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装订线目 录第 1 章 任务书及开题报告 31.1 任务书 31.2 开题报告 7第二章 方案比选说明 .102.1 概 述 .102.2 方案比选 .10第三章 设计总说明 .123.1 隧道设计概况 .123.2 技术标准 .123.3 隧道建设地区工程水文地质 .123.4 横断面设计 .143.5 隧道衬砌结构设计 .153.6 防排 水设计 .173.7 通风设计 .173.8 照明设计 .183.9 洞门设计 .183.10 施工方案 .193.11 监控量测 .203.12 环境保护 .24第四章 二次衬砌内力计算 .254.1 基本资料 .194.2 荷载确定 .194.3 衬砌几何要素 .204.4 计算位移 .224.5 解力法方程 .344.6 计算主动荷载和被动荷载( 1)分别产生的衬砌内力 .35h4.7 最大抗力值的求解 .37装订线4.8 计算衬砌总内力 .384.9 衬砌截面强度检算 .394.10 内力图 .41第五章 隧道通风计算 .425.1 试确定该隧道需风量: .435.2 通风设计计算 .47第六章 隧道照明计算 .516.1 基本资料 .516.2 入口段计算 .516.3 过渡段计算 .526.4 基本段计算 .536.5 出口段计算 .536.6 结论 536.7 调光 53第七章 施工组织设计 .557.1 概述 .557.2 施工方法及工艺 .55第八章 总结 .68致 谢 .69参考文献 .70外文及翻译 71装订线0第二章 方案比选说明2.1 概述2.1.1 决定线路方向的主要因素:1.沿线地形的选择:公路总是要修建在平原、丘陵、山区的路面上,总要有不同程度的顺应地面地形。2.大型结构物位置的选定:长大复杂的桥址、隧址常常作为线路控制点,线路方向一般要服从这些控制工程的要求。3.通过重要城镇的选定:线路方向的选定,不仅是公路自身的问题,同时也是地区国民经济发展的组成部分。因此,要尽可能的通过较大城镇。4.通过工矿点的选定:如何合理的连接各个工矿据点使其与线路走向结合起来,也是线路方向的重要因素之一。5.运输性质与运量的影响:运输性质是指直达运输、地方运输和客货运量比重等。6.地质条件的影响:要避免会危害线路的严重不良地质地段。7.主要技术标准与施工条件的影响:采用主要的技术标准,常常会影响线路方向。1.1.2 韩峪川地形地貌介绍:设计内容为从西南面的东吴到东北面的屋脊场修一条高速公路。这两地方被两个山谷分开,地势比较平缓,附近有大量的村庄,从而使得选线方面会有至少 3 个隧道的情况,但是由于是被两个山谷隔开,所以隧道长度基本都属于长隧道,可以把线路分为 3 部分。2.2 方案比选:方案一:第一部分起始东吴修一条隧道到里程村,隧道约长为 1300m,中间山谷地带架桥修路;第二部分从里程村修条隧道到梨树坪,隧道长约 2800m,同样中间山谷段架桥;第三部分从梨树坪修隧道到屋脊场,隧道长约 1200m。线路总长约 6700m。方案二:第一部分起始于东吴修条隧道到窑上院,隧道长约 1200m,山谷地段架桥修路;第二部分从窑上院修隧道到喻家院,长约 2600m;第三部从喻家院修隧道到屋脊场,长约 1200m。线路总长约 5500m。方案三:第一部分起始于东吴修隧道到董家院,长约 1400m,山谷地段架桥修路;第二部分从董家院修隧道到董家院东边山谷,长约 950m,山谷地段架桥;第三部分从董家院东面修隧道到西河,长约 1100m,再从西河沿着当地的路面直接到屋脊场。线装订线1路总长 8800m。方案综合比选:1.线路长度:方案二最优,方案三最差。2.隧道长度:方案三最优,方案一最差。3.线性走向:方案二最优,方案三最差。4.经过城镇:方案三最优,方案一最差5.