毕业设计（论文）-广东长径隧道左幅LK46+980～LK47+300支护方案设计.doc

山东科技大学学生毕业设计（论文）摘要 随着社会的发展，公路隧道在高等级公路中得到广泛应用。由于它在山岭地区有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，保护生态环境等优点。全套图纸加扣3012250582本设计课题为广东长径公路隧道左线设计，注重的是结构计算，重点研究新奥法施工。在设计中，首先依据隧道设计规范、结合围岩类型和周围环境对隧道进行选址，并且选择合理的洞门形式及其验算洞门的稳定性。其次根据洞身所处围岩级别和埋深的不同进行了隧道的围岩压力计算和结构静力计算，根据使用工程类比法来选择支护参数，并且依据围岩压力来进行衬砌配筋计算及其支护参数安全稳定性验算。然后是根据工程需要选择合理的施工监测方案，通过多种量测手段，对开挖后隧道围岩进行动态监测，并以此知道隧道支护结构的设计与施工。最后，还根据隧道工程特点、施工技术装备和施工力量等技术与经济因素，在确保安全、经济的前提下，编制隧道施工组织设计。在设计中，还加入了许多的比选，或者备选方案，在对各项方案的选择时，结合长径隧道的实际特点选定最适合的一种作为最终方案。如进行开挖方式的选择时，在全断面法、台阶法、分部开挖法中进行了比较，最后结合各个开挖方式的特性以及级围岩区的固有特点，选定了分部开挖法中的CRD法。这样，对加深隧道结构的认识，施工工艺方法的了解和对检测项目实施完整性准确性的把握都很有好处。 关键词：隧道设计；新奥法；围岩压力；衬砌支护；施工组织AbstractWith the development of society, highway tunnels are widely used in the high-grade highways. They can overcome obstacles to the terrain or elevation, to improve alignment and enhance the speed and shorten the mileage, save fuel, save time, reduce the destruction of vegetation has the advantages of protecting the environment.The design issue for long-track tunnel in Guangdong, the structure-oriented computing, focuses on the construction of the new Austrian law. In the design, the first tunnel in accordance with design specifications, combined with rock type and the surrounding environment of the tunnel entrance to the site, and choose a reasonable form of the portal and check the stability of Portal. Second, under the rock where holes are different levels and depth of the tunnel to the rock pressure calculation and calculation of static structure, in accordance with the use of analogy works to select the initial parameters and the second pit lining support parameters, and based on Wai rock reinforcement lining pressure to support the calculation and checking security and stability of parameters. Is based on the project and then need to select a reasonable construction of the monitoring program, through a variety of means of measurement, the tunnel after excavation for dynamic monitoring, and to know that the tunnel support structure design and construction. Finally, also in accordance with the characteristics of tunnel engineering, construction technology and equipment and construction forces and economic factors such as technology, in ensuring the security, economic, under the premise of the preparation of the tunnel construction organization design. The aim is to ensure the project design requirements in accordance with the quality of the progress of plan design with a reasonable budget, security, quality and efficient completion of construction work.In the design, but also adding a lot more than elections or options in the choice of the program, the combined length of the actual characteristics of the tunnel to choose the most suitable one as the final stage. Such as the choice of excavation methods, the law in the whole cross-section, step method, the law division of the excavation were compared, and finally integration of the various ways the characteristics of excavation