虎嶺公路隧道初步設(shè)計畢業(yè)論文

虎嶺公路隧道初步設(shè)計摘要隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，交通工程已經(jīng)成為經(jīng)濟發(fā)展的強力驅(qū)動與支撐。隨著高速公路建設(shè)的推進，交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)也不斷深入，目前隧道工程也已經(jīng)成為公路系統(tǒng)中的重要組成部分。它對優(yōu)化道路線形、縮短公路里程有重大影響；同時對促進周邊地區(qū)環(huán)境保護、經(jīng)濟發(fā)展及國防建設(shè)也具有深遠影響?；X公路隧道位于陜西省華縣境內(nèi)，屬連霍高速公路陜西線西安至潼關(guān)段。隧道起點位于虎嶺南麓李家溝口處，終點位于虎嶺北麓韭菜溝口處,隧道全長1780m。本文對隧道的規(guī)劃、設(shè)計和計算進行了詳細的論述。設(shè)計的主要內(nèi)容有：隧道調(diào)查,圍巖分級、地形與地質(zhì)調(diào)查、氣象調(diào)查、隧道線型設(shè)計、縱、橫斷面設(shè)計，洞口及洞門設(shè)計，襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計，結(jié)構(gòu)計算，防水與排水、通風(fēng)設(shè)計及運營照明設(shè)計。隧道選線時綜合考慮了地形地質(zhì)情況，在襯砌計算中，考慮彈性反力的存在，隧道規(guī)劃和設(shè)計過程中遵循充分發(fā)揮隧道功能，安全經(jīng)濟的建設(shè)隧道的基本原則，完成整個隧道的初步設(shè)計。最終設(shè)計成果包括：設(shè)計說明書部分，圍巖襯砌計算書，運營通風(fēng)計算書，運營照明計算書，路線平面圖，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，Ⅳ類圍巖襯砌設(shè)計圖，通風(fēng)機，照明燈具示意圖。關(guān)鍵詞：隧道；結(jié)構(gòu)計算；襯砌；防排水；通風(fēng)；照明HuLinghighwaytunnelpreliminarydesignAbstractWiththerapiddevelopmentofeconomy,thetrafficengineeringhasbecomethepowerfuldriveandeconomicdevelopment.Withtheadvanceofthehighwayconstruction,transportationinfrastructureconstructionisunceasinglythorough,tunnelprojectalsohasbecomeanimportantpartofhighwaysystem.Itistooptimizeroadalignment,shortenthelengthofhighwaysareimportantinfluence,Topromoteenvironmentalprotectionandsurroundingareasforeconomicdevelopmentandnationaldefenseconstructionandfar-reachinginfluence.TigerhillroadtunnelinShaanxiprovince,theenterpriseofdomesticHuohighwayShaanxilinefromXi’anThefinaldesignachievementsinclude:thedesignspecification,rockliningcalculation,operationventilation,lightingcalculations,depreciationoperationplan,design,linelongitudinalstructuregaugeandoutline,DongMeninsidethecavedrawings,andⅣclasses,fan,rockliningdesigndiagramilluminationluminaries.Keywords:Tunnel,Structuralcalculation,Lining,Waterproofanddrainage,Ventilated,lighting目錄摘要 IAbstract II主要符號表 IV1緒論 11.1題目背景和意義 11.2國內(nèi)外研究情況 1本設(shè)計研究的主要內(nèi)容 22工程概況 3工程簡介 3設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計依據(jù) 3原始資料 32.4設(shè)計的基本要求 43設(shè)計總說明書 53.1平面設(shè)計 5縱斷面設(shè)計 6橫斷面設(shè)計 63.3.1建筑界限 63.3.2緊急停車帶 73.3.3內(nèi)輪廓設(shè)計 7洞口、洞門及明洞設(shè)計 9洞口、洞門設(shè)計 9明洞設(shè)計 10隧道防、排水設(shè)計 113.5.1防水 113.5.2排水 113.5.3洞口的防排水 12隧道支護設(shè)計 12襯砌設(shè)計規(guī)定 123.6.2襯砌結(jié)構(gòu)選擇 123.6.3襯砌設(shè)計 13隧道通風(fēng)設(shè)計 14通風(fēng)設(shè)計應(yīng)考慮的因素及應(yīng)符合的要求 14通風(fēng)設(shè)計 14隧道照明設(shè)計 154襯砌結(jié)構(gòu)計算 16基本資料 16巖體特性 16襯砌材料 16結(jié)構(gòu)尺寸 17基本計算數(shù)據(jù) 17襯砌計算 17圍巖垂直均布荷載 184.3繪制分塊圖 18計算半拱軸線長度（不計算仰拱） 18計算各分段截面中心的幾何要素 19求各截面與豎軸的夾角 19求各截面的中心坐標(biāo) 20計算基本結(jié)構(gòu)的單位位移 21計算主動荷載在基本結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的位移 22主動荷載在基本結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生的內(nèi)力 224.7.2主動荷載位移 254.7.3墻底位移計算 254.8解主動荷載作用下的力法方程 264.9求主動荷載作用下各截面的內(nèi)力 264.10求基本結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的變位 