山岭重丘公路隧道史家山隧道施工组织设计

'二O一一届土木工程专业（隧道与城市轨道交通工程方向）毕业设计·设计说明书山岭重丘公路隧道史家山隧道施工组织设计第1章绪论1.隧道及其分类隧道通常是指作用地下的工程建筑物，一般可分为两大类：一类是修建在岩层中的，称为岩石隧道；一类是修建在土层中的，称为软土隧道。埋深较浅的隧道，一般采用明挖法施工，埋深较深的隧道一般采用暗挖法施工。2.隧道的作用及其优点隧道在山岭中不仅可以用作克服地形或高程障碍，改善线型，提高车速，缩短里程，节约燃料，节省材料，减少对植被的破坏，保护生态环境。还可用作克服落石、坍方、雪崩雪堆等危害。在城市可减少用地，构成立体交叉，解决交叉路口的拥挤堵塞，疏导交通，保护环境，提高社会综合效益。在江河、海峡、港湾地区，可不影响水路通航。修建隧道既能保证线路平顺、行车安全、提高舒适性和节约运费，又能增加隐蔽性、提高防护能力和不受气候的影响。3.隧道工程及其发展近代隧道兴起于运河时代，从十七世纪起，欧洲陆续修建了许多运河隧道。其中法国兰葵达克（Languedoc）运河隧道，建于1666年~1681年，长157m，它可能是最早用火药开凿的公路隧道。1830年前后，铁路成为新的运输手段。随着铁路运输事业的发展，隧道也越来越多，1895~1906年已出现了长约19.73km穿越阿尔卑斯山的最大铁路隧道。目前最长的铁路隧道已达53.85km。较为完善的水底隧道建于1927年，位于纽约哈德逊河底（Holland隧道。现在世界）上的长大道路隧道（2km以上）和长大水底隧道（0.5~2.0km）将近白条。最长的隧道位于瑞士中部卢塞恩湖南侧的圣哥达（StGotthard）汽车专用隧道，全长16.3km。隧道施工与地面建筑物施工不同，其空间有限，工作面狭小、光线暗，劳动条件差，给施工增加了难度。隧道工程的施工条件是极其恶劣的，体力劳动强度和施工难度都相当大。为了减轻劳动强度，人们曾经做过不懈的努力。古代一直使用“火焚法”71 二O一一届土木工程专业（隧道与城市轨道交通工程方向）毕业设计·设计说明书和铁锤钢纤等原始工具进行开挖，直到上个世纪才开始采用钻爆法作业，至今大约有一百多年的历史。在此期间发明了凿岩机。经过将近一个世纪的努力，发展成今天的高效率大型多头摇臂钻机，工人们已从繁重的体力劳动中解放出来了。和钻爆法完全不同的还有两种开挖法：一种是用于软土地层的盾构机，发明与1818年，经过一个半世纪的不断改进，已经从手工式盾构发展到机械化乃至全机械化盾构，能广泛用于各种复杂的软土地层的掘进。另一种是用于中等坚硬岩石地层的岩石隧道掘进机。目前，已经发展成大断面的带有激光导向和随机支护装置的先进的掘进机，机械化程度大大提高，加上辅助的通风除尘装置，使工作环境得到很大的改善。目前应用高压水的射流破岩技术已经过关，它能以很快的速度在花岗岩中打出炮眼，再在隧道周边用高压水切槽，然后爆破炮眼。优点是减少超挖，可以开凿任意断面形状的隧道，保护围岩，降低支护成本，并能增加自由面以降低炸药消耗和炮眼数量。但消耗功率较大，设备成本较高，技术上还未达到成熟的程度。4.新奥法施工新奥法是本世纪四十年代开始发展起来的，它是以喷射混凝土和锚杆为主要支护手段的一种方法。这种方法把隧道的衬砌支护与围岩看作是相互作用的整体，既发挥围岩的自承能力，又使支护起到加固围岩的作用。在确保隧道稳定的基础上，使设计更加经济、合理。目前这种方法还处于经验设计阶段，需在实施过程中根据现场量测数据加以修正。新奥法与传统的矿山法相比，更能结合实际地质条件。随着理论上的日益完善，将会在地下工程中得到更加广泛的应用。5.目的和意义立题的目的：毕业设计是对大学四年学习知识的检验和考察，通过这次毕业设计使学生对本专业的知识有更深一步的了解，和更深一步的掌握，以便在以后的学习工作中能够灵活的运用所学的专业知识。立题的意义：毕业设计是大学四年以来最重要的一项学习内容，是对四年所学知识的总结和运用。通过大学四年的学习，在课程设计的基础上，运用学过的基础理论和专业知识，结合工程实际，参考国家有关规范、标准、工程设计图集及其他参考资料，独立地完成所要求的设计任务。同时系统地掌握设计计算步骤、方法，培养我们分析、解决问题的能力，为以后的走上工作岗位，从事有关设计、施工等具体实践工作奠定基础。71 二O一一届土木工程专业（隧道与城市轨道交通工程方向）毕业设计·设计说明书71 二O一一届土木工程专业（隧道与城市轨道交通工程方向）毕业设计·设计说明书第2章隧道的技术标准和设计依据的规范、标准2.1隧道的技术标准(1)公路等级：山岭重丘二级公路(2)设计日车流量：近期16700辆/日、中期28500辆/日、远期38700辆/日，高峰小时交通量按日交通量的10％计算交通组成：汽油车：小轿车20％、小型客车15％、小型货车15％、中型货车15％柴油车：中型货车15％、大型客车10％、大型货车10％(3)计算行车速度:隧道几何线形与净空及接线部分按设计车速60Km/h设计，隧道照明设计则按设计车速80Km/h进行设计。(4)隧道净宽度：10.0m。(5)隧道建筑限界高度：5.0m，检修道净高：2.5m。(6)设计基准期：根据《公路隧道设计规范》（JTGD70-2004），隧道主体结构按永久性建筑设计。隧道主体结构满足100年使用年限。(7)隧道内卫生标准：CO允许浓度:正常行驶时为150ppm交通阻塞时为300ppm(20分钟内)烟雾允许浓度:正常营运时0.0075m-1交通阻滞时0.0075m-12.2设计依据的规范、标注1)国家标准《道路工程制图标准》（GBJ50162-92）《锚杆喷射混凝土支护技术规范》(GB50086-2001)《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2002）《地下工程防水技术规范》（GBJ108-87）2)交通部规范71 二O一一届土木工程专业（隧道与城市轨道交通工程方向）毕业设计·设计说明书《工程建设标准强制性条文（公路工程部分）》（建标[2002]99号）《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）《公路工程名词术语》（JTJ200-87）《公路线路设计规范》（JTJ011-94）《公路排水设计技术规范》（JTJ081-96）《公路隧道通风照明设计规范》（JTJ026.1-1999）《公路隧道设计规范》（JTJD70-2004）《公路隧道施工技术规范》（JTJ042-94）《公路水泥混凝土路面设计规范》(JTGD40-2002)此外，设计满足公路隧道设计强制性规范。71 二O一一届土木工程专业（隧道与城市轨道交通工程方向）毕业设计·设计说明书第3章工程概况3.1工程规模本工程路线起点（K0+000）位于象山县丹城镇殡仪馆前的交叉路口，与象山县丹城镇规划中的立交相连接。为满足立交接线的需要，本工程的起点设计标高在原初步设计的基础上抬高了6米。接线全长为783.84米，隧道(K0+418～K1+329)长911米。它与目前的嘭姆岭隧道一起构成连接线的上下行线，靠丹城一侧为本工程隧道进口。地形、地貌复杂。在进、出口段覆盖层较厚，隧道进口段地势低，地面起伏大。3.2自然地理条件史家山隧道所在地区属于亚热带季风气候区，属海洋性季风气候，四季分明，夏无酷暑、冬无严寒，热量充足，雨量充沛，最高温度达38.7℃，最低温度曾达-8.8℃，年平均气温为16.03℃。年平均降雨量1500mm，降水多集中在3-7月上旬和8月下旬至9月两期，年平均湿度为80%左右，该地区风向季节性变化明显，冬季多西北风，夏季多南风和东南偏南风，春秋两季风向变化不定，年平均风速5米/秒，最大风速出现在台风期。3.3区域地质构造史家山隧道位于丹城镇西侧，本隧道轴线从龙角山和彭姆岭间穿过。隧道设计全长911米，隧道经过的山体，大多坡积物覆盖，厚度一般在15米以内，局部基岩裸露。穿过两种不同的岩性地区，进口段为闪长岩，长约280米；出口段为金玻屑凝灰岩，长约630米。接触带在桩号K0+700附近，K0+418～K0+455段，地表覆盖洪坡积层厚5～7米。隧道底为强风化石英闪长岩，为Ⅱ类围岩区。K0+455～K0+480段洞身为全～强风化岩，属Ⅲ类围岩区。其间三条断裂带，一条接触带K1+270～K1+310段，洞身位于强风化岩，洞底为微风化岩，属Ⅲ类围岩区，K1+310～K1+329段，洞身位于强风化岩区，属Ⅱ类围岩区。隧道范围内地下水主要为第四纪松散孔隙水和基岩裂隙水。水量随降雨变化，地下水位则随季节变化。71 二O一一届土木工程专业（隧道与城市轨道交通工程方向）毕业设计·设计说明书3.4洞身稳定性评价(1)隧道围岩的分类及分布根据《公路隧道勘测规程》JTJ063-85附录三中有关分类标准，隧道围岩初步分类及分布见表4。(2)洞身稳定性Ⅱ类围岩稳定性差，拱部不支护易产生较大坍塌。Ⅲ类围岩稳定性较差，拱部不支护可产生较大坍塌。Ⅳ类围岩总体稳定性较好，只是在局部节理裂隙较发育处，可产生掉块及小坍塌。71 二O一一届土木工程专业（隧道与城市轨道交通工程方向）毕业设计·设计说明书第4章隧道总体设计4.1隧道平纵面线形设计4.1.1史家山隧道方案比选考虑史家山隧道与象山县丹城镇规划中的立交相连接，根据隧道中心线经过地质条件，施工组织难度、技术、经济，以及与桥、路、线型衔接。道路沿线的地形地貌、现状道路等各种控制因素，提出以下三个线路平面方案进行比选：①左线方案：本工程路线起点位于象山县丹城镇殡仪馆前的交叉路口，隧道穿过龙角山，线型为曲线。缺点：隧道与山体不够正交，隧道较长。②中线方案：隧道与象山县丹城镇规划中的立交相连接。与目前的嘭姆岭隧道一起构成连接线的上下行线，隧道轴线从龙角山和彭姆岭间低垭口穿过。垭口两侧具有良好的展线横坡。优点：隧道与山体基本正交，同时隧道长度最短。③右线方案：右线方案穿过嘭姆岭，其中已有建成的嘭姆岭隧道，两隧道一起连成双洞。从技术上讲，上述三个方案都是基本可行的。经全线综合评价，中线方案的服务功能好，越岭隧道方案最短，符合总体规划要求，可实施性最强，本次设计考虑为推荐方案。4.1.2平面设计隧道是线路的一个组成部分，因此其平面线形主要由路线方案控制，通过实地初堪，充分研究了隧道所处地域的地质情况，隧道施工及两端接线条件、经济投资以及隧道内的运营和养护条件等因素综合设计。隧道平面线形设计：在满足平面线型布设要求前提下，优先采用直线隧道方案。本项目隧道设计采用了直线隧道方案，隧道平面线型为直线。71 二O一一届土木工程专业（隧道与城市轨道交通工程方向）毕业设计·设计说明书4.1.3纵断面设计1.总体线形纵面线形设计综合考虑了地形、地质条件、通风、排水、施工及隧道两端的接线条件，隧道洞身纵断面设计为：进口路面设计标高：27.92m，地面标高：49.94m；出口路面设计标高：52.89m，地面标高：71.56m。2.洞口位置的确定洞口位置应根据地形、地质、水文等条件着重考虑边坡及仰坡的稳定，隧道工作者在实践中提出确定隧道位置、宜“早进洞、晚出洞”。宁可让隧道稍长些，避免开挖高边坡路堑，这也有利于保护自然环境。当然“早进晚出”并不是说盲目地把隧道定得越长越好，而是应当更着重地从安全和环保方面来考虑问题。在一般情况下，这一指导思想是符合实际。根据我国实践经验，在不同地形、地质条件下，确定隧道洞门位置时应考虑以下原则：①要避开不良地质地段，如滑坡、崩塌、岩堆、危岩落石、泥石流等处。②当洞口位于沟谷内时，应尽量避免设置在汇水区的中央，洞口要选在沟的一侧。③位于悬崖陡壁下的洞口，一般不宜切削原山坡，当坡面及岩顶稳定，无危石存在，可贴壁进洞。否则应延伸洞口设置明洞。④漫坡浅埋段洞口位置，应结合路堑地质、少占农田、弃碴、填方利用、排水条件及有利施工等因素综合分析确定。⑤早进晚出的原则，具体落实在洞口边、仰坡开挖高度的控制上。