山岭重丘公路隧道毕业设计

PAGEPAGE151第一章设计资料第一节隧道概况夏家庙隧道位于崇遵高速公路第十七标段（K117+215.869～K127+960.0006），为一般公路上的双洞室汽车单向行驶隧道，左洞长675m（K121+885～K122+560），右洞长675.1m（K121+882.66～K122+557.76），为直线隧道。设计纵坡坡度为－2.4%，控制在—2.1%～－2.5%之间。左线隧道最大埋深130.03米，右线隧道最大埋深117.41米。而根据设计资料有下表：线路与高程之间关系表表1-1线路左（K121+8855～K122++560）右线（K121++882.666～K122++557.776）进口出口进口出口地面高程（m）904.65887.01906.23884.95设计高程（m）893.02876.82893.19877.29其中，893.19－893.02＝0.17m，877.29－876.82＝0.47m。即：崇溪河方向两洞口高差0.17米，遵义方向两洞口高差0.47米。依靠不同地质条件，隧道围岩可分为Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ三种不同类别，并依据围岩差的衬砌向围岩好的地段延伸5m的要求，作为衬砌段划分的依据。其中有：左线隧道：由进口桩号K121+885—K121+915段为Ⅱ类围岩，长30m，顶板以上围岩处于强风化层，节理发育，所以采用浅埋衬砌，并注意辅助施工方法。K122+370—K122+425段为Ⅱ类围岩，长55m，因为埋深较大，采用Ⅱ类围岩衬砌。K121+915—K121+950段，K122+120—K122+180段，K122+315—K122+370段，K122+425—K122+445段，K122+475—K122+552.36段，皆为Ⅲ类围岩，总长247.36m，采用Ⅲ类围岩衬砌。K121+950—K122+120段，K122+180—K122+315段，K122+445—K122+475段，为Ⅳ类围岩，全长335m，采用Ⅳ类围岩衬砌。右线隧道：由进口桩号K121+882.66—K121+915段为Ⅱ类围岩，长32.34m，和左线相同；K122+365—K122+400段也是Ⅱ类围岩，长35m，虽然位于隧道中段，但顶板以上围岩也处于强风化层，节理发育，并有岩溶，要加强处理。K122+400—K122+445段为Ⅱ类围岩，长45m，采用Ⅱ类围岩衬砌即可。K121+915—K121+950段，K122+110—K122+180段，K122+325—K122+365段，K122+515—K122+550.12段，皆为Ⅲ类围岩，总长180.12m，采用Ⅲ类围岩衬砌。K121+950—K122+110段，K122+180—K122+325段，K122+445—K122+515段，为Ⅳ类围岩，全长375m，采用Ⅳ类围岩衬砌。第二节技术标准与规范公路等级：山岭重丘一般二级公路行车时速：40公里/小时交通量：1700辆/小时隧道建筑界限：8.5m×5m（宽×高）纵坡：上行2%，下行2%环境卫生标准：δco=150ppm，K=0.0090m-1规范：《公路隧道设计规范》JTJ026--90《公路隧道施工技术规范》JTJ-042-94《公路隧道通风照明设计规范》JTJ026.1―1999《锚喷混凝土支护技术规范》GBJ86-85隧道设计标准按《公路工程技术标准》山岭重丘区一般二等级公路隧道标准进行设计。第三节地质调查要点洞体范围内多有溶洞出现，且岩溶发育，有地下隐伏流，甚至有地表天窗。节理裂隙发育，岩体较为破碎，局部地段岩体破碎完整性差，隧道内有少量地下水渗漏，所以易受大气降水及地表水影响。所处山中有矿泉水，并部分被开采。围岩地质情况表表1-2岩石类别地质条件开挖情况Ⅱ类紫红色—中层泥岩岩，偶夹灰绿绿色泥质粉砂砂岩白岩山向斜核部，节节理裂隙发育育，岩体破碎碎，呈碎石状状洞身浅埋，易引起起洞顶岩体坍坍塌灰色薄中层状白云云质灰岩小褶曲发育，产状状局部变化大大，节理裂隙隙发育，为岩岩溶发育带，其其中K122++370～440岩溶剧烈发发育，并有空空间超过2米的充填型型溶洞串珠状状发育并与地地表天窗和塌塌坑相通开挖会产生洞穴充充填物垮塌并并影响至地表表Ⅲ类灰色中层状石英砂砂岩，偶夹灰灰绿色泥岩白岩山向斜核部节理裂隙发育，岩岩体破碎，呈呈碎石状态洞身浅埋，易引起起局部岩体坍坍塌黑色薄中层状泥岩岩白岩山向斜南翼与与忠庄背斜倾倾伏端相接带带上，节理裂裂隙发育，呈呈块状镶嵌结结构洞身浅埋，易引起起局部岩体坍坍塌深灰色薄灰色中层层状白云质岩岩忠庄背斜倾伏端上上，发育小褶褶曲及小溶洞洞，地表水变变为地下隐伏伏流，岩石产产状局部变化化较大，节理理裂隙发育，呈呈块状镶嵌结结构洞身浅埋Ⅳ类灰白色中厚层石英英砂岩，偶夹夹白色薄层泥泥质砂岩白岩山向斜南翼节理裂隙较发育，岩岩体完整，呈呈大块状砌体体结构围岩相对较为稳定定，洞身多处处于深埋段黑色、灰褐色薄层层状（偶夹中中层状）泥质质白云岩，与与灰褐色角砾砾状白云岩，含含泥量较高白岩山向斜南翼与与忠庄背斜倾倾伏端相接带带上小褶曲发育，岩石石产状局部变变化大，节理理裂隙发育，呈呈碎块状镶嵌嵌结构深灰色薄灰色中层层状白云质岩岩白岩山向斜南翼与与忠庄背斜倾倾伏端相接带带上，发育小小褶曲，局部部发育小溶洞洞，地表水变变为地下隐伏伏流，岩石产产状变化大，节节理裂隙发育育，呈块状镶镶嵌结构第二章总体设计第一节隧道选址一、多方案比选及总则1、隧道路线方案由设计任务书的规定可知，不需要考虑与公路的搭接问题，仅仅只要设计独立的隧道，所以可以制定新的隧道方案，进行多方案比选。比选方案罗列如下：方案A：原资料中的设计方案。方案B：原隧道下移，左右线皆从K121+880（地面高程为926m）～K122+580（地面高程为919m），隧道总长均为700m，中间岩柱最小间距为6m。方案C：进口桩号为K121+940，地面高程左线为930m，右线931m。出口桩号为K122+570，地面高程为920m，长度为630m，中间岩柱最小间距为6m。2、比选总则因为山岭地区山峦起伏、地形崎岖、地质复杂、自然条件变化差异很大，在此修建隧道可用于克服地形或高程障碍、改善线形、提高车速、缩短里程、节约燃料、节省时间，减少对植被的破坏，保护生态环境；还可用作克服落石、塌方、雪崩、雪堆等危害。由此，路线方案是根据地形图和各种调查资料，进行技术、经济比较得来。方案比较要点是：线形适当（平面顺适、纵坡均衡、横面合理）顺应地形、路线延长、对附近地区的影响、安全性、用地、建设投资、养护费、行驶性能、施工的难易、与当地环境和景观的协调等。二、地形条件与隧道位置选择越岭路线的隧道，应进行较大面积的方案选择，拟定不同的越岭标高进行全面的技术、经济比较，选择工程地质条件较好的地段穿越。因为大面积方案已大致确定，所以只需要对标高，和施工地段优劣情况进行选择。例如：当隧道口标高低时，则隧道长，但展线短、线路拔起高度小、运营条件好，如方案B；当隧道口标高高时，隧道短，但展线长、线路拔起高度大、运营条件差，如方案C。需注意的是平面位置的选择，主要是穿越分水岭的不同高度垭口的选择。所以具体选择时，应着重考虑垭口地质条件的好坏和隧道的长短，一般忌讳穿越垭口。其中，分水岭垭口的高低、垭口两面的沟谷地势、山梁的厚薄、山坡的陡缓以及山前主、支台地分布情况等，与隧道平面位置及立面位置的选择密切相关。