公路隧道畢業(yè)設(shè)計 榆樹坪隧道綜合設(shè)計

1、設(shè)計榆樹（長安大學(xué)公路學(xué)院西安710064）摘要：本設(shè)計按照“新奧法”施工的要求，對某山嶺二級公路上的榆樹坪隧道進行了綜合設(shè)計。主要內(nèi)容包括：路線方案的擬定比選、隧道橫縱斷面設(shè)計、隧道襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計、路基路面防排水及管線溝槽設(shè)計以及施工組織設(shè)計，并進行了隧道二次襯砌的結(jié)構(gòu)計算，IV級圍巖隧道施工階段分析，同時還完成了隧道通風(fēng)、照明的計算及設(shè)計。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)計算第一章隧道設(shè)計說明書1、 設(shè)計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，擬建隧道經(jīng)過區(qū)域地表

2、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)計為單洞雙向隧道，11®道為整體一段，入口樁號K0+015,出口樁號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)機機械通風(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，圍巖級別以田，IV、V級為主。2、 隧道主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)定的

3、遠(yuǎn)景交通量設(shè)計，采用單洞雙向隧道公路等級：山嶺重丘二級公路設(shè)計交通量：262輛/h（近期），540/h（遠(yuǎn)期）隧道設(shè)計車速：60km/h隧道建筑限界根據(jù)公路隧道設(shè)計規(guī)范(JTGD702004)規(guī)定確定：行車道：W=2X3.50m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：5.00m7.09m檢修道高：0.25m隧道設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范(JTGD702004)(JTJ04294)(JTJ026.11999)公路隧道勘測技術(shù)規(guī)范（JTJ06385）公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（JTJ00197）四、隧道工程水文、地質(zhì)（一）自然地理概況1. 地形地貌隧道地處北大巴山加里東褶皺帶，該褶

4、皺束位于北大巴山加里東褶皺帶的北部，山脈大致呈西北一一東南走向，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，局部達到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。2. 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13C,>0c積溫4826.7C,持續(xù)期長達299天；>10c積溫4224.6C,持續(xù)期長達204天；20C積溫2488.0C,持續(xù)期長達98天，無霜期212天。多年平均降水量為833.3mm,主要集中在夏秋兩季，為5

5、37.9mm,占全年降水量的72.6%。年平均風(fēng)速1.9米/秒，最大風(fēng)速17米/秒。雨季主要集中在夏季，占全年降水量65%左右。山區(qū)地質(zhì)情況較為復(fù)雜，植被豐富，以高大喬木、灌木為主，自然景觀優(yōu)美，野生動植物種類繁多。隧道所處地區(qū)屬于洛河水系，區(qū)內(nèi)有川道。(二)地質(zhì)構(gòu)造特征1) 地層巖性2) 強風(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。3) 玄武巖灰黑至灰色，主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，致密性堅硬、脆性，強度很高。4) 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)

6、構(gòu)，塊狀構(gòu)造。主要礦物成分為方解石，遇稀鹽酸強烈起泡，長呈白色，淺紅色淡綠色，深灰色。5) 白云巖主要礦物為白云石，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。6) 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，主要礦物為適應(yīng)和長石，還有云母，角閃石，輝石等。顏色視深色礦物含量多少而定，其強度較高。7) 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，強度低與水作用易于軟化而喪失穩(wěn)定性。7)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)疏松強度和穩(wěn)定性不高。8)閃長巖灰黑至黑，主要礦物成分為斜長石

7、、輝石和角閃石，呈斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造或條帶構(gòu)造，致密性堅硬、脆性，強度很高。2. 構(gòu)造特征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，隧道進出口段斜坡巖層產(chǎn)狀為186°59°,隧道出口巖層產(chǎn)狀為180°54°,節(jié)理及發(fā)育。3. 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，個別為張性、張扭性。斷層多期活動的特點，早期以壓性、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。4. 地震活動及地殼穩(wěn)定性概略分析勘查區(qū)位于揚