⑥洞口的线路走向应尽量和该处地形等高线正交，这样可不造成一侧开挖面畸高．同时应注意避免另侧岩壁过薄致产生偏压危害。⑦洞口最好有一方开阔平缓场所，用作施工基地。如果桥隧相连，洞口位置还要考虑相关工程的需要。1)进洞口位置比选71 二O一一届土木工程专业（隧道与城市轨道交通工程方向）毕业设计·设计说明书图4.1进口方案比选图(单位：m)进口处围岩属于Ⅴ级，地形属于陡坡，埋深较浅，地面高程49.94米。由于地形较陡，这是方案选择时应该考虑的主要因素之一，所以综合考虑成洞条件较好的地段和开挖量较少的地方进洞。史家山隧道进口洞门位置方案比选表表4.1方案洞口地质挖方结构施工造价环保效果综合（一）K0+398风化厚度大埋深浅，不利于洞口稳定挖方小，围岩本身埋深浅，受扰动影响大，不稳定安全性好较复杂高刷坡小，对原有植被破坏小，好一般（二）CK0+418埋深适当，对洞口稳定较有利挖方适中，对围岩扰动不大，有利于洞口稳定。与等高线基本正交，安全较性好容易中刷坡一般，对原有植被有一定破坏，中较好（三）CK0+468埋深大，围岩较好大，对山体稳定破坏较严重安全性好较难高刷坡大，严重破坏植被,差较差综合以上比较结果可以看出，方案二即洞口位置为K0+418处为最佳方案。该处地面标高49.94米，设计标高27.92米，故作为本设计最终洞门位置。2)出口洞门位置比选出洞口山体较为陡峭，洞口轴线与地面等高线斜交，围岩属于Ⅴ级，前后出洞对工程开挖量影响较大，考虑隧道施工、运营和安全因素，尽量减少附近地表建筑的影响。71 二O一一届土木工程专业（隧道与城市轨道交通工程方向）毕业设计·设计说明书方案一埋深不够，需要回填，且增加了隧道的长度，加大了投入，施工难度大。方案三埋深相对较大，导致开挖土石方量增加，破坏山体植被，不利于环保；且在K1+270～K1+310段有一条断裂带，围岩较差。图4.2出口方案比选图(单位：m)综合考虑方案二相对更加经济合理，既减少了开挖量维护生态平衡，也缩短了隧道长度降低建筑费用，减小施工难度。故选择二号方案出洞，即出洞桩号K1+329。出洞口桩号为K1+329，地面标高为71.56米，地面设计标高52.89米,作为本设计最终洞门位置。史家山隧道出口洞门位置方案比选表表4.2方案洞口地质挖方结构施工造价环保效果综合（一）CK30+000埋深浅，穿过强风化层，不利于洞口稳定挖方小，埋深浅，受扰动影响大，不稳定较安全较难低刷坡小，对原有植被破坏小，环保效果好较差（二）CK30+020埋深适当，，对洞口稳定有利挖方适中，对围岩扰动不大，有利于洞口稳定安全容易中刷坡一般，对原有植被有一定破坏，环保效果中较好（三）CK30+030埋深大，稳定性好挖方过大，对山体稳定破坏较严重安全较难高刷坡大，严重破坏植被,环保效果差较差4.2隧道建筑限界与内轮廓设计4.2.1隧道建筑限界公路隧道横断面设计内容包括以下两个方面：其一是公路等级确定隧道建筑限界，其二就是确定净空断面大小及隧道内轮廓形状和几何尺寸。71 二O一一届土木工程专业（隧道与城市轨道交通工程方向）毕业设计·设计说明书所谓隧道建筑限界是为保证隧道内各种交通的正常运行与安全，而规定在一定宽度和高度范围内不得有任何部件侵入的空间限界。各级公路隧道建筑限界基本宽度应按表4.3执行，并符合以下规定：①建筑限界高度，高速公路、一级公路、二级公路取5.0m；三、四级公路取4.5m.②当设置检修道或人行道时，不设余宽；当不设置检修道或人行道时，应设不小于25cm的余宽。③隧道路面横坡，当隧道为单向交通时，应取单面坡；当隧道为双向交通时，可取双面坡。坡度应根据隧道长度，平、纵线形等因素综合分析确定，一般可采用1.5%～2.0％。④当路面采用单面坡时，建筑限界底边线与路面重合；当采用双面坡时，建筑限界底边线应水平置于路面最高处。对于高速公路和一级公路隧道内应设置检修道。其它等级公路隧道，应根据隧道所在地区的行人密度、隧道长度、交通量及交通安全等因素确定人行道的设置。检修道或人行道宜双侧设置；检修道或人行道的宽度按表4.3规定选取。检修道或人行道的高度可按20～80cm取值，并综合考虑以下因素：①检修人员步行时的安全；②紧急情况时，驾乘人员拿取消防设备方便；③满足其下放置电缆、给水管等的空间尺寸要求。公路隧道建筑限界横断面组成最小宽度（单位：m）表4.3公路等级设计速度（km/h）车道宽度wM向宽度L余宽c人行道R检修道J隧道建筑限界净宽左侧右侧设检修道设人行道不设检修道、人行道左侧LL右侧LR高速公路一级公路1203.7520.751.250.750.7511.001003.75x20.501.000.750.7510.50803.75x20.500.750.750.7510.25603.50x20.500.750.750.759.75二级公路三级公路803.75x20.750.751.0011.0071 二O一一届土木工程专业（隧道与城市轨道交通工程方向）毕业设计·设计说明书四级公路603.50x20.500.501.0010.00403.50x20.250.250.759.00303.25x20.250.250.257.50203.00x20.250.250.257.00现拟定限界如图4.3所示：图4.3隧道限界图(单位：cm)4.2.2内轮廓设计在进行净空断面大小、隧道内轮廓形状和几何尺寸设计时除应符合隧道建筑限界的规定外，还应综合考虑洞内路面、排水设施、装饰的需要，并为通风、照明、消防、监控、营运管理等设施提供安装空间。并根据围岩性质、围岩变形、施工方法等因素产生的预留富裕量，来确定的内轮廓形状及尺寸；以达到安全、经济、合理的目的。现拟定三个方案进行比选：方案一：在顶板以上设置大断面通风管道的断面，侧墙为曲墙，其尺寸如图4.4所示，适用于长度很长、需要通风面积很大的隧道，本隧道为长911米的中长隧道，设置大断面通风不经济且增大了开挖量，故不是本隧道的优选方案。方案二：适应于围岩情况一般的例如Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级围岩，有一定侧压力，有偏压是需加带仰拱以使衬砌断面闭合，并过渡圆滑，适合受力特点。本方案断面利用率高、经济性好。为本隧道优先采用方案。具体尺寸如图4.5所示。方案三：侧墙为直墙，具体尺寸见图4.6。适用于无明显断层和围岩结构完整的地质条件，如Ⅰ、Ⅱ级完整围岩，不能抵抗较大侧压力，一般也不设置仰拱。另外，本方案开挖对围岩要求高。史家山隧道围岩等级主要为Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级，故不选用此方案。71 二O一一届土木工程专业（隧道与城市轨道交通工程方向）毕业设计·设计说明书图4.4方案一：内轮廓图(单位：cm)图4.5方案二：内轮廓图(单位：cm)71 二O一一届土木工程专业（隧道与城市轨道交通工程方向）毕业设计·设计说明书图4.6方案三：内轮廓图(单位：cm)隧道内轮廓比选表4.4方案隧道净空（m2）结构受力经济性通风条件断面利用率综合比较一95.43较好中等较好较低较差二71.78好较高较好较高好三59.77较差好好高一般史家山隧道所处围岩较差，Ⅴ级围岩分布在洞口段，其他洞身段为Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级围岩，其中Ⅲ，Ⅳ级围岩所占比例最大。根据隧道衬砌尽可能采用一种断面形式的需要，综合选取方案二为比选结果，对于洞身Ⅲ级围岩地段采用不带仰拱的衬砌断面，洞口Ⅳ、Ⅴ级围岩采用带仰拱衬砌断面，保证断面形式尽可能圆顺，减少衬砌围岩中产生较大的应力集中，并通过不同的衬砌参数来满足各自受力要求，同时满足了经济性要求。71 二O一一届土木工程专业（隧道与城市轨道交通工程方向）毕业设计·设计说明书第5章隧道结构设计5.1隧道洞门设计5.1.1隧道洞门的选择隧道洞门是隧道洞口用圬工砌筑并加以建筑装饰的支挡结构物。洞门的作用在于支挡洞口正面仰被和路堑边坡，拦截仰坡上方的小量剥落、掉块、保持边仰坡的稳定，并将坡面汇水引离隧道，保证洞口路线的安全。洞门还是隧道唯一的外露部分，对它进行适当的建筑艺术处理，可起到美化环境的作用。1.隧道洞门的类型及适用条件隧道洞门的形式很多，从构造形式上大致可分为：端墙式、翼墙式、台阶式、柱式、削竹式、喇叭口式等。各种洞门的形式及特点见表5.1。常见隧道门形式及适用条件表表5.1基本形式适用条件及特点例图端墙式端墙式洞门俗称一字式洞门，适用于自然山坡陡峻，洞口地形开阔，岩层较为坚硬完整，山体压力很小，开挖坡度1:0.3～1:0.5的洞口地段。这种洞门具有结构简单、工程量小、施工简便的优点，在岩层较好时使用最为经济。唯洞门顶排水条件稍差，若横向山坡一侧较低时，宜开挖沟槽横向引排。71 二O一一届土木工程专业（隧道与城市轨道交通工程方向）毕业设计·设计说明书柱式柱式洞门是从端墙式洞门发展而来的。当岩层有较大主动侧压力时；如采用端墙式洞门则过于安全、浪费圬工；为此，区别受力大小，设计成横向不等厚、最厚部位即呈柱形的柱式洞门。柱式洞门运用于洞口地形较陡，有较大侧压力的地段，或洞口处地位狭窄，设置翼墙无良好基础时，其仰坡开挖坡度为l:0.5～l:0.75。此外．在城市、风景区，采用柱式洞门较为雄伟美观。翼墙式翼墙式洞门是在端墙式洞门的两侧或一侧加设翼墙(挡墙)而成。翼墙起支撑端墙及保持路堑边坡稳定的作用．同时对减少洞口开挖高度和压缩端墙宽度均为有利。由于翼墙与端墙很大一部分面积相接触，设计时考虑其共同作用，可节省大量圬工，且能增加洞门的抗滑和抗倾覆稳定性。因此，当地质条件较差，仰、边坡较缓时，通常均采用翼墙式洞门。台阶式傍山隧道洞口，地而横坡较陡，为了适应地形，减少开挖，多采用如图右所示的台阶式洞门。亦称偏压隧道门。它在靠山侧通常用设置挡墙，以降低边坡开挖高度，并压缩端墙宽度。低山坡一侧，如地质饺差，地面较高，也可采用矮挡墙。选用台阶式洞门时，通常需要根据洞口地形地质条件，与采用明洞作技术经济比较。2.隧道洞门的构造要求(1)洞口仰坡坡脚至洞门墙背的水平距离不宜小于1.5m，洞门端墙与仰坡之间水沟的沟底至衬砌拱顶外缘的高度不小于1.0m，洞门墙顶高出仰坡脚不小于0.5m,(2)洞门墙应根据实际需要设置仲缩缝、沉降缝和泄水孔；洞门墙的厚度可按计算或结合其它工程类比确定。(3)洞门墙基础必须置于稳固地基上，应视地形及地质条件，埋置足够的深度，保证洞门的稳定。(4)松软地基上的基础，可采取加固基础措施。71 二O一一届土木工程专业（隧道与城市轨道交通工程方向）毕业设计·设计说明书(5)洞门结构应满足抗震要求。本隧道进出口路线地形较为陡峭，采用端墙式洞门，能满足结构安全的要求。5.1.2隧道洞门结构设计1.计算假设及相关规定洞门的端墙和翼墙均可视为墙背承受土压力的挡土墙结构，根据挡土墙理论设计。本端墙式洞门按计算挡土墙的方法分别核算各不同墙高截面的稳定性和强度，以此决定端墙的厚度和尺寸。为简化洞门墙的计算方法和便于施工，只检算端墙最大受力部位的稳定性和强度，据此确定整个端墙的厚度和尺寸，这样虽增加了一些圬工量，但从施工观点看，却是合理的。由于洞门端墙紧靠衬砌，又嵌入边坡内，故其受力条件较挡土墙为好。此有利因素可作为安全储备．在计算中是不予考虑的。洞门翼墙与端墙一样，也可采用分条方法取条带计算。由于翼墙与端墙是整体作用的；故在计算端墙时，应考虑翼墙对端墙的支撑作用。计算时先检算翼墙本身的稳定性和强度，然后再检算端墙最大受力部位的强度及其与翼墙一起的滑动稳定。在计算翼墙时，翼墙与端墙连结面的抗剪作用是不考虑的。按挡土墙结构计算洞门墙时，设计是按极限状态验算其强度，并验算绕墙趾倾覆及沿基底滑动的稳定性。验算时依据表5.2的规定，并应符合《公路路基设计规范》、《公路砖石及混凝土桥涵设计规范》、《公路桥涵地基与基础设计规范》的有关规定。