经济造价:方案二最优,方案三最差。6.技术难度:方案三最优,方案一最差。7.运输性质:方案一最优,方案三最差。8.沿线地形:方案一二最优,方案三最差。综合以上比较,可以看出最优最多的是方案二,其次是方案三,但是由于修建的是高速公路,方案三线路过于太长,而且主要依靠的是桥路,经过太多村庄不太好。所以方案二是最优,其次是方案一,最后是方案三。装订线2第三章 设计总说明3.1 隧道设计概况韩峪川公路隧道起点桩号为 K0+000,终点桩号为 K2+600,总长约为 2.6 公里。隧道为为上、下行分离式隧道,行车道宽度均按设计行车速度 80Km/h 考虑;隧道衬砌结构设计采用“新奥法”复合式衬砌、高压钠灯光电照明、机械通风;隧道洞门型式主要采用、销竹式洞门和端墙式洞门。隧道围岩岩性以糜棱岩、角砾岩、闪长岩为主,围岩级别以 、 、级为主。该隧道对克服地形障碍,改善线形,提高车速,缩短里程,节约燃料,节省时间,提高行车的舒适性,减少对植被的破坏以及保护生态环境起到了重要作用。3.2 技术标准公路等级: 高速公路设计行车速度: 80km/h。隧道净宽: 10.50m ( 3.752+0.50+1.00+0.75+0.75)隧道净高: 5.0m交通量: 近期(2022 年)20000 辆/日,远期(2032 年)30000 辆/日,上、下行交通量不均衡系数 1.1,四车道双向行驶。隧道内卫生标准:CO 设计浓度上行线 300ppm,下行线 300ppm;VI 设计浓度为 0.0065 ,隧道内纵向风速小于等于1m10m/s。3.3 隧道建设地区工程水文地质3.3.1 区域地形、地貌本项目位于陕西省商洛市,总体地势特征为东高西低,地形陡峭,相对高差在550m 左右。蓝田县地貌地形复杂,南部为秦岭山地,中西部川、塬相间,北部是横岭。海拔 1000-1550 米。铁炉子隧道横穿南秦岭山脉,地形崎岖,地势险要,山高沟深,植被茂密。区内海拔一般在 10701480 之间。隧道入口高程为 1075m,向东至海拔约为 1108m,隧道洞身中部通过的最高高程为 1460m,在出口地势相对较低。项目所在地围岩等装订线3级主要是级、级、级。3.3.2 水文与气象受地势影响,南秦岭属海拔 1000m 左右的中高山区,为温带半湿润湿润季风气候,由于受山地垂向变化的影响,气候差异也较大,区内气候一月份平均气温, 7 月份平均气温 ,年平均气温 极端最低气温-12.3,早霜期始于0.6C24C13C10 月下旬,晚霜期终于 3 月下旬,无霜期 225 天,年降水量 8001000mm,而雨季一般集中在 7 月至 9 月,具有春寒、伏旱、夏洪、秋涝的特点。降雪期为 11 月至翌年 2 月,积雪厚度一般为 24cm,最大 18cm,高山气候阴湿,中低山区雨量充沛。不良地质现象有雨季时洪水暴涨,常携带泥土、碎石,在沟口形成洪积扇区,不良地质灾害主要有滑坡、泥石流。3.3.3 地质条件1、地层、岩性隧道穿越的山岭位于向斜的南翼,地层总体上向北倾斜。区域内主要的构造线以西北东南向延伸,与路线走向大角度交叉。隧道轴线横穿的主要断裂是将军岔断裂。地层主要是古生界泥盆系中统铁炉子沟组(D2d) ,岩性相对比较复杂,硬质岩有片麻岩。隧道地表层覆盖以第四系残破积层为主,为灰色、灰褐色亚粘土夹碎石土、老黄土、新黄土、亚粘土。主要岩土类特征如下:(1)糜棱化闪长岩褐黄色、灰色、灰白色,中细粒糜棱结构,条纹条带状、流层状、块状构造,受动力作用强烈,岩石具有明显糜棱化,矿物成分主要为长石、石英、角闪石及云母,岩质坚硬,节理裂隙发育,风化强烈,表层可用镐锹挖掘。(2)含碎石、角砾粘质砂土褐红色,湿,结构疏松。碎石、角砾含量 20-25%,粘粉粒含量 20-25%,砂粒含量 50-60%,碎石角砾成分主要为白云岩,局部为泥岩、粉砂质泥岩、砂岩等,多为棱角状,分布较均匀,土体较均匀。