8、子板塊西北緣，根據(jù)板塊運動的觀點，其構(gòu)造運動微弱，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)育但活動性斷裂不甚發(fā)育，地震活動微弱，屬弱地震活動區(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，主要分布在漢中市區(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)。（三）水文地質(zhì)條件榆樹坪隧道全長2125.87簿最大埋深約為357m,屬于深埋長隧道。根據(jù)地

9、表調(diào)查，隧道區(qū)主要接受大氣降雨垂直補給，總體水量較豐富。地下水主要接受大氣降雨的垂直補給，按照隧道用水分類標(biāo)準(zhǔn)，進出口V級圍巖范圍內(nèi)，由于巖體極破碎，雨水會沿裂隙下滲，出現(xiàn)淋雨狀，當(dāng)巖體較完整時，出水狀態(tài)屬于滲滴涌水。本次涌水量估算方法采取極限狀態(tài)下（多年日最大降水量）降水入滲法：Q2.74aFP進行計算。（四）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。（五）隧道圍巖類別1 .隧道圍巖級別劃分依據(jù)和原則隧道圍巖類別主要依據(jù)巖石彈性波速度，巖石飽和極限抗壓強度、巖石質(zhì)量指標(biāo)，并結(jié)合巖石風(fēng)化程度、完整性、堅硬程度、節(jié)理發(fā)育程度、斷層及地下水影響程度

10、等進行綜合分類。依據(jù)上述實際資料在確定隧道圍巖級別時，制定以下原則：1）以交通部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)公路隧道設(shè)計規(guī)范（JTJ026-90提供數(shù)據(jù)為圍巖級別劃分標(biāo)準(zhǔn)。2）遇斷層破碎帶，圍堰類別較同類巖石降低1-2級，影響帶推至洞底以上40-80m與斷層交界處。3）為便于隧道施工，按隧道開挖過程中可能遇到的地層情況分段進行評價。未有鉆孔控制段，參照勘查區(qū)同類巖石已有資料進行類比分類2 .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田級V級IV級總長隧道名稱（米）（米）（米）（米）南占莊溝隧道（一）715.9282.99971.572125.87各類圍巖比例（）（

11、一）33.68%13.31%45.7%100%（六）隧道穩(wěn)定性評價1 .洞室穩(wěn)定性評價在工程地質(zhì)測繪和勘探的基礎(chǔ)上，綜合分析評價認(rèn)為隧道進口段為極不穩(wěn)定地段；整體強度很低，多呈彈塑性變形，穩(wěn)定性很差，進出口基巖淺埋段，巖石風(fēng)化強烈，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)化中等，巖石較軟，整體強度較低，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，洞室處于較穩(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，其余地段均處于穩(wěn)定狀態(tài)。2 .洞口斜坡穩(wěn)定性評價影響洞門斜坡穩(wěn)性的主要因素是地層巖性

12、，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，進出口斜坡均屬土體斜坡，現(xiàn)對其穩(wěn)定性評價如下：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，處于穩(wěn)定狀態(tài)。5、 方案比選（一）方案介紹方案一：采用沿河方案設(shè)計，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)到達榆樹坪。方案二：采用兩條短隧道，經(jīng)廟臺到達榆樹坪。道路全長3437.98m第一條隧道長155.90m

13、，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行路線布置，線路全長3121.7m#&線采用2125.87m隧道，為長隧道。（二）比選根據(jù)地形地質(zhì)條件，施工量，施工難易程度，經(jīng)濟意義，環(huán)境保護將三個方案進行比較并確定方案。（三）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。（四）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

14、道圍巖等級分別為V級、IV級，圍巖強度較差。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。（五）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，將造成市區(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，隧址處多為強風(fēng)化巖層，圍巖強度較差且次方案隧道處于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加1258m增加近40%線路長度。方

15、案3：為兩點間最短線路，選線近似于航空線路，為單條隧道通過，隧道大多處于深埋區(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，有利于形成安全，施工難度較低。（六）營運及養(yǎng)護費用方案1:線路全長4414.79m全線無隧道，多為跨線橋和立交橋設(shè)計，道路養(yǎng)護費用較低。方案2:兩條隧道共長1070m,營運及養(yǎng)護費用稍低，但道路養(yǎng)護費用較高。方案3:隧道全長2125.87m隧道運營成本較高，但綜合交通量和道路全段養(yǎng)護費用，與方案2基本持平。（七）對周邊居民帶來的經(jīng)濟效應(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

