公路隧道畢業(yè)設(shè)計(jì)

榆樹坪隧道綜合設(shè)計(jì)(長安大學(xué)公路學(xué)院西安710064)摘要：本設(shè)計(jì)按照“新奧法”施工的規(guī)定，對某山嶺二級公路上的榆樹坪隧道進(jìn)行了綜合設(shè)計(jì)。重要內(nèi)容涉及：路線方案的擬定比選、隧道橫縱斷面設(shè)計(jì)、隧道襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、路基路面防排水及管線溝槽設(shè)計(jì)以及施工組織設(shè)計(jì)，并進(jìn)行了隧道二次襯砌的結(jié)構(gòu)計(jì)算，IV級圍巖隧道施工階段分析，同時(shí)還完畢了隧道通風(fēng)、照明的計(jì)算及設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：隧道新奧法防排水襯砌結(jié)構(gòu)通風(fēng)照明監(jiān)控測量結(jié)構(gòu)計(jì)算隧道設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)概況榆樹坪隧道位于吳旗縣，是連接劉河灣，勝利山，賀石灣，洛源橋，榆樹坪地區(qū)的山嶺二級公路區(qū)段上重要的通道，該地區(qū)為構(gòu)造剝蝕侵蝕低山地貌，地質(zhì)地形復(fù)雜，擬建隧道通過區(qū)域地表地形整體起伏較大，其中最低標(biāo)高1252.0m,最高標(biāo)高1512.0m。該隧道擬設(shè)計(jì)為單洞雙向隧道，該隧道為整體一段，入口樁號(hào)K0+015，出口樁號(hào)K2+140.87，全長2125.87m，采用雙坡，坡度為第一段1.25%，第二段-1.5%。隧道行車道寬度按照設(shè)計(jì)行車速度60km/m考慮。明洞施工按明挖法施工，暗洞按“新奧法”施工。隧道襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用“新奧法”復(fù)合式襯砌，并采用高壓鈉燈光電照明、射流風(fēng)機(jī)機(jī)械通風(fēng)；隧道洞門形式根據(jù)地形條件采用入口削竹式，出口端墻式洞門。隧道圍巖以較為破碎的白云巖、片麻巖、玄武巖、頁巖、變質(zhì)砂巖為主，圍巖級別以Ⅲ，Ⅳ、Ⅴ級為主。隧道重要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)定的遠(yuǎn)景交通量設(shè)計(jì)，采用單洞雙向隧道公路等級：山嶺重丘二級公路設(shè)計(jì)交通量：262輛/h（近期）,540/h（遠(yuǎn)期）隧道設(shè)計(jì)車速：60km/h隧道建筑限界根據(jù)《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD70—2023）規(guī)定擬定：行車道：W=2×3.50m側(cè)向?qū)挾龋篖L=0.50m余寬：C=0.25m人行道寬：R=1.00m限界凈高：5.00m隧道凈高：7.09m檢修道高：0.25m隧道設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD70—2023）《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ042—94）《公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTJ026.1—1999）《公路隧道勘測技術(shù)規(guī)范》（JTJ063－85）《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTJ001—97）隧道工程水文、地質(zhì)自然地理概況地形地貌隧道地處北大巴山加里東褶皺帶，該褶皺束位于北大巴山加里東褶皺帶的北部，山脈大體呈西北——東南走向，該處主峰勝利山海拔1512.0m,山脊呈南北走向，南側(cè)山坡陡峭，坡度一般在40°左右，局部達(dá)成55°，北側(cè)山坡平緩，坡度一般在20°左右。地貌上屬于有變質(zhì)巖、沉積巖組成的低山地貌。氣象水文該地區(qū)屬暖溫帶半濕潤季風(fēng)氣候地帶。具有溫暖、雨量適中、四季分明、雨熱同季。年平均氣溫13℃，≥0℃積溫4826.7℃，連續(xù)期長達(dá)299天；≥10℃積溫4224.6℃，連續(xù)期長達(dá)204天；≥20℃積溫2488.0℃，連續(xù)期長達(dá)98天，無霜期212天。數(shù)年平均降水量為833.3mm地質(zhì)構(gòu)造特性地層巖性強(qiáng)風(fēng)化砂質(zhì)板巖：灰至灰黑色，變余結(jié)構(gòu)，板狀構(gòu)造，礦物成分以砂質(zhì)、絹云母為主，巖石較軟手掰不易斷，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖芯多呈短柱狀至長柱狀。玄武巖灰黑至灰色，重要礦物成分為斜長石和輝石呈隱晶質(zhì)細(xì)?；虬郀罱Y(jié)構(gòu)氣孔或杏仁狀構(gòu)造，致密性堅(jiān)硬、脆性，強(qiáng)度很高。大理巖由灰石巖或白云巖經(jīng)重結(jié)晶變質(zhì)而成，等力變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。重要礦物成分為方解石，遇稀鹽酸強(qiáng)烈起泡，長呈白色，淺紅色淡綠色，深灰色。白云巖重要礦物為白云石，也有方解石和粘土礦物，結(jié)晶結(jié)構(gòu)硬度較高穩(wěn)定性較石灰?guī)r好。片麻巖具有典型的片麻狀構(gòu)造變晶或變余結(jié)構(gòu)，一般晶粒粗大，重要礦物為適應(yīng)和長石，尚有云母，角閃石，輝石等。顏色視深色礦物含量多少而定，其強(qiáng)度較高。頁巖由粘土脫水膠結(jié)而成，以粘土礦物為主。大部分有明顯的薄層理，成葉片狀，易風(fēng)化，強(qiáng)度低與水作用易于軟化而喪失穩(wěn)定性。砂巖砂質(zhì)結(jié)構(gòu)由50%以上粒徑介于0.05―0.2mm的砂粒膠結(jié)而成粘土含量小于25%，結(jié)構(gòu)疏松強(qiáng)度和穩(wěn)定性不高。閃長巖灰黑至黑，重要礦物成分為斜長石、輝石和角閃石，呈斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造或條帶構(gòu)造，致密性堅(jiān)硬、脆性，強(qiáng)度很高。構(gòu)造特性隧道地處北大巴山加里東褶皺帶，該褶皺束位于北大巴山加里東褶皺帶的北部。隧址區(qū)位于高坪——老縣街復(fù)向斜，有斷層通過，隧道進(jìn)出口段斜坡巖層產(chǎn)狀為，隧道出口巖層產(chǎn)狀為，節(jié)理及發(fā)育。斷層隧道區(qū)內(nèi)斷層較發(fā)育，已查明斷層2條，以北東向斷層為主，次為近西向，亦見南北向斷層。斷層性質(zhì)以壓紐性、壓性、扭性為主，個(gè)別為張性、張扭性。斷層多期活動(dòng)的特點(diǎn)，初期以壓性、壓紐性、扭性為主，且規(guī)模較大，晚期以張性為主，規(guī)模小。對隧道有影響的斷層沒有。地震活動(dòng)及地殼穩(wěn)定性概略分析勘查區(qū)位于揚(yáng)子板塊西北緣，根據(jù)板塊運(yùn)動(dòng)的觀點(diǎn)，其構(gòu)造運(yùn)動(dòng)薄弱，故勘查區(qū)在大地構(gòu)造位置上屬穩(wěn)定地段?？辈閰^(qū)屬華南地震區(qū)秦巴地震亞區(qū)漢中地震帶，雖斷裂構(gòu)造發(fā)育但活動(dòng)性斷裂不甚發(fā)育，地震活動(dòng)薄弱，屬弱地震活動(dòng)區(qū)。該地震帶多為3級以下弱震，4級以上地震自公元前1177年至980年間共發(fā)生8次，重要分布在漢中市區(qū)（3次），新集（1次），略陽（1次）陽縣（1次）等處，最大震級為5.5級，發(fā)生于1636年，震中位于漢中市區(qū)。根據(jù)國家地震局資料，勘查區(qū)的地震基本烈度為Ⅵ度預(yù)測未來最大震級為5級，因此，可以認(rèn)為勘查區(qū)為相對穩(wěn)定區(qū)。水文地質(zhì)條件榆樹坪隧道全長2125.87m，最大埋深約為357m，屬于深埋長隧道。根據(jù)地表調(diào)查，隧道區(qū)重要接受大氣降雨垂直補(bǔ)給，總體水量較豐富。地下水重要接受大氣降雨的垂直補(bǔ)給，按照隧道用水分類標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)出口V級圍巖范圍內(nèi)，由于巖體極破碎，雨水會(huì)沿裂隙下滲，出現(xiàn)淋雨?duì)?，?dāng)巖體較完整時(shí)，出水狀態(tài)屬于滲滴涌水。本次涌水量估算方法采用極限狀態(tài)下(數(shù)年日最大降水量)降水入滲法：進(jìn)行計(jì)算。不良地質(zhì)現(xiàn)象據(jù)地面調(diào)查，隧道區(qū)無崩塌、滑坡、泥石流、危巖等不良地質(zhì)現(xiàn)象，場地天然穩(wěn)定性良好。隧道圍巖類別隧道圍巖級別劃分依據(jù)和原則隧道圍巖類別重要依據(jù)巖石彈性波速度，巖石飽和極限抗壓強(qiáng)度、巖石質(zhì)量指標(biāo)，并結(jié)合巖石風(fēng)化限度、完整性、堅(jiān)硬限度、節(jié)理發(fā)育限度、斷層及地下水影響限度等進(jìn)行綜合分類。依據(jù)上述實(shí)際資料在擬定隧道圍巖級別時(shí)，制定以下原則：以交通部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTJ026-90）提供數(shù)據(jù)為圍巖級別劃分標(biāo)準(zhǔn)。遇斷層破碎帶，圍堰類別較同類巖石減少1--2級，影響帶推至洞底以上40—80m與斷層交界處。為便于隧道施工，按隧道開挖過程中也許碰到的地層情況分段進(jìn)行評價(jià)。未有鉆孔控制段，參照勘查區(qū)同類巖石已有資料進(jìn)行類比分類隧道圍巖級別劃分按上述圍巖級別劃分原則，將隧道圍巖級別劃分匯入下表。