洞门墙的主要检算规定表表5.2墙身截面荷载效应值Sd≤结构抗力效应值Rd（按极限状态计算）墙身截面荷载效应值Sd≤结构抗力效应值Rd（按极限状态计算）墙身截面偏心距e≤0.3倍截面厚度滑动稳定安全系数KO≥1.3基底应力σ≤地基容许承载倾覆稳定安全系数Ko≥1.6基底偏心距e岩石地基≤H/5～B/4；土质地基≤B/6（B为墙底厚度）洞门设计计算参数数按现场试验资料采用。缺乏的试验资料，参照表5.3选用。洞门设计计算参数数表表5.3仰坡坡率计算摩擦角φ(O)重度γ(kN/m3)基底摩擦系数f基底控制压应力(MPa)1:0.570250.600.801:0.7560240.500.601:150200.400.40～0.3571 二O一一届土木工程专业（隧道与城市轨道交通工程方向）毕业设计·设计说明书1:1.2543～45180.400.30～0.2s1:1.538～40170.35～0.400.252.洞门结构计算1)计算数据①地质特征：Ⅴ级围岩，端墙背后采用粗颗粒土回填。地层容重ｒ=19kN/m3地层计算摩擦角Ф=60°基底摩擦系数ｆ=0.50基底设计控制压应力［σ］=0.60MPa②、建筑材料容重：C25钢筋混凝土容重r=25kN/m33.洞门主要验算洞门结构按挡土墙计算允许应力，并验算绕墙趾倾覆及基底滑动的稳定性。验算符合下列标准：墙身截面荷载效应Sd≤结构抗力效应值Rd墙身截面偏心距e≤0.3截面宽度基底应力σ≤地基允许承载力基底偏心距E岩石基底≤B/4，土质≤B/6滑动稳定系数Kc≥1.3倾覆稳定系数K0≥1.61)计算及基本数据墙厚1.5m，墙背倾角α=5.71°，仰坡坡角ε=53.13°，围岩计算摩擦角Ф=60°，基底摩擦系数f=0.5,tanα=0.1,tanε=1.33,tanФ=1.7322)土压力计算最危险破裂面与垂直面之间的夹角=0.402(ω=21.90°)(5.1)＝2/（0.402-0.1）＝6.62m(5.2)71 二O一一届土木工程专业（隧道与城市轨道交通工程方向）毕业设计·设计说明书=0.08(5.3)=2.67m(5.4)=70.47kN(每延米)(5.5)3)端墙稳定性、强度验算由于土压力和冻胀力不同时考虑，这里我们考虑土压力的计算。端墙自重量：G=12×1.5×1×25=450kN（每延米）抗倾覆稳定性力臂：y1＝×1.0+tan5.71°××12=1.10my2＝×12=4.0m土压力大小：E=70.47kN验算：KO=(5.6)=1.76＞1.6（满足）4)抗滑稳定性验算：全墙稳定力系对墙趾的总力矩∑：MY＝G×(B/2+0.5×Htanα)(5.7)=450×（1.5/2+0.5×12×0.1）=607.5kN.m全墙倾覆力系对墙趾的总力矩：∑M0＝E×H/3(5.8)=70.47×12/3=281.88kN.m总竖向荷载：∑N=G×cosα+EX×sinα(5.9)=450×cos5.71°+70.47×sin5.71°=454.78kNKc=(5.10)=1.96＞1.3（满足）5)基底偏心距验算：∑N对脚趾的力臂：C=（∑MY-∑M0）/∑N=0.716(5.11)71 二O一一届土木工程专业（隧道与城市轨道交通工程方向）毕业设计·设计说明书e=B/2-C(5.12)e=1.8/2-0.716=0.184＜B/4=0.45（满足）各项指标都达到标准，设计尺寸合理，受力符合要求，尺寸建议按以上数据取值。综上计算，出口洞门端墙设计符合标准。洞门设计图详见附图SJ-16和SJ-17。5.2隧道衬砌结构设计5.2.1衬砌结构形式的选择公路隧道衬砌结构类型大体上分为以下各种类型:1)厚拱薄墙衬砌拱脚较厚、边墙较薄的衬砌称为厚拱薄墙衬砌。对坚硬完整水平压力较小的洞室可采用厚拱薄墙衬砌，如图5.1所示。2)直墙拱形衬砌由拱圈、竖直边墙和底板(或仰拱)组成，是最为普遍采用的——种结构型式。如图5.2所示。3)曲墙拱形衬砌由拱圈、曲墙和底扳(或仰拱组成，如图5.3所示。围岩具有较大的垂直压力和水平压力时，可采用曲墙拱形衬砌。遇洞室底部地层软弱或为膨胀性地层时，应采用底部结构为仰拱的曲墙拱形衬砌，将整个衬砌围成封闭形式，以加大结构的整体刚度。图5.1厚拱薄墙衬砌图5.2直墙拱衬砌图5.3曲墙拱衬砌4)喷锚衬砌由喷混凝土、钢筋网喷混凝土、锚杆喷混凝土或锚杆钢筋网喷混凝土、钢纤维喷混凝土等构成的衬砌。有时作为初期支护与混凝土衬砌形成复合式衬砌，如图5.4所示。5)复合式衬砌71 二O一一届土木工程专业（隧道与城市轨道交通工程方向）毕业设计·设计说明书图5.4喷锚衬砌图5.5复合式衬砌分两次修筑、中间加没薄膜防水层的衬砌称为复合式讨砌，如图5.5所示。复合式衬砌的外层常为锚喷支护，内层常为混凝土整体式衬砌。本隧道衬砌设计根据新奥法原理，选用复合衬砌，初期支护采用锚喷支护，使围岩和支护结构形成共同承载结构，以合理利用围岩承载能力。通过现场监控量测确定二次衬砌的支护时机。5.2.2支护结构参数确定本设计支护参数按工程类比结合本隧道工程地质条件拟定，再通过有限元方法对所拟定的支护参数进行验算，以确定参数的安全性及可行性。衬砌支护参数见表5.4。衬砌支护参数总表表5.4项目衬砌类型初期支护二次衬砌仰拱（cm）喷射混凝土锚杆钢筋网刚架混凝土规格厚度(cm)位置规格长度（m）间距（cm）规格厚度(cm)Ⅴ洞口加强段C2525拱墙、仰拱Φ25中空注浆锚杆3.580×80梅花形布置@20×20拱、墙拱墙C256060Ⅴ级围岩段C2525拱墙、仰拱Φ25中空注浆锚杆3.580×80梅花形布置@20×20拱、墙拱墙、仰拱C254545IV级围岩段C2022拱墙Φ25中空注浆锚杆3100×100梅花形布置@25×25拱、墙拱墙C253535Ⅲ级围岩段C2010拱墙Φ25中空注浆锚杆2.5100×100梅花形布置@25×25局部C2535史家山隧道全隧共设置衬砌结构类型如下：71 二O一一届土木工程专业（隧道与城市轨道交通工程方向）毕业设计·设计说明书A：锚杆长350厘米，间距80厘米，喷砼厚25厘米，模筑砼厚45厘米。适用于Ⅱ类围岩。B:锚杆长350厘米，间距80厘米，喷砼厚25厘米，模筑砼厚60厘米。适用于Ⅱ类围岩洞口加强段。C：锚杆长300厘米，间距100厘米，喷砼厚22厘米，模筑砼厚35厘米。适用于Ⅲ类围岩。D：锚杆长250厘米，间距100厘米，喷砼厚10厘米，模筑砼厚35厘米。适用于Ⅳ类围岩。5.2.3衬砌内力及配筋计算1.衬砌设计根据《公路隧道设计规范》（JTGD70-2004）规定，由于岩土体介质通常具有明显的不确定特征，岩土工程问题分析中经验常起主导作用，规范中规定Ⅰ~Ⅴ级围岩中复合衬砌的初期支护主要按工程类比法设计，即参照已往工程实例确定支护参数。经验表明，Ⅰ~Ⅲ级围岩具有较强的自支撑能力，对其施作薄层喷射混凝土和少量锚杆后即可保持稳定，因而不必计算；Ⅳ、Ⅴ级围岩则在根据经验选定支护参数后仍需进行检验计算。所以，Ⅳ、Ⅴ级围岩段衬砌在选定支护参数后，需要进行验算，并通过计算配筋。2.支护参数根据规范规定，Ⅳ级围岩初期支护选择为22cm厚C25喷射混凝土，拱墙铺设φ8钢筋网，间距25cm×25cm，拱部、侧墙均设置RD25-5型中空螺旋注浆锚杆（外径25mm，壁厚5mm），L=3.0m，间距100cm×100cm，拱、墙设置格栅钢拱架，钢拱架采用15cm高格栅钢拱架，间距1m；防水层为1.2mm厚EVA防水卷材，400g/m2无纺土工布；二次衬砌为35cm厚C25钢筋混凝土；预留变形8cm。Ⅴ级围岩段初期支护选择为25cm厚C25喷射混凝土，拱、墙铺设φ8钢筋网，间距20cm×20cm，墙拱部、侧墙均设置RD25-5型中空螺旋注浆锚杆（外径25mm，壁厚5mm），L=3.5m，间距80cm×80cm，拱、墙设置钢拱架，钢拱架采用I18工字钢，间距0.8m；防水层为1.2mm厚EVA防水卷材，400g/m2无纺土工布；二次衬砌为60cm厚C25钢筋混凝土；预留变形10cm。3.衬砌内力计算(1)设计基本资料本隧道设计单洞双向两车道隧道方案，隧道平面线型为直线，隧道纵断面采用2.733%的单面坡。隧道最大埋深约65m，最小埋深约12m。71 二O一一届土木工程专业（隧道与城市轨道交通工程方向）毕业设计·设计说明书本计算书验算断面类型为Ⅳ级围岩复合式衬砌和V级围岩复合式（加强）衬砌，如下图5.6～5.7所示。图5.6Ⅳ级围岩段（加强）衬砌断面图（单位：cm）图5.7Ⅴ级围岩段（加强）衬砌断面图（单位：cm）a.岩体特性71 二O一一届土木工程专业（隧道与城市轨道交通工程方向）毕业设计·设计说明书Ⅳ级围岩：隧道埋深为深埋；埋深，计算摩擦角，岩体重度，围岩的弹性反力系数。基底围岩弹性反力系数。Ⅴ级围岩：隧道埋深为浅埋；埋深，计算摩擦角，岩体重度，围岩的弹性反力系数。基底围岩弹性反力系数。b.衬砌材料采用C25钢筋混凝土，重度，弹性模量。混凝土衬砌轴心抗压强度标准值，混凝土轴心抗拉强度标准值。混凝土极限抗压强度，极限抗拉强度。c.结构尺寸,,，，，,,隧道断面加宽。(2)结构计算采用MIDAS/GTS有限元分析软件对史家山隧道Ⅳ级围岩复合式衬砌和Ⅴ级围岩复合式衬砌进行结构计算，隧道计算模型采用荷载结构法。边界条件采用一定刚度的弹簧（只能受压）模拟地层对结构变形的约束作用。本隧道的地下水主要为第四纪松散孔隙水和基岩裂隙水。水量随降雨变化，地下水位则随季节变化。针对本隧道的水文地质情况和岩性特点，分别采用相应的防排水原则：主要采用“以排为主，防、排、截、堵相结合，综合治理”的原则。地下结构设计，应根据结构型式、受力条件、地下水情况等因素，对结构整体可能出现的最不利组合进行计算。本次计算主要考虑了结构自重、地层压力等永久荷载。1)荷载计算①结构自重：为沿衬砌横断面分布的竖向荷载；②竖向地层压力：暗挖隧道按围岩等级、覆盖层厚度、开挖毛洞宽度判别隧道是浅埋或深埋，分别按浅埋或深埋计算竖向地层压力。③水平地层压力：暗挖隧道按围岩等级、覆盖层厚度、开挖毛洞宽度判别隧道是浅埋或深埋，分别按浅埋或深埋计算水平地层压力。④侧向地层抗力和地基反力：根据结构型式及其在荷载作用下的变形、结构的刚度、施工方法及加固措施合理确定。2)计算模型71 二O一一届土木工程专业（隧道与城市轨道交通工程方向）毕业设计·设计说明书采用主动荷载加地层弹性约束模型按平面杆系有限元法进行计算。地层与结构的共同作用采用地层弹簧模拟，二衬的内力计算模型如下图5.8~5.9所示。3)验算衬砌截面形式验算衬砌截面形式见表5.5。(3)计算参数隧道二次衬砌采用钢筋混凝土结构，混凝土标号为C25，钢筋为HRB335。根据《公路隧道设计规范》可以得到，弹性模量=29.5GPa；钢筋混凝土材料重度=25。图5.8深埋隧道荷载结构计算模型图5.9浅埋隧道荷载结构计算模型验算衬砌截面形式表5.5围岩级别类型衬砌厚度配筋拱墙（mm）仰拱（mm）Ⅳ正洞（深埋）350350Φ20@25071 二O一一届土木工程专业（隧道与城市轨道交通工程方向）毕业设计·设计说明书Ⅴ正洞（浅埋）600600Φ22@250根据计算可以得到作用在隧道结构上的荷载，列于表5.6中。按照《公路隧道设计规范》（JTGD70-2004）条文说明9.2.5条中的表9-1(详见附录)考虑二衬承受围岩压力的比例如下：IV级围岩40%，V级围岩60%。对表5.6的围岩压力进行折减得到作用于二衬的围岩压力如表5.7。