沖埡口隧道初步設(shè)計巖土工程畢業(yè)設(shè)計計算書1

1、本科畢業(yè)設(shè)計（論文）題目：沖埡口隧道初步設(shè)計 院（系）： 建筑工程學(xué)院 專 業(yè)： 土木工程 班 級： 090712 學(xué) 生： 學(xué) 號： 090712321 指導(dǎo)教師： 王 亮 2013年 6月沖埡口隧道初步設(shè)計摘要為全面完善自己在大學(xué)所學(xué)知識并對其進(jìn)行綜合性訓(xùn)練，特進(jìn)行源于工程實際的隧道設(shè)計。與此同時，由于交通事業(yè)的發(fā)展及人類生產(chǎn)、生活的不斷需求，世界各國所建交通隧道的里程得到迅速延長,隧道工程建設(shè)已經(jīng)成為社會發(fā)展和人類生活中非常重要的內(nèi)容。通過對隧道施工設(shè)計等方面進(jìn)行一次全面的、系統(tǒng)的訓(xùn)練，了解隧道施工設(shè)計所包括的工作內(nèi)容、工作程序。沖埡口隧道位于貴州省畢節(jié)市境內(nèi)，屬杭瑞高速公路貴州畢節(jié)至都

2、格段。隧道全長1410m。設(shè)計的主要內(nèi)容有：隧道路線方案的擬定比選、隧道幾何設(shè)計、襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計、防排水設(shè)計，并進(jìn)行隧道襯砌的結(jié)構(gòu)計算，同時還有隧道通風(fēng)、照明的計算和設(shè)計。最終的設(shè)計成果包括：設(shè)計說明書、隧道圍巖襯砌計算書、隧道通風(fēng)計算書、隧道照明計算書、線路平面圖、縱斷面設(shè)計圖、建筑限界及內(nèi)輪廓圖、洞門及明洞設(shè)計圖、橫通道設(shè)計圖、緊急停車帶設(shè)計圖及分布圖、各級圍巖襯砌設(shè)計圖、防排水設(shè)計圖、通風(fēng)機布置圖、照明燈具布置圖。 關(guān)鍵詞：隧道；結(jié)構(gòu)計算；斷面；襯砌；防排水；洞門；通風(fēng)；照明 preliminary design of chong ya kou tunnelabstractin order

3、 to complete the knowledge which study in the college. at the same time, rapidly extended transport development and human production and life of constant demand, the world built by the mileage of the traffic tunnel, the tunnel construction has become a very important element of social development an

4、d human life. to conduct a comprehensive, systematic training for tunnel construction design including job content, work procedures, design of tunnel construction in tunnel engineering design and construction work to lay a good foundation for future. chong ya kou road tunnel in gui zhou province, be

5、long to hang rui highway gui zhou line from bi jie to du ge. tunnel length 1410m. design of the main content include: the tunnel route plan formulation selection, the design of the cross section, the design of the portal, the design of the lining structure, the design of waterproof and drainage, and

6、 the tunnel two lining structure calculation, and the design and calculation of tunnel ventilation and lighting. the final outcome of the design include: the design specification, tunnel lining, tunnel ventilation calculation, the calculation of tunnel lighting, route plan, profile design, the desig

7、n of cross-sectional, architectural boundaries and the lining of the inside contour, the design of entrance and portal, ventilation layout, lighting arrangement. key words: tunnel, structural calculation, lining, waterproof and drainage, ventilated, lighting主 要 符 號 表 彈性抗力系數(shù) 圍巖容重 二次襯砌厚度 襯砌矢高 偏心距 寬度影響

8、系數(shù) 隧道設(shè)計風(fēng)速 利用系數(shù) 光通量 養(yǎng)護(hù)系數(shù) 燈具布置數(shù)量 燈具間距 路面平均照度目錄摘要iabstractii主 要 符 號 表i1 緒論11.1 課題背景及目的11.2國內(nèi)外研究情況11.3本設(shè)計研究的主要內(nèi)容及研究方法21.3.1 主要內(nèi)容：21.3.2 研究方法22 工程概況32.1 工程簡介32.2 地形地貌及工程地質(zhì)條件32.2.1 地理位置及地形32.2.2 地質(zhì)情況32.2.3地震32.2.4 氣象條件32.2.5水文地質(zhì)條件32.2.6環(huán)境條件43 隧道總體設(shè)計53.1隧道選址53.1.1隧道路線方案53.1.2隧道方案比選53.2隧道的幾何設(shè)計63.2.1隧道的平面設(shè)計6

9、3.2.2隧道縱斷面設(shè)計63.2.3隧道接線73.2.4隧道凈空斷面橫斷面設(shè)計73.2.5緊急停車帶83.2.6橫洞104 隧道結(jié)構(gòu)構(gòu)造114.1隧道襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計114.1.1一般規(guī)定114.1.2襯砌設(shè)計114.2洞門124.2.1一般規(guī)定124.2.2建筑材料124.2.3洞門設(shè)計124.3明洞134.4隧道的防水與排水134.4.1隧道洞口的防排水134.4.2隧道明洞的防排水144.4.3隧道洞身襯砌防排水144.4.4注漿堵水145 襯砌結(jié)構(gòu)計算155.1基本資料155.1.1巖體特性155.1.2襯砌材料155.1.3結(jié)構(gòu)尺寸155.2基本計算數(shù)據(jù)165.2.1圍巖壓力的確定165