圍巖級別劃分總表圍巖級別隧道名稱Ⅲ級（米）Ⅴ級（米）Ⅳ級（米）總長（米）南古莊溝隧道（—）715.9282.99971.572125.87各類圍巖比例（%）(一)33.68%13.31%45.7%100%隧道穩(wěn)定性評價(jià)洞室穩(wěn)定性評價(jià)在工程地質(zhì)測繪和勘探的基礎(chǔ)上，綜合分析評價(jià)認(rèn)為隧道進(jìn)口段為極不穩(wěn)定地段；整體強(qiáng)度很低，多呈彈塑性變形，穩(wěn)定性很差，進(jìn)出口基巖淺埋段，巖石風(fēng)化強(qiáng)烈，穩(wěn)定性差，為易失穩(wěn)段；其余洞段，巖石較破碎，巖體呈碎石塊狀或塊（石）碎（石）狀鑲嵌結(jié)構(gòu)，風(fēng)化中檔，巖石較軟，整體強(qiáng)度較低，穩(wěn)定性較差。綜合分析諸影響因素，隧道多數(shù)地段為III、Ⅳ級圍巖，洞室處在較穩(wěn)定狀態(tài)，少數(shù)地段為V級圍巖，洞室穩(wěn)定性較差。隧道洞室底部地基，除洞口段穩(wěn)定性較差外，其余地段均處在穩(wěn)定狀態(tài)。洞口斜坡穩(wěn)定性評價(jià)影響洞門斜坡穩(wěn)性的重要因素是地層巖性，結(jié)構(gòu)面與斜坡坡面產(chǎn)狀的組合關(guān)系及水文地質(zhì)條件等。按組成斜坡的巖性，進(jìn)出口斜坡均屬土體斜坡，現(xiàn)對其穩(wěn)定性評價(jià)如下：洞口斜坡均屬碎石土類斜坡。巖性為含粘粉質(zhì)碎塊石，洞門附近該層厚約3-5m。土體較松散，未見地下水出露，粘粉質(zhì)含量低，基本不具粘聚力，內(nèi)摩擦角370左右，極易坍塌至地表，洞門不穩(wěn)定。據(jù)計(jì)算與綜合分析，該類土邊坡，當(dāng)邊坡角下于土的內(nèi)摩擦角370時(shí)，處在穩(wěn)定狀態(tài)。方案比選方案介紹方案一：采用沿河方案設(shè)計(jì)，線路全長4414.79m，不設(shè)隧道，沿洛河經(jīng)川道，陳子溝，漩水川，吳旗鎮(zhèn)到達(dá)榆樹坪。方案二：采用兩條短隧道，經(jīng)廟臺(tái)到達(dá)榆樹坪。道路全長3437.98m，第一條隧道長155.90m，第二條隧道長914.18，第一條隧道屬于短隧道，第二條隧道屬于中隧道，兩條隧道采用46.8m長橋梁鏈接。方案三：采用劉河灣至榆樹坪航空線進(jìn)行路線布置，線路全長3121.7m,路線采用2125.87m隧道，為長隧道。。比選根據(jù)地形地質(zhì)條件，施工量，施工難易限度，經(jīng)濟(jì)意義，環(huán)境保護(hù)將三個(gè)方案進(jìn)行比較并擬定方案。地形地質(zhì)條件方案一，地形較為平坦，地質(zhì)情況比較單一，多為沿河河岸河灘地形。方案二和方案三，地質(zhì)地形情況基本相同，懂采用隧道架橋通過不良地質(zhì)和復(fù)雜地形。施工量方案1：線路總長4414.79米，多為平原路堤構(gòu)造。方案2：線路總長4379.8米，其中隧道1070.8米，隧道圍巖等級分別為V級、IV級，圍巖強(qiáng)度較差。方案3：線路總長3121.7米，其中隧道2125.87米，隧道圍巖等級為V級、IV級、III級。施工難度方案1：線路較長，道路線性較差，其中要穿越吳起鎮(zhèn)、漩水川等人員比較密集的居民區(qū)，施工難度較大，施工過程的場地布置困難，施工期間占用原有道路，將導(dǎo)致市區(qū)內(nèi)交通擁堵等狀況。方案2：線路較短，隧道標(biāo)高較高，在K1+073處地面高程遠(yuǎn)小于隧道標(biāo)高，需采用高架橋通過，再經(jīng)K1+120修建914.18m的隧道，隧址處多為強(qiáng)風(fēng)化巖層，圍巖強(qiáng)度較差且次方案隧道處在淺埋段的長度大大增長，施工難度較大，且與方案三相比線路長度增長1258m增長近40%線路長度。方案3：為兩點(diǎn)間最短線路，選線近似于航空線路，為單條隧道通過，隧道大多處在深埋區(qū)段，圍巖穩(wěn)定性較好。隧道以外展線較短，線路幾何條件較好，有助于形成安全，施工難度較低。營運(yùn)及養(yǎng)護(hù)費(fèi)用方案1：線路全長4414.79m,全線無隧道，多為跨線橋和立交橋設(shè)計(jì)，道路養(yǎng)護(hù)費(fèi)用較低。方案2：兩條隧道共長1070m，營運(yùn)及養(yǎng)護(hù)費(fèi)用稍低，但道路養(yǎng)護(hù)費(fèi)用較高。方案3：隧道全長2125.87m，隧道運(yùn)營成本較高，但綜合交通量和道路全段養(yǎng)護(hù)費(fèi)用，與方案2基本持平。對周邊居民帶來的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)方案1：對洛河沿岸和川道沿岸的漩水川，陳子溝，甜水溝附近的地區(qū)帶來經(jīng)濟(jì)效益，特別是方便吳起縣政府和周邊居民出行。方案2：對賀石灣、洛源橋周邊經(jīng)濟(jì)影響較大。方案3：除影響方案2所述地區(qū)經(jīng)濟(jì)外，還使劉河灣至賀石灣、洛源橋、榆樹坪地區(qū)的距離大大縮短，減少了商品運(yùn)送成本，使兩地居民出行更加方便快捷安全，使山中的礦產(chǎn)運(yùn)送加工成本減少，大大增長吳旗縣地區(qū)礦產(chǎn)總量，帶動(dòng)區(qū)域。環(huán)境保護(hù)方案1：無開挖，對山體破壞最小，但是公路離居民區(qū)較近噪聲污染較嚴(yán)重，公路線性較差，尾氣污染較大。方案2：開挖較少，對山體破壞較小。但因其淺埋段較長，會(huì)對山體進(jìn)行刷坡，山坡植被破壞較嚴(yán)重。且因其為兩段隧道，故在隧道進(jìn)出口處對山嶺原有自然環(huán)境的破壞比較嚴(yán)重。方案3：開挖較大，但因其多為深埋隧道，故對山體破壞較小，對山中自然生態(tài)環(huán)境影響較小。線路筆直，有助于行車安全，減少尾氣排放。綜述：方案1和其他兩個(gè)方案差別較大，施工量最少，施工周期最短。但出于線形和環(huán)境因素方面因素，方案1不做考慮。方案2與方案3相類似，但是方案2的線線形較方案3相比較差，方案2與方案3總體運(yùn)營和養(yǎng)護(hù)費(fèi)用持平。方案2施工難度較大，淺埋段隧道施工難度較大，道路展線較長，不利于行車。方案3大大縮短兩地距離減少礦產(chǎn)運(yùn)營成本，有效帶動(dòng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展。且環(huán)境方面，方案3尾氣對山林原始生態(tài)環(huán)境影響較小。故綜合以上因素采用方案3進(jìn)行線路的總體布置和設(shè)計(jì)。隧道設(shè)計(jì)概要隧道洞口設(shè)計(jì)結(jié)合隧道進(jìn)出口地形、地貌、工程地質(zhì)和水文條件，同時(shí)結(jié)合環(huán)境保護(hù)、洞外有關(guān)工程及施工營運(yùn)條件，并考慮到施工開挖邊仰坡的穩(wěn)定性，本著“早進(jìn)晚出”、“少開挖”的原則，擬定隧道洞口位置、明洞型式，洞門型式的選擇力求結(jié)構(gòu)簡樸，并與洞口地形、地貌協(xié)調(diào)一致。隧道進(jìn)口洞門采用削竹式洞門，出口洞門采用端墻式洞門，并進(jìn)行了必要的裝飾，明洞采用全斷面整體式鋼筋混凝土襯砌。洞口地段邊、仰坡根據(jù)實(shí)際情況采用一定的加固防護(hù)措施，暗洞進(jìn)出洞口仰坡面采用錨噴混凝土臨時(shí)防護(hù)措施，保證進(jìn)洞安全。隧道橫斷面設(shè)計(jì)榆樹坪隧道的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)為：山嶺二級公路。根據(jù)《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定，按單洞雙向隧道設(shè)計(jì)，其行車道寬度3.50*2m,隧道的有效凈寬10.0m,有效凈高5.0m。在滿足上述凈空限界標(biāo)準(zhǔn)的前提下，根據(jù)電纜槽和檢修道的設(shè)立對空間的需求及照明、襯砌結(jié)構(gòu)受力的合理性和開挖面積最小等條件，通過對各種襯砌內(nèi)輪廓形式和參數(shù)的優(yōu)化，最后選擇了凈寬10.51m,有效凈寬10.0m,凈高7.0869m,有效凈高5.0米的圓拱形式。隧道內(nèi)輪廓通過對單心圓、扁平三心圓和三心圓幾種斷面形式進(jìn)行綜合比較，結(jié)合隧道襯砌結(jié)構(gòu)受力特性以及工程造價(jià)等因素，采用拱頂R-525cm、側(cè)墻R-764cm的三心圓形式。橫斷面采用復(fù)合式襯砌。路面采用人字雙坡設(shè)計(jì)，路面兩側(cè)側(cè)均設(shè)設(shè)縱向排水溝，路基中心設(shè)中心排水溝。隧道右側(cè)檢修道溝槽設(shè)電力電纜槽，左側(cè)設(shè)通訊信號(hào)電纜槽。洞門設(shè)計(jì)為保證營運(yùn)安全，并與環(huán)境協(xié)調(diào)，根據(jù)隧道進(jìn)出口地形和工程地質(zhì)條件，結(jié)合開挖邊仰坡的穩(wěn)定性和路塹支擋及排水條件，進(jìn)口設(shè)立削竹式洞門，出口設(shè)立端墻式洞門并修飾周邊景觀使洞門與之協(xié)調(diào)，洞門與隧道軸線正交，洞門結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)滿足抗震規(guī)定。襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)榆樹坪隧道采用“新奧法”原理設(shè)計(jì)，襯砌形式為：以錨噴混凝土作為初期支護(hù)，內(nèi)層用模注混凝土作為二次襯砌的復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)，兩層襯砌之間設(shè)立防水層，對于軟弱圍巖及斷層破碎帶采用適當(dāng)?shù)念A(yù)支護(hù)措施，保證開挖面的穩(wěn)定和初期支護(hù)的施作。