27各截面的彈性反力強度 274.10.2各分塊上的彈性反力集中力 284.10.3彈性反力集中力與摩擦力集中力的全力 284.10.4計算基本結(jié)構(gòu)的內(nèi)力 284.10.5計算荷載位移 294.11解單位彈性反力的力法方程 304.12最大彈性反力值的計算 314.13計算贅余力 324.14計算初砌截面總的內(nèi)力 324.14.1初砌各截面內(nèi)力 324.14.2校核計算精度 334.15繪制內(nèi)力圖 34襯砌截面強度驗算 345通風(fēng)設(shè)計及計算 36通風(fēng)方式的確定 36需風(fēng)量的計算 365.2.1CO排放量 37煙霧排放量 38稀釋空氣內(nèi)異味的需風(fēng)量 40交通阻滯時的通風(fēng)量計算 40通風(fēng)計算 41計算條件 415.3.2隧道內(nèi)所需升壓力計算 41通風(fēng)機臺數(shù)的計算 43風(fēng)機的布置 446照明計算 456.1隧道照明區(qū)段的劃分及亮度 45洞外接近段 45洞內(nèi)照明 45亮度驗算 47中間段照明計算 47照明區(qū)段的燈具選型及總體布置 507結(jié)論 52參考文獻 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主要符號表γ圍巖容重k彈性抗力系數(shù)d0二次襯砌厚度ω寬度影響系數(shù)f襯砌矢高e偏心距η利用系數(shù)Φ光通量M養(yǎng)護系數(shù)N燈具布置系數(shù)S燈具間距路面平均照度平均亮度1緒論1.1題目背景和意義隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，交通工程已經(jīng)成為經(jīng)濟發(fā)展的強力驅(qū)動與支撐。隨著高速公路建設(shè)的推進，而修建水平滿足不了發(fā)展的需要，造成各種交通設(shè)施超負荷運轉(zhuǎn)，交通事故、交通阻塞和交通公害等成為一個社會問題，阻礙了國家和地區(qū)經(jīng)濟的發(fā)展。因此，針對交通需求的高漲，解決好路面交通的規(guī)劃和修建，是急需研究的課題之一。隧道工程已經(jīng)成為公路系統(tǒng)中的重要組成部分。它對優(yōu)化道路線形、縮短公路里程由重大影響；同時對促進周邊地區(qū)環(huán)境保護、景觀美化、當(dāng)?shù)亟?jīng)濟發(fā)展及國防建設(shè)也具有深遠影響?；X公路隧道位于陜西省華縣境內(nèi)，屬連霍高速公路陜西線西安至潼關(guān)段，是我國建設(shè)的最長的橫向快速陸上交通通道。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。1.2國內(nèi)外研究情況由于我國是一個多山的國家，特別是西部山區(qū)，山大溝深，隨著高速公路的發(fā)展，不可避免的面臨著復(fù)雜的地貌問題，為了克服地形和各種障礙，改善線性，必然采用公路隧道的方式。隨著工程的發(fā)展，在給公路交通創(chuàng)造有利條件的同時，也給隧道監(jiān)控系統(tǒng)的研究、建設(shè)提出了新的要求。隧道修建技術(shù)的進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)量和進度。本設(shè)計研究的主要內(nèi)容主要內(nèi)容：（1）隧道設(shè)計調(diào)查及圍巖分級包括資料收集，地形與地質(zhì)調(diào)查，氣象調(diào)查，工程環(huán)境調(diào)查,圍巖分級。（2）總體設(shè)計①線路的方案比選②隧道的幾個設(shè)計③隧道防、排水設(shè)計④隧道襯砌結(jié)構(gòu)計算⑤隧道運營通風(fēng)設(shè)計及計算⑥隧道運營照明設(shè)計及計算⑦隧道結(jié)構(gòu)計算2工程概況虎嶺公路隧道位于陜西省華縣境內(nèi)，屬連霍高速公路陜西線西安至潼關(guān)段，是我國建設(shè)的最長的橫向快速陸上交通通道。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。（1）公路等級：雙車道高速公路，隧洞為雙車道單向行車標(biāo)準(zhǔn)，隧道設(shè)計采用主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為：隧道設(shè)計限界：10.25×5.0m;路面類型:洞外36cm水泥混凝土面層+25cm級配碎石底基層,洞內(nèi)32cm水泥混凝土面層+15cm基層混凝土;設(shè)計行車速度:80km/h;路面寬度7.5m;一般平曲線最小半徑65m;極限最小平曲線半徑30m（2）設(shè)計依據(jù)①《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTJ001-97）②《公路隧道設(shè)計規(guī)范》（JTJD70-2004）③《公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計規(guī)范》（JTJ026.1-1999）④《公路路基設(shè)計規(guī)范》（JTJ013-86）⑤《公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范》（JTJ012-84）⑥《公路路線設(shè)計規(guī)范》（JTJ011-94）⑦《公路工程抗震設(shè)計規(guī)范》（JTJ004-89）⑧《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》（JTGF60-2009）圖紙：1：2000地形圖圍巖等級：Ⅳ類圍巖K66+610～K67+170Ⅱ類圍巖K67+170～K67+675Ⅴ類圍巖K67+675～K68+60地質(zhì)條件良好隧道建筑限界（1）限界基本寬度左側(cè)側(cè)向?qū)挾龋?.50m緊急停車帶：3.5m（2）2.4設(shè)計的基本要求(1)設(shè)計說明書部分：設(shè)計總說明書、Ⅳ級圍巖襯砌計算書、運營通風(fēng)計算書、運營照明計算書。(2)圖紙部分（AutoCAD制圖）：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、積極停車帶設(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、照明燈具布置圖等。