16、、洛源橋周邊經(jīng)濟影響較大。方案3：除影響方案2所述地區(qū)經(jīng)濟外，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，降低了商品運輸成本，使兩地居民出行更加方便快捷安全，使山中的礦產(chǎn)運輸加工成本降低，大大增加吳旗縣地區(qū)礦產(chǎn)總量，帶動區(qū)域。（八）環(huán)境保護方案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，會對山體進行刷坡，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

17、利于行車安全，減少尾氣排放。（九）綜述：方案1和其他兩個方案差別較大，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總體運營和養(yǎng)護費用持平。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大大縮短兩地距離降低礦產(chǎn)運營成本，有效帶動區(qū)域經(jīng)濟發(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進行線路的總體布置和設(shè)計。6、 隧道設(shè)計概要（一）隧道洞口設(shè)計結(jié)合隧道進出口地形、地貌、工程地質(zhì)和水文條件，同時結(jié)合環(huán)境保護、洞外有關(guān)工程及施工營運條件，并

18、考慮到施工開挖邊仰坡的穩(wěn)定性，本著“早進晚出”、“少開挖”的原則，確定隧道洞口位置、明洞型式，洞門型式的選擇力求結(jié)構(gòu)簡單，并與洞口地形、地貌協(xié)調(diào)一致。隧道進口洞門采用削竹式洞門，出口洞門采用端墻式洞門，并進行了必要的裝飾，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)實際情況采取一定的加固防護措施，暗洞進出洞口仰坡面采用錨噴混凝土臨時防護措施，確保進洞安全。（二）隧道橫斷面設(shè)計榆樹坪隧道的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)為：山嶺二級公路。根據(jù)公路隧道設(shè)計規(guī)范的規(guī)定，按單洞雙向隧道設(shè)計，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)

19、置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，經(jīng)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行綜合比較，結(jié)合隧道襯砌結(jié)構(gòu)受力特征以及工程造價等因素，采用拱頂R-525cmr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，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)通訊信號電纜槽。（三）洞門設(shè)計為保證營運安全，并與環(huán)境協(xié)調(diào)，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

20、的穩(wěn)定性和路塹支擋及排水條件，進口設(shè)置削竹式洞門，出口設(shè)置端墻式洞門并修飾周圍景觀使洞門與之協(xié)調(diào)，洞門與隧道軸線正交，洞門結(jié)構(gòu)應(yīng)該滿足抗震要求。（四）襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計榆樹坪隧道采用“新奧法”原理設(shè)計，襯砌形式為：以錨噴混凝土作為初期支護，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)置防水層，對于軟弱圍巖及斷層破碎帶采取適當(dāng)?shù)念A(yù)支護措施，保證開挖面的穩(wěn)定和初期支護的施作。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)，同時根據(jù)各類圍巖的物理力學(xué)指標(biāo)，采用有限元法驗算襯砌結(jié)構(gòu)強度，并根據(jù)結(jié)果修正初擬的襯砌參數(shù)，最后確定了本隧道的各類圍巖的襯

21、砌參數(shù)見下表。各類圍巖的襯砌參數(shù)表在隧道進出口淺埋段，根據(jù)圍巖類別、破碎程度及地下水情況分別采用了不同形式的預(yù)支護措施，使淺埋圍巖在隧道開挖后及時形成壓力拱，確保開挖后的裸洞具有一定的自穩(wěn)時間以利初期支護的施作，同時具有止水的作用。施工時應(yīng)先進行水泥單漿液的現(xiàn)場注漿試驗，試驗用水泥單漿液添加5%（重量比）水玻璃，如注漿效果良好能夠達到固結(jié)圍巖、堵水之目的，可以改用上述試驗的水泥漿液注漿，否則，按設(shè)計用的水泥、水玻璃雙液進行現(xiàn)場注漿試驗，注漿參數(shù)根據(jù)現(xiàn)場試驗結(jié)果按實際情況調(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)計圖要求。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)計算方法采用荷載