根據(jù)該隧道的工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件，采用工程類比法的方法擬定了各類圍巖（深、淺埋）的襯砌參數(shù)，同時(shí)根據(jù)各類圍巖的物理力學(xué)指標(biāo)，采用有限元法驗(yàn)算襯砌結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，并根據(jù)結(jié)果修正初擬的襯砌參數(shù)，最后擬定了本隧道的各類圍巖的襯砌參數(shù)見下表。各類圍巖的襯砌參數(shù)表在隧道進(jìn)出口淺埋段，根據(jù)圍巖類別、破碎限度及地下水情況分別采用了不同形式的預(yù)支護(hù)措施，使淺埋圍巖在隧道開挖后及時(shí)形成壓力拱，保證開挖后的裸洞具有一定的自穩(wěn)時(shí)間以利初期支護(hù)的施作，同時(shí)具有止水的作用。施工時(shí)應(yīng)先進(jìn)行水泥單漿液的現(xiàn)場注漿實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)用水泥單漿液添加5%（重量比）水玻璃，如注漿效果良好可以達(dá)成固結(jié)圍巖、堵水之目的，可以改用上述實(shí)驗(yàn)的水泥漿液注漿，否則，按設(shè)計(jì)用的水泥、水玻璃雙液進(jìn)行現(xiàn)場注漿實(shí)驗(yàn)，注漿參數(shù)根據(jù)現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)結(jié)果按實(shí)際情況調(diào)整，以利施工。無論采用何種漿液，注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)必須滿足設(shè)計(jì)圖規(guī)定。明洞襯砌結(jié)構(gòu)為整體式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。明洞結(jié)構(gòu)計(jì)算方法采用荷載結(jié)構(gòu)模型，根據(jù)作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的荷載按彈性地基上的拱形平面桿系結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)構(gòu)內(nèi)力，并以此來進(jìn)行截面設(shè)計(jì)和配筋設(shè)計(jì)。防排水設(shè)計(jì)隧道防排水應(yīng)遵循“防、排、截、堵相結(jié)合，因地制宜，綜合處置”的原則，保證隧道結(jié)構(gòu)物和營運(yùn)設(shè)備的正常使用和行車安全。隧道防排水設(shè)計(jì)應(yīng)對地表水、地下水妥善解決，洞內(nèi)外應(yīng)形成一個(gè)完整通暢的防排水系統(tǒng)。對于高速公路隧道防排水應(yīng)當(dāng)滿足下列規(guī)定：1、拱部、邊墻、路面、設(shè)備箱等不滲水。2、有凍害地段的隧道襯砌背后不積水，排水溝不凍結(jié)。沿隧道全長在道路中心線以下設(shè)立中心排水溝，道路一邊設(shè)立開口式排水側(cè)溝。洞內(nèi)復(fù)合式襯砌段采用橡塑防水板防水，土工布、第三代軟式透水管和塑料排水板等排水。明洞段采用橡塑防水板、土工布及粘土隔水層防水。干砌片石盲溝及軟式透水管排水。工作縫、伸縮縫、沉降縫處均加設(shè)橡膠止水帶，洞內(nèi)二次襯砌后墻底部設(shè)立縱向排水管，與襯砌內(nèi)的環(huán)向排水管相連，并通過橫向排水管與中央排水溝相通。洞門上方設(shè)截排水溝，引地表水至路基邊溝或洞門外端自然溝谷，以此形成完善的洞內(nèi)外排水系統(tǒng)。處在單坡標(biāo)高的洞門端，洞門外1m的地方均設(shè)路基橫向截水溝，防止洞外路基路面水順坡流入洞室。路面及內(nèi)裝飾設(shè)計(jì)隧道內(nèi)采用35#水泥混凝土路面，路面厚24cm。路面下設(shè)15cm厚10#素混凝土整平層。隧道內(nèi)裝飾：根據(jù)土建設(shè)計(jì)規(guī)定，隧道洞身內(nèi)的涂裝工程采用SD型高溫隔熱防火涂料。該涂料是根據(jù)隧道施工的特殊規(guī)定，借鑒國外隧道防火涂料技術(shù)，針對公路隧道混凝土結(jié)構(gòu)的防火規(guī)定，以無機(jī)絕熱材料為重要成分的隔熱型公路隧道專用防火涂料。而無機(jī)防火涂料可連續(xù)保護(hù)隧道混凝土結(jié)構(gòu)，使其在規(guī)定的耐火時(shí)間內(nèi)與熱隔絕。緊急停車帶設(shè)計(jì)對于長隧道在隧道行車方向右急停車帶設(shè)計(jì)側(cè)應(yīng)每隔500-750m設(shè)立緊急停車帶一處，寬3.5m。長4.0m。檢修道設(shè)計(jì)為了便于行人因需要徒步穿過以及洞內(nèi)設(shè)施的維修養(yǎng)護(hù)，隧道內(nèi)設(shè)立檢修道，為防止汽車沖上人行道，并避免隧道維修養(yǎng)護(hù)人員在其上行走不至于因其與路面高差過大而產(chǎn)生不安全感，以及考慮到洞內(nèi)發(fā)生事故時(shí)便與人員疏散，同時(shí)結(jié)合纜線槽設(shè)立的規(guī)定，設(shè)計(jì)檢修道高度為25cm，寬度為25cm?，F(xiàn)場監(jiān)控量測現(xiàn)場監(jiān)控量測是新奧法復(fù)合式襯砌設(shè)計(jì)、施工的核心技術(shù)之一。通過施工現(xiàn)場監(jiān)測可以掌握圍巖和支護(hù)在施工過程中的力學(xué)動(dòng)態(tài)及穩(wěn)定限度，保障施工安全，為評價(jià)和修改初期支護(hù)參數(shù)，力學(xué)分析及二次襯砌施作時(shí)間提供信息。根據(jù)本次項(xiàng)目中隧道具體條件，建議施工中進(jìn)行以下量測項(xiàng)目：圍巖初始應(yīng)力場測試在隧道開挖過程中選擇有代表性的地段采用鉆孔應(yīng)力解除法進(jìn)行地應(yīng)力測試，分析對支護(hù)襯砌結(jié)構(gòu)的影響，以修改預(yù)設(shè)計(jì)和指導(dǎo)施工。隧道變形量測通過洞內(nèi)收斂量測來監(jiān)控洞室穩(wěn)定情況和評價(jià)隧道變形特性。該項(xiàng)目為重要量測項(xiàng)目，涉及凈空收斂量測、拱頂下沉量測、圍巖內(nèi)部位移量測。應(yīng)力-應(yīng)變量測采用應(yīng)力、應(yīng)變盒、測力計(jì)等監(jiān)測鋼拱架、格柵支撐、錨桿和襯砌受力變形情況，進(jìn)而檢查和評價(jià)支護(hù)效果。圍巖穩(wěn)定性和支護(hù)效果分析通過對量測數(shù)據(jù)的整理和回歸分析，找出其內(nèi)在的規(guī)律，對圍巖穩(wěn)定性和支護(hù)效果進(jìn)行評價(jià)，然后采用位移反分析法，反求圍巖初始應(yīng)力場合圍巖綜合物理力學(xué)參數(shù)，與實(shí)測結(jié)果進(jìn)行對比、驗(yàn)證。通風(fēng)照明通風(fēng)榆樹坪隧道為單洞雙向隧道，長度2125.87米。入口樁號(hào)K0+015,K0+015至K0+916.79坡度為1.25%,K0+916.79至K2+1411坡度為-1.5%，出口樁號(hào)K2+126.第一段平均海拔1321.57米,第二段平均海拔1319.72米,設(shè)計(jì)行車速度60km/h,設(shè)計(jì)高峰小時(shí)交通量540輛/小時(shí),大型車混入率19%,通風(fēng)段面積58.016㎡,當(dāng)量直徑7.818m。通風(fēng)控制：（1）正常狀態(tài)：CO≤275ppm;煙霧濃度VI≤0.0075m-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(shí)風(fēng)機(jī)采用緊急狀況進(jìn)行排煙，洞內(nèi)縱向風(fēng)速3.04m/s。在綜合考慮隧道所處的自然條件、交通量、車輛狀況、工程造價(jià)、維修保養(yǎng)費(fèi)以及車輛行駛的活塞風(fēng)作用下，通過計(jì)算擬定在設(shè)計(jì)行車速度狀態(tài)下，需要機(jī)械通風(fēng)。擬定通風(fēng)量時(shí)，還應(yīng)在設(shè)計(jì)行車速度以下各工況車速按20km/h為一檔分別進(jìn)行計(jì)算，并考慮交通阻滯狀態(tài)，取其較大者作為設(shè)計(jì)需風(fēng)量。據(jù)此需風(fēng)量在進(jìn)行具體的通風(fēng)計(jì)算，擬定風(fēng)機(jī)數(shù)量。因此，依據(jù)交通量、交通特性、自然地理?xiàng)l件、工程條件、經(jīng)濟(jì)和技術(shù)條件最后經(jīng)計(jì)算擬定此隧道的需風(fēng)量為176.126m3/s，采用照明為有效解決隧道進(jìn)出口的“黑洞”“白框”效應(yīng)，使行車更加安全、舒適，根據(jù)《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》對于長度大于100米的隧道應(yīng)當(dāng)設(shè)立照明系統(tǒng)。隧道照明應(yīng)當(dāng)綜合考慮環(huán)境條件、交通狀況、土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、供電條件、建設(shè)及營運(yùn)費(fèi)用等。本隧道照明系統(tǒng)涉及入口段照明、過渡段照明、中間段照明、接近段減光設(shè)施、應(yīng)急照明、洞外引導(dǎo)照明等六個(gè)部分。