畢業(yè)設計之隧道總體設計.docx

翠峰山隧道總體設計2.1翠峰山隧道工程概述翠峰山公路隧道屬于沐河小區(qū)位于黑河至北安之間，是一級公路隧道屬于分離式公路隧道，上行線的入口樁號K256+200，出口樁號為K258+270，長度2070m，下行線的入口樁號K258+254，出口樁號K256+212，長2042m，隧道坡度分別為1.75%和1%。2.2翠峰山隧道水文地質概況2.2.1地形地貌翠峰山隧道地處低山地貌，場地內地形起伏大，地面高程396555m，山坡上多為蕨類植物及經(jīng)濟作物，植被一般發(fā)育，表層主要為灌木叢，沿線地表植被不發(fā)育，主要為農作物，及零星分布些灌木。2.2.2工程地質1、區(qū)域穩(wěn)定分析評價本地區(qū)屬東北區(qū)域，地震基本烈度為度，隧道區(qū)內無區(qū)域深活動斷裂，史上也無大的地震災害記錄，地殼基本穩(wěn)定，按規(guī)范規(guī)定不設防。隧道洞身段頂板上覆巖體主要為奧陶系愛輝組（P2d）地層，巖性以強風化下帶弱風化玄武巖為主、夾火山熔巖集塊巖，屬硬質巖，整體強度較高，結構面互相牽制，巖體基本穩(wěn)定。巖石柱狀節(jié)理很發(fā)育，只具有少量貫穿性較好的節(jié)理裂隙，裂隙結構面間距0.71.5m，一般23組，有少量分離體。圍巖自穩(wěn)能力較差。有充填鐵錳質、泥質，巖體破碎多呈塊狀、碎石狀，斷層、斷面破裂帶、片理、層理及層間結構面較發(fā)育，裂隙結構面間距0.250.5m，一般在3組以后，由許多分離體形成，巖體較破碎破碎，碎裂狀結構或裂隙塊狀結構。巖質較硬硬，圍巖自穩(wěn)能力較差。圍巖級別為級。洞身圍巖主要由玄武巖組成，巖石柱狀節(jié)理裂隙發(fā)育，節(jié)理面、裂隙面等結構面的組合切割易形成不穩(wěn)定的“鍥形體”，于洞頂易產(chǎn)生坍塌或冒頂，在側壁圍巖易沿結構面或結構面組合形成的不利結構發(fā)生“追蹤型”破壞，施工時應采取適當措施防護并及時做好襯砌。2、隧道開挖、支護、襯砌鑒于上述隧道進出口段的工程地質條件，建議設計遵循“早進洞、晚出洞”的設計原則，在進出口段設明洞，以保持出口端坡體穩(wěn)定；洞口過渡地段圍巖易產(chǎn)生掉塊、崩塌，可采用超前多層錨桿支護或管棚支護，局部節(jié)理裂隙相對發(fā)育地段應采取超前小導管注漿，以固定洞壁和洞頂易松動的圍巖。在施工過程中應及時噴漿護面，做好隧道初期支護，以免洞室產(chǎn)生掉塊、坍塌或冒頂。3、地質構造洞身圍巖主要由玄武巖組成，巖石柱狀節(jié)理裂隙發(fā)育，節(jié)理面、裂隙面等結構面的組合切割易形成不穩(wěn)定的“鍥形體”，于洞頂易產(chǎn)生坍塌或冒頂，在側壁圍巖易沿結構面或結構面組合形成的不利結構發(fā)生“追蹤型”破壞，施工時應采取適當措施防護并及時做好襯砌。2.2.3水文地質1、地表水隧道區(qū)地表水系不發(fā)育，僅在沖溝內時有小股水流，雨季流量稍大，旱季甚微，對隧道施工及其運營影響小。2、地下水場地地下水主要為基巖裂隙水，主要賦存在基巖表層節(jié)理、裂隙中，主要接受大氣降水補給，隧道區(qū)節(jié)理裂隙發(fā)育，覆蓋層薄，但場地巖體節(jié)理裂隙一般為閉合微張，場地山體自然坡度陡、基巖裸露，且砂巖、砂巖夾煤層地層為微透水層，雨季時，地表面流下滲補給量小，基巖裂隙水水量非常有限，對隧道施工及其運營影響不大。2.2.4地震烈度等級的確定據(jù)中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖（GB18306-2001），隧道所在地區(qū)地震動峰值加速度為0.05g，地震動反應譜特征周期均為0.35s。對應地震基本烈度度，依據(jù)公路工程抗震設計規(guī)范（JTJ004-89），本隧道可簡易設防。2.3圍巖等級確定隧道洞身段頂板上覆巖體主要為奧陶系愛輝組（P2d）地層，巖性以強風化下帶弱風化玄武巖為主、夾火山熔巖集塊巖，屬硬質巖，整體強度較高，結構面互相牽制，巖體基本穩(wěn)定。巖石柱狀節(jié)理很發(fā)育，只具有少量貫穿性較好的節(jié)理裂隙，裂隙結構面間距0.71.5m，一般23組，有少量分離體。圍巖自穩(wěn)能力較差。有充填鐵錳質、泥質，巖體破碎多呈塊狀、碎石狀，斷層、斷面破裂帶、片理、層理及層間結構面較發(fā)育，裂隙結構面間距0.250.5m，一般在3組以后，由許多分離體形成，巖體較破碎破碎，碎裂狀結構或裂隙塊狀結構。