隧道畢業(yè)設(shè)計(jì)(1)

1、設(shè) 計(jì) 摘 要摘要：鶴山隧道為高速公路隧道，為繞城高速的重點(diǎn)工程。在本設(shè)計(jì)中洞門采用了削竹式洞門，以達(dá)到美觀的要求。襯砌方面主要為復(fù)合式襯砌，洞口段采用明洞開挖，并進(jìn)行超前支護(hù)及整體襯砌。隧道通風(fēng)采用射流式縱向通風(fēng)，并配置10組20臺直徑1120的風(fēng)機(jī)，照明采用鈉光燈照明。施工方面，采用全斷面一次光面爆破，并進(jìn)行科學(xué)施工管理。關(guān)鍵詞：復(fù)合式襯砌、通風(fēng)、照明、全斷面爆破AbstractHe shan tunnel as the expressway one. Which is the key project of expressway coiling the city. The design o

2、f cave passage adopts whittles the bamboostyle hole door, style in order to look pretty good. As to lining cutting, composite style is my choice lightly excavate is my way for the beginning of cave passage as well as entire lining cutting. Entilation in the tunnel is adopted in the efflux style mach

3、ine direction way. In addition, 10 seriess of 20 air-blowers which dimeter are 1120mm. Natrium lighting is for lighting. When building it, it will be exploded all-around way and somooth surface will be left after exploding. In the course of practising the scitntific management will be a necessary st

4、ep.Key words : Composite style lining cutting 、Ventilation、Lighting、Exploding in all-around way.目 錄摘要11 概況21.1工程概況 21.2隧道設(shè)計(jì)依據(jù) 21.3設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 21.4地形地貌、地質(zhì)、地震情況 21.5水文、氣象 31.6交通情況 31.7水 41.8供電 41.9通信 41.10技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 42 總體設(shè)計(jì)52.1隧道位置選擇 52.2隧道線形設(shè)計(jì) 52.3隧道橫斷面設(shè)計(jì) 52.4洞口設(shè)計(jì) 72.5建筑材料 83 襯砌設(shè)計(jì)103.1襯砌類型 103.2襯砌基本尺寸擬定 103.3襯砌內(nèi)力

5、計(jì)算 103.4襯砌設(shè)計(jì) 194 隧道運(yùn)營設(shè)施及其設(shè)計(jì)304.1通風(fēng)設(shè)計(jì) 304.2照明設(shè)計(jì) 424.3緊急停車帶 464.4人行、車行連通通道 474.5消防 485 隧道施工組織515.1場地布置 515.2施工方案比較 515.3施工方案選擇 525.4隧道施工前的準(zhǔn)備工作 526 隧道施工測量與監(jiān)控測量 546.1隧道施工測量 546.2施工監(jiān)控量測 567 隧道開挖施工627.1洞門 627.2明洞施工方案 627.3爆破設(shè)計(jì) 637.4道路施工的除渣運(yùn)輸 718 隧道襯砌施工728.1隧道襯砌一般規(guī)定 728.2襯砌類型 728.3超前支護(hù) 738.4初期支護(hù) 748.5仰拱及二次

6、襯砌 809 隧道施工防排水839.1洞內(nèi)施工排水 839.2結(jié)構(gòu)防排水 839.3防排水施工 849.4變截面地段防水處理 869.5富水地段防水處理 8710 隧道施工期間的通風(fēng) 8811 洞內(nèi)路面及其它附屬9111.1路面基層施工 9111.2附屬工程 9112 設(shè)備、人員、材料、工期計(jì)劃9313 安全、保障措施9713.1安全保證措施 9713.2質(zhì)量保證措施 9814 環(huán)境保護(hù)措施10015 致謝102第一章 概況1.1 工程概況1.2 設(shè)計(jì)依據(jù)本設(shè)計(jì)依據(jù)JTGD702004公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范，JTJ00188公路工程技術(shù)規(guī)范，GBJ8685錨噴混凝土支護(hù)技術(shù)規(guī)范，公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計(jì)

7、規(guī)范等進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。1.3 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)全線按公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（JTGB012003）中規(guī)定段雙向六車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，按設(shè)計(jì)車速100km/h。1.4地形地貌、地質(zhì)、地震情況 地質(zhì)、地貌、地震情況見隧道設(shè)計(jì)資料。1.5 交通情況本段所在區(qū)域公路交通網(wǎng)很發(fā)達(dá)，現(xiàn)有交通均可用于筑路材料等運(yùn)輸，但部分道路建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)較低，作為施工運(yùn)輸?shù)缆飞许毰c有關(guān)部門協(xié)商。1.6 水沿線山溪、小型水庫、池塘等分布較多，可就近取水。大潮及旱季砼工程施工用水需檢驗(yàn)合格方可使用。附近基本有自來水設(shè)備，可供應(yīng)生活用水。1.7 電 沿線村莊密集，電力線、網(wǎng)分布齊全，施工時(shí)與有關(guān)部門協(xié)商后可就近利用。同時(shí)配備大型發(fā)電設(shè)備，以滿足電