10、.3 繪制分塊圖165.4計算半拱軸線長度175.4.1求水平線以下邊墻的軸線半徑，其與水平線的夾角175.5計算各分段截面中心的幾何要素185.5.1求各截面與豎軸的夾角185.5.2求各截面的中心坐標(biāo)195.6計算基本結(jié)構(gòu)的單位位移195.7計算主動荷載在基本結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的位移和215.7.1襯砌每一塊上的作用力215.7.2主動荷載在基本結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生的內(nèi)力215.7.3 主動荷載位移245.7.4 墻底位移計算255.8 解主動荷載作用下的力法方程255.9 求主動荷載作用下各截面的內(nèi)力265.10求單位彈性反力及相應(yīng)摩擦力作用下，基本結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的變位和275.10.1各接縫處的抗力強度27

11、5.10.2各襯砌上的抗力集中力285.10.3抗力集中力與摩擦力的合力285.10.4計算單位抗力及相應(yīng)的摩擦力在基本結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的內(nèi)力295.10.5計算作用理產(chǎn)生的荷載位305.11單位彈性反力作用下的力法方程315.12 最大彈性反力值的計算325.13 計算初砌截面總的內(nèi)力335.13.1 初砌各截面內(nèi)力335.13.2 校核計算精度345.14 繪制內(nèi)力圖355.15襯砌截面強度驗算356 隧道通風(fēng)設(shè)計及計算376.1基本資料376.2通風(fēng)方式的確定376.3需風(fēng)量的計算386.3.1稀釋co濃度的需風(fēng)量計算386.3.2稀釋煙霧濃度的需風(fēng)量計算406.3.3稀釋空氣異味的需風(fēng)量計算

12、416.4通風(fēng)計算426.4.1計算條件426.4.2隧道內(nèi)所需升壓力計算426.5通風(fēng)機臺數(shù)的計算446.6風(fēng)機的布置457 照明設(shè)計及計算467.1隧道照明區(qū)段的劃分及亮度467.1.1洞外接近段467.1.2洞內(nèi)照明467.2照明布置487.2.1中間段照明計算487.2.2入口段照明計算487.2.3過渡段照明計算497.2.4出口段照明計算507.2.5緊急停車帶照明計算508 結(jié) 論52參考文獻(xiàn)53致 謝54畢業(yè)設(shè)計（論文）知識產(chǎn)權(quán)聲明55畢業(yè)設(shè)計（論文）獨創(chuàng)性聲明56附錄571 緒論1.1 課題背景及目的為全面完善自己在大學(xué)所學(xué)知識并對其進(jìn)行綜合性訓(xùn)練，特進(jìn)行源于工程實際的秦嶺地

13、區(qū)新建隧道設(shè)計。與此同時，由于交通事業(yè)的發(fā)展及人類生產(chǎn)、生活的不斷需求，世界各國所建交通隧道的里程得到迅速延長,隧道工程建設(shè)已經(jīng)成為社會發(fā)展和人類生活中非常重要的內(nèi)容。通過對隧道施工設(shè)計等方面進(jìn)行一次全面的、系統(tǒng)的訓(xùn)練，了解隧道施工設(shè)計所包括的工作內(nèi)容、工作程序等，為今后從事隧道工程設(shè)計、施工工作打下良好的基礎(chǔ)。沖埡口公路隧道位于貴州省畢節(jié)市境內(nèi)，屬杭瑞高速公路貴州省畢節(jié)至都格段，是我國高速公路網(wǎng)中的一條東西橫線，編號為g56，它起于浙江杭州，終于云南瑞麗。此題目來源于工程實際，通過對此題目的完成要求對隧道設(shè)計的初步階段有完整的掌握，為今后工作實際問題的解決做實戰(zhàn)準(zhǔn)備。隧道工程是土木工程的重要

14、研究領(lǐng)域，目前世界上的隧道設(shè)計方法經(jīng)過幾十年的完善，已經(jīng)提出了比較成熟的設(shè)計方法，世界上大多采用的施工方法主要有新奧法、地下連續(xù)墻法、臺階法、盾構(gòu)法、全斷面法等。其中新奧法是采用最多的方法。我國的隧道及地下工程在施工技術(shù)上居于世界先進(jìn)水平的行列。但是目前我國的隧道建設(shè)還存在許多應(yīng)該解決的問題，如地下空間的利用與開發(fā)還屬于粗放型，配套設(shè)備的國產(chǎn)能力低，施工效率低，環(huán)境差。施工超前地質(zhì)預(yù)報水平低，不良地質(zhì)條件的綜合技術(shù)水平不高等不利因素。但是隨著施工技術(shù)的不斷發(fā)展，這些問題將在不久的將來得到有效的解決。 1.2國內(nèi)外研究情況國內(nèi)外隧道施工中形成了兩大理論體系：一種是20世紀(jì)20年代提出的傳統(tǒng)“松弛

15、荷載理論”，其核心內(nèi)容是穩(wěn)定的圍巖有自穩(wěn)能力，對隧道不產(chǎn)生荷載，而不穩(wěn)定的巖體則可能產(chǎn)生坍塌，需要用支護(hù)結(jié)構(gòu)予以支承巖體荷載。這樣，作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的荷載就是圍巖在一定范圍內(nèi)由于松弛并可能坍塌的巖體重力。另一種是20世紀(jì)50年代提出的“巖承理論”。其核心內(nèi)容是隧道圍巖穩(wěn)定顯然是巖體自身有承載自穩(wěn)能力，不穩(wěn)定圍巖喪失穩(wěn)定是具有一個過程的，如在這個過程中提供必要的支護(hù)或限制，則圍巖仍然能夠保持穩(wěn)定狀態(tài)?！皫r承理論”則是在新奧法設(shè)計施工的基礎(chǔ)上提出來的。隧道修建技術(shù)的進(jìn)步為長大隧道工程和開發(fā)利用地下空間奠定了基礎(chǔ)，同時，大規(guī)模的地下工程的建設(shè)也必將對隧道建設(shè)技術(shù)提出新的更高要求。為了適應(yīng)今后隧道工程