由此，隧道选址时，应对可能穿越的垭口，以不同的限坡、不同的进出口标高及不同的展线方式，找出线路方案，并结合两端引线工程综合比选。三、地质条件与隧道位置选择一般情况下，隧道位置应尽可能选择在地质构造简单、节理裂隙不发育、岩性较好的稳固的地层中通过，尽量避免穿越偏压大，地下水丰富和排水困难的沟谷低洼处等不良地质地段，以及地质构造极为复杂，含有有害气体、高温等地层。若必须通过时，应有切实可靠的工程措施。由此依地质条件可以想见，方案A中对设计、施工要求及辅助施工等标准较高。1、单斜构造单斜构造常见的工程地质问题为不均匀的地层压力或偏压，或者有顺层滑动等现象。隧道中线以垂直岩层走向穿越最为有利。若隧道与倾斜的岩层走向一致，则要注意岩层层理、片理、结构面、软弱夹层或不同岩层的接触带层间结合情况，节理裂隙发育程度，地下水活动等对隧道的影响，可能产生的不均匀压力、偏压和顺层滑动等对隧道的影响，特别是岩层倾角较大，岩间结合差，伴随以节理裂隙的有害切割时，施工中容易产生坍方和顺层滑动，需要予以足够的重视。其中根据顺层滑动的设计研究资料说明，当被切割的岩层中的软弱面走向与线路中线夹角α＜45°，岩层的倾角β视＞10°时，开挖路堑边坡可能产生顺层滑动；另外如果开挖临空时，倾向洞壁的一侧有两组及以上结构软弱面或节理裂隙为有害组合时候，如果施工、设计不当，亦将引起较大的偏压或顺层滑动，招致已成衬砌被剪断，坍滑堵塞或摧跨导坑等危害。2、褶曲构造褶曲构造一般特点是节理裂隙发育，大都有地下水，隧道开挖易坍方、掉块，并有突然涌水的可能其中向斜构造较背斜构造更为严重。（1）、所以隧道洞身不宜沿褶曲构造轴部通过，对于向斜构造要设法避开。若必须通过，则以垂直或大角度穿越构造轴部为宜。（2）、为避免地下水危害的可能，宜将隧道置于不透水层中，或争取隧道顶板为隔水层，对于褶曲构造来说尤其重要。（3）、将隧道置于褶曲构造的翼缘，较之顺沿轴部通过有利。此时，隧道所处的地质条件类似于单斜构造，但仍需要注意褶曲构造的特点以及地下水的可能影响。四、洞门与隧道位置选择隧道洞口地质条件较差，岩层多破碎、松散、风化严重，当开挖进洞时破坏了山体原有的平衡，极易产生坍方、顺层滑动，古滑坡复活等现象。故规定“一般情况，隧道宜早进洞，晚出洞”。尽量根据地形、地质，考虑隧道仰坡和路堑边坡的稳定性，避开不良地质段。1、地形条件隧道进出口中线力求与地形等高线正交或接近正交穿越最为有利。若不能满足，则要尽量要以大角度斜交进洞，保证地形等高线与线路中线斜交角度大于45°为上，但松软地层中，不宜采用斜交洞口。2、开挖进洞对于倾斜岩层，层理、片理结合很差或存在软弱结构面（夹层）不宜大挖，以免斩断岩脚过多，引起顺层滑动或坍方的危害，宜早进洞。3、隧道选择方案比较表表2-1方案优劣A高程最低，线路长长度适中洞口Ⅱ类围岩，开挖较难难稳定；洞门门中线与地形形等高线斜交交，角度偏小小；溶洞、暗暗流等施工条条件复杂；B洞门中线与地形等等高线正交展线短，运营条件件相对较好；；线路长；洞口余留留施工面积较较小C线路短；洞门中线与地形等等高线正交展线长高程最高，运营相相对较困难所以，最终选择方案B。此一方案的隧道位置选取图详见隧道平面图（大图1）。左右线皆从K121+880～K122+580，隧道总长均为700m，中间岩柱最小间距为6m。其进出口的地面高程分别约为926m、914m，设计高程为919m、905m，纵坡设计坡度为2%，长度700m。第二节隧道平曲线隧道内应避免设置平曲线，因为隧道位于曲线上，通常需要设置超高和加宽，使得施工变得复杂，而且断面不统一，它们的相互过渡也给施工增加了难度。所以本设计未设置平曲线，比较用的三个方案及最终方案都是直线隧道。第三节隧道断面一、隧道纵断面隧道的纵坡应考虑施工和建成后的洞内排水需要，坡度不小于0.3%，并不大于3%。如果考虑通风及施工出渣和运进材料方便，则在2%以下为佳。且作为单向通行隧道，设计成下坡对通风非常有利。因此将隧道坡度设计为2%，设置成为单面坡，但在施工中允许坡度有一定的变动。二、隧道横断面1、隧道限界图2-1山岭重丘一般二级公路的隧道建筑限界（m）在建筑限界内，不得有任何部件侵入。W——行车道宽度，取7.0m；C——余宽，行车速度40km/h＜100km/h，由此余宽选择0.25m；H——净高，一般公路取5m；L——侧向宽度，L=C=0.25m；E——建筑限界顶角宽度，0.25m＜1m，所以取0.25m；R——人行道宽度，取0.75；检修道宽度可与人行道合并。由此，隧道路面净宽：B=W＋2×R=7.0＋2×0.75=8.5m。其中，人行道的设计，应结合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而定。依据平面图可见，隧道虽然位于山区，但周围有一定数量的人居住，因此在隧道两侧都设置了人行道。而且因为隧道防排水要求较高，所以设置人行道后，隧道内排水边沟设计也可与之结合，并与检修道或余宽一起考虑。三、净空断面公路隧道横断面设计除要符合隧道建筑界限的规定外，还应考虑洞内排水、通风、照明、防火、监控、营运管理等附属设施所需要的空间，并考虑土压影响、施工方法等必要的富裕量，使得确定的断面形式及尺寸，达到安全、经济、合理。由此，横断面设计时，应尽力选择净断面利用率高、结构受力合理的衬砌形式。根据地质条件可知，进口段为Ⅱ类围岩，出口段为Ⅲ类围岩，洞身夹杂着Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类围岩，且都节理裂隙发育。故采用受力较好，断面相对更经济合理的三心圆曲墙式衬砌。其中Ⅱ、Ⅲ类衬砌段为避免基础沉陷，设置了带仰拱的封闭形式。1、曲墙式衬砌断面（顶板上设置小断面通风道）一般通风道设置在顶板以上，即要使得其断面积小，又要使内轮廓线与建筑限界的侧墙部分的剩余空间最小，还要使拱部和侧墙的内轮廓线过度圆滑，适合受力特点。设置通风面积为8—9m2；若eq\o\ac(○,A)=1/2×dd′×GH=8.5m2，则有GH=8.5×2÷7=2.4m。取a、b两点为控制点，求ab的垂直平分线，在线上找O1，取O1A为半径（R1）作弧AB。在AB的延长线上取点P，O1P与对称轴的交点O2作为圆心，划O2P时要试作，使之在H点附近通过。所得到的弧段ABPH即为内轮廓线。需要设置仰拱时，取O3E（=R3）近似等于2倍的O2P。其中，a、b、c、d各点因施工精度的要求，至少需要10cm以上的富裕量，所以dD之间保留了10cm，aA之间保留了15cm。2、横断面基本设置：设置中高两侧低的路面，以便于路面排水。所以，横断面采用2%的人字坡。第三章隧道围岩及其计算荷载第一节围岩压力围岩压力的性质大小和分布规律系是正确进行坑道支护、结构设计和选择施工措施的重要条件。其应根据施工方法、围岩变形情况以及衬砌修筑时间对围岩压力的影响等因素确定。但在设计中无法准确的预料，只能在施工中通过施工量测的信息反馈，修正荷载调整衬砌结构参数，这是新奥法施工的重要环节。第二节荷载计算一、深埋隧道围岩压力1、垂直压力深埋公路隧道往往是直接采用铁路隧道规范的围岩压力计算公式。这经过可行性分析，结论是肯定的。但也应看到这个公式用于公路隧道围岩压力的计算有其明显不足之处，因为公路隧道与铁路隧道相比，在限界、跨度、高跨比等方面有其自身的特点。用于公路隧道围岩压力计算方面比采用采用铁路规范要优越、合理，但目前缺乏足够的公路隧道坍方调查资料对以上两式进行验证评估，因此规范中仍采用前式。但在使用过程中，对两式进行对比分析，能更加完善。