22、結(jié)構(gòu)模型，根據(jù)作用在支護結(jié)構(gòu)上的荷載按彈性地基上的拱形平面桿系結(jié)構(gòu)計算結(jié)構(gòu)內(nèi)力，并以此來進行截面設(shè)計和配筋設(shè)計。（五）防排水設(shè)計隧道防排水應(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)對地表水、地下水妥善處理，洞內(nèi)外應(yīng)形成一個完整通暢的防排水系統(tǒng)。對于高速公路隧道防排水應(yīng)該滿足下列要求：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)置中心排水溝，道路一邊設(shè)置開口式排水側(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。

23、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)置縱向排水管，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)。處于單坡標(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。（六）路面及內(nèi)裝飾設(shè)計隧道內(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)計要求，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

24、的特殊要求，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)的防火要求，以無機絕熱材料為主要成分的隔熱型公路隧道專用防火涂料。而無機防火涂料可持續(xù)保護隧道混凝土結(jié)構(gòu)，使其在規(guī)定的耐火時間內(nèi)與熱隔絕。（七）緊急停車帶設(shè)計對于長隧道在隧道行車方向右急停車帶設(shè)計側(cè)應(yīng)每隔500-750m設(shè)置緊急停車帶一處，寬3.5m。長4.0m。（八）檢修道設(shè)計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，隧道內(nèi)設(shè)置檢修道，為防止汽車沖上人行道，并避免隧道維修養(yǎng)護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)生事故時便與人員疏散，同時結(jié)合纜線槽設(shè)置的要求，設(shè)計檢修道高度為25cm,寬度為2

25、5cm。（九）現(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、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。根據(jù)本次項目中隧道具體條件，建議施工中進行以下量測項目：1. 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)力解除法進行地應(yīng)力測試，分析對支護襯砌結(jié)構(gòu)的影響，以修改預(yù)設(shè)計和指導(dǎo)施工。2. 隧道變形量測通過洞內(nèi)收斂量測來監(jiān)控洞室穩(wěn)定情況和評價隧道變形特征。該項目為主要量測項目，包括凈空收斂量測、拱頂下沉量測、圍巖內(nèi)部位移量測。3. 應(yīng)力-應(yīng)變量測采用應(yīng)力、應(yīng)

26、變盒、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。4. 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)力場合圍巖綜合物理力學(xué)參數(shù)，與實測結(jié)果進行對比、驗證。（十）通風(fēng)照明1.通風(fēng)榆樹坪隧道為單洞雙向隧道，長度2125.87米。入口樁號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K2+126.第一段平均海拔1321.57米，第二段平均海拔1319.7穌，設(shè)計行車速度60km/h,設(shè)計高峰小

27、時交通量540輛/小時,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)：CO0275Ppm煙霧濃度VI00.0075m1(透過率47.5%);(2)阻滯X態(tài)：20min內(nèi)CO0300ppm；(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、維修保養(yǎng)費以及車輛行駛的活塞風(fēng)作用下，通過計算確定在設(shè)計行車速度狀態(tài)下，需要機械通風(fēng)。確定通風(fēng)量時，還應(yīng)在設(shè)計行車速度以下各工況車速按20km/h為一檔分別進行計算，并考慮交通阻滯狀態(tài)，取其較大者作為設(shè)計需風(fēng)量。據(jù)此需風(fēng)量在進行詳細(xì)的通風(fēng)

28、計算，確定風(fēng)機數(shù)量。因此，依據(jù)交通量、交通特征、自然地理條件、工程條件、經(jīng)濟和技術(shù)條件最后經(jīng)計算確定此隧道的需風(fēng)量為176.126m3/s,采用1000mm直徑的射流風(fēng)機，共需要8臺，分4組布設(shè)。注意安裝風(fēng)機時，風(fēng)機的任何部位不得侵入建筑限界以內(nèi)。2.照明為有效解決隧道進出口的“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)計規(guī)范對于長度大于100米的隧道應(yīng)該設(shè)置照明系統(tǒng)。隧道照明應(yīng)該綜合考慮環(huán)境條件、交通狀況、土建結(jié)構(gòu)設(shè)計、供電條件、建設(shè)及營運費用等。本隧道照明系統(tǒng)包括入口段照明、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)照明等六個部分。隧道各段長度及所需亮度、燈具