16、大規(guī)模發(fā)展的需要，展望隧道施工的發(fā)展方向，隧道施工應(yīng)開展以下方面的研究：（1）隧道施工階段中的地質(zhì)勘探工作（2）加強隧道機械化施工（3）發(fā)展隧道治水和融冰的技術(shù)（4）加強隧道的防火效果（5）加強應(yīng)用施工新技術(shù)的研究（6）發(fā)展高性能混凝土施工技術(shù)，完善施工工藝，改善施工環(huán)境，提高支護(hù)質(zhì)量、速度和效果。（7）加強對預(yù)制拼裝式襯砌的研究應(yīng)用（8）加強隧道施工現(xiàn)代化管理采用現(xiàn)代化管理方式可最大限度的發(fā)揮機械效率，確保工程質(zhì)量和進(jìn)度。1.3本設(shè)計研究的主要內(nèi)容及研究方法1.3.1 主要內(nèi)容：本設(shè)計研究的是沖埡口隧道初步設(shè)計，公路等級為單向雙車道汽車專用公路隧道。本設(shè)計研究的主要內(nèi)容有:線路的方案比選（包

17、括至少兩個方案的比較）隧道的幾個設(shè)計(包括橫、縱斷面設(shè)計，洞門設(shè)計，明洞設(shè)計，橫通道，緊急停車帶)隧道防、排水設(shè)計 隧道襯砌結(jié)構(gòu)計算隧道運營通風(fēng)設(shè)計及計算隧道運營照明設(shè)計及計算 隧道結(jié)構(gòu)計算1.3.2 研究方法對于該題目的研究采用將力學(xué)計算、數(shù)值分析以及經(jīng)驗評估融為一體的方法，在地形、地貌、地質(zhì)、氣象、社會人文和環(huán)境等調(diào)查的基礎(chǔ)上，根據(jù)公路等級、隧道長度、交通量以及環(huán)保要求，對隧道進(jìn)行初步階段的設(shè)計。2 工程概況2.1 工程簡介沖埡口隧道位于貴州省畢節(jié)市境內(nèi)，屬杭瑞高速公路貴州畢都段。隧道為單向雙車道隧道，左線起訖樁號zk81+110zk82+255，全長1145m，右線起訖樁號yk80+82

18、5yk82+235，全長1410m。隧道進(jìn)口段左右線間距為95m，出口段左右線間距為15.96m，部分為小凈距隧道。設(shè)置人行橫洞2處，車行橫洞1處。2.2 地形地貌及工程地質(zhì)條件2.2.1 地理位置及地形本路段屬侵蝕中山地貌區(qū)，山體主要由三疊系下統(tǒng)飛仙關(guān)組(t1f)強、中風(fēng)化砂巖組成。隧道區(qū)山巒起伏相連，整體地形較陡，自然坡度角約35-46。2.2.2 地質(zhì)情況本路段地質(zhì)復(fù)雜，處于川滇經(jīng)向構(gòu)造帶和川黔經(jīng)向構(gòu)造帶之間過渡地帶，構(gòu)造簡單，為單斜地層，主要巖性由新至老為三疊系下統(tǒng)飛仙關(guān)組強、中風(fēng)化粉砂巖構(gòu)成。2.2.3地震本路段地處山區(qū)，基本處于地質(zhì)構(gòu)造相對穩(wěn)定的地質(zhì)環(huán)境所處區(qū)域的地震動峰值加速度為

19、0.05，地震基本烈度為度。2.2.4 氣象條件本路段位于亞熱帶至溫帶云貴高原濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，降水量充沛，無霜期長，嚴(yán)寒酷暑時間較短，無霜期約250天，年平均氣溫11-15，年平均最低氣溫0-4，無酷暑嚴(yán)寒，氣候溫和，年均降雨量1250mm。2.2.5水文地質(zhì)條件地表水不發(fā)育，僅于隧道進(jìn)出口外側(cè)沖溝中存在雨源型地表小徑流，預(yù)計有水，旱季水量小或斷流。地下水主要由第四系空隙潛水、基巖裂隙水。區(qū)域內(nèi)總體水文地質(zhì)條件簡單。2.2.6環(huán)境條件隧址區(qū)斜坡下部地帶種植旱地植物，植被少量發(fā)育，山體頂部植被較發(fā)育，以灌木為主。3 隧道總體設(shè)計3.1隧道選址3.1.1隧道路線方案根據(jù)設(shè)計任務(wù)書的規(guī)定以及地形圖和

20、水文地質(zhì)情況了解，參考公路隧道設(shè)計細(xì)則jtgtd702010對隧道選址，現(xiàn)對隧道進(jìn)行多方案比選，比選方案羅列如下：方案a：左線起訖樁號zk81+110（地面高程1542.0m）zk82+255（地面高程為1554.2m），全長1145m；右線起訖樁號yk80+825（地面高程1542.6m）yk82+235（地面高程1554.2m），全長1410m。方案b：將a方案左線下移，從zk81+100（地面高程為1564.2m）zk82+255（地面高程為1554.2m），全長1155m。右線同a方案。方案c：左線起訖樁號zk81+260（地面高程為1614.1）zk82+255（地面高程為1554.

