常德至吉首高速公路岩门界隧道右线设计 桥梁与隧道专业毕业设计 毕业论文

目录摘要 5关键词 5Abstract 5keywords 6第一章绪论 71.1隧道简介 71.1.1隧道及其分类 71.1.2隧道的作用及其优点 71.1.3隧道工程及其开展 71.1.4新奥法施工 71.2目的和意义 8立题的目的 8立题的意义 8第二章设计要求 92.1技术要求 9主要的技术标准 9材料 92.1.3设计标准 102.2设计根本资料 10第三章初步设计 113.1围岩分类 113.2横断面设计要点 11隧道净空与限界的根本概念 12检修道和人行道的设计 12紧急停车带设计 13.3.2.4横向通道的设置 15第四章洞门设计 164.1洞门设计步骤 16确定洞门位置 16确定洞门类型 16洞门构造要求 184.1.4验算满足条件 184.2洞门结构设计计算 19计算参数 19建筑材料的容重和容许应力 19洞门各部尺寸拟定 194.3洞门验算 19洞门土压力计算 19抗倾覆验算 20抗滑动验算 22基底合力偏心距验算 23第五章通风、照明与排水设计 255.1通风设计 255.1.1调查 25通风方式 25通风方式的选择 255.1.4污染空气的稀释标准 265.1.5需风量 265.1.6通风计算 285.2照明设计 33入口段亮度： 33过度段亮度 33过度段长度 345.3防排水系统设计 355.3.1防排水的一般规定 355.3.2隧道防排水设计 35第六章隧道衬砌设计 396.1隧道洞身初期支护设计 396.1.1支护形式选择及参数确定 39Ⅱ、Ⅱ(加宽段)、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级围岩的初期支护设计 39锚喷支护的计算与设计 45构造要求 706.2隧道洞身二次支护设计 71Ⅱ级围岩的洞身二次支护设计 716.2.2Ⅱ级(加宽段)围岩的洞身二次支护设计 806.2.3Ⅲ级围岩的洞身二次支护设计 926.2.4Ⅳ级围岩的洞身二次支护设 1036.2.5Ⅴ级围岩的洞身二次支护设 113第七章隧道钻爆设计 7.1钻爆开挖的要求 1257.2钻孔机具和爆破材料选择 1257.3掏槽形式 1267.4周边眼爆破 1287.5炮眼布置 131第八章隧道施工组织设计 1328.1隧道施工组织概述 1348.2施工方案比选 134施工方案选择所要考虑的因素 1348.2.2暗洞施工方案比选 1358.3暗洞施工方法设计 137单侧壁导坑法的施工方法设计 137短台阶法施工 1378.3.3全断面法施工 1388.4辅助施工措施设计 139辅助施工措施选择 1398.4.2辅助施工措施设计 1408.5施工进度方案 145V级围岩段方案进度 1458.5.2Ⅳ级围岩方案进度 1468.5.3Ⅲ级围岩方案进度 1475.3.4Ⅱ级围岩方案进度 1478.5.5施工总工期确实定 1488.6资源供给编制 1488.6.1每洞口劳动力配备 1488.6.2材料机械需要量计算 1508.6.3交接核对工作 151参考文献 154致谢 156附录〔论文〕 157常德至吉首高速公路岩门界隧道右线设计〔湖南城市学院土木工程系2021届桥梁与隧道专业，益阳，413000〕摘要：本次毕业设计题目为?常德至吉首高速公路岩门界隧道右线施工图设计?。公路等级为高速公路，设计时速为80km/h。衬砌方面主要为复合式衬砌，初次支护采用弹塑性理论〔地层结构法〕，充分考虑了地层与围岩之间的相互作用，更符合工程实际；二次衬砌运用了同济曙光4.0软件进行计算，充分表达了本科生运用新型软件的能力。施工方面，采用全断面一次光面爆破，新奥地利隧道施工法、分段台阶法等原理及方法,并进行科学施工管理。洞门采用了翼墙式洞门，以到达美观的要求。洞口段进行超前支护及整体衬砌。隧道通风采用射流式纵向通风，照明采用钠光灯照明。