由此以规范规定的公式为主，但对两式进行对比分析的结果如下：（1）、铁路隧道规范：围岩压力按松弛荷载考虑，其垂直均布压力可按下式计算：q=0.45×26—Sγω（3-1）式中q——垂直均布压力（kN/m2）；S——围岩类别；γ——围岩容重（kN/m3）；ω——宽度影响系数，ω＝1＋i（B―5）；其中，B为坑道宽度（m）；i系B每增减1m时的围岩压力增减率，以B＝5m的围岩垂直均布压力为准，当B＜5m时，取i＝0.2；B＝5～15m时，取i＝0.1。所以，根据B＝9m，取i＝0.1，得ω=1.4。计算表格表3-1围岩类别（S）Ⅱ类Ⅲ类Ⅳ类范围值容重γ（kN/m3）17～2019～2223～25垂直均布压力q（kN/m2）171.36～2201.695.76～1110.8857.96～633特定取值容重γ（kN/m3）202224垂直均布压力q（kN/m2）201.6110.960.5（2）、公路隧道规范：因为缺乏足够的公路隧道坍方情况，为此仍以铁路塌方调查资料为基础，经多方面的论证，找出的更适合于公路隧道围岩压力的计算公式是：P＝0.8γ×KB×e0.62（6—S）（3-2）其中，P——深埋隧道垂直均布围岩压力；KB——跨度影响系数，计算公式为：KB＝B/8＝1.125B——隧道开挖跨度（m）；e——自然对数底；计算表格表3-2围岩类别（S）Ⅱ类Ⅲ类Ⅳ类范围值容重γ（kN/m3）17～2019～2223～25垂直均布压力q（kN/m2）182.70～2214.944109.85～1127.19971.53～777.75特定取值容重γ（kN/m3）202224垂直均布压力q（kN/m2）214.9127.274.6由此可见，公路隧道的围岩压力计算结果较大，设计上可能要求相对保守，增大安全系数一些。但设计中仍采用规范要求，某些数值使用特定取值计算。2、水平压力水平均布压力，即主动侧压力e是随围岩类别而定，但必须满足的条件是：H/B＜1.7，H为坑道开挖高度（m），B为坑道开挖宽度（m）；不产生膨胀力的围岩及偏压不显著的隧道；采用钻爆法施工的隧道。水平压力与围岩对应表表3-3围岩类别Ⅱ类Ⅲ类Ⅳ类水平均布压力e（0.3～0.5）q（0.15～0.33）q＜0.15q数值60.48～1000.816.64～333.27＜9.08在确定围岩水平压力值时，要考虑下列情况：Ⅳ、Ⅲ类围岩，主要产生垂直压力，因坑道侧壁较稳定，水平压力一般不大。但围岩的不均匀性和不连续性较突出，故可能局部出现较大的水平压力，必须注意；Ⅱ类围岩水平压力较大，对衬砌设计有很大影响，有条件宜进行实测。二、深埋、浅埋隧道分界正确判断浅埋和深埋隧道的分界深度，对选择浅埋段（包括洞口段）加强衬砌的类型、长度、施工方法以及是否需对地面建筑物施加防护等有着实际意义。目前分界深度多以坑道开挖对地表不产生影响，即引起应力重分布不涉及地表的原则，按荷载等效高度值，并结合地质条件、施工方法等因素综合判定。按荷载等效高度的判定为：HP=（2～2.5）hq（3-3）式中：HP——深浅埋隧道分界深度；hq——荷载等效高度，计算式为：；q——计算出的深埋隧道垂直均布压力（kN/m2）；γ——围岩容重（kN/m2）；并且Ⅰ～Ⅲ类围岩取HP=2.5hq；Ⅳ～Ⅴ类围岩取HP=2hq。计算表格表3-4围岩类别（S）Ⅱ类Ⅲ类Ⅳ类注：Ⅳ类围岩位于于隧道中间段段，所以只需需考虑进出口口Ⅱ、Ⅲ类围岩的深深浅埋分界线线。荷载等效高度hqq（m）10.085.042.52深浅埋隧道分界深深度HP（m）2712.65.04三、浅埋隧道围岩压力浅埋隧道围岩压力分下列两种情况分别计算：1、埋深（H）小于或等于等效荷载高度hq此时的荷载视为均布垂直压力：q＝γH，式中：γ——坑道上覆围岩容重；Ｈ——隧道埋深，即坑顶至地面的距离；侧向压力e，按均布考虑时，其值为：e＝γ（H＋Ht）tg２（45°－）（3-4）式中：Ht——坑道高度，7.4m；Φ——围岩计算摩擦角，见下表。图3-1围岩压力图摩擦角取值表表3-5围岩类别ⅡⅢ类Ⅳ类Φ值（°）31～4243～5455～662、埋深大于hq、小于Hp为便于计算，作如下假定：图3-2围岩压力图（1）、假定土体中形成的破裂面是一条与水平成β角的斜直线，如图所示；（2）、EFHG岩（土）体下沉，带动两侧三棱土体（如FDB及ECA）下沉，整个土体ABDC下沉时，又要受到未扰动岩（土）体的阻力；（3）、斜直线AC或BD是假定的破裂面，分析时要考虑内聚力C并采用计算摩擦角Φ；另一滑动面FH或EG则并非破裂面，因此，滑面阻力要小于破裂滑面的阻力，若该滑面的摩擦角为θ，则θ值小于Φ值，无实测资料时，按表3-6选取。θ的选取表表3-6围岩类别≥ⅣⅢⅡθ值０.９Φ（０.７～０.９）Φ（０.５～０.７）Φ选定θ值（°）544024设坑道上覆岩体EFHG的重力为W，两侧三棱岩体FDB或ECA的重量为W１，未扰动岩体对整个滑动土体的阻力为F，当EFHG下沉，两侧受到的阻力为T或T′，由图可知，作用于HG面上的垂直压力总值为：(3-5)三棱体自重为：(3-6)其中：h为坑道底部到地面的距离；β为破裂面与水平面的夹角。依正弦定律，可得：(3-7)而代入三棱体自重后可得：(3-8)其中，λ——侧压力系数λ＝（3-9）（3-10）至此，极限最大阻力T值可求得。得到T值后，代入求得作用在HG面上的总垂直压力Ｑ浅：（3-11）由于GC、HD与EG、FH相比往往较小，而且衬砌与土之间的摩擦角也不同，前面分析时均按θ计，当中间土块下滑时，由ＦＨ及ＥＧ面传递，考虑压力稍大些对设计的结构也偏于安全，因此，摩阻力不计隧道部分而只计洞顶部分，即：在计算中用埋深H代替h。这样：，由于W＝BtHγ，得：（3-12）其中，Bt——坑道宽度。换算为作用在支护结构上的均布荷载，即（3-13）作用在支护结结构两侧的水水平侧压力为为：ee1＝γHλ，e2＝γhλ（3-14）侧压力被被视为均布压压力时，ee＝（e1＋e2）（3-15）3、计算及单点算例例：计算表格表33-7围岩类别Ⅱ类Ⅲ类Φ的取值（°）4050容重γ（kN/m3）2022单点的隧道埋深HH（m）①7②9垂直均布压力q（kN/m2）140163.11水平均布压力e（kN/m2）46.5358.68其中，计计算的第①点位于Ⅱ类围岩的进进口洞门，根根据埋深H＝7m＜10.08，可确定采采用方法1计算；而计计算的第②点位于Ⅲ类围岩的出出口洞门处，根根据埋深H＝9m＞5.04可知，采用用方法2，且计算得得：λ＝0..21；e1＝222×9×00.21＝41.588kN/mm2；e2＝222×（9＋7.4）×0.21＝75.777kN/mm2。第四章洞口及及洞门设计洞口位置置应根据地形形、地质、水水文条件和衬衬砌结构类型型，并考虑边边坡及仰坡的的稳定，从保保证施工和营营运安全出发发，通过经济济、技术比较较，综合研究究确定。因为隧道道的进口段为为Ⅱ类围岩，出出口段为Ⅲ类围岩，所所以进出口全全部采用翼墙墙式洞门——翼墙较长大大，除支撑端端防止滑动或或倾倒外，还还可支撑边坡坡，少挖土方方。其中，端端墙拱圈与洞洞身衬砌应为为整体。又因为洞口的边坡坡及仰坡必须须保证稳定，避避免大挖大刷刷，所以根据据设计开挖高高度、坡度确确定进口Ⅱ类围岩处的的坡度为1：1.25，出口Ⅲ类围岩处的的坡度为1：0.75。隧道位于遵义市区区边，要兼顾顾美观、实用用，且需要注注意与环境相相协调。洞门门周围应绿化化、美化。