(3)糜棱岩灰绿色,原岩为凝灰岩,糜棱结构,条纹条带状构造,糜棱面极发育,具片状假象,矿物成分主要为石英、长石、绿泥石、绿帘石等,浅部节理裂隙发育,岩体破碎,深部岩体完整。(4)变灰岩夹硅质岩灰色、青灰色,细晶结构,薄片及薄层状构造,局部为受动力作用而强烈变形,褶皱发育,矿物成分为石英、方解石、燧石,局部可见大量方解石,石英脉体。(5)含砾微晶灰岩灰-浅灰色,岩石中的砾石为沉积时的混入物,其粒径 2-15cm,为次园-棱角状,分布不均,含量 5-20%,成分为泥晶白云岩。微晶灰岩呈微晶结构,生物碎屑结构,装订线4块状构造。主要矿物为方解石,含量不小于 95%,少量有机质(2%)及生物碎屑(3%) 。方解石粒径一般 0.01-0.001mm,少部分未结晶灰质粒径 0.001mm。岩石较坚硬,整体完整性较差,抗分化能力较强。(6)细粒长石石英砂岩灰白色、细粒砂状结构,块状结构。碎屑成分主要为石英,含量大于 75%,次为长石 10-15%,硅质岩屑小于 1%,粒径一般 0.1-0.25mm,少数 0.25-0.4mm。填隙物成分主要为硅质(5-8%)及少量粘土质。岩石为颗粒支撑接触式胶结。岩石坚硬,整体完整性较好,抗风化能力较强。(7)泥岩黄色,泥质结构,块状构造。主要成份为粘土矿物,含少量粉砂粒。岩石软弱,整体完整性差。物理力学性质差,接近于半成岩的粘性土。综上所述,此地区岩土工程地质性质普遍较差。白云岩虽较坚硬,但受构造运动影响,较破碎,分化较严重,整体完整性较差。砂岩虽坚硬,抗风化能力较强,力学性质较高,整体完整性较好,但其出露宽度窄,泥岩受构造变形大,岩石软弱不完整,抗风化能力弱,其工程地质条件差。2、构造特征隧道区断层较发育,以北东向断层为主,次为近东西向,亦见南北向断层。断层性质以压扭性、压性、扭性为主,个别为张性、张扭性,断层多期活动的特点,早期以压性、压扭性、扭性为主,且规模较大,晚期以张性为主,规模小。3、水文地质条件勘测区地下水的补给主要来自大气降水。区内降水量较充沛,植被不甚发育,山高坡较陡,沟谷深切,地表径流畅通,降水量又相对集中,多以大雨和暴雨形式降落等,大部分以地表径流汇于沟谷中,不利于降水的下渗。故地下水补给作用较弱,区内地下水仍较贫乏。4、不良地质现象隧道路线走廊为长江水系,雨季时洪水暴涨,常携带泥土、碎石,在沟口形成洪积扇区,不良地质灾害主要有滑坡、泥石流。3.4 横断面设计3.4.1 建筑限界根据公路隧道设计规范 ,隧道高度 5 米,行车道宽度 3.75 米,双车道布置,净宽 10.50 米,其中左侧向宽度为 0.5m,右侧向宽度为 1.00m,左侧检修道宽度为0.75m,右侧检修道宽度为 0.75m,路面坡度采用 2%;车行横通道高 5.0m,路面宽度为 4m,不设侧向余宽,左右侧检修道宽度均为 0.25m;人行横通道高 2.5m,路面装订线5宽 2m,不设侧向余宽和检修道;并且同时考虑了下列因素:(1)检修人员步行时的安全;(2)紧急情况下,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。3.4.2 隧道内轮廓隧道内轮廓设计除应满足隧道建筑限界的规定以外,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、运营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安全、经济、合理的原则。本隧道采用公路隧道设计规范附录 B 提供的 v=80km/h情况下的标准断面,断面为单心圆,r1=5.65m,r2=9.5m,断面周长为 31.93m,面积为 66.65 。2m3.5 隧道衬砌结构设计3.5.1 围岩分级隧道围岩级别划分主要依据岩体弹性波速度、岩样饱和极限抗压强度、岩石质量指标,并结合围岩分化程度、完整性、坚硬程度、节理发育程度、断层及地下水影响程度等进行综合分类。