21、2），全長995m。右線同a方案。3.1.2隧道方案比選根據(jù)地形圖和各種調(diào)查資料，進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟比較之后，最后確定一條路線。比較要點是：線形適當(dāng)（平面順適、縱坡均衡、橫面合理），順應(yīng)地形，路線延長對鄰近地區(qū)的影響；安全性、用地、建設(shè)投資、養(yǎng)護(hù)費、行駛性能、施工的難易、與當(dāng)?shù)丨h(huán)境和景觀相協(xié)調(diào)等。（1）地形條件與隧道位置選擇越嶺路線的隧道，應(yīng)進(jìn)行較大面積的方案選擇，擬定不同的越嶺標(biāo)高進(jìn)行全面的技術(shù)、經(jīng)濟比較，選擇工程地質(zhì)條件較好的地段穿越。因為大面積方案已大致確定，所以只需要對標(biāo)高，和施工地段優(yōu)劣情況進(jìn)行選擇。當(dāng)隧道口標(biāo)高低時，則隧道長，但展線短、線路拔起高度小、運營條件好，如方案a、b；當(dāng)隧道口

22、標(biāo)高高時，隧道短，但展線長、線路拔起高度大、運營條件差，如方案c。（2）地質(zhì)條件與隧道位置選擇一般情況下，隧道位置應(yīng)盡可能選擇在地質(zhì)構(gòu)造簡單、節(jié)理裂隙不發(fā)育、巖性較好的穩(wěn)固的地層中通過，盡量避免穿越偏壓大，地下水豐富和排水困難的溝谷低洼處等不良地質(zhì)地段，以及地質(zhì)構(gòu)造極為復(fù)雜，含有有害氣體、高溫等地層。若必須通過時，應(yīng)有切實可靠的工程措施。a、b、c三個方案均無不良地質(zhì)情況，但a方案中隧道左線入口處處于偏壓狀態(tài)。因此方案a中的左線入口段對設(shè)計、施工及輔助施工等標(biāo)準(zhǔn)要求較高。（3）洞口與隧道位置選擇隧道洞口地質(zhì)條件較差，巖層多破碎、松散、風(fēng)化嚴(yán)重，當(dāng)開挖進(jìn)洞時破壞了山體原有的平衡，極易產(chǎn)生坍方、順

23、層滑動，古滑坡復(fù)活等現(xiàn)象。故規(guī)定“一般情況，隧道宜早進(jìn)洞，晚出洞”。盡量根據(jù)地形、地質(zhì)，考慮隧道仰坡和路塹邊坡的穩(wěn)定性，避開不良地質(zhì)段。隧道進(jìn)出口中線力求與地形等高線正交或接近正交穿越最為有利。若不能滿足，則要盡量要以大角度斜交進(jìn)洞，保證地形等高線與線路中線斜交角度大于45為上，但松軟地層中，不宜采用斜交洞口。a、b、c三個方案洞口地質(zhì)情況良好，a方案進(jìn)出口皆與等線大角度相交，但b、c方案進(jìn)口段與與等高線斜角角度大約為45。表3.1方案比較表 方案優(yōu)劣a地質(zhì)情況良好，高程最低，洞門中線與地形等高線大角度相交，線形適當(dāng)，順應(yīng)地形，線路長度適中，運營條件好隧道左線入口處處于偏壓狀態(tài)，設(shè)計、施工及輔

24、助施工等標(biāo)準(zhǔn)要求較高。b地質(zhì)情況良好，高程較低，運營條件較好，線形適當(dāng)，順應(yīng)地形線路長，與公路銜接曲率大，與公路整體設(shè)計協(xié)調(diào)適應(yīng)性較差，洞門中線與地形等高線夾角約為45c地質(zhì)情況良好，線路最短，線形適當(dāng)展線較長，高程最高，運營相對較困難，洞門中線與地形等高線夾角約為45 綜合各方面因素考慮，最終選擇方案a。3.2隧道的幾何設(shè)計3.2.1隧道的平面設(shè)計 隧道平面設(shè)計是指隧道中心線在水平面上的投影。隧道是線路的一個組成部分，因此，隧道的平面線形除應(yīng)滿足公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定外，還應(yīng)考慮到由于隧道內(nèi)的運營和養(yǎng)護(hù)條件比洞外明線差的特點，應(yīng)適當(dāng)提高現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)。隧道內(nèi)應(yīng)避免設(shè)置平曲線，因為隧道位于曲線上，通常

25、需要設(shè)置超高和加寬，使得施工變得復(fù)雜，而且斷面不統(tǒng)一，以及對于隧道洞口連接過渡段的設(shè)計、施工要求較高。所以本設(shè)計未設(shè)置平曲線。3.2.2隧道縱斷面設(shè)計隧道縱斷面是隧道中心線展直后在垂直面上的投影。隧道內(nèi)線路坡度可設(shè)置為單面坡（即向隧道一段上坡或下坡）或人字坡（即從隧道中間向洞口兩端下坡）兩種。一般單向坡多數(shù)處在越嶺線路的展線及沿河（溪）線隧道中，單向坡隧道對運行時通風(fēng)排水有利，尤其是下行單向隧道通風(fēng)條件較好，但在上方洞施工困難，特別在有較大地下水時更難。人字坡常出現(xiàn)在越嶺隧道中，人自破有利于從兩端施工時的出渣和排水，但對運營通風(fēng)不利。隧道內(nèi)縱面線形，應(yīng)以行車安全、排水、通風(fēng)、防災(zāi)為基礎(chǔ)，并根據(jù)

26、施工期間的排水、出渣、材料運輸?shù)纫蟠_定。隧道內(nèi)應(yīng)盡量設(shè)置緩坡，但隧道內(nèi)縱坡不應(yīng)小于0.3%，有考慮到施工誤差，一般不要小于0.3% 0.5%。隧道的最大值應(yīng)該充分考慮：施工中出渣或材料運輸?shù)淖鳂I(yè)效率（縱坡過大則作業(yè)效率低）；營運期車輛行駛的安全和舒適性；營運通風(fēng)的要求等因素，一般情況不應(yīng)大于3%；受地形條件限制時，高速公路、一級公路的中、短隧道可適當(dāng)加大，但不宜大于4%。由上述規(guī)定考慮到地形條件將隧道的縱斷面選擇為1.9%的單面坡。3.2.3隧道接線隧道洞口連接線的平面及縱斷面線形應(yīng)與隧道線形相配合，應(yīng)當(dāng)有足夠的視距和行駛安全，尤其在進(jìn)口一側(cè)，需要在足夠的距離外能夠識別隧道洞口。即隧道洞口內(nèi)