3設(shè)計總說明書3.1平面設(shè)計隧道選址：綜合分析本隧道的地形地質(zhì)圖，根據(jù)以下原則對隧道進行選址：（1）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，穩(wěn)定的地層中通過。應(yīng)注意避免巖層軟弱結(jié)構(gòu)面、斷層，必須通過時，應(yīng)使隧道的通過長度最小。（2）隧道穿越兩種巖性迥然不同的巖層接觸帶時，應(yīng)避免平行和接近平行，應(yīng)盡可能垂直或接近垂直方向穿越接觸帶。（3）當(dāng)隧道通過單斜構(gòu)造時，隧道中線以垂直巖層走向穿越最為有利。當(dāng)隧道中線與非水平巖層走向一致或斜交角很小時，應(yīng)力求將隧道置于巖性較好、強度較高的層內(nèi)。如巖層傾角較大，又有粘著力較差的軟弱夾層時，應(yīng)注意有產(chǎn)生順層滑動的可能。（4）當(dāng)隧道用過褶曲構(gòu)造時，隧道位置選擇在褶曲構(gòu)造一翼或背斜褶皺中軸處通過較為有利。不宜將隧道置于向斜軸部通過。（5）越嶺隧道首先可以從地形角度選擇可能穿越的埡口，擬定該埡口處越嶺標(biāo)高及兩側(cè)相應(yīng)的展線方案。綜合考慮工期、經(jīng)濟效益、技術(shù)難度等，選擇適合的臨界標(biāo)高。（6)選擇隧道的臨界標(biāo)高時，應(yīng)注意下列因素：要盡可能把隧道埋置于較好的地層中；應(yīng)使洞口位置處于較好的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)的地方，便于施工場地布置；隧道長度應(yīng)考慮施工期限和施工技術(shù)條件。根據(jù)以上原則，綜合本地段的地形地質(zhì)情況，虎嶺公路隧道的選址歸結(jié)為以下幾個方面：選擇合適的標(biāo)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；地質(zhì)條件良好，所有地質(zhì)不良現(xiàn)象忽略；具體問題再具體分析。本隧道設(shè)計有兩個線路方案可供選擇：方案Ⅰ線路為一直線隧道。隧道起點位于虎嶺南麓李家溝口處，終點位于虎嶺北麓韭菜溝口處。進口里程樁號為K66+610，地面高程1251.6米。出口里程樁號為K68+60，地面高程1295.0米。隧道總長度L為1780m。線路的圍巖類別大部分為Ⅱ、Ⅳ、Ⅴ級圍巖。方案Ⅱ線路為一條斜曲線形隧道。起始點位于虎嶺南麓深相溝口處，終點位于虎嶺北麓韭菜溝口處，全長1610m,進口里程樁號為K66+810，地面高程1251.6米。出口里程樁號為K68+100，地面高程1297.0米。線路的圍巖類別大部分為Ⅱ、Ⅳ、Ⅴ級圍巖。結(jié)論：方案Ⅱ線路隧道為曲線，雖然隧道長度短，但當(dāng)隧道線性為曲線時，須設(shè)置超高和加寬，這將使施工變得復(fù)雜，斷面不統(tǒng)一以及它們的相互過渡都會給施工增加難度，而且不利用隧道通風(fēng)排水和。而隧道設(shè)計一般應(yīng)設(shè)為直線，有利于通風(fēng)和排水;方案Ⅰ線路為直線隧道，線路的圍巖類別依次是Ⅱ、Ⅴ、Ⅳ，符合隧道選擇的基本條件，同時考慮工程施工的難易程度和經(jīng)濟問題，兩線相比選擇方案Ⅰ線路比較好。本隧道的基本坡道形式設(shè)為單向坡。坡道形式的選擇依據(jù)和縱坡坡度的主要控制因素為通風(fēng)問題和對汽車行駛的厲害。隧道的縱坡以不妨礙排水的緩坡為宜，坡度過大，對汽車行駛、隧道施工和養(yǎng)護管理都不理。單向通行的隧道設(shè)計成單向坡是非常有利的，因為汽車都是單坡行駛，發(fā)動機產(chǎn)生的有害氣體少，對通風(fēng)也很有利。虎嶺公路隧道位于陜西省華縣境內(nèi)，屬連霍高速公路陜西線西安至潼關(guān)段，地處山區(qū)，埋深較大，設(shè)置豎井通風(fēng)施工難度大，；虎嶺公路隧道由于線路需要，進出口段存在一定的高程差；鑒于遇上原因，該隧道決定采用單向坡，坡度設(shè)計如下：進口處（K66+610）至出口處（K68+60）為1%的上坡。建筑界限虎嶺公路隧道的建筑界限按80km/h時速進行設(shè)計，建筑界限取值確定如下：圖3.1隧道建筑界限（單位：cm）建筑界限橫斷面寬度如下表：表2-1建筑界限設(shè)置（單位：cm）設(shè)計速度車道寬度側(cè)向?qū)挾葯z修道J頂角寬度(km/h)W左側(cè)右側(cè)左側(cè)右側(cè)左側(cè)右側(cè)802×375507575755075緊急停車帶虎嶺隧道為長隧道，所以在行車方向的右側(cè)設(shè)置緊急停車帶，緊急停車帶的路面橫坡取為水平。緊急停車帶的寬度和長度見圖3.2。圖3.2緊急停車帶建筑界限（單位：cm）內(nèi)輪廓設(shè)計根據(jù)建筑界限，利用三心圓，得出各斷面內(nèi)輪廓如見下圖：圖3.3隧道標(biāo)準(zhǔn)斷面內(nèi)輪廓（單位：cm）圖3.4緊急停車帶斷面內(nèi)輪廓（單位：cm）3.4洞口、洞門及明洞設(shè)計結(jié)合隧道進出口地形、地貌、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，并考慮到施工開挖邊坡的穩(wěn)定性，本著“早進晚出”、“少開挖”的原則，確定隧道進出口位置、明洞形式，洞門形式的選擇力求結(jié)構(gòu)簡單，并與洞口地形、地貌協(xié)調(diào)一致。洞口、洞門設(shè)計隧道進口及洞身通過地段覆蓋層、風(fēng)化層較薄，洞門設(shè)明洞，明洞形式采用拱形明洞，明洞凈空滿足隧道建筑限界要求。（1）洞門宜與隧道軸線正交，洞門構(gòu)造及基礎(chǔ)設(shè)置應(yīng)遵循下列規(guī)矩：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。（2）本隧道入口處圍巖分級為Ⅳ級，區(qū)域巖質(zhì)穩(wěn)定、地形開闊。經(jīng)過綜合考慮宜采用端墻式洞門，見圖3.5洞門上方女兒墻應(yīng)有一定的高度，并有排水溝渠，使地表水沿排水渠道有序排離洞門，防止地表水沿洞門流入洞內(nèi)。洞門接長明洞，減少對仰、邊坡的擾動，是洞門墻離開仰坡底部一段距離，確保落石不會滾落在行車道上。邊、仰坡交界處應(yīng)采用圓角法開挖，以減少雨水沖刷。（3）出口處圍巖分級為Ⅴ級，為了增加端墻的穩(wěn)定性，同時對路塹邊坡也起支撐作用，故采用翼墻式洞門。頂面與仰坡坡面一致，頂面上設(shè)置坡度為0.5%的水溝，將端墻背面排水溝匯集的地表水排至路塹夠內(nèi)，見圖3.6。