隧道畢業(yè)設(shè)計-1145米長路Ⅱ級隧道11m凈高5m公路Ⅱ級（計算書59頁CAD圖17張）

隧道畢業(yè)設(shè)計-1145米長路Ⅱ級隧道11m凈高5m公路Ⅱ級（計算書59頁CAD圖17張）,隧道,畢業(yè)設(shè)計,米長路,11,十一,凈高,公路,計算,59,cad,17 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 目錄 摘要 .1 ABSTRACT .2 1 緒論 .3 2 杵嶺隧道方案確定 .4 3 概述 .5 3.1 隧道設(shè)計技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 5 3.2 設(shè)計依據(jù)與執(zhí)行主要標(biāo)準(zhǔn) 5 3.3 隧道設(shè)計原則 5 3.4 工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)強制性條文執(zhí)行情況 5 3.5 隧道規(guī)模 6 3.5.1 隧道長度 6 3.5.2 各級圍巖所占隧道的比例 6 4 工程概況 .7 4.1 隧址區(qū)自然條件 7 4.1.1 地理位置及地形地貌 7 4.1.2 氣候及地質(zhì)概況 7 4.2 工程地質(zhì)條件 7 4.2.1 地層巖性 7 4.2.2 地質(zhì)構(gòu)造 7 4.2.3 水文地質(zhì)條件 8 4.3 不良地質(zhì)現(xiàn)象 8 4.4 隧道工程地質(zhì)評價 9 4.4.1 隧道洞室圍巖級別的劃分 9 4.4.2 隧道圍巖穩(wěn)定性評價 9 4.5 地震基本烈度 .10 5 隧道主體工程 11 5.1 隧道平面線形設(shè)計 .11 5.1.1 隧道平面 .11 5.2 隧道縱斷面設(shè)計 .11 5.3 隧道橫斷面設(shè)計 .11 5.3.1 橫斷面設(shè)計 .11 5.3.2 襯砌內(nèi)輪廓 .11 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 5.4 隧道洞門設(shè)計 .12 5.4.1 洞門設(shè)計原則 .12 5.4.2 洞門設(shè)計 .12 5.5 隧道襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計 .12 5.5.1 隧道襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計原則 .12 5.5.2 洞身段支護參數(shù) .13 5.5.3 特殊洞身結(jié)構(gòu)設(shè)計 .13 5.6 隧道防排水工程設(shè)計 .14 5.6.1 隧道洞內(nèi)防排水 .14 5.6.2 施工縫、變形縫防水 .14 5.6.3 隧道洞口防排水 .15 5.7 隧道路面及洞內(nèi)裝飾 .15 5.8 隧道檢修道及人行道設(shè)計 .15 6 隧道動態(tài)施工、設(shè)計 16 6.1 隧道現(xiàn)場監(jiān)控量測 .16 6.1.1 必測項目 .16 6.1.2 選測項目 .16 7 隧道施工方案設(shè)計 17 7.1 施工工藝要求 .17 7.2 施工方案設(shè)計 .17 8 隧道棄渣方案及臨時工程 19 9 隧道通風(fēng)設(shè)計 20 10 隧道照明設(shè)計 .21 10.1 照明設(shè)計亮度 21 10.2 燈具及燈具布置形式 21 10.3 洞外引道照明 21 10.4 照明組合方式 21 11 監(jiān)控系統(tǒng)及防災(zāi)系統(tǒng) 22 11.1 系統(tǒng)概況 22 11.2 交通監(jiān)視控制系統(tǒng) 22 11.3 通信系統(tǒng) 22 11.4 通風(fēng)系統(tǒng) .22 11.5 通報、報警系統(tǒng) 23 11.6 消防系統(tǒng) 23 11.7 救援系統(tǒng) 23 11.8 供電系統(tǒng) 23 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 11.9 中央控制系統(tǒng) 23 12 環(huán)境保護 .24 13 拱形曲墻式襯砌結(jié)構(gòu)計算 25 13.1 基本資料 25 13.2 荷載確定 25 13.2.1 圍巖豎向壓力 25 13.2.2 計算襯砌自重 26 13.3 襯砌幾何要素 26 13.3.1 襯砌幾何尺寸 26 13.3.2 半拱軸線長度 S 及分段軸長△S .26 13.3.3 各分塊截面中心幾何要素 27 13.4 計算位移 .27 13.4.1 單位位移： 27 13.4.2 載位移—— 主動荷載在基本結(jié)構(gòu)中引起的位移 28 13.4.3 載位移—— 單位彈性抗力及相應(yīng)的摩擦力引起的位移 32 13.4.4 墻底（彈性地基上的剛性梁）位移 .35 13.5 解力法方程 .36 13.6 計算主動荷載和被動荷載分別產(chǎn)生的襯砌內(nèi)力 .37 13.7 計算最大抗力值 .38 13.8 計算襯砌總內(nèi)力 .38 13.9 檢驗截面強度 40 13.9.1 拱頂（截面 0）： 40 13.9.2 截面 7： .40 13.9.3 墻底(截面 8)偏心檢查： 40 13.10 內(nèi)力圖 .41 14 隧道通風(fēng)計算 .42 14.1 基本條件： 42 14.2 車輛組成 42 14.3 需風(fēng)量計算 42 14.3.1 設(shè)計濃度 42 14.3.2 CO 排放量及稀釋 CO 的需風(fēng)量 43 14.3.3 霧排放量及稀釋煙霧需風(fēng)量 .44 14.3.3 稀釋空氣異味的需風(fēng)量 44 14.4 通風(fēng)設(shè)計計算 45 14.4.1 計算條件 45 14.4.2 通風(fēng)阻抗力 45 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 14.4.4 交通通風(fēng)力 46 14.4.5 風(fēng)機的選型及配置 46 15 隧道照明計算 .48 15.1 基本條件 48 15.2 白天各照明區(qū)段的長度及照明要求 .48 15.2.1 老城區(qū)段 48 15.2.2 新城區(qū)段 49 15.3 夜間各照明區(qū)段的長度及照明要求 .51 15.4 照明計算 .51 15.4.1 照度計算： 51 15.4.2 應(yīng)急照明 52 15.4.3 洞外引道照明 52 15.4.4 接近段減光措施 52 結(jié)論 53 參考文獻 54 致謝 55 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 1 摘要 本設(shè)計對隧道的設(shè)計內(nèi)容主要包括從地質(zhì)、地形、經(jīng)濟、環(huán)保的方面對路線的方案確 定；對隧道平面、縱斷面、橫斷面的設(shè)計以滿足經(jīng)濟、合理、安全、施工容易等要求；對 隧道襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計和計算以保證襯砌能夠滿足圍巖壓力的要求；在排水設(shè)計遵循“防、排、 截、堵相結(jié)合，因地制宜，綜合治理”的原則下，采用完整的防排水體系，使隧道內(nèi)防水 可靠，排水通暢，保證運營期間隧道內(nèi)不滲不漏，基本干燥；根據(jù)隧道進出口地形和工程 地質(zhì)條件，結(jié)合開挖邊仰坡的穩(wěn)定性及洞口防排水需要，選用經(jīng)濟、美觀并有利于視線誘 導(dǎo)的洞門形式；在考慮盡量少刷坡和隧道“早進洞、晚出洞”的原則確定洞門位置；選擇 合適隧道施工方案使之滿足本隧道圍巖節(jié)理發(fā)育、圍巖不穩(wěn)定易發(fā)生變形等要求；隧道通 風(fēng)、照明的設(shè)計和計算。 