8、力短缺時(shí)施工需要。1.8 通訊沿線村莊可引接通信線路。1.9 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)起訖樁號：左洞：ZK116+15+ZK116+505右洞：ZK116+45+ZK116+535；隧道全長：490m;凈高：5.0m；凈寬：14.25m；洞門形式：削竹式洞門；縱坡類型：單向坡 坡率：2.2%；無超高；設(shè)計(jì)車速：100km/h；設(shè)計(jì)交通量：5000輛/h。2 總體設(shè)計(jì)2.1 隧道選址：鶴山隧道位置的選擇滿足公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范的要求。本隧道按分類屬于短隧道，通常在確定線路時(shí)，要在多個(gè)路線方案中，根據(jù)地形圖和各種資料進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)的比較之后，最后確定一條路線，線形對隧道很重要，一般隧道的平面線形以采用直線或大半徑曲線

9、為好。隧道位置選擇在穩(wěn)定的地層中，盡量避免穿越工程地質(zhì)和水文地質(zhì)極為復(fù)雜以及嚴(yán)重不良地段，當(dāng)必須通過時(shí)，要有切實(shí)可靠的工程措施。在本隧道中，考慮到洞口出地形有些復(fù)雜，但隧道為短隧道，當(dāng)設(shè)置平曲線時(shí)，隧道會車視距與停車視距很難滿足要求，綜合考慮，隧道采用直線形。2.2 隧道縱斷面設(shè)計(jì)：隧道內(nèi)的縱坡形式，根據(jù)公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范，可設(shè)置單面坡和人字坡兩種。隧道內(nèi)縱面線應(yīng)考慮行車安全性，營運(yùn)通風(fēng)規(guī)模、施工作業(yè)效率和排水要求。隧道縱坡不應(yīng)小于0。3%，一般情況下不應(yīng)大于3%，當(dāng)受地形等條件限制時(shí)，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%。當(dāng)采用較大縱坡時(shí)，必須對行車安全性、通風(fēng)設(shè)備和營運(yùn)費(fèi)

10、用、施工效率的影響等做充分的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)綜合論證。綜合以上所述，本隧道屬于短隧道，所以選擇單向坡對運(yùn)行通風(fēng)、排水有利。但在施工中，由于水量較不均勻，在施工中充分考慮設(shè)計(jì)要求，以求達(dá)到更好的施工效率，設(shè)計(jì)隧道縱坡為2.2%。2.3 隧道橫斷面設(shè)計(jì) 建筑限界（1）隧道橫斷面設(shè)計(jì)主要是對隧道凈空的設(shè)計(jì)。隧道凈空是指隧道襯砌的內(nèi)輪廓線所包圍的空間。隧道凈空是根據(jù)“建筑限界”確定的?！跋藿纭笔且环N規(guī)定的輪廓線，這種輪廓線以內(nèi)的空間是保證車輛安全運(yùn)行所必需的。是建筑物不得侵入的一種限界。（2）公路隧道建筑限界包括車道、路肩、路緣帶、人行道等的寬度及車道、人行道的凈高。鶴山隧道建筑限界如圖2-1所示。圖2-1

11、 公路隧道建筑限界圖中：H建筑限界高度，根據(jù)規(guī)范規(guī)定，高速公路、一般公路中取5.0m;W行車道寬度，取3×3.75m；左側(cè)向?qū)挾龋?.50m;右側(cè)向?qū)挾龋?.0m;J檢修道寬度，0.75m;h檢修道高度，0.25m;建筑限界左頂角寬度，0.50m;建筑限界右頂角寬度，1.0m;i隧道路面橫坡，為單面坡，且為2%.（3）公路隧道橫斷面設(shè)計(jì)，除滿足隧道建筑限界的要求外，還應(yīng)考慮洞內(nèi)路面排水檢修、通風(fēng)照明、消防、內(nèi)裝監(jiān)控等設(shè)施的所需空間，還要考慮仰坡曲率的影響，并根據(jù)施工方法確定出安全經(jīng)濟(jì)合理的斷面形式和尺寸。鶴山隧道斷面布置可見大圖：圖I隧道為短隧道，故不設(shè)緊急停車帶。2.4 洞口、洞門

12、 洞口 根據(jù)地形條件，結(jié)合防排水要求，以“早進(jìn)洞，晚出洞”為原則確定洞口位置，由于三車道隧道跨度大，凈空高，一般情況下成洞面處邊坡及仰坡高度接近20m，為了保證邊仰坡的穩(wěn)定，盡量恢復(fù)洞口自然景觀，洞口段均設(shè)一段明洞。 洞門（1）機(jī)場段洞口地形較緩，地質(zhì)條件差，經(jīng)綜合分析采用削竹式洞門，邊仰坡1：1.5，用正六邊形制混凝土空心塊鋪設(shè)，空心植草，明洞段邊、仰坡采用土錨噴混凝土防護(hù)。洞門形式見圖2-3 圖2-3 削竹式洞門（2）鶴山隧道采用明洞出洞，洞門上部無回填土石，荷載較小，且對洞門下部地基進(jìn)行了土石置換，灰土回填夯實(shí)處理加固，地基承載力較好，故明洞洞門按照構(gòu)造要求設(shè)計(jì)，不需進(jìn)行洞門計(jì)算及驗(yàn)算。

