常德至吉首高速公路巖門界隧道右線設(shè)計 橋梁與隧道專業(yè)畢業(yè)設(shè)計 畢業(yè)論文

目錄摘要 5關(guān)鍵詞 5Abstract 5keywords 6第一章緒論 71.1隧道簡介 71.1.1隧道及其分類 71.1.2隧道的作用及其優(yōu)點 71.1.3隧道工程及其開展 71.1.4新奧法施工 71.2目的和意義 8立題的目的 8立題的意義 8第二章設(shè)計要求 92.1技術(shù)要求 9主要的技術(shù)標準 9材料 92.1.3設(shè)計標準 102.2設(shè)計根本資料 10第三章初步設(shè)計 113.1圍巖分類 113.2橫斷面設(shè)計要點 11隧道凈空與限界的根本概念 12檢修道和人行道的設(shè)計 12緊急停車帶設(shè)計 13.3.2.4橫向通道的設(shè)置 15第四章洞門設(shè)計 164.1洞門設(shè)計步驟 16確定洞門位置 16確定洞門類型 16洞門構(gòu)造要求 184.1.4驗算滿足條件 184.2洞門結(jié)構(gòu)設(shè)計計算 19計算參數(shù) 19建筑材料的容重和容許應(yīng)力 19洞門各部尺寸擬定 194.3洞門驗算 19洞門土壓力計算 19抗傾覆驗算 20抗滑動驗算 22基底合力偏心距驗算 23第五章通風、照明與排水設(shè)計 255.1通風設(shè)計 255.1.1調(diào)查 25通風方式 25通風方式的選擇 255.1.4污染空氣的稀釋標準 265.1.5需風量 265.1.6通風計算 285.2照明設(shè)計 33入口段亮度： 33過度段亮度 33過度段長度 345.3防排水系統(tǒng)設(shè)計 355.3.1防排水的一般規(guī)定 355.3.2隧道防排水設(shè)計 35第六章隧道襯砌設(shè)計 396.1隧道洞身初期支護設(shè)計 396.1.1支護形式選擇及參數(shù)確定 39Ⅱ、Ⅱ(加寬段)、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級圍巖的初期支護設(shè)計 39錨噴支護的計算與設(shè)計 45構(gòu)造要求 706.2隧道洞身二次支護設(shè)計 71Ⅱ級圍巖的洞身二次支護設(shè)計 716.2.2Ⅱ級(加寬段)圍巖的洞身二次支護設(shè)計 806.2.3Ⅲ級圍巖的洞身二次支護設(shè)計 926.2.4Ⅳ級圍巖的洞身二次支護設(shè) 1036.2.5Ⅴ級圍巖的洞身二次支護設(shè) 113第七章隧道鉆爆設(shè)計 7.1鉆爆開挖的要求 1257.2鉆孔機具和爆破材料選擇 1257.3掏槽形式 1267.4周邊眼爆破 1287.5炮眼布置 131第八章隧道施工組織設(shè)計 1328.1隧道施工組織概述 1348.2施工方案比選 134施工方案選擇所要考慮的因素 1348.2.2暗洞施工方案比選 1358.3暗洞施工方法設(shè)計 137單側(cè)壁導坑法的施工方法設(shè)計 137短臺階法施工 1378.3.3全斷面法施工 1388.4輔助施工措施設(shè)計 139輔助施工措施選擇 1398.4.2輔助施工措施設(shè)計 1408.5施工進度方案 145V級圍巖段方案進度 1458.5.2Ⅳ級圍巖方案進度 1468.5.3Ⅲ級圍巖方案進度 1475.3.4Ⅱ級圍巖方案進度 1478.5.5施工總工期確實定 1488.6資源供給編制 1488.6.1每洞口勞動力配備 1488.6.2材料機械需要量計算 1508.6.3交接核對工作 151參考文獻 154致謝 156附錄〔論文〕 157常德至吉首高速公路巖門界隧道右線設(shè)計〔湖南城市學院土木工程系2021屆橋梁與隧道專業(yè)，益陽，413000〕摘要：本次畢業(yè)設(shè)計題目為?常德至吉首高速公路巖門界隧道右線施工圖設(shè)計?。公路等級為高速公路，設(shè)計時速為80km/h。襯砌方面主要為復合式襯砌，初次支護采用彈塑性理論〔地層結(jié)構(gòu)法〕，充分考慮了地層與圍巖之間的相互作用，更符合工程實際；二次襯砌運用了同濟曙光4.0軟件進行計算，充分表達了本科生運用新型軟件的能力。施工方面，采用全斷面一次光面爆破，新奧地利隧道施工法、分段臺階法等原理及方法,并進行科學施工管理。洞門采用了翼墻式洞門，以到達美觀的要求。洞口段進行超前支護及整體襯砌。隧道通風采用射流式縱向通風，照明采用鈉光燈照明。