关键词：隧道复合式衬砌、弹塑性理论，同济曙光4.0、全断面爆破、通风、照明changdetojishouhighwayyanmenjietunnelconstructiondrawingdesignlineofrightXuCanhui(2021yearstudentofthebridgetunnelEngineeringMajorofCivilEngineeringDept.HunanCityUniversity,yiyang,hunan,413000,china)Abstract:Thegraduationpaperdesignforchangdetojishouhighwayyanmenjietunnelconstructiondrawingdesignlineofright.Highwaygradehighwaydesignspeedfor80km/h.Mainlyforthecompositeliningsinlining,Usingthedesignprincipleofelasto-plastictheoryforprimarysupport,whichisfullconsiderationofaffectionbetweenstratumandsurroundingrock,andistoconformtoactualityoftunnelengineeringaswell.Thecalculationofsecondarylinermakefulluseoftongjishuguang4.0software,whichembodytheabilityofanundergraduateusingnewsoftware.Intheconstructionfield,usingasmoothblasting,theconstructionofNewAomethodandsubsectionbenchmethod,Inthecourseofpractisingthescitntificmanagementwillbeanecessarystep.TunnelportaladoptedwingwallTunnelportal,inordertoachievebeautifulrequirements,supportingbyadvancedandoveralllining.Tunnelventilationusingjettinglongitudinalventilation,lightingusingsodiumlightlighting.keyword：tunnel、compositelining、elasto-plastictheory、tongjishuguang4.0、full-faceblast、vantilation、lighting第一章绪论1.1隧道简介隧道及其分类隧道通常指作用地下通道的工程建筑物。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，埋置较深的隧道那么多采用暗挖法施工。隧道的作用及其优点隧道在山岭地区可用做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；还可用做克服落石、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阻塞，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。修建隧道既能保证路线平顺、行车平安、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影响。隧道工程及其开展、隧道工程从原始的洞室开挖〔明挖法，盖挖法〕，经历了钻爆开挖，开展到现在的盾构法，沉管法，顶管法和沉箱法。计算理论也经历也一开展阶段，依次经历了刚性理论，弹性理论，弹塑性理论，连续介质理论和数值分析和反应理论。隧道施工的应用范围也不断地扩大，由岩质隧道扩展到现在的土质隧道和水工隧道，由铁路隧道扩展到公路隧道，地铁隧道，水工隧道，地下管线隧道，观光隧道，相应的施工方法也由单一的木支撑开始，经历了钢支撑，开展到现在的柔性支付〔复合式支护〕。对于开挖的隧道柔性支护应用越来频繁，设计理论由荷载结构法开展到现在的地层结构法。荷载结构法计算比拟简单，但没有考虑围岩和结构之间的相互作用，与工程实际相比误差较大。目前，地层结构法还处于开展阶段，国内外诸多学者提出许多计算模型，例如，同济大学孙军院士提出隧道网络神经分析法，侯学渊教授提出的同济大学模型，教授提出PECK公式等，对地层结构法的开展和完善起着极大的推动作用。