13、2.5 建筑材料根據(jù)公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范，所選取的建筑材料如下：（1）明洞襯砌，鋼筋混凝土二次襯砌及洞內(nèi)溝管采用C25混凝土，素混凝土二次襯砌采用C20混凝土，初期支護(hù)采用C20噴射混凝土，仰拱回填采用C10混凝土。（1）直徑d<12mm的鋼筋采用I級鋼，直徑d12mm的鋼筋及錨桿采用II級鋼；鋼拱架采用20b號及18b號工字鋼；注漿鋼管及長管棚采用熱軋無縫鋼管。（3）在IIIIV類圍巖地段采用ZW-II型藥卷作為錨固劑，超前錨桿采用早強(qiáng)沙漿作為錨固劑。（4）防水層選用400g/m2無紡布與1.2mm厚改性LDPE防水板復(fù)合而成。3 隧道襯砌設(shè)計(jì)及計(jì)算3.1 襯砌類型鶴山隧道襯砌類型采用復(fù)合

14、式襯砌。復(fù)合式襯砌是指外層錨噴作初期支護(hù)，內(nèi)層用模筑混凝土作二次襯砌的永久結(jié)構(gòu)，兩層間可根據(jù)需要設(shè)置防水層。復(fù)合式襯砌可用于各種圍巖。3.2 襯砌基本尺寸擬定隧道襯砌內(nèi)輪廓的形狀及尺寸的確定，應(yīng)根據(jù)隧道建筑限界、結(jié)構(gòu)受力條件、施工、營運(yùn)等方面的要求全面考慮，力求經(jīng)濟(jì)合理。33襯砌內(nèi)力計(jì)算暗洞襯砌 鶴山隧道的圍巖類別有II類、III類、IV類。根據(jù)隧規(guī)規(guī)定：隧道復(fù)合式襯砌可采用荷載結(jié)構(gòu)法計(jì)算。至V類圍巖中，復(fù)合式襯砌的初期支護(hù)主要按工程類比法設(shè)計(jì)，其中IV、V類圍巖的支護(hù)參數(shù)通過計(jì)算確定，計(jì)算方法為地層結(jié)構(gòu)法。I、II、III類圍巖中的二次襯砌為安全儲備，按構(gòu)造要求設(shè)計(jì)； IV、V類圍巖的二次襯

15、砌為承載結(jié)構(gòu)，可采用地層結(jié)構(gòu)法計(jì)算內(nèi)力和變形。1 荷載計(jì)算（1）IV類圍巖A、判斷隧道埋深類型依據(jù)公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定淺埋和深埋隧道的分類，按荷載等效高度值，并結(jié)合地質(zhì)條件、施工方法等因素綜合判定。淺埋和深埋隧道的分類按式3-1判定， 式3-1式中：淺埋隧道分界深度，m；荷載等效高度，按式3-2計(jì)算： 式3-2其中：圍巖重度，；深埋隧道的垂直均布壓力， ，按式3-3計(jì)算： 式3-3h塌落拱高度，m，按式3-4計(jì)算； 式3-4圍巖類別；寬度影響系數(shù)，； 隧道寬度，m；每增減1m時(shí)的圍巖壓力增減率，B>5 m時(shí)，取=0.1.則 =6.93在礦山法施工條件下，IV類圍巖取，即=17.325m根

16、據(jù)鶴山隧道工程地質(zhì)橫斷面圖，按式3-5、式3-6判斷類圍巖區(qū)的隧道最大埋深高度hMAX和最小埋深高度hMIN， hMAX=h地面高程-h設(shè)計(jì)高程-h隧道凈空高 式3-5hMIN=h地面高程-h設(shè)計(jì)高程-h隧道凈空高 式3-6然后，選取兩者的平均值h來加以判斷，即= 10.866m則有：，該隧道在類圍巖分布區(qū)段內(nèi)為淺埋。B、圍巖壓力計(jì)算依照公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范推薦的淺埋隧道荷載計(jì)算方法，隧道圍巖壓力采用式3-7進(jìn)行計(jì)算， 式3-7式中：隧道上覆圍巖重度，；隧道埋深，坑頂至地面的距離，m；坑道寬度，m；滑動面的摩擦角，度，類圍巖中；作用在隧道頂部的總垂直壓力；作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的均布荷載，MPa；側(cè)壓力

17、系數(shù),由式3-8計(jì)算； 式3-8其中按式3-9計(jì)算， 式3-9其中：破裂面與水平面的夾角，度；圍巖計(jì)算摩擦角，度，查表得；作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)兩側(cè)的水平側(cè)壓力分別按式3-10、式3-11計(jì)算， 式3-10 式3-11側(cè)壓力視為均布壓力時(shí)按式3-12計(jì)算， 式3-12其中,H=2.436 m, =15.85m, ,。（2）II類圍巖、III類圍巖鶴山隧道II、III類圍巖根據(jù)規(guī)范規(guī)定，按構(gòu)造要求設(shè)計(jì)。2 內(nèi)力計(jì)算（1）IV類圍巖A、建立近似結(jié)構(gòu)模型依據(jù)設(shè)計(jì)院的初步設(shè)計(jì)并結(jié)合隧道建筑結(jié)構(gòu)形式的安全性驗(yàn)算結(jié)果以及建筑界限的要求，將類圍巖分布區(qū)內(nèi)隧道結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算模型設(shè)置為曲墻式拱。 B、曲墻式襯砌內(nèi)力計(jì)算在