關(guān)鍵詞：方案比選；襯砌結(jié)構(gòu)；施工方法；結(jié)構(gòu)計算；排水；洞門；通風(fēng)；照明 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 2 Abstract The routes selection of the tunnel design are mainly from the geological, topographical, economic, and environmental protection programs . Plane of the tunnel, vertical section of the tunnel, cross-sectional of the tunnel design to meet the needs of the economy, a reasonable, safe, easy construction, etc. Structural design of tunnel lining and calculation to ensure the lining to meet the requirements of pressure of surrounding rock . In the drainage design to follow, “defense, platoon, section, block by combining the light of local conditions in a comprehensive way“ principle, adopting a complete drainage system make water inside the tunnel reliable, efficient drainage to ensure that operators do not dialysis during the tunnel does not leak, basic dry; Import and Export under the tunnel and engineering geological conditions of the terrain, combined with the excavation side slope stability and Yang drainage holes need to choose the economic, aesthetic and conducive to the form of attention-induced portal; Brush as little as possible in considering the slope and tunnel “geting in the tunnel portal as aerly as possible and getting out the tunnel portal as late as possible“ principle to determine the location of Portal; Choosing the right tunnel construction program to meet the joint development of tunnel surrounding rock, rock deformation prone to instability, etc.; Designing and calculating of ventilation and illumination of the tunnel. Key words:routes selection；structure lining； Construction method ； structural calculation；drainage；Portal；Ventilation；illumination 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 3 1 緒論 隨著我國經(jīng)濟形勢的發(fā)展，現(xiàn)有的交通遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足城市交通的發(fā)展需求，我國的各 重要城市常常出現(xiàn)交通擁擠的現(xiàn)象，同時過長的的通行時間嚴(yán)重阻礙各經(jīng)濟發(fā)達(dá)地區(qū)之間 的交流和經(jīng)濟發(fā)展，因此發(fā)展地鐵等成為 一個解決交通問題的重要工具，它不但可以承 受具大的交通量，還可以縮短各城市的距離大大提高運行效率，全面促進城市的經(jīng)濟繁榮。 我國提出了大力發(fā)展西部地區(qū)經(jīng)濟的戰(zhàn)略規(guī)劃，所謂要致富先修路，解決路的問題就解決 了經(jīng)濟發(fā)展的大部分問題。而我國的西部基本上是山區(qū)，在修鐵路和高速公路的時候必須 穿越許多的山地，因此必須修建大量的隧道，我們從宜鐵路恩施段就可清楚看到這種現(xiàn)象。 在這種形勢下，對隧道工程的需求將會越來越大，隧道工程的數(shù)量將大幅度增加，隧道的 長度也將明顯增長。 因此，通過結(jié)合工程實際進行畢業(yè)設(shè)計，有助于我們在充分考慮的經(jīng)濟、地質(zhì)、文化 等方面因素情況下制定合理的隧道設(shè)計方法，為今后的工作累積經(jīng)驗，打下基礎(chǔ)。 本隧道的設(shè)計內(nèi)容主要包括方案的比選，隧道平面、縱斷面、橫斷面的設(shè)計；隧道襯 砌結(jié)構(gòu)設(shè)計和計算；洞門的設(shè)計；隧道照明、隧道通風(fēng)的計算；確定合適的施工工藝。 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 4 2 杵嶺隧道方案確定 下面我將從工程設(shè)置目的，綜合分析了工程所在位置的地形、地質(zhì)工程條件、環(huán)境、 安全、經(jīng)濟、合理、環(huán)保的原則，同時考慮投入使用后的養(yǎng)護管理等方面分析修建隧道的 優(yōu)越性。 石臺縣新老城區(qū)之間被一座山阻隔開來，兩個城區(qū)之間雖有道路相連，但道路的距離 很大，浪費時間、運行效率不高，不能適應(yīng)當(dāng)?shù)氐慕煌òl(fā)展和未來經(jīng)濟的發(fā)展。由于老城 區(qū)端的高程為 65.19m，開發(fā)區(qū)的高程為 74.66m，北側(cè)最高峰為 263m，南側(cè)最高峰為 298m，如果直接修建道路要達(dá)到城市道路設(shè)計規(guī)范的要求將需要開挖 200m 高程差左右的 山體，這是具大的開挖量同時對環(huán)境也會造成很大的損壞。從縮短城區(qū)之間的距離，提高 運行效率，促進兩個城區(qū)的整合和經(jīng)濟發(fā)展等方面考慮修建隧道都是合理的選擇。它可以 很好的克服地形及高程障礙、改善線形、提高車速、縮短里程、節(jié)約燃料、節(jié)省時間、減 少大開挖對環(huán)境植被造成的損壞，保護了生態(tài)環(huán)境。 因此在石臺縣老城區(qū)和開發(fā)區(qū)修建隧道是綜合各方面因素后最合理的選擇。 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 5 3 概述 3.1 隧道設(shè)計技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 1）公路等級：次干路Ⅱ級。 2）道路計算行車速度:40km/h。 隧道計算行車速度:40km/h。 3）隧道建筑限界：凈寬：11.00m，凈高：5.0m。 4）洞內(nèi)路面設(shè)計荷載 : 公路--Ⅱ級。 5）隧道路面橫坡:2%的雙面坡。 6）通風(fēng)方式:機械通風(fēng)。 