29、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)南入口段400400003.540.0511組22盞口過渡Tr1段250280004.54410組10盞Tr21501600010.5676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TrJ250280003.54413組13盞Tr2段150160009678組8盞（十一）環(huán)境保護隧道設(shè)計時考慮了環(huán)境保護因素，盡可能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)境保護設(shè)計

30、中主要考慮了以下方面：1) 采用合理的爆破技術(shù)減少粉塵污染主要有:1）水封爆破一一即在炮眼底部裝入炸藥后，用木塞或黃泥封嚴(yán)（最好用專用封口器），封口后向孔內(nèi)注水，再進行爆破。炸藥爆炸時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。2) 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。3) 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

31、的顆粒，從而加速沉降，達到降塵的目的。此外，在隧道路面上定期灑水和對巖面不時加以沖洗，可防止車輛運行時或爆破沖擊波而造成積塵二次飛揚。4) 在洞內(nèi)對施工機械如空氣壓縮機、混凝土拌和機、送風(fēng)機等加設(shè)隔音罩、隔音墻等設(shè)施；在爆破方面要規(guī)定放炮時間，增設(shè)隔音門；采取特殊爆破方式，同時進行周密的爆破管理。當(dāng)隧道通過對振動有嚴(yán)格要求的結(jié)構(gòu)物或地區(qū)時，應(yīng)采取低振動的爆破方法，必要時還可采取隧道掘進機施工，以減小振動。5) 對廢料的處理與利用。隧道施工時產(chǎn)生的廢渣，應(yīng)作妥善放置，不能隨便堆放，以免阻塞河道造成水土流失或占用當(dāng)?shù)剞r(nóng)田。對優(yōu)質(zhì)石碴可加以利用，如防護用的片石、路面骨料和混凝土集料可分類堆放，以便充

32、分利用，有條件時也可利用荒溝，在其中筑壩填入廢碴，變荒溝成良田，增加耕地。6) 隧道建設(shè)中所需的石材，在選擇料場時，應(yīng)遠(yuǎn)離隧位，采取集中料場取料，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。7) 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，達到保護生態(tài)、恢復(fù)原貌的目的。8) 結(jié)合隧道工程實際情況，設(shè)置人工景點，供人休息和欣賞，美化環(huán)境。(十二)施工方法及施工注意事項1施工方法1) 明洞施工方案：采用明挖法，開挖時需要時刻注意邊坡、仰坡穩(wěn)定性，并根據(jù)實際施工情況及時進行錨噴混凝土封閉坡面。開挖到暗洞進洞時，按進出口相應(yīng)圍巖類別初

33、期支護措施安全進洞。明洞采用就地模筑全斷面鋼筋混凝土襯砌，明洞回填時，拱腳以下均采用7.5號漿砌片石回填，其上對稱回填土石并分層夯實，層厚不得小于50cm，明洞回填到原地面進行綠化。2) 暗洞施工方案：采用新奧法，具體為暗洞V級圍巖采用臺階分步開挖，即環(huán)形開挖中心留核心土法，每環(huán)進尺寸控制在0.5-1.0米為宜，臺階長度不小于6米，采用光面爆破或機械開挖，及時進行初期支護封閉圍巖。下半斷面應(yīng)采用拉中心槽，兩側(cè)留足臺階土，馬口跳槽開挖落地，馬口長度不宜大于2米，應(yīng)及時完成初期支護。m,iv級圍巖采用正臺階開挖法，田，iv級圍巖緊急停車帶采用臺階分步開挖，最終全斷面模筑二次混凝土襯砌。3) 圍巖監(jiān)