關(guān)鍵詞：隧道復合式襯砌、彈塑性理論，同濟曙光4.0、全斷面爆破、通風、照明changdetojishouhighwayyanmenjietunnelconstructiondrawingdesignlineofrightXuCanhui(2021yearstudentofthebridgetunnelEngineeringMajorofCivilEngineeringDept.HunanCityUniversity,yiyang,hunan,413000,china)Abstract:Thegraduationpaperdesignforchangdetojishouhighwayyanmenjietunnelconstructiondrawingdesignlineofright.Highwaygradehighwaydesignspeedfor80km/h.Mainlyforthecompositeliningsinlining,Usingthedesignprincipleofelasto-plastictheoryforprimarysupport,whichisfullconsiderationofaffectionbetweenstratumandsurroundingrock,andistoconformtoactualityoftunnelengineeringaswell.Thecalculationofsecondarylinermakefulluseoftongjishuguang4.0software,whichembodytheabilityofanundergraduateusingnewsoftware.Intheconstructionfield,usingasmoothblasting,theconstructionofNewAomethodandsubsectionbenchmethod,Inthecourseofpractisingthescitntificmanagementwillbeanecessarystep.TunnelportaladoptedwingwallTunnelportal,inordertoachievebeautifulrequirements,supportingbyadvancedandoveralllining.Tunnelventilationusingjettinglongitudinalventilation,lightingusingsodiumlightlighting.keyword：tunnel、compositelining、elasto-plastictheory、tongjishuguang4.0、full-faceblast、vantilation、lighting第一章緒論1.1隧道簡介隧道及其分類隧道通常指作用地下通道的工程建筑物。一般可分為兩大類：一類是修建在巖層中的，稱為巖石隧道；一類是修建在土層中的，稱為軟土隧道，埋深較淺的隧道，一般采用明挖法施工，埋置較深的隧道那么多采用暗挖法施工。隧道的作用及其優(yōu)點隧道在山嶺地區(qū)可用做克服地形或高程障礙，改善線形，提高車速，縮短里程，節(jié)約燃料，節(jié)省時間，減少對植被的破壞，保護生態(tài)環(huán)境；還可用做克服落石、坍方、雪崩、雪堆等危害。在城市可減少用地，構(gòu)成立體交叉，解決交叉路口的擁擠阻塞，疏導交通，保護環(huán)境，提高社會綜合效益。在江河、海峽、港灣地區(qū)，可不影響水路通航。修建隧道既能保證路線平順、行車平安、提高舒適性和節(jié)約運費，又能增加隱蔽性、提高防護能力和不受氣候影響。隧道工程及其開展、隧道工程從原始的洞室開挖〔明挖法，蓋挖法〕，經(jīng)歷了鉆爆開挖，開展到現(xiàn)在的盾構(gòu)法，沉管法，頂管法和沉箱法。計算理論也經(jīng)歷也一開展階段，依次經(jīng)歷了剛性理論，彈性理論，彈塑性理論，連續(xù)介質(zhì)理論和數(shù)值分析和反應(yīng)理論。隧道施工的應(yīng)用范圍也不斷地擴大，由巖質(zhì)隧道擴展到現(xiàn)在的土質(zhì)隧道和水工隧道，由鐵路隧道擴展到公路隧道，地鐵隧道，水工隧道，地下管線隧道，觀光隧道，相應(yīng)的施工方法也由單一的木支撐開始，經(jīng)歷了鋼支撐，開展到現(xiàn)在的柔性支付〔復合式支護〕。對于開挖的隧道柔性支護應(yīng)用越來頻繁，設(shè)計理論由荷載結(jié)構(gòu)法開展到現(xiàn)在的地層結(jié)構(gòu)法。荷載結(jié)構(gòu)法計算比擬簡單，但沒有考慮圍巖和結(jié)構(gòu)之間的相互作用，與工程實際相比誤差較大。目前，地層結(jié)構(gòu)法還處于開展階段，國內(nèi)外諸多學者提出許多計算模型，例如，同濟大學孫軍院士提出隧道網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)分析法，侯學淵教授提出的同濟大學模型，教授提出PECK公式等，對地層結(jié)構(gòu)法的開展和完善起著極大的推動作用。隨著隧道向軟土等復雜地質(zhì)條件下的應(yīng)用，盾構(gòu)技術(shù)也越來越受到重視，作為一種非開挖技術(shù)，盾構(gòu)法能夠有效地控制地面沉降，提高施工效率等，盾構(gòu)機機型也不斷增加，主要有泥土靜壓平衡盾構(gòu)，泥水靜壓平衡盾構(gòu)，網(wǎng)格擠壓盾構(gòu)，網(wǎng)格水力機械出土盾構(gòu)等，能夠適應(yīng)不同的地質(zhì)情況，大大地擴展了施工范圍。隨著計算理論的開展，數(shù)值分析的應(yīng)用，施工監(jiān)測和信息反應(yīng)不斷開展，施工經(jīng)驗的積累，隧道工程技術(shù)不斷也不斷地向前邁進新奧法施工新奧法是本世紀四十年代開始開展起來的，它是以噴混凝土和錨桿為主要支護手段的一種方法。