馬林頭隧道設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1.1技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范1.1.1主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(1)隧道按規(guī)定的遠(yuǎn)期交通量設(shè)計(jì)，采用分離式單向行駛?cè)嚨浪淼?上、下行(2)隧道設(shè)計(jì)車速，隧道幾何線形與凈空按100km/h設(shè)計(jì)，隧道照明設(shè)計(jì)速度按1.1.2主要設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范(3)《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》JTJ001-97;(4)《公路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》JTJ004-89;(7)隧道圍巖級(jí)別按《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》JTJ026-90。1.2工程概況馬林頭隧道位于溫州繞城高速公路北線第4合同段內(nèi)，為分離式單向行駛?cè)嚨浪淼?上下行分離)。隧道左洞樁號(hào)：K16+115～K18+732,長(zhǎng)2617m(其中明洞25m,暗洞2592m);右洞樁號(hào)：K16+085～K18+725,長(zhǎng)2640m(其中明洞25m,暗洞2615m)。暗1.3隧道工程地質(zhì)概況馬林頭隧道地貌以丘陵為主，各隧道段地表均為斜坡地形，坡度大致為10°~斷層與隧道走向基本垂直，傾角84°,寬度3～5m;F9斷層與隧地下水類型主要為基巖裂隙水，水量貧乏。經(jīng)綜合評(píng)定，隧道圍巖大致為第2章隧道總體設(shè)計(jì)(1)隧道位置應(yīng)盡可能選擇在地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，節(jié)理裂隙不發(fā)育，巖性較好，穩(wěn)定(2)隧道穿越兩種巖性迥然不同的巖層接觸帶時(shí)，應(yīng)避免平行和接近平行，應(yīng)盡(3)當(dāng)隧道通過單斜構(gòu)造時(shí)，隧道中線以垂直巖層走向穿越最為有利。當(dāng)隧道中(4)當(dāng)隧道通過褶曲構(gòu)造時(shí)，隧道位置選擇在褶曲構(gòu)造一翼或背斜褶皺中軸處通(6)選擇隧道的臨界標(biāo)高時(shí)，應(yīng)注意下列因素：要盡可能把隧道埋置于較好的地2.2隧道洞口選擇及線形考慮(1)隧道洞口位置應(yīng)根據(jù)地形、工程地質(zhì)及水文地質(zhì)情況，著重考慮隧道仰坡、(2)洞口段所在位置為坡積層地質(zhì)，地形緩和，埋深較淺，應(yīng)采用有效措施，做(3)馬林頭隧道為長(zhǎng)隧道，洞口位置選擇應(yīng)結(jié)合施工方法綜合考慮，則應(yīng)具有較(4)隧道線路應(yīng)力求與地形等高線垂直或近似垂直進(jìn)洞。如不能滿足上述要求時(shí)，2.3縱斷面設(shè)計(jì)2.4橫斷面設(shè)計(jì)2.4.1建筑限界設(shè)計(jì)速度側(cè)向?qū)挾葯z修道J頂角寬度左側(cè)右側(cè)左側(cè)右側(cè)左側(cè)右側(cè)2.4.2緊急停車帶馬林頭隧道為長(zhǎng)隧道，所以在行車方向的右側(cè)設(shè)置緊急停車帶。緊急停車帶的設(shè)置2.4.3橫向通道上下行分離獨(dú)立雙洞的公路隧道之間應(yīng)設(shè)置橫向通道。人行橫通道間距設(shè)為500m,車行橫通道間距設(shè)置為750m,與緊急停車帶對(duì)應(yīng)布置。其建筑限界如下：3*3.75圖2.2緊急停車帶建筑限界、寬度、長(zhǎng)度(單位：m)0.25-4.00-圖2.3a)人行橫通道建筑限界b)車行通道建筑限界(單位：m)馬林頭隧道設(shè)計(jì)第7頁共153頁2.4.4內(nèi)輪廓設(shè)計(jì)起拱線圖2.4隧道正常斷面內(nèi)輪廓圖(單位：m)第8頁共153頁二圖2.5隧道緊急停車帶內(nèi)輪廓圖(單位：m)05050005-2.20—圖2.6橫向通道內(nèi)輪廓圖(單位：m)第3章隧道洞門設(shè)計(jì)及強(qiáng)度穩(wěn)定性驗(yàn)算3.1洞口段地質(zhì)評(píng)價(jià)根據(jù)隧道縱斷面設(shè)計(jì)圖，仰義端左洞口段隧道地表為斜坡地形，坡度10°~25°巨層厚狀；⑧2強(qiáng)風(fēng)化層，厚度為0.5～1.5m,綠灰色，灰黃色，具原巖結(jié)構(gòu)，節(jié)理裂RQD=40-60%,Kv=0.73-0.82,u=0.22-0.19,[BQ]=350。隧道洞口段經(jīng)過⑦1層含碎石亞為J3x青灰色流紋質(zhì)晶屑熔結(jié)凝會(huì)巖，巨層厚狀，⑧1全風(fēng)化層，厚2～8m,灰黃、褐通過⑧1層、⑧2層、⑧3層，圍巖穩(wěn)定性差，綜合評(píng)定出口段圍巖級(jí)別為V級(jí)，地下水北白象右洞口隧道段地表為斜坡地形，坡度為25°~35°,坡面植被茂盛，⑦1層褐黃色殘坡積含碎石亞粘土，厚度約為1.厚層狀，⑧2強(qiáng)風(fēng)化層，厚度0.5～2.0m,節(jié)理極發(fā)育，巖石破碎；⑧3弱風(fēng)化層，厚度塊狀砌體結(jié)構(gòu)，屬硬質(zhì)巖，Kv=0.52～0.81,u=0.25～0.19,[BQ]=410。隧道通過⑧3弱風(fēng)化層，3倍洞徑內(nèi)圍巖主要為⑦1層、⑧2、⑧3和⑧4層，圍巖穩(wěn)定性差，綜合評(píng)3.2.1洞門類型選擇3.2.1.1仰義端仰義端洞口段地表為緩斜坡地形，10°~25°,左、右洞進(jìn)口處均處在坡積層內(nèi)，3.2.1.2北白象端北白象端洞口段地表為斜坡地形，坡度為25°~35°,圍巖級(jí)別為V級(jí)，地質(zhì)狀況3.2.2洞門設(shè)計(jì)3.2.2.2柱式洞門設(shè)計(jì)(1)參數(shù)設(shè)定墩柱設(shè)置在洞門主墻受力最大的A部分，寬度取為1m,厚度取為1.3m,高度與洞門等馬林頭隧道設(shè)計(jì)(2)各項(xiàng)物理指標(biāo)檢算主墻B部分的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，由此來確定主墻尺寸；檢算端墻與墩柱共同作用部分A,來確定墩柱尺寸。(4)土壓力計(jì)算最危險(xiǎn)破裂面與垂直面夾角w土壓力系數(shù)λ按下式計(jì)算：土壓力按下式計(jì)算：自重按下式計(jì)算：受力圖式①抗傾覆穩(wěn)定的驗(yàn)算滿足抗傾覆要求。②墻身截面偏心驗(yàn)算偏心距：馬林頭隧道設(shè)計(jì)③墻身截面強(qiáng)度驗(yàn)算發(fā)生了應(yīng)力重分布，重分布后的最大應(yīng)力滿足墻身截面強(qiáng)度的要求。由以上驗(yàn)算，確定出主墻墻厚為1.3m。A部分為端墻與墩柱共同承受荷載的部分，設(shè)在洞門結(jié)構(gòu)受荷最不利的位置。為了計(jì)算簡(jiǎn)便，近似把A部分看作是在墻身厚度的基礎(chǔ)上再加厚1.3m。①.土壓力計(jì)算由上述部分可知λ=0.121由式(3-3),土壓力為：由式(3-4),重力為：②.抗傾覆驗(yàn)算由式(3-5)和(3-6),滿足抗傾覆要求。③.抗滑動(dòng)驗(yàn)算地基摩擦系數(shù)f=0.4馬林頭隧道設(shè)計(jì)滿足抗滑動(dòng)要求。④墻身截面偏心及強(qiáng)度驗(yàn)算由式(3-8)和(3-9),滿足偏心距要求。又式(3-10),發(fā)生了應(yīng)力重分布，重分布后的最大應(yīng)力值墻身滿足強(qiáng)度要求。⑤基底合力偏心距及應(yīng)力驗(yàn)算基底偏心距按下式計(jì)算：滿足要求。馬林頭隧道設(shè)計(jì)仰義端進(jìn)口段圍巖級(jí)別為V級(jí)，坡度平緩，因此有很長(zhǎng)的超淺埋段。為了施工上的方便，考慮把超淺埋段設(shè)為明洞。坍落拱高度按下式計(jì)算：25°,路面縱坡為2%,則有明洞長(zhǎng)度確定為46m。4.2.1明洞基本參數(shù)設(shè)置及配筋由于明洞圍巖級(jí)別很差，垂直壓力和側(cè)壓力較大，故采用拱式明洞，并加設(shè)仰拱，明洞內(nèi)輪廓線與暗洞內(nèi)輪廓線一致。襯砌厚度設(shè)為60cm。