7）通風(fēng)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)： 正常狀態(tài)：CO 設(shè)計濃度 δ：150ppm 煙霧設(shè)計濃度 K：0.0090m -1； 交通阻滯（控制時間 20 分鐘）：CO 設(shè)計濃度 δ：300ppm 煙霧設(shè)計濃度 K：0.012m -1。 3.2 設(shè)計依據(jù)與執(zhí)行主要標(biāo)準(zhǔn) 1）《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTG B01-2003）； 2）《公路隧道設(shè)計規(guī)范》（JTG D70-2004）； 3）《公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計規(guī)范》（JTG D70-2004）； 4）《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》（GB50108-2001）； 5）《公路工程抗震設(shè)計規(guī)范》（JTJ004-89）； 6）《公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范》（JTG D40-2002）； 7）《石臺縣工業(yè)集中區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施杵嶺隧道工程詳細(xì)工程地質(zhì)勘察報告》； 8）《工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)強制性條文·公路工程部分》（2002 年）； 9）《公路隧道交通工程設(shè)計規(guī)范》（JTF/T D71-2004）; 10）《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》（GB50052-95）； 施工中涉及設(shè)計文件未列的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范,應(yīng)按國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范嚴(yán)格執(zhí)行。 3.3 隧道設(shè)計原則 1）本隧道充分考慮了隧道的設(shè)置目的及隧道自身的結(jié)構(gòu)特征，并且綜合分析了隧道 所在位置的地形、地質(zhì)工程條件、環(huán)境因素等。 2）隧道按安全、經(jīng)濟、合理、環(huán)保的原則，按新奧法理論，結(jié)合隧道實際情況進行 設(shè)計，同時考慮隧道投入使用后的養(yǎng)護管理等，力求隧道總體安全、經(jīng)濟。 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 6 3.4 工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)強制性條文執(zhí)行情況 隧道主體結(jié)構(gòu)物按永久性建筑物設(shè)計，具有規(guī)定的強度、穩(wěn)定性和耐久性；建筑限界 內(nèi)，不得有任何部件侵入；洞口邊仰坡必須保證穩(wěn)定，避免大挖大刷；洞門必須置于穩(wěn)固 地基上；隧道襯砌按隧規(guī)規(guī)定的安全系數(shù)選?。凰淼缿?yīng)結(jié)合襯砌采取可靠的防排水措施， 保證使用期內(nèi)行車安全、設(shè)備正常使用；對地表水、地下水采取妥善處理，使洞內(nèi)外形成 完整、暢通的防排水系統(tǒng)；隧道供電系統(tǒng)設(shè)計必須做到保障人身安全，供電可靠；隧道內(nèi) 水泥混凝土路面設(shè)計彎拉強度為 5MPa。 3.5 隧道規(guī)模 3.5.1 隧道長度 杵嶺隧道位于石臺縣城郊，為連接老城區(qū)和開發(fā)區(qū)的重要通道，隧道長度、洞口樁號 見表 3-1。 表 3-1 隧道始終點高程 老城區(qū)端洞口 開發(fā)區(qū)端洞口 項目名稱 隧道長度 樁號 高程 樁號 高程 杵嶺隧道 1145.00 K1+670.00 65.91 K2+815.00 77.66 3.5.2 各級圍巖所占隧道的比例 根據(jù)《石臺縣工業(yè)集中區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施杵嶺隧道工程詳細(xì)工程地質(zhì)勘察報告》，杵嶺隧道 穿越主要圍巖級別為Ⅴ、Ⅳ級兩種圍巖，各級圍巖所占隧道比例見表 3-2。 表 3-2 各級圍巖所占隧道比例 圍巖級別 Ⅴ級 Ⅳ級 長度（m）/百分比（%） 145.0/12.7 1000.0/87.3 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 7 4 工程概況 4.1 隧址區(qū)自然條件 4.1.1 地理位置及地形地貌 杵嶺隧道地處皖南山區(qū)的西北部石臺縣境內(nèi)，為單洞雙向行車隧道，為曲線長隧道。 隧址區(qū)位于皖南山區(qū)的北緣，屬于低山區(qū)。隧道軸線呈近東西向于山間展布，南北兩側(cè)為 山體，其中北側(cè)最高峰為 263m，南側(cè)為 298m。山體走向近東西向，地面坡度一般在 30～40°。 4.1.2 氣候及地質(zhì)概況 隧址區(qū)屬于亞熱帶季風(fēng)性氣候區(qū)，氣候溫和，全年最熱月份在 7、8 兩月，氣溫最高 可達(dá) 40℃左右，1、2 月份最為寒冷，最低氣溫為－11.5℃，年平均氣溫為 16.5℃，年平 均降雨量 1100mm，無霜期 210 天。 隧址區(qū)大地構(gòu)造單元隸屬于揚子準(zhǔn)地臺江南臺隆與下?lián)P子坳陷的交接部位，附近出露 的地層形成于古生代震旦紀(jì)至奧陶紀(jì)，歷經(jīng)印支、燕山和喜山等大的構(gòu)造運動，地質(zhì)構(gòu)造 較為復(fù)雜，斷層和褶皺較為發(fā)育。 4.2 工程地質(zhì)條件 4.2.1 地層巖性 隧址區(qū)主要出露地層為寒武系和奧陶系，在隧道所經(jīng)過地層以奧陶系侖山組為主。侖 山組下段(O1l)主要為灰白和深灰色厚層白云巖、灰質(zhì)白云巖，下部灰?guī)r夾層較多，白云 質(zhì)含量相對較少；含白云石，層理很不發(fā)育，風(fēng)化面灰黑色，表面呈“刀砍狀”，而且極 粗糙，顆粒一般較粗，局部粗大者似糖粒狀等為其特征。各處巖性穩(wěn)定；局部為灰、灰黑 色薄層瘤狀泥質(zhì)灰?guī)r，厚度約在 700m。 4.2.2 地質(zhì)構(gòu)造 1）斷層 隧址區(qū)所處四級構(gòu)造單元為石臺穹褶斷束。石臺穹褶斷束是沿江拱斷褶帶南部的次級 單元，南以江南深斷裂與皖南陷褶斷帶相接。大致位于宣城，南陵、青陽、石臺及東至一 帶，呈北東向帶狀展布。 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 8 隧址區(qū)所處地層為奧陶系侖山組白云巖和灰質(zhì)白云巖，巖石物理屬性較脆，區(qū)內(nèi)主要 構(gòu)造形式為斷層及節(jié)理破裂構(gòu)造，其中主要發(fā)育了 NWW、NW、NE、NNE 向四組斷層。 隧址區(qū)斷層規(guī)模都不大，對隧道工程的影響有限。斷層主要性質(zhì)如下： ①近 EW 向斷層 該組斷層多呈 270°－290°展布，多數(shù)傾向北東，傾角中等，該組斷層平行于區(qū)域 構(gòu)造線方位，早期顯示為逆斷層性質(zhì)，后期斷層性質(zhì)主要表現(xiàn)為右行平移。 ②NW 向斷層 該套斷層走向多為 290°～330°，以向 NE 傾斜居多，本組斷層性質(zhì)以右行平移性質(zhì) 為主。 ③NE 向斷層 該組斷層主要走向為 60°～80°，其中三組傾向南東，兩組傾向北西，傾角多為高 角度在 75°～85°之間，該組斷層切割了早期先存的斷層多以左行平移為主。 ④NNE 向斷層 NNE 向斷層走向為 10°～35°，傾角較陡（75°至近直立），野外研究發(fā)現(xiàn)該套斷層 多切割了前期近東西向斷層，該方向斷層形成時代最晚。 2）節(jié)理、裂隙 隧址區(qū)發(fā)育了以 NW ～NWW；NE 和 NNE 為主的三組節(jié)理裂隙，這些節(jié)理與區(qū)內(nèi)所形成 的各組斷層方位吻合。此外，還發(fā)現(xiàn)在斷層旁側(cè)形成了派生節(jié)理。根據(jù)野外對節(jié)理的充填 和切割關(guān)系的系統(tǒng)統(tǒng)計分析，在該區(qū)發(fā)育有多期節(jié)理，其中，NWW 或近東西向節(jié)理平行區(qū) 內(nèi)構(gòu)造線方位，形成時代相對最早；其次為 NE 向節(jié)理，而在區(qū)內(nèi)所發(fā)育的 NNE 及近南北 向節(jié)理形成最晚。 4.2.3 水文地質(zhì)條件 1）地表水 隧址區(qū)附近無大的地表水體，山坡較陡，不利于地表水的入滲，地表徑流較為強烈。 2）地下水 隧址區(qū)地下水主要為裂隙孔隙潛水，地下水主要賦存在構(gòu)造裂隙中，由于裂隙的連通 性差異很大，地下水位相對變化大，地下水徑流條件受構(gòu)造的影響大，鉆孔水位一般埋深 5～20m，地層大多呈弱～中等透水性，滲透性由進口至出口有逐漸變大的現(xiàn)象，特別是 ZK2 孔壓水試驗時，從坡面和附近的金龍洞有水滲出，出口段的滲透性較大，對隧道掘進 不利。 根據(jù)區(qū)域水文地質(zhì)資料及附近工點的水質(zhì)分析資料，地下水對混凝土無腐蝕性。 4.3 不良地質(zhì)現(xiàn)象 隧址區(qū)山勢較陡，但巖體較為單一且堅硬完整，沒發(fā)現(xiàn)崩塌、滑坡等不良地質(zhì)現(xiàn)象。 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 9 主要的不良地質(zhì)為巖溶，組成工作區(qū)的主要巖性為碳酸鹽巖類巖石，脆性大，具一定的可 溶性，受斷層的影響易形成較深的沖溝，受節(jié)理或劈理的影響，巖石在淺層次則多形成溶 失溝槽和溶洞和溶芽，鉆探過程和巖芯鑒定中，均未發(fā)現(xiàn)有溶蝕現(xiàn)象，由此推定隧址區(qū)巖 溶發(fā)育僅在淺層和地表有溶蝕現(xiàn)象，對洞身影響甚微。 4.4 隧道工程地質(zhì)評價 4.4.1 隧道洞室圍巖級別的劃分 根據(jù)《公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》、《公路隧道設(shè)計規(guī)范》規(guī)定的圍巖分級方法，隧道 洞室圍巖級別劃分，主要按以下順序進行： 1）根據(jù)巖石的堅硬程度和巖體完整程度兩個基本因素的定性特征和定量的巖體基本質(zhì)量 指標(biāo) BQ，綜合進行初步分級。 2）對圍巖進行詳細(xì)定級時，應(yīng)在巖體基本質(zhì)量分級基礎(chǔ)上考慮修正因素的影響，修正巖 體基本質(zhì)量指標(biāo)值。 3）按修正后的巖體基本質(zhì)量指標(biāo)[BQ]，結(jié)合巖體的定性特征綜合評判、確定圍巖的詳細(xì) 分級。 根據(jù)地勘報告提供的各類巖組的物理力學(xué)參數(shù)、巖體結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)面發(fā)育特征及各項定 性、定量成果資料分析，將全隧道圍巖劃分為Ⅴ、Ⅳ級兩種圍巖級別，洞身工程地質(zhì)評價 詳見地勘報告及隧道地質(zhì)縱斷面圖。 4.4.2 隧道圍巖穩(wěn)定性評價 1）隧道洞口穩(wěn)定性評價 老城區(qū)端洞口段位于西坑村沖溝的南側(cè)山坡下，地面自然坡度 15～20°下緩上陡， 坡面巖石大多出露良好，風(fēng)化裂隙發(fā)育，巖石大多新鮮或呈微風(fēng)化狀，局部有 0.5m 厚的 坡積層，無斷層通過。主要結(jié)構(gòu)面為巖層產(chǎn)狀 10°∠15°，另外發(fā)育有兩組主要節(jié)理 5° /E∠58°、45°/ES∠40°，結(jié)構(gòu)面走向與洞軸夾角 15～40°，由于節(jié)理與軸線大角度相 交但節(jié)理裂隙發(fā)育，巖層產(chǎn)狀與軸線及坡面小角度相交對洞口的穩(wěn)定帶來不利的影響。綜 合計算修正的圍巖基本質(zhì)量指標(biāo)[BQ]=248.5，按《公路隧道設(shè)計規(guī)范》圍巖級別屬于Ⅴ級。 開發(fā)區(qū)端洞口段位于永豐村杵嶺沖溝的南側(cè)山坡下，地面自然坡度 30°，坡面巖石 出露較差，植被發(fā)育，巖石破碎，巖石為硬質(zhì)巖石，碎石狀鑲嵌結(jié)構(gòu)，受構(gòu)造影響嚴(yán)重， 節(jié)理裂隙發(fā)育，中等透水性，未見斷層通過。主要結(jié)構(gòu)面為巖層產(chǎn)狀 0°∠15°，主要節(jié) 理裂隙產(chǎn)狀 273°/NE∠15°,280°/NE∠85°，節(jié)理與軸線及坡面小角度相交，其傾角很 緩或很陡，但是由于巖體破碎，整體性差。綜合計算修正的圍巖基本質(zhì)量指標(biāo)[BQ] =218.5，按《公路隧道設(shè)計規(guī)范》圍巖級別為Ⅴ級。 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 10 2）隧道洞身圍巖穩(wěn)定性評價 隧道圍巖為侖山組下段(O1l)灰白和深灰色厚層白云巖、灰質(zhì)白云巖，下部灰?guī)r夾層 較多，白云質(zhì)含量相對較少，隧道洞口、洞身段圍巖穩(wěn)定性均較差。 4.5 地震基本烈度 隧址區(qū)屬華南地震區(qū)的地震活動不太強的長江中、下游地震區(qū)，區(qū)內(nèi)構(gòu)造基本穩(wěn)定， 沿線未發(fā)現(xiàn)大的構(gòu)造斷裂帶；未見破壞性地震，地震活動不強。隧址區(qū)無活動性斷層，場 地穩(wěn)定性好。根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》GB18306-2001,工程區(qū)地震動峰值加速度為 0.05g。長大隧道應(yīng)提高一級防護。 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 11 5 隧道主體工程 5.1 隧道平面線形設(shè)計 5.1.1 隧道平面 本隧道平縱方案主要由路線方案控制，這在路線方案中已有詳述，具體隧道位置根據(jù) 隧址區(qū)地形、地質(zhì)工程條件、環(huán)境、造價、功能等因素綜合確定，在綜合考慮線形指標(biāo)及 工程造價的前提下，通過實地勘察，充分研究了隧道所處地域的地形、地質(zhì)情況，主要考 慮隧道進、出口地形條件、隧址區(qū)工程地質(zhì)條件、營運管理設(shè)施場地等因素擬定本隧道方 案。 5.2 隧道縱斷面設(shè)計 隧道縱斷面設(shè)計綜合考慮了隧道長度、主要施工方向、通風(fēng)、排水、洞口位置以及隧 道進、出口接線等因素。隧道平、縱面指標(biāo)見表 5-1。 表 5-1 隧道平、縱指標(biāo)概況一覽表 隧道名稱 起訖樁號 縱坡（%） 平曲線 杵嶺隧道 K1+670～K2+815 +1.000 1145 曲線 （R=2000m） 5.3 隧道橫斷面設(shè)計 5.3.1 橫斷面設(shè)計 1）隧道主洞： 限界凈寬：11.00m=1.50m 人行道+0.25m 左側(cè)向?qū)挾?2×3.75m 行車道+0.25m 右側(cè)向 寬度+1.50m 人行道； 限界凈高：行車道凈高 5.0m，檢修道凈高 2.5m。 