27、外各3s設(shè)計速度行程長度范圍的平面、縱面線形應(yīng)一致，有條件時縱面線形宜取5s設(shè)計速度行程。3.2.4隧道凈空斷面橫斷面設(shè)計隧道凈空是指隧道襯砌的內(nèi)輪廓線所包圍的空間，包括隧道建筑界限通風(fēng)及其他所需的斷面積。a.建筑界限公路隧道的建筑界限，不僅要提升汽車行駛的空間，還要考慮汽車行駛的安全、快捷、舒適和防災(zāi)等，因此要求設(shè)計應(yīng)充分研究各種車道與公路設(shè)施之間所處的空間關(guān)系，任何部件（包括通風(fēng)、照明、安全、監(jiān)控和內(nèi)裝等附屬設(shè)施）均不得侵入隧道建筑限界之內(nèi)。 建筑界限由行車道寬度、側(cè)向?qū)挾?、人行道或檢修道等組成。在建筑限界內(nèi)，不得有任何部件侵入。根據(jù)公路隧道設(shè)計細(xì)則jtgtd70-2010中表5.1.3雙

28、向行車公路隧道建筑限界橫斷面最小寬度，可得：w行車道寬度，取7.5m；c余寬，取0.25m；h凈高，一般取5m；l側(cè)向?qū)挾?，；e建筑限界頂角寬度，；r或j人行道或檢修道寬度，取0.75；則該隧道標(biāo)準(zhǔn)斷面建筑界限如圖3.1所示： 圖3.1 標(biāo)準(zhǔn)斷面建筑界限（單位：cm）b.內(nèi)輪廓線 隧道的內(nèi)輪廓線設(shè)計除應(yīng)符合隧道建筑限界的規(guī)定外，還應(yīng)滿足洞內(nèi)路面、排水設(shè)施、裝飾的須要，并為通風(fēng)、照明、消防、監(jiān)控、營運管理等設(shè)施提供安裝空間，同時考慮圍巖變形、施工方法影響的預(yù)留富余量，使確定的斷面形式及尺寸符合安全、經(jīng)濟、合理的原則。隧道斷面宜采用內(nèi)輪統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，即拱部為單心圓，側(cè)墻為大半徑圓弧，仰拱與側(cè)墻間用小半

29、徑連接。因此，橫斷面設(shè)計時，應(yīng)盡力選擇凈斷面利用率高、結(jié)構(gòu)受力合理的襯砌形式。根據(jù)地質(zhì)條件可知，隧道進(jìn)出口段為v類圍巖，洞身為類圍巖。故采用受力較好，斷面相對更經(jīng)濟合理的三心圓曲墻式襯砌。又因該隧道為單項交通，路面橫坡取單面坡，進(jìn)行單面坡隧道橫斷面設(shè)計時應(yīng)滿足以下要求： （1）建筑限界底邊應(yīng)與路面重合，建筑限界頂邊線應(yīng)平行于路面。 （2）檢修帶或人行道內(nèi)邊緣高度h相對與路面保持不變，設(shè)置傾向路面一側(cè)的0.5%1%的橫坡。 （3）檢修道或人行道的邊線應(yīng)保持鉛垂。 （4）建筑限界車行道邊線垂直于路面，高度保持不變。 （5）隧道內(nèi)輪廓斷面與建筑限界行車限界最小間距宜大于10cm，與人行道或檢修道限界

30、線最小間距宜大于5cm。則隧道內(nèi)輪廓線如圖3.2所示：該隧道為長隧道，因而需要設(shè)置緊急停車帶，如圖3.3所示。在整個隧道中，設(shè)置了兩個人行橫通道（圖3.4所示），一個車行橫通道（圖2.5所示）。3.2.5緊急停車帶沖埡口公路隧道按單向雙車道專用高速公路設(shè)計，左線全長1145m，右線全長1410m，屬長隧道，因而需要設(shè)置緊急停車帶，所以行車方向的右側(cè)設(shè)置緊急停車帶。緊急停車帶的位置在右線線設(shè)在k81+500，在左線設(shè)在k81+600處。停車帶的路面橫坡取為水平。緊急停車帶的建筑限界如圖3.3所示，緊急停車帶的寬度和長度如圖3.4所示。 圖3.2 標(biāo)準(zhǔn)斷面內(nèi)輪廓線（單位：cm） 圖3.3緊急停車帶

31、平面圖（單位：cm）圖3.4標(biāo)準(zhǔn)斷面建筑界限（單位：cm）3.2.6橫洞上、下行分離式獨立雙洞的公路隧道之間應(yīng)該設(shè)置橫向通道。車行通道間距設(shè)置為700m，與緊急停車帶對應(yīng)布置，其建筑限界及內(nèi)輪廓如圖3.5所示；人行通道間距設(shè)置為350m，其建筑限界如圖3.6所示。 圖3.5（單位：mm） 圖3.6（單位：mm）4 隧道結(jié)構(gòu)構(gòu)造 4.1隧道襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計最大限度地利用和發(fā)揮圍巖的自稱能力是隧道襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)遵守的基本原則。隧道圍巖自身具有一定的結(jié)構(gòu)作用，通過一些工程工程措施和合理的襯砌形式使圍巖的這一特性得以充分發(fā)揮，達(dá)到節(jié)省工程投資的目的。4.1.1一般規(guī)定襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)符合下列規(guī)定：（1）襯砌