明洞設(shè)計明洞斷面同隧道斷面，明洞襯砌初步用于出口明挖段，明洞采用全斷面整體式鋼筋混凝土襯砌，考慮到環(huán)境保護的要求，洞口地段邊坡仰坡采用護面墻、植草皮等防護措施，進口洞仰坡采用錨噴混凝土防護措施確保安全。斷面如圖3.7所示：圖3.7明洞斷面3.5隧道防、排水設(shè)計水，不僅是影響隧道正常施工的因素之一，也是影響隧道正常運營的重要因素之一。隧道防排水是保證隧道適用性以及襯砌結(jié)構(gòu)、路面、設(shè)備耐久性的關(guān)鍵。設(shè)計原則為使襯砌內(nèi)壁不滲水。隧道防排水應(yīng)遵循“以排為主，防、截、堵相結(jié)合”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。防水（1）本隧道采用復(fù)合式襯砌，在初期支護和二次襯砌之間應(yīng)設(shè)置防水板，防水板應(yīng)采用易于焊接的防水卷材，厚度不小于1.0mm，接縫搭接長度不小于100mm。在防水卷材與噴混凝土層間設(shè)置土工布，其作用兼作襯背排水層及緩沖層。（2）隧道二次襯砌應(yīng)滿足抗?jié)B要求，采用低堿性膨脹水泥混凝土，混凝土的抗?jié)B等級不低于S6。（3）隧道二次襯砌的施工縫、沉降縫、伸縮縫應(yīng)采取可靠的防水措施，采用背貼式橡膠止水帶。排水排，就是人為地設(shè)置排水系統(tǒng)，將地下水排出隧道。為了保證運營正常和行車安全，不讓圍巖涌水及隧道內(nèi)的路面滯水，而能迅速排出隧道，必須考慮排水工程設(shè)計。排水工程包括襯砌背面排水工程、路基排水工程、路緣排水工程。（1）襯砌背面排水工程隧道開挖后，根據(jù)各級圍巖地下水的發(fā)育狀況，在圍巖環(huán)向布設(shè)Ω型彈簧排水管以引圍巖滲漏水至基底縱向排水管內(nèi)，使隧道初期支護排水良好。為了有效地排除二次襯砌背后的積水，消除二次襯砌背后的靜水壓力，在初期支護與防水層之間每間隔10m（若局部地區(qū)滲水量過大?？蛇m當(dāng)減小其間距）設(shè)置一處Φ100mm的透水軟管，環(huán)向軟管與邊墻的縱向排水管（Φ100mm雙壁HDPE打孔波紋管）相接，然后通過橫向引水管（Φ100mm雙壁HDPE打孔波紋管）將水引入底板或仰拱內(nèi)中間排水溝Φ300mm排出洞外。中間排水溝縱坡與隧道縱坡一致。環(huán)向排水管、透水軟管、縱向排水管、橫向引水管應(yīng)用無紡布包裹。（2）路基排水工程路基排水工程是指路面以下的排水工程。為了防止路面底層地下水上升的路面影響行車安全，在路面平整層下設(shè)置Φ50mm雙壁HDPE打孔波紋管以排除隧道底部滲水，雙壁HDPE打孔波紋管縱向間距為10m，與路面下的底板或仰拱內(nèi)中間排水溝Φ300mm連通。（3）路緣排水工程在路面兩側(cè)設(shè)置Φ300mm開口式路側(cè)排水溝，用于路面積水以及隧道清洗等污水的排除通道，排水溝縱坡與隧道縱坡一致。在墻腳與檢修道交角處設(shè)置寬45cm、深45cm的縱向凹槽，以利于檢修道面清潔排水。洞口的防排水洞口排水：在洞口仰坡邊緣5m以外，設(shè)置天溝，并加以鋪砌。對洞頂?shù)乇淼南菅?、深坑加以回填，對裂縫進行堵塞。為防止洞外水流入隧道內(nèi)，在地表水上游設(shè)置反向排水邊溝或采取截流措施，地下水上游設(shè)泄水洞，洞外井點降水。在隧道及地下工程中，支護結(jié)構(gòu)通常分為初期支護（一次支護）和永久支護（二次支護、二次襯砌）。一次支護是為了保證施工的安全、加固巖體和阻止圍巖的變形。二次支護是為了保證隧道使用的凈空斷面和結(jié)構(gòu)的安全而設(shè)置的永久性襯砌結(jié)構(gòu)。襯砌設(shè)計規(guī)定襯砌設(shè)計應(yīng)符合下列規(guī)定：（1）襯砌斷面宜采用曲邊墻拱形斷面。（2）隧道圍巖較差地段應(yīng)設(shè)仰拱。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）隧道洞口段應(yīng)設(shè)加強襯砌。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10m。（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。襯砌結(jié)構(gòu)選擇隧道襯砌結(jié)構(gòu)的選擇必須結(jié)合施工技術(shù)，安全作業(yè)以及使用適應(yīng)性、造價綜合確定。本隧道襯砌結(jié)構(gòu)采用復(fù)合式襯砌。復(fù)合式襯砌是目前隧道工程常采用的襯砌結(jié)構(gòu)。復(fù)合式襯砌的優(yōu)點：（1）設(shè)計、施工工藝過程與其相應(yīng)的襯砌及圍巖受力狀態(tài)均較合理。（2）質(zhì)量可靠，能夠達到較高的防水要求。（3）便于采用錨噴、鋼支撐等工藝。（4）既能夠充分發(fā)揮錨噴支護的優(yōu)點，又能發(fā)揮二次襯砌永久支護的可靠作用。復(fù)合式襯砌是由初期支護和二次支護組成的，初期支護是限制圍巖在施工期間的變形，達到圍巖的暫時穩(wěn)定；二次支護則是提供結(jié)構(gòu)的安全儲備或承受后期圍巖壓力。兩層襯砌之間宜采用緩沖、隔離的防水夾層，其目的是，當(dāng)?shù)谝粚赢a(chǎn)生變形及形變壓力較大時，仍給予極少量形變的可能，可降低形變壓力。而當(dāng)一次襯砌支護力不夠時，可將少量形變壓力均勻的傳布到二次襯砌上，并依靠二次襯砌進一步制止繼續(xù)形變，且不使一次襯砌出現(xiàn)裂縫時，二次襯砌也出現(xiàn)裂縫。由于二層襯砌之間有了隔離層，則防水效果良好，且減少二次襯砌混凝土的收縮裂縫。確定開挖尺寸時，應(yīng)預(yù)留必要的初期支護變形量，以保證初期支護穩(wěn)定后，二次襯砌的必要厚度。3.6.3襯砌設(shè)計虎嶺公路隧道圍巖類別為Ⅱ、Ⅳ、Ⅴ類，地質(zhì)條件良好，設(shè)計襯砌斷面均為曲墻式，Ⅳ、Ⅴ類圍巖地段采用帶仰拱復(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，模筑混凝土或鋼筋混凝土為二次支護，在兩次支護之間設(shè)PVC復(fù)合防水板作為防水層。（1）初期支護Ⅳ、Ⅴ類圍巖初期支護采用徑向系統(tǒng)錨桿、鋼筋網(wǎng)及噴射混凝土。支護參數(shù)：a、Ⅳ類圍巖：預(yù)留變形量50mm，錨桿按梅花形布設(shè)，環(huán)向間距為100cm，縱向間距為100cm，錨桿長度280cm，錨桿、鋼筋網(wǎng)（間排距25cm）設(shè)置與拱部180°范圍。b、Ⅳ類圍巖：預(yù)留變形量80mm，錨桿按梅花形布設(shè)，環(huán)向間距為80cm，縱向間距為80cm，錨桿長度400cm，錨桿、鋼筋網(wǎng)（間排距25cm）設(shè)置與拱部180°范圍。