這種方法把坑道的襯砌支護與圍巖看作是互相作用的一個整體，既發(fā)揮圍巖的自承能力，又使支護起到加固圍巖的作用。在確保坑道穩(wěn)定的根底上，使設(shè)計更加合理、經(jīng)濟。目前這種方法還處于經(jīng)驗設(shè)計階段，需在實施過程中根據(jù)現(xiàn)場測量數(shù)據(jù)加以修正。新奧法與傳統(tǒng)的礦山法相比，更能結(jié)合實際地質(zhì)條件。隨著理論上的日益完善，將會在地下工程中得到更加廣泛的應(yīng)用。目的和意義1.2.1立題的目的:畢業(yè)設(shè)計是對大學四年學習知識的檢驗和考察，通過這次畢業(yè)設(shè)計使學生對本專業(yè)的知識有更深一步的了解，和更深一步的掌握，以便在以后的學習工作中能靈活的運用所學專業(yè)的知識。1.2.2立題的意義：本項設(shè)計是常德至吉首巖門屆隧道右線施工圖設(shè)計，公路等級高，技術(shù)標準高，將其作為畢業(yè)設(shè)計課題，是把所學的根底理論、專業(yè)知識、根本技能綜合運用于實際工程設(shè)計中的一次完美組合，本項畢業(yè)設(shè)計有針對性地在隧道選線、隧道襯切、支護設(shè)計、隧道洞門設(shè)計、隧道防排水設(shè)計、隧道通風照明設(shè)計、隧道爆破設(shè)計、隧道施工組織設(shè)計等方面進行了深入研究，通過比擬的研究方法，能夠使我掌握各分項設(shè)計中的重難點，掌握計算的方法及計算要點，滿足我以后工作和繼續(xù)深造的需要。第二章設(shè)計要求2.1技術(shù)要求2.1.1主要的技術(shù)標準1、隧道設(shè)計按實際交通量設(shè)計2、設(shè)計速度與凈空〔1〕設(shè)計速度隧道幾何線形，斷面凈空按80km/h設(shè)計。隧道照明設(shè)計速度按80km/h設(shè)計。隧道通風設(shè)計速度按80km/h設(shè)計。〔2〕隧道凈空：根據(jù)?公路工程技術(shù)標準?〔JTGB01—2003〕確定a、建筑限界根本寬度：行車道：W—2×3.75m側(cè)向?qū)挾龋篖左—0.75mL右—1.25m側(cè)向余寬：C—0.5m檢修道：J—0.75m總根本寬度為：11.0mb、隧道建筑限界凈高：5.0m〔檢修道凈高2.5m〕。c、汽車橫通道〔兩隧道之間〕行車道：W—3.5m側(cè)向?qū)挾龋篖—2×0.25m側(cè)向余寬：C—2×0.25m凈高：4.5md、洞內(nèi)緊急停車帶寬3.5m，長30m，過度段2×5m，凈高5m。3、洞內(nèi)環(huán)境控制標準〔1〕隧道內(nèi)一氧化碳CO允許濃度：a、隧道內(nèi)工作人員休息室和控制人員長期停留的工作間為24ppm。b、正常營運時為150ppm。c、發(fā)生交通阻塞時，短時間〔20min〕以內(nèi)為300ppm?！?〕隧道內(nèi)煙塵允許濃度：a、正常營運時：計算行車速度80km/h時為0.0070m-1；b、交通阻塞時為0.012m-12.1.2材料1.混凝土：、、混凝土；2.鋼筋；3.錨桿；4.管棚；5.土工布。2.1.3設(shè)計標準[1]JTGB01－2003?公路工程技術(shù)標準?[M]北京中華人民共和國交通部發(fā)布1998[2]JTGD70－2004?公路隧道設(shè)計標準?[M]北京中華人民共和國交通部發(fā)布2004[3]JTGC10－2007?公路勘測標準?[M]北京中華人民共和國交通部發(fā)布2007[4]JTG/TC10－2007?公路勘測細那么?[M]北京中華人民共和國交通部發(fā)布2007[5]JTJ026.1－1999?公路隧道通風照明技術(shù)標準?[M]北京中華人民共和國交通部發(fā)布1999[6]JTGD40－2002?公路水泥混凝土路面設(shè)計標準?[M]北京中華人民共和國交通部發(fā)布2002[7]JTJ004－89?公路工程抗震設(shè)計標準?[M]北京中華人民共和國交通部發(fā)布1990[8]JTJ042－94?公路隧道施工技術(shù)標準?[M]北京中華人民共和國交通部發(fā)布1995[9]GB50108－2001?地下工程防水技術(shù)標準?[M]北京中華人民共和國交通部發(fā)布2001[10]GB50086－2001?錨桿噴射混凝土支護技術(shù)標準?[M]北京中華人民共和國交通部發(fā)布2001[11]交公路發(fā)[2007]358號?公路工程根本建設(shè)工程設(shè)計文件編制方法?[M]北京中華人民共和國交通部發(fā)布2007[12]JTJ064－98?公路工程地質(zhì)勘察標準?[M]北京中華人民共和國交通部發(fā)布1999[13]JTGB06-2007?公路根本建設(shè)工程概、預算編制方法?[M]北京中華人民共和國交通部發(fā)布2007[14]JTG/TB06-02-2007?公路工程預算定額?[M]北京中華人民共和國交通部發(fā)布20072.2設(shè)計根本資料常德至吉首巖門界隧道是一座上下行別離的雙向四車道長隧道。