依据实际资料在确定隧道围岩级别时,制定以下原则:(1)以交通部行业标准公路隧道设计规范 (JTG D70-2004)提供数据为围岩级别划分标准。(2)遇断层破碎带,围岩级别较同类岩石降低 1-2 等级,影响带推至洞底以上40-80 米与断层交界处。(3)为便于隧道施工,按隧道开挖过程中可能遇到的地层和构造情况分段划分评价。(4)未有钻孔控制段,参照勘测区同类岩石已有资料进行类比分级。根据上述围岩级别划分原则,将隧道围岩级别划分汇入下表: 隧道围岩级别划分表 里程桩号 岩土名称 长度 围岩级别占总长比例(%)K0+000-K0+200老黄土,片麻岩 200 7.7装订线6K0+200-K0+560老黄土、片麻岩 350 13K0+560-K0+930亚粘土、风化片麻岩 370 14K0+930-K2+610老黄土、风化片麻岩 1687 65.33.5.2 衬砌设计隧道断面设计除符合建筑限界要求外,考虑到洞内排水、通风、照明、消防、监控等运营附属设施所需空间,并考虑到围岩收敛变形及施工等必要的预留量,内轮廓采用单心圆。隧道衬砌结构型式均采用“新奥法”复合式衬砌,衬砌设计参数以工程类比法并结合计算分析确定,断面型式采用等截面单圆心,对于、级围岩均采用带仰拱衬砌。级围岩初期支护采用径向系统锚杆,钢筋网喷射混凝土支护体系。系统锚杆采用砂浆锚杆,直径为 22mm,长度为 2.5m,环向间距为 1.2m;级围岩喷射混凝土厚度为 12cm,预留变形量为 5cm。级围岩初期支护采用径向系统锚杆、超前锚杆,钢拱支撑配合钢筋网喷射混凝土形成整体。级围岩段:系统锚杆采用注浆锚杆,直径为 25mm,长度为 3.0m,环向间距为1.0m;超前锚杆直径为 25mm,长度为 4.5m,外插角为 15,环向间距为 40cm。级围岩喷射混凝土厚度为 22cm,预留变形量为 10cm,采用 II-1315 格栅钢架,纵向间距 100cm。级围岩分为级围岩浅埋段和级围岩深埋段,初期支护采用径向系统锚杆、超前小导管周壁预注浆,钢拱支撑配合钢筋网喷射混凝土形成整体。级围岩浅埋段:系统锚杆采用中空注浆锚杆,直径为 25mm,长度为 4.0m,环向间距为 1.0m;超前小导管采用直径为 50mm 的无缝钢管,长度为 4.5m,外插角为15,环向间距为 40cm。级围岩喷射混凝土厚度为 26cm,预留变形量为 15cm,浅埋段采用钢拱架型号为 I20,间距为 75cm。级围岩深埋段:系统锚杆采用中空注浆锚杆,直径为 25mm,长度为 3.5m,环向间距为 1.0m;超前小导管采用直径为 50mm 的无缝钢管,长度为 4.5m,外插角为15,环向间距为 40cm。级围岩喷射混凝土厚度为 24cm,预留变形量为 12cm,深埋段采用钢拱架型号为 I18,间距 80cm。通过围岩监控量测,最终在初期支护相对稳定的条件下,全断面模筑二次混凝土衬砌。衬砌采用曲边墙拱形断面,明洞二次衬砌厚度为 60cm,级围岩二次衬砌厚度为 35cm,级围岩段的二次衬砌厚度为 40cm,级围岩浅埋段和级深埋段的装订线7二次衬砌厚度为 45cm。 3.6 防排水设计(1)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。设计中采用的措施要求达到:排水通畅、防水可靠、施工方便,是隧道洞内基本干燥,保证隧道结构物和营运设备的正常使用和行车安全,形成完整的防排水体系。(2)洞内复合式衬砌采用 1.5mm 厚改性 ECB/LDPE 防水板防水,450g/ 土工2m布,土工布与防水板间的连接采用双缝焊机的焊接技术,接缝处留 10cm 长搭接长度,以备质

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