（2）二次襯砌根據(jù)隧道荷載大小確定其厚度及是否采用鋼筋混凝土，二次襯砌施作的合理時間應(yīng)根據(jù)施工檢測數(shù)據(jù)確定，盡可能發(fā)揮初期支護的承載力，但又不能超過其承載能力。Ⅱ類圍巖采用30cm厚模筑混凝土襯砌。Ⅳ類圍巖采用35cm厚模筑混凝土襯砌。Ⅴ類圍巖采用45cm厚模筑混凝土襯砌。通風(fēng)設(shè)計應(yīng)考慮的因素及應(yīng)符合的要求公路隧道通風(fēng)設(shè)計應(yīng)綜合考慮交通條件、地形、地物、地質(zhì)條件、通風(fēng)要求、環(huán)境保護要求、火災(zāi)時的通風(fēng)控制、維護與管理水平、分期實施的可能性、建設(shè)與營運費用等因素。目前道路隧道通風(fēng)方式大體如下：自然通風(fēng)射流風(fēng)機縱向通風(fēng)縱向通風(fēng)豎（斜）井集中排風(fēng)縱向通風(fēng)隧道通風(fēng)方式豎（斜）井排送組合縱向通風(fēng)送風(fēng)式半橫向通風(fēng)半橫向通風(fēng)機械通風(fēng)排風(fēng)式半橫向通風(fēng)全橫向通風(fēng)混合式通風(fēng)根據(jù)《公路隧道工程設(shè)計規(guī)范》，隧道通風(fēng)應(yīng)符合以下要求（1）單向交通的隧道設(shè)計風(fēng)速不宜大于10m/s，特殊情況下可取12m/s；雙向交通的隧道的設(shè)計風(fēng)速不應(yīng)大于8m/s；人車混合通行的所遇到設(shè)計風(fēng)速不應(yīng)大于7m/s。（2）風(fēng)機產(chǎn)生的噪音及隧道中廢氣的集中排放均應(yīng)符合環(huán)保的有關(guān)規(guī)定。（3）確定的通風(fēng)方式在交通條件等發(fā)生變化時，應(yīng)具有較高的穩(wěn)定性，并能適應(yīng)火災(zāi)工況下的通風(fēng)要求。（4）隧道內(nèi)運營通風(fēng)的主流方向不應(yīng)頻繁變化。通風(fēng)設(shè)計在隧道運營期間，隧道內(nèi)保持良好的空氣和行車安全的必要條件。為了有效降低隧道內(nèi)有害氣體與煙霧的濃度，保證司乘人員及洞內(nèi)工作人員的身體健康，提高行車的安全性和舒適性，公路隧道應(yīng)做好通風(fēng)設(shè)計保證隧道良好通風(fēng)。虎嶺公路隧道通風(fēng)設(shè)計主要考慮因素：（1）隧道長度及地形，虎嶺公路隧道全長1780m，為長隧道，風(fēng)阻力大。自然風(fēng)量??；隧道縱斷面采用單向坡。（2）公路等級，該隧道為單向雙車道汽車專用高速公路，設(shè)計行車速度為80Km/h。（3）隧道隨處地區(qū)的地理、氣候條件和周圍環(huán)境的影響，虎嶺公路隧道位于陜西省華縣境內(nèi)，地屬山區(qū)，平均海拔高度1262m，年平均風(fēng)速應(yīng)充分考慮利用。（4）交通量，虎嶺公路隧道，車流量較大，年平均日交通量，前期（2010年）9358輛/每日（小車），遠期（2030年）11274輛/每日(小車)。（5）隧道內(nèi)交通事故、火災(zāi)等非常情況。（6）隧道工程造價的維修保養(yǎng)費用等。隧道照明是消除隧道內(nèi)駕駛所引起的各種視覺問題的主要方法。由于隧道照明不分晝夜，電光照明費用較高，因此，必須科學(xué)地設(shè)計隧道的照明系統(tǒng)，充分利用人的視覺能力，使隧道照明系統(tǒng)安全可靠，經(jīng)濟合理?；X公路隧道，進、出口處地形緩和，對洞內(nèi)照明設(shè)計有利。本隧道照明分別設(shè)置洞外照明和洞內(nèi)照明，洞外照明為接近段，洞內(nèi)照明為：入口段、過渡段、中間段和出口段，照明計算以照明燈具的資料為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并考慮了隧道內(nèi)采用水泥路面為計算條件。4襯砌結(jié)構(gòu)計算結(jié)構(gòu)斷面圖如下圖所示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)。襯砌材料襯砌采用C25混凝土，重度，彈性模量，混凝土襯砌軸心抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值，混凝土軸心抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值。結(jié)構(gòu)尺寸543cm593cm90°793cm843cm15°100cm160cm59°B=1186cm，H=896.22cm=123.8cm（拱頂厚度）=50cm假設(shè)起拱線以下的起拱線為一段圓弧，半徑為，圓心角為。圍巖類別Ⅳ級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)襯砌材料用C25混凝土，其受壓彈性模量重度軸心抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值軸心抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值。襯砌斷面加寬W=50cm襯砌計算主動荷載計算垂直均布壓力計算公式為：（）（）式中：q——垂直均布壓力（kN/m2）；——圍巖重度（kN/m3），23kN/m3；s——圍巖級別，s=4；B——隧道寬度（m）；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)B＜5m時，取i=0.2；當(dāng)B＞5m時，取i=0.1?！獙挾扔绊懴禂?shù).圍巖垂直均布荷載已知：圍巖類別S=4,巖體重度，襯砌全寬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4.3繪制分塊圖半跨結(jié)構(gòu)計算圖示由圖可知，水平線以下軸線為兩圓弧，半徑為、，=834.2cm，=148.0cm，計算半拱軸線長度S及分塊軸線長度半拱軸線長度:分塊長度：求各截面與豎軸的夾角校核角度：截面與豎軸的夾角如下表4.1所示：°°°°°°°°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：計算過程見表校核：說明變位計算結(jié)果正確。表4.2曲墻拱結(jié)構(gòu)幾何要素及δik計算過程表（一）截面012345678表4.2曲墻拱結(jié)構(gòu)幾何要素及δik計算過程表（二）截面積分系數(shù)011422344254627481∑豎向力：（kN）側(cè)向水平力：(kN)自重力：(kN)式中：——相鄰兩截面之間的襯砌外緣的水平投影。