隧道左線起訖樁號為ZK121+420～ZK122+665,全長1245m，右線起訖樁號為YK121+388～YK122+615,全長1227m。左線隧道常德端372.415m位于R=1500m、A=547.723的緩和曲線內(nèi)，吉首端位于直線內(nèi)；右線隧道常德端386.04m位于R=1250m、A=500的緩和曲線內(nèi)，吉首端位于直線內(nèi)，最大超高2%。隧道縱面位于2.5%的上坡段。左線常德端190.5m位于半徑為25000m的凸型豎曲線中，吉首端225m位于半徑為40000m的凸型豎曲線中。右線常德端204.5m位于半徑為25000m的凸型豎曲線中，吉首端180.641m位于半徑為40000m的凸型豎曲線中。第三章初步設(shè)計3.1圍巖分類YK122+560～613段圍巖主要為強～弱風化薄層狀炭質(zhì)硅質(zhì)板巖，少量強～弱風化泥質(zhì)砂巖，巖石強度低；炭質(zhì)硅質(zhì)板巖呈土夾石狀，巖體呈角碎狀松散結(jié)構(gòu)，圍巖類別為Ⅴ類，圍巖易坍塌，淺埋時易出現(xiàn)地表下沉或坍至地表。巖層滲透性差，可能產(chǎn)生浸潤狀滲水、局部滴狀滲水或線狀滴水，襯砌不及時易產(chǎn)生塌方。YK121+388～555、YK122+449～560段圍巖為弱～微風化薄層狀硅質(zhì)巖、夾炭質(zhì)硅質(zhì)板巖，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖石堅硬，巖體呈塊碎石鑲嵌結(jié)構(gòu)。常德端洞口處巖層走向與隧道軸線近直交，圍巖穩(wěn)定性較好；吉首端洞口處巖層走向與隧道軸線呈小角度相交，傾角40～50°，對圍巖穩(wěn)定性影響不大。圍巖類別為Ⅲ類，拱頂未支護時可產(chǎn)生小坍塌，側(cè)壁根本穩(wěn)定，其中YK122+449～560段右側(cè)山體較薄，存在一定的的偏壓。圍巖為弱透水層可能產(chǎn)生浸潤狀滲水、局部滴狀漏水。YK121+555～658、YK122+399～449段圍巖為弱～微風化薄～中厚層狀炭質(zhì)硅質(zhì)板巖、炭質(zhì)砂巖，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖性較堅硬～較軟弱，巖體破碎呈碎石狀壓碎結(jié)構(gòu)，圍巖穩(wěn)定性較差。圍巖類別為Ⅳ類，拱部無支護時可產(chǎn)生大的坍塌，側(cè)壁可能失穩(wěn)。圍巖為弱透水層，可能產(chǎn)生浸潤狀滲水、局部滴狀漏水。YK121+658～YK122+399段圍巖為微風化～未風化厚層狀變質(zhì)砂巖、夾中～厚層狀砂質(zhì)板巖，巖性堅硬，巖體完整呈大塊狀砌體結(jié)構(gòu)。圍巖類別為Ⅱ類；YK171+950～YK172+399段巖層走向與洞身軸線小角度相交且傾角平緩，頂板可能產(chǎn)生塌落。圍巖為弱透水層，可能產(chǎn)生浸潤狀滲水、局部滴狀漏水，節(jié)理裂隙發(fā)育段可能產(chǎn)生線狀滴水。3.2橫斷面設(shè)計要點隧道凈空斷面除應(yīng)符合建筑限界的規(guī)定以外，還應(yīng)考慮通風設(shè)備及排水、照明、消防、監(jiān)控、管線電纜等設(shè)施所需的空間，并考慮土壓影響，施工方法等必要的富裕量。經(jīng)綜合考慮該隧道采用曲墻式斷面構(gòu)造。1、凈空經(jīng)過斷面優(yōu)化分析后確定隧道凈空斷面為單心圓。內(nèi)空考慮了側(cè)墻預留裝修層5cm，拱部考慮了施工誤差5cm，凈高5.0m，并預留20cm，拱頂部可安裝一組〔兩臺〕直徑Φ1120mm的射流風機，通訊、消防、配電洞室等在側(cè)墻部位另留空間。橫斷面構(gòu)造〔1〕隧道橫斷面采用錨噴支護復合模筑混凝土襯砌，內(nèi)夾防排水層。〔2〕路面采用單面橫坡，坡度2%，路面單側(cè)設(shè)排水溝，路基中心設(shè)中心排水溝。〔3〕橫斷面右側(cè)溝槽設(shè)弱電纜及消防配水管，左側(cè)溝槽設(shè)強電電纜。〔4〕緊急停車帶凈空斷面增加緊急停車帶寬3.5m，其它同標準斷面3.2.1隧道凈空與限界的根本概念隧道凈空：隧道襯砌內(nèi)輪廓線所包圍的空間，根據(jù)“隧道建筑限界〞確定的。隧道建筑限界：為了保證隧道內(nèi)各種交通的正常運行與平安，而規(guī)定在一定寬度和高度范圍內(nèi)不得有任何障礙物的空間范圍。H-建筑限界高度；W-行車道寬度；LL-左側(cè)向?qū)挾龋籐R-右側(cè)向?qū)挾?；C-余寬；J-檢修道寬度；R-人行道寬度；h-檢修道或人行道的高度；EL-建筑限界左頂角寬度，EL=LL；ER-建筑限界右頂角寬度，當LR≤1m時，ER=LR,當LR＞1m時,ER=1m建筑限界高度，高速公路、一級公路、二級公路取5.0m；三、四級公路取4.5m。當設(shè)置檢修道或人行道時，不設(shè)余寬；當不設(shè)置檢修道或人行道時，應(yīng)設(shè)不小于25cm的余寬。3.2.2檢修道和人行道的設(shè)計高速公路和一級公路隧道內(nèi)應(yīng)設(shè)置檢修道。