随着隧道向软土等复杂地质条件下的应用，盾构技术也越来越受到重视，作为一种非开挖技术，盾构法能够有效地控制地面沉降，提高施工效率等，盾构机机型也不断增加，主要有泥土静压平衡盾构，泥水静压平衡盾构，网格挤压盾构，网格水力机械出土盾构等，能够适应不同的地质情况，大大地扩展了施工范围。随着计算理论的开展，数值分析的应用，施工监测和信息反应不断开展，施工经验的积累，隧道工程技术不断也不断地向前迈进新奥法施工新奥法是本世纪四十年代开始开展起来的，它是以喷混凝土和锚杆为主要支护手段的一种方法。这种方法把坑道的衬砌支护与围岩看作是互相作用的一个整体，既发挥围岩的自承能力，又使支护起到加固围岩的作用。在确保坑道稳定的根底上，使设计更加合理、经济。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测量数据加以修正。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。目的和意义1.2.1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灵活的运用所学专业的知识。1.2.2立题的意义：本项设计是常德至吉首岩门届隧道右线施工图设计，公路等级高，技术标准高，将其作为毕业设计课题，是把所学的根底理论、专业知识、根本技能综合运用于实际工程设计中的一次完美组合，本项毕业设计有针对性地在隧道选线、隧道衬切、支护设计、隧道洞门设计、隧道防排水设计、隧道通风照明设计、隧道爆破设计、隧道施工组织设计等方面进行了深入研究，通过比拟的研究方法，能够使我掌握各分项设计中的重难点，掌握计算的方法及计算要点，满足我以后工作和继续深造的需要。第二章设计要求2.1技术要求2.1.1主要的技术标准1、隧道设计按实际交通量设计2、设计速度与净空〔1〕设计速度隧道几何线形，断面净空按80km/h设计。隧道照明设计速度按80km/h设计。隧道通风设计速度按80km/h设计。〔2〕隧道净空：根据?公路工程技术标准?〔JTGB01—2003〕确定a、建筑限界根本宽度：行车道：W—2×3.75m侧向宽度：L左—0.75mL右—1.25m侧向余宽：C—0.5m检修道：J—0.75m总根本宽度为：11.0mb、隧道建筑限界净高：5.0m〔检修道净高2.5m〕。c、汽车横通道〔两隧道之间〕行车道：W—3.5m侧向宽度：L—2×0.25m侧向余宽：C—2×0.25m净高：4.5md、洞内紧急停车带宽3.5m，长30m，过度段2×5m，净高5m。3、洞内环境控制标准〔1〕隧道内一氧化碳CO允许浓度：a、隧道内工作人员休息室和控制人员长期停留的工作间为24ppm。b、正常营运时为150ppm。c、发生交通阻塞时，短时间〔20min〕以内为300ppm。〔2〕隧道内烟尘允许浓度：a、正常营运时：计算行车速度80km/h时为0.0070m-1；b、交通阻塞时为0.012m-12.1.2材料1.混凝土：、、混凝土；2.钢筋；3.锚杆；4.管棚；5.土工布。2.1.3设计标准[1]JTGB01－2003?公路工程技术标准?[M]北京中华人民共和国交通部发布1998[2]JTGD70－2004?公路隧道设计标准?[M]北京中华人民共和国交通部发布2004[3]JTGC10－2007?公路勘测标准?[M]北京中华人民共和国交通部发布2007[4]JTG/TC10－2007?公路勘测细那么?[M]北京中华人民共和国交通部发布2007[5]JTJ026.1－1999?公路隧道通风照明技术标准?[M]北京中华人民共和国交通部发布1999[6]JTGD40－2002?公路水泥混凝土路面设计标准?[M]北京中华人民共和国交通部发布2002[7]JTJ004－89?公路工程抗震设计标准?[M]北京中华人民共和国交通部发布1990[8]JTJ042－94?公路隧道施工技术标准?[M]北京中华人民共和国交通部发布1995[9]GB50108－2001?地下工程防水技术标准?[M]北京中华人民共和国交通部发布2001[10]GB50086－2001?锚杆喷射混凝土支护技术标准?[M]北京中华人民共和国交通部发布2001[11]交公路发[2007]358号?公路工程根本建设工程设计文件编制方法?