永久荷载表5.6围岩等级类型水压力（MPa）围岩压力竖向荷载q1(KPa)侧向荷载E1(KPa)侧向荷载E2(KPa)Ⅳ正洞（深埋）—128.4628.9028.90Ⅴ正洞（浅埋）—243.4363.74102.82作用于二衬的永久荷载表5.7围岩等级类型水压力（MPa）围岩压力竖向荷载q1(KPa)侧向荷载E1(KPa)侧向荷载E2(KPa)Ⅳ正洞（深埋）—51.38411.5611.56Ⅴ正洞（浅埋）—146.05838.24461.69(4)Ⅳ级围岩复合式衬砌计算1)衬砌内力图5.10弯矩图（单位：KN·m）71 二O一一届土木工程专业（隧道与城市轨道交通工程方向）毕业设计·设计说明书图5.11轴力图（单位：KN）Ⅳ级围岩复合式衬砌内力值表5.8构件计算内力弯距（kN·m）轴力（kN）内侧外侧拱顶34.4238.4拱腰25.39385.18墙脚29.99434.11仰拱11.4409.642)衬砌验算①拱顶又，，，可得(5.13)②拱腰又，，可得，71 二O一一届土木工程专业（隧道与城市轨道交通工程方向）毕业设计·设计说明书(5.14)③墙角偏心检查各截面位置均满足安全系数K>2，偏心距均小于，其他截面均小于0.55，不用验算裂缝宽度。Ⅳ级围岩复合式衬砌设计满足结构容许应力和抗裂要求，设计方案是合理的。(5)Ⅴ级围岩复合式衬砌计算1)衬砌内力图5.12弯矩图（单位：KN·m）图5.13轴力图（单位：KN）71 二O一一届土木工程专业（隧道与城市轨道交通工程方向）毕业设计·设计说明书Ⅴ级围岩复合式衬砌内力值表5.9构件计算内力弯距（kN·m）轴力（kN）内侧外侧拱顶155.63583.08拱腰123.75953.55墙脚143.701077.05仰拱95.771015.302)衬砌验算①拱顶又，，，可得②拱腰又，，可得③墙角偏心检查各截面位置均满足安全系数K>2，偏心距均小于，其他截面均小于0.55，不用验算裂缝宽度。V级围岩复合式衬砌设计满足结构容许应力和抗裂要求，设计方案是合理的。(6)Ⅲ级围岩段衬砌设计根据《公路隧道设计规范》（JTGD70-2004）规定，由于岩土体介质通常具有明显的不确定特征，岩土工程问题分析中经验长起主导作用，规范中规定Ⅰ~Ⅴ级围岩中复合衬砌的初期支护主要按工程类比法设计，即参照已往工程实例确定支护参数。经验表明，Ⅰ~Ⅲ级围岩具有较强的自支撑能力，对其施作薄层喷射混凝土和少量锚杆后即可保持稳定，因而不必计算；Ⅳ、Ⅴ71 二O一一届土木工程专业（隧道与城市轨道交通工程方向）毕业设计·设计说明书级围岩则在根据经验选定支护参数后仍需进行检验计算。所以，Ⅲ级围岩段衬砌在选定支护参数后，只需要进行构造配筋即可。1)支护参数根据规范规定，Ⅲ级围岩段初期支护选择为10cm厚C25喷射混凝土，拱、铺设8钢筋网，间距25cm×25cm，局部设置锚杆；防水层为1.2mm厚EVA防水卷材，400g/㎡无纺布；二次衬砌为35cm厚C25钢筋混凝土。2)配筋计算根据规范规定，最小配筋率为0.2%，所以Ⅲ级围岩段：，选用514，间距250mm，。配筋图如图5.14所示。图5.14Ⅲ级围岩配筋图(单位：mm)4.配筋计算(1)Ⅳ级围岩配筋计算根据内力图可得：最大正弯矩为M=39.19kN·m，轴力为N=434.11kN；最大负弯矩为M=34.40kN·m，轴力为N=238.40kN；1)按结构承受的最大正弯矩配筋计算矩形截面的配筋计算：M=39.19，N=434.11b=1000mm，h=350mm；初始偏心距：。根据所取的计算模型，因为所以取偏心矩增大系数，。设，71 二O一一届土木工程专业（隧道与城市轨道交通工程方向）毕业设计·设计说明书(5.15)故可按大偏心受压情况进行设计。由，，得到受压区高度而(5.16)显然又(5.17)显然有。取，故选择每侧钢筋为520，即，，间距250mm。2)结构承受最大负弯矩的配筋计算混凝土C25，偏心受压，HRB335钢材M=34.40kN·m；N=238.40kN。初始偏心距：。根据所取的计算模型，因为所以取偏心矩增大系数，。设，故可按大偏心受压情况进行设计。由,,得到受压区高度：而由71 二O一一届土木工程专业（隧道与城市轨道交通工程方向）毕业设计·设计说明书同样有。取，故选择每侧钢筋为520，即，，间距250mm。配筋图见图5.15。图5.15Ⅳ级围岩配筋图(单位：mm)(2)Ⅴ级围岩配筋计算根据内力图可得：最大正弯矩为M=163.66kN·m，轴力为N=1077.05kN；最大负弯矩为M=155.63kN·m，轴力为N=583.08kN；1)按结构承受的最大正弯矩配筋计算矩形截面的配筋计算：M=163.66，N=1077.05kN；b=1000mm，h=600mm；初始偏心距：。根据所取的计算模型，因为所以取偏心矩增大系数，。设，故可按大偏心受压情况进行设计。由，，得到受压区高度而（5.18）由式（5.19）71 二O一一届土木工程专业（隧道与城市轨道交通工程方向）毕业设计·设计说明书显然有。故可按构造配筋，取，故选择每侧钢筋为522，即，，间距250mm。2)结构承受最大负弯矩的配筋计算混凝土C25，偏心受压，HRB335钢材M=155.63kN·m；N=583.08kN。矩形截面的配筋计算：M=155.63，N=583.08kN；b=1000mm，h=600mm；初始偏心距：。根据所取的计算模型，因为所以取偏心矩增大系数，。设，故可按大偏心受压情况进行设计。由，，得到受压区高度而由同样有。故可按构造配筋，取，故选择每侧钢筋为522，即，，间距250mm。配筋图见图5.16图5.16Ⅴ级围岩配筋图(单位：mm)71 二O一一届土木工程专业（隧道与城市轨道交通工程方向）毕业设计·设计说明书5.3支护结构验算(1)Ⅴ级围岩复合式衬砌段地段该段主要为Ⅴ级围岩浅埋段，水文地质条件一般。该段属浅埋段，其验算采用MIDAS/GTS有限元分析软件程序1)建模参数：围岩：变形模量E=1.5GPa泊松比μ=0.4比重γ=19kN/m3摩擦角φ=25°粘聚力C=100kPa锚杆：长度L=3.5m半径R=25mm弹性模量E=210GPa初期支护：C25混凝土：弹性模量E=23GPa泊松比μ=0.2比重γ=22kN/m3二次衬砌：C25混凝土：弹性模量E=29.5GPa泊松比μ=0.2比重γ=23kN/m3本隧道Ⅴ级围岩地带采用中壁墙法施工，施工组织设计图见附图SJ-23。隧道左右方围岩宽度和下方围岩高度均取为开挖高度的2-3倍左右即30m安全。由于围岩不稳定，这类围岩中隧道采用中墙壁法开挖。共分为12个施工步。建立模型及网格划分如图5.17：图5.17Ⅴ级围岩网格划分图(2)锚杆轴力71 二O一一届土木工程专业（隧道与城市轨道交通工程方向）毕业设计·设计说明书采用Φ25中空注浆锚杆，其弹性模量E=210GPa。其中最大轴力为48.5766kN。锚杆轴力见图5.29。锚杆断面积A=3.14×0.01252=0.00049m2，HRB335钢筋的抗拉强度设计值为280Mpa，其抗拉力大小为2800.00049=137.2KN，所以锚杆具有足够的安全度，整个系统锚杆受力分布合理。满足设计要求。.图5.29锚杆最终阶段轴力图（单位：kN）(3)初喷混凝轴力和弯矩图喷射混凝土采用C25混凝土，弹性模量E=23GPa，泊松比ν=0.2，喷射厚度为0.25m。在MIDAS/GTS有限元分析软件中是定义为梁单元来进行计算的。轴力图和弯矩图分别见图5.30和图5.31。图5.30初喷混凝土轴力图（单位：kN）71 二O一一届土木工程专业（隧道与城市轨道交通工程方向）毕业设计·设计说明书其最大值为-801.197kPa。最小值为-138.011kPa。图5.31初喷混凝土弯矩图（单位：kN·m）其中最小值为+141.186kN·m。最大值为-5.8853kN·m。5.4隧道的施工量测1)施工量侧是新奥法的重要组成部分，量侧的目的：a．掌握围岩力学形态的变化和规律；b．掌握支护的工作状态；c．作出工程预报，确定施工方案；d．监视险情，安全施工。2)量侧的项目：a．周边收敛的量侧（侧杆、收敛仪）；b．拱顶下沉量侧（水平仪、侧杆）；c．地表下沉、上鼓量侧（水平仪）；d．围岩位移的量侧（单点、多点位移计）。3)根据量侧结构作出超前预报，分下面四种情形：71 二O一一届土木工程专业（隧道与城市轨道交通工程方向）毕业设计·设计说明书a．减速：变形向稳定方向发展，围岩可能趋于稳定；b．匀速：变形向不稳定方向发展，围岩趋于不稳定；c．加速：围岩接近失稳，需及时采取措施加强支护；d．停止：变形趋于收敛，围岩基本稳定。4)初步判断围岩稳定：a．位移速率大于20mm/日，需特殊支护；b．周边收敛速度0.1～0.2mm/日，拱顶下沉速度0.07～0.15mm/日，围岩接近稳定，此时是二次衬砌的最佳时间。5)其它要求a．超前地质钻孔预报，隧道工程地质及水文地质均为隐蔽性情况，很可能出现文件所描述的情况与实际地质出现的情况有较大差异。为了保证对将要开挖的区段围岩情况有准确了解，一定要在施工过程中打设超前地质钻孔予以探明。如果围岩情况有变化，相应的设计参数、施工工序也要作适当调整。b．对施工队伍要求因隧道施工是一项技术复杂，对隧道各方面要求较严，宜选择业务素质高、施工经验丰富的施工队伍。71 二O一一届土木工程专业（隧道与城市轨道交通工程方向）毕业设计·设计说明书第6章隧道防排水设计6.1隧道防排水设计的原则和要求1.隧道防排水的基本原则：隧道防排水应遵循“防、排、截、堵结合，因地制宜，综合治理”的原则，保证隧道结构物和营运设备的正常使用和行车安全。隧道防排水设计应对地表水、地下水妥善处理，洞内外应形成一个完整通畅的防排水系统。2.隧道防排水的基本要求：(1)高速公路、一级公路、二级公路隧道防排水应满足下列要求：①拱部、边墙、路面、设备箱洞不渗水。②有冻害地段的隧道衬砌背后不积水，排水沟不冻结。③车行、人行横通道等服务通道拱部不滴水，边墙不淌水。(2)三级公路、四级公路隧道应做到：①拱部、边墙不滴水，路面不积水，设备箱洞不渗水。②有冻害地段的隧道衬砌背后不积水，排水沟不冻结。③当采取防排水工程措施时，应注意保护自然环境。当隧道内渗漏水引起地表水减少，影响居民生产、生活用水时，应对围岩采取堵水措施，减少地下水的渗漏。6.2洞外防排水1.洞外防水措施为减少隧道地表沟谷、坑洼积水、渗水对隧道的影响，设计要求对洞口地表废弃的坑穴、钻孔等应填实封闭。同时要求采取措施防止或减少隧道附近的水库、池沼、溪流、井泉水、地下水渗入隧道。2.洞外排水措施为防止水流冲刷洞口，保持边、仰坡的稳定，在开挖边缘线外5～8m修筑截水天沟，天沟为矩形断面，截面积为50cm×50cm，将坡面水引至路基段天沟或路基段侧沟。隧道进口段路基，路线为下坡，为防止洞外的路堑水流入隧道，应将洞外侧沟作成与路线纵坡相反的纵坡，坡度≥3‰，反坡排水。为防止雨水破坏边坡和仰坡面，洞顶的截水沟应在雨季到来之前及时修好。尤其是松软破碎地层和不良地质地段的洞口更应注意。本隧道洞口位于Ⅴ71 二O一一届土木工程专业（隧道与城市轨道交通工程方向）毕业设计·设计说明书级围中，条件较差，故应引起重视。6.3洞内防排水1.洞内防水措施(1)隧道内设双侧水沟，水沟净宽40cm，有效排水高度40cm，并在路面左右侧每隔25m设一铸铁篦子，将清洗水汇入侧沟内。(2)隧道二次衬砌的施工缝、沉降缝、伸缩缝是防渗漏水的薄弱环节。二次衬砌沉降缝、衬砌类型变化处设E型止水带。隧道衬的施工缝设带注浆管遇水膨胀橡胶止水条。图6.1洞外截水沟(3)隧道区内地下水并无侵蚀性，故无需采用抗侵蚀混凝土、压注抗侵蚀浆液，或铺设抗侵蚀防水层。(4)对于围岩破碎、涌水易坍塌地段，采用向围岩内预注浆进行堵水加固。2.隧道内排水措施(1)路面两侧设置纵向排水沟，引排营运清洗水、消防水和其它废水。(2)考虑到检修道的道面应排水，道面设2％的横坡，在墙脚与检修道交角处设宽50mm、深30mm的纵向凹槽，以利道面清洁排水。(3)隧底应设横向导水管，以连接边沟与衬砌墙背排水盲管。横向导水管的直径为50mm，横向坡度为2％，其纵向间距为10m，地下水发育段适当加密。(4)衬砌边墙脚外侧纵向设置φ100纵向盲沟，衬砌外地下水通过环向和纵向盲沟及φ50横向排水管汇集至两侧水沟。