其它等級公路隧道，應(yīng)根據(jù)隧道所在地區(qū)的行人密度、隧道長度、交通量及交通平安等因素確定人行道的設(shè)置。檢修道或人行道宜雙側(cè)設(shè)置；檢修道或人行道的寬度按表3.1.1規(guī)定選取；檢修道或人行道的高度可按20—80cm取值，并綜合考慮以下因素：1檢修人員步行時的平安；2緊急情況時，駕乘人員拿取消防設(shè)備方便；3滿足其下放置電纜、給水管等的空間尺寸要求。隧道路面橫坡，當隧道為單向交通時，應(yīng)取單面坡；當隧道為雙向交通時，可取雙面坡。坡度應(yīng)根據(jù)隧道長度，平、縱線形等因素綜合分析確定，一般可采用1.5％—2.0％。當路面采用單面坡時，建筑限界底邊線與路面重合；當采用雙面坡時，建筑限界底邊線應(yīng)水平置于路面最高處。隧道內(nèi)輪廓設(shè)計除應(yīng)符合隧道建筑限界的規(guī)定外，還應(yīng)滿足洞內(nèi)路面、排水設(shè)施、裝飾的需要，并為通風、照明、消防、監(jiān)控、營運管理等設(shè)施提供安裝空間，同時考慮圍巖變形、施工方法影響的預留富裕量，使確定的斷面形式及尺寸符合平安、經(jīng)濟、合理的原那么。隧道內(nèi)路側(cè)邊溝應(yīng)結(jié)合檢修道、側(cè)向?qū)挾?、余寬等布置，其寬度?yīng)小于側(cè)向?qū)挾?，并布置于車道兩?cè)。3.2.3緊急停車帶設(shè)計長、特長隧道應(yīng)在行車方向的右側(cè)設(shè)置緊急停車帶。雙向行車隧道，其緊急停車帶應(yīng)雙側(cè)交錯設(shè)置。緊急停車帶的寬度，包含右側(cè)向?qū)挾葢?yīng)取3．5m，長度應(yīng)取40m，其中有效長度不得小于30m。緊急停車帶的設(shè)置間距不宜大于750m。停車帶的路面橫坡，長隧道可取水平，特長隧道可取0．5％—1．0％或水平。緊急停車帶建筑限界的構(gòu)成如圖。.3.2.4橫向通道的設(shè)置上、下行別離式獨立雙洞的公路隧道之間應(yīng)設(shè)置橫向通道，并符合以下規(guī)定：1橫通道的斷面建筑限界一般規(guī)定如圖3.2.2。2人行橫通道的設(shè)置間距可取250m，并不大于500m。3車行橫通道的設(shè)置間距可取750m，并不得大于1000m；長1000～1500m的隧道宜設(shè)1處，中、短隧道可不設(shè)。第四章洞門設(shè)計4.1洞門設(shè)計步驟?標準?關(guān)于洞口的一般規(guī)定1洞口位置應(yīng)根據(jù)地形、地質(zhì)條件，同時結(jié)合環(huán)境保護、洞外有關(guān)工程及施工條件、營運要求，通過經(jīng)濟、技術(shù)比擬確定。2隧道應(yīng)遵循“早進洞、晚出洞〞的原那么，不得大挖大刷，確保邊坡及仰坡的穩(wěn)定。3洞口邊坡、仰坡頂面及其周圍，應(yīng)根據(jù)情況設(shè)置排水溝及截水溝，并和路基排水系統(tǒng)綜合考慮布置。4洞門設(shè)計應(yīng)與自然環(huán)境相協(xié)調(diào)。4.1.1確定洞門位置洞口位置確實定應(yīng)符合以下要求1洞口的邊坡及仰坡必須保證穩(wěn)定。2洞口位置應(yīng)設(shè)于山坡穩(wěn)定、地質(zhì)條件較好處。3位于懸崖陡壁下的洞口，不宜切削原山坡；應(yīng)防止在不穩(wěn)定的懸崖陡壁下進洞。4跨溝或沿溝進洞時，應(yīng)考慮水文情況，結(jié)合防排水工程，充分比選后確定。5漫坡地段的洞口位置，應(yīng)結(jié)合洞外路塹地質(zhì)、棄渣、排水及施工等因素綜合分析確定。6洞口設(shè)計應(yīng)考慮與附近的地面建筑及地下埋設(shè)物的相互影響，必要時采取防范措施。7洞門宜與隧道軸線正交；地質(zhì)條件較好；做好防護；設(shè)置明洞洞口地質(zhì)條件常德至吉首巖門界隧道右線洞口入口端均位于山體斜坡下部，斜坡自然坡度約35°左右，隧道軸線與地形等高線在右洞為大角度相交，位置較好，覆蓋層為碎石質(zhì)土等殘坡積物，厚度約0.50～3.0m，下伏基巖為弱風化硅質(zhì)巖，強度高，巖體破碎呈塊碎石鑲嵌結(jié)構(gòu)。巖層表層裂隙較發(fā)育，在淺部略有張開，往下閉合；巖層走向與線路近正交，傾向與坡向相近，傾角25～35°，自然邊坡較穩(wěn)定，開挖后易產(chǎn)生崩塌及順層滑動。出口端洞門位于側(cè)沖溝中，溝底地形較緩，地形坡度約8°。覆蓋層為可塑狀亞粘土，厚度3m左右，下伏強弱風化炭質(zhì)硅質(zhì)板巖、灰?guī)r、泥質(zhì)砂巖，巖體破碎，開挖后穩(wěn)定性差。進出口均位于山體斜坡下部及沖溝中，洞門以上匯水面積較大，易形成短暫性小洪流，對洞口易產(chǎn)生不利影響，應(yīng)采取截水措施。4.1.2確定洞門類型洞門類型及適用條件洞門的形式很多，從構(gòu)造形式、建筑材料以及相對位置等可以劃分許多類型。目前，我國公路隧道的洞門形式有:端墻式洞門翼墻式洞門環(huán)框式洞門臺階式洞門柱式洞門遮光棚式洞門等。