XX高速公路XX隧道初步设计 毕业设计.docx

xx高速公路xx隧道初步设计 摘要此次设计为兰州至海口高速公路甘川界至xx段g7合同段xx到xx处的xx隧道左线主体的初步设计，全长1165.5m。起止桩号zk20+230至zk21+396，设计速度80km/h。本次任务主要内容包括有隧道平面设计、隧道纵断面设计、隧道横断面设计、隧道洞门设计、隧道初期支护设计、隧道二次衬砌设计、隧道防排水设计、隧道施工方法确定、隧道施工组织设计、工程数量计算等部分。隧道的线性设计主要依靠的是线路勘察时所取得的数据，进行平面、纵断面、横断面设计；洞门设计依靠地质情况进行比选；初期支护设计依据公路隧道规范进行设计；二次衬砌设计时使用结构-荷载模型进行计算，用有限元分析法得出结构的内力，绘出结构内力图，再进行结构验算和配筋，最后确定衬砌结构的具体参数；防排水设计和施工方法是使用工程类比法进行相关设计。此次设计包括隧道设计时的各个方面，对各个部分进行初步设计，具体施工还需要更加详细的设计。【关键词】：有限元分析法；公路隧道；结构设计；隧道施工； preliminarydesignof xx tunnelinxx expresswayname：xxx major：cvil engineering supervisor：xxxabstract：this design for lanzhou to haikou highway gan-chuan part to yaodu to guangyuan section of the g7 contract section qi ma tunnels of the left line design, the total length of 1165.5m. start-stop pile no. zk20+230 to zk21+396. design speed of 80 km/h.the mission graphic design main content includes tunnel plane design, profile design, cross-sectional design, tunnels burrows, tunnel primary support, secondary tunnel lining design and tunnel waterproof and drainage design and tunnel construction methods and tunnel construction organization design, engineering quantity calculation, etc. linear design of tunnel mainly depends on the route survey and the data obtained, to plane, profile, cross-sectional design; tunnel exit and entrance design rely on geology for comparison; a design basis for highway tunnel lining design specification; secondary lining design using load- structure model to calculate, using ansys software the internal force of the structure, draw the structure within, trying to get the internal force data, structural reinforcement and check again, and finally determine the specific