——相鄰兩截面之間的襯砌外緣的豎直投影。以上各集中力均通過相應(yīng)荷載圖形的形心。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、、圖彎矩：（）軸力：（）式中、——相鄰兩截面中心點的坐標(biāo)增量：、的計算過程如下表（4.3）所示:、取值（一）截面123456780042計算過程表（二）截面00012345678計算過程表(三)截面000000001001.5585000.21799700-176.7117112250.97636.1636791.4388710.637258-325.5539453486.186824.1812861.2087941.007602-436.7818004690.715452.8358680.8859311.300605-510.0570175851.770690.1730120.4950641.493773-543.0427266959.5954133.6434880.0804821.397242-575.02201671008.0594179.827074-0.0958791.731611-31-602.56634881028.5540226.711699-0.8797680.876564-610.910447計算過程表（四）截面0010.00000000001238.993535-6.1636792474.075212-11.8539293689.112036-16.8006534869.357912-20.53649251002.506728-22.93398461079.007966-23.2496031.53214971125.892591-23.63502281171.165738-21.638124校核：計算誤差：在誤差范圍內(nèi)。主動荷載位移計算過程見表。和的計算過程表截面積分系數(shù)00960100011964296239644962596469627481∑經(jīng)校核，故計算正確。墻底位移計算單位彎矩作用下墻底截面產(chǎn)生的轉(zhuǎn)角：主動荷載作用下墻底截面產(chǎn)生的轉(zhuǎn)角：4.8解主動荷載作用下的力法方程式中其中f—拱失高，取=8.662652解：（kN/m）（kN）4.9求主動荷載作用下各截面的內(nèi)力求主動荷載作用下各截面的內(nèi)力，并校核計算精度。（kN/m）（kN）、計算過程表截面積分系數(shù)0186.9248610.0000000010128.721582186.9248611186.92486128.0609194123.7786732186.924861110.0897772109.3361123186.924861239.789900486.5009034186.924861407.205833-257.0365335186.924861599.486657423.1827576186.924861779.34185827186.9248611002.23756548186.9248611115.070270193343.028454918970.9771504.10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

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)生的變位和各截面的彈性反力強度最大彈性反力零點假定在截面3，即，最大彈性反力值假定在截面5，即。拱圈任意截面的外緣彈性反力強度：（kPa）邊墻任意截面外緣的彈性反力強度：（kPa）各分塊上的彈性反力集中力（Kn）作用方向垂直初砌外緣，并通過分塊上彈性反力圖形的形心。以上計算過程見表：各點彈性反力的計算過程表截面45678.3彈性反力集中力與摩擦力集中力的全力本算例不考慮摩擦力計算作用力下基本結(jié)構(gòu)的內(nèi)力（Kn·m）（Kn）計算參照表進行。的計算過程表（一）截面45678的計算過程表（二）截面45678計算作用理產(chǎn)生的荷載位移計算結(jié)果見表。經(jīng)校核，，故計算正確。、計算過程表（一）截面積分系數(shù)496-22.420320-70.9258302596-194.551392-906.0715524696-653.676864-3957.67153927-663.539436-5166.37643748-147.399920-1276.8742081-4931.957598-33623.860903-38555.818500（rad）式中其中f—拱失高，取=8.662652解得代入原方程檢驗，計算正確。單位彈性反力圖及摩擦力作用下截面的內(nèi)力，并校核計算精度（kN·m）（kN）計算過程見表。、計算過程表截面積分系數(shù)0114223442546274814.12最大彈性反力值的計算的計算式先求位移和(m)(m)（rad）（rad）計算過程見表。計算過程表截面積分系數(shù)5960.0000000.0000000.00000046961.4758212851.184872-287.845875273.11248313847.173983-1032.006916484.8643156402.928890-471.786554167493.994564-5175.5059684.13計算贅余力（kN·m）（Kn）4.14計算初砌截面總的內(nèi)力初砌各截面內(nèi)力（kN·m）（Kn）計算結(jié)果見表。計算結(jié)果截面積分系數(shù)001142234425046469.6452527--948222041∑校核計算精度墻底截面最終轉(zhuǎn)角：其中相對誤差是：，故計算正確。4.15繪制內(nèi)力圖計算結(jié)果按一定比例繪制如圖示：結(jié)構(gòu)內(nèi)力圖由計算可知，，故按承載能力極限狀態(tài)驗算：式中軸力標(biāo)準(zhǔn)值，由計算得到，這里??；——混凝土初砌構(gòu)件抗壓驗算時作用效應(yīng)分項系數(shù)，??；——混凝土初砌構(gòu)件抗壓驗算時抗力分項系數(shù)，??；——構(gòu)件縱向彎曲系數(shù)，這里為隧道初砌，故??；——混凝土軸心抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值，按規(guī)范??；——截面寬度，??；——截面高度，??；——軸向力偏心影響系數(shù)，??；可見等式的左邊小于等式右邊，故軸力最大處的邊墻底通過檢驗。