18、曲墻式襯砌內(nèi)力計(jì)算中，考慮圍巖彈性抗力影響，采用抗力分布規(guī)律理論來進(jìn)行暗洞襯砌內(nèi)力計(jì)算，并采用下述假定，計(jì)算圖如圖3-1。 圖 3-1 暗洞襯砌內(nèi)力計(jì)算圖抗力區(qū)的上零點(diǎn)在拱頂兩側(cè)45°附近的點(diǎn)（），下零點(diǎn)在拱腳點(diǎn)，最大抗力值發(fā)生在點(diǎn)，點(diǎn)的位置約在抗力區(qū)的高度處，即，或者在最大跨度附近。段抗力圖形按二次拋物線分布，可利用式3-13進(jìn)行計(jì)算, 式3-13段的抗力圖形考慮邊墻剛度較大，且外緣一般為直線形，本身彈性變形較小，故假定其與高度成直線比例關(guān)系。曲墻式襯砌作為墻腳彈性固定于圍巖上，兩側(cè)受圍巖約束的無鉸尖拱來計(jì)算，其結(jié)構(gòu)如圖 3-2所示。由于墻底摩擦力較大，可略去水平位移影響，故墻底只

19、考慮轉(zhuǎn)角。圖 3-2墻底轉(zhuǎn)角計(jì)算圖邊墻底部的轉(zhuǎn)角可按式3-14確定， 式3-14式中： ?？闪谐鱿铝蟹匠探M3.15， 方程組3-15方程中， 其中：任意截面中心至抗力最大截面的垂距。將中的代入方程組，可得求解冗力，和的方程組3-16：方程組3-16其中，校正系數(shù)，一般取0.50.8。求得，和值后，襯砌任意截面的內(nèi)力可按式3-17、式3-18計(jì)算， 式3-17 式3-18計(jì)算截面結(jié)果可用式3-19、式3-20、式3-21校核， 式3-19 式3-20 式3-21其中，邊墻基底的轉(zhuǎn)角，。 在冗力和荷載作用下，基本結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形與原結(jié)構(gòu)完全相同，可利用產(chǎn)生的彎矩圖來求變形，計(jì)算簡圖如圖3-3，圖i

20、iMiMlix2x1ix2x1qe 3-3荷載計(jì)算圖任意截面的徑向位移可由式3-22求得， 式3-22式中，在全部荷載、彈性抗力及冗力共同作用下，基本結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的彎矩，即結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)構(gòu)的彎矩；單位徑向作用于點(diǎn)在基本結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的彎矩。按上式求算徑向位移時(shí)，通常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)預(yù)先假定彈性抗力分布規(guī)律；當(dāng)抗力分布無法假定時(shí)，可用不記抗力的代替求得在全部荷載及冗力作用下的，乘以值，作為抗力的第一次近似值，再利用式3-24計(jì)算，逐次接近。根據(jù)鶴山隧道的具體情況結(jié)合上述理論進(jìn)行計(jì)算。由式3-13可得，其中，又MPa所以則計(jì)算得到曲墻拱的最大抗力及其分部關(guān)系為，邊墻低部的轉(zhuǎn)角可按式3-14確定，其中，然后，用方程組3-

21、15求解冗力，和，其中，為上拱計(jì)算高度，取為5.86m，并且令的假設(shè)值均為1，所以可得，（2）II類圍巖、III類圍巖II類圍巖、III類圍巖的內(nèi)力計(jì)算均可按上述方法得到。II類圍巖、III類圍巖可按構(gòu)造要求設(shè)計(jì)。34襯砌設(shè)計(jì)鶴山隧道的襯砌設(shè)計(jì)采用工程類比設(shè)計(jì)、理論計(jì)算以及現(xiàn)場監(jiān)控量測三種途徑相結(jié)合的辦法進(jìn)行具體操作。在工程類比法中介紹比較相似隧道的襯砌類型和方案；而理論計(jì)算則包括預(yù)支護(hù)設(shè)計(jì)、初期支護(hù)設(shè)計(jì)和二次襯砌設(shè)計(jì)三大部分內(nèi)容。預(yù)支護(hù)設(shè)計(jì)預(yù)支護(hù)指預(yù)先設(shè)于隧道輪廓線以外一定范圍內(nèi)的支護(hù)或與開挖面后方的支護(hù)的共同組成的支護(hù)系統(tǒng)，是有效的輔助施工措施。可以在隧道開挖后至洞頂支護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生支護(hù)作用前

22、的時(shí)段內(nèi)，支承臨空的巖體，從而維持開挖面的圍巖穩(wěn)定。鶴山隧道預(yù)支護(hù)選用超前錨桿，小導(dǎo)管注漿及管棚，詳見表3-1，1 超前錨桿設(shè)計(jì)超前錨桿又稱斜錨桿，是沿隧道縱向在拱上輪廓線外一定范圍內(nèi)向前上方斜插角，或者沿隧道橫向在拱腳附近以下方傾斜一定外插角的密排沙漿錨桿。前者為拱部超前錨桿，后者稱為邊墻超前錨桿。拱部超前錨桿用支托拱上部臨空面的圍巖，起插板作用。邊墻超前錨桿在我們采用的先拱后墻法開挖邊墻的過程中，將起拱線附近巖體所承受的較大拱部荷載傳遞至深部圍巖，從而提高了施工中的圍巖穩(wěn)定性。表 3-1預(yù)支護(hù)類型 類型適用條件技術(shù)要求超前錨桿III級圍巖，開挖臨空面后的數(shù)小時(shí)內(nèi)可能剝落或局部坍塌的巖塊沿拱