parameters of the lining structure; waterproof and drainage design and construction method is to use the engineering analogy method for related design.this design including all aspects of the tunnel design, to the preliminary design of each part, the specific construction also need more detailed design.keywords: the finite element analysis ； highway tunnel; structure design; the tunnel construction; 目录第1章 前言11.1 设计依据、设计标准、设计原则11.1.1 设计依据11.1.2 设计标准11.1.3 设计原则21.2 工程地质及水文地质21.2.1 工程概况21.2.2 地层岩性21.2.3 气象及水文条件51.3 地质构造及地震51.4 主要工程地质问题61.4.1 滑坡61.4.2 岩溶61.4.3 不良地质61.4.4 韧性剪切带71.5 围岩级别划分71.5.1. 围岩分级方法71.5.2 xx隧道围岩分级81.6 隧道洞口及洞身稳定性评价91.6.1洞口稳定性评价91.6.2隧道洞身段围岩稳定性评价11第2章 隧道洞口位置的比选及洞门形式选择122.1 洞口设计理念和设计原则122.2 洞口位置确定原则122.3 洞口位置比选132.3.1隧道洞身段xx端（进口端）比选方案132.3.2隧道洞身段xx端（出口端）比选方案142.4 洞门形式的确定152.4.1洞门结构形式的特点152.4.2洞门形式的选择16第3章 隧道平纵横断面设计及构造设计173.1 隧道线性设计的要求173.2 隧道平面设计173.3 隧道纵断面设计193.4 隧道结构横断面203.4.1 横断面设计一般规定203.4.2 xx隧道的建筑限界213.4.3 xx隧道内轮廓设计21第4章 衬砌结构设计234.1 一般规定234.2 复合式衬砌234.3 初期支护244.4 复合式衬砌中间防水层244.5 隧道复合式衬砌初步设计参数25第5章 二次衬砌结构验算及配筋计算265.1 设计思路265.2 荷载结构法原理265.3 衬砌上物理力学参数265.3.1 围岩深、浅埋划分265.3.2 围岩压力计算方法275.3.3 ansys计算参数的确定315.4 ansys分析过程315.4.1 建立模型325.4.2 加载并求解325.4.3 查看分析结果335.5 衬砌结构内力计算345.5.1 级围岩深埋结构内力345.5.2 级围岩深埋结构内力385.5.3 级围岩浅埋结构内力435.6 二次衬砌安全系数检算475.6.1 检算方法475.6.2 级围岩深埋段强度检算485.6.3 级围岩浅埋段强度检算485.6.4 级围岩深埋段强度检算495.7 配筋计算及安全评价495.7.1 配筋方法495.7.2 配筋强度检算方法515.7.3 裂缝验算方法525.7.4 级围岩浅埋配筋（主筋）及检算535.7.5 级围岩深埋配筋（主筋）及检算555.8 小结56第6章 隧道防排水设计576.1 隧道防排水设计原则与要求576.2 xx隧道防排水设计576.2.1 xx隧道洞外排水设计576.2.2 xx隧道洞内防排水设计58第7章 施工工艺与组织607.1 施工工艺607.2 隧道开挖607.3初期支护：607.4二次衬砌617.5用水用电、交通和场地布置627.6 施工通风62第8章 隧道施工监控测量638.1 监控测量的目的638.2 量测项目及频率63第9章工程量计算66结论68致谢69参考文献70附录71v第1章 