[M]北京中华人民共和国交通部发布2007[12]JTJ064－98?公路工程地质勘察标准?[M]北京中华人民共和国交通部发布1999[13]JTGB06-2007?公路根本建设工程概、预算编制方法?[M]北京中华人民共和国交通部发布2007[14]JTG/TB06-02-2007?公路工程预算定额?[M]北京中华人民共和国交通部发布20072.2设计根本资料常德至吉首岩门界隧道是一座上下行别离的双向四车道长隧道。隧道左线起讫桩号为ZK121+420～ZK122+665,全长1245m，右线起讫桩号为YK121+388～YK122+615,全长1227m。左线隧道常德端372.415m位于R=1500m、A=547.723的缓和曲线内，吉首端位于直线内；右线隧道常德端386.04m位于R=1250m、A=500的缓和曲线内，吉首端位于直线内，最大超高2%。隧道纵面位于2.5%的上坡段。左线常德端190.5m位于半径为25000m的凸型竖曲线中，吉首端225m位于半径为40000m的凸型竖曲线中。右线常德端204.5m位于半径为25000m的凸型竖曲线中，吉首端180.641m位于半径为40000m的凸型竖曲线中。第三章初步设计3.1围岩分类YK122+560～613段围岩主要为强～弱风化薄层状炭质硅质板岩，少量强～弱风化泥质砂岩，岩石强度低；炭质硅质板岩呈土夹石状，岩体呈角碎状松散结构，围岩类别为Ⅴ类，围岩易坍塌，浅埋时易出现地表下沉或坍至地表。岩层渗透性差，可能产生浸润状渗水、局部滴状渗水或线状滴水，衬砌不及时易产生塌方。YK121+388～555、YK122+449～560段围岩为弱～微风化薄层状硅质岩、夹炭质硅质板岩，节理裂隙发育，岩石坚硬，岩体呈块碎石镶嵌结构。常德端洞口处岩层走向与隧道轴线近直交，围岩稳定性较好；吉首端洞口处岩层走向与隧道轴线呈小角度相交，倾角40～50°，对围岩稳定性影响不大。围岩类别为Ⅲ类，拱顶未支护时可产生小坍塌，侧壁根本稳定，其中YK122+449～560段右侧山体较薄，存在一定的的偏压。围岩为弱透水层可能产生浸润状渗水、局部滴状漏水。YK121+555～658、YK122+399～449段围岩为弱～微风化薄～中厚层状炭质硅质板岩、炭质砂岩，节理裂隙发育，岩性较坚硬～较软弱，岩体破碎呈碎石状压碎结构，围岩稳定性较差。围岩类别为Ⅳ类，拱部无支护时可产生大的坍塌，侧壁可能失稳。围岩为弱透水层，可能产生浸润状渗水、局部滴状漏水。YK121+658～YK122+399段围岩为微风化～未风化厚层状变质砂岩、夹中～厚层状砂质板岩，岩性坚硬，岩体完整呈大块状砌体结构。围岩类别为Ⅱ类；YK171+950～YK172+399段岩层走向与洞身轴线小角度相交且倾角平缓，顶板可能产生塌落。围岩为弱透水层，可能产生浸润状渗水、局部滴状漏水，节理裂隙发育段可能产生线状滴水。3.2横断面设计要点隧道净空断面除应符合建筑限界的规定以外，还应考虑通风设备及排水、照明、消防、监控、管线电缆等设施所需的空间，并考虑土压影响，施工方法等必要的富裕量。经综合考虑该隧道采用曲墙式断面构造。1、净空经过断面优化分析后确定隧道净空断面为单心圆。内空考虑了侧墙预留装修层5cm，拱部考虑了施工误差5cm，净高5.0m，并预留20cm，拱顶部可安装一组〔两台〕直径Φ1120mm的射流风机，通讯、消防、配电洞室等在侧墙部位另留空间。横断面构造〔1〕隧道横断面采用锚喷支护复合模筑混凝土衬砌，内夹防排水层。〔2〕路面采用单面横坡，坡度2%，路面单侧设排水沟，路基中心设中心排水沟。〔3〕横断面右侧沟槽设弱电缆及消防配水管，左侧沟槽设强电电缆。〔4〕紧急停车带净空断面增加紧急停车带宽3.5m，其它同标准断面3.2.1隧道净空与限界的根本概念隧道净空：隧道衬砌内轮廓线所包围的空间，根据“隧道建筑限界〞确定的。隧道建筑限界：为了保证隧道内各种交通的正常运行与平安，而规定在一定宽度和高度范围内不得有任何障碍物的空间范围。H-建筑限界高度；W-行车道宽度；LL-左侧向宽度；LR-右侧向宽度；C-余宽；J-检修道宽度；R-人行道宽度；h-检修道或人行道的高度；EL-建筑限界左顶角宽度，EL=LL；ER-建筑限界右顶角宽度，当LR≤1m时，ER=LR,当LR＞1m时,ER=1m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。