端墻式洞門適用于巖質(zhì)穩(wěn)定的Ⅲ級以上圍巖和地形開闊的地區(qū)，是最常使用的洞門型式翼墻式洞門適用于地質(zhì)較差的Ⅳ級以下圍巖，以及需要開挖路塹的地方。翼墻式洞門由端墻及翼墻組成。翼墻是為了增加端墻的穩(wěn)定性，同時對路塹邊坡也起支撐作用。其頂面一般均設(shè)置水溝，將端墻反面排水溝聚集的地表水排至路塹邊溝內(nèi)環(huán)框式洞門當洞口巖層堅硬、整體性好〔I級圍巖〕、節(jié)理不發(fā)育，路塹開挖后仰坡極為穩(wěn)定，并且沒有較大的排水要求時采用臺階式洞門當洞門傍山側(cè)坡地區(qū)，洞門一側(cè)邊坡較高時，為減小仰坡高度及外露長度，可以將端墻頂部改為逐步升級的臺階形式，以適應(yīng)地形的特點，減少仰坡土石方開挖量。遮光棚式洞門當洞外需要設(shè)置遮光棚時，其入口通常外伸很遠。遮光構(gòu)造物有開放式和封閉式之分，前者遮光板之間是透空的，后者那么用透光材料將前者透空局部封閉。但由于透光材料上面容易沾染塵垢油污，養(yǎng)護困難，所以很少使用后者。形狀上又有喇叭式與棚式之分洞門形式的選擇按分類，常德至吉首巖門界隧道右線屬長隧道，根本服從于路線走向，路線與地形等高線根本正交，洞門按受力結(jié)構(gòu)設(shè)計。洞門形式結(jié)合實際地形、地質(zhì)情況選定。根據(jù)洞門所處地段的地形地貌及工程地質(zhì)條件，遵從“早進洞，晚出洞〞的設(shè)計原那么，并考慮洞門的實用、經(jīng)濟、美觀等因素，因此本隧道使用翼墻式洞門〔帶擋土墻〕。翼墻式洞門簡圖見圖4.1。正面?zhèn)让?.1.3洞門構(gòu)造要求按?公路隧道設(shè)計標準?〔JTG-2004〕,洞門構(gòu)造要求為：(1)洞門仰坡坡腳至洞門墻背的水平距離不宜小于1.5m，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1.0m，洞門墻頂高出仰坡腳不小于0.5m。(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)合其他工程類比確定。(3)洞門墻根底必須置于穩(wěn)固地基上，應(yīng)視地基及地形條件，埋置足夠深度，保證洞門的穩(wěn)定?；茁袢胪临|(zhì)地基的深度不小于1.0m，嵌入巖石地基的深度不小于0.5m；基底標高應(yīng)在最大凍結(jié)線以下不小于0.25m?；茁裰蒙疃葢?yīng)大于墻邊各種溝、槽基底的埋置深度。(4)松軟地基上的根底，可采取加固根底措施。洞門結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足抗震要求。4.1.4驗算滿足條件采用擋墻式洞門時，洞門墻可視為擋土墻，按極限狀態(tài)驗算，并應(yīng)驗算繞墻趾傾覆及沿基底滑動的穩(wěn)定性。驗算時應(yīng)符合表3.1和表3.2〔?公路隧道設(shè)計標準?JTG-2004〕的規(guī)定，并應(yīng)符合?公路路基設(shè)計標準?、?公路磚石及混凝土橋涵設(shè)計標準?、?公路橋涵地基與根底設(shè)計標準?的有關(guān)規(guī)定。表4.1洞門墻設(shè)計參數(shù)表4.2洞門主要驗算規(guī)定4.2洞門結(jié)構(gòu)設(shè)計計算計算參數(shù)計算參數(shù)如下：(1)邊、仰坡坡度1:1；(2)仰坡坡腳ε=45°，tanε=1，α=6°；(3)地層容重γ=20KN/m3;(4)地層計算摩擦角φ=50°；(5)基底摩擦系數(shù)0.4；(6)基底控制應(yīng)力【σ】=0.4Mpa4.2.2建筑材料的容重和容許應(yīng)力〔1〕墻端的材料為水泥砂漿片石砌體，片石的強度等級為Mu100，水泥砂漿的強度等級為M10?！?〕容許壓應(yīng)力【σa】=2.2Mpa，重度γt=22KN/m3。4.2.3洞門各部尺寸的擬定根據(jù)?公路隧道設(shè)計標準?〔JTG-2004〕，結(jié)合洞門所處地段的工程地質(zhì)條件，擬定洞門翼墻的高度：H=12m；其中基底埋入地基的深度為1,0m，洞門翼墻與仰坡之間的水溝的溝底至襯砌拱頂外緣的高度1.38m，洞門翼墻與仰坡間的的水溝深度為0.5m，洞門墻頂高出仰坡坡腳0.7m，洞口仰坡坡腳至洞門墻背的水平距離為1.5m，墻厚2.0m，設(shè)計仰坡為1:1,具體見圖紙。4.3洞門驗算4.3.1洞門土壓力計算根據(jù)?公路隧道設(shè)計標準?〔JTG-2004〕，洞門土壓力計算圖示具體見圖3.2。圖3.2洞門土壓力計算簡圖最危險滑裂面與垂直面之間的夾角：式中:——圍巖計算摩擦角;ε——洞門后仰坡坡腳；α——洞門墻面傾角代入數(shù)值可得：==0.53故：w=30.35°根據(jù)?公路隧道設(shè)計標準?〔JTG—2004〕，土壓力為；式中:E——土壓力〔KN〕;——地層重度〔KN/m3〕λ——側(cè)壓力系數(shù)；ω——墻背土體破裂角；b——洞門墻計算條帶寬度〔m〕，取b=1.0m；ξ——土壓力計算模式不確定系數(shù)，可取ξ=0.6。