23、上部的縱向或沿拱腳附近的橫向設(shè)砂漿錨桿小導(dǎo)管注漿級圍巖自穩(wěn)能力很低沿拱上部的縱向或沿拱腳附近的橫向設(shè)4250mm，長35m花管，管內(nèi)注漿管棚級及以上圍巖，無自穩(wěn)能力沿隧道外緣設(shè)80mm，長L10m的花管，管內(nèi)注漿，管外端支于鋼架上超前錨桿設(shè)計(jì)錨桿參數(shù)按經(jīng)驗(yàn)選取（1）錨桿直徑：III級圍巖為1822mm，級圍巖為2024mm。（2）錨桿長度：一般為35m，與鉆孔機(jī)具的鉆眼能力和開挖工序循環(huán)進(jìn)尺相配合，拱部超前錨桿縱向兩排之間應(yīng)重疊1m以上的水平搭接段。（3）錨桿間距：III級圍巖為4060cm，級圍巖為3050mm。（4）錨桿外插角：拱部III級圍巖為5°30°，IV級圍巖拱

24、部為10°20°；邊墻為10°30°。填充砂漿標(biāo)號200號，并選用早強(qiáng)砂漿。2 小導(dǎo)管注漿設(shè)計(jì)小導(dǎo)管是沿隧道縱向在拱上部開挖輪廓線外一定范圍內(nèi)向前上方傾斜一定角度，或者沿隧道橫向在拱腳附近向下方傾斜一定角度的密排注漿花管。注漿花管的外露端通常支于開挖面后方的格柵鋼架上，共同組成預(yù)支護(hù)系統(tǒng)。注漿小導(dǎo)管既能加固洞壁一定范圍內(nèi)的圍巖，又能支托圍巖其支護(hù)剛度和預(yù)支護(hù)效果均大于超前錨桿。對于我們隧道施工中可能碰到的砂土層、砂卵（礫）石層、斷層破碎帶、軟弱圍巖淺埋段等地段很有幫助。小導(dǎo)管注漿設(shè)計(jì)錨桿參數(shù)按經(jīng)驗(yàn)選取，（1）小導(dǎo)管直徑：小導(dǎo)管用4250mm熱軋無縫鋼管加

25、工制成，長度35m。（2）小導(dǎo)管構(gòu)造：小導(dǎo)管前部應(yīng)鉆注漿孔?？讖綖?8mm，孔間距1020cm，并呈梅花形布置。前端加固成錐形，尾部長度不小于30cm，作為不鉆注漿孔的預(yù)留止?jié){段。小導(dǎo)管注漿參數(shù)按以下選?。簤鹤{泥砂漿水灰比。當(dāng)圍巖破碎，巖體止?jié){效果不好時(shí)，同樣可以采用水泥水玻璃雙液注漿。注漿壓力控制在0.51.0MPa，必要時(shí)在孔口設(shè)止?jié){塞；小導(dǎo)管環(huán)向設(shè)置間距一般為2050cm，外插角10°30°。兩組小導(dǎo)管間縱向水平搭接長度不小于100cm。3 管棚設(shè)計(jì)管棚是將鋼花管安插在已鉆好的孔中，沿隧道開挖輪廓線外排列形成的鋼管棚，管內(nèi)注漿，必要時(shí)還可加鋼筋籠，并與強(qiáng)有力的型鋼鋼

26、架組合成預(yù)支護(hù)系統(tǒng)以支承和加固自穩(wěn)能力極低的圍巖，對防止軟弱圍巖的下沉、松弛和坍塌等有顯著的效果。導(dǎo)管參數(shù)按經(jīng)驗(yàn)選取：導(dǎo)管為熱軋無縫鋼管，外徑80180mm，長度為1045m，分段安裝，分段長度為46m，兩段之間用“V”型對焊或絲扣連接；導(dǎo)管上須鉆注漿孔，孔徑為1016mm，孔間距為1520cm，呈梅花型布置。導(dǎo)管的尾部留有不鉆孔的止?jié){段；導(dǎo)管中可以增設(shè)鋼筋籠，以提高導(dǎo)管的抗彎能力。與管棚配合使用的鋼架，可采用鋼軌、H型鋼及鋼管的加工而成。 初期支護(hù)設(shè)計(jì)初期支護(hù)指錨桿噴射混凝土支護(hù)，在楊家川隧道中采用了鋼筋網(wǎng)和鋼架配合支護(hù)。1 噴射混凝土支護(hù)設(shè)計(jì)（1）噴射混凝土支護(hù)設(shè)計(jì)厚度的計(jì)算對于噴層的抗局