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。3.2.2检修道和人行道的设计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、交通量及交通平安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3.1.1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检修人员步行时的平安；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。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％。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。隧道内轮廓设计除应符合隧道建筑限界的规定外，还应满足洞内路面、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，同时考虑围岩变形、施工方法影响的预留富裕量，使确定的断面形式及尺寸符合平安、经济、合理的原那么。隧道内路侧边沟应结合检修道、侧向宽度、余宽等布置，其宽度应小于侧向宽度，并布置于车道两侧。3.2.3紧急停车带设计长、特长隧道应在行车方向的右侧设置紧急停车带。双向行车隧道，其紧急停车带应双侧交错设置。紧急停车带的宽度，包含右侧向宽度应取3．5m，长度应取40m，其中有效长度不得小于30m。紧急停车带的设置间距不宜大于750m。停车带的路面横坡，长隧道可取水平，特长隧道可取0．5％—1．0％或水平。紧急停车带建筑限界的构成如图。.3.2.4横向通道的设置上、下行别离式独立双洞的公路隧道之间应设置横向通道，并符合以下规定：1横通道的断面建筑限界一般规定如图3.2.2。2人行横通道的设置间距可取250m，并不大于500m。3车行横通道的设置间距可取750m，并不得大于1000m；长1000～1500m的隧道宜设1处，中、短隧道可不设。第四章洞门设计4.1洞门设计步骤?标准?关于洞口的一般规定1洞口位置应根据地形、地质条件，同时结合环境保护、洞外有关工程及施工条件、营运要求，通过经济、技术比拟确定。2隧道应遵循“早进洞、晚出洞〞的原那么，不得大挖大刷，确保边坡及仰坡的稳定。3洞口边坡、仰坡顶面及其周围，应根据情况设置排水沟及截水沟，并和路基排水系统综合考虑布置。4洞门设计应与自然环境相协调。4.1.1确定洞门位置洞口位置确实定应符合以下要求1洞口的边坡及仰坡必须保证稳定。2洞口位置应设于山坡稳定、地质条件较好处。3位于悬崖陡壁下的洞口，不宜切削原山坡；应防止在不稳定的悬崖陡壁下进洞。4跨沟或沿沟进洞时，应考虑水文情况，结合防排水工程，充分比选后确定。5漫坡地段的洞口位置，应结合洞外路堑地质、弃渣、排水及施工等因素综合分析确定。6洞口设计应考虑与附近的地面建筑及地下埋设物的相互影响，必要时采取防范措施。7洞门宜与隧道轴线正交；地质条件较好；做好防护；设置明洞洞口地质条件常德至吉首岩门界隧道右线洞口入口端均位于山体斜坡下部，斜坡自然坡度约35°左右，隧道轴线与地形等高线在右洞为大角度相交，位置较好，覆盖层为碎石质土等残坡积物，厚度约0.50～3.0m，下伏基岩为弱风化硅质岩，强度高，岩体破碎呈块碎石镶嵌结构。岩层表层裂隙较发育，在浅部略有张开，往下闭合；岩层走向与线路近正交，倾向与坡向相近，倾角25～35°，自然边坡较稳定，开挖后易产生崩塌及顺层滑动。出口端洞门位于侧冲沟中，沟底地形较缓，地形坡度约8°。覆盖层为可塑状亚粘土，厚度3m左右，下伏强弱风化炭质硅质板岩、灰岩、泥质砂岩，岩体破碎，开挖后稳定性差。进出口均位于山体斜坡下部及冲沟中，洞门以上汇水面积较大，易形成短暂性小洪流，对洞口易产生不利影响，应采取截水措施。4.1.2确定洞门类型洞门类型及适用条件洞门的形式很多，从构造形式、建筑材料以及相对位置等可以划分许多类型。目前，我国公路隧道的洞门形式有:端墙式洞门翼墙式洞门环框式洞门台阶式洞门柱式洞门遮光棚式洞门等。