5.3.2 襯砌內(nèi)輪廓 隧道內(nèi)輪廓應(yīng)符合相關(guān)《公路隧道設(shè)計規(guī)范》、《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的建筑限 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 12 界的要求，考慮照明、通訊、排水、裝飾等其他設(shè)施需要的空間，各種設(shè)備均不得侵入建 筑限界；襯砌內(nèi)輪廓的形狀和尺寸應(yīng)考慮圍巖類別、結(jié)構(gòu)受力的特點及便于施工，設(shè)計輪 廓采用單心圓內(nèi)輪廓。 本設(shè)計中的內(nèi)輪廓具體設(shè)計參數(shù)如下表 5-2 表 5-2 內(nèi)輪廓設(shè)計參數(shù)表 注：凈高為設(shè)計高程點至拱頂?shù)淖罡唿c。 5.4 隧道洞門設(shè)計 5.4.1 洞門設(shè)計原則 根據(jù)隧道進出口地形和工程地質(zhì)條件，結(jié)合開挖邊仰坡的穩(wěn)定性及洞口防排水需要， 選用經(jīng)濟、美觀并有利于視線誘導(dǎo)的洞門形式；在考慮盡量少刷坡和隧道“早進洞、晚出 洞”的原則確定洞門位置。為了確保洞口邊仰坡的穩(wěn)定性，不受可能出現(xiàn)的自然災(zāi)害、氣 象災(zāi)害的影響，同時對車輛行使的影響較小，隧道均修建洞門。 5.4.2 洞門設(shè)計 老城區(qū)端洞口地面橫坡較緩，縱向坡度比較緩，考慮“早進洞”原則，接長明洞修筑 削竹式洞門。 開發(fā)區(qū)端洞口地面橫坡較陡，縱向坡度比較緩，接長明洞設(shè)置了具有徽派建筑風(fēng)格臺 階式洞門。 洞門基礎(chǔ)應(yīng)落在穩(wěn)定的基巖上，開挖后地基承載力不能滿足洞門要求，應(yīng)采用如注漿 或設(shè)置基底錨桿加固地層，以提高地基承載力。若開挖后如果地質(zhì)條件與設(shè)計不相符時， 應(yīng)及時通知業(yè)主及設(shè)計單位，并根據(jù)隧道具體地質(zhì)條件針對每座隧道洞門進行不同的處理。 隧道洞口的邊坡及仰坡防護，主要采用鋪設(shè)三維固土網(wǎng)植草綠化，臨時仰坡根據(jù)具體 地質(zhì)條件采用錨、網(wǎng)、噴混凝土進行防護。 隧道洞門建筑材料采用 C20 片石混凝土，以達(dá)到施工方便、安全和快速，洞門墻采用 飾面材料裝飾。 5.5 隧道襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計 參數(shù) 隧道名稱 內(nèi)輪廓形式 內(nèi)輪廓半徑 凈 高 凈 寬 備 注 杵嶺隧道 單心圓 5.70m 7.10m 11.17m 40km/h 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 13 5.5.1 隧道襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計原則 隧道除洞口段結(jié)合地形、地質(zhì)條件設(shè)置明洞外，其余均按新奧法原理設(shè)計，采用柔性 支護體系結(jié)構(gòu)的復(fù)合式襯砌，即以超前鋼管注漿加固地層、系統(tǒng)錨桿、噴射混凝土、掛鋼 筋網(wǎng)、工字鋼型鋼鋼架、格柵拱架等為初期支護，模筑混凝土或鋼筋混凝土為二次支護， 并在兩次襯砌之間敷設(shè) PVC 防水卷材及無紡?fù)凉げ挤浪畬?。隧道襯砌類型、襯砌斷面型式、 襯砌結(jié)構(gòu)尺寸方案設(shè)計，主要采用工程類比法，結(jié)合構(gòu)造要求及經(jīng)濟技術(shù)比較，根據(jù)圍巖 類別和洞室埋深條件擬定相應(yīng)的支護類型，并對隧道結(jié)構(gòu)進行必要的理論分析計算及校核， 確定支護襯砌模式。 斷面型式為：本隧道均采用曲墻帶仰拱襯砌。風(fēng)機懸掛段襯砌采用鋼筋混凝土襯砌。 5.5.2 洞身段支護參數(shù) 隧道各類圍巖復(fù)合式襯砌斷面支護參數(shù)見下表 5-3 表 5-3 隧道復(fù)合式襯砌支護主要設(shè)計參數(shù) 支護參數(shù) 項目 單位 Ⅴ級加強 超前小導(dǎo)管 mm φ50×5 環(huán)向間距 cm 40超前支護 長度 m 4.5 噴射砼 C25 早強砼 cm 25 直徑 mm 25 長度 cm 400錨桿 錨桿布置 cm 80×80 直徑 mm 8鋼筋網(wǎng) 鋼筋網(wǎng)格 cm 20×20 截面尺寸 mm I18 工鋼鋼架 間距 cm 80 拱墻 cm 45 二次襯砌 仰拱 cm 45 注：在Ⅴ級圍巖中錨桿為系統(tǒng)錨桿，采用中空注漿錨桿，開挖后可視具體地質(zhì)情況調(diào)整設(shè)計參數(shù)。 本隧道圍巖斷面預(yù)設(shè)計了圍巖變形量。 5.5.3 特殊洞身結(jié)構(gòu)設(shè)計 1）明洞工程 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 14 為了減少路基開挖形成的高邊坡等病害對隧道口的威脅，洞口均設(shè)置了明洞襯砌，明 洞采用 C25 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。 2）Ⅴ級圍巖洞口淺埋段處理 隧道洞口段埋深較淺，均為Ⅴ級圍巖，故設(shè)置了鋼筋混凝土襯砌，洞口段超前支護采 用中管棚支護及錨網(wǎng)噴支護，同時輔以工字鋼鋼拱架支撐。施工時應(yīng)在進洞之前首先做好 邊仰坡的防護和加固，盡量減少對圍巖的擾動，做到“管超前、強支撐”以確保施工安全。 3）跨越斷層地段 本隧道穿越多條斷層，斷層破碎帶內(nèi)節(jié)理裂隙較發(fā)育，圍巖穩(wěn)定性差，地下水集中， 施工時應(yīng)施作超前鉆孔探測前方地質(zhì)及地下水情況，若可能發(fā)生涌水或突水情況，應(yīng)及時 通知設(shè)計研究處理措施，必要時可超前預(yù)注漿。設(shè)計時對斷層破碎帶采用帶有超前小導(dǎo)管 支護及工字鋼鋼拱架支撐的Ⅴ加強襯砌結(jié)構(gòu)。 5.6 隧道防排水工程設(shè)計 隧道防排水設(shè)計遵循“防、排、截、堵相結(jié)合，因地制宜，綜合治理”的原則，采用 完整的防排水體系，使隧道內(nèi)防水可靠，排水通暢，保證運營期間隧道內(nèi)不滲不漏，基本 干燥。隧道防水等級為二級。 5.6.1 隧道洞內(nèi)防排水 隧道防排水設(shè)計以復(fù)合式結(jié)構(gòu)襯砌原則進行設(shè)計，隧道二次襯砌以自防水為主，襯砌 采用防水混凝土。根據(jù)隧道圍巖裂隙水的大小采取不同的防排水措施，主要防排水措施為： 在初期支護與二次襯砌之間設(shè)置 PVC 防水板（1.2mmPVC 防水板+350g/m2 無紡?fù)凉げ迹┓?水，并實現(xiàn)無釘鋪設(shè)；并采用半圓排水管、PVC 排水管等形成完善的防排水系統(tǒng)。 隧道襯砌排水是在初期支護與防水層之間設(shè)置環(huán)向半圓排水管，環(huán)向半圓排水管設(shè)置 間距為 5～10m?？v向排水管采用 PVC 波紋管，設(shè)置在洞內(nèi)初期支護邊墻腳，沿隧道兩側(cè)， 全隧道貫通，環(huán)向半圓排水管沿隧道拱背環(huán)向布設(shè)將水排入縱向 PVC 波紋管，然后通過 PVC 塑料排水管將水導(dǎo)入隧道底部 φ300 中央排水管，引水至洞外排水溝。在遇有地下水 較大地段、集中滲水地段及在噴層中如遇較大滲水地段，應(yīng)加設(shè)半圓排水管將水導(dǎo)入縱向 排水管。 隧道路面采用雙面坡，路面水通過開口流入縫隙管，縫隙管設(shè)在兩側(cè)，洞內(nèi)縫隙管主 要排放消防及清洗水，使襯砌背后圍巖水與污染水分離排放。隧道中央排水管設(shè)置了沉砂 井、檢查井，邊墻腳縱向排水管設(shè)置了檢查井，使隧道排水設(shè)施具有了可維修性。 