第一节洞门设设计一、洞门设计规定定及数据1、洞门仰坡坡脚至至洞门墙背的的水平距离＞＞1.5m，取1.5m；2、洞门端墙与仰坡坡之间的水沟沟沟底至衬砌砌拱顶外缘的的高度＞1.0m，取1.0；3、洞门墙顶应高出出仰坡坡脚0.5m以上，取0.5m；4、水沟底下采用填填土时，应夯夯填密实。基基底埋入土质质地基的深度度不应小于1.0m，嵌入岩石石地基的深度度不应小于0.5m。此次，出出于安全考虑虑取1.5m；5、挡墙式翼墙需在在地质情况有有变化处，设设置沉降缝，缝缝宽2～3cm，缝内填塞塞沥青。6、为防止泄水孔堵堵塞，在泄水水孔洞口处需需要设置反滤滤层，并在最最底排泄水孔孔下部设置隔隔水层。二、建筑材料及施施工要求端墙、顶顶帽、翼墙和和洞口挡土墙墙：C20的混凝土土构件。侧沟、截截水沟、护坡坡等：5号水泥砂浆浆砌片石。洞门端墙墙厚度部分的的拱、墙应与与洞口环节衬衬砌用同一材材料整体建筑筑，以使其连连接良好。翼翼墙式洞门的的端墙与翼墙墙应同时建筑筑，尽量使用用统一材料。当当洞顶仰坡土土石有剥落可可能时，坡面面应清理加固固。洞门应尽尽早修建，并并尽可能避免免在雨季施工工。洞门修建建前应做好洞洞口及仰坡周周围的排水、截截水设施，以以保护仰、边边坡的稳定，并并与路基排水水系统整体考考虑。三、洞门计算洞门可视视为挡土墙，按按极限状态计计算其强度，并并应验算绕墙墙趾倾覆及沿沿基底滑动的的稳定。洞门门主要验算规规定如下：洞门墙验算规定表4-1墙身截面荷载效应应值Sd≤结构抗力效应值RRd（按极限状状态计算）墙身截面偏心距ee≤0.3倍截面厚度度基底应力σ≤地基容许承载力基底偏心距e岩石地基≤B/44～B/5（B为墙底地基基厚度）滑动稳定系数KCC≥1.3倾覆稳定系数KOO≥1.5洞门计算算可包括端墙墙和翼墙（挡挡墙）两大部部分，其承受受的土压力，基基本上是按库库伦理论计算算，其设计计计算方法和要要求同挡土墙墙，并假定不不论墙背倾斜斜和直立，土土压力按水平平方向作用考考虑。根据任务务书，以出口口Ⅲ类围岩处的的洞门为算例例，参照《铁铁路工程设计计技术手册——隧道》计算算如下。1、原始资料仰坡率11：0.75，岩体内摩摩擦角φ＝60°，容重γ＝24kN//m3，ε＝53°08′；建筑材料料采用混凝土土，但洞门外外墙面上为了了美观，使用用了天然石料料镶面并勾缝缝，所以材料料容重γ0＝24kNN/m3。基底容许许压应力[σ]＝0.6MPPa，墙身仰角tgα＝0.1，基底摩擦擦系数f＝0.5，tgε＝1.33。查表洞门门土压力系数数表得：λ端＝0.08003；ω/tgω＝21°55′/0.40023；λ翼＝0.04883。2、洞门尺寸拟定（1）、依依据所选用的的洞口衬砌断断面，按规范范要求做出洞洞门尺寸图（图图样附后）。（2）、按按工程类比法法初选洞门主主墙厚b＝1.0m，翼墙厚1m。3、翼墙稳定性和强强度验算翼墙计算算条为取洞门门端墙墙趾前前的翼墙宽1m的条带。计算高度度H平均＝（6.4＋1.5）－（7.9×00.1＋0.5）×tgε－1.5＝4.68mm（1）、翼翼墙墙身偏心心距验算①、墙背背主动土压力力：E＝×γH2λ＝×24×4.6882×0.04483＝12.699kN/m2②、倾覆覆力矩（对B点）：MB＝×H平均×E＝××4.68××12.699＝19.800kN·m③、稳定定力矩：自重∑N＝4.68×1×224－×0.5××24＝112.332－12.6＝99.722kN稳定力矩：MY＝＝（0.5+×44.68×00.1）×112..32－（4.68××0.1＋0.5）×12.66＝82.44－12.19＝70.255kN·m④、偏心心计算：＝（70.25－199.80）/99.772＝0.5066m＝0.5－0.5006＝－0.0066m＜0.3×1＝0.3m（可）⑤、墙身身应力计算：：=×（1±6×）＝＝kNN·m＜[σ]＝600kNN·m（可）（2）、翼翼墙基底的计计算（按墙高高H＝4.68++1.5＝6.18m计算）①、主动动土压力：E′＝×γH2λ＝×24×6.1882×0.04483＝22.144kN/m2②、倾覆覆力矩：MB′＝×H×E′＝×66.18×222.14＝45.611kN·m③、稳定定力矩：自重∑N′＝99.72＋×11.0×244＝136.992kN稳定力矩：∑MYY′＝（0.5+×66.18×00.1）×136..92＋1.5×224×＋×0.1×24××（×0.1＋1.5）－12.19（0.6＋0.5＋0.468）＝＝110.777＋27＋1.84－19.11＝120.55kN·m④、稳定定计算：倾覆稳定安全系数数＝＝2.64＞1.5（可）滑动稳定安全系数数＝0.5×＝3.09＞1.3（可）⑤、基底底偏心及应力力验算：C′＝（120.5－45.61）/136..92＝0.5477me′＝00.75－0.547＝0.2033m＜B/5＝0.3m（可）基底应力力：=×（1±6×）＝91.228×）＝kN··m＜[σ]＝600kNN·m（可）4、端墙的验算检查端墙墙最不利的Ⅱ部分：（1）、尺尺寸及数据：：a＝（00.6＋0.3＋0.3）－0.4×00.1＝1.16mm取b＝0.5m（根据计计算距离基底底的距离为5m），有h0＝＝a＋0.1h0h0＝a/00.9＝1.16/0.99＝1.2899mh0＋HH＝11.7－5－0.5＝6.2mH＝6..2－1.289＝4.9111m已知λ端＝0.00803；tgω＝0.40223；ω＝21°55′由表6--10可求得：＝1.16/（00.40233－0.1）＝3.8377m图4-1洞顶大样图h′－hh0＝2.5488mH＋h00－h＇＝4.911－2.548＝2.3633mσh＇＝γh’（1－h0/h＇）λλ＝24×3..837×（1－1.2899/3..837）×0.08803＝4.9111kN/m22σH＝γHλ端＝24×4.9111×0.08803＝9.6466kN/m22(2)、主主动土压力:E＝[σσH×H＋×σh＇×h0]0.5＝[××9.4644×4.9111＋×4.9111×1.2889]×00.5＝13.2002kN/mm2(3)、倾倾覆力矩:M倾＝｛｛H×σH×H＋[h＇＋（H＋h0－h＇）]×σh＇×h＇－[（h＇－h0）＋（H＋h0－h＇）]×σh＇（h＇－h0）｝×0.5＝｛｛×4.9111×23..239＋[×3.8337＋2.3633]××4..911×33.837－[×2.5448＋2.3633]××4..911×22.548｝×0.5＝｛｛38.0442＋34.3114－20.0998｝×0.5＝26.1229kN·mm(4)、稳稳定力矩:墙身自重NN＝[（HH＋h0＋0.25）×1－（0.435＋0.04＋0.025）×0.655×0.5＋0.6×00.25－0.5×00.12]×0.55×24＝[6..45－0.163＋0.15－0.0055]×0.55×24＝154.3368×0..5＝77.188kNM稳＝｛6.445×0.55（1＋0.468）－0.4355×0.655×0.5[[（H＋h0－0.4）×0.1＋1－×0.4335]－0.0655×0.655×0.5[（H＋h0－0.4）×0.1＋1.0＋×0.0665]＋0.25××0.6（0.468＋0.2）－0.005（0.468－0.1×22/3）｝×0.5××24＝｛4..734－0.203－0.034＋0.1－0.002｝×0.5××24＝1100.28×00.5＝55.144kN·m(5)、强强度及偏心计计算：c＝（1110.288－52.2558）/1544.368