隧道各段長度及所需亮度、燈具布置列如下表：隧道照明布置表區(qū)段燈具瓦數(shù)(W)光通量（lm）間距（m）長度（m）燈具盞數(shù)南口入口段400400003.540.0511組22盞過渡段Tr1段250280004.54410組10盞Tr2段1501600010.5676組6盞中間段及基本照明15016000222126（總）97組97盞北口入口段40040000340.514組28盞過渡段Tr1段250280003.54413組13盞Tr2段150160009678組8盞環(huán)境保護(hù)隧道設(shè)計(jì)時(shí)考慮了環(huán)境保護(hù)因素，盡也許避免因人為的因素而導(dǎo)致新的山體病害的產(chǎn)生，減少對工程附近的建筑、居民生活、生產(chǎn)和環(huán)境的不良影響，為此，在環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì)中重要考慮了以下方面：采用合理的爆破技術(shù)減少粉塵污染重要有：水封爆破——即在炮眼底部裝入炸藥后，用木塞或黃泥封嚴(yán)(最佳用專用封口器)，封口后向孔內(nèi)注水，再進(jìn)行爆破。炸藥爆炸時(shí)所形成的高溫高壓隧道使水迅速汽化，然后冷凝形成微小水滴，微小的水滴和粉塵碰撞結(jié)合并使粉塵沉降而不致飛揚(yáng)。水炮泥-——是將水裝入塑料袋內(nèi)放到炮眼中來代替部分炮泥。炸藥應(yīng)有防水性，在放入時(shí)應(yīng)加小心勿使搞破，再在其上用黃泥封堵，其滅塵作用與"水封爆破"基本相同。水幕降塵——其原理是以高壓水經(jīng)噴頭霧化成微小水滴而射到空氣中，當(dāng)它與塵粒接觸，這些塵粒即附著于水滴上，或與被濕潤的塵粒碰撞，而凝聚成較大的顆粒，從而加速沉降，達(dá)成降塵的目的。此外，在隧道路面上定期灑水和對巖面不時(shí)加以沖洗，可防止車輛運(yùn)營時(shí)或爆破沖擊波而導(dǎo)致積塵二次飛揚(yáng)。在洞內(nèi)對施工機(jī)械如空氣壓縮機(jī)、混凝土拌和機(jī)、送風(fēng)機(jī)等加設(shè)隔音罩、隔音墻等設(shè)施；在爆破方面要規(guī)定放炮時(shí)間，增設(shè)隔音門；采用特殊爆破方式，同時(shí)進(jìn)行周密的爆破管理。當(dāng)隧道通過對振動(dòng)有嚴(yán)格規(guī)定的結(jié)構(gòu)物或地區(qū)時(shí)，應(yīng)采用低振動(dòng)的爆破方法，必要時(shí)還可采用隧道掘進(jìn)機(jī)施工，以減小振動(dòng)。對廢料的解決與運(yùn)用。隧道施工時(shí)產(chǎn)生的廢渣，應(yīng)作妥善放置，不能隨便堆放，以免阻塞河道導(dǎo)致水土流失或占用本地農(nóng)田。對優(yōu)質(zhì)石碴可加以運(yùn)用，如防護(hù)用的片石、路面骨料和混凝土集料可分類堆放，以便充足運(yùn)用，有條件時(shí)也可運(yùn)用荒溝，在其中筑壩填入廢碴，變荒溝成良田，增長耕地。隧道建設(shè)中所需的石材，在選擇料場時(shí)，應(yīng)遠(yuǎn)離隧位，采用集中料場取料，切忌隨意布置小料場。對山坡及其植被不要肆意破壞，否則既影響環(huán)境面貌，也容易引發(fā)坍方、滑坡等不良災(zāi)害。在隧道竣工通車后，在已被破壞的地方加栽樹木和種植花草等，達(dá)成保護(hù)生態(tài)、恢復(fù)原貌的目的。結(jié)合隧道工程實(shí)際情況，設(shè)立人工景點(diǎn)，供人休息和欣賞，美化環(huán)境。施工方法及施工注意事項(xiàng)施工方法明洞施工方案：采用明挖法，開挖時(shí)需要時(shí)刻注意邊坡、仰坡穩(wěn)定性，并根據(jù)實(shí)際施工情況及時(shí)進(jìn)行錨噴混凝土封閉坡面。開挖到暗洞進(jìn)洞時(shí)，按進(jìn)出口相應(yīng)圍巖類別初期支護(hù)措施安全進(jìn)洞。明洞采用就地模筑全斷面鋼筋混凝土襯砌，明洞回填時(shí)，拱腳以下均采用7.5號(hào)漿砌片石回填，其上對稱回填土石并分層夯實(shí)，層厚不得小于50cm，明洞回填到原地面進(jìn)行綠化。暗洞施工方案：采用新奧法，具體為暗洞Ⅴ級圍巖采用臺(tái)階分步開挖，即環(huán)形開挖中心留核心土法，每環(huán)進(jìn)尺寸控制在0.5-1.0米為宜，臺(tái)階長度不小于6米，采用光面爆破或機(jī)械開挖，及時(shí)進(jìn)行初期支護(hù)封閉圍巖。下半斷面應(yīng)采用拉中心槽，兩側(cè)留足臺(tái)階土，馬口跳槽開挖落地，馬口長度不宜大于2米，應(yīng)及時(shí)完畢初期支護(hù)。Ⅲ,Ⅳ級圍巖采用正臺(tái)階開挖法，Ⅲ,Ⅳ級圍巖緊急停車帶采用臺(tái)階分步開挖，最終全斷面模筑二次混凝土襯砌。圍巖監(jiān)控量測：隧道施工中，掌子面開挖成型后，必須立即噴射不小于5cm厚的混凝土及時(shí)封閉圍巖，緊跟監(jiān)控量測，否則工作人員不得進(jìn)入掌子面作業(yè)。只有通過對圍巖進(jìn)行監(jiān)控量測，才干對的地掌握圍巖與支護(hù)之間的收斂動(dòng)態(tài)，客觀的評價(jià)圍巖的穩(wěn)定性，進(jìn)一步了解圍巖的彈朔性區(qū)域，裂隙發(fā)育限度，從而達(dá)成調(diào)整初期支護(hù)參數(shù)計(jì)指導(dǎo)設(shè)計(jì)和施工的目的。施工中注意事項(xiàng)隧道施工必須嚴(yán)格執(zhí)行《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ0425-94）的各項(xiàng)規(guī)定規(guī)定。隧道應(yīng)當(dāng)遵循“早進(jìn)洞、晚出洞”原則，不得大挖大刷，保證邊坡及仰坡穩(wěn)定；復(fù)合式襯砌施工時(shí)，嚴(yán)格執(zhí)行圍巖的監(jiān)控量測程序，初期支護(hù)必須跟上，并且以圍巖的監(jiān)控量測信息指導(dǎo)設(shè)計(jì)與施工；施工中時(shí)刻注意：若圍巖級別劃分與實(shí)際不符合時(shí)，應(yīng)及時(shí)提出，以便設(shè)計(jì)施工密切配合，妥善解決，避免冒頂和塌方；初期支護(hù)鋼支撐和ps格構(gòu)梁盡也許與圍巖密貼，與鎖腳錨桿焊接成整體，超挖時(shí)必須用噴射混凝土充填密實(shí)；初期支護(hù)中，根據(jù)圍巖量測結(jié)果，提成2-4層噴射混凝土，在先期噴射混凝土表面發(fā)現(xiàn)有束流地下水處，采用彈簧排水管貼面排水，并在軟管外周噴射混凝土及時(shí)密封，使其與隧道襯砌墻角縱向排水管連通，規(guī)定初期支護(hù)完畢后，表面無滲漏，才干進(jìn)行防水層的施工；隧道運(yùn)營期間的監(jiān)控照明等設(shè)施，施工中必須做好預(yù)埋件的埋設(shè)工作；隧道施工必須按照《公路公程施工安全技術(shù)規(guī)范》（JTJ076-95）執(zhí)行，規(guī)定安全施工，避免傷亡和設(shè)備受損。隧道施工時(shí)，一方面施作洞門工程和明洞工程，涉及截排水溝，洞門邊仰坡防護(hù)工程，洞門工程和明洞回填工程等，待其完畢后，方可進(jìn)洞。且明洞和洞門工程施工時(shí)盡也許避開雨季。隧道進(jìn)出口埋深淺，覆蓋層薄，地質(zhì)條件差，明洞可以視實(shí)際開挖邊仰坡穩(wěn)定情況酌情調(diào)整；在明洞拉槽開挖前應(yīng)結(jié)合路基情況事先做好排水工作，洞口環(huán)形截水溝應(yīng)先期完畢。當(dāng)明洞結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)一側(cè)在基巖上，另一側(cè)在土層上時(shí)，為防止不均勻沉降，土層區(qū)段的明洞基礎(chǔ)，路基床均應(yīng)挖至基巖面，且基巖面應(yīng)挖成臺(tái)階形，再砌筑漿砌片基礎(chǔ)石后，方可做明洞結(jié)構(gòu)及路基基層。明洞應(yīng)落在穩(wěn)固基礎(chǔ)上，明洞基礎(chǔ)底標(biāo)高不宜高于隧道側(cè)溝溝底標(biāo)高或路面基層標(biāo)高。當(dāng)基巖埋深較淺時(shí)，基礎(chǔ)可以設(shè)立在基巖上；當(dāng)基礎(chǔ)位于軟弱地基上時(shí)，采用仰拱整體式鋼筋混凝土底板。如遇基礎(chǔ)不穩(wěn)，應(yīng)進(jìn)行解決，具體方法，視實(shí)際情況擬定，明洞基礎(chǔ)承載力規(guī)定400kpa。對于Ⅴ類圍巖采用管棚或小導(dǎo)管注漿預(yù)支護(hù)地區(qū)段，在初期支護(hù)完畢后，為防止過大變形，并從安全的角度出發(fā)應(yīng)及時(shí)施作二次襯砌。初期支護(hù)與二次襯砌間超挖部分的解決：在允許超挖范圍內(nèi)，采用同級混凝土回填。超挖大于允許值時(shí)，在起拱線和墻基于以上1米范圍用同級混凝土回填，其余超挖部分可用同級混凝土漿砌片石回填。初期支護(hù)與二次襯砌之間的孔隙應(yīng)壓注水泥砂漿填滿。監(jiān)控系統(tǒng)及防災(zāi)系統(tǒng)系統(tǒng)概況南古莊溝公路隧道屬長隧道，在重點(diǎn)保證運(yùn)營安全的前提下，本著“實(shí)用、可靠、經(jīng)濟(jì)”的原則，考慮設(shè)立監(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)立八個(gè)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(yùn)營通風(fēng)系統(tǒng)；（5）照明系統(tǒng)；（6）報(bào)警、消防系統(tǒng)；（7）供電系統(tǒng)；（8）中央控制系統(tǒng)。交通監(jiān)視控制系統(tǒng)系統(tǒng)由中控室的交通監(jiān)控計(jì)算機(jī)、閉路電視系統(tǒng)、可變情報(bào)板、可變限速標(biāo)志、視頻車輛檢測器、入口信號(hào)燈及車道表達(dá)器等組成。閉路電視系統(tǒng)：洞內(nèi)攝像機(jī)間距160m，洞口各設(shè)一臺(tái)，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(hào)燈或車道表達(dá)器：洞內(nèi)250m,洞口各一道。可變情報(bào)板：洞內(nèi)3000m，洞口各一道?？勺兿匏贅?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)。通信系統(tǒng)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(jìn)方向右側(cè)。有線廣播系統(tǒng)：間距160m，設(shè)于前進(jìn)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。環(huán)境檢測系統(tǒng)CO檢測儀：間距500m。VI檢測儀：間距500m。風(fēng)速風(fēng)向測定儀：間距1500m。通風(fēng)系統(tǒng)