前言1.1 设计依据、设计标准、设计原则1.1.1 设计依据（1）公路工程技术标准（jtg b01-2003）（2）公路隧道设计规范（jtg d70-2004） （3）公路隧道施工技术规范（jtj04294）（4）地下工程防水技术规范（gb 501082008）（5）锚杆喷射混凝土支护技术规范（gb 500862001）（6）交通部2007年7月3日颁发的公路工程基本建设项目设计文件编制办法（交公路发2007358号）（7）公路工程地质勘察规范（jtj06498）（8）工程建设标准强制性条文（公路工程部分）（9）公路工程施工安全技术规范(jtj076-95)（10）xx隧道工程地质详勘报告（2009年6月）1.1.2 设计标准（1）公路等级：双向四车道高速公路（2）隧道设计速度：80km/h（3）隧道建筑限界基本标准见表1-1： （4）隧道路面横坡：单向坡2% (直线段) ,超高不大于4%。（5）隧道内最大纵坡：3%；最小纵坡：0.3%。（6）洞内路面设计荷载：公路i级。（7） 隧道防水等级：一级；二次衬砌砼抗渗等级不小于s6。（8）本隧道营运通风方式采用全纵向射流通风方式。表1-1 隧道建筑限界基本标准项 目净宽(m)净高(m)行车道(m)侧向宽度(m)检修道(m)主洞10.255.03.7520.5+0.750.752紧急停车带13.005.0/车行横通道4.55.0/人行横通道2.02.5/1.1.3 设计原则（1）隧道设计遵循充分发挥隧道功能，安全、经济的基本原则。设计中有完整的勘测、调查资料，综合考虑地形、地质、水文、气象、地震和交通量及其构成，以及营运和施工条件，进行了多方案的技术、经济、环保比较，使隧道设计符合安全实用、质量可靠、经济合理、技术先进的要求。（2）隧道主体结构按永久性建筑设计，具有规定的强度、稳定性和耐久性；加强了隧道支护衬砌、防排水、路面等主体结构设计与照明、供配电、消防、交通监控等营运设施设计之间的协调，形成合理的综合设计。（3）隧道设计体现动态设计与信息化施工的思想，制定地质观察和监控量测的总体方案。（4）隧道设计贯彻国家有关技术经济政策，积极慎重地采用新技术、新材料、新设备、新工艺。（5）隧道设计符合国家有关国土管理、环境保护、水土保持等法规的要求。注意节约用地，保护农田及水利设施，尽量保护原有植被，妥善处理弃渣和污水。1.2 工程地质及水文地质1.2.1 工程概况隧道位于xx市xx县xx乡曹家沟右岸。隧址右侧有xxxx乡碎石公路，进口坡脚有大圆坝xx乡碎石路，出口位于xx沟右岸，无路相通，交通不便。隧址区在区域上属构造剥蚀、侵蚀中山，区内山势陡峻，沟谷纵横，呈现岭谷相间的自然景观，总体上看，山岭走向为北东南西向。隧道穿越一北东南西向山脊，脊顶较窄，两侧斜坡宽厚，坡度陡缓不均，变化较大，横向溪沟较发育，山脊北西坡为顺层坡，坡度1035，局部为陡坎，大部垦为旱地，植被零星分布；南东坡为逆层坡，较陡，坡角2050，局部为陡崖，较缓处垦为旱地，大部地段植被较茂密，主要为乔灌木。河（沟）谷有少量侵蚀堆积地貌发育。隧址左侧最高峰海拔为1097m，最低点高程为577.2m间，相对高差约519.8米。1.2.2 地层岩性场地内经地调及钻探揭露地层为第四系全新统滑坡堆积层（q4del）、人工填土层（q4me）、近代河流冲积层 （q4-2al）、坡洪积层（q4dl+pl）、崩坡积层（q4c+dl）及古生界志留系黄坪组一段（shn1）、元古界震旦系元吉组（zy）、元古界震旦系胡家寨组(zh)，现分述如下：（1) 人工填土层（q4me）由粘土、块石、砂卵石及砖瓦碎块混杂组成，松散，潮湿，分布于隧道进口下简易公路至河边的民居分布区，钻探揭露厚度1.65.0m。（2) 滑坡堆积层（ q4del）由覆盖层失稳而成。为粘土和块石组成，松散，潮湿，零星分布于隧道左侧简易公路内边坡，厚度48m。（3) 近代河流冲积层（q4-2al）砂质粉土：黄灰色，成份以粉粒为主，含30%粉细砂及少量粘粒，潮湿，松散。