隧道如遇涌水地段，應(yīng)對于可能發(fā)生涌水的地段采用堵水處理，根據(jù)國內(nèi)外堵水經(jīng)驗 和隧道的具體情況，再采用超前探水等物理勘探手段，查明隧道前方地下水分布狀況及水 量后，適時采取預(yù)注漿，將大量水盡可能封堵在圍巖內(nèi)，使隧道開挖后不出現(xiàn)大量涌水， 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 15 為隧道后續(xù)施工創(chuàng)造條件，以確保隧道施工能安全 、按時完成。 5.6.2 施工縫、變形縫防水 本隧道變形縫設(shè)置 PVC 背貼式止水帶加中埋式橡膠止水帶，兩道防水，且嵌縫材料要 求防水。環(huán)向施工縫具體可根據(jù)施工情況進行調(diào)整，環(huán)向施工縫設(shè)置 PVC 背貼式止水帶加 橡膠止水條，兩道防水。 仰拱與邊墻施工縫應(yīng)設(shè)置在電纜溝蓋板以下。 施工時應(yīng)注意防水板搭接，排水管預(yù)埋、止水帶安裝、注漿管預(yù)埋等等，如遇安裝位 置不合適時，應(yīng)作適當(dāng)調(diào)整。 5.6.3 隧道洞口防排水 隧道開挖前應(yīng)做好防排水處理工作，如山頂、坡面低洼或溝槽應(yīng)整平并做好排水設(shè)施。 結(jié)合洞口的地形情況，設(shè)置洞門墻排水溝以及在洞頂仰坡上方設(shè)置截水溝，防止雨水對坡 面、洞口的危害，引地表水至路基邊溝或洞門外端自然溝谷，以此形成完善的洞外排水系 統(tǒng)。 5.7 隧道路面及洞內(nèi)裝飾 隧道采用水泥混凝土剛性路面，面層采用 26cm 厚水泥混凝土剛性路面，其設(shè)計彎拉 強度不小于 5MPa，混凝土標(biāo)號不小于 25 號，路面下設(shè) 15cm 厚 C20 素混凝土基層。另外 為提高路面防側(cè)滑能力，隧道洞外及洞口 100m 范圍路面表面構(gòu)造應(yīng)施做縱、橫向刻槽， 其他段路面只采用縱向刻槽。 隧道內(nèi)裝飾之前，必須對混凝土墻面進行處理，達(dá)到表面圓順，平整、光潔，隧道拱 部噴涂鐵蘭色、墻部噴涂米黃色隧道專用厚型防火涂料 15mm，防火極限不小于 180 分鐘。 5.8 隧道檢修道及人行道設(shè)計 為便于對隧道內(nèi)設(shè)施的維修養(yǎng)護及日常行人通過，隧道內(nèi)設(shè)置雙側(cè)人行道。為防止汽 車沖上檢修道，確保隧道養(yǎng)護人員在檢修道上的安全，以及考慮到洞內(nèi)發(fā)生事故便于人員 疏散，同時結(jié)合電纜槽設(shè)置的要求，設(shè)計檢修道高度為 25cm，寬度為 150cm，檢修道道面 設(shè)向內(nèi) 1%的橫坡，以有利于道面水排入縫隙管。 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 16 6 隧道動態(tài)施工、設(shè)計 6.1 隧道現(xiàn)場監(jiān)控量測 隧道現(xiàn)場監(jiān)控量測是新奧法復(fù)合式襯砌設(shè)計、施工的核心技術(shù)之一，也是本隧道采用 信息化設(shè)計的重要組成內(nèi)容之一。隧道斷面預(yù)設(shè)計了圍巖變形量，并應(yīng)通過施工現(xiàn)場監(jiān)測 可以掌握圍巖和支護在施工過程中的力學(xué)動態(tài)及穩(wěn)定程度，保障施工安全，為評價和修改 初期支護參數(shù)、力學(xué)分析及二次襯砌施作時間提供信息依據(jù)，并且積累資料為以后的設(shè)計 提供類比依據(jù)，確保隧道的安全，達(dá)到隧道施工安全、節(jié)約工程投資的目的。根據(jù)本次項 目隧道設(shè)計的具體情況，參照有關(guān)規(guī)范和新奧法設(shè)計指南建議施工中進行以下量測項目。 6.1.1 必測項目 1） 地質(zhì)和支護狀況觀察 通過對隧道開挖后巖性、結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀及支護裂縫觀察或描述來評價隧道圍巖工程地質(zhì) 特性、支護措施的合理性及洞室穩(wěn)定狀態(tài)。 2）隧道圍巖變形量測 通過洞內(nèi)變形收斂量測來監(jiān)控洞室穩(wěn)定狀態(tài)和評價隧道變形特征。該項是主要量測項 目，包括凈空收斂量測、拱頂下沉量測和圍巖內(nèi)部位移量測。 3)隧道地表下沉變形量測 通過對洞口淺埋段地表變形量測來監(jiān)控洞室穩(wěn)定狀態(tài)和評價隧道變形特征，并對洞口 仰坡進行動態(tài)監(jiān)測。 4)采用錨桿抗拔計進行錨桿抗拔試驗。 6.1.2 選測項目 1) 應(yīng)力～應(yīng)變量測 采用應(yīng)變計、應(yīng)力盒、測力計等監(jiān)測鋼拱架、格柵支撐、錨桿和襯砌受力變形情況， 進而檢驗和評價支護效果。 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 17 2）圍巖穩(wěn)定性和支護效果分析 通過對量測數(shù)據(jù)的整理與回歸分析，找出其內(nèi)在的規(guī)律，對圍巖穩(wěn)定性和支護效果進 行評價，然后采用位移反分析法，反求圍巖初始應(yīng)力場及圍巖綜合物理力學(xué)參數(shù)，并與實 際結(jié)果對比、驗證。 7 隧道施工方案設(shè)計 7.1 施工工藝要求 1）本隧道穿越Ⅴ、Ⅳ級圍巖段，巖層節(jié)理裂隙較發(fā)育，隧道系統(tǒng)錨桿Ⅴ、Ⅳ級圍巖 選用中空有壓注漿錨桿，錨桿必須設(shè)置墊板，施工時錨桿墊板必須與圍巖密貼，錨桿盡量 垂直與巖石層面和節(jié)理裂隙面施工。鋼支撐尺寸圓順，架立準(zhǔn)確，且密貼圍巖。 2）噴射混凝土采用濕噴工藝。 3）二次襯砌施作時必須先澆筑仰拱，然后進行拱、墻部二次襯砌澆筑。 4）二次襯砌澆筑應(yīng)采用摸板臺車泵送混凝土整體澆筑，以保證二次襯砌密實。 5）錨桿的選擇：φ25 中空有壓注漿錨桿，壁厚 5mm，單位重量小于 2.5Kg/m，桿體 材料抗拉力不小于 180KN，墊板厚 6mm，150mm×150mm。 6）小導(dǎo)管注漿：注漿壓力為 0.5～1MPa，管棚注漿：注漿壓力為 1～2MPa，壓力維持 時間一般為 5～10 分鐘，漿液配合比及注漿量可根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)情況酌情調(diào)整。 7）隧道片石混凝土片石含量不得超過混凝土體積的 30%，石塊厚度不小于 150mm，石 塊抗壓強度不低于 30Mpa，石塊應(yīng)清洗干凈，均勻分布，凈距不小于 100mm。 8）防排水嚴(yán)格執(zhí)行《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》（GB50108-2001），防水板接頭要嚴(yán)格密 封并充氣采用標(biāo)準(zhǔn)荷載檢測，各類施工縫、沉降縫防水構(gòu)造安裝準(zhǔn)確、到位。 9）施工過程中加強監(jiān)控量測，及時分析處理數(shù)據(jù)，調(diào)整支護參數(shù)。 7.2 施工方案設(shè)計 隧道明洞段采用明挖法施工，在確保洞口邊坡穩(wěn)定的條件下，然后就地模筑全斷面整 體式鋼筋混凝土。暗洞均采用新奧法施工，Ⅴ級圍巖洞口段采用注漿中管棚進洞，Ⅴ級圍 巖、Ⅳ級圍巖加強段采用以注漿小導(dǎo)管、超前錨桿為超前支護，初期支護以錨網(wǎng)噴支護為 主，輔以鋼拱架。該段模注混凝土及仰拱要求及早施作。開挖方式應(yīng)根據(jù)圍巖、支護類型 和斷面型式等具體情況選擇采用環(huán)形開挖中心留核心土法，上部留核心土支擋開挖工作面， 有利于及時施作拱部初期支護以加強開挖工作面的穩(wěn)定性，核心土以及下部開挖在初期支 護的保護下進行，施工安全性好，一般環(huán)形開挖進尺為：0.5～1.0 米，不宜太長，下臺 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 18 階長度為開挖洞徑的 1.5 倍。