5通風(fēng)設(shè)計及計算在隧道運營期間，隧道內(nèi)保持良好的空氣和行車安全的必要條件。為了有效降低隧道內(nèi)有害氣體與煙霧的濃度，保證司乘人員及洞內(nèi)工作人員的身體健康，提高行車的安全性和舒適性，公路隧道應(yīng)做好通風(fēng)設(shè)計保證隧道良好通風(fēng)。隧道長度：長度為1780m，交通量：年平均日交通量，前期（2010年）9358輛/每日（小車），遠期（2030年）11274輛/每日(小車)，單向交通隧道。單向交通隧道，當(dāng)符合式（.1（5.1）該隧道：遠期，＞故應(yīng)采用縱向機械通風(fēng)?；X公路隧道通風(fēng)設(shè)計基本參數(shù)：公路等級：高速公路，單向雙車道行車速度：80Km/h空氣密度：隧道起止樁號、縱坡和設(shè)計標(biāo)高：隧道進口里程樁號為K66+610，設(shè)計高程1254.1米。出口里程樁號為K68+60，設(shè)計高程1271.3米。隧道總長度L為1780m。隧道斷面積：隧道當(dāng)量直徑：交通組成：小客大客小貨中貨大貨拖掛19.3%30.1%7.8%17.3%22.6%2.9%汽柴比：小貨、小客全為汽油車大貨、拖掛全為柴油車隧道內(nèi)平均溫度：取CO排放量—1999公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計規(guī)范》中關(guān)于隧道內(nèi)的CO排放量及需風(fēng)量的計算公式，行車速度分別按80km/h60km/h、40km/h、20km/h的工況計算。取CO基準(zhǔn)排放量為：考慮CO的車況系數(shù)為：—1999公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計規(guī)范》中，分別考慮工況車速80km/h、60km/h、40km/h、20km/h、10km/h，不同工況下的速度修正系數(shù)fiv和車密度修正系數(shù)fd如表5.1所示：表5.1不同工況下的速度修正系數(shù)和車密度修正系數(shù)取值工況車速（km/h）8060402010fivi=1%fd136考慮CO的海拔高度修正系數(shù)：平均海拔高度：取考慮CO的車型系數(shù)如表5.2：表5.2考慮CO的車型系數(shù)車型各種柴油車汽油車小客車旅行車、輕型貨車中型貨車大型客車、拖掛車fm交通量分解：汽油車：小型客車218，小型貨車88，中型貨車133，大型客車241柴油車：中型客車62，大型客車98，大型貨車255，拖掛33計算各工況下全隧道CO排放量：按公式（5.3（5.2.式中——隧道全長CO排放量(m3/s)——CO基準(zhǔn)排放量（），可??；——考慮CO的車況系數(shù)，取為；——車密度系數(shù)，按表5-1取值；——考慮CO的海拔高度系數(shù)，取——考慮CO的縱坡—車速系數(shù)，按表5-1取值；——考慮CO的車型系數(shù)，按表5-2取值；——車型類別數(shù)；——相應(yīng)車型的設(shè)計交通量輛/h。當(dāng)其他各種工況車速下CO的排放量用同樣的方法計算，得出計算結(jié)果如表5.3：表5.3各工況車速下的CO的排放量工況車速(km/h)8060402010CO排放量（m3/s）最大CO排放量：由上述計算可以看出，在工況車速為20km/h時，CO排放量最大，為：稀釋CO的需風(fēng)量根據(jù)技術(shù)要求，CO的設(shè)計濃度為：正常行駛，阻塞路段為隧址夏季設(shè)計溫度取,換算成為絕對溫度稀釋CO的需風(fēng)量按(5.3.2)公式(5.2.2式中——隧道全長稀釋CO的需風(fēng)量(m3/s)——CO設(shè)計濃度（正常路段為250ppm，阻塞路段為300ppm）；——標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（kN/m2）,取101.325kN/m2；——隧址夏季的設(shè)計氣溫（K），取293K；——2；——標(biāo)準(zhǔn)氣溫，取273K。煙霧排放量取煙霧基準(zhǔn)排放量為：考慮煙霧的車況系數(shù)為：依—1999公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計規(guī)范》，分別考慮工況車速80km/h、60km/h、40km/h、20km/h以及交通阻塞（阻塞路段車速按10km/h及長度按1km計算）時，不同工況下的速度修正系數(shù)和車密度修正系數(shù)如表所示：5.4不同工況下的和工況車速（km/h）8060402010i=1%136考慮煙霧的海拔高度系數(shù)平均海拔高度：取考慮煙霧的車型系數(shù)如下表5.5表5.5考慮煙霧的車型系數(shù)柴油車輕型貨車中型貨車重型貨車、大型客車、拖掛車集裝箱車3～4按公式(5.3.(5.2.式中——隧道全長煙霧排放量(m3/s)——煙霧基準(zhǔn)排放量(m3/)，可取2.5m2/；——考慮煙霧的車況系數(shù)，按規(guī)范取值,取1.0；——考慮煙霧的海拔高度系數(shù)，按規(guī)范查得取1.25；——車密度系數(shù)，按表5-4取值；——考慮煙霧的縱坡—車速系數(shù)，按表5-4取值；——考慮煙霧的車型系數(shù)，按表5-5取值；——柴油車車型類別數(shù)。算出各工況車速下的煙霧排放量如下表5.6：表5.6各工況車速下的煙霧排放量工況車速（km/h）8060402010煙霧量（m3/s）最大煙霧排放量：由上述計算可知，在工況車速為10（km/h）時，煙霧排放量最大，為：稀釋煙霧的需風(fēng)量稀釋煙霧的需風(fēng)量按公式(5.3.(5.2.式中——隧道全長稀釋煙霧的需風(fēng)量(m3/s)——煙霧設(shè)計濃度（）稀釋空氣內(nèi)異味的需風(fēng)量取每小時換氣次數(shù)為5次，則有：(5.3.計算得：交通阻滯時的通風(fēng)量計算CO設(shè)計濃度為δ=300ppm煙霧設(shè)計濃度K=0.0090取隧道長度L=1000m設(shè)計時速v=10km/h則有：交通阻滯時稀釋CO的需風(fēng)量交通阻滯時按煙霧排放量計算通風(fēng)量結(jié)論綜合以上計算可知，本隧道的通風(fēng)量由稀釋CO的需風(fēng)量決定，為計算條件隧道長度：隧道斷面面積：隧道斷面周長：隧道當(dāng)量直徑：設(shè)計交通量（遠期）：需風(fēng)量：隧道設(shè)計風(fēng)速：隧址空氣密度：表5.7損失系數(shù)隧道壁面摩阻損失系數(shù)隧道入口損失系數(shù)5.3.2隧道內(nèi)所需升壓力計算（1）自然風(fēng)阻力（）：(5.3.1式中——自然風(fēng)阻力（N/m2）；——隧道入口損失系數(shù)，可按規(guī)范取值，取0.6；——自然風(fēng)作用引起的洞內(nèi)風(fēng)速，取2～3m/s，取3；——3——隧道長度——隧道壁面摩阻損失系數(shù)，可按規(guī)范取值，取0.02；——隧道斷面當(dāng)量直徑，計算得；——隧道凈空斷面積（m2），——隧道斷面周長。