6.5　隧洞結(jié)構(gòu)設(shè)計

6.5.1　噴錨支護設(shè)計

隧洞噴錨支護是永久結(jié)構(gòu)的一部分，根據(jù)地質(zhì)情況不同，在洞周一定范圍中打系統(tǒng)錨桿并掛網(wǎng)噴射混凝土或采用鋼纖維噴射混凝土，使洞體圍巖形成一個承載圈。穿黃隧洞噴錨支護設(shè)計主要根據(jù)國內(nèi)外工程類比和參考國內(nèi)外圍巖分類、統(tǒng)計、分析、計算等，采用以下支護型式，各種支護型式及應(yīng)用范圍見表6-8。

Ⅱ～Ⅲ類圍巖:主要位于平洞段、豎井下部及斜井下段，在隧洞頂拱180°范圍掛網(wǎng)噴射混凝土10cm，并在頂拱180°范圍內(nèi)布設(shè)22錨桿，錨桿長2.5m，間排距1.25m×1.25m。

Ⅳ類圍巖:主要位于豎井、斜井中上段及小斷層帶。為加快噴錨支護的施工進度，盡早發(fā)揮初期支護的承載作用，此段采用全斷面噴射鋼纖維混凝土15cm并布設(shè)22錨桿，錨桿長3m，間排距1.25m×1.25m，鋼纖維摻量為每立方米噴射混凝土中摻入鋼纖維35kg。為進一步提高圍巖穩(wěn)定性，必要時布設(shè)I10鋼支撐，每榀間距1m。

Ⅴ類圍巖:主要位于斜井洞口段及f3、f4、f6、f12斷層處，是加固的重點部位。在進行一次支護前首先對斷層進行處理，采用28斜向長錨桿，長5m，間距1m;然后采用全斷面噴射鋼纖維混凝土20cm并布設(shè)22錨桿，錨桿長3.0m，間排距1m×1m，鋼纖維摻量為每立方米噴射混凝土中摻入鋼纖維35kg。為確保圍巖穩(wěn)定，布設(shè)I12.6鋼支撐，每榀間距1m，并與錨桿焊接。

6.5.2　混凝土襯砌型式

在三維有限元分析得出結(jié)果的基礎(chǔ)上，并考慮圍巖地質(zhì)情況，采用的混凝土襯砌基本型式有4種，各種型式的配筋及應(yīng)用范圍見表6-9。

各段的設(shè)計截面如圖6-6和圖6-7所示。

6.5.3　隧洞襯砌的分縫和防滲止水設(shè)計

隧洞襯砌的結(jié)構(gòu)分縫:隧洞每8～10m設(shè)一環(huán)向伸縮縫，在地質(zhì)條件明顯變化處(較大斷層、軟弱破碎帶等部位)設(shè)置環(huán)向變形縫，以減少溫度應(yīng)力和不均勻沉陷對混凝土襯砌產(chǎn)生的不利影響。

防滲止水設(shè)計:隧洞的環(huán)向伸縮縫和變形縫內(nèi)設(shè)651型橡膠止水帶，縫內(nèi)填充聚乙烯閉孔泡沫板。

6.5.4　灌漿設(shè)計

為使混凝土襯砌與噴射混凝土或圍巖之間充填密實及加固圍巖，充分發(fā)揮圍巖的承載作用，改善襯砌的受力條件，在襯砌完成后，進行洞內(nèi)回填灌漿和固結(jié)灌漿。

回填灌漿孔排距:平洞段為4.0m，斜井段為3.0m，交替布置。灌漿孔深入圍巖10cm，灌漿壓力一般為0.2～0.4MPa。

固結(jié)灌漿排距:平洞段為4.0m，斜井段為3.0m，對稱布置。為避免鉆孔超出阻水帷幕而產(chǎn)生涌水，確定固結(jié)灌漿孔深為3.0m。灌漿壓力采用1.5～2.0倍外水頭。

6.5.5　水倉水泵房設(shè)計及封堵

6.5.5.1　水倉水泵房設(shè)計

水倉水泵房是隧洞施工期間最主要的排水措施，其任務(wù)是排除洞內(nèi)涌水、滲漏水及生產(chǎn)用水。它的位置選擇要求設(shè)置高程為全洞中最低點，在隧洞進入黃河底部以前盡快形成生產(chǎn)能力，根據(jù)探洞揭示的地質(zhì)情況，將水倉水泵房選在斜井與平洞交接處，與主洞軸線垂直。

在探洞施工中，已建一個寬×高為4.5m×6.5m，長33.50m城門洞型的水倉。此水倉位置距f14斷層較近，受斷層影響，圍巖力學(xué)指標(biāo)有所下降，若大洞的泵房在原探洞泵房的基礎(chǔ)向下開挖6.04m，將形成高達(dá)12.54m的高邊墻。且從探洞施工期間平洞段實測的地應(yīng)力結(jié)果分析，最大主應(yīng)力為7～8MPa，其方向與水倉水泵房的邊墻垂直，對邊墻的穩(wěn)定極為不利。

為避免上述問題，大洞開挖時，選擇在原探洞水倉水泵房對面、隧洞底部開挖一個寬4.0m、高4.5m，長10m呈城門洞型的新水倉。水倉底高程低于隧洞開挖底高程2.5m，水倉容積100m3，水泵等抽水設(shè)備可放于原探洞水倉房內(nèi)，原水倉水泵房應(yīng)進行部分封堵，僅留出水倉水泵房的一部分安放水泵及儲水，承擔(dān)整個平洞段的排水任務(wù)。

新水倉頂部和邊墻采用錨桿和噴射8cm厚的鋼纖維混凝土進行支護，工程完工后再用混凝土封堵。

6.5.5.2　水倉水泵房及支探洞封堵

原探洞水倉水泵房采用預(yù)埋塊石灌漿與素混凝土回填相結(jié)合的方式進行封堵，素混凝土回填頂部需進行回填灌漿處理。

新建水倉采用素混凝土回填的方式進行封堵，素混凝土回填頂部需進行回填灌漿處理。

在穿黃探洞應(yīng)急加固工程實施期間采用塊石灌漿回填方法已對兩條支探洞各封堵了40m，剩余10m均采用素混凝土回填封堵并在頂部進行回填灌漿。