端墙式洞门适用于岩质稳定的Ⅲ级以上围岩和地形开阔的地区，是最常使用的洞门型式翼墙式洞门适用于地质较差的Ⅳ级以下围岩，以及需要开挖路堑的地方。翼墙式洞门由端墙及翼墙组成。翼墙是为了增加端墙的稳定性，同时对路堑边坡也起支撑作用。其顶面一般均设置水沟，将端墙反面排水沟聚集的地表水排至路堑边沟内环框式洞门当洞口岩层坚硬、整体性好〔I级围岩〕、节理不发育，路堑开挖后仰坡极为稳定，并且没有较大的排水要求时采用台阶式洞门当洞门傍山侧坡地区，洞门一侧边坡较高时，为减小仰坡高度及外露长度，可以将端墙顶部改为逐步升级的台阶形式，以适应地形的特点，减少仰坡土石方开挖量。遮光棚式洞门当洞外需要设置遮光棚时，其入口通常外伸很远。遮光构造物有开放式和封闭式之分，前者遮光板之间是透空的，后者那么用透光材料将前者透空局部封闭。但由于透光材料上面容易沾染尘垢油污，养护困难，所以很少使用后者。形状上又有喇叭式与棚式之分洞门形式的选择按分类，常德至吉首岩门界隧道右线属长隧道，根本服从于路线走向，路线与地形等高线根本正交，洞门按受力结构设计。洞门形式结合实际地形、地质情况选定。根据洞门所处地段的地形地貌及工程地质条件，遵从“早进洞，晚出洞〞的设计原那么，并考虑洞门的实用、经济、美观等因素，因此本隧道使用翼墙式洞门〔带挡土墙〕。翼墙式洞门简图见图4.1。正面侧面4.1.3洞门构造要求按?公路隧道设计标准?〔JTG-2004〕,洞门构造要求为：(1)洞门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伸缩缝、沉降缝和泄水孔；洞门墙的厚度可按计算或结合其他工程类比确定。(3)洞门墙根底必须置于稳固地基上，应视地基及地形条件，埋置足够深度，保证洞门的稳定。基底埋入土质地基的深度不小于1.0m，嵌入岩石地基的深度不小于0.5m；基底标高应在最大冻结线以下不小于0.25m。基底埋置深度应大于墙边各种沟、槽基底的埋置深度。(4)松软地基上的根底，可采取加固根底措施。洞门结构应满足抗震要求。4.1.4验算满足条件采用挡墙式洞门时，洞门墙可视为挡土墙，按极限状态验算，并应验算绕墙趾倾覆及沿基底滑动的稳定性。验算时应符合表3.1和表3.2〔?公路隧道设计标准?JTG-2004〕的规定，并应符合?公路路基设计标准?、?公路砖石及混凝土桥涵设计标准?、?公路桥涵地基与根底设计标准?的有关规定。表4.1洞门墙设计参数表4.2洞门主要验算规定4.2洞门结构设计计算计算参数计算参数如下：(1)边、仰坡坡度1:1；(2)仰坡坡脚ε=45°，tanε=1，α=6°；(3)地层容重γ=20KN/m3;(4)地层计算摩擦角φ=50°；(5)基底摩擦系数0.4；(6)基底控制应力【σ】=0.4Mpa4.2.2建筑材料的容重和容许应力〔1〕墙端的材料为水泥砂浆片石砌体，片石的强度等级为Mu100，水泥砂浆的强度等级为M10。〔2〕容许压应力【σa】=2.2Mpa，重度γt=22KN/m3。4.2.3洞门各部尺寸的拟定根据?公路隧道设计标准?〔JTG-2004〕，结合洞门所处地段的工程地质条件，拟定洞门翼墙的高度：H=12m；其中基底埋入地基的深度为1,0m，洞门翼墙与仰坡之间的水沟的沟底至衬砌拱顶外缘的高度1.38m，洞门翼墙与仰坡间的的水沟深度为0.5m，洞门墙顶高出仰坡坡脚0.7m，洞口仰坡坡脚至洞门墙背的水平距离为1.5m，墙厚2.0m，设计仰坡为1:1,具体见图纸。4.3洞门验算4.3.1洞门土压力计算根据?公路隧道设计标准?〔JTG-2004〕，洞门土压力计算图示具体见图3.2。图3.2洞门土压力计算简图最危险滑裂面与垂直面之间的夹角：式中:——围岩计算摩擦角;ε——洞门后仰坡坡脚；α——洞门墙面倾角代入数值可得：==0.53故：w=30.35°根据?公路隧道设计标准?〔JTG—2004〕，土压力为；式中:E——土压力〔KN〕;——地层重度〔KN/m3〕λ——侧压力系数；ω——墙背土体破裂角；b——洞门墙计算条带宽度〔m〕，取b=1.0m；ξ——土压力计算模式不确定系数，可取ξ=0.6。