卵石：灰色，石质成份为白云岩、千枚岩、石英等，呈次棱角次园状，软岩风化较强，粒组：200mm占5%，20060mm占30%，6020mm占40%，202mm占10%，余为砂及少量粉粘粒，松散中密，潮湿饱和，透水性好。厚6.2711.3m。q4-2al分布于进口处的方石河河床，厚813m。（4) 坡洪积层（q4dl+pl）漂(块)石：灰灰褐色，石质成分以石英千枚岩及凝灰质千枚岩为主，少量含砾千枚岩，强中风化，次棱角次圆状，粒组：200mm占55%，20060mm占15%，6020mm占15%，202mm占5%，余为砂及少量粉粘粒，松散，潮湿饱和，结构不均，局部漂（块）石集中。沿曹家沟沟床分布。（5) 崩坡积层（q4c+dl）块石：棕褐色，块石成份：进口附近为白云岩，少量千枚岩，其余地段为千枚岩，棱角状，软岩风化强，粒组：200mm约55，10060mm占20%，6020mm占10%，余为粘土、角砾充填，松散稍密，潮湿，局部粘粒富集。主要分布于进口斜坡及部分洞顶坳沟地带。钻探揭露厚度1.44.2m。碎石：灰褐色，石质成分为千枚岩，少量石英，棱角状，风化强，粒组：200mm约10，20060mm占40%，6020mm占20%，余为角砾、粘土充填，松散稍密，潮湿，主要分布于出口外斜坡地带，一般厚度90kv +30时应以rc=90kv +30 kv和代入计算；当kv 0.04 rc +0.4时，应以kv =0.04 rc +0.4和rc代入计算。（2）详细分级：详细分级时，如果遇到特殊情况，有地下水、围岩稳定受软弱结构面的影响，且由一组起控制作用、存在高初始应力任一种情况就需要对bq进行修正。修正值：bq=bq100（k1+k2+k3）k1、k2、k3分别代表地下水修正系数，软弱结构面修正系数，初始应力修正系数，相关取值参照公路隧道规范附录a中表a.0.3规定进行确定。具体bq、bq值对应的围岩级别下表1-2表 1-2 公路隧道围岩分级围岩级别围岩或土体主要定性特征bq或bq值坚硬岩，岩体完整，巨整体状或巨厚层状550坚硬岩，岩体较完整，块状或后层状结构；较坚硬岩，岩体完整，块状整体结构550451坚硬岩，岩体较破碎，巨块（石）碎（石）状镶嵌结构；较坚硬岩或较软硬岩，岩体完整，块状或中厚层结构450351坚硬岩，岩体破碎，碎裂结构；较坚硬岩，岩体较破碎破碎，镶嵌碎裂结构；较软岩或软硬岩互层，且以软岩为主，岩体较完整较破碎，中薄层状结构350251土体：1 压密或成岩作用的粘土级砂土；2 黄土（q1、q2）；3 一般钙质、铁质胶结碎石土、卵石土、大块土较软岩，岩体破碎；软岩，岩体较破碎破碎；较破碎各类岩体，碎、裂状、松散结构250一般第四系的半干硬至硬塑的粘性土及稍湿至湖湿的碎石土、卵石土、圆砾、角砾土及黄土（q3、q4）；非粘性土呈松散结构，粘性土及黄土呈松散结构软塑状粘性土及潮湿，饱和粉细砂层、软土等 注：1.本表不适用于特殊条件的围岩分级，如膨胀性围岩、多年冻土等。 2.当根据岩体bq与bq值确定的级别不一致时，应重新审查定性特征和定量指标计算参数的可靠性，并重新观察、测试。1.5.2 xx隧道围岩分级根据本文档1.5.1的隧道围岩分级办法，同时参考公路工程地质勘察规范，综合考虑隧道工程地质条件，主要是岩性特征及组合，岩层产状，裂隙发育及风化情况，岩体结构结合rc、kv、bq和bq指标，岩体物理力学指标及水文地质情况，对隧道围岩进行分级，详见表1-3。xx隧道的围岩分级长度详见附图2xx隧道（地质）纵断面设计图。表1-3 xx隧道围岩分级表围岩级别地层代号岩石名称主要工程地质特征水文地质条件及围岩开挖后的稳定问题zy、zh强中风化带白云岩、钙质千枚岩、凝灰千枚岩、石英千枚岩、韧性剪切带 进口块石为松散结构，白云岩属较坚硬岩，节理发育，块状结构，厚度薄；千枚岩，属软极软岩，风化裂隙、片理发育，片理间结合差，岩体为薄层碎裂结构，顺层；韧性剪切带、zy与zh接触带，挤压变形、揉皱明显，含较多石英布丁（脉），岩体破碎；出口石英千枚岩风化强，裂隙、片理发育，浅表岩体有重力（剪切）变形现象。 