襯砌材料采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，C25級(jí)混凝土，直徑25mmⅡ級(jí)鋼筋。明洞邊墻用5#漿砌片石回填，拱部用挖方土回填，馬林頭隧道設(shè)計(jì)最低填土厚度為1.5m,填土坡度設(shè)為7°,以利于排水。根據(jù)工程類比法，明洞襯砌配筋如下圖：圖4.1明洞襯砌配筋圖4.2.2襯砌內(nèi)力計(jì)算由《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》,明洞襯砌結(jié)構(gòu)內(nèi)力的計(jì)算方法采用荷載結(jié)構(gòu)法。(1)參數(shù)選取h=46tan7°+1.5=7.1481m拱圈回填土壓力：②邊墻側(cè)壓力計(jì)算為了簡(jiǎn)化計(jì)算，計(jì)算邊墻底部側(cè)壓力當(dāng)作邊墻方向上的均布?jí)毫?，馬林頭隧道設(shè)計(jì)由式(4-3),得出邊墻側(cè)壓力為：e=22×18.091×0.36=124.4517kN①襯砌幾何尺寸②半拱軸線長(zhǎng)度S及分段軸長(zhǎng)△SEEE5yy第18頁共153頁馬林頭隧道設(shè)計(jì)圖4.3襯砌內(nèi)力計(jì)算圖示由式(4-9),計(jì)算各分塊截面中心與豎軸線的夾角如下： a?=a?+△θ?=18.4606°+9.2303°=27.6909°a?=α?+△θ?=27.6909°+9.2303°=由式(4-10),a?=α?+△θ?=55.9489°+ag=α?+△θ?=69.02693°+1第20頁共153頁x?=r·sina?=8.4768×0.4x?=r·sinα?=8.4768×0.7x?=r?·sina?+a?=5.9828×0.8285+2x,=r·sina?+a?=5.9828×0.9337+2.x,=r?·sina?+a?=5.9828×0.9959+x1o=r?·sinα??+a?=5.9828×0.9496+2y?=r(1-cosα?)=8.4768×(1-0.9871y?=ri(1-cosα?)=8.4768×(1-0.9485y?=;(1-cosα?)=8.4768×(1-0.8855y4=r;(1-cosα?)=8.4768×(1-0.7995)y?=r(1-cosα?)=8.4768×(1-0.6928a?=(ri-r?)cosθq=(8.4768-5y?=H?-r?cosa?=7.0066-5.9828×0.55馬林頭隧道設(shè)計(jì)y?=H?-r?cosa?=7.0066-5.9828×0.357y?=H?-r?cosag=7.0066-5.9828×0.1374y?=H?-r?cosa?=7.0066+5.9828×0.0903=7.5471Y?o=H?-r?cosa??=7.0066+5.9828×0.3④位移計(jì)算截面aXydI積分系數(shù)1/30001008001108427832358344980251814698274804818729683408312由式(4-12),計(jì)算得各單位位移如下：閉合差△=0。b載位移計(jì)算襯砌外緣相鄰兩截面之間的豎直向投影長(zhǎng)度h,,由計(jì)算圖式得：h=0.11,h?=0.34,h?=0.55,h?=0.75,h?=0.94,h?=1.09,h=1.27,hg=1.38鋼筋混凝土構(gòu)件重度γ'=25kN/m3。由上文計(jì)算得q=128.6658kN/m,e=52.536kN/m,各外力對(duì)各分分塊截面的力臂可由計(jì)算圖式量出，根據(jù)式(4-15)、(4-16)、(4-17),計(jì)算得各分塊外力如下表：截面力臂(m)QGE000000012345678900外荷載在基本結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的內(nèi)力計(jì)算原理如下：截面-Qa?000000000100000231456789表4-4計(jì)算表截面000000012345678900基本結(jié)構(gòu)中，主動(dòng)荷載產(chǎn)生的彎距校核為：c主動(dòng)荷載位移計(jì)算由結(jié)構(gòu)力學(xué)方法得出：馬林頭隧道設(shè)計(jì)根據(jù)上式，計(jì)算主動(dòng)荷載如下表：表4-5主動(dòng)荷載計(jì)算表截面積分系數(shù)1/30001000l1422344254627482續(xù)表4-5截面積分系數(shù)1/39334861∑40由式(4-23),主動(dòng)位移計(jì)算如下：計(jì)算精度校核如下：馬林頭隧道設(shè)計(jì)閉合差為0。d墻底位移計(jì)算單位彎距作用下的轉(zhuǎn)角：主動(dòng)荷載作用下的轉(zhuǎn)角：=-9599.6285×277.778×10-?=-2638787.794×10-?e解力法方程力法方程系數(shù)如下：a=δ?+β=(25.705+277.77aq?=δ?+fβ=(83.305+8.8831×277.a?2=δ?+f2β=(464.181+8.88312×27a?p=△,+β=(-97304.565-2638785.683將各系數(shù)代入式(4-7),得出立法方程式如下：解方程得：f.計(jì)算各截面內(nèi)力主動(dòng)荷載作用下，襯砌內(nèi)力計(jì)算如下：Mp=Xp+X?py,+M計(jì)算過程見下表：表4-6彎距計(jì)算表截面M00012345截面M6789表4-7軸力計(jì)算表截面Ne00123456789由于邊墻采用5#漿砌片石回填，側(cè)墻位移較小，所以忽略掉彈性抗力對(duì)襯砌內(nèi)力的影響，僅計(jì)主動(dòng)荷載作用下的襯砌內(nèi)力。4.2.3襯砌驗(yàn)算檢算幾個(gè)控制截面：4.2.3.1拱頂(截面0)為偏心受壓構(gòu)件，應(yīng)考慮偏心距增大系數(shù)的影響，按偏心構(gòu)件對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)算。,E=29.5GPa,H=9.27m。①在彎距作用平面內(nèi)的強(qiáng)度驗(yàn)算：假定為大偏心受壓，其中性軸按下式計(jì)算：為大偏心受壓構(gòu)件，構(gòu)件破壞為鋼筋受拉破壞，故K=2.4,截面承載力按下式計(jì)算：=18.5×1000×139=2571.5kN>2.4×1033.608=2②在垂直于彎距作用平面內(nèi)的強(qiáng)度驗(yàn)算=8472.09kN>2.4×1033.608=2強(qiáng)度驗(yàn)算合格。(3)裂縫寬度驗(yàn)算按下式計(jì)算最大裂縫寬度：wmax=αyy(2.7C,+0.1d/pe)σ,/E各系數(shù)取值計(jì)算如下：構(gòu)件受力特征系數(shù)α=2.1馬林頭隧道設(shè)計(jì)縱向受拉鋼筋合力點(diǎn)至受壓區(qū)合力之間的距離：裂縫間縱向受拉鋼筋應(yīng)變不均勻系數(shù)：故y=0.4裂縫寬度合格。4.2.3.2截面7該截面為負(fù)彎距偏心最大截面。(1)偏心距計(jì)算由式(4-28),為偏心受壓構(gòu)件。應(yīng)考慮偏心距增大系數(shù)的影響，按偏心構(gòu)件進(jìn)行驗(yàn)算。慮偏心增大系數(shù)的影響，假定為大偏心受壓構(gòu)件，由式(4-29)和(4-30),偏心增大系數(shù)及偏心距計(jì)算如下：馬林頭隧道設(shè)計(jì),E=29.5GPa,H=9.27m①在彎距作用平面內(nèi)的強(qiáng)度驗(yàn)算：由式(4-32),其中性軸按計(jì)算如下：為大偏心受壓構(gòu)件，構(gòu)件破壞為鋼筋受拉破壞，故K=2.4,截面承載力按式(4-33)計(jì)N=fbx=18.5×1000×184=3404kN>2.4×1225.545=2941.31kN。②在垂直于彎距作用平面內(nèi)的強(qiáng)度驗(yàn)算N=0.9φ(faA+fA)=8472.09kN>2×1033.608=2強(qiáng)度驗(yàn)算合格。(3)裂縫寬度驗(yàn)算由上述計(jì)算拱頂截面的公式，進(jìn)行寬度驗(yàn)算如下：最大裂縫寬度：wmax=αyy(2.7C+0.1d/各系數(shù)取值計(jì)算如下：構(gòu)件受力特征系數(shù)α=2.1馬林頭隧道設(shè)計(jì)縱向受拉鋼筋合力點(diǎn)至受壓區(qū)合力之間的距離受拉鋼筋應(yīng)力裂縫間縱向受拉鋼筋應(yīng)變不均勻系數(shù)：裂縫寬度合格。4.2.3.3截面10可認(rèn)為是軸心受壓構(gòu)件，按軸心受壓構(gòu)件驗(yàn)算。強(qiáng)度驗(yàn)算強(qiáng)度滿足要求。