把數(shù)據(jù)代入各式，得：=0.177由三角關(guān)系可得：洞門土壓力E：式中：δ——墻背摩擦角=4.3.2抗傾覆驗算翼墻計算圖示如圖3.3所示，擋土墻在荷載作用下應(yīng)繞O點產(chǎn)生傾覆時應(yīng)滿足下式：式中:K0——傾覆穩(wěn)定系數(shù)，；——全部垂直力對墻趾O點的穩(wěn)定力矩；——全部水平力對墻趾O點的穩(wěn)定力矩；圖3.3墻身計算簡圖由圖3.3可知：墻身重量G：Ex對墻趾的力臂：；對墻趾的力臂：G對墻趾的力臂：代入上式得：>1.6故抗傾覆穩(wěn)定性滿足要求4.3.3抗滑動驗算對于水平基底，按如下公式驗算滑動穩(wěn)定性：式中:Kc——滑動穩(wěn)定系數(shù)——作用于基底上的垂直力之和；——墻后主動土壓力之和，取=Ex；F——基底摩擦系數(shù)，取f=0.4由圖3.3得：>1.3故抗滑穩(wěn)定性滿足要求4.3.4基底合力偏心矩驗算設(shè)作用于基底的合力法向分力為，其對墻趾的力臂為ZN，合力偏心矩為e，那么：>0合力在中心線的右側(cè)。計算結(jié)果滿足要求基底控制壓應(yīng)力，計算結(jié)果滿足要求。4.3.5墻身截面偏心矩及強度驗算〔1〕墻身截面偏心矩e式中：M——計算截面以上各力對截面形心力矩的代數(shù)之后；N——作用于截面以上垂直力之后。將數(shù)據(jù)代入墻身偏心矩E的公式，可得：，計算結(jié)果滿足要求?！?〕應(yīng)力〔滿足要求通過以上的驗算，說明洞門的尺寸合理。詳圖見設(shè)計圖紙。第五章通風、照明與排水設(shè)計5.1通風設(shè)計5.1.1調(diào)查1交通量歷時變化包括隨小時、星期、季節(jié)、和年的變化情況，尤其交通量逐年變化的情況，是進行通風規(guī)劃分期實施的主要依據(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)動機的種類，因而為保證平安，常把大型貨車和客車視為柴油車。2凍害調(diào)查對設(shè)計尤為重要，氣溫、氣壓、溫度等是通風計算和設(shè)備選型的重要參數(shù)。5.1.2通風方式1可按以下方法初步判定是否設(shè)置機械通風。由于本隧道為單向交通隧道，那么可用公式[5-1]式[5-1]式中：L——隧道長度〔m〕；N——設(shè)計交通量〔輛/h〕。其中L、N為設(shè)計資料給定，取值為N=3000輛/h，L=1224m由上式，得1224×3000=3.672×106>2×106以上只是隧道是否需要機械通風的經(jīng)驗公式，只能作為初步判定，是否設(shè)置風機還應(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行綜合分析，由初步設(shè)計可知知本設(shè)計需要機械通風。2、交通量組成車輛比例：小型貨車15.7%中型貨車20.3%大型貨車6.1%小型客車45.5%中型客車8.2%大型客車2.5%拖掛車1.7%5.1.3通風方式的選擇1機械通風方式可分為縱向式、半橫向式、全橫向式以及在這三種根底上的組合通風方式。2選擇機械通風方式考慮以下因素：〔1〕交通條件〔2〕地形、地物、地質(zhì)條件〔3〕通風條件〔4〕環(huán)境保護要求火災(zāi)時的通風條件〔6〕維護與管理水平〔7〕分期實施的可能性〔8〕工程造價、營運電力費、維護管理費3杉樹坳隧道右線為射流式縱向通風，其特征形式是由射流風機群升壓，適風長度為2500左右，工程造價低，分期實施容易，技術(shù)難度不高，營運費用低，但洞內(nèi)環(huán)境噪聲較大，排煙不變，不易管理維護。通風系統(tǒng)略圖見圖[5-1]圖[5-1]裝有射流式風機的縱向式通風5.1.4污染空氣的稀釋標準1隧道通風主要是對一氧化碳、煙霧和異味進行稀釋。對一氧化碳進行稀釋的目的是保證衛(wèi)生條件；對煙霧進行稀釋的目的是保證行車平安；對異味進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擬突出，且將其稀釋至無害于人體健康的需風量常是最多的，故通風設(shè)計時以將其濃度控制在一定的平安限度內(nèi)，作為主要的設(shè)計指標之一，即CO的設(shè)計濃度。2CO設(shè)計濃度本隧道采用縱向是通風，CO設(shè)計濃度可按?公路隧道通風照明設(shè)計標準?查表按中插值法的再加上50ppm。設(shè)計隧道長度為1224m，查表得。3煙霧設(shè)計濃度巖門界隧道采用納光燈光源，煙霧設(shè)計應(yīng)按標準查表。設(shè)計車速為80km/h，k〔m2〕=0.0070m-1。5.1.5需風量1CO排放量應(yīng)按式[5-2]計算式[5-2]式中:——隧道全長CO排放量〔m3/s〕；——CO基準排放量〔m3/輛·km〕，可取0.01；——考慮CO車況系數(shù)查表取1.00；——車密度系數(shù)，查表取0.75；——考慮CO的海拔高度系數(shù)，海拔高度取400m查表取1.00；——考慮CO的車型系數(shù)，查表經(jīng)計算取3.0；——考慮CO的縱坡—車速系數(shù)，查表取1.2；L——隧道長度，1224m；——車型類別數(shù)；——相應(yīng)車型的設(shè)計交通量〔輛/h〕查表。由上式，得2.754m3/s2稀釋CO的需風量應(yīng)按式[5-3]計算式[5-3]式中:——隧道全長稀釋CO的需風量〔m3/s〕；——標準大氣壓〔KN/m2〕取101.325KN/m2；——CO設(shè)計濃度，經(jīng)前面計算為294ppm；——隧道地址的設(shè)計氣壓〔KN/m2〕，取120KN/m2；——標準氣壓〔K〕取273K；——

