5.2　襯砌結構計算

5.2.1　襯砌結構計算應符合下列規定：

1　暗挖隧道結構應按破損階段法驗算構件截面的強度。結構抗裂有要求時，對混凝土構件應進行抗裂驗算，對鋼筋混凝土構件應驗算其裂縫寬度；

2　采用荷載結構法計算隧道襯砌時，應計入圍巖對襯砌變形的約束作用，如彈性抗力。彈性抗力的大小及分布可根據襯砌在荷載作用下的變形、回填情況和圍巖的變形性質等因素，采用局部變形理論，由下式計算確定：

式中：σ——彈性抗力強度；

K——圍巖彈性抗力系數；

δ——襯砌向圍巖的變形值。

5.2.2　荷載計算應符合下列規定：

1　隧道結構上的荷載應按表3.4.1分類；

2　暗挖法隧道可分為深埋和淺埋兩種類型，深埋、淺埋隧道劃分標準如下：

式中：h——地下結構的埋深（頂板上覆地層的凈高度）；

αhq——地下開挖的有效影響高度；

α——有效影響系數，反映的是天然拱內外巖體的塌落與變形范圍，一般取α=2.0～2.5（圍巖愈軟弱，α愈宜取較大值）；

hq——天然拱的高度；

s——圍巖的級別；

B——洞室的開挖跨度；

i——B每增減1m時的圍巖壓力增減率，當B＜5m時，取i=0.2，B＞5m時，可取i=0.1。

3　淺埋隧道圍巖壓力計算方法如下：

1）垂直荷載計算方法：對于地面基本水平的淺埋隧道，所受的荷載具有對稱性，計算公式如下：

式中：θ——頂板土柱兩側摩擦角，當無實測資料時，可按照表5.2.2-1選取；

λ——側壓力系數；

γ——土的容重；

B——洞室的開挖跨度；

φc——圍巖計算摩擦角；

β——產生最大推力時的破裂角。

2）水平壓力計算方法：

式中：hi——內外側任意點至地面的距離；

ei——水平壓力。

淺埋隧道圍巖壓力示意圖如圖5.2.2所示。

4　深埋隧道圍巖壓力計算方法如下：

圍巖中深埋隧道的圍巖壓力可視為松動荷載，其垂直勻布壓力及水平勻布壓力可按公式（5.2.2-8）計算：

與之相應的側向壓力e的計算公式為

式中：η——視圍巖級別不同而按經驗取值的側向壓力系數，可參照表5.2.2-2選取。

5.2.3　襯砌計算應符合下列規定：

1　整體式襯砌采用荷載結構法計算。

2　Ⅰ級～Ⅲ級圍巖復合式襯砌的初期支護應主要按工程類比法設計；Ⅳ級～Ⅵ級圍巖的支護參數應通過計算確定，計算方法為地層結構法。

3　復合式襯砌中的二次襯砌，Ⅰ級～Ⅲ級圍巖中為安全儲備，并按構造要求設計；Ⅳ級～Ⅵ級圍巖中為承載結構，采用地層結構法計算內力和變形。

4　按破損階段驗算構件截面的強度，應根據不同的荷載組合，分別采用不同的安全系數，并不小于表5.2.3所示的數值。驗算施工階段的強度時，安全系數可采用表5.2.3“永久荷載+基本可變荷載+其他可變荷載”欄內的數值乘以折減系數0.9。