表5-1初期支護(hù)參數(shù)表圍巖級(jí)別噴射砼厚度(cm)錨桿(m)鋼筋網(wǎng)鋼拱架拱墻仰拱位置長(zhǎng)度間距桿體材料Ⅲ一拱墻鋼筋拱、墻一一拱墻鋼筋拱、墻一V一拱墻鋼筋拱、墻(雙層)一V級(jí)淺埋拱墻鋼筋拱、墻(雙層)仰拱5.2二次襯砌圍巖級(jí)別拱墻混凝土仰拱混凝土砼級(jí)別鋼筋種類鋼筋直徑鋼筋面積Ⅲ一-50,鋼筋混凝土V60,鋼筋混凝土60,鋼筋混凝土V級(jí)淺埋60,鋼筋混凝土60,鋼筋混凝土60,鋼筋混凝土60,鋼筋混凝土其他參數(shù)詳見襯砌結(jié)構(gòu)圖。5.3圍巖壓力計(jì)算隧道高度h=內(nèi)輪廓線高度+襯砌厚度+預(yù)留變形量隧道跨度b=內(nèi)輪廓線寬度+襯砌厚度+預(yù)留變形量各圍巖級(jí)別計(jì)算斷面參數(shù)如下表：圍巖級(jí)別隧道高度H隧道寬度B備注Ⅱ正常斷面Ⅲ緊急停車帶斷面正常斷面緊急停車帶斷面V正常斷面5.3.2.1淺埋隧道分界深度的確定坍落拱高度按下式計(jì)算：馬林頭隧道設(shè)計(jì)荷載等效高度(5-3)5.3.2.2淺埋段的確定進(jìn)口段：坡度大約為17°左右，縱斷面坡度2%,設(shè)進(jìn)口段xm處埋深為在設(shè)了46m的明洞段之后，還有93.862m的淺埋段。則進(jìn)口段有27.12m的超淺埋段，40.69m的淺埋段。5.3.3圍巖壓力計(jì)算5.3.3.1深埋隧道水平均布?jí)毫Ω鶕?jù)圍巖計(jì)算如下表：馬林頭隧道設(shè)計(jì)圍巖級(jí)別V水平均布?jí)毫5.3.3.2埋深小于或等于等效荷載高度的隧道垂直壓力：H—隧道埋深5.3.3.3埋深大于等效荷載高度時(shí)的圍巖壓力計(jì)算水平側(cè)壓力：水平側(cè)壓力視為均布?jí)毫r(shí)按下式計(jì)算：h—隧道底部至地面的高度各級(jí)圍巖的θ值見下表：表5-5各級(jí)圍巖的θ值圍巖級(jí)別IVθ利用上述公式，計(jì)算各級(jí)圍巖壓力如下：III級(jí)圍巖緊急停車帶斷面：h=0.45×23-1×[1+0.1×(19.922-5)]=4.337m表5-6各級(jí)圍巖壓力如下表圍巖級(jí)別埋深類型斷面類型荷載類型數(shù)值Ⅲ深埋正常斷面qe緊急停車帶qeV超淺埋正常斷面qe淺埋q深埋qe正常斷面深埋qe緊急停車帶qe5.4襯砌內(nèi)力計(jì)算襯砌內(nèi)力計(jì)算的原理采用荷載結(jié)構(gòu)法。馬林頭隧道設(shè)計(jì)5.4.1計(jì)算圖示計(jì)算圖示采用半拱結(jié)構(gòu)，在主動(dòng)荷載作用下，頂部襯砌向隧道內(nèi)變形而形成脫離區(qū)，兩側(cè)襯砌向圍巖方向變形，引起圍巖對(duì)襯砌的被動(dòng)彈性抗力，形成抗力區(qū)。為了方便計(jì)算，利用辛普生法近似計(jì)算各類位移，因此將半拱結(jié)構(gòu)等分為10塊，各分塊上的外力近似地認(rèn)為作用在各分塊截面的中點(diǎn)上，據(jù)此得出計(jì)算圖示如圖5.1所示。q彈性抗力圖形分布規(guī)律按結(jié)構(gòu)變形特征作如下假定：(1)下零點(diǎn)a在墻角。墻角處摩擦力很大，無水平位移，故彈性抗力為零。(2)上零點(diǎn)b與襯砌垂直對(duì)稱中線的夾角假定45°左右。5.4.2襯砌幾何要素(1)襯砌幾何尺寸(2)半拱軸線長(zhǎng)度S及分段軸長(zhǎng)△S(3)各分塊截面中心幾何要素各截面中心點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算：H?=r-a?馬林頭隧道設(shè)計(jì)5.4.3主動(dòng)荷載作用下的襯砌內(nèi)力計(jì)算圖5.2襯砌內(nèi)力計(jì)算基本結(jié)構(gòu)f——襯砌矢高。由辛普生法，得出各系數(shù)近似計(jì)算公式如下：求出未知力后，根據(jù)結(jié)構(gòu)力學(xué)的方法，采用下列公式求解各截面內(nèi)力：取計(jì)算圖示如下圖，由結(jié)構(gòu)力學(xué)方法求出內(nèi)力計(jì)算公式如下：圖5.3內(nèi)力計(jì)算圖示馬林頭隧道設(shè)計(jì)5.4.4彈性抗力作用下的內(nèi)力計(jì)算(1)各截面的抗力強(qiáng)度抗力圖形的分布可按以下假定計(jì)算：拱部bh段抗力按二次拋物線分布，任一點(diǎn)的ah段任意點(diǎn)的抗力值：(2)各分塊上抗力集中值計(jì)算集中力的方向垂直與襯砌外緣，并通過分塊上抗力圖形的形心。(3)抗力集中力與摩擦力的合力計(jì)算其作用方向與抗力集中力的夾角為β=arctanμ,作用點(diǎn)為抗力集中力與襯砌外緣的交(4)計(jì)算單位抗力及相應(yīng)的摩擦力在基本結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的內(nèi)力將R,的方向線延長(zhǎng)，使之交于豎直軸，量取夾角，將其分解為水平與豎直兩個(gè)方根據(jù)結(jié)構(gòu)力學(xué)方法，單位抗力及相應(yīng)摩擦力在基本結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的內(nèi)力計(jì)算公式如下：(5)單位抗力及相應(yīng)摩擦力產(chǎn)生的載位移由式(5-13),載位移計(jì)算公式如下：由式(5-14)計(jì)算。(7)彈性抗力作用下產(chǎn)生的內(nèi)力解力法方程(5-12),得出未知力后，就可按式(5-15)計(jì)算彈性抗力作用下產(chǎn)生的內(nèi)力，計(jì)算公式如下：5.4.5最大抗力值的計(jì)算由溫克爾假定，得到最大抗力值的計(jì)算公式如下：由結(jié)構(gòu)力學(xué)方法，結(jié)構(gòu)在荷載作用下的變位和因墻底轉(zhuǎn)動(dòng)所產(chǎn)生的變位計(jì)算如下：5.4.6襯砌總內(nèi)力計(jì)算由疊加原理，襯砌總內(nèi)力等于主動(dòng)荷載作用下的結(jié)構(gòu)內(nèi)力與彈性抗力作用下的結(jié)構(gòu)內(nèi)力的疊加，按下式計(jì)算襯砌總內(nèi)力：5.4.7計(jì)算結(jié)果由于Ⅲ級(jí)圍巖二次襯砌不承擔(dān)荷載，故在此不予計(jì)算。其他圍巖內(nèi)力計(jì)算過程見附錄A,下面僅將計(jì)算結(jié)果列出。(1)IV級(jí)圍巖正常斷面襯砌內(nèi)力計(jì)算計(jì)算結(jié)果如表5-7:表5-7總內(nèi)力計(jì)算表截面MNNe積分系數(shù)1/3060011254285235271447242585862464982827148329884761-56.691-14.78532.62868.58781.863N(kN)圖5.4IV級(jí)圍巖正常斷面襯砌結(jié)構(gòu)內(nèi)力圖第47頁共153頁(2)IV級(jí)圍巖緊急停車帶斷面襯砌內(nèi)力計(jì)算計(jì)算結(jié)果如表5-8:表5-8總內(nèi)力計(jì)算表截面MNe積分系數(shù)1/306433110242532359664495541255086466462427240485297451將計(jì)算結(jié)果按比例繪制成彎距圖與軸力圖，見圖5.5:圖5.5IV級(jí)圍巖緊急停車帶斷面襯砌內(nèi)力圖計(jì)算結(jié)果如表5-9:表5-9總內(nèi)力計(jì)算表截面MMNe積分系數(shù)1/30260111942302302448257846006274486029954031將計(jì)算結(jié)果按比例繪制成彎距圖與軸力圖，見計(jì)算結(jié)果如表5-10:表5-10襯砌的總內(nèi)力截面MNe積分系數(shù)1/304670116l5428l723260446493302595267284663524727848427482第49頁共153頁5093439462004911將計(jì)算結(jié)果按比例繪制成彎距圖與軸力圖，見圖5.7:圖5.7V級(jí)圍巖淺埋正常斷面襯砌內(nèi)力計(jì)算結(jié)果見表5-11:表5-11總內(nèi)力計(jì)算表截面MMNe積分系數(shù)1/308401143425235244482⑨k570546708279948332930461將計(jì)算結(jié)果按比例繪制成彎距圖與軸力圖，見圖5.8:5.5襯砌驗(yàn)算N(kN)N(kN)圖5.8V級(jí)圍巖超淺埋正常斷面襯砌內(nèi)力5.5.1IV級(jí)圍巖正常斷面襯砌驗(yàn)算主要驗(yàn)算幾個(gè)控制截面。又e=0.195>0.2b=0.1,故構(gòu)件由抗拉強(qiáng)度承載能力進(jìn)行控制，按下式進(jìn)行驗(yàn)算：馬林頭隧道設(shè)計(jì)左邊：KN=3.6×418.86=1507.896左邊小于右邊，強(qiáng)度滿足要求。