32、斷面宜采用曲邊墻拱形斷面。（2）在ivvi級圍巖條件下，圍巖自穩(wěn)能力查，側(cè)壓力較大，地基承載力較弱，為保證結(jié)構(gòu)整體安全，控制沉降，采用有仰拱的封閉斷面。仰拱曲率半徑應(yīng)根據(jù)隧道斷面形狀、地質(zhì)條件、地下水、隧道寬度等條件確定。路面與仰拱之間可采用混凝土或片石混凝土填充。當(dāng)隧道邊墻底以下為整體性較好的堅硬巖石時，可不設(shè)仰拱。（3）隧道隧道洞口段一般埋置較淺，地質(zhì)條件差，受應(yīng)設(shè)加強襯砌。即將洞口圍巖類別降低一個級別來考慮，加強襯砌段的長度應(yīng)根據(jù)地形、地質(zhì)和環(huán)境條件確定，一般情況下兩車隧道應(yīng)不小于1倍的洞跨。（4）圍巖較差地段的襯砌應(yīng)向圍巖較好地段延伸5至10m。（5）偏壓襯砌應(yīng)向一般襯砌段延伸，延伸長

33、度應(yīng)根據(jù)偏壓情況確定，一般不小于10m。（6）、凈寬大于3.0m的橫通道與主洞的交叉段應(yīng)設(shè)加強襯砌，加強段襯砌應(yīng)向各交叉洞延伸，主洞延伸長度不小于5.0m，橫通道延伸長度不小于3.0m。人形橫通道、消防設(shè)備、控制柜等斷面較小的洞室，在主洞邊墻部位與主洞相交，跨度和高度一般小于2m，可不做特殊考慮。4.1.2襯砌設(shè)計沖埡口隧道圍巖類別主要為類，地質(zhì)條件較差，設(shè)計斷面均采用受力良好的曲墻式襯砌，結(jié)構(gòu)形式采用帶仰拱復(fù)合式襯砌。復(fù)合式襯砌以錨桿、噴射混凝土和鋼筋網(wǎng)混凝土、鋼拱架為初期支護(hù)，模筑混凝土或鋼筋混凝土為二次支護(hù)，為使襯砌的防水性能可靠，保持無水滲漏，采用1.5mm厚單面自粘防水卷材作為復(fù)合式

34、襯砌中間防水層。iii、類圍巖初期支護(hù)采用徑向系統(tǒng)錨桿、鋼筋網(wǎng)及噴射混凝土。該隧道洞身由iii、類圍巖以及洞口部分類圍巖構(gòu)成。根據(jù)公路設(shè)計規(guī)范給出的兩車隧道復(fù)合式襯砌設(shè)計參數(shù)可得：a.初期支護(hù) iii、類圍巖：拱部和邊墻噴射c20混凝土厚度12cm,預(yù)留變形量50mm，錨桿按矩形排列，縱向間距為1m，環(huán)向向間距為1.2m，錨桿長度3m，鋼筋網(wǎng)25*25，鋼架支護(hù)間距為1.5m。 類圍巖：拱部和邊墻噴射c20混凝土厚度15cm，預(yù)留變形量80mm，錨桿按矩形排列，縱向間距為8m，環(huán)向向間距為1m，錨桿長度4m，鋼筋網(wǎng)20*20，鋼架支護(hù)間距為1m。 b.二次襯砌iii、類圍巖拱、墻采用50cm厚

35、模筑混凝土襯砌，仰拱厚度35cm。類圍巖拱、墻均、仰拱采用60cm厚模筑混凝土襯砌，仰拱厚度45cm。4.2洞門洞門是隧道兩端的外露部分，也是聯(lián)系洞內(nèi)襯砌與洞口外路塹的支護(hù)結(jié)構(gòu)，其作用是保證洞口邊坡的安全和仰坡的穩(wěn)定，引離地表流水，減少洞口土石方開挖量。對于隧道洞口設(shè)計和施工，必須掌握隧道洞口附近的地形、地下水、氣象等自然條件及房屋、結(jié)構(gòu)物等社會條件，分析其對坡面穩(wěn)定、氣象災(zāi)害、景觀調(diào)和的影響。4.2.1一般規(guī)定 （1）洞口仰坡坡腳至洞門墻背的水平距離不宜小于1.5，洞門端墻與仰坡之間水溝的溝底至襯砌拱頂外緣的高度不小于1.0，洞門墻頂高出仰坡不小于0.5。 （2）洞門墻應(yīng)根據(jù)實際需要設(shè)置伸縮

36、縫、沉降縫和泄水孔；洞門墻的厚度可按計算或結(jié)合其它工程類比確定。 （3）洞門墻基礎(chǔ)必須置于穩(wěn)固地基上，應(yīng)視地形及地質(zhì)條件，埋置足夠的深度，保證洞門的穩(wěn)定?；茁袢胪临|(zhì)地基的深度不應(yīng)小于1.0，嵌入巖石地基的深度不應(yīng)小于0.5；基底標(biāo)高應(yīng)在最大凍結(jié)線以下不小于0.25；地基為凍脹土層時，應(yīng)進(jìn)行防凍脹處理?；茁裰蒙疃葢?yīng)大于墻邊各溝、槽基底的埋置深度。 （4）松軟地基上的基礎(chǔ)，可采取加固基礎(chǔ)措施。 （5）洞門結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足抗震要求。4.2.2建筑材料 洞門建筑材料的選擇應(yīng)該符合結(jié)構(gòu)強度和耐久性的要求，同時滿足抗凍、抗?jié)B和抗侵蝕的需要。應(yīng)滿足公路隧道設(shè)計規(guī)范（jtg d70-2004）的規(guī)定。4.2.3