針對隧道的交通量、交通特性、自然地理?xiàng)l件、工程條件、經(jīng)濟(jì)和技術(shù)條件，綜合比選后采用射流風(fēng)機(jī)縱向式通風(fēng)。通風(fēng)設(shè)計(jì)按單洞雙向行車考慮。通風(fēng)控制：（1）正常狀態(tài)：CO≤250ppm;煙霧濃度VI≤0.0075m-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(shí)風(fēng)機(jī)采用緊急狀況進(jìn)行排煙，洞內(nèi)縱向風(fēng)速2.5m/s。照明系統(tǒng)依據(jù)《公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計(jì)規(guī)范》擬定入口段、過渡段、中間段的燈間距。在隧道拱部兩側(cè)對稱布置燈具。照明控制：（1）在洞口及隧道照明引入段各設(shè)一臺(tái)亮度檢測儀；（2）按晴天（或白天）、陰天（或早、晚）、夜晚三種天候控制；（3）應(yīng)急照明：由設(shè)立在箱變中的UPS電源供電，開亮誘導(dǎo)明燈。通報(bào)、報(bào)警系統(tǒng)（1）手動(dòng)報(bào)警按鈕：50m一處，設(shè)于消防栓箱上；（2）自動(dòng)報(bào)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(hào)燈、情報(bào)板：按有關(guān)上述規(guī)定設(shè)立。消防系統(tǒng)（1）滅火器：50m一處，2個(gè)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；救援系統(tǒng)（1）洞口均設(shè)隧道管理所消防隊(duì)，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(duì)。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(hào)、監(jiān)控、報(bào)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(jī)房變配電設(shè)施均設(shè)立防雷接地設(shè)施。中央控制系統(tǒng)本系統(tǒng)重要由綜合控制臺(tái)、模擬顯示屏幕、監(jiān)視器柜、中心計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。實(shí)行中心控制的項(xiàng)目有：通風(fēng)控制、照明、交通流檢測與控制、環(huán)境檢測、光強(qiáng)檢測、閉路電視、緊急電話、無線廣播、無線通信、火災(zāi)報(bào)警等。各系統(tǒng)的啟動(dòng)、運(yùn)營與停止的控制裝置集中設(shè)立于管理所內(nèi)。監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)由雙中心計(jì)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。二次襯砌內(nèi)力計(jì)算基本資料劉河灣至榆樹坪二級公路榆樹坪隧道，結(jié)構(gòu)斷面圖如圖1所示。圍巖類別為V級，容重,圍巖的彈性抗力系，襯砌材料為C25混凝土，彈性模量為，容重h。圖1襯砌結(jié)構(gòu)斷面圖荷載擬定根據(jù)式，圍巖豎向均布壓力：式中：s——圍巖類別，此處s=5——圍巖容重，此處；——跨度影響系數(shù)，，毛洞跨度,其中0.06m為一側(cè)平均超挖量，時(shí)，，此處.所以，有：此處超挖回填層忽略不計(jì)。圍巖水平均布壓力：襯砌幾何要素襯砌幾何尺寸內(nèi)輪廓線半徑內(nèi)徑所畫圓曲線的終點(diǎn)截面與豎直軸的夾角；拱頂截面厚度墻底截面厚度此處墻底截面為自內(nèi)輪廓半徑的圓心向內(nèi)輪廓墻底做連線并延長至與外輪廓相交，其交點(diǎn)到內(nèi)輪廓墻底間的連線。外輪廓線半徑：拱軸線半徑：拱軸線各段圓弧中心角：半拱軸線長度S及分段軸長分段軸線長度：半拱線長度：將半拱軸線等分為8段，每段軸長為：各分塊接縫（截面）中心幾何要素與豎直軸夾角另一方面，角度閉合差。（因墻底面水平，計(jì)算襯砌內(nèi)力時(shí)用）接縫中心點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算由圖2上直接量出圖2襯砌計(jì)算圖計(jì)算位移單位位移用辛普生法近似計(jì)算，按計(jì)算列表進(jìn)行。單位位移的計(jì)算見附表1。單位位移值計(jì)算如下：計(jì)算精度校核為：閉合差。注：1、I—截面慣性矩，，b取單位長度。2、不考慮軸力的影響。載位移—積極荷載在基本結(jié)構(gòu)中引起的位移每一楔塊上的作用力豎向力：式中：--襯砌外緣相鄰兩個(gè)截面之間的水平投影長度，由圖2量得：（校核）水平壓力：式中：--襯砌外緣相鄰兩截面之間的豎直線投影長度，由圖2量得：（校核）自重力：式中：--接縫i的襯砌截面厚度。注:計(jì)算G8時(shí)，應(yīng)使第8個(gè)楔塊的面積乘以。作用在各楔塊上的力均列入附表2，各集中力均通過相應(yīng)圖形的形心。外荷載在基本結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的內(nèi)力楔塊上各集中力對下一接縫的力臂由圖2中量得，分別記為。內(nèi)力按下式計(jì)算（見圖三）。彎矩：圖3內(nèi)力計(jì)算圖示軸力：式中：--相鄰兩接縫中心點(diǎn)的坐標(biāo)增值，按下式計(jì)算：的計(jì)算見附表2、附表3及附表4。基本結(jié)構(gòu)中，積極荷載產(chǎn)生彎矩的校核為：另一方面，從附表2中得到閉合差積極荷載位移（計(jì)算過程見附表5）計(jì)算過程見附表5.計(jì)算精度校核閉合差。載位移—單位彈性抗力及相應(yīng)的摩擦力引起的位移各接縫處的抗力強(qiáng)度抗力上零點(diǎn)假定在接縫3，；最大抗力值假定在接縫6，；最大抗力值以上各截面抗力強(qiáng)度按下式計(jì)算：查附表1，算得：最大抗力值以下各截面抗力強(qiáng)度按下式計(jì)算：式中：--所考察截面外緣點(diǎn)到h點(diǎn)的垂直距離；--墻角外緣點(diǎn)到h點(diǎn)的垂直距離。由圖1中量得：則：按比例將所求得的抗力繪于圖1上。各楔塊上抗力集中力按下式近似計(jì)算：式中：--楔快i外緣長度，可通過量取夾角，用弧長公式求得，的方向垂直于襯砌外緣，并通過楔塊上抗力圖形的形心?？沽辛εc摩擦力的合力按下式計(jì)算：式中：--圍巖與襯砌間的摩擦系數(shù)，此處取=0.2。則：其作用方向與抗力集中力的夾角。由于摩擦阻力的方向與襯砌位移的方向相反，其方向向上。畫圖時(shí)，也可取切向：徑向=1：5的比例求出合力的方向。的作用即為與襯砌外緣的交點(diǎn)。將的方向線延長，使之交于豎直軸，量取夾角，將分解為水平與豎直兩個(gè)分力：以上計(jì)算列入附表6.計(jì)算單位抗力及其相應(yīng)的摩擦力在基本結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的內(nèi)力彎矩：軸力：式中：--力至接縫中心點(diǎn)的力臂，由圖1量得。計(jì)算見附表7，8。單位抗力及相應(yīng)摩擦力產(chǎn)生的載位移計(jì)算見附表9。校核為：閉合差。墻底（彈性地基上的剛性梁）位移單位彎矩作用下的轉(zhuǎn)角：積極荷載作用下的轉(zhuǎn)角：單位抗力及相應(yīng)摩擦力作用下的轉(zhuǎn)角：解力法方程襯砌矢高計(jì)算力法方程的系數(shù)為：以上將單位抗力及相應(yīng)摩擦力產(chǎn)生的位移乘以，即為被動(dòng)荷載的載位移。求解方程為：式中：以上解得的值應(yīng)代入原方程，校核計(jì)算是否對的，此處從略。計(jì)算積極荷載和被動(dòng)荷載（）分別產(chǎn)生的襯砌內(nèi)力計(jì)算公式為：計(jì)算過程列入附表10，11。最大抗力值的求解一方面求出最大抗力方向內(nèi)的位移。考慮到接縫5的徑向位移與水平方向有一定得偏離，因此修正后有：計(jì)算過程列入附表12，位移值為：最大抗力值為：計(jì)算襯砌總內(nèi)力按下式計(jì)算襯砌總內(nèi)力：計(jì)算過程列入附表13。計(jì)算精度的校核為以下內(nèi)容：根據(jù)拱頂切開點(diǎn)的相對轉(zhuǎn)角和相對水平位移應(yīng)為零的條件來檢查：式中：閉合差：式中：閉合差：襯砌截面強(qiáng)度檢算檢算幾個(gè)控制截面：拱頂（截面0）又有： 式中：--混凝土極端限抗壓強(qiáng)度，取。截面7墻底（截面8）偏心檢查 其他各截面偏心距均小于0.45d內(nèi)力圖將內(nèi)力計(jì)算結(jié)果按比列繪制成彎矩圖M與軸力圖N，如圖4所示。圖4襯砌內(nèi)力圖IV級圍巖隧道施工階段分析運(yùn)營GTS打開GTS程序；點(diǎn)擊文獻(xiàn)>新建打開新項(xiàng)目；彈出項(xiàng)目設(shè)定對話框在項(xiàng)目名稱里輸入‘VI級圍巖施工階段分析’將模型類型設(shè)定為‘2D’將分析約束設(shè)定為‘X-Z平面’重力方向自動(dòng)指為‘Z’其它的直接使用程序設(shè)定的默認(rèn)值點(diǎn)擊確認(rèn)生成分析用數(shù)據(jù)屬性生成圍巖屬性在主菜單中選擇模型〉特性〉屬性;在屬性對話框中選擇添加按鈕中的‘平面’；在添加/修改平面屬性對話框中確認(rèn)號(hào)制定為‘1’；在名稱里輸入‘IV級圍巖’；在單元類型里確認(rèn)是否制定為‘平面應(yīng)變’；為生成材料點(diǎn)擊材料右側(cè)的添加；在添加/修改巖土材料對話框中確認(rèn)號(hào)指定為‘1’；在名稱里輸入‘IV級圍巖’；點(diǎn)擊顏色按鈕到設(shè)定顏色；在材料參數(shù)的彈性模型（E）里輸入‘2400000’；泊松比（v）里輸入‘0.33’；容重(Y)里輸入‘21’；容重（飽和）里輸入‘21’；粘聚力（C）里輸入‘300’；摩擦角（Φ）里輸入‘30’；初始應(yīng)力參數(shù)中K。