(5)衬砌背后环向设φ50透水盲管，一般地段间距为10m，地下水集中出露点需设置，地下水发育段适当加密。(6)衬砌初期支护和二次衬砌间设防水板及无纺布。(7)环向盲管与边墙底部的纵向排水盲管（沟）连通；纵向排水盲管（沟）与横向导水管连通，以形成完整的纵横向排水系统。环向盲管、纵向排水盲管用无纺布包裹。71 二O一一届土木工程专业（隧道与城市轨道交通工程方向）毕业设计·设计说明书3.防水工程在二次衬砌与喷锚砼之间，设置Ф5厘米的排水软管（软式透水管）塑性防水板（CCR913-1.2mm）及无纺土工布（400g/m2），将水引入洞内排水沟后排出洞外。工作缝采用如下方式防水：沉降缝采用橡胶止水带防水；施工缝采用背贴橡胶止水带防水。为保证混凝土浇注质量，建议施工时采用泵送砼衬砌。4.排水工程隧道排水工程应包括衬砌背面排水工程、路基排水工程a．衬砌背面排水工程在开挖岩石面与喷砼之间环向设置φ50第三代软式透水管，使水能沿环向管排到衬砌墙脚处，在墙脚处设纵向φ100第三代软式透水管，再用横向引水管将纵向积水管里的水引到隧道边沟内。纵向积水管应沿隧道纵向设有一定的纵向流水坡度（坡度≥1%），坡度为一上一下，上下坡段间距为10米，纵向积水管在每一纵向坡段的底部与横向排水管相接，通过横向排水管排入边沟内。b．路基排水工程路基排水工程主要是将衬砌背面水通过横向排水管引入边沟内，再由隧道两侧边沟将水排出洞外。71 二O一一届土木工程专业（隧道与城市轨道交通工程方向）毕业设计·设计说明书第7章隧道通风设计7.1隧道通风方案的确定隧道通风的目的是通过风改变隧道内空气的化学组成和气候条件，使之满足人员工作和车辆运行的卫生和安全要求，以保证隧道正常运营；当隧道内发生火灾时，以限制火灾蔓延，为扑救工作创造条件。目前道路隧道通风方式大体如下：自然通风射流风机纵向通风纵向通风竖（斜）井集中排风纵向通风隧道通风方式竖（斜）井排送组合纵向通风机械通风送风式半横向通风全横向通风半横向通风排风式半横向通风混合式通风本隧道长度是911m，属中长隧道，周围地形隧道交通量较小又考虑到隧道公路等级为二级（60km/h），交通风较大，宜采用纵向通风。在纵向通风的方式中，射流风机纵向通风无需开凿通风井，通风设施简单，工程造价低，设备费用少，故在本设计中采用此种通风方式。7.2需风量计算隧道内卫生标准：(1)CO允许浓度:正常行驶时为150ppm，交通阻塞时为300ppm(20min内)。(2)烟雾允许浓度:正常营运时0.0075m-1，交通阻滞时0.0075m-1设计交通量：近期16700辆/日、中期28500辆/日、远期38700辆/日，高峰小时交通量按日交通量的10％计算；71 二O一一届土木工程专业（隧道与城市轨道交通工程方向）毕业设计·设计说明书交通组成：汽油车：小轿车20％、小型客车15％、小型货车15％、中型货车15％；柴油车：中型货车15％、大型客车10％、大型货车10％。(3)山岭隧道通风计算:1)判断是否设置机械通风L=911mN=16700×0.14=2338辆/hLN=911×2338=2129918＞6×105所以需要设置机械通风。部分计算公式：CO排放量：（7.1）烟雾排放量：（7.2）稀释CO需风量：（7.3）稀释烟雾需风量：（7.4）2)CO排放量①取CO基准排放量为：qco=0.01m3/辆•km②考虑CO的车况系数fa=1.1③依据规范，分别考虑工况车速60km/h，40km/h，20km/h，10km/h（阻滞）不同工况下的速度修正系数fiv和车密度修正系数fd如表7.1所示。不同工况车速fiv、fd值表7.1工况车速（km/h）60402010fivi=2.733%1.01.01.00.8fd11.536④考虑CO的海拔高度修正系数：fh=1.071 二O一一届土木工程专业（隧道与城市轨道交通工程方向）毕业设计·设计说明书⑤考虑CO车型系数如表7.2所示：CO车型系数表7.2车型各种柴油车汽油车小客车旅行车、轻型货车中型货车大型客车、拖挂车fm1.01.02.55.07．0⑥分解：高峰小时车流量如下：近期：16700×0.1=1670（辆/高峰小时）；中期：28500×0.1=2850（辆/高峰小时）；远期：38700×0.1=3870（辆/高峰小时）；其中（近期）：汽油车：小轿车334，小型客车250，小型货车251，中型货车251；柴油车：中型货车250，大型客车167，大型货车167。近期、中期、远期各类型车辆分解表7.3车型近期中期远期汽油车小轿车334570774小型客车250427580小型货车251428581中型货车251428581柴油车中型货车250427580大型客车167285387大型货车167285387⑦计算各工况下全隧道CO排放量：交通量以近期计，设计时速vt=60km/h时：=×0.01×1.1×1.0×1.0×1×911×［(250+167+167)×1.0+(334+250)×1.0+251×2.5+251×5.0］=0.849×10-2m3/s同理可计算中期、远期的其它各工况车速下CO排放量如下表7.4：71 二O一一届土木工程专业（隧道与城市轨道交通工程方向）毕业设计·设计说明书⑧最大CO排放量：最大CO排放量见表7.5近期、中期、远期及各工况车速下CO排放量(单位：10-2m3/s)表7.4时期排放量车速近期中期远期600.8491.4491.967401.2742.1732.950202.5474.3465.900104.0766.9539.440各时期最大CO的排放量(单位：10-2m3/s)表7.5时期近期中期远期最大CO排放量（Qco）4.0766.9539.4403)稀释CO的需风量①根据规范，取CO设计浓度为：δ=150ppm。②隧道设计温度tm=20℃，换算为绝对温度T=273+20=293③隧道大气压无实测值，按下式计算（7.5）式中：P0—标准大气压，101325Pag—重力加速度，9.81m/s2h—隧址平均海拔高度，本隧道为85.53mR—空气气体常数87J/kg•K计算可得：P=98044Pa④稀释CO的需风量为(近期)：计算可得：Qreq(co)=301.40m3/s各时期稀释CO的需风量(单位：m3/s)表7.6时期近期中期远期71 二O一一届土木工程专业（隧道与城市轨道交通工程方向）毕业设计·设计说明书稀释CO的需风量（Qreq(co)）301.40514.14698.044)烟雾排放量①取烟雾基准排放量为：qvi=2.5m3/辆•km②考虑烟雾的车况系数fa=1.2③依据规范，分别考虑工况车速60km/h，40km/h，20km/h，10km/h（阻滞）不同工况下的速度修正系数fiv（vi）和车密度修正系数fd如表7.7所示。不同工况车速fiv（vi）、fd值表7.7工况车速（km/h）60402010fiv（vi）i=2.733%2.21.980.940.94fd11.536④柴油车交通量（计算过程同CO）如表7.8所示：近期、中期、远期柴油车交通量分解表7.8车型近期中期远期柴油车中型货车250427580大型客车167285387大型货车167285387⑤考虑烟雾的海拔高度修正系数：fh（vi）1=1.0⑥考虑烟雾的车型系数如表7.9所示：烟雾的车型系数fm（vi）表7.9汽油车轻型货车中型货车重型货车、大型客车、拖挂车集装箱车0.41.01.53~4⑦计算各工况下全隧道烟雾排放量：交通量以近期计，设计时速vt=60km/h时：=×2.5×1.2×1.0×1×2.2×911×(250×1.0+167×1.50+167×1.5)71 二O一一届土木工程专业（隧道与城市轨道交通工程方向）毕业设计·设计说明书=1.254m3/s同理可计算中期、远期的其它各工况车速下烟雾排放量如下表7.10：近期、中期、远期及各工况车速下烟雾排放量(单位：m3/s)表7.10时期排放量车速近期中期远期601.2542.1412.908401.6932.8913.925201.6082.7453.727103.2165.4897.454⑧最大烟雾排放量：最大烟雾排放量见表7.11。各时期最大烟雾排放量Qvi(单位：m3/s)表7.11时期近期中期远期最大烟雾排放量（Qvi）3.2165.4897.4545)稀释烟雾的需风量①根据规范，取烟雾设计浓度为K=0.0075m-1，则烟雾稀释系数C=0.0075m-1。②稀释烟雾的需风量为：（7.6）各时期烟雾的需风量Qreq(vi)(单位：m3/s)表7.12时期近期中期远期稀释烟雾的需风量（Qreq(vi)）428.80731.87993.876)稀释空气内异味的需风量取每小时换气次数为5次，则有：（7.7）=71.78×911×5/3600=90.82m3/s7)考虑火灾时排烟的需风量取火灾排烟风速Vr=3m/s，则需风量为：71 二O一一届土木工程专业（隧道与城市轨道交通工程方向）毕业设计·设计说明书（7.8）=71.78×3=215.34m3/s8)结论本隧道长度为911m。根据隧道有关基础条件，隧道需风量见表7.13：（根据修正的日交通量分析的数据，采用高峰小时交通量计算新风量，高峰小时系数取0.1）史家山隧道需风量表（单位：m3/s）表7.13设计时期近期中期远期设计状况CO烟雾CO烟雾CO烟雾60km/h60.75167.20107.15285.47145.45387.7340km/h94.21225.73160.68385.47218.14523.3320km/h188.34214.40321.36366.00436.28496.9310km/h阻滞301.4428.80514.14731.87698.04993.87火灾工况215.34（临界风速3m/s）稀释异味90.82根据需风量计算结果分析，近期稀释烟雾需风量较稀释CO及烟雾风量大，考虑到洞内空气品质，风量需风量由稀释烟雾风量控制，远期稀释烟雾需风量较稀释CO风量大，由稀释烟雾风量控制。根据隧道断面面积和当量直径计算，隧道通风风速均在规范允许范围内，根据前期方案设计从能耗及经济效益综合比选，通风方案采用全射流风机纵向式通风，射流风机在洞口两端集中布置。该隧道地处龙角山和彭姆岭之间，洞口排出的隧道内污染空气在洞口外自然扩散，对周围环境的影响可以保证在可控范围内。在洞口外的噪音能够满足所处环境的噪音标准，因此从环境方面考虑该通风方案也是可行的。综合以上计算可知，本隧道各时期的需风量由稀释烟雾的需风量决定。各时期最大的需风量Qreq（max）(单位：m3/s)表7.14时期近期中期远期最大的需风量（Qreq（max））428.80731.87993.877.3射流风机的选择与布置射流风机选用900型风机，出口风速Vj=30m/s隧道所需射流风机台数计算:1.计算条件隧道长度:Lr=911m71 二O一一届土木工程专业（隧道与城市轨道交通工程方向）毕业设计·设计说明书隧道断面积：Ar=71.78㎡断面当量直径：Dr=9.274m设计交通量:近期：16700×0.1=1670（辆/小时）中期：28500×0.1=2850（辆/小时）远期：38700×0.1=3870（辆/小时）近期隧道设计风速：（7.9）=428.80/71.78=5.974m/s同理，计算各时期隧道设计风速Vr如表7.15：各时期隧道内隧道设计风速Vr(单位：m/s)表7.15时期近期中期远期隧道设计风速Vr5.97410.19613.8462.