為了避免初期支護拱腳下沉，每榀增加 4～6 根拱腳鎖定錨 桿，桿長與相應(yīng)圍巖類別匹配。根據(jù)隧道圍巖特征及開挖后的應(yīng)力分布情況，建議Ⅳ級圍 巖一般地段采用臺階法開挖施工。 該隧道在施工開挖時，Ⅴ級圍巖段應(yīng)采用機械開挖或預(yù)裂爆破，嚴(yán)禁大強度爆破。在 施做初期支護時，根據(jù)其洞室軟弱圍巖穩(wěn)定時間較短的特點，必須及時施做初期支護等， 錨桿需作拉拔試驗，Ⅴ級圍巖抗拔力不小于 50KN，Ⅳ級圍巖抗拔力不小于 70KN，并根據(jù) 圍巖監(jiān)控量測結(jié)果以觀察拱頂下沉和拱腳收斂情況，若變形速率值突然增大，除加強初期 支護外，必須立即封閉仰拱。所有圍巖段系統(tǒng)錨桿均采用了有壓注漿錨桿，通過壓力注漿 使未膠結(jié)的圍巖形成整體和一定厚度的承載圈以提高自身承載能力，最終根據(jù)圍巖監(jiān)控量 測結(jié)果，在初期支護趨于穩(wěn)定的條件下，全斷面模筑二次混凝土襯砌。 隧道初期支護由上而下，采用先拱后墻法施工，隧道二次襯砌施工，采取在施工邊墻、 拱頂前先施作仰拱。隧道的開挖、支護、襯砌及監(jiān)控量測等，須按《公路隧道施工技術(shù)規(guī) 范》要求辦理，并參照《錨桿噴射混凝土支護技術(shù)規(guī)范》。 隧道施工開挖時應(yīng)少擾動巖體，嚴(yán)格控制超、欠挖，鋼筋網(wǎng)和鋼支撐必須密貼圍巖面， 支撐緊密，再加混凝土預(yù)制塊墊、“楔”緊，使初期支護及時可靠。二次襯砌采用混凝土 運輸車、輸送泵和襯砌模板臺車的機械化配套施工方案，確?；炷临|(zhì)量達(dá)到內(nèi)實外光。 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 19 8 隧道棄渣方案及臨時工程 本隧道開挖洞渣及洞口開挖的土方，全部洞渣由路線統(tǒng)一調(diào)配。 施工臨時用房及材料堆放加工場地應(yīng)放在附近坡地較緩地帶，但不得妨礙洞口及截水 溝結(jié)構(gòu)的設(shè)置，施工用電可就近接入，施工用水可就近提取。 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 20 9 隧道通風(fēng)設(shè)計 根據(jù)交通量情況及隧道長度、縱坡，經(jīng)計算本隧道通風(fēng)需風(fēng)量為：253.8m 3/s， 需風(fēng) 量均以換氣及火災(zāi)排煙控制。 隧道通風(fēng)考慮正常、阻塞和火災(zāi)三種情況，經(jīng)計算確定本隧道采用全射流縱向通風(fēng)， 共需安裝 8 臺射流風(fēng)機。 射流風(fēng)機選用 φ1120 型，風(fēng)機技術(shù)參數(shù)：軸向推力 1124N，出口風(fēng)速 30m/s，流量 30.0 m3/s，電機功率 30Kw，風(fēng)機轉(zhuǎn)速 1470r/min。 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 21 10 隧道照明設(shè)計 10.1 照明設(shè)計亮度 隧道照明依據(jù)《公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計規(guī)范》的要求設(shè)計，為保證行車安全，照明計 算行車車速采用 40Km/h,洞外環(huán)境取 3500cd/m2 。隧道內(nèi)照明設(shè)計亮度見下表： 表 10-1 隧道內(nèi)照明設(shè)計亮度 區(qū) 段 亮度（cd/m 2） 長度(m) 入口段 42.0 22x2 過渡段 1 12.6 26x2 過渡段 2 4.2 44x2 中間段(基本照明) 2.5 全隧道 應(yīng)急照明 0.5 全隧道 10.2 燈具及燈具布置形式 隧道內(nèi)照明采用高壓鈉燈，基本照明按兩側(cè)交錯式布燈，間距取 5 米。照明燈具安 裝高度為 5.3 米，所有燈具均位于隧道建筑限界以外。 隧道內(nèi)應(yīng)急照明采用洞外不間斷電源供電，應(yīng)急照明燈平時兼基本照明。 10.3 洞外引道照明 在隧道洞外引道應(yīng)布設(shè)路燈，由設(shè)計規(guī)范確定引導(dǎo)照明路面設(shè)亮度為 0.5cd/m2 ，長 度為 60 米。 10.4 照明組合方式 隧道內(nèi)照明按晴天、陰天、夜間和深夜分四級控制。 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 22 晴天：洞內(nèi)全部燈具開啟，洞外路燈關(guān)閉。 陰天：加強燈開啟部分，基本燈全開,洞外路燈關(guān)閉。 夜間：加強燈全關(guān)，基本燈全開,洞外路燈開啟。 深夜：加強燈全關(guān)，基本燈開啟一半,洞外路燈開啟。 11 監(jiān)控系統(tǒng)及防災(zāi)系統(tǒng) 11.1 系統(tǒng)概況 杵嶺公路隧道屬長隧道，在重點保證運營安全的前提下，本著“實用、可靠、經(jīng)濟” 的原則，考慮設(shè)置監(jiān)控系統(tǒng)及防災(zāi)系統(tǒng)。該公路隧道按其長度和交通狀況，交通工程等級 為 A 級。設(shè)置八個監(jiān)控系統(tǒng)及防災(zāi)系統(tǒng)： 1）交通監(jiān)視和控制系統(tǒng)； 2）通訊系統(tǒng)； 3）環(huán)境檢測系統(tǒng)； 4）運營通風(fēng)系統(tǒng)； 5）照明系統(tǒng)； 6）報警、消防系統(tǒng)； 7）供電系統(tǒng)； 8）中央控制系統(tǒng)。 11.2 交通監(jiān)視控制系統(tǒng) 系統(tǒng)由中控室的交通監(jiān)控計算機、閉路電視系統(tǒng)、可變情報板、可變限速標(biāo)志、視頻 車輛檢測器、入口信號燈及車道表示器等組成。 閉路電視系統(tǒng)：洞內(nèi)攝像機間距 160m，洞口各設(shè)一臺，以及與其相關(guān)的顯示及傳輸、 控制系統(tǒng)。視頻車輛檢測器攝像頭與 CCTV 系統(tǒng)合用。 交通信號燈或車道表示器：洞內(nèi) 250m,洞口各一道。 可變情報板：洞內(nèi) 3000m，洞口各一道。 可變限速標(biāo)志：洞內(nèi) 1000m，洞口各一道。 洞口各設(shè)一道超高監(jiān)測系統(tǒng)。 11.3 通信系統(tǒng) 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 23 系統(tǒng)由緊急電話、電視監(jiān)控、廣播和無線通信組成。 緊急電話系統(tǒng)：洞內(nèi) 250m 一處，設(shè)于前進方向右側(cè)。 有線廣播系統(tǒng)：間距 160m，設(shè)于前進方向左側(cè)。 無線通信：由四信道基站、光中繼器、天線、光傳輸設(shè)備等組成。 11.4 通風(fēng)系統(tǒng) 針對隧道的交通量、交通特征、自然地理條件、工程條件、經(jīng)濟和技術(shù)條件，綜合比 選后采用射流風(fēng)機縱向式通風(fēng)。通風(fēng)設(shè)計按單洞雙向行車考慮。 通風(fēng)控制： 1）正常狀態(tài)：CO≤150ppm;煙霧濃度 VI≤0.009m -1(透過率 47.5%); 2）阻滯狀態(tài)：20min 內(nèi) CO≤300ppm； 3）火災(zāi)發(fā)生時風(fēng)機采用緊急狀況進行排煙，洞內(nèi)縱向風(fēng)速 2.5m/s。 11.5 通報、報警系統(tǒng) 1）手動報警按鈕：50m 一處，設(shè)于消防栓箱上； 2）自動報警裝置：設(shè)于消防栓箱上； 3）火災(zāi)檢測器：貫穿全隧道的感溫光纖電纜； 4）緊急電話：50m 一處； 5）交通信號燈、情報板：按有關(guān)上述規(guī)定設(shè)置。 