按下式進(jìn)行驗(yàn)算：左邊：KN=2.4×589.721=1415.33左邊小于右邊，滿足要求。5.5.1.3截面10偏心其他各截面偏心距均小于0.45b。5.5.2IV級(jí)圍巖緊急停車帶斷面襯砌驗(yàn)算IV級(jí)圍巖緊急停車帶襯砌驗(yàn)算原理與IV級(jí)圍巖正常斷面驗(yàn)算原理一樣，因此不在贅述，直接將計(jì)算結(jié)果列出。5.5.2.1截面0(拱頂截面)又e=0.2>0.2b=0.1,故構(gòu)件由抗拉強(qiáng)度承載能力進(jìn)行控制，按式(5-42)進(jìn)行驗(yàn)算：右邊：左邊小于右邊，強(qiáng)度滿足要求。馬林頭隧道設(shè)計(jì)5.5.2.2截面7偏心距按式(5-43)進(jìn)行驗(yàn)算：左邊小于右邊，滿足要求。5.4.4.3截面10其他各截面偏心距均小于0.45b。5.5.3V級(jí)圍巖深埋斷面襯砌驗(yàn)算5.5.3.1截面0(拱頂截面)(1)偏心距計(jì)算為偏心受壓構(gòu)件，應(yīng)考慮偏心距增大系數(shù)的影響，按偏心構(gòu)件對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)算。構(gòu)件，偏心距增大系數(shù)計(jì)算如下：馬林頭隧道設(shè)計(jì)E=29.5GPa,H=9.27m①在彎距作用平面內(nèi)的強(qiáng)度驗(yàn)算為小偏心受壓構(gòu)件，構(gòu)件破壞為混凝土受壓破壞，故K=2,截面復(fù)核按下式計(jì)算：②在垂直于彎距作用平面內(nèi)的強(qiáng)度驗(yàn)算]馬林頭隧道設(shè)計(jì)=0.9×0.89×(600000×18.5=8472.09kN>2×1509.539=30強(qiáng)度驗(yàn)算合格。5.5.3.2截面7(1)偏心距計(jì)算：為偏心受壓構(gòu)件，應(yīng)考慮偏心距增大系數(shù)的影響，按偏心構(gòu)件對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)算。先假定為大偏心，偏心距增大系數(shù)計(jì)算如下：E=29.5GPa,H=9.27m①在彎距作用平面內(nèi)的強(qiáng)度驗(yàn)算：其中性軸按下式計(jì)算：馬林頭隧道設(shè)計(jì)為小偏心受壓構(gòu)件，構(gòu)件破壞為混凝土受壓破壞，故K=2,截面復(fù)核按式(5-51)計(jì)算：2×1993.993×301<0.5×18.5×10②在垂直于彎距作用平面內(nèi)的強(qiáng)度驗(yàn)算長(zhǎng)細(xì)比由式(5-53),N=0.9φ(f?A+fA)=0.9×0.89×(600000×18.=8472.09kN>2×1993.993=39強(qiáng)度驗(yàn)算合格。5.5.5.3截面10(1)偏心距：可認(rèn)為是軸心受壓構(gòu)件，按軸心受壓構(gòu)件驗(yàn)算。(2)強(qiáng)度驗(yàn)算強(qiáng)度滿足要求。馬林頭隧道設(shè)計(jì)5.5.4V級(jí)圍巖淺埋斷面襯砌驗(yàn)算(1)偏心距計(jì)算：為偏心受壓構(gòu)件，應(yīng)考慮偏心距增大系數(shù)的影響，按偏心構(gòu)件對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)算。(2)強(qiáng)度驗(yàn)算構(gòu)件，偏心距增大系數(shù)計(jì)算如下：,E=29.5GPa,H=9.27m①在彎距作用平面內(nèi)的強(qiáng)度驗(yàn)算：為大偏心受壓構(gòu)件，構(gòu)件破壞為混凝土受壓破壞，故K=2.4,截面復(fù)核按下式計(jì)算：馬林頭隧道設(shè)計(jì)=5420.5kN>2.4×2210.713=5②在垂直于彎距作用平面內(nèi)的強(qiáng)度驗(yàn)算),φ=0.89N=0.9φ(f?A+faA)=0.9×0.89×(600000×18.5=9523.297kN>2.4×2210.713=5強(qiáng)度驗(yàn)算合格。為偏心受壓構(gòu)件，應(yīng)考慮偏心距增大系數(shù)的影響，按偏心構(gòu)件對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)算。(2)強(qiáng)度驗(yàn)算先假定為大偏心，偏心距增大系數(shù)計(jì)算如下：,E=29.5GPa,H=9.27m①在彎距作用平面內(nèi)的強(qiáng)度驗(yàn)算：馬林頭隧道設(shè)計(jì)其中性軸按下式計(jì)算：為小偏心受壓構(gòu)件，構(gòu)件破壞為混凝土受壓破壞，故K=2,截面復(fù)核按式(5-51)計(jì)算：②在垂直于彎距作用平面內(nèi)的強(qiáng)度驗(yàn)算N=0.9φ(faA+fA)=9523.297kN>2.4×3024.812=72強(qiáng)度驗(yàn)算合格。由于e=ηe?=1.148×166=191mm<0.55h=308mm,故可不進(jìn)行裂縫寬度驗(yàn)算。5.5.4.3截面10可認(rèn)為是軸心受壓構(gòu)件，按軸心受壓構(gòu)件驗(yàn)算。馬林頭隧道設(shè)計(jì)(2)強(qiáng)度驗(yàn)算強(qiáng)度滿足要求。5.5.5V級(jí)圍巖淺埋斷面襯砌驗(yàn)算5.5.5.1截面0(拱頂截面)為偏心受壓構(gòu)件，應(yīng)考慮偏心距增大系數(shù)的影響，按偏心構(gòu)件對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)算。構(gòu)件，偏心距增大系數(shù)計(jì)算如下：E=29.5GPa,H=9.27m①在彎距作用平面內(nèi)的強(qiáng)度驗(yàn)算：其中性軸計(jì)算：馬林頭隧道設(shè)計(jì)為小偏心受壓構(gòu)件，構(gòu)件破壞為混凝土受壓破壞，故K=2,截面復(fù)核按式(5-51)計(jì)算：2×2026.259×502<0.5×18.5×100②在垂直于彎距作用平面內(nèi)的強(qiáng)度驗(yàn)算長(zhǎng)細(xì)比N=0.9φ(fA+fA)=9417.9kN>2×2026.259=40強(qiáng)度驗(yàn)算合格。5.5.5.2截面7(1)偏心距計(jì)算：為偏心受壓構(gòu)件，應(yīng)考慮偏心距增大系數(shù)的影響，按偏心構(gòu)件對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)算。先假定為大偏心，偏心距增大系數(shù)計(jì)算如下：馬林頭隧道設(shè)計(jì)①在彎距作用平面內(nèi)的強(qiáng)度驗(yàn)算：其中性軸按下式計(jì)算：為小偏心受壓構(gòu)件，構(gòu)件破壞為混凝土受壓破壞，故K=2,截面復(fù)核按式(5-51)計(jì)算：由于e>e,a,=a,故上式顯然滿足。②在垂直于彎距作用平面內(nèi)的強(qiáng)度驗(yàn)算N=0.9φ(faA+fA)馬林頭隧道設(shè)計(jì)=9417.9kN>2×2799.038=55強(qiáng)度驗(yàn)算合格。由于e=ηe?=1.224×41=50mm<0.55h?=308mm,故可不進(jìn)行裂縫寬度驗(yàn)算。5.5.5.3截面10可認(rèn)為是軸心受壓構(gòu)件，按軸心受壓構(gòu)件驗(yàn)算。強(qiáng)度滿足要求。第6章防排水設(shè)計(jì)對(duì)地表水，地下水妥善處理，使洞內(nèi)外形成一個(gè)完整通暢的防排水系統(tǒng)。以期達(dá)到以下要求：拱部、邊墻、路面、設(shè)備箱洞不滲水；隧道襯砌背后不積水，排水溝不堵塞；車行橫通道、人行橫通道等服務(wù)通道拱部不滴水，邊墻不淌水。爭(zhēng)取在隧道建成后洞內(nèi)基本干燥的要求，保證結(jié)構(gòu)和設(shè)備的正常使用和行車安全。帶，施工縫用遇水膨脹止水條(帶注漿管)止水。帶注漿管遇水膨脹止水條是采用主動(dòng)防水和被動(dòng)防水相結(jié)合的一種新型防水材料，遇水膨脹止水條(主動(dòng)防水)以天然鈉基可以通過預(yù)埋的注漿管(被動(dòng)止水)注入無機(jī)漿料將二次澆注混凝土后在施工縫上所留馬林頭隧道設(shè)計(jì)第65頁共153頁隧道中線隧道中線(間距10m,坡度為2%,外裹孫真于結(jié)+T布0型彈簧排水管圖6.1防排水示意圖第7章隧道通風(fēng)照明設(shè)計(jì)(1)隧道長(zhǎng)度及線形，馬林頭隧道左洞長(zhǎng)度為2617m,右洞長(zhǎng)度為2640m,均為長(zhǎng)(2)交通量，馬林頭隧道為溫州繞城高速公路隧道，車流量大，為4000輛/h,且年平均風(fēng)速都在2.5m/s以上，應(yīng)充分考慮利用。