把数据代入各式，得：=0.177由三角关系可得：洞门土压力E：式中：δ——墙背摩擦角=4.3.2抗倾覆验算翼墙计算图示如图3.3所示，挡土墙在荷载作用下应绕O点产生倾覆时应满足下式：式中:K0——倾覆稳定系数，；——全部垂直力对墙趾O点的稳定力矩；——全部水平力对墙趾O点的稳定力矩；图3.3墙身计算简图由图3.3可知：墙身重量G：Ex对墙趾的力臂：；对墙趾的力臂：G对墙趾的力臂：代入上式得：>1.6故抗倾覆稳定性满足要求4.3.3抗滑动验算对于水平基底，按如下公式验算滑动稳定性：式中:Kc——滑动稳定系数——作用于基底上的垂直力之和；——墙后主动土压力之和，取=Ex；F——基底摩擦系数，取f=0.4由图3.3得：>1.3故抗滑稳定性满足要求4.3.4基底合力偏心矩验算设作用于基底的合力法向分力为，其对墙趾的力臂为ZN，合力偏心矩为e，那么：>0合力在中心线的右侧。计算结果满足要求基底控制压应力，计算结果满足要求。4.3.5墙身截面偏心矩及强度验算〔1〕墙身截面偏心矩e式中：M——计算截面以上各力对截面形心力矩的代数之后；N——作用于截面以上垂直力之后。将数据代入墙身偏心矩E的公式，可得：，计算结果满足要求。〔2〕应力〔满足要求通过以上的验算，说明洞门的尺寸合理。详图见设计图纸。第五章通风、照明与排水设计5.1通风设计5.1.1调查1交通量历时变化包括随小时、星期、季节、和年的变化情况，尤其交通量逐年变化的情况，是进行通风规划分期实施的主要依据。对难以区分的大型载货车、大型车、小型车，而不能区别发动机的种类，因而为保证平安，常把大型货车和客车视为柴油车。2冻害调查对设计尤为重要，气温、气压、温度等是通风计算和设备选型的重要参数。5.1.2通风方式1可按以下方法初步判定是否设置机械通风。由于本隧道为单向交通隧道，那么可用公式[5-1]式[5-1]式中：L——隧道长度〔m〕；N——设计交通量〔辆/h〕。其中L、N为设计资料给定，取值为N=3000辆/h，L=1224m由上式，得1224×3000=3.672×106>2×106以上只是隧道是否需要机械通风的经验公式，只能作为初步判定，是否设置风机还应考虑公路等级、隧道断面、长度、纵坡、交通条件及自然条件进行综合分析，由初步设计可知知本设计需要机械通风。2、交通量组成车辆比例：小型货车15.7%中型货车20.3%大型货车6.1%小型客车45.5%中型客车8.2%大型客车2.5%拖挂车1.7%5.1.3通风方式的选择1机械通风方式可分为纵向式、半横向式、全横向式以及在这三种根底上的组合通风方式。2选择机械通风方式考虑以下因素：〔1〕交通条件〔2〕地形、地物、地质条件〔3〕通风条件〔4〕环境保护要求火灾时的通风条件〔6〕维护与管理水平〔7〕分期实施的可能性〔8〕工程造价、营运电力费、维护管理费3杉树坳隧道右线为射流式纵向通风，其特征形式是由射流风机群升压，适风长度为2500左右，工程造价低，分期实施容易，技术难度不高，营运费用低，但洞内环境噪声较大，排烟不变，不易管理维护。通风系统略图见图[5-1]图[5-1]装有射流式风机的纵向式通风5.1.4污染空气的稀释标准1隧道通风主要是对一氧化碳、烟雾和异味进行稀释。对一氧化碳进行稀释的目的是保证卫生条件；对烟雾进行稀释的目的是保证行车平安；对异味进行稀释的目的是提高隧道内的行车舒适性。公路隧道中，汽车排放出的废气中的有害物质很多。其中一氧化碳对人体健康的影响比拟突出，且将其稀释至无害于人体健康的需风量常是最多的，故通风设计时以将其浓度控制在一定的平安限度内，作为主要的设计指标之一，即CO的设计浓度。2CO设计浓度本隧道采用纵向是通风，CO设计浓度可按?公路隧道通风照明设计标准?查表按中插值法的再加上50ppm。设计隧道长度为1224m，查表得。3烟雾设计浓度岩门界隧道采用纳光灯光源，烟雾设计应按标准查表。设计车速为80km/h，k〔m2〕=0.0070m-1。5.1.5需风量1CO排放量应按式[5-2]计算式[5-2]式中:——隧道全长CO排放量〔m3/s〕；——CO基准排放量〔m3/辆·km〕，可取0.01；——考虑CO车况系数查表取1.00；——车密度系数，查表取0.75；——考虑CO的海拔高度系数，海拔高度取400m查表取1.00；——考虑CO的车型系数，查表经计算取3.0；——考虑CO的纵坡—车速系数，查表取1.2；L——隧道长度，1224m；——车型类别数；——相应车型的设计交通量〔辆/h〕查表。由上式，得2.754m3/s2稀释CO的需风量应按式[5-3]计算式[5-3]式中:——隧道全长稀释CO的需风量〔m3/s〕；——标准大气压〔KN/m2〕取101.325KN/m2；——CO设计浓度，经前面计算为294ppm；——隧道地址的设计气压〔KN/m2〕，取120KN/m2；——标准气压〔K〕取273K；——