＝0.3766me＝0..5－0.376＝0.1244m＜0.3b＝0.3m（可）σ＝1554.3688×0.5÷（1×0.5）×（1±6×）＝1154.3668×）＝kN··m＜[σ]＝600kNN·m（可）5、端墙与翼墙共同同作用验算（Ⅲ部分）（1）、数数据：b＝1.99m，H0＋h0＝11.70－0.5＝11.200mH0＝111.20－1.289＝9.9111mσH＝γHHλ端＝24×9..911×00.08033＝19.100kN/m22（2）、主主动土压力：：E＝[σHH×H0＋×σh＇×h0]1.99＝[×119.10××9.9111＋×4.9111×1.2889]×11.9＝185.886kN/mm2（3）、洞洞门端墙自重重：N端＝11.9×244[（11.70－0.25）×1.0－0.5×00.65×00.5＋0.6×00.25－0.5×00.12]＝＝[11.445－0.163＋0.15－0.0055]×1.99×24＝521.330kN（4）、洞洞口翼墙自重重N翼＝[[0.5（3.98＋0.15）×6.4＋0.5（3.98＋3.98＋0.15）×0.5（1.5＋1.6）×1－×0.3××6.4×11.33]××24＝＝[13.222＋6.29－1.15]]×24＝18.366×24＝440.664kN（5）、端端、翼墙共同同作用滑动稳稳定性：KC＝f·∑N/∑E＝00.5×（521.330＋440.664）/185..86＝2.59＞1.3（可）6、结语图4-2洞门结构计计算图（单位位：cm）本次设计计是以出口段段的Ⅲ类围岩处的的洞门为范例例，其他翼墙墙式洞门的验验算如上。由此可知知，翼墙的验验算结果符合合规范要求，此此类洞门及数数据是可用的的。其中，翼翼墙可作为垂垂直洞门式或或八字式，这这就视洞口地地形及开挖量量大小而定。第二节体积计计算因为地形形平面图只有有1：1000及1：2000的图，所以以开挖线及土土方量的绘制制与计算都不不甚精确，所所以按《铁路路工程设计手手册——隧道》附录录四进行计算算。一、适用范围及适适用方法本方法适适用于自然地地面坡度1：0.5～1：∞，开挖边坡1：0.3～1：2，采用圆角角法开挖的隧隧道仰坡。从地形图图上用比例尺尺量得平均自自然坡n，再由计算算深度h——翼墙前端起起坡点与自然然坡的高差，开开挖坡度m，查表可得得每端洞口的的仰坡体积V。算式有：转角范围围仰坡数量：：V1或V2＝πh3/12·CCX2（m3）（4-1）正面仰坡坡断面积：（4-2）正面仰坡坡开挖数量：：V3＝A×L（m3）（4-3）每端洞口口的仰坡体积积：V＝V1＋V2+V3（m2）（4-4）式中：L——洞门门上部宽度（m）；θ———转角角度；；系数数，（4-5）二、仰坡体积计算算1、进口：h1＝77m；1：m＝1：1.25；1：n＝1：∞；所以得：V1、VV2＝140m3，A＝31m2，V3＝310m3，V＝590m3。2、出口：h2＝99m，1：m＝1：0.75；1：n＝1：1；所以得：V1、VV2＝1718mm3，A＝122m2，V3＝1220mm3，V＝4656mm3。3、统计数量：估算V总总＝2（V进＋V出）==2×（590＋4656）＝104922m3。图4-3计算示示意图第五章隧道衬衬砌及路面第一节衬砌设设计要求一、一般规定衬砌采用用复合式衬砌砌。复合式衬衬砌设计应综综合考虑包括括围岩在内的的支护结构、断断面形式、开开挖方法、施施工顺序和断断面的闭合时时间等因素，力力求充分发挥挥围岩所具有有的自承能力力。复合式衬衬砌由外层和和内层复合而而成，其外层层为初期柔性性支护，可采采用喷射混凝凝土、锚杆、钢钢筋网、钢支支撑等支护形形式，单一或或合理组合而而成；内层为为二次衬砌，一一般采用现浇浇混凝土衬砌砌。两衬砌间间宜采用防水水层措施。依围岩类类别、工程地地质条件、埋埋置位置及施施工条件确定定结构类型和和尺寸。确定定开挖尺寸时时，应预留必必要的初期支支护变形量，其其量值根据围围岩条件、支支护刚度、施施工方法等确确定，并应量量测校正。二、设计要点1、隧道道洞口内应设设置加强衬砌砌段，其长度度以伸入洞内内深埋段一般般不宜小于10m。2、围岩岩较差段的衬衬砌应向围岩岩较好段延伸伸5m以上。偏压压衬砌段应延延伸至一般衬衬砌段5m以上。而辅辅助坑道、联联络通道、避避车洞等与主主隧道连接处处的衬砌设计计应加强处理理。3、设置置仰拱的隧道道，路面以下下应以浆砌片片石或贫混凝凝土回填。4、在对对衬砌有不良良影响的软硬硬地层，以及及衬砌结构类类型变化处，应应设置沉降缝缝。在Ⅱ类围岩洞口口约50m的范围内，衬衬砌拱墙环节节每隔10m左右即设置置。其中，混混凝土衬砌缝缝宽约1cm，中间夹以以沥青油毛毡毡，随灌筑随随做，若有漏漏水现象，再再在衬砌内缘缘凿成V形槽，塞以以沥青麻筋。衬衬砌的工作缝缝应与设计的的沉降缝、伸伸缩缝结合布布置，并尽量量少设置工作作缝。5、隧道道衬砌背后的的空隙必须回回填密实，并并应与拱、墙墙灌筑同时进进行。当用先先拱后墙法时时，拱脚以上上1m范围内，应应用与拱圈同同级的混凝土土一起灌筑。不不良地质地段段，除回填密密实外，可进进行压浆加固固。第二节衬砌设设计一、衬砌类型分类类因为通过过方案比选，本本设计最后选选用的隧道线线路是方案B。而本设计计左右线皆从从K121++880（地面高程程为926m）～K122++580（地面高程程为919m），总长为700m。所以参考考原设计资料料，大致估计计出围岩及衬衬砌情况如下下：各段衬砌长度表5-1衬砌长度（m）Ⅱ类衬砌Ⅲ类衬砌Ⅳ类衬砌进口浅埋段中间段隧道左线3555275335隧道右线3580210375而公路隧隧道要避免截截面变化，所所以隧道全部部采用曲墙式式衬砌。不过过，Ⅱ、Ⅲ类围岩地段段要设置仰拱拱，Ⅳ类则不需设设置。其中Ⅱ类围岩浅埋埋地段较长，采采用了浅埋式式衬砌；而Ⅲ类围岩应浅浅埋段较短，则则不考虑浅埋埋段，仅仅在在洞口开挖时时进行加固，或或增大衬砌参参数。由此衬砌砌有四类，即即：Ⅱ类浅埋段的的加强衬砌（Q2）、Ⅱ类深埋段的的复合式衬砌砌（S2）、Ⅲ、Ⅳ类复合式衬衬砌（S3、S4）。二、衬砌基本尺寸寸各类衬砌基本参数数表表5-2围岩类别Q2S2S3S4初期支护锚杆φ25锚杆L＝4.0mφ25锚杆L＝3.5mφ22锚杆L＝3.5mφ22锚杆L＝3.0m钢筋网双层φ8钢筋网225cm×225cm双层φ8钢筋网225cm×225cm双层φ6钢筋网225cm×225cm单层φ6钢筋网225cm×225cm喷射混凝土C20喷射混凝土土25cm厚C20喷射混凝土土20cm厚C20喷射混凝土土20cm厚C20喷射混凝土土15cm厚钢拱架20b工字钢间距距0.8m20b工字钢间距距1.0m18b工字钢间距距1.0m——二次衬砌C25钢筋混凝土土60cm厚C25钢筋混凝土土60cm厚C25钢纤维混凝凝土50cm厚C25素混凝土445cm厚预留变形量（cmm）1515105辅助施工长管棚Φ108mmm×6mmLL=40m侧壁导坑法施工超前小导管侧壁导坑法施工超前锚杆——三、衬砌建筑材料料拱圈：采采用C20的喷射混凝凝土；边墙：采用C255的混凝土；；仰拱：采用C255的混凝土；；仰拱填充：采用CC10片石混凝土土；水沟沟身及电缆槽槽身：采用C15的混凝土；；水沟盖板及电缆槽槽盖板：采用用C15的钢筋混凝凝土。其中，喷射混凝土土采用的是防防水混凝土；；而钢纤维混混凝土中，钢钢纤维的掺入入不需改变传传统喷射混凝凝土配合比设设计，普通喷喷射混凝土的的配料、拌和和、供料和喷喷射方法适用用于湿拌钢纤纤维喷射混凝凝土。