进口顺层，稳定性差，洞顶、仰坡易滑（垮）塌，含裂隙水，以滴水淋雨状为主，软、硬岩接触带可能有股状水流；韧性剪切带、zy与zh接触带，岩体破碎，为赋水部位，有淋雨或股状水流。围岩自稳性差，拱顶及侧壁均易出现坍塌。zh中微风化凝灰千枚岩片理发育，沿片理面绢云母集中，岩质软硬不均，属软岩，片理间结合一般，岩体较完整，岩石遇水易软化、变形。rc=8.77mpa,vpm=3.81km/s，kv=0.70，bq=291.3，bq=251.3含基岩裂隙水，以滴水状为主，时有淋雨状渗出；洞顶不及时支护，可产生垮塌，侧壁较稳定。zy、zh中微风化带钙质千枚岩、石英千枚岩片理发育，沿片理面绢云母集中，岩质软硬不均，属较软岩，片理间结合一般，节理延展性较差，闭合，岩体较完整。rc=18.9426.07mpa， kv=0.710.72，bq=324.3330.2， bq=290.2294.3含基岩裂隙水，以滴水状为主，时有淋雨状渗出；洞顶不及时支护，可产生小垮塌，侧壁较稳定。1.6 隧道洞口及洞身稳定性评价1.6.1洞口稳定性评价（1) 进口段xx隧道进口位于山脊北西坡下部，坡度1035，局部为陡坎，坡表被松散堆积体覆盖，厚度薄，垦为旱地，基岩零星出露，为顺向坡。未见不良地质现象，自然斜坡稳定。隧道进口段穿越的基岩为白云岩、钙质千枚岩，岩石中主要发育五组结构面，代表性节理j1：8064 ， j2：11765， j3：22078， j4：17750和片理(552)。岩体受其切割千枚岩主要呈薄层状碎裂结构，白云岩呈厚层块状结构。进口斜坡面349 o34o，线路走向153。片理面与进口坡面小角度相交，为顺层，对斜坡稳定不利，开挖不当易发生顺片理滑塌；其余结构面均与斜坡呈大角度相交，对斜坡稳定影响不大；在节理与片理组合下洞口岩体顺层，开挖不当易发生顺片理滑塌，应加强防护。综合进口段岩体结构、岩石力学指标等，划为v级围岩。支护不及时，可产生坍塌，仰坡白云岩厚度薄，与千枚岩接触面为软弱面，开挖后处理不当将失稳，应加强防护。地下水有滴水或淋雨状，软硬岩、zy、zh接触带，有股状水流，雨季水量稍大。仰坡岩体易风化，注意保护植被，并对开挖坡面防护。图1-1 xx隧道出口段图（2) 出口段隧道出口位于山脊南东坡下部，石英千枚岩大面积出露，为逆向坡，较陡，坡角2050，局部为陡崖，较缓处垦为旱地，大部地段植被较茂密，主要为乔灌木，斜坡表层有重力变形现象，但厚度不大，未见开裂、滑塌，自然斜坡稳定。图1-1为出口段图。斜坡石英千枚岩中主要发育三组结构面，节理j1(34975)、节理j2(26382)和片理(35346)。岩体受其切割主要呈薄层状及镶嵌结构，出口斜坡面18050o，线路走向176。片理面与出口斜坡倾向相反，对斜坡稳定有利。其余结构面均与斜坡呈大角度相交，对斜坡稳定影响不大，出口上方陡崖高约15m，裂隙不发育，岩体完整，呈巨块状，不会产生崩塌。综合出口段岩体结构、岩石力学指标等，划为v级围岩。支护不及时，可产生坍塌，地下水不丰富，有滴水或淋雨状，雨季水量稍大，但出口左侧冲沟水紧邻洞口，注意截排，防止冲刷洞口。仰坡岩体易风化，注意保护植被，并对开挖坡面防护。1.6.2隧道洞身段围岩稳定性评价拟建隧道最大埋深约220m，隧道洞身段地表均大部基岩裸露，局部缓坡处有少量覆盖层。地表植被较发育，多为松树、青岗木及少量灌木。山形完整，山体稳定。岩性为呈薄层状及镶嵌结构凝灰千枚岩、石英千枚岩、钙质千枚岩，岩体片理方向单斜，产状变化为512353 o534246o。片理面绢云母集中，片理间结合较差，岩体受构造挤压作用较强，岩质软硬不均，局部较破碎，洞身段节理成组性差，延伸性差，不甚发育，岩体较完整，片理为岩体的控制性结构面，片理与隧道轴线多呈大角度相交，且片理倾角较陡，一般大于45 o。