隧道内所需要升压力(2)空气在隧道内流动受到的摩擦阻力及出入口损失为：（7.10）=(1+0.5+0.022×911/9.274)××5.9742=78.40（Pa）各时期隧道摩擦阻力和出入口局部阻力损失(单位：Pa)表7.16时期近期中期远期（Pa）78.40228.36250.08(2)自然通风引起的等效压差：（7.11）(3)交通风产生的风压为：近期：（7.12）=（1-0.2）×2.13×0.5+0.2×5.37×1.0=1.92671 二O一一届土木工程专业（隧道与城市轨道交通工程方向）毕业设计·设计说明书Vt=60Km/h=16.67m/s（7.13）（7.14）同理，计算各时期隧道交通风产生的风压如表7.17：各时期隧道交通风产生的风压(单位：Pa)表7.17时期近期中期远期（Pa）47.8917.543.343.900型射流风机所需台数：近期：900型射流风机每台的升压力为，由Aj=0.636m2;;（7.15）（7.16）（7.17）=1.2×252×0.0089×（1-0.239）×0.91×2=9.25（Pa）（7.18）同理，计算各时期隧道内布置射流风机处数如表7.18：各时期射流风机处数Z，每处2台表7.18时期近期中期远期Z（处）42428综上所述：本隧道射流风机以近期需求安装，分4处,每处2台，共需要8台风机。具体详见附图SJ-15。通风设备选型与系统设置本隧道建筑限界至拱底的空间充裕，适合φ900mm型风机的安装。本设计主隧道选用单机功率22kW、φ900mm型双向可逆射流风机作为计算样本。71 二O一一届土木工程专业（隧道与城市轨道交通工程方向）毕业设计·设计说明书射流风机在出入口段进行集中设置，车行方向与射流风机运行方向一致，漏风影响非常小，运行时可全面诱导隧道内的空气流动，因此通风系统的稳定性及可靠性均能得到保证。风机每两台一组，水平间距150m，第一组风机距离进口200m，最后一组风机距离出口200m。根据各工况计算，隧道均布置4组（8台）风机，进口端2组，出口端2组。4.通风控制史家山隧道通风工艺控制按正常工况、阻滞工况和火灾工况三种类型分别设计。正常工况——隧道在设计速度60km/h状况下正常运营时，本分段设计隧道中，隧道交通风力可以满足隧道设计环境要求，所有风机皆无需开启。当隧道行驶车辆速度下降，且环境卫生要求不满足要求时，根据实际需要，开启部分射流风机，以保持隧道设计环境卫生条件。阻滞工况——该工况下，阻滞隧道的部分射流风机开启，以保持隧道设计环境卫生条件。当阻滞时间超过20min时，应暂时关闭隧道入口，限制车辆进入隧道。火灾工况——火灾排烟方向与行车方向一致。火灾发生时，火灾隧道射流风机根据火灾情况正向启动运行。根据火灾发生位置，隧道启动入口端部分风机的分组（必要时，隧道出口端风机分组逆向运行），以保持其内部正压。射流风机各工况控制开启数量见表7.19：射流风机运营控制表单位：台表7.19设计时期近期中期远期各工况射流风机开启台数60km/h00040km/h21020km/h44610km/h阻滞666火灾工况88871 二O一一届土木工程专业（隧道与城市轨道交通工程方向）毕业设计·设计说明书第8章隧道照明设计8.1隧道照明设计1.总述运营照明设计的基本思路是在保证行车安全和舒适的条件下，满足视觉信息的不间断性和照明的济济性，使照明回路操作简便，尽量节约能源。隧道照明必须不分昼夜的连续进行，只是在点灯率上有所变化。一般来说，白天照明比夜晚更加复杂。从理论上讲,隧道照明与道路照明一样,需要考虑路面应具有的一定亮度水平,同时,考虑设计速度、交通量、洞口环境和线形等因素。2.照明区段划分及各段亮度取值长隧道照明基本上可为接近段、入口段、过渡段、中间段和出口段五个区段。隧道洞外亮度随季节、时间而变化，并且因隧道所处环境而不同。如将洞外亮度降到较低的程度，可使驾驶员在进入洞内时感受到的亮度变化较为缓和。在隧道附近植常绿植被时一种较为简便、经济的降低洞外亮度的方法，在洞口山坡上种植具有水平成层枝叶的乔木可减弱阳光对路面的照射，对降低路面亮度十分有益。在照明设计中，车速与洞外亮度是两个主要基准值，车速由公路等级确定，本隧道照明设计为80km/h设计。(1)设计范围①隧道及引道部分的照明②照明与监控系统的接口③隧道的供配电系统(2)照明设计基本设计原则①隧道照明满足隧道正常交通运营和事故情况下消防的要求，设置一般照明和应急照明，照度水平满足《公路隧道通风照明设计规范》的规定。②隧道进、出口设置人工光过渡照明。③照明设备和控制方式便于运营管理。④照明供电系统及应急照明措施安全可靠、技术先进、经济合理、节省能源及维修方便。⑤照明系统在满足交通运行的要求外,还应具有高效、节能、美观的特点。71 二O一一届土木工程专业（隧道与城市轨道交通工程方向）毕业设计·设计说明书(3)设计规范和标准《公路隧道通风照明设计规范》（JTJ026.1-1999）《低压配电设计规范》（GB50054-95）《电力工程电缆设计规范》（GB50217-2007）《电能质量供电电压允许偏差》（GB12325-2003-T）(4)隧道照度标准洞外亮度：3000cd/m2入口段亮度:：=90cd/m2,入口段长度：;过渡I段亮度:Ltr1=27cd/m2,长度：Dtr1=72m；过渡II段亮度:Ltr2=9cd/m2,长度：Dtr2=89m；过渡III段亮度:Ltr3=3.15cd/m2,长度：Dtr3=133m；中间段段亮度:Lin=3.6cd/m2；本隧道是双向交通隧道，两端均为入口，同时也均为出口，两端的照明情况完全相同，可不设出口段照明。应急照明:亮度≥0.25cd/m2；路面亮度总均匀度为=0.35，纵向亮度均匀度为=0.55。隧道出入口外接近段采取减光措施,详见建筑专业文件。3.照明系统的设置各段长度、灯具布置见附图隧道用照明器的主要作用是控制配光及保护光源。选择照明器时,应充分注意以下几个方面：(1)照明器的配光特性要符合照明目的,并符合照明器场所的几何条件，尺寸小,安装维修方便(2)料具有良好的耐腐蚀性能,加强表面处理。(3)考虑墙面反光及烟尘污染的影响。(4)满足质量,环境条件的基础上,尽量选用光输出比高,寿命长,光通衰减少的灯具。4.灯具安装洞内照明灯具采用4颗M10螺栓将其固定在隧道侧壁,不得松动。安装时可以调节角度，照明器按照与竖直方向成15°71 二O一一届土木工程专业（隧道与城市轨道交通工程方向）毕业设计·设计说明书角对称布置，保证美观。安装配件均为灯具配套产品,安装时可参考产品说明书进行安装。其中有一半应急照明灯具，两种灯具沿隧道全长间隔布置。隧道入口段、过渡段及出口段加强照明灯具布置在隧道基本照明两侧。隧道内进入安全通道的一侧墙上和门楣上方设置应急疏散出口标志照明。隧道内所有照明灯具都采用防护等级不低于IP65的公路隧道专用灯具。隧道行车道照明灯具应具有宽光带的反光罩和防眩装置,灯具结构应紧凑便于更换灯泡和附件,灯具配件应易于安装,并能调整俯仰角度。灯具安装不能侵入隧道建筑限界。5.应急照明隧道应急照明采用深夜单侧灯照明灯具的一半(即白天照明的四分之一)作为应急照明使用，采用独立照明系统;兼做平时工作照明。应急照明供电可由隧道外一端引入380/220V电源。8.2隧道供电隧道是公路交通的要塞，若隧道的应急照明中断供电，容易出现车辆追尾、撞车等重大交通事故，造成人员伤亡和交通阻塞。若隧道的交通监控设施、电光标志、通风及照明控制设施、紧急呼叫设施、火灾的监测、报警、控制设施及中央控制设施中断供电，监控中心无法了解隧道的运行情况，对经过隧道的车辆难以及时进行引导、指示和控制，将造成交通阻塞。若此时隧道内发生火灾、交通事故等，监控中心将无法确定隧道内事故发生的具体位置，难以合理地调度人力、物力、进行施救，这将可能扩大事故地发生范围，造成严重的政治影响和经济损失，所以，隧道的供配电十分重要。1)电源隧道照明电源分别引自位于丹城端隧道附近的变电所照明配电柜中的一、二段母排引入。在隧道变电所设置集中式应急电源供电的隧道应急照明，安全通道应急照明及安全门疏散照明，应急时间≥60min。2)电压隧道照明及应急照明电压为AC380/220V，为了提高照明的供电质量，在照明供电系统中设置了专门的配电柜，以便于计量和控制检修。3)电气保护隧道照明配电保护采用TN-S制接地制式，各配电柜、箱及灯具外壳均应与PE线可靠连接，形成良好的电气通路,以保证人身及设备安全。4)以隧道中心里程为分界点,由隧道两端变电所向隧道照明供电。71 二O一一届土木工程专业（隧道与城市轨道交通工程方向）毕业设计·设计说明书5)应急电源由隧道两端变电所内各设置的一套应急电源装置,以隧道中心里程为分界点,各负责一半的隧道应急照明供电。1.隧道照明主要设置原则1)隧道照明按行车和安全要求分别设有主洞照明、应急照明。2)隧道全线设置了基本照明，采用150W高压钠灯，间距9m。3)隧道出入口及过渡段设置了加强照明。入口加强照明采用400W高压钠灯,过渡段加强照明采用250W高压钠灯。4)隧道全线设置了应急照明；应急照明灯为常明灯,正常时作为基本照明的一部分,事故时为应急照明.应急照明从变电所所设EPS应急电源装置供电。5)照明按80Km/h车速要求设计，昼夜照明，左右两排灯分别配线，分别控制，沿隧道纵向间隔200米在隧道左侧设置配电箱一处。检修插座箱防护等级为IP65，安装高度为距地1.5m。6)隧道照明灯具安装不得侵入隧道建筑限界，灯具投光方向可调。隧道照明灯具安装方式说明：隧道照明灯具安装目前国内有在隧道两侧安装和隧道中部桥架下安装及隧道呆顶内安装三种方式，最常见的是在隧道两侧安装和隧道中部桥架下安装；这两种安装方式各有优劣，隧道中部桥架下安装照明灯具，当有高大车辆行走在中间车道上时，照明有部分遮挡。本隧道是山岭重丘公路隧道，照明按80Km/h车速要求设计，其车速较高，故采用在隧道两侧安装，其照明均匀度和眩光控制都较好。2.隧道照明设备隧道降压变电所照明电源引自EPS专用照明回路，采用就地翘板开关现场控制。灯具外壳由防腐挤压铝合金型材制成。防护等级为IP65。有快速密闭的锁定机构，且防震。高效合理的配光及单独熔断器保护。所有的灯具均设单灯补偿，补偿后的功率因素达到0.85,并变电所低压母线处设集中补偿，补偿后的功率因数达到0.9以上。荧光灯采用高性能低谐波交流电子镇流器，高压钠灯配进口电容补偿器。相同类型的灯具应能互换。1)照明配电柜①采用紧凑型、安全性高、便于维修的抽出式开关柜。71 二O一一届土木工程专业（隧道与城市轨道交通工程方向）毕业设计·设计说明书②柜体应设置可靠的机械及电气联锁。2)供电设计范围10/0.4kV变电所设计。隧道维修动力供电设计。隧道工作照明及应急照明设计。交通工程等供电设计。3.电源及供电系统方案1)设计原则①隧道变电所采用动力、照明供电共用10kV环网供电系统。②本隧道因为中长隧道且有风机负荷故在靠近出入口两端各设一座动力照明变电站，两回进线两台变压器供电，10kV单母线分段接线的方案，低压侧均为单母线分段接线。③变电所按无人值守设计。④变压器容量选择：隧道变电所按近期及按一台变压器故障情况下另一台能满足本隧道供电范围一、二级负荷要求确定。⑤采用强弱电共用综合接地方式，其接地电阻按1Ω设计。2)电气负荷分级根据隧道各类设备用途和重要性，电气负荷分为三级：一级负荷：通信、防灾、控制、应急照明。二级负荷：隧道检修、隧道照明、电动卷帘门。三级负荷：空调、广告照明预留。8.3信号与控制1.交通信号设置隧道交通信号控制是整个道路交通信号控制的一部分，属于干线道路控制类型，目的是为隧道区段安全行车提供通行权。71 二O一一届土木工程专业（隧道与城市轨道交通工程方向）毕业设计·设计说明书本隧道信号灯设置的方法是：沿行车方向每车道上方分别设一组红绿灯。正常情况下，可分为两种状态：一种是隧道中发生普通交通事故，如抛锚或在一条车道上发生尾撞，导致一条车道中断，但另一车道仍然通畅时，则为简单事故状态。此时信号灯的布设与点灯状态也比较简单，在事故车道上的事发点之后信号灯应转为红灯，以阻止后续车的涌入。在事发点之前绿灯不变，使车辆自行脱离现场。另一种是隧道中发生火灾或两车道车辆互撞，则为复杂事故事故状态。10kV系统测控选用智能化遥测、遥信、遥控方式。