輸入‘1.5’；將模型類型指定為‘摩爾-庫倫’；確認(rèn)排水參數(shù)指定為‘排水’；點(diǎn)擊確認(rèn)按鈕；在添加/修改平面屬性對話框中確認(rèn)材料指定為‘IV級圍巖’；點(diǎn)擊合用；點(diǎn)擊添加；在屬性對話框中確認(rèn)是否生成了‘IV級圍巖’屬性。如圖1、2。圖1圖2生成噴射混凝土屬性點(diǎn)擊屬性對話框中添加按鈕中的‘線’；在添加/修改線屬性對話框中確認(rèn)號(hào)指定為‘2’；在名稱里輸入‘C20噴射混凝土’；將單元類型指定為‘梁’；為了生成材料點(diǎn)擊材料右側(cè)的添加；在添加/修改結(jié)構(gòu)材料對話框中擬定號(hào)指定為‘2’；在名稱里輸入‘C20噴射混凝土’；點(diǎn)擊顏色按鈕設(shè)定顏色；在彈性模量（E）里輸入‘22500000’；泊松比處輸入‘0.2’；重量密度處輸入‘23’；點(diǎn)擊確認(rèn)；為生成特性點(diǎn)擊特性右側(cè)的添加按鈕；在添加/修改特性對話框中確認(rèn)號(hào)制定為‘1’；在名稱里輸入‘噴混’；點(diǎn)擊顏色右邊的按鈕設(shè)定顏色；確認(rèn)類型制定為‘梁’；勾選對話框下端的截面庫；點(diǎn)擊截面庫按鈕；在截面庫對話框中確認(rèn)指定號(hào)為‘方形’；在H里輸入‘0.22’；在B里輸入‘1’；確認(rèn)偏移是否制定為‘中--中’；在截面庫對話框中點(diǎn)擊確認(rèn)按鈕；在添加/修改特性對話框中確認(rèn)特性里輸入了特性值；；在添加/修改特性對話框里點(diǎn)擊確認(rèn)按鈕；在添加/修改線屬性對話框里點(diǎn)擊合用按鈕；如圖3、4、5、6。圖3圖4圖4圖5生成錨桿屬性在添加/修改線屬性對話框中確認(rèn)號(hào)制定為‘3’；在名稱里輸入‘錨桿’；將單元類型制定為‘桁架’；為生成材料點(diǎn)擊材料右側(cè)的添加；在添加/修改結(jié)構(gòu)材料對話框里確認(rèn)號(hào)制定為‘3’；在名稱里輸入‘錨桿’；點(diǎn)擊顏色按鈕設(shè)定顏色；在彈性模量（E）里輸入‘20230000’；泊松比處輸入‘0.3’；重量密度處輸入‘78.5’；點(diǎn)擊確認(rèn)；為生成特性點(diǎn)擊特性右側(cè)的添加按鈕；在添加/修改特性對話框中確認(rèn)號(hào)制定為‘2’；在名稱里輸入‘錨桿’；點(diǎn)擊顏色右邊的按鈕設(shè)定顏色；確認(rèn)類型制定為‘桁架/植入式桁架’；勾選對話框下端的截面庫；點(diǎn)擊截面庫按鈕；在截面庫對話框中確認(rèn)指定號(hào)為‘圓形’；在D里輸入‘0.22’；確認(rèn)偏移是否制定為‘中--中’；在截面庫對話框中點(diǎn)擊確認(rèn)按鈕；在添加/修改特性對話框中確認(rèn)特性里輸入了特性值；在添加/修改特性對話框里點(diǎn)擊確認(rèn)按鈕；在添加/修改線屬性對話框里點(diǎn)擊合用按鈕；如圖7、8、9、10。圖7圖8圖9圖10生成二次襯砌混凝土屬性點(diǎn)擊屬性對話框中添加按鈕中的‘線’；在添加/修改線屬性對話框中確認(rèn)號(hào)指定為‘4’；在名稱里輸入‘C25鋼筋混凝土’；將單元類型指定為‘梁’；為了生成材料點(diǎn)擊材料右側(cè)的添加；在添加/修改結(jié)構(gòu)材料對話框中擬定號(hào)指定為‘4’；在名稱里輸入‘C25鋼筋混凝土’；點(diǎn)擊顏色按鈕設(shè)定顏色；在彈性模量（E）里輸入‘28000000’；泊松比處輸入‘0.2’；重量密度處輸入‘23’；點(diǎn)擊確認(rèn)；為生成特性點(diǎn)擊特性右側(cè)的添加按鈕；在添加/修改特性對話框中確認(rèn)號(hào)制定為‘3’；在名稱里輸入‘澆筑混凝土’；點(diǎn)擊顏色右邊的按鈕設(shè)定顏色；確認(rèn)類型制定為‘梁’；勾選對話框下端的截面庫；點(diǎn)擊截面庫按鈕；在截面庫對話框中確認(rèn)指定號(hào)為‘方形’；在H里輸入‘0.4’；在B里輸入‘1’；確認(rèn)偏移是否制定為‘中--中’；在截面庫對話框中點(diǎn)擊確認(rèn)按鈕；在添加/修改特性對話框中確認(rèn)特性里輸入了特性值；；在添加/修改特性對話框里點(diǎn)擊確認(rèn)按鈕；在添加/修改線屬性對話框里點(diǎn)擊合用按鈕；如圖11、12、13、14。圖11圖12圖13圖14二維幾何建模主菜單里選擇幾何>曲線>在工作平面上建立>二維隧道（線組）；隧道類型選擇‘三心圓仰拱’；R1處輸入5.25+0.4+0.22+0.08=5.95；A1處輸入90；R2處輸入7.64+0.4+0.08=8.12；A2處輸入16.07；勾選包含錨桿，錨桿數(shù)量26，長度3m；取消勾選生成線組；點(diǎn)擊確認(rèn)；確認(rèn)在模型工作目錄樹的幾何>曲線里確認(rèn)生成4個(gè)‘隧道截面’曲線；主菜單里選擇幾何>曲線>在工作平面上建立>二維多段線組生成圍巖幾何模型；如圖14、15。圖14圖15形狀顏色，檢查反復(fù)輸入在主菜單里選擇幾何〉形狀顏色；選擇對象形狀狀態(tài)下通過點(diǎn)擊選擇工具條里的已顯示按鈕選擇所有的線；形狀類型里勾選線；顏色類型指定為‘隨機(jī)顏色’；點(diǎn)擊確認(rèn)按鈕；在主菜單里選擇幾何〉檢查〉檢查反復(fù)輸入；確認(rèn)勾選了僅顯示形狀選項(xiàng)；確認(rèn)誤差指定為‘le-006’；勾選檢查反復(fù)線/線組；點(diǎn)擊合用；確認(rèn)窗口里沒有任何標(biāo)記為紅色的線；點(diǎn)擊取消關(guān)閉對話框；生成多段線在動(dòng)態(tài)縮放工具條里點(diǎn)擊縮放窗口；放大顯示兩個(gè)隧道部分；在主菜單中選擇幾何〉曲線〉在工作平面上建立〉二維多段線（線組）；在捕獲工具條里點(diǎn)擊頂點(diǎn)捕獲；捕獲到A點(diǎn)后點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵；沿著順時(shí)針方向點(diǎn)擊錨桿的各終點(diǎn)，直到B點(diǎn)以畫多線段；確認(rèn)未勾選閉合；確認(rèn)未勾選生成面；點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵完畢多線段；點(diǎn)擊取消。交叉分割，刪除短線在動(dòng)態(tài)視圖工具條里通過點(diǎn)擊縮放所有使在模型窗口中顯示所有的線；在主菜單里選擇幾何〉曲線〉交叉分割；在選擇工具條里通過點(diǎn)擊已顯示選擇所有的線；點(diǎn)擊合用；點(diǎn)擊取消；在主菜單里選擇幾何〉刪除〉刪除面/線；將對話框上的小面改為‘短線；’選擇檢核對象的線狀態(tài)下通過點(diǎn)擊選擇工具條里的已顯示選擇所有的線；確認(rèn)長度指定為‘0.1’；點(diǎn)擊查看；在模型窗口中確認(rèn)標(biāo)記為紅色的邊；在刪除面/線對話框中的選擇信息中確認(rèn)已選中該線；確認(rèn)短位置后點(diǎn)擊取消來關(guān)閉對話框；在動(dòng)態(tài)視圖工具條里點(diǎn)擊縮放窗口；放大顯示兩個(gè)隧道部分；在主菜單里選擇幾何〉曲線〉合并線；選擇線狀態(tài)下選擇用四邊形標(biāo)記的包含EdgeA,edgeB在內(nèi)的所有線；確認(rèn)誤差里指定為‘0.0001’；點(diǎn)擊確認(rèn)；生成二維網(wǎng)絡(luò)顯隱網(wǎng)格播種信息，網(wǎng)格尺寸控制在選擇工具條里通過點(diǎn)擊已顯示選擇所有的線來進(jìn)行指定。需選中整個(gè)隧道部分；在主菜單里選擇網(wǎng)絡(luò)〉網(wǎng)格尺寸控制〉顯隱網(wǎng)絡(luò)播種信息；在顯示網(wǎng)絡(luò)種子對話框中指定‘顯示網(wǎng)格種子’；點(diǎn)擊確認(rèn)按鈕；在主菜單里選擇網(wǎng)絡(luò)〉網(wǎng)格尺寸控制〉線；選擇線狀態(tài)下選擇構(gòu)成隧道的側(cè)面墻及天棚的線以及在前面運(yùn)用多段線生成的所有線；在播種方法指定為‘分割數(shù)量’；在分割數(shù)量里輸入‘2’；點(diǎn)擊預(yù)覽按鈕確認(rèn)是否正常的指定了單元的尺寸；點(diǎn)擊合用按鈕；在選擇工具條里點(diǎn)擊多段線選擇；選擇線狀態(tài)下在模型窗口通過畫多段線來選擇錨桿；確認(rèn)播種方法是否指定為‘分割數(shù)量’；在分割數(shù)量里輸入‘4’；點(diǎn)擊預(yù)覽按鈕確認(rèn)是否正常的指定了單元的尺寸；點(diǎn)擊合用按鈕；在選擇工具條里點(diǎn)擊拾取/窗口選擇；請選擇線狀態(tài)下選擇構(gòu)成隧道的線中沒有指定網(wǎng)絡(luò)尺寸控制的所有線；將播種方法指定為‘單元長度’；在節(jié)點(diǎn)間隔里輸入‘1’；點(diǎn)擊確認(rèn)按鈕；在選擇工具條里點(diǎn)擊已顯示按鈕選擇所有的線，需選中所有的隧道部分；在主菜單里選擇網(wǎng)絡(luò)〉網(wǎng)格尺寸控制〉顯隱網(wǎng)絡(luò)播種信息；在顯隱網(wǎng)絡(luò)播種信息對話框指定‘隱藏網(wǎng)絡(luò)播種信息’；點(diǎn)擊確認(rèn),如圖16。