场监测和数值分析等方法进行设计而得，具体步骤如下：S1：对已建和在建的单洞四车道公路隧道采用的围岩分级方法和典型工程围岩分级情况进行了调研，确定单洞四车道公路隧道的围岩分级方法；S2：通过现场调研和文献资料查阅，收集既有单洞四车道公路隧道的支护参数信息，并且按围岩和地质条件(围岩级别、埋置深度)不同进行分类统计，以使用频率作为最基本的比选指标，同时考虑造价和修建时间等因素的影响，总结给出III、IV、V级围岩下最常用的支护参数；S3：对单洞四车道公路隧道III、IV、V级围岩段的变形和支护结构应力进行现场监控量测，分析支护结构的受力特点，进而对III、IV、V级围岩段的支护结构进行安全性评价，以验证单洞四车道公路隧道支护结构设计参数的合理性；S4：结合III、IV、V级围岩现场监控量测结果，采用MIDAS/GTSNX有限元分析软件对隧道变形和支护结构内力进行数值计算，并对初期支护结构进行截面强度验算和支护结构参数优化。本专利技术所述参数提供了针对不同围岩级别单洞四车道公路隧道的支护参数，避免了单洞四车道公路隧道在设计施工时由于规范相关内容有限而没有参考依据或者设计太过保守，能够为新建单洞四车道隧道设计和施工提供参考，使得单洞四车道公路隧道的设计和施工更加合理，并且可以为我国相关规范的制定提供依据。附图说明图1为III级围岩隧道支护结构示意图；图2为IV和V级围岩隧道支护结构示意图；图3是本专利技术实施例提供的变形监测测点布置图；图4是本专利技术实施例提供的初期支护应力监测测点布置图；图5是本专利技术实施例提供的二次衬砌应力监测测点布置图；图6是本专利技术实施例模拟得到的围岩竖向位移云图；图7是本专利技术实施例模拟得到的围岩水平位移云图；图8是本专利技术实施例模拟得到的初期支护轴力图；图9为本专利技术实施例模拟得到的初期支护弯矩图。附图标记为：1.初期支护；1-1.初期支护里的钢架；2.二次衬砌；2-1二次衬砌里的钢筋；4-1.混凝土应变计；4-2.表面应变计5-1.钢筋应力计具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。相反，本专利技术涵盖任何由权利要求定义的在本专利技术的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本专利技术有更好的了解，在下文对本专利技术的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本专利技术。本专利技术给出了一种不同围岩级别单洞四车道公路隧道的支护参数，所述参数用于单洞四车道公路隧道的支护，针对单洞四车道公路隧道不同围岩级别，分别指定相应的隧道支护参数，具体为：III级围岩初期支护采用厚度24cm的C25喷射混凝土和间距为120cm的I18工字钢钢架；二次衬砌采用C30钢筋混凝土，厚度为40cm，其中钢筋直径为Ф22，钢筋间距为20cm。IV1级围岩初期支护采用厚度26cm的C25喷射混凝土和间距80～100cm的I20a型钢钢架；二次衬砌采用C30钢筋混凝土，厚度为50cm，其中钢筋直径为Ф22，钢筋间距为20cm。IV2级围岩初期支护采用厚度26cm的C25喷射混凝土和间距70～80cm的I20a型钢钢架；二次衬砌采用C30钢筋混凝土，厚度为50cm，其中钢筋直径为Ф22，间距为20cm。V1级围岩初期支护采用厚度26cm的C25喷射混凝土和间距60～75cm的I20b型钢钢架；二次衬砌采用C30钢筋混凝土，厚度为60cm，其中钢筋直径为Ф22，间距为20cm。V2级围岩初期支护采用厚度28cm的C25喷射混凝土和间距55～70cm的H175×175工字钢钢架；二次衬砌采用C30钢本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单洞四车道公路隧道的支护方法，其特征在于，针对公路隧道不同围岩级别，采用下列的支护参数：/nIII级围岩初期支护采用厚度24cm的C25喷射混凝土和间距为120cm的I18工字钢钢架；二次衬砌采用C30钢筋混凝土，厚度为40cm，其中钢筋直径为Ф22，钢筋间距为20cm；/nIV

【技术特征摘要】
1.一种单洞四车道公路隧道的支护方法，其特征在于，针对公路隧道不同围岩级别，采用下列的支护参数：
III级围岩初期支护采用厚度24cm的C25喷射混凝土和间距为120cm的I18工字钢钢架；二次衬砌采用C30钢筋混凝土，厚度为40cm，其中钢筋直径为Ф22，钢筋间距为20cm；
IV1级围岩初期支护采用厚度26cm的C25喷射混凝土和间距80～100cm的I20a型钢钢架；二次衬砌采用C30钢筋混凝土，厚度为50cm，其中钢筋直径为Ф22，钢筋间距为20cm；
IV2级围岩初期支护采用厚度26cm的C25喷射混凝土和间距70～80cm的I20a型钢钢架；二次衬砌采用C30钢筋混凝土，厚度为50cm，其中钢筋直径为Ф22，间距为20cm；
V1级围岩初期支护采用厚度26cm的C25喷射混凝土和间距60～75cm的I20b型钢钢架；二次衬砌采用C30钢筋混凝土，厚度为60cm，其中钢筋直径为Ф22，间距为20cm；
V2级围岩初期支护采用厚度28cm的C25喷射混凝土和间距55～70cm的H175×175工字钢钢架；二次衬砌采用C30钢筋混凝土，厚度为60cm，其中钢筋直径为Ф22，间距为20cm；
V3级围岩初期支护采用厚度30cm的C25喷射混凝土和间距50～60cm的H200×200工字钢钢架；二次衬砌采用C30钢筋混凝土，厚度为60cm，其中钢筋直径为Ф22，间距为20cm。


2.根据权利要求1所述的单洞四车道公路隧道的支护方法，其特征在于：所述III级围岩、IV1级围岩、IV2级围岩、V1级围岩、V2级围岩和V3级围岩按照围岩基本质量指标BQ值进行划分，III级围岩、IV1级围岩、IV2级围岩、V1级围岩、V2级围岩和V3级围岩的BQ值范围分别为≥351、350～316、315～285、284～251、250～211和≤210。


3.一种单洞四车道公路隧道支护参数的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：对已建和在建的单洞四车道公路隧道采用的围岩分级方法和典型工程围岩分级情况进行了调研，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈建勋，罗彦斌，董方方，王传武，钟道川，田超鹏，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61