测量、继电保护采用综合数字继电器，通过光缆传输给中控室计算机，实现遥控、遥测、遥信。变配电管理工作全程其中集中监控，10kV变电所内可不设值班人员。10kV开关柜内装设的微机综合保护测量装置。集保护、测量、控制、自动化和通讯等多种功能。采集与本设备有关的信息，各设备正常和事故状态信号，就地显示并送上位PLC机。0.4kV开关柜进出线断路器和母线分段断路器利用本身的保护、测量功能，通过将断路器状态和信号送上位PLC机。(1)继电保护和计量供电系统的继电保护应互相协调配合，各级继电保护装置应符合可靠性、速动性、选择性和灵活性的要求。隧道变电所的保护和计量设置见表8.1。隧道变电所的主要保护和计量设置表表8.1用途设备保护及自动装置计量负荷开关-熔断器组熔丝熔断PT熔丝熔断10kV电压动力照明系统进线断路器失压、过流、过载、接地电流、电压、有功功率、有供电能出线断路器过流、速断、过载、接地电流控制系统直流控制电源整流器故障、进线断路器脱扣、直流母线故障、绝缘监察电流、电压交流控制电源交流失压、备用电源自投电流、电压变压器配电变压器变压器过温报警、变压器高温跳闸(2)设备控制方式1)照明控制：照明设低压柜就地控制和遥控控制。2)电动卷帘门：设就地手动和遥控两种方式。2.主要设备选择与布置选用具有成熟运行经验的成套国产设备，10kV开关柜采用环网负荷开关柜。10kV/0.4kV变压器采用SC10低损耗干式产品，0.4kV开关柜采用MNS系列抽屉式。为便于维护检修，采用离墙安装方式，变压器与低压柜同室布置。71 二O一一届土木工程专业（隧道与城市轨道交通工程方向）毕业设计·设计说明书8.4线缆选择与敷设1)一般动力干线用电缆，采用YJV—0.6/1kV交联聚乙烯绝缘铜芯聚氯乙烯护套电力电缆；消防、应急照明回路采用耐火型电缆。采用沿隧道内的电缆桥架敷设。2)一般动力支线及照明线，采用ZR—BV—500V阻燃型聚氯乙烯绝缘电线；消防、应急照明回路用耐火型。引道照明每回路均埋钢管沿灯杆内侧，照明穿管在隔离带内埋深0.5米，在车行道下埋深0.7米，隧道内部照明灯具采用先沿电缆沟再经过断路器关后，引到隧道顶部电缆桥架后再敷设到每盏灯。灯具的分支线与照明干线的接线方式采用线夹的分线方式。由供电干线引上至顶部灯具的分支线采用3×2.5的绝缘导线，为平衡三相负荷，灯具的接线顺序为：L1，L2，L3，L3，L2，L1的三相跳跃接线顺序。3)控制电缆一般采用ZR—KVV—450/750V铜芯聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套控制电缆，与消防、应急照明回路有关部分采用耐火型控制电缆。原则上采用穿普利卡管暗敷于结构层内。8.5照明节能措施1)制定合理的照明方案,尽可能采用节能光源,道路及隧道功能照明灯具效率应不小于70%,同时配置低能耗的整流器(节能型电感镇流器)。2)隧道敞开段采用自然光过渡和人工光过渡的型式,有效地减少加强照明负荷。3)采用照明控制仪及先进的隧道监控设备对隧道照明的亮度进行合理的自动控制,减少不必要的照明电能消耗。4)采用灯具内设电容补偿和变电所设集中电容补偿的方式,减少无功损耗,有效节能。8.6洞身装潢隧道洞门采用SD型隧道专用防火涂料，厚12mm，其中底层厚11mm，面层1mm，墙部（距检修道3.0m范围内）面层为乳白色瓷砖镶面，瓷砖反射率P≥0.55，拱部面层为铁蓝色，耐火等级二级。71 二O一一届土木工程专业（隧道与城市轨道交通工程方向）毕业设计·设计说明书第9章隧道施工方法与施工组织9.1施工方法史家山隧道属于中长隧道，根据地质报告，隧道周围围岩大部分为Ⅲ级及Ⅳ级，少量Ⅴ级分布在两洞口，总体地质较好，可以采用两端同时掘进的施工方式，以缩短工期。(1)进洞口段：由于地质条件较差，表面有较厚坡积层，因此进洞口段施工需十分谨慎，洞门开挖前作好水的疏导，将其引到洞门开挖范围外。先挖洞门正面仰坡，必要时作片石防护。用品字型小导坑掘进，尽量做到早进洞，开挖中切忌放大炮，做到紧支护，减小对围岩的扰动，在上部导坑探明地质情况好转时，再改变施工方法。此时应先将洞口段好后，再进行洞内开挖。(2)洞口V级围岩加强衬砌地段采用中壁法开挖，先开挖断面左上部，及时进行初期支护，然后开挖左下部，进行初期支护，在开挖右上部，进行拱部初期支护，接着开挖右下部，进行边墙初期支护，然后灌注仰拱混凝土和一次性模筑拱墙混凝土，完成二次衬砌，最后施工隧道沟槽及隧底填充、路面以及其他部分。锚网喷初期支护，全断面衬砌。并设置全环工字钢架及拱部φ127管棚加强支护，工字钢架0.8m一榀，管棚拱部设置，每环35根，每根长15m，环向间距0.4m。(3)洞身V级围岩地段采用中壁法开挖，锚网喷初期支护，全断面衬砌。并设置全环格栅钢架及拱部φ127管棚加强支护，格栅钢架1m一榀，管棚拱部设置，每环35根，每根长10m，环向间距0.4m。(4)IV级围岩地段采用台阶法开挖，先开挖断面上部，及时进行初期支护，再开挖下部，进行初期支护，最后一次性模筑混凝土，完成二次衬砌。采用锚网喷初期支护，全断面衬砌。并设置拱墙格栅钢架及拱部超前φ25砂浆锚杆加强支护，格栅钢架1m一榀，超前锚杆拱部设置，每环31根，每根长4.5m，环向间距0.4m，纵向间距3m。(5)Ⅲ类围岩区，锚网喷初期支护，全断面衬砌。在地下水量不太大时可采用上半断面开挖法断面形式时采用光面爆破，由于施工设计采用新奥法，为了提高岩体本身的自承能力，施工中需尽量减小对岩体的破坏。此段可采用短台阶分上下两个工作面开挖。上下两断面间保留的台阶长度20～50米，在地下水较丰富，围岩有软化的趋向时，采用小台阶开挖，台阶长度3～5米。这样有利于更早地使支护结构形成闭合断面，有效地控制内空变位量的增长，在此段若岩石软化较大，71 二O一一届土木工程专业（隧道与城市轨道交通工程方向）毕业设计·设计说明书衬砌须设置仰拱。施工过程中应注意的几个问题：(1)施工应严格遵循“弱爆破，随开挖，随支护，早封闭，快衬砌”的原则，尽量缩短开挖面的暴露时间，以利施工安全。(2)洞内开挖时采用光面爆破技术，严格控制超、欠挖。隧道超挖部分应用同级混凝土回填。(3)隧道初期支护必须紧跟掌子面及时施作，控制好围岩变形，最大限度的发挥围岩的自承能力。(4)Ⅴ级围岩加强地段，初期支护增加工字钢支撑，Ⅳ级围岩与Ⅴ级围岩一般段，初期支护增加格栅钢拱架，与锚杆、钢筋网、喷射混凝土相结合，形成联合支护。同时尽早施作仰拱以使封闭成环，提高承载能力。(5)防水板及无纺布沿隧道全断面，在初期支护和二次衬砌之间铺设，初期支护表面应光滑平顺，不允许有漏水现象。(6)隧道作为地下工程，考虑其地质环境和受力特点的复杂性，在施工过程中，应做好现场量测与监控，并应用现场量测结果及时修正设计设计参数以指导施工。分部开挖时应注意的事项：(1)因工作面较多，相互干扰大，应注意组织协调，实行统一指挥。(2)由于多次开挖对围岩的扰动大，不利于围岩的稳定，应特别注意加强对爆破开挖的控制。(3)应尽量创造条件，减少分部次数，尽可能争取用大断面开挖。(4)凡下部开挖，均应注意上部支护或衬砌的稳定，减少对上部围岩及支护、衬砌的扰动和破坏，尤其是边帮部位开挖时。初期支护采用锚喷支护，本隧道具有横断面面积大、跨度大、扁坦等特点，故采用全粘结式锚杆和迈式中空注浆锚杆，全粘结式锚杆杆体（材料为Ⅱ级钢）粘接剂为锚固剂，锚杆露头加设150×150×8（mm）的钢垫板，锚头需加工螺纹；用M16的螺母将垫板紧贴在围岩上，垫板和锚露头须用喷射混凝土覆盖；钻孔方向宜适当调整使尽量与岩层主要结构面垂直，钻好后用高压水将孔眼冲洗干净；粘结砂浆应均匀拌和，并调整和易性，随拌随用，一次拌和沙浆应在初凝前完成；注浆应饱满，注浆管抽出后，应立即插入杆体；保证插入长度不小于设计长度的95%，杆体到位后要用木楔或小石子在孔口卡住，防止杆体滑出。砂浆未达到设计强度的70%时，不得动弹锚杆。喷射砼为25号，要求采用湿喷工艺。射砼控制技术关键在于喷射过程中的粉尘和回弹量，山岭隧道围岩适合用湿喷，喷后强度Ⅳ71 二O一一届土木工程专业（隧道与城市轨道交通工程方向）毕业设计·设计说明书级围岩粘结强度不下于0.5Mpa。为减少软弱围岩中产生较大的变形压力，厚度等于22cm。搅拌沙浆采用强制式搅拌机，缩短搅拌时间和改造造壳效果。原料采用符合国标的水泥，较坚硬的中、粗砂加细卵石以及速凝剂和水为宜。施工组织与管理是施工过程中十分重要和复杂的工作，它的目的是要保证工程按设计要求的质量，计划规定的进度和低于设计预算或合同价格的成本，安全顺利地完成施工任务。它贯穿于工程从准备阶段，施工阶段到竣工验收阶段整个全过程。现代化地施工组织与管理应该是先进的科学技术、合理的经济手段和科学的经营管理方法三者的有机结合。施工组织设计编制顺序如图9.1所示：图9.1施工组织设计编制程序9.2编制原则1.安全第一的原则71 二O一一届土木工程专业（隧道与城市轨道交通工程方向）毕业设计·设计说明书施工组织设计的编制始终按照技术可靠，措施得力和确保安全的原则。以此确定施工方案，特别是软弱土层施工的安全。在安全措施落实到位，确保万无一失的前提下施工。2.优质高效的原则加强领导，强化管理，优质高效的施工。根据在施工组织设计中明确的质量目标，贯彻ISO9001质量标准化管理，控制成本，降低工程造价。3.方案优化的原则科学组织，合理安排，优化施工方案是施工管理的行动指南。在近接条件下，内支撑施工方案综合对比，在技术可行的前提下择优选用最佳方案。4.合理布局的原则从节省临时用地，减少破坏，搞好环保，认真实施文明施工等多角度出发，合理安排生产及生活场地，做好环境保护和营区理化。工程完成后及时平整场地，恢复地面正常交通。9.3施工场地布置隧道洞口场地一般比较狭窄，而隧道施工的机械设备和材料等又多，如果事前没有很好的规划，很容易造成相互干挠，使用不便，效率不高等不合理现象，甚至发生不安全事故。为此，施工前要根据洞口的地形特点，结合劳动力安排、机械设备、材料用量、工期要求，施工方法和弃渣场位置等因素，进行全面规划统筹安排、合理布置，使工地秩序井然，忙而不乱，充分发挥人力物力的最大效然，为快速施工创造有利条件。9.3.1弃渣场地及卸渣道路的布置隧道弃渣尽量利用，作为路基填方及两线间填方，对于不能利用的弃渣采用集中堆放处理，弃渣场做好防护排水和绿化处理。弃渣场上的卸渣线应不小于两条，有前有后，有利弃渣。9.3.2大宗材料的堆放场地和料库的布置大宗材料的存放地点应考虑材料运进工地方便，易于卸车，并靠近使用地点。1、砂石料堆放和水泥仓库均应和混凝土搅拌站布置在一起。2、木材仓库和木材加工场应布置在一起，并靠近道路。3、钢材仓库与钢筋加工场地应布置在一起，以便于加工和工程使用。71 二O一一届土木工程专业（隧道与城市轨道交通工程方向）毕业设计·设计说明书9.3.3生产房屋和生产设施的布置1.蓄水池在山上的高度要能产生足够的压力差以满足工作面用水的需要。2.搅拌机应尽量靠近洞口，靠近砂石料，且应有一定垂直高度，便于装车运输。3.炸药和雷管要分别存放。其库房要选择离工地300m～400m以外的隐蔽地点，并安装避雷装置。4.机械队场所的位置，要求便道可直达，用电用水要方便。5.发电机房不一定太靠近洞口而与其它房屋争场地。如采用外来高压电线输电，变电站应设在洞口附近。6.工地的临时道路应充分利用原有道路。工地的主干道宜呈环状布置，次要道路可布置成枝状，但应考虑回车的可能性。7.行政管理和生活福利设施，应方便生产，方便工人的生活。工地办公室和医疗室应靠近施工现场。行政管理办公室可位于工地出入口附近。生活福利设施要首先考虑利用永久性房屋，不足时则修建临时房屋。9.3.4生活房屋的布置条件许可时，生活用房要与洞口保留一定距离，以保证工人和其他工作人员有一个安静的休息环境。但又不宜过远，同时要注意行动方便。整个生活区要适当集中，以便于学习和管理。要妥善考虑职工室外文体活动场地的布置。