巖質較硬硬，圍巖自穩(wěn)能力較差。圍巖級別為級。根據(jù)野外調查及室內實驗結果，依據(jù)有關規(guī)范規(guī)程，綜合考慮各種因素后，建議設計時各級別圍巖主要物理力學指標使用如下參數(shù)。表2.1 各類圍巖主要物理力學指標表力學指標別級巖圍備 注密度(103kg/m3)2.002.302.302.502.50彈性抗力系數(shù)K(MPa/m)2605001000120012001800彈性模量(靜態(tài)) E(Gpa)6.010.015.020.020.033.0泊松比0.300.200.200.150.200.25計算內摩擦角()506060707078摩擦系數(shù)f(圬工與圍巖)0.450.550.65級圍巖為表面不光滑時2.4翠峰山隧道選址翠峰山隧道位于K256+000和K258+400之間，上行線樁號K256+200K258+270，下行線樁號K258+256K256+212，結合本地段的地形地質情況，翠峰隧道的選址歸結為以下幾個方面：選擇合適的臨界標高，在保證隧道埋深的前提下盡量減少隧道的長度；洞口段中線盡量選擇與地形等高線垂直；最終選定在此位置。 2.5翠峰山隧道洞口位置選擇綜合隧道地址和洞口位置的選擇，該隧道的上行線出口樁號為K258+270，入口樁號為K256+200；下行線出口樁號K256+212，入口樁號K258+256，上下行線平面均設為直線。2.6翠峰山隧道線型設計2.6.1平面設計根據(jù)地質、地形、路線走向、通風等因素確定隧道的平曲線線形。隧道平面線形原則上采用直線，避免曲線。本隧道上行線K256+200K258+270，下行線K258+256K256+212，設六個人行橫道，兩個車行橫通道，設計時速100km/h，根據(jù)地形地質資料，確定采用直線隧道。翠峰山隧道為分離式高速公路隧道。高速公路的隧道應設計為上下行分離的獨立雙洞，分離式獨立雙洞的最小凈距，按對兩洞結構彼此不產(chǎn)生有害影響的原則，一般情況可按表2.2取值。表2.2 分離式獨立雙洞的最小凈距圍巖級別最小凈距（m）1.0B1.5B2.0B2.5B3.5B4.0B注：B-隧道開挖斷面的寬度。本隧道洞口為級圍巖，根據(jù)表2-2，隧道雙洞最小凈距應2.5B，即31m,本隧道根據(jù)洞口地形、地貌和地質條件，兩洞凈距實際取值為35m。圖2.1隧道平面圖2.6.2隧道橫斷面設計1、建筑限界在建筑限界內不得有任何部件侵入，根據(jù)公路隧道設計規(guī)范選取隧道建筑限界的基本值如下建筑限界設計見圖2.1a) 兩車道建筑限界b)含緊急停車帶建筑限界圖2.2主洞建筑限界（單位：cm）圖2.3緊急停車帶、人橫、車行洞建筑界限（單位：cm）隧道凈寬：長、特長隧道按規(guī)范應在行車方向的右側設置緊急停車帶，雙向行車隧道，其緊停車帶應雙側交錯設置。翠峰山隧道屬于長隧道，需要緊急停車帶，并且需要設車行橫通道、人行橫洞，根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范，人行橫洞和車行橫洞的建筑限界如圖2.2所示。2、隧道凈空斷面隧道的凈空設計除應在符合隧道建筑限界的規(guī)定外，還應考慮洞內排水、通風、照明、防火、監(jiān)控、運營管理等附屬設施所需要的空間并考慮土壓力的影響、施工等必要的富余量，使確定的斷面形式及尺寸達到安全、經(jīng)濟、合理。本隧道屬于兩車道斷面隧道，采用三心圓確定襯砌內輪廓線。其內輪廓線及各圓心半徑見圖2.3和圖2.4所示。圖2.4 標準斷面內輪廓圖圖2.5 含緊急停車帶的內輪廓圖2.6.3縱斷面設計1、隧道縱斷面規(guī)定（1）隧道內縱斷面線形應考慮行車安全性，營運通風規(guī)模，施工作業(yè)效率和排水要求，隧道縱坡不應小于0.3%，一般情形不應大于3%。（2）隧道內的縱坡形式一般宜采用單向坡，特長隧道可采用雙向坡。（3）隧道洞外連接線應與隧道線形相協(xié)調，并符合以下規(guī)定。隧道洞口內外各5秒設計速度行程長度范圍的平面線形應一致。隧道洞口內外各5秒設計速度行程長度范圍的縱面線形應一致。長、特長的雙洞隧道，宜在洞口外合適位置設置聯(lián)絡通道，以利車輛調頭。2、翠峰山公路隧道縱坡設計 翠峰山公路隧道縱坡設計采用人字坡，K256+200K257+600段采用1.75%的縱坡坡率，K257+600K258+240段采用1%的縱坡坡率。