(4)隧道內(nèi)交通事故、火災(zāi)等非常情況。(5)隧道工程造價(jià)的維修保養(yǎng)費(fèi)用等。(1)單向交通的隧道設(shè)計(jì)風(fēng)速不宜大于10m/s,特殊情況下可取12m/s,雙向交通的隧道設(shè)計(jì)風(fēng)速不應(yīng)大于8m/s,人車混合通行的隧道設(shè)計(jì)風(fēng)速不應(yīng)大于7m/s。(2)風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的噪聲及隧道中廢氣的集中排放均(3)確定的通風(fēng)方式在交通條件等發(fā)生改變時(shí)，應(yīng)具有較高的穩(wěn)定性，并能適應(yīng)(4)隧道運(yùn)營(yíng)通風(fēng)的主流方向不應(yīng)頻繁變化。發(fā)生事故時(shí)(15min):250ppm7.1.1通風(fēng)方式的確定隧道長(zhǎng)度：左洞長(zhǎng)度為2617m,右洞長(zhǎng)度為2640m,交通量：4000輛/h,單向交通7.1.2需風(fēng)量計(jì)算道路等級(jí)：高速公路，分離式單向3車道(計(jì)算單洞)馬林頭隧道設(shè)計(jì)行車速度：100km/h隧道起止樁號(hào)、長(zhǎng)度、縱坡和設(shè)計(jì)標(biāo)高：右洞樁號(hào)：K16+085～K18+725,長(zhǎng)2640m;縱坡：K16+085～K16+720為2%的上坡，K16+720~K18+725為1.2%的上坡，中間豎曲線的指標(biāo)：R=7000m,T=28000m,E=0.56m;設(shè)計(jì)標(biāo)高：進(jìn)洞口PH=28.89m,出洞口PH=64.60m隧道斷面積：Ar=107.5m2設(shè)計(jì)交通量：4000輛/h交通組成：汽油車：小型客車15%,小型貨車18%,中型貨車24%柴油車：中型貨車24%,大型客車13%,大型貨車6%;(1)CO排放量③依據(jù)規(guī)范，分別考慮工況車速100km/h,80km/h,60km/h,40km/h,20km/h,10km/h(阻滯),不同工況下的速度修正系數(shù)fiv和車密度修正系數(shù)fa如表7-1所示：工況車速(km/h)136④考慮CO的海拔高度修正系數(shù)：平均海拔高度：⑤考慮CO的車型系數(shù)如表：表7-2考慮CO的車型系數(shù)表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貨車1157⑥交通量分解：汽油車：小型客車600,小型貨車720,中型貨車960柴油車：中型客車960,大型客車520,大型貨車240⑦計(jì)算各工況下全隧道CO排放量：其他各種工況車速下CO的排放量用同樣的方法計(jì)算，得出計(jì)算結(jié)果如表7-3:表7-3各工況車速下CO的排放量工況車速CO量大，為：Q=0.2097m3/s。(2)稀釋CO的需風(fēng)量發(fā)生事故時(shí)(15min)δ=250ppm②隧址設(shè)計(jì)溫度tm=20℃,換算成為絕對(duì)溫度T=273+20=293。馬林頭隧道設(shè)計(jì)③隧址大氣壓無實(shí)測(cè)值，按下式計(jì)算：(3)煙霧排放量②考慮煙霧的車況系數(shù)為：fa=1.0③依據(jù)規(guī)范，分別考慮工況車速100km/h,80km/h,60km/h,40km/h,20km/h,10km/h(阻滯),不同工況下的速度修正系數(shù)fiv和車密度修正系數(shù)fd如表所示：工況車速(km/h)136④柴油車交通量如下：柴油車：中型客車960,大型客車520,大型貨車240⑤考慮煙霧的海拔高度修正系數(shù)：⑥考慮煙霧的車型系數(shù)如表：柴油車輕型貨車中型貨車重型貨車、大型貨車、拖掛車集裝箱車⑦計(jì)算各工況下全隧道煙霧排放量：馬林頭隧道設(shè)計(jì)算出各工況車速下的煙霧排放量如下表：工況車速煙霧量⑧最大煙霧排放量：由上述計(jì)算可知，在工況車速為20km/h時(shí)，煙霧排放量最(4)稀釋煙霧的需風(fēng)量為：①根據(jù)規(guī)范，取煙霧設(shè)計(jì)濃度為K=0.0070m-1,則煙霧稀釋系數(shù)C=0.0070②稀釋煙霧的需風(fēng)量為：(5)稀釋空氣內(nèi)異味的需風(fēng)量取每小時(shí)換氣次數(shù)為5次，則有：(6)考慮火災(zāi)時(shí)排煙的需風(fēng)量取火災(zāi)排煙風(fēng)速為Vr=6m/s,則需風(fēng)量為：綜合以上計(jì)算可知道，本隧道通風(fēng)量由稀釋煙霧的需風(fēng)量決定，為馬林頭隧道設(shè)計(jì)7.1.3通風(fēng)計(jì)算(1)計(jì)算條件：隧道當(dāng)量直徑：Dr=10.5m設(shè)計(jì)交通量：4000輛/h(2)隧道內(nèi)所需升壓力隧道內(nèi)所需的升壓力由以下三項(xiàng)決定：①空氣在隧道內(nèi)流動(dòng)受到的摩擦阻力及出入口損失率：②隧道兩洞口等效壓差：由于無等效壓差，引起隧道自然風(fēng)流的兩洞口等效壓差取△Pn=10pa③交通風(fēng)產(chǎn)生的風(fēng)壓為：汽車等效抗阻面積：隧道內(nèi)車輛數(shù)：馬林頭隧道設(shè)計(jì)因此，隧道內(nèi)所需要的升壓力為：(3)900型射流風(fēng)機(jī)所需臺(tái)數(shù)故合計(jì)需要臺(tái)900型射流風(fēng)機(jī)，按每組2臺(tái)布置，可布置27組共54臺(tái)，具有一定的安全儲(chǔ)備。(4)1120型射流風(fēng)機(jī)所需臺(tái)數(shù)故合計(jì)需要25臺(tái)1120型射流風(fēng)機(jī)，按每組2臺(tái)布置，可布置13組共26臺(tái)風(fēng)機(jī)，有一定安全儲(chǔ)備。7.1.4風(fēng)機(jī)設(shè)置選用1120型射流風(fēng)機(jī)，按每組2臺(tái)布置，布置13組共26臺(tái)風(fēng)機(jī)，每組風(fēng)機(jī)間距為189m。7.2隧道照明設(shè)計(jì)7.2.1洞外接近段照明接近段長(zhǎng)度取洞外一個(gè)照明停車視距Ds,對(duì)于縱坡為1.2%,設(shè)計(jì)時(shí)速為100km/h,7.2.2洞內(nèi)照明(1)入口段將數(shù)據(jù)代入式(7-16)得：馬林頭隧道設(shè)計(jì)L=0.045×4500=202.5cd/m2h—洞口內(nèi)凈空高度，本隧道設(shè)計(jì)為8.5m;將數(shù)據(jù)代入式(7-17)得：入口段照明由基本照明和加強(qiáng)照明兩部分組成，基本照明燈具布置與中間段相同，同樣選用功率為150W的夜燈(兼緊急照明，UPS供電),燈具對(duì)稱排列布置，加強(qiáng)照明由功率為400W的加強(qiáng)燈組成，間距為1m,入口段燈具從洞口以內(nèi)10m處開始布置。(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(jī)造成的不適應(yīng)現(xiàn)象，使之能有充分的適應(yīng)時(shí)間。過渡段由TR1,TR2,TR3三個(gè)照明段組成。各段照明要求和設(shè)計(jì)如下：①TR1過渡段亮度計(jì)算：基本照明于中間段相同，加強(qiáng)照明由250W功率的加強(qiáng)燈間距2m對(duì)稱排列布置，TR1過渡段長(zhǎng)度根據(jù)規(guī)范取106m。②TR2過渡段亮度計(jì)算：基本照明與中間段相同，加強(qiáng)照明由功率為250W的加強(qiáng)燈組成，對(duì)稱排列布置，間距8m,均勻布置在基本照明之間，其長(zhǎng)度按規(guī)范中規(guī)定取值為Dtr2=111m。③TR3過渡段亮度計(jì)算：采用基本照明，不設(shè)加強(qiáng)照明。本段長(zhǎng)度取167m。馬林頭隧道設(shè)計(jì)本隧道為單向交通隧道，設(shè)置出口段照明，出口段長(zhǎng)度取60m,亮度取中間段亮度的5倍。基本照明設(shè)置于中間段相同，加強(qiáng)照明為功率為400W的加強(qiáng)燈，設(shè)置數(shù)量與基本照明燈相同。中間段的照明基本任務(wù)是保證停車視距，中間段的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)。