生活区要靠近水源，在水源四周50m以内不得设厕所、畜圈和垃圾坑等。生活区位置要特别注意防洪防水要求。总的来说，每个隧道工地的自然条件是千变万化各不相同的。因此，在考虑隧道工地布置时，要因地制宜，对具体的情况作具体的分析。注意做好环境保护工作。9.4施工进度计划施工进度计划是控制工程施工进度和工程竣工期限等各项活动的依据.单位工程施工进度计划是施工方案在时间上的反映，是指导单位工程施工的基本文件之一。它的主要任务是以施工方案为依据，安排单位工程中各施工过程的施工顺序和施工时间，使单位工程在规定的时间内有条不紊地进行。施工进度计划与施工方法是否合理、工期是否满足要求等有直接的关系，而这些因素往往相互影响和制约。因此，编制施工进度计划应细致周密的考虑这些因素。71 二O一一届土木工程专业（隧道与城市轨道交通工程方向）毕业设计·设计说明书单位工程施工进度计划，是在既定施工方案的基础上，根据规定的工期和各种资源供应条件，对单位工程的各分部分项工程的施工顺序、施工起止时间及衔接关系进行合理的计划。施工组织设计图详见附图SJ-20～SJ-2271 二O一一届土木工程专业（隧道与城市轨道交通工程方向）毕业设计·设计说明书第10章材料、设备及产品采用的技术指标和标准1.混凝土和浆砌片石：削竹式洞门：C25钢筋混凝土模筑砼：拱圈、仰拱二次衬砌采用C25砼仰拱填充：C15混凝土隧道底板：C20混凝土水沟、电缆槽身：C25混凝土盖板：C25钢筋混凝土路面：水泥混凝土喷射砼：洞内喷射砼采用C25纯混凝土进行干喷，水灰比为0.4～0.6之间为宜；浆砌片石：护坡采用M10浆砌片石，并用M12.5砂浆勾缝，截水沟用M7.5浆砌片石。2.锚杆锚杆一律采用RD25-5型中空螺旋注浆锚杆（外径25mm，壁厚5mm），垫板材料采用HRB235钢。3.钢架采用轧制工字钢拱架（HPB235钢）及HRB335、HPB235钢筋及型钢配件的格栅钢架4.钢筋网：HRB235钢筋,用Φ8钢筋纵横间距为0.2米编制而成，主要用于暗挖施工的初期支护中；5.超前支护：φ127管棚（无缝钢管，壁厚6mm）或φ25砂浆锚杆6.防水材料采用符合国家标准的塑性防水板（CCR913-1.2mm）及无纺土工布（400g/m2），Ф5厘米的排水软管（软式透水管），PVC管，沥青软木板，厚2.5厘米。二次衬砌沉降缝、衬砌类型变化处设E型止水带、隧道衬的施工缝设带注浆管遇水膨胀橡胶止水条。71 二O一一届土木工程专业（隧道与城市轨道交通工程方向）毕业设计·设计说明书第11章隧道弃碴与环保在隧道施工过程中，弃渣应作综合利用考虑，可用作骨料或洞外路堤填方。在距洞口70米处设一弃渣场，施工过程中应注意，不得占用其他工程场地和影响附近各种设施的安全；不得影响附近的农田水利设施，不占或少占农田；不得堵塞沟谷，防止抬高水位和恶化水流条件。史家山隧道在设计、施工、运营过程中，应全面贯彻环境保护原则，采取相应措施，以满足工程环保的要求。因地制宜采取拦渣，挡土，护坡，绿化等措施，尽量减少水土流失，保证公路隧道运行安全，美化隧道景观（尤其是洞口），为行车创造良好的视觉环境。1.水土保持措施总体布局见下表(1)主要问题本隧道对环境的影响主要表现在洞口两侧堑坡与裂隙走向斜交，对堑坡成坡影响不大。左、右线进口位于冲沟沟底旁侧斜坡，且比隧道设计高程高，故山洪暴发必将对其堑坡，仰坡成坡造成重大影响。由于隧道所在地降雨量充沛，引起山洪爆发的可能性大，为了确保隧道的安全，洞顶防排水措施一定要安全到位。土体开挖将破坏周围植被，分水隧道地表开挖量较小，尽量减少开挖破坏植被，注意水土流失对保留土壤肥力、调节气候、改善环境的功。水土保持措施总体布局表表10.1项目分区规划具体实施主体工程防治区防排水工程纵向排水沟工程；弹簧盲管排水沟工程；土工布防水带防洪工程洞口片石排水边沟；洞顶截水沟洞门绿化工程路堑护坡工程弃渣场防治区拦渣工程拦渣墙；装土编织带护坡工程造林护坡工程土地整治工程表土回填工程；水平沟平整；土地利用(2)环境保护的防治措施：1)隧道洞口开挖应严格控制开挖，同时作好必要的坡面防护和地表排水。71 二O一一届土木工程专业（隧道与城市轨道交通工程方向）毕业设计·设计说明书2)建议未来隧道弃碴应尽量集中堆放于指定的碴场，并设置浆砌片石挡墙；碴场上部地带周围应做好截排水沟工程，碴场表面应进行复耕或植树种草。严禁弃于河流及沟内，施工中产生的有害废水，必须经过处理后方可排放。2.环境绿化设计分水隧道洞门仰坡及路堑边坡植草选择以经济、实用、长效、美观为原则。充分考虑后期养护的方便性。选择根茎发达，分生能力强、密度大的植物，迅速形成致密的植物群落，大大减少雨滴冲击能量。致密的叶片可以拦截雨水，减少地面径流，减少水的侵蚀。达到水土保持的目的。根系直接关系到固土能力，根系分布越深，固土效果越好。抗旱能力强、耐贫瘠、便于后期管理的具体草种提供以下选择类型：高羊毛、弯叶画眉草、非洲狗尾草、白三叶、狗牙根、白喜草等品种；具体乔木品种有：车桑子、紫惠槐、圣诞树、合欢等。采用多品种混合播种，深根与浅根混播，高品种与矮品种相结合，灌木与花草混合，大大增强草坪的抗性，形成多层次景观。边坡植草采用水力播种方式，其原理就是将经过处理的植物种子（草、树、花种）以水为载体，配以植物种子萌芽及前期生长所需营养元素，加以种子粘结剂、保子剂、土壤改良剂等，经液喷播机的充分混合，通过高压泵体喷出，附着在边坡及弃土需绿化的地方，并覆盖无纺布的高速现代化种植方法。3.环保预期设计效果(1)水土保持效果在实现施工期各项环保措施后，减少工程建设过程中的水土流失。(2)生态效果分水隧道通过增加植被覆盖，既涵养水土，又美化环境；土石方填筑一定程度上改变了局部地区的地形、地貌，破坏了植被，但工程环保行为通过全方位的绿化措施可以弥补不足，从而达到预期补偿效果。同时，对双山冲沟处的污水处理，可以形成正常的水利循环。(3)社会效益修建隧道可以减少裸露面，恢复植被，稳定边坡，防止泥石流、滑坡的产生，为公路的行车安全提供了保障，又为周围居民提供了安全，对当地及周边地区的社会经济的可持续发展起到积极作用。(4)景观效果绿色植被加上洞门装饰，衬托出一条人工与自然相结合的风景线，令人赏心悦目，设计简洁、大方。保证隧道行高效、快捷、舒适、安全。71 二O一一届土木工程专业（隧道与城市轨道交通工程方向）毕业设计·设计说明书结论公路隧道的设计受许多因素影响。首先，要确定围岩的性质，确保平时及紧急情况下的安全是应遵循的永久性宗旨；另一个重要的基本因素是交通构成和交通量。其他因素如照明、车速、隧道引线和出口形式与目前实际运营情况相比将不会产生多大变化。但设计超长公路隧道对通风系统的选择以及与之相应的运营管理费用是一个有待进一步研究的问题。本设计通过对实际情况的考虑，依据规范的要求，拟建隧道的大致情况如下:(1)进口桩号K0+418，出口桩号K1+329，全长911m。(2)进口桩号为K0+418,地面标高49.94米，设计标高27.92米，洞门开挖高度约12.02米；出洞口桩号为K1+329，地面标高为71.56米，地面设计标高52.89米。(3)隧道内轮廓采用三心圆断面，结构尺寸如下：，，，，，，，；隧道净空为71.78m²。(4)隧道洞身衬砌主要采用复合式衬砌。(5)隧道进出口洞门均采用端墙式洞门。(6)隧道的通风、排水等设计均符合相关规范要求。拟建隧道结构的安全性良好，并且有较好的经济性，整体设计达到了美观、环保的要求。71 二O一一届土木工程专业（隧道与城市轨道交通工程方向）毕业设计·设计说明书致谢在毕业设计结束之际，我要向四年来所有在学习上给予我帮助的师长和同学致谢！感谢你们。感谢我的指导老师黄明奎老师，感谢您一直以来的敦敦教导，不厌其烦的指导我在设计过程中遇到的困难和出现的问题。我的设计能够很好的完成，与您的教导密不可分。在您的细心指导下，我不仅仅学到很多设计的知识，还有很多做人的道理。这将会激励我在今后学习生活中更加努力，奋斗不止。在此谨向敬爱的指导老师表示诚挚的谢意。感谢付钢老师、曾德荣老师等各位老师的热心指导，还要感谢四年辛苦授课的各位老师以及曾经帮助过我的所有老师。感谢我的父母，他们一直在支持我，希望本设计可以作为献给他们的礼物，能永远为我感到骄傲。再次感谢关心我，培养我的父母及师长，感谢您们！71 二O一一届土木工程专业（隧道与城市轨道交通工程方向）毕业设计·设计说明书参考文献[1]王成.隧道工程[M].北京：人民交通出版社，2009.[2]夏永旭，王永东.隧道结构力学计算[M].北京：人民交通出版社，2004.[3]周爱国，唐朝晖.隧道工程现场施工技术[M].北京：人民交通出版社，2004.[4]关宝树.隧道工程设计要点集[M].北京：人民交通出版社，2003.[5]张庆祝，朱合华.土木工程设计指南-隧道及地下工程分册[M].北京：中国水利水电出版社，2001.[6]李宁可，曹文贵，刘生.隧道设计与施工百问[M].北京：人民交通出版社，2004.[7]铁道部专业设计院、第二勘测设计院合编.洞门[M].中国铁道出版社，1990.[8]铁道部第二勘测设计院编.明洞[M].中国铁道出版社，1990.[9]易萍丽.现代隧道设计与施工[M].北京:中国铁道出版社，1996.[10]中华人民共和国行业标准.公路隧道设计规范（JTGD70—2004）[S].北京：人民交通出版社，2004.[11]中华人民共和国行业标准.公路工程技术标准（JTJ001—97）[S].北京：人民交通出版社，1997.[12]中华人民共和国行业标准.公路隧道施工技术规范（JTJ042—94）[S].北京：人民交通出版社，1994.[13]中华人民共和国行业标准.公路水泥混凝土路面设计规范(JTGD40-2002)[S].北京：人民交通出版社，2002.[14]中华人民共和国行业标准.公路隧道通风照明设计规范(JTJ026.1-1999)[S].北京：人民交通出版社，2000.[15]中华人民共和国行业标准.工程岩体分级标准（GB50218—94）[S].北京：人民交通出版社，1994.[16]Berner,M.A.,Day,J.R.ANewConceptforVentilatingLong-TwinTubeTunnels[A].Proc.ofthe7th.InternationalConferenceonAerodynamicsandVentilationofVehicleTunnels(ICAVVT)[C],(1991)811-820.[17]HeinzDuddeck.OnStrcturalDesignMethodsforTunnelsinSoftsoil[J].UndergroundSpace,1985(9):246-259.71 二O一一届土木工程专业（隧道与城市轨道交通工程方向）毕业设计·设计说明书[18]G.AnagnostonandK.Kovari,Thefacestabilityoftunnels[J],TunnelingandundergroundspaceTechnology,1994,9(2):165-174.71 二O一一届土木工程专业（隧道与城市轨道交通工程方向）毕业设计·设计说明书附录S.1洞门土压力荷载计算方法S.1.1隧道门端墙、翼墙及挡土墙可按下列公式计算：1.最危险破裂面与垂直面之间的夹角（S.1）式中：ψ——围岩计算摩擦角（°）；ε、α——地面坡角与墙面倾角（°），如图S.1。图S.12.土压力S.2S.371 二O一一届土木工程专业（隧道与城市轨道交通工程方向）毕业设计·设计说明书S.4式中：E——土压力（kN）；γ——地层重度（kN/m³）；λ——侧压力系数；——墙背土体破裂角（°）；b——洞门墙计算条带宽度（m）；ξ——土压力计算模式不确定系数，可取ξ=0.6。S.2《公路隧道设计规范》（JTGD70-2004）条文说明9.2.5条中的表9-171'