27、部沖切破壞或粘結(jié)破壞的計(jì)算如下，A.按沖切破壞計(jì)算噴層厚度，可按式3-23計(jì)算， 式3-23式中，不穩(wěn)定巖塊重力，kg；噴射混凝土設(shè)計(jì)抗拉強(qiáng)度，MPa；不穩(wěn)定巖塊露出面周邊長度，cm；安全系數(shù)，取2.5。根據(jù)鶴山隧道的具體情況計(jì)算，IV類圍巖分布區(qū)：cm其中，=272.43MPa，=10MPa，=4.56m，=2.5。III類圍巖分布區(qū)、II類圍巖分布區(qū)的情況按構(gòu)造設(shè)計(jì)。B.按粘結(jié)破壞計(jì)算噴層厚度，可按式3-24計(jì)算。 式3-24式中，噴層與巖面間的粘結(jié)強(qiáng)度，MPa； 其他符號意義同前。同樣根據(jù)鶴山隧道隧道的具體情況計(jì)算，IV級圍巖分布區(qū)：cm其中，=272.43MPa，=30MPa，=4.5

28、6m，=2.5。III級圍巖分布區(qū)的情況按構(gòu)造設(shè)計(jì)。所以得出結(jié)論：噴射混凝土與巖石的粘結(jié)強(qiáng)度，與巖體強(qiáng)度、巖面粗糙及潔凈程度等有關(guān)，一般情況是，在硬巖中，粘結(jié)強(qiáng)度能滿足要求，當(dāng)噴層厚度100mm時(shí)，多為沖切破壞；當(dāng)噴層厚度100mm時(shí)，粘結(jié)強(qiáng)度較低時(shí)，噴層可能為粘結(jié)破壞。（2）鋼筋網(wǎng)噴射混凝土支護(hù)設(shè)計(jì)鶴山隧道施工的特殊地段，必須考慮架設(shè)鋼筋網(wǎng)來輔助支護(hù)。鋼筋網(wǎng)可提高噴射混凝土的抗剪和粘結(jié)強(qiáng)度，有利于抵抗巖石塌落和承受沖擊荷載，能提高噴層的整體性，使其應(yīng)力分布均勻，從而減少混凝土的收縮和噴層裂縫。在變形大而自穩(wěn)性差的軟弱圍巖的混凝土噴層中，應(yīng)設(shè)置12層鋼筋網(wǎng)。當(dāng)隧道掘進(jìn)遇到噴層與土砂層一起剝落時(shí)

29、，此時(shí)可以安設(shè)防剝落鋼筋的網(wǎng)眼較密的鋼筋網(wǎng)效果會很好。鋼筋網(wǎng)噴射混凝土支護(hù)設(shè)計(jì)應(yīng)符合下列要求：A、鋼筋網(wǎng)噴射混凝土的厚度不應(yīng)小于100mm，且不能大于250mm；B、鋼筋網(wǎng)按構(gòu)造要求設(shè)計(jì)，鋼筋直徑一般為412mm，我們具體施工時(shí)可以參考選用直徑在610mm范圍內(nèi)的鋼筋；C、鋼筋間距考慮布置在150300mm范圍之間；D、鋼筋網(wǎng)保護(hù)層厚度不應(yīng)小于20mm。2 錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)：錨桿在襯砌中取到的作用有：懸吊作用、組合梁作用、加固作用。錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算（錨桿局部加固計(jì)算）（1）錨桿加固拱部危巖計(jì)算，一般按懸吊原理確定錨桿參數(shù)，計(jì)算簡圖如圖3-4，圖 3-4 錨桿計(jì)算圖A、所需錨桿截面面積按式3-2

30、5、式3-26計(jì)算（錨桿將重力為的危巖錨固在穩(wěn)定巖體上，危巖使錨桿產(chǎn)生拉力和剪力， 式3-25 式3-26式中， N危巖使錨桿產(chǎn)生的拉力， 按式3-27計(jì)算： 式3-27 Q危巖使錨桿產(chǎn)生的剪力，按式3-28計(jì)算： 式3-28鋼筋抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度，MPa；鋼筋抗剪設(shè)計(jì)強(qiáng)度，MPa；錨桿與地質(zhì)結(jié)構(gòu)面的夾角，度；錨桿與鉛垂線的夾角，度；安全系數(shù)，一般取為2.4。并且可按式3-29直接計(jì)算鋼筋直徑d， 式3-29式中符號意義同前。根據(jù)鶴山隧道的具體情況計(jì)算，IV級圍巖分布區(qū)：cm2cm2cm其中，kNkN=20°，=5°，=272.43kN，=340MPa（按II級鋼筋設(shè)計(jì)強(qiáng)度選用）

31、，0.55，=2.4。III級圍巖分布區(qū)的情況按構(gòu)造設(shè)計(jì)。B、錨桿長度計(jì)算，按式3-30計(jì)算， 式3-30式中，錨桿固端長度，cm，具體按式3-31計(jì)算， 式3-31其中，砂漿與鋼筋的粘結(jié)力，MPa；鋼筋抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度，MPa；錨桿鋼筋直徑，cm；安全系數(shù)，一般取為2.0。錨桿外露長度，cm，考慮設(shè)置托板、鋼筋網(wǎng)等要求，外露長度按規(guī)定取為15cm，但此時(shí)不能超過噴射混凝土的厚度；錨桿加固圍巖厚度，cm，一般用聲波由現(xiàn)場測定。具體計(jì)算、和的大小，IV級圍巖分布區(qū)：錨桿固端長度：cm其中，=3MPa（選用螺紋鋼筋），=340MPa（II級鋼筋抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度），=1.35cm，=2.0。錨桿加固圍巖厚度