34、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厚的混凝土及時封閉圍巖，緊跟監(jiān)控量測，否則工作人員不得進入掌子面作業(yè)。只有通過對圍巖進行監(jiān)控量測，才能正確地掌握圍巖與支護之間的收斂動態(tài)，客觀的評價圍巖的穩(wěn)定性，進一步了解圍巖的彈朔性區(qū)域，裂隙發(fā)育程度，從而達到調(diào)整初期支護參數(shù)計指導(dǎo)設(shè)計和施工的目的。2施工中注意事項1)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的各項規(guī)定要求。2) 隧道應(yīng)該遵循“早進洞、晚出洞”原則，不得大挖大刷，確保邊坡及仰坡穩(wěn)定；3) 復(fù)合式襯砌施工時，嚴(yán)格執(zhí)行圍巖的監(jiān)控量測程序，初期支護必須跟上，并且以圍巖的監(jiān)控量測信息指導(dǎo)設(shè)計與施工；4

35、) 施工中時刻注意：若圍巖級別劃分與實際不符合時，應(yīng)及時提出，以便設(shè)計施工密切配合，妥善處理，避免冒頂和塌方；5) 初期支護鋼支撐和ps格構(gòu)梁盡可能與圍巖密貼，與鎖腳錨桿焊接成整體，超挖時必須用噴射混凝土充填密實；6) 初期支護中，根據(jù)圍巖量測結(jié)果，分成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密封，使其與隧道襯砌墻角縱向排水管連通，要求初期支護完成后，表面無滲漏，才能進行防水層的施工；7) 隧道運營期間的監(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；8)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，要求

36、安全施工，避免傷亡和設(shè)備受損。9) 隧道施工時，首先施作洞門工程和明洞工程，包括截排水溝，洞門邊仰坡防護工程，洞門工程和明洞回填工程等，待其完成后，方可進洞。且明洞和洞門工程施工時盡可能避開雨季。10) 隧道進出口埋深淺，覆蓋層薄，地質(zhì)條件差，明洞可以視實際開挖邊仰坡穩(wěn)定情況酌情調(diào)整；11) 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)先期完成。12) 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，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。13) 明洞應(yīng)落在穩(wěn)固基礎(chǔ)上，明洞基礎(chǔ)底標(biāo)高不宜

37、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，基礎(chǔ)可以設(shè)置在基巖上；當(dāng)基礎(chǔ)位于軟弱地基上時，采用仰拱整體式鋼筋混凝土底板。如遇基礎(chǔ)不穩(wěn)，應(yīng)進行處理，具體方法，視實際情況確定，明洞基礎(chǔ)承載力要求400kpa。14）對于V類圍巖采用管棚或小導(dǎo)管注漿預(yù)支護地區(qū)段，在初期支護完成后，為防止過大變形，并從安全的角度出發(fā)應(yīng)及時施作二次襯砌。15）初期支護與二次襯砌間超挖部分的處理：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，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。初期支護與二次襯砌之間的孔隙應(yīng)壓注水泥砂漿填滿。（十三）監(jiān)控系統(tǒng)及防災(zāi)系統(tǒng)1系

38、統(tǒng)概況南古莊溝公路隧道屬長隧道，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)。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CCT

39、V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?？勺兦閳蟀澹憾磧?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)。3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。4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。5 通風(fēng)系統(tǒng)6 ?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)

40、設(shè)計按單洞雙向行車考慮。通風(fēng)控制：（1）正常狀態(tài)：CO0250Ppm煙霧濃度VI00.0075m1（透過率47.5%）;(2)阻滯狀態(tài)：20min內(nèi)CO0300ppm；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/s7照明系統(tǒng)依據(jù)公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計規(guī)范確定入口段、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)置在箱變中的UPS電源供電，開亮誘導(dǎo)明燈。8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

41、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。9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;10救援系統(tǒng)（1）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

42、配電設(shè)施均設(shè)置防雷接地設(shè)施。12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。第二章二次襯砌內(nèi)力計算、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19.8kN/m3,圍巖的彈性抗力系K0.15106kN/m2,襯砌材料為C25混凝土，彈性模量為Eh2.6107