（2）通風(fēng)阻抗力（）：(5.3.2式中——隧道設(shè)計風(fēng)速（m/s），（3）交通通風(fēng)力（）：(5.3.3式中——交通通風(fēng)力；——隧道內(nèi)與同向的車輛數(shù)，；(5.3.3-2)——與同向的各工況車速（m/s）——汽車等效阻抗面積（m2）(5.3.3式中——小型車正面投影面積（m2），可取2.13m2；——大型車正面投影面積（m2），可取5.37m2；——小型車空氣阻力系數(shù)，可取0.5；——大型車空氣阻力系數(shù)，可取1.0；——大型車比例，為0.556。則有：當(dāng)速度，自然風(fēng)阻力：==通風(fēng)阻抗力：===交通通風(fēng)力：====所需升壓力（）：==其他各種工況車速下，隧道內(nèi)所需升壓力用同樣的方法計算，得出計算結(jié)果5.8：表5.8隧道內(nèi)所需升壓力計算結(jié)果表參數(shù)類別取值80km/h60km/h40km/h20km/h10km/h在滿足隧道設(shè)計風(fēng)速的條件下，射流風(fēng)機臺數(shù)可按式（5.4.1（5.4.1式中——所需射流風(fēng)機的臺數(shù)（臺）；——每臺射流風(fēng)機升壓力（）。每臺射流風(fēng)機升壓力按式（）計算：（5.4.2式中——射流風(fēng)機的出口風(fēng)速（）；——射流風(fēng)機的出口面積（）；——射流風(fēng)機位置摩阻損失折減系數(shù)，按規(guī)范取值。選擇900型射流風(fēng)機所需臺數(shù)900型射流風(fēng)機每臺的升壓力的計算：取，，則有：代入得：（）故選擇1120型射流風(fēng)機所需臺數(shù)1120型射流風(fēng)機每臺的升壓力的計算：取，，代入得：（）故經(jīng)過綜合考慮，本隧道選用900型射流風(fēng)機，通風(fēng)機選擇兩側(cè)對稱布置，間距87米。射流機設(shè)置于建筑限界以外20cm處，風(fēng)機軸線與隧道軸線平行采用固定式設(shè)置，支承風(fēng)機的結(jié)構(gòu)應(yīng)保證在實際靜荷載的15倍以上，風(fēng)機安裝前應(yīng)做支承結(jié)構(gòu)的荷載實驗。在通風(fēng)機的使用中，可根據(jù)實際情況做出合理調(diào)整，做到最優(yōu)化的布置及使用。6照明計算6.1隧道照明區(qū)段的劃分及亮度本隧道照明分別設(shè)置洞外照明和洞內(nèi)照明，洞外照明為接近段，洞內(nèi)照明為：入口段、過渡段、中間段和出口段，照明計算以照明燈具的資料為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并考慮了隧道內(nèi)采用水泥路面為計算條件。6.1.1洞外接近段在照明設(shè)計中，車速與洞外亮度是兩個主要的基準(zhǔn)值，本隧道設(shè)計車速為80km/h，洞外亮度參照規(guī)范取值為4000cd/m2。接近段長度取洞外一個照明停車視距Ds,對于縱坡為1%，設(shè)計時速為80km/h，取Ds=98m。因此接近段取98m，接近段位于隧道洞外，其亮度來自洞外的自然條件，無需人工照明。6.1.2洞內(nèi)照明（1）入口段入口段照明亮度計算：(6-1)式中——入口段亮度（cd/m2）；——入口段亮度折減系數(shù)，可按規(guī)范取值，內(nèi)插法取0.0275；——洞外亮度（cd/m2），本隧道設(shè)計為4000cd/m2。將數(shù)據(jù)代入式(6-1)得：入口段長度計算：(6-2)式中——入口段長度（m）；——照明停車視距（m）,本隧道按規(guī)范取值為98m；——洞口內(nèi)凈空高度（m），本隧道設(shè)計為5m。講數(shù)據(jù)代入(6-2)得：（2）過渡段在隧道照明中，介于入口段與中間段之間的照明區(qū)段稱為過渡段。其任務(wù)是解決從入口段高亮度到中間段低亮度的劇烈變化給司機造成的不適應(yīng)現(xiàn)象，使之能有充分的適應(yīng)時間。過渡段由、、三個照明段組成。各段照明要求和設(shè)計如下：①過渡段亮度計算：過渡段長度根據(jù)規(guī)范?、谶^渡段亮度計算：過渡段長度根據(jù)規(guī)范?、圻^渡段亮度計算：過渡段長度根據(jù)規(guī)范?。?）出口段本隧道為單向交通隧道，設(shè)置出口段照明，出口段長度取60m，亮度可取中間段的5倍。（4）中間段中間段的照明基本任務(wù)是保證停車視距，中間段照明水平與空氣透過率、行車速度以及交通量等因素有關(guān)。2（內(nèi)插取值），中間段長度：1780-93.2-72-89-133=1392.8（m）（4）緊急停車帶緊急停車帶宜采用熒光燈光源，其照明亮度應(yīng)大于7cd/m2，長度40m。綜上以上計算得出，本隧道的區(qū)段劃分及亮度設(shè)計如下表6.1表6.1區(qū)段劃分及亮度設(shè)計區(qū)段亮度設(shè)計（cd/m2）長度（m）入口段110過渡段過渡段13372過渡段21189過渡段3133中間段出口段1360緊急停車帶＞740本隧道的設(shè)計行車速度，隧道為單向雙車道汽車專用高速公路，交通量為1127.4輛/h。根據(jù)《公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計規(guī)范》，利用系數(shù)法計算路面平均水平照度。(6.2.1式中——燈具的利用系數(shù)，取0.4；——光通量；——燈具養(yǎng)護系數(shù)，取0.5；——燈具的布置系數(shù)，；——路面寬度；——燈具間距。根據(jù)《公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計規(guī)范》可知，對于水泥砼路面，平均亮度水平和平均照度之間的關(guān)系可按式(.2)計算：(6.2.2中間段照明計算（1）中間段照明計算表6.2中間段照明計算表光源高壓鈉燈路面類型水泥砼路面功率100W路面寬度燈具利用系數(shù)燈具安裝方式對稱排列布置燈具光通量9200lm燈具間距12m燈具布置系數(shù)2燈具養(yǎng)護系數(shù)路