32、：的取值一般由聲波現(xiàn)場測定，我們按IV類圍巖特性并參考選取以往經(jīng)驗(yàn)值得到：cm錨桿外露長度：cm所以IV級圍巖分布區(qū)內(nèi)的設(shè)計(jì)錨桿長度為：mIII級圍巖分布區(qū)的情況按構(gòu)造設(shè)計(jì)。（2）錨桿對側(cè)壁危巖的加固計(jì)算,計(jì)算簡圖如圖3-5，圖3-5錨桿加固側(cè)避危巖計(jì)算圖依據(jù)計(jì)算示意圖，用錨桿加固側(cè)壁巖塊，阻止其沿裂面下滑，即可驗(yàn)算抗滑穩(wěn)定性。沿裂面下滑力，按式3-32計(jì)算， 式3-32抗滑力按式3-33計(jì)算， 式3-33當(dāng)時(shí)，巖塊處于穩(wěn)定狀態(tài)。其中，為錨桿拉力，按計(jì)算。當(dāng)考慮安全系數(shù)后，錨桿所需面積按式3-34計(jì)算， 式3-34式中，裂面的內(nèi)摩擦角，度；其他符號意義與前面相同。根據(jù)鶴山隧道具體情況計(jì)算，IV

33、級圍巖分布區(qū)：沿裂面下滑力為：kN抗滑力為：kN得到，則此時(shí)巖塊處于穩(wěn)定狀態(tài)。當(dāng)考慮安全系數(shù)后，錨桿所需面積為：cm2式中，=35°，其他同前。 二次襯砌設(shè)計(jì)二次襯砌宜采用等厚薄形馬蹄形斷面，在圓、弧、直線間應(yīng)圓順連接。II類圍巖的二次襯砌不受力或受力不大，根據(jù)施工和構(gòu)造要求確定襯砌厚度，通常采用二次襯砌的最小厚度，一般為30cm。III級及以上圍巖復(fù)合式襯砌按承載結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，為發(fā)揮圍巖自承作用，允許圍巖與支護(hù)襯砌有一定變形，故二次襯砌不宜太厚（不宜大于45cm），一般取為45cm。并且，仰拱襯砌的厚度為60cm。為保證隧道襯砌、通信信號和供電線路等設(shè)施正常使用，隧道襯砌應(yīng)根據(jù)要求采取

34、防水措施。當(dāng)有地下水時(shí)，初期支護(hù)和二次襯砌之間可設(shè)置塑料板防水層或采用噴涂防水層，也可采用防水混凝土襯砌；當(dāng)?shù)叵滤r(shí)，僅在公布設(shè)置防水層。防水層一般采用全斷面不封閉的無壓式，也可用全斷面封閉的有壓式。防水層應(yīng)在初期支護(hù)變形基本穩(wěn)定后、二次襯砌灌注前施作。最后，得出鶴山隧道襯砌設(shè)計(jì)參數(shù)，如表3-2所示，表3-2 襯砌設(shè)計(jì)參數(shù) 項(xiàng)目單位圍巖級別表1-1-3隧道復(fù)合式襯砌支護(hù)參數(shù)VIV III超前支護(hù)類 型mm50×5小導(dǎo)管小導(dǎo)管間 距cm4040長 度m4.54初期支護(hù)噴射混凝土厚度25號cm252015徑向系統(tǒng)錨桿直 徑mm252522長 度cm350300300錨 桿布 置cm10

35、0×80100×100120×120鋼筋網(wǎng)鋼拱架直 徑mm666鋼 筋布 置榀間距cmcm15×157515×157515×15無二次襯砌25號混凝土cm605045仰拱cm6050第四章 隧道運(yùn)營設(shè)施及其設(shè)計(jì)4.1 通風(fēng)設(shè)計(jì) 調(diào)查 1 交通量歷時(shí)變化包括隨小時(shí)、星期、季節(jié)、和年的變化情況，尤其交通量逐年變化的情況，是進(jìn)行通風(fēng)規(guī)劃分期實(shí)施的主要依據(jù)。對難以區(qū)分的大型載貨車、大型車、小型車，而不能區(qū)別發(fā)動機(jī)的種類，因而為保證安全，常把大型貨車和客車視為柴油車。2 凍害調(diào)查對設(shè)計(jì)尤為重要，氣溫、氣壓、溫度等是通風(fēng)計(jì)算和設(shè)備選型的重要參數(shù)。

36、 通風(fēng)方式可按下列方法初步判定是否設(shè)置機(jī)械通風(fēng)。由于本隧道為單向交通隧道，則可用公式4-1 式4-1式中：L隧道長度（m）； N設(shè)計(jì)交通量（輛/h）。 其中L、N為設(shè)計(jì)資料給定，取值為N=5000輛/h，L=490m由上式，得 490×5000=2.45×106 >2×106以上只是隧道是否需要機(jī)械通風(fēng)的經(jīng)驗(yàn)公式，只能作為初步判定，是否設(shè)置風(fēng)機(jī)還應(yīng)考慮公路等級、隧道斷面、長度、縱坡、交通條件及自然條件進(jìn)行綜合分析，由初步設(shè)計(jì)可知知本設(shè)計(jì)需要機(jī)械通風(fēng)。 通風(fēng)方式的選擇 1 機(jī)械通風(fēng)方式可分為縱向式、半橫向式、全橫向式以及在這三種基礎(chǔ)上的組合通風(fēng)方式。 2 選擇