钢纤维维与其它骨料料一同在拌和和时加入，使使钢纤维能均均匀地分解开开来，不会出出现团聚成球球的问题。所所以其更为具具有刚硬和低低塌落度的特特性，但也易易于拌和，能能良好地喷射射。施工中掺掺入高效减水水剂可改善钢钢纤维喷射混混凝土的工作作性能，应避避免过量加水水来改变其稠稠度，导致强强度降低。第三节路面一、混凝土板洞内行车车道路面，宜宜采用水泥混混凝土路面，墙墙部应设置变变形缝，路面面等处也应相相应设置变形形缝。行车道道路面设计应应符合交通部部颁发的《公公路水泥混凝凝土路面设计计规范》（JTJ0012—84）和《公路路柔性路面设设计规范》（JTJ0014—86）的有关规规定。依据规范范，将交通等等级设定为重重。且可知路路面横向坡度度一般为1%～2%，混凝土面面板为矩形，取取纵向缩缝间间距（板宽）为3.5m，横向缩缝间距（板长）取5m，初定厚度25cm。二、接缝设计1、混凝土面板纵缝缝：与路线中中线平行，一一般可分为纵纵向缩缝和纵纵向施工缝。因为一次次铺筑宽度为为3.5m，小于路面面宽度，所以以应设置纵向向施工缝。采用平缝，设置了了拉杆的纵向向施工缝。构造如右右图：2、混凝土面板横缝缝：横缝一般般分为横向缩缩缝、胀缝、横横向施工缝。（1）、假缝：横向缩缝采用假缝缝。在邻近胀缝缝或路面自由由端部的3条缩缝内，均均宜加设传力力杆。右图是假假缝加传力杆杆型。（2）、胀缝：在隧道口根据施工工温度至少设设置2条胀缝。而与柔性路面相接接处、板厚改改变处、小半半径平曲线和和凹形竖曲线线纵坡变化处处，也均应设设置。胀缝采用用滑动传力杆杆，并设置支支架或其他方方法予以固定定。如右图：3、注意事项：每日施工终了，或或浇筑混凝土土过程中因故故中断浇筑时时，必须设置置横向施工缝缝——尽量少设置置，无可避免免时，采用传传力杆滑动型型。其位置宜设在胀缝缝或缩缝处。设设在胀缝处的的施工缝与传传力杆型相同同；设在缩缝缝处的施工缝缝应采用平缝缝加传力杆型型。其中，拉拉杆采用φ14螺纹钢筋，最最大间距为80cm，Lmin＝70cm。传力杆采采用φ25的光面钢筋筋，Lmin＝45cm，间距30cm。第六章防水与与排水第一节防排水水总则隧道渗漏水的长期期作用，可能能造成隧道侵侵蚀破坏，对对各种附属结结构及设备的的绝缘、防锈锈、防蚀也会会有影响，且且路面积水会会使行车环境境恶化，降低低轮胎和路面面的附着力。所以隧道道应结合衬砌砌采取可靠的的防水和排水水措施，保证证使用期内行行车安全、设设备正常使用用。一般视水水文地质因地地制宜采取“以排为主，防防、排、截、堵堵相结合”的综合治理理原则，达到到排水通畅、防防水可靠、经经济合理、不不留后患的目目的。其中：“防”——指衬砌抗渗渗和衬砌外围围防水，包括括衬砌外围防防水层和压浆浆。“排”——指使衬砌背背后空隙及围围岩不积水，减减少衬砌背后后的渗水压力力和渗水量。“截”——指从地面截截走，减少地地面水下渗；；从地下采取取导坑、泄水水洞、井点降降水等截水措措施，减少地地下水流向衬衬砌周围。“堵”——采用注浆、喷喷涂、嵌补抹抹面等方法堵堵住渗水裂缝缝、空隙、裂裂缝。总之，因因对地表水、地地下水应采取取妥善的处理理，使得洞内内外形成一个个完整畅通的的防排水系统统。一般公路路隧道应做到到：拱部不滴滴水、边墙不不滴水；路面面不冒水、不不积水、设备备箱洞处不渗渗水第二节防水隧道附近有泉水，所所以要考虑修修建隧道而造造成的地表水水和地下水位位降低、流失失，影响居民民生活和农田田灌溉的可能能，不宜将水水源截断、堵堵死。但若隧隧道围岩的水水，主要由洞洞顶地表水补补给时，可在在洞顶地表进进行处理，以以隔离水源。一、洞内防水隧道衬砌砌修建的是复复合式衬砌，所所以在初期支支护和二次衬衬砌之间采用用了耐老化，耐耐细菌腐蚀、容容易操作且焊焊接时无毒气气的夹层防水水层。而初期期支护采用防防水混凝土，二二次衬砌则可可用普通混凝凝土。1、本设计的基本情情况（1）、选选用的1cm厚的聚乙烯烯（PVC）复合土工工布防水板，在在拱部和边墙墙都铺设。二二次衬砌中的的各种构件都都尽量不凿穿穿PVC板，否则应应做特殊防水水处理。（2）、因因为采用了防防水层，所以以PVC板背后一般般可不铺设排排水盲沟。但但在实际施工工中，若发现现开挖或第一一次网喷后渗渗水严重，视视围岩出水情情况，在实际际测算渗水量量后，应铺设设排水盲沟。所所以留了设置置环向排水盲盲沟的位置，并并且一般采用用波纹软管，间间距10-300m。（3）、使使用防水混凝凝土衬砌，混混凝土应满足足抗渗要求，混混凝土的抗渗渗标号不宜低低于B4。混凝土表表层应尽量平平滑，以减少少对防水层的的损害。2、防水混凝土（1）、原原料：400以以上的普通硅硅酸盐水泥；；符合级配配的天然河砂砂；石子宜用用圆形卵石和和人工敲碎的的方整碎石，软软弱风化颗粒粒含量部大于于10%，片状颗粒粒含量部大于于15%，石子粒径径宜在5～40mm之间；粉细料（粒粒径在0.05～0.15mmm）宜采用磨磨细的石英砂砂、石粉及风风砂等。混凝土中中加入了外加加剂或密实剂剂，施工较为为方便，抗冻冻性、耐蚀性性都较强。（2）、配配置注意事项项：砂率在335～45%间，抗渗标标号越高，砂砂率越大；粉细砂掺掺量，应掺入入集料重量的的2.5～8%的粉细料，抗抗渗标号越高高，粉细料掺掺量越多；水水灰比一般不不大于0.6。加气剂通通常使用松香香热聚物和松松香酸钠，也也可使用合成成洗涤剂及新新的加气剂材材料乳化剂OP。混凝土中空空气含量应控控制在3～5%为宜。因含含气量每增加加1%，混凝土强强度则降低5%。3、衬砌各缝防水：：衬砌设计计、施工中的的各接缝的防防水防渗应采采取专门的加加强防水措施施，除按施工工技术规则要要求处理接缝缝处。（1）、本本设计采用企企口式施工缝缝。如右图（单单位cm）：在灌筑第第二层前先刷刷水泥浆两遍遍再铺设1cm厚的砂浆（用用原混凝土的的配合比，除除去粗集料）过过半小时以后后再灌筑第二二层混凝土。其其防水性能较较好，但施工工较为复杂。（2）、沉沉降缝、伸缩缩缝的防水：：橡胶带的的质量可靠，抗抗渗标号可达达到B8，可承受较大大的相对变形形，耐久性较较好，施工也也较为简便，但但价格贵，不不易更换。橡胶止水水带使用规格格为300×φ22×R118×8，单位为mm，单位质量量为3.4kgg/m。接头方式式采用搭接或或复合接，搭搭接宽度可取取10cm。第三节排水水洞内一般般设置纵向排排水沟、横向向排水沟或横横向排水暗沟沟等排水设施施。一、排水沟设计规规定1、水沟坡度水沟坡度度应与路线坡坡度一致，一一般排水沟不不小于0.5%，困难地段段不小于0.3%。因为本隧隧道设计的纵纵向坡度为2%，所以排水水沟尽量保持持在2%；而路面横横向排水沟不不应小于1.0%，横向排水水暗沟坡度不不应小于2%。2、侧边水沟：隧道内宜宜设置双侧水水沟，水沟的的侧面应设置置足够的排水水孔。水沟采采用较为普遍遍的高式侧沟沟。断面是矩矩形，取断面面积为50cm××40cm（高×宽）。而进水孔孔的设置可密密集些（0.5～1m），墙侧进进水孔可间隔隔5～10m设置，可设设泄水孔、泄泄水管等与墙墙侧盲沟相连连。二、外环截水沟为防止地地表水冲刷仰仰坡、流入隧隧道，在洞口口边仰坡上方方设置截水沟沟。但当地表表横坡陡于1：0.75时可不设。其其设置要求如如右图：1、设置距离设于边仰仰坡坡顶以外外不小于5m，所以取6～8m。沿等高线线向线路一侧侧或两侧排水水。2、坡度根据地形形设置，但应应不小于0.3%，以免淤积积。