隧道夏季的设计气温〔K〕取302K；由上式，得==82.91m3/s3烟雾排放量应按式[5-4]计算式[5-4]式中：——隧道全长烟雾排放量；——烟雾基准排放量〔m2/辆·km〕可取2.5m2/辆·km；——考虑烟雾的车况系数，查表取1.0；——考虑烟雾的海拔高度系数，查表取1.0；——考虑烟雾的纵坡—车速系数，查表取1.0；——考虑烟雾的车型系数，查表经计算取1.18；——柴油车车型类别数，查表。由上式，得=0.851m3/s4稀释烟雾的需风量应按式[5-5]计算式[5-4]式中：——隧道全长稀释烟雾浓度的需风量〔m3/s〕；——烟雾设计浓度〔m-1〕查表取0.0070m-1。由上式，得=0.851/0.0070=121.57m3/s5稀释空气中异味的需风量隧道空间不间断换气频率，不宜低于每小时5次；采用纵向式通风的隧道，隧道内换气风速不应低于2.5m/s。5.1.6通风计算1一般规定〔1〕在所设计的通风计算中，风机及交通通风力提供的风压和风量必须满足需风量的要求。〔2〕应根据通风方案，初步设计，技术设计和施工图设计等不同阶段，进行粗略或详细的通风计算。〔3〕在隧道通风计算中可把空气作为不可压缩的流体对待；隧道内的空气流可作为不随时间变化的恒定流处理，且视汽车行驶也为恒定流。在标准大气压状态下的空气物理量可按表[5-1]取值。表[5-1]空气物理量容重γ(KN/m3)11.77密度ρ(kg/m3)1.20运动粘滞系数ν(m2/s)1.52×10-5〔4〕隧道壁面摩阻损失系数及人口损失系数应根据隧道或风道的断面当量直径和壁面糙率以及风道结构形状等取值，当为混凝土壁面时常用损失系数可按表[5-2]取值。其它材料、弯道及变断面摩阻损失系数可按附录A计算或取值表[5-2]损失系数隧道壁面摩阻损失系数λr0.02主风道〔含竖井〕壁面摩阻损失系数λbλe0.022连接风道壁面摩阻损失系数λd0.025隧道入口损失系数ξe0.6(5〕隧道设计中应尽可能减少风道断面积变化和转弯次数，损失系数的取值应充分考虑隧道和风道壁面粗糙程度、结构形状。〔6〕交通通风力必须针对具体工程的通风系统进行分析。交通通风力在交通阻塞或双向交通情况下宜作为阻抗力考虑，在单向交通量情况下宜作为推理考虑。〔7〕应针对计算行车速度以下各工况车速分别计算汽车交通通风力。2然风阻力〔1〕在通风计算中，一般可将自然通风力作为阻力考虑。〔2〕自然风阻力应按式[5-5]计算式[5-5]式中：——自然风阻力〔N/m2〕;——自然风作用引起的洞内风速〔m/s〕，可取2m/s～3m/s；——隧道入口损失系数，查表取0.6；——隧道壁面摩阻损失系数，查表取0.02；——空气密度〔kg/m3〕，查表取1.20kg/m3——隧道断面当量直径〔m〕。隧道断面当量直径按式[5-6]计算：式[5-6]式中：——隧道净空断面面积〔m2〕为76.87m2；==9.62m由上式，得==15.91N/m23交通风力可按式[5-7]计算式[5-7]式中：——交通通风力〔N/m2〕；——隧道交通风速〔m/s〕；——计算行车速度〔m/s〕；——汽车等效阻抗面积〔m2〕。汽车等效阻抗面积可由式[5-8]计算式[5-8]式中：——小型车正面投影面积〔m2〕，可取2.13m2；——小型车空气阻力系数，可取0.5；——大型车正面投影面积〔m2〕可取5.37；——大型车空气阻力系数，可取1.0;——大型车比例，给定38.8%。==2.780m24通风阻抗力可按式[5-9]计算式[5-9]式中：——通风阻抗力〔N/m2〕。5射流风机计算〔1〕通风压力模式，射流风机的通风方式模式如图[5-2]图[5-2]射流风机通风方式模式〔2〕计算1)计算条件隧道长度=1224m隧道断面积=76.87m2断面当量直径=9.62m设计交通量=3000辆/h大型车混入率=38.8%计算行车速度=80km/h=22.22m/s自然风引起的洞内风速=2.5m/s需风量=205.48m3/s隧道设计风速==2.67m/s2)隧道内所需升压力由式[5-9]=18.56N/m2由式[5-5]，并设=2.5m/s