凝灰千枚岩饱和抗压强度8.77mpa，岩质软，kv=0.7， bq=291.3，bq=251.3，依据bq值围岩划为偏弱的级；石英千枚岩、钙质千枚岩饱和抗压强度18.9426.07mpa，属较软岩，kv=0.710.72， bq=324.3330.2，bq=290.2294.3，洞顶最大埋深约225m，依据bq值，围岩划为级。在k21+121附近有一韧性剪切带垂直通过隧道，宽3050m，有挤压揉皱现象，劈理、石英布丁极发育，岩体结构疏松，质极软，成洞性差，韧性剪切带为v级围岩。 隧道地下水不丰富，主要以滴水状、淋雨状为主，局部段（韧性剪切带、不同岩性接触带）有股状水流。破碎带、软弱带、凝灰千枚岩，遇水易软化、变形，隧道开挖应及时跟进支护。第2章 隧道洞口位置的比选及洞门形式选择2.1 洞口设计理念和设计原则（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、技术比较确定。（2）.隧道应遵循“早进洞、晚出洞”的原则，不得大挖大刷，确保边坡及仰坡的稳定。有条件时，应贴壁进洞；条件限制时边坡及仰坡的设计开挖最大高度按表2-1确定；表2-1 边仰坡坡率及高度确定围岩分级边、仰坡坡率贴壁1：0.31：0.51：0.51：0.751：0.751：11：1.251：1.251：1.5高度（m）15202520251518201518注：设计开挖高度系从路基边缘算起。（3）.洞口边坡、仰坡顶面及其周围，应根据情况设骨排水沟及截水沟，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。2.2 洞口位置确定原则洞口是隧道的咽喉，是隧道施工中的通道。洞口位置选择是否合理，将对隧道的施工工期、造价、运营安全产生重要影响。隧道的进出口是隧道建筑物惟一的暴露部分，也是整个隧道的薄弱环节。由于洞口处地质条件差，多为严重风化的堆积体；覆盖层厚度较薄，若地形倾斜又易造成浅埋侧压；还受地表地表水的冲刷，加上隧道一旦开挖，山体手扰动等原因，容易造成山体失稳，产生滑动和坍塌。如洞口位置选择不当，可能导致洞口坍方而无法进洞，或病害整治工程量过大，甚至遗留后患，隧道洞口不宜设在滑坡、坍塌、岩堆、危岩落石、泥石流等不良地质及排水困难的沟谷低洼处或不稳定的悬崖陡壁下，应遵循“早进晚出”的原则，合理选定洞口位置，避免在洞口行成高边坡和高仰坡。并避免单纯经济观点来选定隧道洞口。2.3 洞口位置比选2.3.1隧道洞身段xx端（进口端）比选方案方案1：设在yk20+225处。方案2：设在yk20+230处方案3：设在yk20+235处图2-1 xx端隧道进口洞门比选纵断面示意图图2-2 xx端隧道进口洞门比选横断面示意图参考进口段岩体结构、岩石力学指标及本文档1.6.1中洞口稳定性评价结合进口段横纵断面图，对三种方案进行比选：方案一：由横纵断面图可以看出，方案一将隧道洞口外移，做接长明洞。但是从隧道出口洞门比选横断面示意图可以看出，由于地形看出，需对洞门的基础进行加固处理，洞口造价较高。方案二：遵循洞口的规定，方案二也要做接长明洞。但相对于方案一，对洞门基础做好处理，就可以保证洞门的稳定，同时需要做挡墙保证边坡稳定，会增加一定造价。方案三: 从隧道进口洞门比选纵断面图得出，需对洞门基础做处理，且对于洞口上方的岩层进行开挖，开挖方大，不够安全，且对边坡处理技术也较为复杂。综上所述：隧道洞口位置的选择，进口洞门选择方案二较合理。里程zk20+230处，设计高程619.34m。2.3.2隧道洞身段xx端（出口端）比选方案方案1：设在yk20+391处。方案2：设在yk21+396处方案3：设在yk20+401处图2-3 xx端隧道出口洞门比选纵断面示意图图2-4 xx端隧道出口洞门比选横断面示意图参考出口段岩体结构、岩石力学指标及本文档1.6.1中洞口稳定性评价结合出口段洞门横纵断面图对三种方案进行比选：方案一：从开挖横、纵断面图中可以看到，开挖方量太大，不利于洞口稳定，不符合隧道“宜长不宜短”和遵循“早进洞，晚出洞”的原则。