当纵坡过过陡时，应设设计急流槽或或跌水连接。一一般在地面自自然坡度陡于于1：1时，水沟宜宜作成阶梯式式，以减少冲冲刷。3、断面应根据流流入截水沟的的汇水区流量量确定。水沟沟深度宜高出出计算水面20cm。本设计取取底宽60cm，深度60cm。4、洞口仰坡仰坡范围围的水，可由由洞门墙顶水水沟排泄，可可采用顺坡排排水，坡度取取0.05%。三、衬砌背后的排排水设施靠围岩的的边墙顶、边边墙后，宜设设置纵向和环环向盲沟，将将水引至边墙墙底泄水孔排排出，边墙的的泄水孔必须须伸入盲沟内内。而当边墙墙部分地下水水较多时，可可做单侧的竖竖向盲沟。采用的是是波纹软管，间间距10-300m。其中，在Ⅱ～Ⅲ类中的间距距多为15m，Ⅳ类中则多取20m。另外，泄泄水孔底部超超挖部分应用用边墙同级材材料与边墙基基础同时灌筑筑。在设置盲盲沟位置，拱拱脚回填时应应预埋水管，以以起沟通作用用；盲沟更应应与衬砌同时时灌筑。此外外，衬砌施工工时，应有防防护措施，以以防漏水造成成浆液流失，影影响衬砌质量量及堵塞盲沟沟。第四节洞口防防排水隧道洞口口（包括边坡坡）应设置截截水沟和排水水沟，截排水水的同时，将将洞口边、仰仰坡地表水引引出洞口以外外。1、翼墙排水因为采用用翼墙式洞门门，所以墙顶顶水沟按照排排入翼墙顶水水沟的方式不不同，可分为为外引式和内内引式。翼墙顶纵纵坡缓于1：1时，即Ⅱ类围岩段的的进口洞门采采用内引式；；陡于1：1时的Ⅲ类围岩段出出口洞门采用用外引式。洞口边坡、仰坡则则要采取防护护措施，防止止地表水的下下渗和冲刷，因因此水沟用5号浆砌片石石砌筑，厚30cm，再用水泥泥砂浆勾缝或或抹面。图6-5翼墙排水图当洞内外外路堑为上坡坡时，可在洞洞口外设置反反向排水边沟沟和截流涵洞洞，防止洞外外水流入隧道道内。2、其他：洞内外连连接水沟应加加设钢筋混凝凝土盖板，若若连接水沟与与洞内水沟盖盖板面标高不不同，应在连连接处用钢筋筋混凝土隔板板堵塞，以防防止道渣掉入入洞内。其连接水水沟长度应使使盖板为整数数，计算时盖盖板间的缝隙隙可考虑1cm。洞外路堑堑侧沟自洞口口至汇水坑以以外不小于1m范围内，应应加以铺设。第七章通风、照照明专题设计计隧道应根根据其长度、公公路等级、车车道数、设计计交通量、计计算行车速度度、车辆种类类与排放量、隧隧道海拔高程程、隧道所经经路线及洞口口附近的自然然条件、隧道道断面与平纵纵线形、洞内内装饰等因素素，从安全、适适用等因素综综合考虑，采采用经济、合合理的设计方方案进行通风风与照明设计计。其中，设设计交通量为为由远期前景景设计年限年年平均昼夜交交通量换算的的混合车高峰峰小时交通量量，取1700辆/h。计算行车车速度为洞内内线形计算行行车速度，一一般不宜大于于100kmm/h，本设计定定为40km//h。第一节通风设设计一、通风方式1、初步判断单向交通通隧道，当L×N≥2×1006（7-1）就要设置机械通风风。其中L——隧道道长度（m），有L＝700m；N——设计交通量（辆//h），取N＝1700辆/h；得：L×N＝700××1700＝1.19××106≤2×106，所以自然然通风能满足足条件。当N≥2858辆/h的的时候，隧道道才需要机械械通风。但因为隧隧道通风照明明是本次设计计的专题，所所以仍考虑机机械通风的情情况。且通风风设施按近、远远期交通量的的变化分期设设置，统一规规划、一次设设计，预留好好相应的位置置、接口。2、通风方式的选择择机械通风风方式可分为为纵向式、半半横向式、全全横向式以及及在此些基础础上的组合通通风方式。其其中，山岭隧隧道的通风方方式要更多的的考虑经济性性，所以多采采用半横向式式通风和纵向向式通风。由此，以以纵向式和半半横向式通风风两大类的单向交通隧隧道，进行方案比比选如下：通风方式比选表7-1通风方式纵向式半横向式基本特征通风风流沿隧道纵纵向流动由隧道通风道送风风或者排风，由由洞口沿隧道道纵向排风或或送风代表形式射流风机式洞口集中送入式集中排出式竖井送排式送风半横向式排风半横向式形式特征由射流风机群升压压由喷流送风升压洞口两端进风，中中部集中抽风风由喷流送风升压由送风道送风由排风道排风一般特征适用长度2500m左右2000m左右不受限制3000m左右活塞风利用很好部分较好很好较好不好洞内环境噪声较大口部噪声较大噪声较小噪声小火灾处理排烟不便排烟较方便排烟方便工程造价低一般较高管理与维护不便方便一般分期实施易不易难技术难度不难一般稍难稍难营运费低一般较高洞口环保不利有利一般一般有利通风方案确定采用纵向式射流风风机。因为机机械通风是为为以后考虑，所所以重要适用用条件是：分分期实施、技技术难度、营营运费、工程程造价、活塞塞风利用情况况。3、隧道通风要求（1）、单单向交通的隧隧道设计风速速不宜大于10m/s，特殊情况况可取12m/s。人车混合合通行的设计计风速不宜大大于7m/s。所以控制风风速在5m/s。（2）、风机产生生的噪声及隧隧道中废气的的集中排放均均应符合环保保的有关规定定。（3）、确定的通风方式式在交通条件件等发生变化化时，应具有有较高的稳定定性，并便于于防灾时的气气流组织。（4）、隧道内营运通风风的主流方向向不应频繁变变化。二、污染空气的稀释标标准隧道通风风主要应对一一氧化碳（CO）、烟雾和和异味进行稀稀释，以保证证卫生条件、行行车安全。提提高隧道内行行车的舒适性性。1、CO设计浓度纵向通风风系统中，ＣＣＯ浓度呈三三角形分布，过过隧道人员只只在经过隧道道出口或其他他排风口的很很短时间内，才才经受最大的的ＣＯ“点浓度”。因此设计计时不必按全全隧道的平均均浓度，而按按“点浓度”或最大ＣＯＯ计算浓度来来计算需风量量。（1）、因为采用的是射射流风机纵向向通风方式，所所以CO设计浓度在在规范所列各各值的基础上上提高50ppm，即可取δ＝300pppm。（2）、交通阻滞（隧道道内各车道均均以怠速行驶驶，平均车速速为10km//h）时，阻滞滞段的平均CO设计浓度可可取300pppm，经历时间间不得超过20min。阻滞段的的计算长度不不宜大于1km。（3）、人车混合通行的的隧道，其CO设计浓度取取：δ＝150pppm。隧道内工作作人员休息室室和控制室等等人员长期停停留的工作间间为24h。发生事故故时，短时间间（15min）以内为250pppm。所以COO设计浓度，在在设计计算中中，正常情况况下取δ＝150pppm，阻滞时取δ＝300pppm。2、烟雾设计浓度采用的是是钠灯光源，所所以烟雾设计计浓度取K＝0.00990m-1。当烟雾浓浓度达到0.0122m-1时，应按按采取交通管管制等措施考考虑。隧道内内进行养护维维修时，应按按现场实际烟烟雾浓度不大大于0.00335m-1考虑。三、需风量通风设计计中，计算近近期的需风量量及交通通风风力时应采用用相应年份的的交通量。而而车辆有害气气体的排放量量以及与之相相对应的交通通量，都应有有明确的远景景设计年限，两两者应相匹配配。所以，需需风量计算考考虑两种交通通量：N近期＝N＝1700辆/h，N远期＝N′＝2200辆/h。确定需风风量时，应对对计算行车速速度以下各共共况车速按20km//h为一档分别别进行计算，并并考虑交通阻阻滞状态，取取其较大这为为设计需风量量。因为本设设计的车速为为40km//h，所以考虑虑两种车速：：V1＝40km//h，V2＝10km//h。目前柴油车的交通通量占总交通通量的10～13%。而随着公公路交通的日日益增长，大大型的载重柴柴油车将会越越来越多。且且很多情况下下，计算交通通量时，只区区分客车、货货车、大型车车、小型车，而而不能区分发发动机的种类类，为了保证证安全，常把把大型货车和和客车视为柴柴油车。