根據(jù)《公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計(jì)規(guī)范》,中間段照明為9cd/m2,中間段的照明選用功率為150W的夜燈(兼緊急照明，UPS供電),燈具對(duì)稱排列布置，燈具橫向安裝范圍為行車道左右5.5m處，安裝高度為距路面5.1m,縱向間距為5m,燈具縱向與路面保持水平，橫向傾角為10°。(5)洞外引道照明隧道洞外引道布燈長(zhǎng)度與路面亮度按規(guī)范取值如下：長(zhǎng)度取180m,路面亮度取2.0cd/m2。因此光源考慮采用150W低壓鈉燈，燈具間距7.2.3照明計(jì)算中間段照明計(jì)算：光源低壓鈉燈路面類型水泥砼路面功率路面寬度W=12.75m燈具燈具安裝方式對(duì)稱排列布置燈具利用系數(shù)燈具間距燈具光通量燈具養(yǎng)護(hù)系數(shù)M=0.7燈具布置系數(shù)本設(shè)計(jì)為對(duì)稱布置N=2(1)路面平均水平照度計(jì)算：(2)路面亮度計(jì)算：根據(jù)《公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計(jì)規(guī)范》可知，對(duì)于水泥砼路面，平均亮度和平均照度馬林頭隧道設(shè)計(jì)之間的關(guān)系可按下式計(jì)算：本設(shè)計(jì)取換算系數(shù)為11,則有代入式(7-19)得：滿足規(guī)范要求7.2.4入口段照明計(jì)算本段照明有基本照明和加強(qiáng)照明組成，基本照明的照度和亮度與中間段相同，加強(qiáng)段照明計(jì)算見表7-8:表7-8入口段照明計(jì)算表光源高壓鈉燈路面類型水泥砼路面功率路面寬度W=12.75m燈具燈具安裝方式對(duì)稱排列布置燈具利用系數(shù)燈具間距燈具光通量燈具養(yǎng)護(hù)系數(shù)M=0.7燈具布置系數(shù)本設(shè)計(jì)為對(duì)稱布置N=2用上述方法可計(jì)算加強(qiáng)照明對(duì)路面平均水平照度為：路面亮度為：基本照明亮度與加強(qiáng)照明亮度的疊加值為：滿足規(guī)范要求7.2.5過渡段照明計(jì)算：(1)TR段照明計(jì)算：馬林頭隧道設(shè)計(jì)與入口段照明計(jì)算方法相同，基本照明段與中間段相同，加強(qiáng)段照明計(jì)算資料見表表7-9過渡段TR1照明計(jì)算表光源高壓鈉燈路面類型水泥砼路面功率路面寬度W=12.75m燈具燈具安裝方式對(duì)稱排列布置燈具利用系數(shù)燈具間距燈具光通量燈具養(yǎng)護(hù)系數(shù)M=0.7燈具布置系數(shù)本設(shè)計(jì)為對(duì)稱布置N=2加強(qiáng)照明對(duì)路面平均水平照度為：路面亮度為：基本照明亮度與加強(qiáng)照明亮度的疊加值為：L=54.902+9.982=64.884cd/m2>60.75cd/m2滿足規(guī)范要求(2)TR?段照明計(jì)算：與入口段照明計(jì)算方法相同，基本照明段與中間段相同，加強(qiáng)段照明計(jì)算資料見表7-10表7-10過渡段TR2照明計(jì)算表光源高壓鈉燈路面類型水泥砼路面功率路面寬度W=11.0m燈具燈具安裝方式對(duì)稱排列布置燈具利用系數(shù)燈具間距燈具光通量燈具養(yǎng)護(hù)系數(shù)M=0.7燈具布置系數(shù)本設(shè)計(jì)為對(duì)稱布置N=2L=13.725+9.982=23.707cd滿足規(guī)范要求(3)TR?段照明計(jì)算：由中間照明的計(jì)算可知本段照明的設(shè)置滿足要求。7.2.6出口段照明計(jì)算與入口段照明計(jì)算方法相同，基本照明段與中間段相同，加強(qiáng)段照明計(jì)算資料見表光源高壓鈉燈路面類型水泥砼路面功率路面寬度W=12.75m燈具燈具安裝方式對(duì)稱排列布置燈具利用系數(shù)燈具間距燈具光通量燈具養(yǎng)護(hù)系數(shù)M=0.7燈具布置系數(shù)本設(shè)計(jì)為對(duì)稱布置N=2(2)隧道施工用電由附近鄉(xiāng)鎮(zhèn)高壓電引接，接線長(zhǎng)約3.5km,在隧道出口安裝一臺(tái)(3)施工用水：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件，馬林頭隧道出口附近沒有可供水源的天然河流，(4)施工用風(fēng)：在隧道出口設(shè)供風(fēng)站一處，內(nèi)設(shè)電動(dòng)空壓機(jī)1臺(tái)。(5)三管兩線布置：綜合施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，將高壓風(fēng)管、高壓水管、通風(fēng)管布采用36V安全電壓。(6)砼工廠：在隧道進(jìn)口設(shè)2臺(tái)JS500(7)必須做好臨時(shí)交通便道，便于同外界交通，以及各種材料的運(yùn)輸。8.2施工設(shè)計(jì)8.2.1總體方案和部署(1)馬林頭隧道開挖采用光面爆破，應(yīng)控制好爆破用藥量，減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)，(2)初次支護(hù)緊跟開挖面，爆破以后立即對(duì)圍巖進(jìn)行初噴、打設(shè)錨桿、掛鋼筋網(wǎng)、初噴厚度不小于4mm,噴射砼分1~3次復(fù)噴達(dá)到設(shè)計(jì)要求，并覆蓋鋼筋網(wǎng)和錨桿露頭。(4)初期支護(hù)達(dá)到設(shè)計(jì)要求后的地段距開挖面的距離不得大于10m。(6)加強(qiáng)施工監(jiān)控量測(cè)工作，及時(shí)掌握圍巖襯砌的應(yīng)力、應(yīng)變狀態(tài)。量測(cè)信息應(yīng)(1)在場(chǎng)地清理時(shí)，先清理洞口上方及側(cè)面有可能滑塌的表土、樹木、山坡危(2)按洞門設(shè)計(jì)上的邊、仰坡坡率放線，人工自上而下逐段開挖邊、仰坡，打(3)隧道出口為柱式洞門，洞門墻后土壓力較大，必須按設(shè)計(jì)的洞門圖紙精確(1)從上向下分臺(tái)開挖臨時(shí)邊坡、仰坡，人工開挖，邊坡開挖線設(shè)為1:0.3,仰(2)施作兩側(cè)邊墻結(jié)構(gòu)，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙嚴(yán)格操作，進(jìn)行邊墻襯砌施工。(3)施作拱圈結(jié)構(gòu)，明洞襯砌其拱圈要按斷面要求，制作定型擋頭板，內(nèi)、外模(4)作防水層及回填，在襯砌達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%左右時(shí)進(jìn)行回填，邊墻墻背采7°,最低回填高度設(shè)為1.5m?；靥钔帘M量做到對(duì)稱，防止產(chǎn)生偏壓，如回填土高度與8.2.4暗洞施工8.2.4.1開挖方式表8-1各級(jí)圍巖開挖方法圍巖級(jí)別開挖方式施工順序Ⅲ正臺(tái)階法上半部開挖一拱部初期支護(hù)一下半部中央部分開挖—邊墻部分開挖—邊墻初期支護(hù)一二次支護(hù)短臺(tái)階法雙側(cè)壁導(dǎo)坑開挖先行導(dǎo)坑上部開挖一先行導(dǎo)坑下部開挖一先行導(dǎo)坑錨混凝土一澆筑全周襯砌(1)正臺(tái)階開挖時(shí)上臺(tái)階一般超前50m,上臺(tái)階鉆孔可以與下臺(tái)階出渣平行作業(yè)，(2)短臺(tái)階開挖進(jìn)尺控制在5m以內(nèi)，開挖后及時(shí)支撐與支護(hù)待拱圈混凝土達(dá)到設(shè)(3)雙側(cè)壁導(dǎo)坑開挖進(jìn)尺控制在10m以下，必須作好超前支護(hù)后再進(jìn)行開挖，開挖8.2.4.2掘進(jìn)方法(1)爆破設(shè)計(jì)①鉆爆參數(shù)的確定圍巖級(jí)別炮眼直徑炮眼深裝藥不偶合系數(shù)D周邊眼間距E(cm)周邊眼最小抵抗線V相對(duì)距離周邊眼裝藥集中度q(kg/m)Ⅲ②爆破器材的選用秒雷管采用振速的60%,并利用雷管自身的誤差進(jìn)行降振。導(dǎo)爆管：采用普通、抗水的③炮眼設(shè)計(jì)置在開挖中心線左側(cè)1.0m,高度為1.2m的位置。掏槽眼深度比其他炮眼深0.2m。b周邊眼d其它炮眼：采用橫向間距0.8m,豎向間距1m。1—掏槽眼2—周邊眼3—輔助眼4—底板眼圖8.1炮眼布置圖④鉆孔c嚴(yán)格控制炮眼間距，誤差不得大于6cm,方向相互平行，嚴(yán)禁相互交錯(cuò)，炮眼利8.2.4.3出渣與運(yùn)輸(1)裝渣設(shè)備能在隧道開挖斷面內(nèi)發(fā)揮高效率，其裝渣能力應(yīng)與每次開挖土石方(2)機(jī)械裝渣作業(yè)應(yīng)嚴(yán)格按操作規(guī)程進(jìn)行，不得損壞已有的支護(hù)及臨時(shí)設(shè)備。