施工时可能使边、仰坡诱发落石等地质灾害，影响施工安全。方案二：隧道埋深较浅，需要做明洞。隧道出口斜坡，为v级围岩，不稳定，开挖容易造成山体失稳，需要进行支护，要加大成本，出于安全性考虑，方案二采用接长明洞是较合理的。方案三：从纵断面图中看，山体坡度陡峭，开挖方量少，不用大刷坡，有利于洞口稳定符合“早进洞，晚出洞”的原则。但是隧道需做长明洞，且由于洞口地形限制，不利于场地布置，可能会影响隧道引线桥梁的修建。综上所述：隧道洞口位置的选择，出口洞门选择方案二较合理。里程zk21+396处，设计高程652.07m。2.4 洞门形式的确定2.4.1洞门结构形式的特点洞门是隧道两端的外露部分，也是联系洞内衬砌与洞口外路堑的支护结构，应保证洞口附近的边坡和仰坡的稳定。洞门也是标志隧道的建筑物，与隧道规模、使用特性以及周围建筑物、地形条件等要相协调，所以隧道应修建洞门。目前，我国公路隧道的洞门形式有：端墙式、冀墙式、台阶式、柱式、削竹式、环框式等。洞门的形式及特点见表2-2。表2-2 洞门形式及特点项目端墙式翼墙式台阶式柱式削竹式环框式适用的围岩条件轴线与坡面基本正交，边仰坡坡率为1：0.31：0.5边仰坡坡率为1：0.751：1.5边仰坡坡率为1：0.51：1.25边仰坡坡率为1：0.51：0.75洞门周围地形平缓进出口洞口岩层坚硬、整体性好、节理不发育，不易风化，开挖后仰坡极为稳定，并且无较大排水要求特征易于施工抗滑、抗倾覆性能较好可减少靠山侧仰坡开挖高度一般与偏压衬砌配合使用洞口受地形限制，无法布置翼墙式洞门模型板、配筋较费事，耗资较大模型板、配筋较费事，耗资一般2.4.2洞门形式的选择根据隧道进出口地质条件可知，进口位于山脊北西坡下部，为顺向坡，自然斜坡稳定；隧道出口位于山脊南东坡下部，为逆向坡，较陡，局部为陡崖，较缓处垦为旱地，大部地段植被较茂密，主要为乔灌木，虽然斜坡表层有重力变形现象，但厚度不大，未见开裂、滑塌，自然斜坡稳定。所以选择洞门形式时，应尽量减少洞口边仰坡开挖高度，同时兼顾洞口地形、地质条件，以及左右洞口的协调美观等综合因素，故选用经济、美观、和谐自然并有利于行车视线诱导的环框式洞门型式。故进出口都可以采用环框式洞门，具体洞门设计见附图5。第3章 隧道平纵横断面设计及构造设计隧道平面是指隧道中心线在水平面上的投影，纵断面是中心线展直后在垂直面上的投影。隧道的平面形式分为直线型和曲线型两种。隧道是交通线路的一个组成部分，因此隧道的平面、纵断面除应满足明线地段的要求外，还应考虑到由于隧道内的运营、养护条件比洞外明线地段差的特点，应适当提高。3.1 隧道线性设计的要求隧道内的路中心线是整个线路中心线的一个区段,设计时，首先满足整个线路的各种技术指标，而隧道内的环境比露天要差，无论汽车运营还是维修养护，都处于不利条件下，所以，为了适应隧道的特点还要附加一些技术要求。（1）应根据地质、地形、路线等因素确定平面线，技术指标应符合公路隧规规定。（2）设曲线时，宜采用不设超高的平曲线半径并满足视距要求。根据停车视距可以算出设置曲线时不加宽的最小曲线半径。（3）隧道内纵面线应考虑行车安全、营运通风规模、施工作业效率和排水要求，隧道纵坡不小于0.3%，一般情况不应大于3%。特殊情况采用较大纵坡时，必须对行车安全性、通风设备和营运费用、施工效率的影响等做充分的论证。（4）隧道内的纵坡形式，一般采用单向坡；地下水发育的长隧道、特长隧道可采用双向坡，纵坡变更的竖曲线的最小半径和最小长度必须符合公路隧规。（5）高速公路、一级公路隧道应设计为上下分离的双洞。分离式独立双洞的最小净距，按照结构不产生有害影响的原则，结合隧道平面线性、围岩地质条件、断面形状和尺寸、施工方法等因素确定。3.2 隧道平面设计隧道内的路中心线是整个线路中心线的一个区段,设计时，首先满足整个线路的各种技术指标，由于隧道内的环境比露天要差，无论汽车运营还是维修养护，都处于不利条件下，所以，在设计隧道内的线路时，除遵照露天线路所规定的技术指标以外，还要附加一些技术要求。