37、洞門設(shè)計該隧道進(jìn)出口處地表為緩斜坡地形，圍巖級別為v級圍巖，地質(zhì)條件較差，隧道上覆地層厚度很薄。但該處地形平緩，地勢開闊，便于施工場地的布置?？紤]到支護(hù)和施工上的便利及“早進(jìn)洞，晚出洞”，左右線均設(shè)置明洞，其洞門類型選擇接長明洞的直立端墻式洞門，材料選用m10水泥砂漿砌片石，洞口仰坡坡腳至洞門墻背的水平距離為1.7，洞門端墻與仰坡之間水溝的溝底至襯砌拱頂外緣的高度為1.75，洞門墻頂高出仰坡為1.25如下圖4.1所示。圖4.1端墻式洞門4.3明洞明洞具有地面、地下建筑物的雙重特點，既作為地面建筑物用以抵御邊坡、仰坡的坍方、落石、滑坡、泥石流等災(zāi)害，又作為地下建筑物用于在深路塹、淺埋地段不適宜暗

38、挖隧道時，取代隧道的作用。明洞凈空必須滿足隧道建筑限界要求，洞門一般做成直立端墻式洞門，明洞的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)根據(jù)地形、地質(zhì)、經(jīng)濟、運營安全及施工難易等條件進(jìn)行選擇。該隧道進(jìn)出口處地表為緩斜坡地形，地質(zhì)條件較差，隧道上覆地層厚度很薄。但該處地形平緩，地勢開闊，便于施工。故該隧道采用整體性好，能承受較大的垂直壓力和側(cè)壓力的拱形明洞，與隧道結(jié)構(gòu)形式一樣，也是由拱圈、邊墻和仰拱組成，其內(nèi)輪廓與隧道一致。又由于地形的差異左線采用偏壓式拱形明洞，右線采用對稱式拱形明洞，襯砌形式與v類圍巖襯砌相同。4.4隧道的防水與排水隧道遵循“防、排、堵、截結(jié)合因地制宜，綜合治理”的原則，爭取隧道建成后達(dá)到洞內(nèi)基本干燥的要求

39、，保證結(jié)構(gòu)和設(shè)備的正常使用和行車安全。隧道防排水設(shè)計應(yīng)對地標(biāo)歲、地下水妥善處理，形成一個完善通暢的防排水系統(tǒng)。為了防止排水溝管的淤塞以及考慮到對環(huán)境的保護(hù)，設(shè)計過程中堅持將清潔的地下滲水與路面污水分開排防的原則。4.4.1隧道洞口的防排水隧道洞口區(qū)應(yīng)避免水流的匯集，防止夏季水流沖蝕洞口。根據(jù)地形情況在洞門、明洞邊坡線5m外順地勢布設(shè)洞頂截水溝，將的面徑流通過天溝引入自然溝谷排走。洞口路基水嚴(yán)禁流入洞內(nèi)，必要時可設(shè)置反坡。4.4.2隧道明洞的防排水 明洞襯砌外層采用無紡布布（350g/）+防水板+無紡布（350g/）+2cm厚m20水泥砂漿+50cm厚粘土隔水保護(hù)層防水；明洞襯砌基礎(chǔ)兩側(cè)縱向排水

40、管與橫向引水管相連，將明洞襯砌背后水引入隧道路面下中心溝排走；明洞頂回填土體表層設(shè)一層粘土隔水層以防地面徑流下滲，并在回填地表坡度的作用下流入洞頂排水溝排走。 在結(jié)構(gòu)構(gòu)造防水面，采用中埋止水帶和膨脹止水條于明洞施工縫、變形縫處布設(shè)，同時結(jié)構(gòu)采用防水混凝土以形成完善的明洞排水系統(tǒng)。4.4.3隧道洞身襯砌防排水（1） 隧道開挖后，根據(jù)各級圍巖地下水的發(fā)育狀況，在巖面環(huán)向布設(shè)100半圓排水管，以引排圍巖滲漏水至基地縱向水管內(nèi)，是隧道初期支護(hù)內(nèi)排水良好。（2） 為了有效地排除二次襯砌背后的靜水壓力，在初期支護(hù)與防水層之間間隔一定距離設(shè)置排水盲管，再將排水盲管與邊墻底部的縱向排水管相連接，然后通過橫向引

41、水管，將水引入路面下縱向矩形中心排除洞外。（3） 在初期支護(hù)和二次襯砌之間敷設(shè)一層復(fù)合防水卷材（1.5mm厚單面自粘復(fù)合防水卷材）和350g/無紡布，作為第一道防水措施。（4） 拱部和邊墻二次襯砌采用不低于s6的防水混凝土，作為第二道防水措施。（5） 在隧道施工縫采用帶注漿管的膨脹止水條、沉降縫采用橡膠止水帶，確保施工縫、變形縫、沉降縫處防水效果。施工中保證結(jié)構(gòu)接縫的施工質(zhì)量。（6） 防水板搭接頭應(yīng)避開施工縫、變形縫處。（7） 在二次襯砌澆筑完畢后采用預(yù)留注漿管補充注漿回填襯砌背后空洞，進(jìn)一步封堵地下水的排泄通道。（8） 在隧道路面兩側(cè)處設(shè)20邊溝排路面水，使污水和襯砌圍巖水分開排放。路面沖洗

42、水通過路拱橫坡排入邊溝，在洞外引入路基排水邊溝，進(jìn)化處理后排放。（9） 環(huán)向排水管、縱向排水管、橫向引水管與隧道路面下縱向中心水溝相連。（10） 沿隧道兩側(cè)縱向50m間距設(shè)置檢查孔以方便定期疏導(dǎo)縱向和橫向排水管。（11） 沿隧道縱向設(shè)置檢查井以方便定期疏導(dǎo)檢查縱向中心水溝。（12） 為了防止路面地層地下水上升到路面影響行車安全，在路面平整層下設(shè)有100hdpe雙壁打孔波紋管將路面下水引入中心水溝，排除洞外。4.4.4注漿堵水 當(dāng)隧道開挖后水量很大，地表水泄露，對地表生態(tài)環(huán)境影響嚴(yán)重時，將考慮對圍巖注漿堵水的措施，限制或減小水的排泄。5 襯砌結(jié)構(gòu)計算5.1基本資料結(jié)構(gòu)斷面圖如下圖所示圖5.1隧道