隧道夏季的設(shè)計氣溫〔K〕取302K；由上式，得==82.91m3/s3煙霧排放量應(yīng)按式[5-4]計算式[5-4]式中：——隧道全長煙霧排放量；——煙霧基準排放量〔m2/輛·km〕可取2.5m2/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1.0；——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)，查表經(jīng)計算取1.18；——柴油車車型類別數(shù)，查表。由上式，得=0.851m3/s4稀釋煙霧的需風量應(yīng)按式[5-5]計算式[5-4]式中：——隧道全長稀釋煙霧濃度的需風量〔m3/s〕；——煙霧設(shè)計濃度〔m-1〕查表取0.0070m-1。由上式，得=0.851/0.0070=121.57m3/s5稀釋空氣中異味的需風量隧道空間不間斷換氣頻率，不宜低于每小時5次；采用縱向式通風的隧道，隧道內(nèi)換氣風速不應(yīng)低于2.5m/s。5.1.6通風計算1一般規(guī)定〔1〕在所設(shè)計的通風計算中，風機及交通通風力提供的風壓和風量必須滿足需風量的要求?！?〕應(yīng)根據(jù)通風方案，初步設(shè)計，技術(shù)設(shè)計和施工圖設(shè)計等不同階段，進行粗略或詳細的通風計算?！?〕在隧道通風計算中可把空氣作為不可壓縮的流體對待；隧道內(nèi)的空氣流可作為不隨時間變化的恒定流處理，且視汽車行駛也為恒定流。在標準大氣壓狀態(tài)下的空氣物理量可按表[5-1]取值。表[5-1]空氣物理量容重γ(KN/m3)11.77密度ρ(kg/m3)1.20運動粘滯系數(shù)ν(m2/s)1.52×10-5〔4〕隧道壁面摩阻損失系數(shù)及人口損失系數(shù)應(yīng)根據(jù)隧道或風道的斷面當量直徑和壁面糙率以及風道結(jié)構(gòu)形狀等取值，當為混凝土壁面時常用損失系數(shù)可按表[5-2]取值。其它材料、彎道及變斷面摩阻損失系數(shù)可按附錄A計算或取值表[5-2]損失系數(shù)隧道壁面摩阻損失系數(shù)λr0.02主風道〔含豎井〕壁面摩阻損失系數(shù)λbλe0.022連接風道壁面摩阻損失系數(shù)λd0.025隧道入口損失系數(shù)ξe0.6(5〕隧道設(shè)計中應(yīng)盡可能減少風道斷面積變化和轉(zhuǎn)彎次數(shù)，損失系數(shù)的取值應(yīng)充分考慮隧道和風道壁面粗糙程度、結(jié)構(gòu)形狀?！?〕交通通風力必須針對具體工程的通風系統(tǒng)進行分析。交通通風力在交通阻塞或雙向交通情況下宜作為阻抗力考慮，在單向交通量情況下宜作為推理考慮。〔7〕應(yīng)針對計算行車速度以下各工況車速分別計算汽車交通通風力。2然風阻力〔1〕在通風計算中，一般可將自然通風力作為阻力考慮?！?〕自然風阻力應(yīng)按式[5-5]計算式[5-5]式中：——自然風阻力〔N/m2〕;——自然風作用引起的洞內(nèi)風速〔m/s〕，可取2m/s～3m/s；——隧道入口損失系數(shù)，查表取0.6；——隧道壁面摩阻損失系數(shù)，查表取0.02；——空氣密度〔kg/m3〕，查表取1.20kg/m3——隧道斷面當量直徑〔m〕。隧道斷面當量直徑按式[5-6]計算：式[5-6]式中：——隧道凈空斷面面積〔m2〕為76.87m2；==9.62m由上式，得==15.91N/m23交通風力可按式[5-7]計算式[5-7]式中：——交通通風力〔N/m2〕；——隧道交通風速〔m/s〕；——計算行車速度〔m/s〕；——汽車等效阻抗面積〔m2〕。汽車等效阻抗面積可由式[5-8]計算式[5-8]式中：——小型車正面投影面積〔m2〕，可取2.13m2；——小型車空氣阻力系數(shù)，可取0.5；——大型車正面投影面積〔m2〕可取5.37；——大型車空氣阻力系數(shù)，可取1.0;——大型車比例，給定38.8%。==2.780m24通風阻抗力可按式[5-9]計算式[5-9]式中：——通風阻抗力〔N/m2〕。5射流風機計算〔1〕通風壓力模式，射流風機的通風方式模式如圖[5-2]圖[5-2]射流風機通風方式模式〔2〕計算1)計算條件隧道長度=1224m隧道斷面積=76.87m2斷面當量直徑=9.62m設(shè)計交通量=3000輛/h大型車混入率=38.8%計算行車速度=80km/h=22.22m/s自然風引起的洞內(nèi)風速=2.5m/s需風量=205.48m3/s隧道設(shè)計風速==2.67m/s2)隧道內(nèi)所需升壓力由式[5-9]=18.56N/m2由式[5-5]，并設(shè)=2.5m/s