（1）平面设计的一般要求很明显，线路是越直越好。线路顺直，则距离短，行车速度快。隧道位于曲线上将有以下缺点：.曲线隧道的建筑界限需要加宽开挖尺寸，加大了开挖土石方，也增加了衬砌的圬工量。.曲线上，隧道断面是变化的，不同断面上的支护和衬砌尺寸不一致，因而施工时技术上较复杂。.因为洞身弯曲，洞壁对汽车的阻力大，使通风条件变差。且因为曲线关系，洞内进行施工测量时，操作变的复杂，精度也有所降低。.曲线隧道的维护工作比直线隧道困难，而反向曲线隧道比曲线隧道更差。从以上几点考虑，希望在隧道洞身不设置曲线。但如果隧道洞口正朝东西方向时，为避开阳光直射驾驶员视野，可将洞口段设计成曲线，或者为避开不良地质条件时候，可以选择洞身可设计为曲线。综上所述，本隧道左线总长1165m，是长隧道，为适应线路总体设计要求和地质情况（在zk20+373段和zk21+100段的主要岩体千枚岩遇水软化, 在k21+121附近发育一韧性剪切带），若采用直线隧道，隧道进口洞门开挖困难，隧道洞门和洞身的安全和稳定得不到保证，所以，决定在进口段和洞身段，采用曲线隧道，隧道出口（xx方向）段为直线隧道。其中进口段采用，半径为1366.466m的曲线隧道，隧道进口段曲线长为464.646m，缓和曲线长155m；隧道洞身段圆曲线长815.136m，缓和曲线长180m；出口段采用直线隧道，长118m。（2）平面曲线要素 .进口曲线曲线要素：缓和曲线常数0=l02r180=31920x0=l0-l0340r=154.9my0=l026r-l04336r=2.995mp=y0+rcos0-r=0.824mm=x0-rsin0=77.58m曲线综合要素：曲线长：t=r+ptg2+m=233.064m曲线长：l=r180+l0=464.646m外失距：e0=r+psec2-r=9.555m其中： 圆曲线半径，为1366.5m；l0缓和曲线总长，为155m；转向角，为12590.38。.洞身曲线曲线要素：0=l02r180=45735x0=l0-l0340r=179.87my0=l026r-l04336r=5.191mp=y0+rcos0-r=1.298mm=x0-rsin0=89.98m曲线综合要素：切线长：t=r+ptg2+m=418.764m曲线长：l=r180+l0=815.136m外失距：e0=r+psec2-r=51.986m其中： 圆曲线半径，为1039.701m；l0缓和曲线总长，为180m；转向角，为35322.19。3.3 隧道纵断面设计（1）隧道纵断面设计的一般规定隧道内纵断面线形应考虑行车安全性，运营通风规模，施工作业效率和排水要求，公路隧道设计规范（jtgd702004）隧道纵坡不小于0.3%；一般情况不应大于3%；受地形等条件限制时，高速公路、一级公路的中短隧道可适当加大，但不宜大于4%；短于100m的隧道纵坡可该公路隧道外路线的指标相同。当采用较大纵坡时，必须对行车安全、通风设备和运营费用、施工效率的影响等作充分的技术经济综合论证。（2）隧道纵坡形式有：单坡和人字坡。（如图3-1）图3-1 隧道纵坡形式.单坡多于线路紧坡地段或是展线的地区，因为单坡可以争取高程，当隧道处于单坡上时，两洞口的高差较大，由此产生的气压差和热位差就能促进进洞的自然通风，在施工过程中，低位洞口有利挖掘废渣的运出，运输动力消费低，产生的废气少，水也自然的顺坡道排出；而高位洞口不利，因其是向下坡方向掘进，出渣、排水不便车辆排除废气多。.人字坡多用于山岭隧道，尤其是越岭隧道无需争取高程的情况。其优点是利于两端施工时的出渣和排水；缺点是对运营通风不利。结合xx隧道实际情况，xx隧道采用单向坡。表3-1 xx隧道（左线）纵坡表隧道坡度1/变坡点1 桩号坡度2/长度（%/m）变坡点2桩号坡度3/长度（%/m）隧道名称长度长度(m)（%/m）xx隧道左线1165.5+3/9.5yk20+240+2.7/700yk20+940+2.95/456注：1.x