在(3)卸渣作業(yè)應(yīng)根據(jù)棄渣場(chǎng)地形條件、棄渣利用情況、車輛類型，妥善布置卸渣(4)卸渣場(chǎng)地應(yīng)修筑永久排水設(shè)施和其他防護(hù)工程，確保地表徑流不致沖蝕棄渣(5)因隧道長(zhǎng)度較長(zhǎng)，開挖中應(yīng)采用有軌運(yùn)輸，減少機(jī)械的煙霧排放量。8.2.4.4初期支護(hù)施工(1)檢查錨桿材料、類型、規(guī)格、質(zhì)量以及性能是否與設(shè)計(jì)相符；按設(shè)計(jì)要求截(2)鉆孔前必須根據(jù)設(shè)計(jì)要求定出孔位，作出標(biāo)記，孔位允許偏差為±15mm,孔深允許偏差為±50mm,孔徑大于桿體直徑15mm。(3)鉆孔要求圓且直，鉆孔方向盡量與巖層主要結(jié)構(gòu)面垂直。(4)砂漿配合比為：水泥：砂：水=1:1.5:0.5,砂的最大粒徑為3mm。砂漿必(5)灌漿作業(yè)中，注漿管應(yīng)插至距孔底為5cm左右，隨水泥砂漿的注入緩慢勻速灰骨比：1:4,骨料含砂率：50%,水灰比：0.4。(5)隧道噴射混凝土厚度>5cm時(shí)，分兩層作業(yè)。第二次噴射混凝土如在第一層(6)噴射混凝土終凝2小時(shí)后，進(jìn)行噴水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于14天，噴射混(7)在有水地段，噴射混凝土采取以下措施：D鋼拱架安裝襯砌配合使用，馬林頭隧道洞口段，格柵鋼拱架縱向間距1.0榀/m,格柵鋼拱架間沿縱(1)制作加工(2)鋼架架設(shè)工藝要求(3)沿鋼拱架外緣每隔2m用鋼楔或混凝土預(yù)制塊楔緊。(4)鋼拱架底腳置于牢固的基礎(chǔ)上。鋼拱架盡量密貼圍巖并與錨桿焊接牢固，鋼(5)鋼拱架與噴混凝土應(yīng)形成一體，鋼拱架與圍巖間的間隙用噴混凝土充填密實(shí)；(6)其它注意事項(xiàng)：f確保初噴質(zhì)量，拱架在初噴5cm后架立。8.2.2.5二次襯砌施工(1)鋼筋施工(2)拱墻襯砌混凝土施工表8-3混凝土襯砌施工作業(yè)程序圖序號(hào)施工步驟1初期支護(hù)初期支護(hù)1.仰拱每節(jié)長(zhǎng)6-8m,并立端頭模板2.澆注仰拱混凝土21.施作拱邊墻防水層(用工作臺(tái)車)2.綁扎拱、墻鋼筋31.驗(yàn)收防水層及鋼筋2.鑿毛施工縫，清洗干凈3.臺(tái)車就位，并檢查尺寸達(dá)到設(shè)計(jì)要求4.灌注混凝土(3)注漿回填(4)仰拱(填充、底板)施工第90頁共153頁施工干擾及仰拱混凝土在未達(dá)到要求強(qiáng)度之前承受荷載的問題，采用仰拱棧橋進(jìn)行施工。移動(dòng)仰拱棧橋示意圖見8.3。開挖出碴區(qū)仰拱施工區(qū)仰拱已施工區(qū)圖8.2移動(dòng)仰拱棧橋示意圖壓風(fēng)將隧底吹洗干凈，超挖應(yīng)采用同級(jí)混凝土回填；仰拱超前拱墻二次襯砌，其超前距離保持3倍以上襯砌循環(huán)作業(yè)長(zhǎng)度；底板、仰拱的整體澆筑采用防干擾作業(yè)平臺(tái)保許行人通行，填充混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的100%后允許車輛通行。(6)沉降縫和施工縫處理(7)二次襯砌混凝土強(qiáng)度達(dá)到2.5mPa時(shí)，進(jìn)行拆模。(8)洞內(nèi)防水板、土工布施工(9)路面路基施工(10)管棚鋼架超前支護(hù)施工各施工段圍巖情況而定，外插角2°,管棚間搭接長(zhǎng)度為2m。8.2.5隧道施工現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)控量測(cè)(1)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的確定，監(jiān)測(cè)手段、儀表和工具的選擇。(2)施測(cè)部位和測(cè)點(diǎn)布置的確定。(3)實(shí)施計(jì)劃的制定，包括測(cè)試頻率的確定。表8-3監(jiān)控量測(cè)項(xiàng)目及頻率表序號(hào)1～15天16天～1個(gè)月大于3個(gè)月1地質(zhì)和支護(hù)狀況觀察每次爆破后進(jìn)行觀察2周邊位移1～2次/天1次/2天1次/周1～3次/月3拱頂下沉1～2次/天1次/2天1～2次/周1～3次/月4地表下沉開挖面距量斷面前后<2B時(shí)，1～2次/天開挖面距量斷面前后<5B時(shí)，1次/2天開挖面距量斷面前后>5B時(shí)，1次/周5圍巖體內(nèi)位移(洞內(nèi)設(shè)點(diǎn))1～2次/天1次/2天1～2次/周1～3次/月6圍巖體內(nèi)位移(地表設(shè)點(diǎn))7圍巖壓力及兩層支護(hù)間壓力1～2次/天1次/2天1～2次/周1～3次/月8及裂縫量測(cè)1～2次/天1次/2天1～2次/周1～3次/月9爆破震動(dòng)速度安全監(jiān)測(cè)1～2次/天1次/2天1～2次/周1～3次/月表8-4測(cè)項(xiàng)目數(shù)量表單位數(shù)量系統(tǒng)錨桿軸力監(jiān)測(cè)斷面9拱頂三點(diǎn)沉降斷面圍巖壓力斷面3鋼支撐內(nèi)力斷面3層間支護(hù)壓力斷面6支護(hù)襯砌內(nèi)力、表面應(yīng)力及裂縫斷面6圍巖內(nèi)部多點(diǎn)位移斷面18.2.5.3工程地質(zhì)與支護(hù)狀況的觀察(1)隧道地表沉降量測(cè)第93頁共153頁地表沉降縱向量測(cè)區(qū)長(zhǎng)度，見圖8.4,沿隧道縱向間距5～50m,埋深越淺，間距越小。地表沉降量在橫斷面上的測(cè)點(diǎn)布置，見圖8.5。測(cè)量區(qū)間測(cè)量區(qū)間工上臺(tái)階上臺(tái)階圖8.5地表沉降量測(cè)在橫斷面上的測(cè)點(diǎn)布置(2)隧道凈空變化(收斂)量測(cè)隧道周邊收斂量測(cè)和拱頂下沉量的測(cè)點(diǎn)布置在同一斷面內(nèi)，量測(cè)斷面的間距一般取收斂量測(cè)的基準(zhǔn)，視圍巖條件選擇為3條。如圖8.6所示。位移量測(cè)是采用隧道凈寬變化測(cè)定計(jì)(收斂計(jì))進(jìn)行。圖8.6收斂量測(cè)得基線(3)圍巖內(nèi)部位移量測(cè)圖8.7圍巖內(nèi)部位移量測(cè)測(cè)孔布置參考文獻(xiàn)[1]覃仁輝主編，隧道工程[M],重慶大學(xué)出版社，2001.12;[2]王毅才主編，隧道工程[M],人民交通出版社，2000.8;[5]陶龍光巴肇倫編著,城市地下工程[M],科學(xué)出版社，1996.11;[9]黃成光主編，公路隧道施工[M],人民交通出版社，2001.8;[9]呂康成主編，公路隧道運(yùn)營(yíng)設(shè)施[M],人民交通出版社，1998.7;[10]王海亮主編，鐵路工程爆破[M],中國(guó)鐵道出版社，2001.3;[11]EinarBroch,ChrisRogers致謝馬林頭隧道設(shè)計(jì)附錄A襯砌內(nèi)力計(jì)算IV、V級(jí)圍巖各斷面襯砌內(nèi)力計(jì)算過程如下：A.1IV級(jí)圍巖正常斷面襯砌內(nèi)力計(jì)算計(jì)算圖示如下(1)襯砌幾何尺寸軸的夾角θ|=54.0205,0?=54.2403°,截面厚度d=0.5m。馬林頭隧道設(shè)計(jì)(3)各分塊截面中心幾何要素各分塊截面中心幾何要素計(jì)算原理見5.4.3,結(jié)果見單位位移計(jì)算表。(4)主動(dòng)荷載下的內(nèi)力計(jì)算表A1單位位移計(jì)算表截面aXydI積分系數(shù)1/3000100001134267234244262534643273848222919411馬林頭隧道設(shè)計(jì)第99頁共153頁計(jì)算精度校核為：角度閉合差△≈0。②載位移根據(jù)《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》IV級(jí)圍巖中二次襯砌承擔(dān)30%的外荷載，則每一個(gè)分塊上的作用力：b?=1.04,b?=0.88,b?=0.65,bg=0.35,b?h?=0.92,h?=1.08,h,=1.25,h?=1.36,h?=1.41,表A2外力及相應(yīng)力臂截面集中力力臂QGE0000000第100頁共153頁123截面集中力力臂QGE45678900表A3M°計(jì)算表截面-Qa?