四川省绵茂路篮家岩隧道支护设计方案

四川省绵茂路篮家岩隧道支护设计方案

篮家岩隧道是四川省绵竹县至茂县2级公路的重点控制性工程，分析隧道的支护设计方案具有意义。本文在介绍工程概况的基础上，克服软弱岩石的影响，根据公路隧道设计国家标准，对隧道进行断面设计和支护设计，通过计算验算，设计结果符合国家的强度要求，满足隧道的实际需求。

标签：隧道断面设计；支护设计；软弱岩石

1 工程概况

篮家岩隧道是四川省绵竹县至茂县 2 级公路的重点控制性工程，为单洞 2 车道双向行车隧道，设计速度80km/h[1]。篮家岩隧道设计桩号为K43+200-K51+310（老桩号为K43+035～K51+150），全长8000m为本线路上最长的隧道，属特长隧道。其进口设计洞底标高1747.009m，主轴线方向351°，出口设计洞底标高1850.0m。隧道纵坡采用人字坡，上坡坡度1.9%，下坡坡度-0.5%，隧道最大埋深约1820m。根据本次地质调查，主要按照岩石的坚硬程度和岩体完整程度两个基本因素的定性特征，进口地段强风化（浅部）——弱风化，据茂县段已有的资料， 强风化千枚岩饱和抗压强度极低（5m，取i=0.1。因此，①③④⑥号岩体的竖向均布压力为：q1=28.548MPa；按工程地质类比法得到①③④⑥号围岩的水平均布壓力：e1=28.548*0.17=4.85MPa；而②⑤号岩体的竖向均布压力为：q2=59.292MPa；水平均布压力为：e2=19.57MPa。

3.3 锚杆直径与长度的计算

软弱围岩隧道开挖后自稳能力差，易发生大的变形、钢架扭曲等现象[4]。隧道支护结构体系是围岩稳定性控制的关键，也是隧道设计的基本任务，而对支护结构之间相互作用过程和机制的系统认识则是定量化设计的基础[5]。由于隧道的周围岩石不稳定，所以采用锚杆将他们连接的可能稳定的岩石上。它的主要效果是使危石和不稳定的岩石稳定下来，因此锚杆必须承受锚固所有不稳定的岩石重力。

当块体危石坠落时，除使锚杆产生剪切作用，根据静力平衡有：

Q=Gsinξ1/sinψ

N=Gsin（ψ-ξ1）/sinψ

式中：N锚杆所受拉力；Q锚杆所受剪力；G危石重力或一根锚杆承担的岩石重力；ψ锚杆与地质结构面的夹角；ξ1锚杆与垂直线的夹角。

由于不能准确确定危石的大小和形状本计算公式不适用。因而本工程采用经验类比法计算锚杆的长度和直径。如图5所示： L=4m d=20cm 间距0.8m 采用

φ20cm螺纹钢。

3.4 工程验算

工程验算的计算简图如图6所示：

计算结果表明：配筋符合要求满足设计强度，可以使用。

4 结语

本次设计按照设计要求的隧道参数，并按设计规范设计此次隧道的断面设计采用三圆心拱设计，设计得三个圆半径分别为6.16m、7.18m、10m，得出内轮廓线面积69.62m2。依据工程类比法得出外轮廓线面积76.11m2，由于开挖爆破形成不规则形状，因此得出实际开挖面积79.456m2。且本次隧道采用锚喷支护设计，算得锚杆长度4m，直径20cm，间距0.8m，采用φ20cm螺纹钢，经验算符合设计的要求。根据国家规范完成了隧道的断面，支护设计，通过计算验算符合国家的强度要求，满足隧道的实际需求。

参考文献：

[1]李潇，严松宏.篮家岩隧道软弱围岩大变形机理分析及综合控制[J].公路交通技术，2015（01）：102-105.

[2]JTG D70-2004， 公路隧道设计规范[S]

[3]曲海锋，杨重存，朱合华，王华牢，杨彦民.公路隧道围岩压力研究与发展[J].地下空间与工程学报，2007，3（03）：536-543.

[4]李书兵.软弱围岩隧道机械化全断面爆破开挖初期支护受力特性研究[J].隧道建设（中英文），2018，38（08）：1293-1302.

[5]张顶立，孙振宇，侯艳娟.隧道支护结构体系及其协同作用[J/OL].力学学报：1-14.

作者简介：杨长生（1995-），男，重庆人，硕士研究生在读，研究方向：工程地质。