43、斷面圖（單位cm）5.1.1巖體特性計算摩檫角，巖體重度，圍巖的彈性反力系數(shù)，基底圍巖彈性反力系數(shù)。5.1.2襯砌材料采用c25混凝土，重度=23kn/m，彈性模量e=29.5gpa，混凝土襯砌軸心抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值f，混凝土軸心抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值 。5.1.3結(jié)構(gòu)尺寸543cm 593cm 90793cm 843cm 12.83100cm 160cm 59.47 b=1186cm， h=875.5cm （拱頂厚度）=50cm5.2基本計算數(shù)據(jù)5.2.1圍巖壓力的確定a. 垂直均布壓力垂直均布壓力按以下公式計 式中：q 垂直均布壓力（kn/） 圍巖重度（kn/m）， s 圍巖級別， b 隧道寬度（m）

44、； i b每增減1m時的圍巖壓力增減率，以b=5m的圍巖垂直均布壓力為 準(zhǔn)，當(dāng)b5m時，取i=0.2；當(dāng)b5m時，取i=0.1。 寬度影響系數(shù)，=1+i（b-5）b.水平均布壓力水平均布壓力按下表5.1確定 表5.1 圍巖水平均布壓力圍巖等級i、iiiiiivvvi水平均布壓力00.15q(0.150.3)q(0.150.3)q(0.150.3)q說明：應(yīng)用a、b中的公式時必須同時具備下列條件h/b1.7,h隧道開挖高度（m），b隧道開挖寬度（m）。不產(chǎn)生偏壓及膨脹的一般圍巖已知：圍巖類別 s=4,巖體重度 ， b=1186cm，取i=0.1，則：寬度影響系數(shù) 垂直均布荷載 水平均布荷載 5.

45、3 繪制分塊圖因結(jié)構(gòu)對稱，荷載對稱，故取半跨計算，如圖5.2圖5.2半跨結(jié)構(gòu)計算圖示5.4計算半拱軸線長度5.4.1求水平線以下邊墻的軸線半徑，其與水平線的夾角假定水平線以下軸線軸線為一圓弧，則其半徑由如圖5.3所示 圖5.3邊墻軸線計算由圖上量得：， =38.15cm 故：= =5.4.2計算半拱長度及分塊軸線長度 （1）半拱軸線長度: （2）分塊長度： 5.5計算各分段截面中心的幾何要素5.5.1求各截面與豎軸的夾角校核角度： 角度閉合差。5.5.2求各截面的中心坐標(biāo) 求個截面的中心坐標(biāo)（單位：m） 坐標(biāo)校核：5.6計算基本結(jié)構(gòu)的單位位移計算過程見表5.2校核： 說明變位計算結(jié)果正確。表5

46、.2 曲墻拱結(jié)構(gòu)幾何要素及ik計算過程表（一）截面00.000000 0.000000 1.000000 0.000000 0.000000 0.500000 114.855232 0.256378 0.966577 1.456225 0.189844 0.500000 229.710464 0.495617 0.868541 2.815106 0.746687 0.500000 344.565696 0.701727 0.712446 3.985807 1.633305 0.500000 459.420928 0.860928 0.508727 4.890070 2.790431 0.500

47、000 574.276160 0.962579 0.271001 5.467449 4.140714 0.500000 689.131392 0.999885 0.015159 5.679347 5.593894 0.500000 797.454839 0.991547 -0.129745 5.589923 7.062651 0.615179 8105.372643 0.964222 -0.265096 5.298725 8.505048 1.592026 表5.2 曲墻拱結(jié)構(gòu)幾何要素及ik計算過程表（二）截面積分系數(shù)00.01041796.000000 0.000000 0.000000 9

48、6.000000 110.01041796.000000 18.225060 3.459925 543.640179 420.01041796.000000 71.681956 53.523988 585.775800 230.01041796.000000 156.797276 256.097769 2662.769285 440.01041796.000000 267.881350 747.504349 2758.534096 250.01041796.000000 397.508583 1645.969513 10147.946712 460.01041796.000000 537.01

49、3834 3003.998519 8348.052374 270.01982250.448112 356.297413 2516.404321 13117.789034 480.1677115.962626 50.712417 431.311536 538.698996 12031.755073 5519.180023 25729.091357 38799.206476 5.7計算主動荷載在基本結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的位移和5.7.1襯砌每一塊上的作用力(1)豎向力： 式中：襯砌外緣相鄰兩截面之間的水平投影長度，由圖 量得：(2)側(cè)向水平力： 式中：襯砌外緣相鄰兩截面之間的豎直投影長度，由圖 量得：(3)

50、自重力： 式中：接縫i的襯砌截面厚度（計算時，應(yīng)使第8個襯砌面積乘 以）。作用在各襯砌上的力列入附表 ，各集中力均通過相應(yīng)圖形的形心。5.7.2主動荷載在基本結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生的內(nèi)力分塊上各集中力對下一分點的截面形心的力臂由cad圖量取，并分別記為、 圖5.4內(nèi)力計算圖彎矩： （）軸力：（）式中、相鄰兩截面中心點的坐標(biāo)增量按下式計算：、的計算過程如下表（5.3）所示:表5.3 計算過程表（一）截面集中力力臂00.000000 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 1212.237749 16.935694 6.917220 0.696065 0.721951 0.340744 -147.731269 -12.226741 -2.357001 2198.050399 16.935694 20.289266 0.585441 0.661369 0.507811 -115.946823 -11.200743 -10.303113 3170.624007 16.935694 32.305