圖16自動(dòng)劃分網(wǎng)絡(luò)—平面在視圖工具條里點(diǎn)擊前視圖；在主菜單里選擇網(wǎng)絡(luò)〉自動(dòng)劃分網(wǎng)絡(luò)〉平面；在選擇工具條里點(diǎn)擊多邊形；請選擇線狀態(tài)下通過畫多段線選擇線；確認(rèn)網(wǎng)絡(luò)劃分方法指定為‘循環(huán)網(wǎng)格法’；確認(rèn)類型指定為‘四邊形’；確認(rèn)勾選生成偏移單元；勾選劃分內(nèi)部區(qū)域；在網(wǎng)格尺寸的單元尺寸處輸入‘5’；在屬性里輸入‘1’；指定‘IV級圍巖’；在網(wǎng)格組里刪除自動(dòng)網(wǎng)格后輸入‘IV級圍巖’；確認(rèn)勾選添加到網(wǎng)絡(luò)組；確認(rèn)未勾選獨(dú)立注冊各面網(wǎng)格；確認(rèn)勾選合并節(jié)點(diǎn)；確認(rèn)未勾選生成高次單元；點(diǎn)擊合用；如圖17。圖17網(wǎng)格組選擇工作目錄樹的網(wǎng)格；展開網(wǎng)格組下拉菜單；在工作目錄樹的網(wǎng)絡(luò)〉網(wǎng)格組里點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵調(diào)出關(guān)聯(lián)菜單；選擇新網(wǎng)格組；在名稱欄里刪除新網(wǎng)格組，輸入‘上側(cè)’后按回車鍵；在工作目錄樹的網(wǎng)格〉網(wǎng)格組里點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵調(diào)出關(guān)聯(lián)菜單；選擇新網(wǎng)格組；在名稱欄里刪除新網(wǎng)格組，輸入‘下側(cè)’后按回車鍵；在工作目錄樹的網(wǎng)格〉網(wǎng)格組〉‘IV級圍巖，上側(cè)，下側(cè)’，點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵調(diào)出關(guān)聯(lián)菜單選擇僅顯示；在工作目錄樹的網(wǎng)格〉網(wǎng)格組〉‘IV級圍巖’，點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵調(diào)出關(guān)聯(lián)菜單；選擇縮小；在工作目錄樹的網(wǎng)格〉網(wǎng)格組〉上側(cè)，點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵調(diào)出關(guān)聯(lián)菜單；在關(guān)聯(lián)菜單里選擇網(wǎng)格組〉項(xiàng)的添加排除；確認(rèn)指定為單元、包含；在選擇工具條里點(diǎn)擊多邊形；選擇單元狀態(tài)下畫多邊形選擇單元；確認(rèn)勾選從其他網(wǎng)格組排除；點(diǎn)擊確認(rèn)。對于下側(cè)反復(fù)12到18的環(huán)節(jié)將單元注冊到網(wǎng)格組下側(cè)中；如圖18、19。圖18圖19析取單元在工作目錄樹的網(wǎng)絡(luò)〉網(wǎng)格組里點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵調(diào)出關(guān)聯(lián)菜單；選擇隱藏所有；主菜單里選擇模型〉單元〉析取單元；選擇拱部線；屬性里輸入2，C20噴射混凝土；在網(wǎng)格組里刪除‘除析取單元’后輸入‘上側(cè)噴混’；點(diǎn)擊合用；選擇側(cè)墻線；屬性里輸入2，C20噴射混凝土；在網(wǎng)格組里刪除‘除析取單元’后輸入‘下側(cè)噴混’；點(diǎn)擊合用；選擇拱部錨桿線；在屬性里輸入3，指定為‘錨桿’；輸入‘上側(cè)錨桿’；點(diǎn)擊合用；選擇側(cè)墻錨桿線；在屬性里輸入3，指定為‘錨桿’；輸入‘下側(cè)錨桿’；選擇拱部、側(cè)墻和仰拱屬性里輸入4，‘C25鋼筋混凝土’；在網(wǎng)格組里輸入‘二次襯砌’；點(diǎn)擊確認(rèn)；如圖20、21、22、23、24。圖20圖21圖22圖23圖24分析支承在工作目錄樹中選擇網(wǎng)格>網(wǎng)格組；調(diào)出關(guān)聯(lián)菜單，選擇顯示所有；選擇前視圖；選擇開關(guān)GCS三角標(biāo)；在主菜單里選擇模型>邊界>支承；輸入‘永久支承’；確認(rèn)類型為‘節(jié)點(diǎn)’；選擇兩側(cè)圍巖邊界；模式里確認(rèn)指定為‘添加’；DOF里勾選‘UX’；DOF里取消勾選‘UX’，勾選‘UZ’；點(diǎn)擊確認(rèn)；如圖25。圖25修改單元屬性在主菜單里選擇模型>邊界>修改單元屬性；在邊界組里輸入‘上側(cè)噴混硬化’；選擇工作目錄樹中網(wǎng)格>網(wǎng)格組>上側(cè)噴混；在屬性號(hào)里輸入2，指定為‘C20噴射混凝土’；在邊界組里輸入‘下側(cè)噴混硬化’；選擇‘下側(cè)噴混’屬性指定為‘C20噴設(shè)混凝土’；點(diǎn)擊合用；在邊界組里輸入‘二襯混凝土硬化’；選擇‘二次襯砌’屬性指定為‘C25鋼筋混凝土’；點(diǎn)擊確認(rèn)；自重在主菜單里選擇模型>荷載>自重；在荷載組里輸入‘自重’；在自重系數(shù)的Z里輸入‘-1’；點(diǎn)擊確認(rèn)。定義施工階段在工作目錄樹里點(diǎn)擊幾何；點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵調(diào)出關(guān)聯(lián)菜單選擇隱藏所有；在主菜單里選擇模型>施工階段>定義施工階段；點(diǎn)擊新建；在階段名稱里輸入新階段‘新階段#1-laststep’；確認(rèn)階段類型指定為‘施工’；在組數(shù)據(jù)的目錄樹里選擇單元>‘IV級圍巖’、‘下側(cè)’、‘上側(cè)’拖動(dòng)至激活數(shù)據(jù)；將顯示單元指定為‘激活’；在組數(shù)據(jù)的目錄樹里選擇邊界>‘永久支撐’；拖動(dòng)選中的邊界組到激活數(shù)據(jù)；在組數(shù)據(jù)的目錄樹里選擇荷載>‘自重’；拖動(dòng)選中的荷載組到激活數(shù)據(jù)；勾選位移清零選項(xiàng)；點(diǎn)擊保存；點(diǎn)擊新建輸入‘新階段#2-laststep’；勾選位移清零；點(diǎn)擊新建輸入‘新階段#3-laststep’；在組數(shù)據(jù)的目錄樹里選擇單元>‘上側(cè)’；拖動(dòng)選中的網(wǎng)格組到鈍化數(shù)據(jù)；點(diǎn)擊LDF；在開挖邊界荷載釋放系數(shù)對話框里分別輸入，0.5、0.25、0.25的釋放荷載系；點(diǎn)擊確認(rèn)。點(diǎn)擊保存；點(diǎn)擊新建輸入‘新階段#4-laststep’；在組數(shù)據(jù)的目錄樹里選擇單元>‘上側(cè)噴混’，‘上側(cè)錨桿’拖動(dòng)至激活數(shù)據(jù)；點(diǎn)擊保存；點(diǎn)擊新建輸入‘新階段#5-laststep’；在組數(shù)據(jù)的目錄樹里選擇單元>‘上側(cè)噴混硬化’拖動(dòng)至激活數(shù)據(jù)；點(diǎn)擊保存；點(diǎn)擊新建輸入‘新階段#6-laststep’；在組數(shù)據(jù)的目錄樹里選擇單元>‘下側(cè)’拖動(dòng)至鈍化數(shù)據(jù)；點(diǎn)擊保存點(diǎn)擊LDF；在開挖邊界荷載釋放系數(shù)對話框里分別輸入，0.5、0.25、0.25的釋放荷載系數(shù)；點(diǎn)擊保存；點(diǎn)擊新建輸入‘新階段#7-laststep’在組數(shù)據(jù)的目錄樹里選擇單元>‘下側(cè)噴混’，‘下側(cè)錨桿’拖動(dòng)至激活數(shù)據(jù)；點(diǎn)擊保存；點(diǎn)擊新建輸入‘新階段#8-laststep’；在組數(shù)據(jù)的目錄樹里選擇單元>‘下側(cè)噴混硬化’拖動(dòng)至激活數(shù)據(jù)；點(diǎn)擊保存；點(diǎn)擊新建輸入‘新階段#9-laststep’在組數(shù)據(jù)的目錄樹里選擇單元>‘二次襯砌’拖動(dòng)至激活數(shù)據(jù)；點(diǎn)擊保存；點(diǎn)擊新建輸入‘新階段#10-laststep’；在組數(shù)據(jù)的目錄樹里選擇單元>‘二襯混凝土硬化’拖動(dòng)至激活數(shù)據(jù)；點(diǎn)擊保存；如圖26、27、28、29、30、31、32、33、34、35。圖26圖27圖28圖29圖30圖31圖32圖33圖34圖35分析工況在主菜單里選擇分析>分析工況；在分析工況對話框里點(diǎn)擊添加；在添加/修改分析控制對話框中名稱處輸入‘IV圍巖施工階段分析’；在描述里輸入‘地層結(jié)構(gòu)模型分析隧道施工階段’；將分析類型指定為‘施工階段’；點(diǎn)擊分析控制按鈕；在分析控制對話框里確認(rèn)是否選擇了施工階段表單；確認(rèn)最后計(jì)算階段為‘最后階段’；勾選應(yīng)力分析初始階段；確認(rèn)應(yīng)力分析初始階段為‘階段一’；勾選K。條件；在初始水位里輸入‘-100’；點(diǎn)擊確認(rèn)；在分析工況對話框中點(diǎn)擊關(guān)閉；如圖36。圖36分析在主菜單里選擇分析>分析；分析及解決分析結(jié)果選擇工作目錄樹的邊界；點(diǎn)擊鼠標(biāo)的右側(cè)調(diào)出關(guān)聯(lián)菜單選擇隱藏所有；選擇工作目錄樹的荷載；點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵調(diào)出關(guān)聯(lián)菜單選擇隱藏所有；選擇工作目錄樹的幾何；點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵調(diào)出關(guān)聯(lián)菜單選擇隱藏所有；不進(jìn)行任何選擇的狀態(tài)下在模型窗口點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵調(diào)出關(guān)聯(lián)菜單；選擇關(guān)閉所有三角標(biāo)；不進(jìn)行任何選擇的狀態(tài)下在模型窗口點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵調(diào)出關(guān)聯(lián)菜單；選擇開關(guān)柵格；位移等值線（在分析結(jié)果中輸入位移云圖。