11.6 消防系統(tǒng) 1）滅火器：50m 一處，2 個一組，設(shè)于消防栓箱中； 2）消防栓箱：50m 一處，既能噴水，也能噴泡沫。 11.7 救援系統(tǒng) 1）兩洞口均設(shè)隧道管理所消防隊，消防車 2 輛（其中一輛為干粉消防車），救援車一 輛； 2）地方專業(yè)消防隊。 11.8 供電系統(tǒng) 供電電源：均由 110kv 變電站出線，用 35kv 架空線路分別供至兩洞口，在兩端洞口各 設(shè) 35/10kv 變電所向隧道供電。隧道兩端洞口電源互為備用（單回路供電）。本隧道照明、 通信、信號、監(jiān)控、報警、監(jiān)測、消防、通風(fēng)等電力負(fù)荷均為一級負(fù)荷。洞口及洞內(nèi)風(fēng)機 房變配電設(shè)施均設(shè)置防雷接地設(shè)施。 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 24 11.9 中央控制系統(tǒng) 本系統(tǒng)主要由綜合控制臺、模擬顯示屏幕、監(jiān)視器柜、中心計算機網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。實施中 心控制的項目有：通風(fēng)控制、照明、交通流檢測與控制、環(huán)境檢測、光強檢測、閉路電視、 緊急電話、無線廣播、無線通信、火災(zāi)報警等。 各系統(tǒng)的啟動、運行與停止的控制裝置 集中設(shè)置于管理所內(nèi)。監(jiān)控中心計算機網(wǎng)絡(luò)由雙中心計算通過以太網(wǎng)工作站、模擬顯示屏 幕操作站、通信工作站組成。 12 環(huán)境保護 采用隧道方案有著節(jié)約土地資源，減少對地表生態(tài)環(huán)境的破壞，起著保護生態(tài)環(huán)境之 作用。在隧道設(shè)計中考慮了環(huán)境保護因素，盡量避免因人為的因素而導(dǎo)致新的山體病害的 產(chǎn)生，盡量進少對工程附近的歷史文物、風(fēng)景區(qū)、建筑、居民生活、生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境的不 良影響。為此，在環(huán)保設(shè)計中主要考慮了采取以下幾個措施： 1）在隧道設(shè)計時采用早進洞、晚出洞的原則，減少深挖路段，保護自然坡體及植被。 2）在隧道設(shè)計時，考慮隧道開挖對隧道頂?shù)乃暮娃r(nóng)作物的影響，避免地表水流失， 以保護地表植被。 3）隧道開挖石渣盡可能縱向調(diào)配，作路基填料。棄方根據(jù)實際情況，集中堆放在專門 棄渣場地。渣體堆放時，應(yīng)做好坡腳擋墻防護，以防止洪水沖走，形成人為泥石流，并在 棄渣頂覆蓋土層，復(fù)墾還田或植樹造林。 4）洞口設(shè)計注意和周圍環(huán)境的協(xié)調(diào)，洞口邊仰坡開挖嚴(yán)禁放大炮，并作永久防護（護 坡工程），防護采用綠色（植物）防護。 5）隧道內(nèi)及洞頂水的排放，結(jié)合周圍環(huán)境排放。 6）做好施工場地竣工后的清理、綠化及復(fù)耕還田工作，保護自然環(huán)境。 7）施工中對環(huán)境可能產(chǎn)生危害的廢水，化學(xué)漿液，處理后方可排放。 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 25 13 拱形曲墻式襯砌結(jié)構(gòu)計算 13.1 基本資料 公路等級 次干路Ⅱ級 圍巖類別 Ⅴ類 圍巖容重 318/sKNm?? 襯砌材料 C25 混凝土 彈性抗力系數(shù) 60./? 材料容重 32h?? 彈性模量 69.51EKPa 二襯厚度 d=0.45m 圖 13—1 襯砌結(jié)構(gòu)斷面 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 26 13.2 荷載確定 13.2.1 圍巖豎向壓力 根據(jù)《公路隧道設(shè)計規(guī)范》(JTG D70-2004)的有關(guān)計算公式及已知的圍巖參數(shù)，代入 公式： (13-1) 10.452Sq????? 其中：S——圍巖的級別，取 S=5；γ——圍巖容重，取 γ=18 KN/m 3；ω——寬度影 響系數(shù)，由式 ω=1+i(B-5)計算，B 為隧道寬度，B=12.3+2×0.1=12.5m，式中 0.1 為一側(cè) 平均超挖量;B5 時，取 i =0.1，ω=1+0.1×(12.5-5)=1.75 所以圍巖豎向荷載 5-1 2q=0.428.704=9.KN/m?? 式中：0.4 為折減系數(shù)，此處超挖回填層重忽略不計。 13.2.2 計算襯砌自重 根據(jù)中南大學(xué)主編的《隧道工程》第五章的規(guī)定： (13-2) 20g=.5()=.5(04.529.1375KN/mnhdr????? 根據(jù)我國復(fù)合式襯砌圍巖壓力現(xiàn)場量測數(shù)據(jù)和模型實驗，并參考國內(nèi)外有關(guān)資料，建 議Ⅱ類圍巖襯砌承受 80%-60%的圍巖壓力，為安全儲備這里?。?7 KN/m 2 （1）全部垂直荷載 (13-3)2q=67+g8.5/ （2）圍巖水平均布壓力 (13-4)2e0.4.=31.KN/m? 其中：Ⅴ類圍巖壓力的均布水平力 ，這里取中間值 0.41=()q32? 13.3 襯砌幾何要素 13.3.1 襯砌幾何尺寸 內(nèi)輪廓線半徑： 125.7rm? 內(nèi)徑所畫圓曲線的終點截面與豎直軸的夾角：α=102.4864° 拱頂截面厚度 =0.45 m ,拱底截面厚度 =0.45m。0dnd 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 27 13.3.2 半拱軸線長度 S 及分段軸長△S (13-5)102.4863.1570.968r m??????? 將半拱軸長度等分為 8 段，則 (13-6) (13-7) 881.2734.10095hSE???? 13.3.3 各分塊截面中心幾何要素 1）與豎直軸的夾角 i? 由于所要平均分配的弧長均在同一園周上，因此，各弧段對應(yīng)的圓心角也是相等的，即 102.486/12.08?? ??21.8025.61?????? 334?? ??4343?? 545 ??65.7.8?? 76128097?? ??871206??????4???? 角度閉合差 。? 2）接縫中心點坐標(biāo)計算 計算時采用以下計算公式： (13-8)(5.704/2)sinix??? (13-9)(1co)i iy?? 具體數(shù)值見表 13-1。 13.4 計算位移 13.4.1 單位位移： 用辛普生法近似計算（《結(jié)構(gòu)力學(xué)教程Ⅰ》第 8 章詳細(xì)介紹計算原理），按計算列表 進行。單位位移的計算見表 13-1。 .6/. 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 28 (13-10)8 6114.30153.4976.010hhMSsdEII?? ?????????? （13-11)8 612120 .2.2.453shhyII? ? (13-12) 228 6204.31091.5 =7.801ShhdsEII?? ????????? 計算精度校核為： (13-13)6612(45.902.57.8)4.5????? (13-14) 28 6).319643.02.10hsSyEI???????? 閉合差 。0 表 13-1 單位位移計算表 截 面 α(°) sinα cosα x y d 1/I y/I y 2/I (1+y)2/I 積分 系數(shù) 1/3 0 0.0000 0.0000 1.0000 0.0000 0.0