37、機(jī)械通風(fēng)方式考慮下列因素： （1）交通條件 （2）地形、地物、地質(zhì)條件 （3）通風(fēng)條件 （4）環(huán)境保護(hù)要求 （5）火災(zāi)時(shí)的通風(fēng)條件 （6）維護(hù)與管理水平（7）分期實(shí)施的可能性 （8）工程造價(jià)、營運(yùn)電力費(fèi)、維護(hù)管理費(fèi) 3 鶴山隧道為射流式縱向通風(fēng)，其特征形式是由射流風(fēng)機(jī)群升壓，適風(fēng)長度為2500左右，工程造價(jià)低，分期實(shí)施容易，技術(shù)難度不高，營運(yùn)費(fèi)用低，但洞內(nèi)環(huán)境噪聲較大，排煙不變，不易管理維護(hù)。通風(fēng)系統(tǒng)略圖見圖4-1 圖 4-1裝有射流式風(fēng)機(jī)的縱向式通風(fēng) 污染空氣的稀釋標(biāo)準(zhǔn) 1 隧道通風(fēng)主要是對一氧化碳、煙霧和異味進(jìn)行稀釋。對一氧化碳進(jìn)行稀釋的目的是保證衛(wèi)生條件；對煙霧進(jìn)行稀釋的目的是保證行車安

38、全；對異味進(jìn)行稀釋的目的是提高隧道內(nèi)的行車舒適性。公路隧道中，汽車排放出的廢氣中的有害物質(zhì)很多。其中一氧化碳對人體健康的影響比較突出，且將其稀釋至無害于人體健康的需風(fēng)量常是最多的，故通風(fēng)設(shè)計(jì)時(shí)以將其濃度控制在一定的安全限度內(nèi)，作為主要的設(shè)計(jì)指標(biāo)之一，即CO的設(shè)計(jì)濃度。 2 CO設(shè)計(jì)濃度 本隧道采用縱向是通風(fēng)，CO設(shè)計(jì)濃度可按公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計(jì)規(guī)范查表按中插值法的再加上50ppm。設(shè)計(jì)隧道長度為490m，查表知。 3 煙霧設(shè)計(jì)濃度鶴山隧道采用納光燈光源，煙霧設(shè)計(jì)應(yīng)按規(guī)范查表。設(shè)計(jì)車速為100km/h，k（m2）=0.0065m-1 。 需風(fēng)量1 CO排放量應(yīng)按式4-2計(jì)算 式4-2式中：隧道全

39、長CO排放量（m3/s）；CO基準(zhǔn)排放量（m3/輛·km）；考慮CO車況系數(shù)查表取1.0；車密度系數(shù)，查表取0.6；考慮CO的海拔高度系數(shù)，海拔高度取760m查表取1.18；考慮CO的車型系數(shù)，查表；考慮CO的縱坡車速系數(shù)，查表取1.4； n車型類別數(shù)；相應(yīng)車型的設(shè)計(jì)交通量（輛/h）查表。由上式，得0.01659m3 /s 2 稀釋CO的需風(fēng)量應(yīng)按式4-3計(jì)算 式4-3式中：隧道全長稀釋CO的需風(fēng)量（m3/s）；標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（KN/m2）取101.325 KN/m2； CO設(shè)計(jì)濃度，經(jīng)前面計(jì)算為300ppm；隧道設(shè)計(jì)氣壓（KN/m2），取120KN/m2；標(biāo)準(zhǔn)氣壓（K）取273K；&#

40、160;隧道夏季的設(shè)計(jì)氣溫（K）取302K； 由上式，得 = =51.653 煙霧排放量應(yīng)按式4-4計(jì)算 式4-4式中：隧道全長煙霧排放量；煙霧基準(zhǔn)排放量（m2/輛·km）可取2.5 m2/輛·km；考慮煙霧的車況系數(shù)，查表取1.0；考慮煙霧的海拔高度系數(shù)，查表取1.09；考慮煙霧的縱坡車速系數(shù)，查表取1.0；考慮煙霧的車型系數(shù)，查表；柴油車車型類別數(shù)，查表。由上式，得 = =2.6378m3/s4 稀釋煙霧的需風(fēng)量應(yīng)按式4-5計(jì)算 式4-4式中：隧道全長稀釋煙霧濃度的需風(fēng)量（m3/s）；煙霧設(shè)計(jì)濃度（m-1）查表取0.0065 m-1。由上式，得 =405.82 m3/s5 稀釋空氣中異味的需風(fēng)量隧道空間不間斷換氣頻率，不宜低于每小時(shí)5次；采用縱向式通風(fēng)的隧道，隧道內(nèi)換氣風(fēng)速不應(yīng)低于2.5m/s。 通風(fēng)計(jì)算1 一般規(guī)定（1）在所設(shè)計(jì)的通風(fēng)計(jì)算中，風(fēng)機(jī)及交通通風(fēng)力提供的風(fēng)壓和風(fēng)量必須滿足需風(fēng)量的要求。（2）應(yīng)根據(jù)通風(fēng)計(jì)劃，初步設(shè)計(jì)，技術(shù)設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)等不同階段，進(jìn)行粗略或詳細(xì)的通風(fēng)計(jì)算。（3）在隧道通風(fēng)計(jì)算中可把空氣作為不可壓縮的流體對