先確認(rèn)X方向位移）在工作目錄樹里選擇后解決表單；在工作目錄樹里雙擊CS：IV級圍巖施工階段分析>新階段#1-laststep>Displacement>‘DX’；在表單工具條里選擇后解決數(shù)據(jù)表單；點(diǎn)擊標(biāo)記為‘新階段#1-laststep’的結(jié)果組按鈕右側(cè)的↓按鈕；移動(dòng)結(jié)果組按鈕來查看各施工階段的DX變化；點(diǎn)擊關(guān)閉；點(diǎn)擊↓按鈕左側(cè)的結(jié)果組按鈕將結(jié)果組指定為‘新階段#1-laststep’；點(diǎn)擊后解決數(shù)據(jù)表單靠右的合用；如圖37、38、39、40、41、42、43、44、45、46。圖37圖38圖39圖40圖41圖42圖43圖44圖45圖46（確認(rèn)Z方向位移。變形形狀也一起畫出來）點(diǎn)擊后解決數(shù)據(jù)工具條右側(cè)的實(shí)時(shí)按鈕；將后解決數(shù)據(jù)工具條的等值線數(shù)據(jù)指定為‘DZ’；將指定為‘DX’的后解決數(shù)據(jù)工具條的變形數(shù)據(jù)指定為‘DZ’；點(diǎn)擊變形數(shù)據(jù)左側(cè)的網(wǎng)格形狀按鈕選擇‘變形+未變形’；在特性窗口里選擇‘變形’選項(xiàng)；在特性窗口里將實(shí)際位移指定為‘True’；在系數(shù)里輸入‘100’；在特性窗口里點(diǎn)擊合用；如圖47、48、49、50、51、52、53、54、55、56。圖47圖48圖49圖50圖51圖52圖53圖54圖55圖56錨桿軸力圖在分析結(jié)果中查看錨桿軸力。由于錨桿是桁架單元所以查看桁架Fx；在后解決數(shù)據(jù)工具條里點(diǎn)擊變形數(shù)據(jù)左側(cè)的網(wǎng)格形狀按鈕；選擇為變形；在工作目錄樹里雙擊CS：IV級圍巖施工階段分析>新階段#10-laststep>1DElementForce>‘TrussFX’；在特性窗口里點(diǎn)擊合用；如圖57。圖57噴射混凝土軸力圖（在分析結(jié)果中查看噴射混凝土軸力。由于噴射混凝土是梁單元所以查看梁FX）在工作目錄樹里雙擊CS：IV級圍巖施工階段分析>新階段#10-laststep>1DElementForce>‘BeamFX’；如圖58。圖58噴射混凝土彎矩圖（在分析結(jié)果中查噴射混凝土彎矩。查看BeamMY）在工作目錄樹里雙擊CS：IV級圍巖施工階段分析>新階段#10-laststep>1DElementForce>‘BeamMY’在特性窗口里選擇‘內(nèi)力圖’選項(xiàng)在系數(shù)里輸入‘1’在特性窗口里點(diǎn)擊合用按鈕；如圖59。圖59應(yīng)力等值線（在分析結(jié)果中查看巖土應(yīng)力云圖。先查看Sxx。）在工作目錄樹里雙擊CS：IV級圍巖施工階段分析>新階段#10-laststep>Plane-Strain>Stresses>‘LO-PlstrnSXX’；在特性窗口里選擇‘等值線’選項(xiàng)；在段數(shù)里輸入‘18’；在特性窗口點(diǎn)擊合用按鈕；在表單工具條里選擇后解決模式表單；在后解決模式工具條里點(diǎn)擊狀態(tài)切換按鈕；點(diǎn)擊結(jié)果數(shù)值；在特性窗口里選擇‘?dāng)?shù)值’；將數(shù)值顏色指定為黑色；將最小/最大類型指定為‘絕對值最大’；在特性窗口里點(diǎn)擊合用；如圖60。圖60（在分析結(jié)果中查看巖土應(yīng)力值。查看Szz。）在工作目錄樹里雙擊CS：IV級圍巖施工階段分析>新階段#10-laststep>Plane-Strain>Stresses>‘LO-PlstrnSZZ’；在特性窗口里選擇‘?dāng)?shù)值’；將最小/最大類型指定為‘最小/最大；在特性窗口里點(diǎn)擊合用；如圖61。圖61隧道通風(fēng)計(jì)算隧道需風(fēng)量計(jì)算隧道通風(fēng)的基本參數(shù)：道路等級：二級公路，單洞雙向二車道；計(jì)算行車速度：;空氣密度:隧道坡度：,;,隧道的斷面面積：；隧道的輪廓周長：；隧道當(dāng)量直徑：高峰小時(shí)交通量：近期（2023年，為通車年）：2180輛/h；遠(yuǎn)期（2027年，做2023考慮）：4500輛/h；上下行比例為55：45，高峰小時(shí)流量系數(shù)為0.12交通組成汽油車：小型客車34%，小型貨車23.4%，中型貨車16%；(73.4%)柴油車：中型貨車11%，大型客車8%，大型貨車7.6%；(26.6%)隧道內(nèi)平均氣溫：擬定CO排放量（1）取CO基準(zhǔn)排放量為（按每年1.5%遞減）(1995年):；（2）考慮CO的車況系數(shù)：1.0；（3）依據(jù)規(guī)范，分別考慮工況車速60km/h,40km/h,20km/h,10km/h（阻滯）。不同工況下的速度修正系數(shù)和車密度修正系數(shù)如表4-1所示。不同工況車速、值表4-1工況車速（km/h）60402010i1=1.25%1.01.01.00.8i2=-1.5%1.01.00.80.811.536（4）考慮CO的海拔高度修正系數(shù)：第一段平均海拔高度:，；第二段平均海拔高度:,.（5）考慮CO的車型系數(shù)如表4-2所示?？紤]CO的車型系數(shù)表4-2車型各種柴油車汽油車小客車旅行、輕型貨車中型貨車拖掛、大型貨車1.01.02.55.07.0（6）交通量分解：2023年：設(shè)計(jì)小時(shí)交通量：；汽油車：小型客車89輛/h，小型貨車61輛/h,中型貨車42輛/h；柴油車：中型貨車29輛/h,大型客車21輛/h,大型貨車20輛/h；2032年：設(shè)計(jì)小時(shí)交通量：；汽油車：小型客車184輛/h，小型貨車126輛/h,中型貨車86輛/h；柴油車：中型貨車60輛/h,大型客車43輛/h,大型貨車41輛/h；（7）計(jì)算各工況車速下隧道CO排放量:時(shí)，同樣可以計(jì)算其他各工況下CO排放量如表5-3所示：各工況車速下CO排放量（單位：10-2m3/s）工況車速60402010近期CO排放量0.3770.5660.9971.812遠(yuǎn)期CO排放量0.6681.0021.7643.205注：交通阻滯時(shí)按最長1000m計(jì)算，兩端分別計(jì)算后取最大值。（8）最大CO排放量：由上述計(jì)算可以看出，在工況車速為10km/h時(shí)，CO排放量最大；稀釋CO的需風(fēng)量（1）根據(jù)規(guī)范，取CO設(shè)計(jì)濃度為：。（2）隧道設(shè)計(jì)溫度，換算為絕對溫度。（3）隧址大氣壓無實(shí)測值，按下式計(jì)算：式中：——標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，101325Pa；——重力加速度，9.81m/s2；——隧址平均海拔高度：隧道平均海拔高度為1320.645m；——空氣氣體常數(shù)，287。計(jì)算可得：（4）稀釋CO的需風(fēng)量為：煙霧排放量（1）取煙霧基準(zhǔn)排放量（按每年1.5%遞減）為（1995年）：；（2）考慮煙霧的車況系數(shù)為：1.0；（3）依據(jù)規(guī)范，分別考慮工況車速60km/h,40km/h,20km/h,10km/h(阻滯)；不同工況下的速度修正系數(shù)、車密度修正系數(shù)如表4-5所示。不同工況車速、值表4-5工況車速（km/h）60402010i1=1.25%1.63751.18750.75250.7525i2=-1.5%0.650.6250.450.4511.536（4）柴油車交通量（計(jì)算過程同CO）如下：2023年：柴油車：中型貨車29輛/h,大型客車21輛/h,大型貨車20輛/h；2027年：柴油車：中型貨車60輛/h,大型客車43輛/h,大型貨車41輛/h；（5）考慮煙霧的海拔高度修正系數(shù)：第一段平均海拔高度：，；第二段平均海拔高度：,；（6）考慮煙霧車型系數(shù)如表4-6所示?？紤]煙霧的車型系數(shù)附表4-6柴油車輕型貨車中型貨車重型貨車、大型客車、托掛車集裝箱車0.41.01.53-4（7）計(jì)算各工況下隧道煙霧排放量：當(dāng)時(shí)，得：同樣可以計(jì)算其他工況車速下煙霧排放量如表5-7所示。各工況車速下煙霧排放量（單位：m3/s）表4-7工況車速60402010煙霧排放量（近期）0.1580.1930.2590.517煙霧排放量（遠(yuǎn)期）0.2790.3400.4570.914注：交通阻滯時(shí)按最長1000m計(jì)算，兩端分別計(jì)算后取最大值。最大煙霧排放量：由上述計(jì)算可以看出，隧道在工況車速為10km/h時(shí)，煙霧排放量最大；稀釋煙霧的需風(fēng)量（1）根據(jù)規(guī)范，取煙霧設(shè)計(jì)濃度為，則煙霧稀釋系數(shù)。（2）稀釋煙霧的需風(fēng)量為：稀釋空氣內(nèi)異味的需風(fēng)量取每小時(shí)換氣次數(shù)為5次，則有：考慮火災(zāi)時(shí)排煙的需風(fēng)量取火災(zāi)排煙風(fēng)速為，則需風(fēng)量為：結(jié)論綜合以上計(jì)算可知：隧道需風(fēng)量由稀釋空氣內(nèi)異味的需風(fēng)量決定，為：按照設(shè)計(jì)規(guī)范，長度>1500m的雙向行車隧道應(yīng)采用豎井集中排風(fēng)式通風(fēng)，采用豎井集中排風(fēng)法試算如下：雙向交通隧道集中排風(fēng)方式通風(fēng)計(jì)算計(jì)算條件隧道長度：車速：交通量：所需通風(fēng)量：大型車混入率：豎井高度：隧道斷面：隧道當(dāng)量直徑：豎井的摩擦損失系數(shù)：匯流及彎曲損失系數(shù)：豎井的面積：豎井的當(dāng)量直徑：隧道壁面摩擦損失系數(shù)：隧道匯流損失系數(shù)：通風(fēng)計(jì)算豎井右側(cè)區(qū)段計(jì)算風(fēng)流從右洞口以流動(dòng)到豎井底，需要克服的阻力按式計(jì)算（洞口等效壓差的基準(zhǔn)點(diǎn)為右洞口，因而）?？諝庠谒淼纼?nèi)流動(dòng)受到的摩擦阻力及入口損失為：取,則車輛行駛產(chǎn)生的交通風(fēng)壓力為：故得：豎井左側(cè)區(qū)