所以以在假定车辆辆发动机类型型时，近期柴柴油机比例取取15%，远期则取22%。1、CO排放量计算（7-2）式中，——隧道全全长CO排放量（m3/s）；——CO基准排放量，可取取0.01mm3/辆·km；——考虑CO的车况系数，按规规范取1.1；——车密度系数，按规规范取＝1.5，＝6；——考虑CO的海拔高度系数，按按规范取1.45；——考虑CO的车型系数，按规规范取值如下下表；——考虑CO的纵坡—车速系数数，按规范取取＝1.0，＝0.8；nn——车型类别数数，按规范取取5；——相应车型的设计交交通量（辆/h），数值假假定如下表：：近期、远期的各类类车型计算表表表7-2车型各种柴油车汽油车总计小客车旅行车、轻型货车车中型货车大型客车、拖挂车车1.01.02.55.07.0——近期2506504002002001700·2506501000100014004300远期5506005003002502200·5506001250150017505650所以有：近期近期阻滞远期远期阻滞2、稀疏CO的需风风量的计算（7-3）式中，——隧道全全长稀释CO的需风量（m3/s）——标准大气压（kNN/m2），取101.3325kN//m2；p——隧址设计气压（kkN/m2）；T0——标准气温，取2773K；T——隧道夏季的设计气气温（K）。取T＝2295K，则由（7-4）得，p＝109.490kkN/m2。计算得：近期；近期阻滞滞；远期；远期阻滞滞。3、烟雾排放量的计计算（7-5）式中，——隧道全全长烟雾排放放量（m2/s）；——烟雾基准排放量，可可取2.5m2/辆·km；——考虑烟雾的车况系系数，按规范范取1.2；——车密度系数，按规规范取＝1.5，＝6；——考虑烟雾的海拔高高度系数，按按规范取1.16；——考虑烟雾的纵坡——车速系数，按按规范取不利利情况＝1.45，＝0.85；——考虑烟雾的车型系系数，按规范范取值如下表表；nD——柴油车车车型类别数数，按规范取取3。因为是二二级公路，所所以不考虑集集装箱车；——相应车型的设计交交通量（辆/h），数值假假定如下表。得：近期近期阻滞远期远期阻滞近期、远期的柴油油车各类车型型计算表表7-3车型柴油车总计轻型货车中型货车重型货车、大型客客车、拖挂车车0.41.01.5——近期6090100250·2490150264远期150180220550·601803305704、稀释烟雾的需风风量计算（7-6）式中——隧道全全长稀释烟雾雾的需风量（m3/s）；KK——烟雾设计浓浓度，按规范范取K＝0.00990m-1计算综合表表表7-4状况近期（N＝17000辆/h）远期（N′＝22200辆/h）正常（V＝40kkm/h）阻滞（V＝10kkm/h）正常（V＝40kkm/h）阻滞（V＝10kkm/h）（m2/s）0.3890.9120.8401.969（m3/s）43.222101.33393.333218.78（m3/s）0.0200.0640.0260.084（m3/s）133.333213.334173.333280.0所以，由由＜可知，隧道道内所需要的的新鲜空气由由稀释CO控制。5、稀释空气中异味味的需风量：：隧道空间间不间断换气气频率，不宜宜低于每小时时5次；采用纵纵向通风方式式的隧道，隧隧道内换气风风速不应低于于2.5m//s。四、通风计算隧道通风风计算中把空空气作为不可可压缩流体对对待。隧道内内的空气流则则作为不随时时间变化的恒恒定流处理，且且视汽车行驶驶也为恒定流流。在所设计计的通风系统统中，风机及及交通通风力力提供的风压压和风量必须须满足需风量量的要求。而而在标准大气气压状态下的的空气物理量量为：容重γ＝11.77kN//m3，密度ρ＝1.20kkg/m3，运动粘滞滞系数υ＝1.52××10-5m2/s。另外，隧隧道壁面摩阻阻损失系数及及入口损失系系数应根据隧隧道的断面当当量直径和壁壁面糙率以及及风道结构形形状等取值，当当为混凝土壁壁面时常用的的损失系数取取下表。损失系数表表表7-5隧道壁面摩阻损失失系数λr0.02主风道壁面损失系系数λb、λe0.022连接风道壁面摩阻阻损失系数λd0.025隧道入口损失系数数ζe0.6通风设计计中应尽可能能减少风道断断面积变化和和转弯次数，损损失系数的取取值应充分考考虑隧道和风风道壁面粗糙糙程度、结构构形状。而交通通通风力必须针针对具体工程程的通风系统统进行分析，在在交通阻塞或或双向交通情情况下宜作为为阻抗力考虑虑，在单向交交通情况下宜宜作为推力考考虑。因为要求求针对计算行行车速度以下下的各工况车车速分别计算算汽车交通通通风力。所以以本设计仍考考虑两种车速速，即：V1＝40km//h，V2＝10km//h。1、自然风阻力在通风计计算中，因为为自然风风向向经常变化，从从安全角度出出发，一般可可将自然通风风力作为阻力力考虑。自然然风阻力的计计算公式为：：（7-7）式中——自然风风阻力（N/m2）；——自然风作用引起的的洞内风速（m/s），可取2～3m/s；——隧道入口损失系数数，取0.6；——隧道避免摩阻损失失系数，取0.02；ρ——空气密度（kg/m3），取1.2kgg/m3；——隧道断面当量直径径（m）。隧道断面当量直径径按下式计算算：（7-8）其中，——隧道净净空断面积（m2），为54.900m2；隧道断面面周长为28.300m。得：＝4×54..90÷288.30＝7.76m。所以2、交通风风力计算算（7-9）因为是单向行驶的的隧道，所以以只需要考虑虑单向行驶的的车辆，计算算公式简化为为：（7-10）式中，——交通通通风力（N/m2）；nn——隧道内与同向向的车辆数（辆辆），；——隧道设计风速（mm/s），一般情情况下；——各工况车速（m//s）；——汽车等效阻抗面积积（m）。汽车等效阻抗面积积按下式计算算：（7-11）式中，——小型型车正面投影影面积m2，可取2.13mm2；——小型车空气阻力系系数，可取0.5；——大型车正面投影面面积m2，可取5.37；——大型车空气阻力系系数，可取1.0；rr1--大型车比例例。参照规范范附录B，以及设定定的车辆类型型取值。近期期的大型车比比例为35%，远期的大大型车比例为为48%。由此得：；；计算总表表77-6状况近期（N＝17000辆/h）远期（N′＝22200辆/h）正常阻滞正常阻滞各工况车速（m//s）11.112.7811.112.78（m3/s）133.333213.334173.333280.0设计风速（m/ss）2.433.893.165.10车辆数n（辆）29.75118.9038.50153.88/0.0430.057（－）275.34-1.2363.20-5.38（N/m2）57.83-3.7783.22-28.313、通风阻抗力的计计算（7-12）式中——通风风阻抗力（N/m2）；所以有，近期：；；近期阻滞滞：；远期：远期阻滞滞：4、射流风机通风方式式：设置射流流风机的目的的是补充汽车车交通通风力力的不足，由由喷流效果保保持空气推力力，使隧道内内压力上升，以以满足所需通通风量的要求求。（1）、通通风压力模式式：图7-1射流风风机的通风方方式模式图（2）、隧道内压压力平衡应满满足式：（7-13）式中，∑——射流流风机群总升升压力（N/m2）。计算结果汇总表表7-7状况近期（N＝17000辆/h）远期（N′＝22200辆/h）正常阻滞正常阻滞通风阻抗力（N//m2）12.0630.9120.4053.12自然风阻力（N//m2）12.