43、kPa,容重h=23kN/m3。90 5r2=8. 06圖1襯砌結(jié)構(gòu)斷面圖路R=面=57中0線荷載確定1.根據(jù)式，圍巖豎向均布壓力:式中：s圍巖類別，此處s=519.8kN/m3；跨度影響系數(shù)，1i(lm5)，毛洞跨度lm11.820.0611.93,其中0.06m為一側(cè)平均超挖量，lm515m時，i0.1,此處10.1(11.935)1.693.所以，有：此處超挖回填層忽略不計。2圍巖水平均布壓力：襯砌幾何要素1襯砌幾何尺寸r15.25m；r27.64；內(nèi)徑小2所畫圓曲線的終點截面與豎直軸的夾角i90o,218.161°；拱頂截面厚度d00.45m;墻底截面厚度dn0.45m.此處

44、墻底截面為自內(nèi)輪廓半徑r2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：2.半拱軸線長度S及分段軸長S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：3各分塊接縫（截面）中心幾何要素1)與豎直軸夾角另一方面，81290o19.58613o109.59613o角度閉合差0890o)2)接縫中心點坐標(biāo)計算2上直接量出xi,yi2襯砌計算圖用辛普生法近似計算，按計算列表進行。單位位移的計算見附表單位位移值計算如下：計算位移1單位位移1。單位位移計算表附表1截值asinacos民xyd1/Iy/Iy2/I(1+y)

45、(1+y/I積分系制00.000000.0000()1.000000.000000.000000.6500043.695950.000000.000001.0000043.695951114.483940.250110.968221.3955(60.177340.6500043.695957.7490-1.374211.3861：360.568184228.967890.48432!0.874892.7024：20.698090.6500043.6959530.5034921.29403，2.883419125.996962343.451830.687749725953.837501.5291

46、40.6500043.6959566.81705102.172376.3965：3279.502434457.935780.84745；0.530874.7286,42.617670.6500043.69595114.381.15299.4125813.08752571.871432572.419720.95329)0.302045.3192：23.894490.6500043.69595170.1731>8662.7375423.956001046.780054686.903670.998549054015.5716.85.278430.6500043.69595230.6466121

47、7.450439.418731722.4386927101.36260.98040)-0.197025.5020；36.685490.6500043.69595292.129)21953.026959.066822580.9808848113.66900.91588，-0.401455.1830,48.057600.6500043.69595352.084P2836.955282.040103584.820061計算精度校核為:閉合差0注：1、一截面慣性矩，I哈，b取單位長度2、不考慮軸力的影響2 .載位移一主動荷載在基本結(jié)構(gòu)中引起的位移1）每一楔塊上的作用力豎向力:式中：b-襯砌外緣相鄰兩個

48、截面之間的水平投影長度，由圖2量得:BD5.97123-5.705m（校核）水平壓力：Eieh式中：h-襯砌外緣相鄰兩截面之間的豎直線投影長度，由圖2量得:hi8.38260mH8.38260m（校核）自重力：Gi5fS2式中：d-接縫i的襯砌截面厚度注:計算G8時，應(yīng)使第8個楔塊的面積乘以h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。2）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aq,ae，ag內(nèi)力按下式計算（見圖三）彎矩:圖3 內(nèi)力乂1；,此計算圖示 lp p軸力:式中：x, yi-相鄰兩接縫中心點的坐標(biāo)增值，按下式計算:Mi0，Ni

49、0的計算見附表2、附表3及附表4 p p基本結(jié)構(gòu)中，主動荷載產(chǎn)生彎矩的校核為:另一方面，從附表2中得到M*5413.9823閉合差5391.7401 5413.98235413.98100% 0.4%3）主動荷載位移（計算過程見附表5）主動荷載位移計算表附表5截面Mp01/Iy/i1+yMp0/IpMp0y/IMp0(1+y)/i積分系數(shù)1/300.00043.6960.0001.0000.0000.0000.00011-253.09443.6967.7491.177-11059.204-1961.233-13020.43742-962.68743.69630.5031.698-42065.543-29365.328-71430.87123-1987.65543.69666.8172.529-86852.462-132809.236-219661.69844-3085.06943.696114.3813.618-134805.038-352874.728-487679.76625-4101.22543.696170.1734.894-179206.901-697918.848-877125.7