-Ga?0000000001000023456789截面00100000123456789主動(dòng)荷載產(chǎn)生的彎距校核為：馬林頭隧道設(shè)計(jì)主動(dòng)荷載位移計(jì)算如下：表A5主動(dòng)位移計(jì)算截面積分系數(shù)1/30001000114223442546274829411計(jì)算精度校核如下：馬林頭隧道設(shè)計(jì)第103頁共153頁閉合差為0。③墻底位移計(jì)算單位彎距作用下的轉(zhuǎn)角：主動(dòng)荷載作用下的轉(zhuǎn)角：④解力法方程力法方程系數(shù)如下：a??=δ?+β=(44.110+240a??=δ?+fβ=(141.864+8.8175×24a??=δ?2+f2β=(784.565+8.81752×將各系數(shù)代入式(5-12),得出立法方程式如下：解方程得：⑤計(jì)算各截面內(nèi)力表A6彎距計(jì)算表截面00第104頁共153頁1234續(xù)表A6截面M56789表A7軸力計(jì)算表截面N00123456789(5)彈性抗力作用下的內(nèi)力計(jì)算第105頁共153頁抗力上零點(diǎn)設(shè)在截面5,a,=α?=46.104°,抗力最大值設(shè)在截面8,由以上計(jì)算得出相關(guān)數(shù)據(jù)如下cosa?=0.6934,cosa?=0.561,cosa?=0.3589,y,、y,直接在計(jì)算圖示上量取得到：y?=1.4095,y?=2.8077,計(jì)算得截面9的抗力值為：σ?=0.748o,。取μ=0.3,將以上計(jì)算列入下表：截面△S外θR5000001006374817950②計(jì)算單位抗力及其相應(yīng)的摩擦力在基本結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的內(nèi)力截面6756第106頁共153頁⑨⑨k8984491176376810675在計(jì)算圖示上量取各截面軸線與水平線的夾角α,由此計(jì)算N。,截面64738291⑤單位抗力及相應(yīng)摩擦力產(chǎn)生的載位移截面積分系數(shù)1/36274829411馬林頭隧道設(shè)計(jì)計(jì)算精度校核為：閉合差為0。單位抗力及相應(yīng)摩擦力作用下的轉(zhuǎn)角：ag=△o+βa=(-79.09-3065.968得出單位抗力作用下的力法方程：解得⑥計(jì)算單位抗力作用下各截面內(nèi)力單位抗力作用下的內(nèi)力計(jì)算見下表：截面M0001020第108頁共153頁沙理工大孝3040506789截面N0010203040506789⑦最大抗力值求解截面積分系數(shù)01第109頁共153頁14223442546274800019(6)計(jì)算襯砌總內(nèi)力截面MNe積分系數(shù)1/30600112542852352714472425285862463498282794873297884續(xù)表A151761∑20βa=M??βo=-0.895×240=-214.711×10-?(A8)fβa=-8.8175×214.711×10-?=-1893.214×10-6(A11)閉合馬林頭隧道設(shè)計(jì)—E7—E8—E9—E10(1)襯砌幾何尺寸(3)主動(dòng)荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算表A16單位位移計(jì)算表截面aXydI積分系數(shù)1/30001000014223448259464427344874297(4658117角度閉合差為0。閉合差為0。每一個(gè)分塊上的作用力：豎向力：Q=qb,由計(jì)算圖示得出b,如下：b?=1.54,b?=1.51,b?=1.44,b?=1.34,b?=1.2,b?=1.04,b?=0.78,bg=0.4,b?=h?=0.97,h?=1.16,h=1.35,hg=1.49,h,=1.56,h自重力：G=d×△S×γ'=1.51105×0.5×25=18.888。各分塊上各集中力對(duì)下一截面的力臂由計(jì)算圖示量得，分別記為a?、ag、a?,M)計(jì)算如下表：截面集中力力臂QGE000000012345678900截面-Qa?00000000010000234567890截面00100000123456789主動(dòng)荷載產(chǎn)生的彎距校核為：主動(dòng)荷載位移計(jì)算截面000100011422344254627482941∑③墻底位移計(jì)算單位彎距作用下的轉(zhuǎn)角：a?=δ?+fβ=(169.343+9.9509×240)×10?=2471.15a?2=δ?+f2β=(1012.06+9.59092×ap=△p+β=(-85512.67-823579.815第117頁共153頁得出立法方程式如下：289.173×10-?xp+2471.159×10-?X?p-90902471.159×10-?Xp+23088.547×10-?x?p-83696⑤計(jì)算各截面內(nèi)力截面M0012345678截面M9截面NN0012第118頁共153頁3456789(5)彈性抗力作用下的內(nèi)力計(jì)算抗力上零點(diǎn)設(shè)在截面5,a?=α?=43.3446°,抗力最大值設(shè)在截面8,a?=a?=78.8777°,cosα?=0.7272,cosa?=0.5887,cosa?=0.4002,cosag=0.1929,y?=1.5623,y,=3.1139,計(jì)算得bh段各截面抗力值為：截面△S;外θR5004000100647481494第119頁共153頁04④計(jì)算單位抗力及其相應(yīng)的摩擦力在基本結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的內(nèi)力截面67358712693684457031786在計(jì)算圖示上量取各截面軸線與水平線的夾角α,由此計(jì)算N。:截面697887967⑤單位抗力及相應(yīng)摩擦力產(chǎn)生的載位移馬林頭隧道設(shè)計(jì)計(jì)算單位抗力及相應(yīng)摩擦力產(chǎn)生的載位移如下：截面積分系數(shù)1/362748294111計(jì)算精度校核為：閉合差為0。⑥單位抗力及相應(yīng)摩擦力作用下的轉(zhuǎn)角及立法方程的系數(shù)ag=△。+βa=(-110.306-3836.753⑦單位抗力作用下的力法方程：第121頁共153頁X=-3.487kN.m⑧計(jì)算單位抗力作用下各截面內(nèi)力截面XM00010203040506789截面N0010203040506789⑨最大抗力值求解截面積分系數(shù)1/30114223442546274800019計(jì)算最大抗力如下：馬林頭隧道設(shè)計(jì)最大抗力值：(6)計(jì)算襯砌總內(nèi)力截面MNe積分系數(shù)1/306433110242532359664495541250508646064624279240485529974951104根據(jù)拱頂截面的相對(duì)轉(zhuǎn)角和相對(duì)水平位移應(yīng)為零的條件來進(jìn)行驗(yàn)算：馬林頭隧道設(shè)計(jì)閉合差△=0;fβa=-9.9509×299.358×閉合差△=0。A3V級(jí)圍巖深埋正常斷面襯砌內(nèi)力計(jì)算計(jì)算圖式如圖A3,其計(jì)算原理與上述IV級(jí)圍巖各斷面計(jì)算一致，因此不在贅述，僅將計(jì)算結(jié)果列出。(1)襯砌幾何尺寸(2)半拱軸線長(zhǎng)度S及分段軸長(zhǎng)△S馬林頭隧道設(shè)計(jì)(4)主動(dòng)荷載下的襯砌內(nèi)力計(jì)算表A32單位位移計(jì)算表截面αXydI4-1積分系數(shù)1/3000100800118421823l844182528469822708348583293548891∑4角度閉合差△≈0。根據(jù)《公路隧道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》,V級(jí)圍巖二次襯砌承擔(dān)70%的外荷載，故b?=1.19,,b?=1.06,b?=0.89,b?=0.66,b=0.36,b?h?=0.75,h?=0.94,h?=1.09,h=1.27,hg=1.38,h?=1.43截面集中力力臂QGE000000012345678900表A33M?計(jì)算表截面000000000150021324567890截面00100000123456789主動(dòng)荷載產(chǎn)生的彎距校核為：第129頁共153頁③主動(dòng)荷載位移計(jì)算表A35主動(dòng)荷載位移計(jì)算表截面積分系數(shù)001000114223442546