and grade the inherent characteristics of surrounding areas, selected Division CRD law excavation method. In this way, to deepen understanding of the tunnel structure, construction techniques and methods to understand the integrity of testing the accuracy of the implementation of the project are very good grasp.Key words: Long-track tunnel Tunnel design Rock pressure Lining Construction organizations目录摘要I1 绪论11.1 概述11.1.1 隧道及其分类11.1.2 隧道的作用及其优点11.1.3 隧道工程的发展简况11.2 隧道洞身的开挖方式41.2.1 导坑法41.2.2 上下台阶留核心土法开挖法51.2.3 半段面（台阶）法开挖51.3 隧道结构的衬砌材料61.3.1 混凝土61.3.2 钢筋混凝土71.3.3 喷射混凝土71.3.4 锚杆和锚喷支护71.3.5 石料71.4 隧道洞身的衬砌类型81.4.1 直墙式衬砌81.4.2 曲墙式衬砌91.4.3 喷（混凝土）锚（杆）衬砌及复合式衬砌91.4.4 圆形断面隧道91.4.5 矩形断面衬砌91.5 本次毕业设计的目的和意义101.5.1 本设计的目的101.5.2 本设计的意义102 工程概况112.1 工程简介112.2 工程自然条件112.2.1 地形地貌112.2.2 地理交通112.2.3 水文地质122.2.4 地质构造与地震122.2.5 地层岩性132.2.6 施工用水142.2.7 施工用电153 隧道洞门形式及稳定性验算163.1 洞门的几种形式163.1.1 端墙式洞门163.1.2翼墙式洞门163.1.3 环框式洞门163.1.4 削竹式洞门173.1.5 遮光棚式洞门173.2 洞门形式的选择173.2.1 广州端洞口183.2.2 河源端洞口183.3 洞门稳定性及强度检算183.3.1 检算条带“”193.3.2 检算条带“”213.3.3 检算条带“”224 隧道洞身结构内力计算244.1 荷载确定244.1.1 垂直均布压力计算：244.1.2 划分浅埋和深埋隧道的分界：254.2 衬砌几何要素284.2.1 衬砌几何尺寸284.2.2 半拱轴线长度及分段轴长284.2.3 各分块接缝（截面）中心几何要素284.3 计算位移304.3.1 单位位移304.3.2 主动荷载引起的位移324.3.3 单位弹性抗力及相应的摩擦力引起的位移394.4.4 墙底（弹性地基上的刚性梁）位移464.4 解力法方程474.5 主动荷载及被动荷载产生的衬砌内力484.6 最大抗力值的求解494.7 计算衬砌总内力514.8 衬砌截面强度验、检算535 隧道支护参数的设计555.1 用工程类比法设计锚喷支护参数555.2 锚喷支护参数的计算555.2.1 、级围岩中锚喷支护参数的计算565.2.2 、V级围岩中锚喷支护参数的计算595.3 二次模筑的衬砌验算（按弹塑性理论）646 衬砌配筋计算676.1 结构承受最大正弯矩的配筋计算676.2 结构承受最大负弯矩的配筋计算697 隧道施工组织设计727.1 主要施工人员、机械设备727.1.1 主要管理、技术人员配置727.1.2 劳动力配置737.1.3 主要机械设备737.2 施工计划757.3 隧道的施工方案757.3.1 总体施工方案757.3.2 洞口及边仰坡的开挖、支护767.3.3 套拱、管棚777.3.4 钻爆设计787.3.5 隧道衬砌施工837.3.6 超欠挖处理867.3.7 洞身支护867.3.8 隧道结构防排水887.4 断层破碎带施工方案927.4.1 施工原则927.4.2 施工方法927.5 隧道施工通风、照明、管线路布置和施工排水937.5.1 隧道通风937.5.2 隧道施工照明947.5.3 管线布置947.5.4 施工排水958 隧道监测方案的设计968.1 隧道监控量测的目的与意义968.2 隧道的监控量测968.2.1 隧道监测量测的内容、方法和仪器968.2.2 隧道的施工监测988.3 监测数据的统计分析与信息反馈998.3.1 量测数据的整理、分析1008.3.2 建立监测管理等级基准1008.3.3 建立快速信息反馈渠道1028.3.4 信息反馈设计的主要内容1028.4 隧道测量1028.4.1 复测及控制测量使用测量仪器表1028.4.2 洞内导线测量1028.4.3 高程控制1038.4.4 洞内施工测量1038.5 测量资料管理104专题107英译汉120结束语146致谢147971 绪论1.1 概述1.1.1 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。岩石隧道修建在山体中的较多，故又称为山岭隧道；软土隧道常常修建在水底和城市立交，故又称为水底隧道和城市道路隧道。埋深较浅的隧道，一般采用明挖法施工，埋置较深的隧道则多采用暗挖法施工。1.1.2 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和疏导交通、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影响。1.1.3 隧道工程的发展简况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，建于年，长，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。年已出现了长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。较为完善的水底道路隧道建于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（以上）和长大水底隧道（）将近百条，最长的为位于瑞士中部芦塞恩湖南侧的圣哥达（St.Gotth ard）汽车专用隧道，全长。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”和铁锤刚钎等原始工具进行开挖，直到19世纪才开始采用钻爆作业，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，发展成为今天的高效率大型多头摇臂钻机，工人们已经从繁重的体力劳动中解放出来了。和钻爆开挖法完全不同的还有两种机械开挖法。一种是用于软土地层的盾构机，发明于1818年，经过一个半世纪的不断改进，已经从手工开挖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，然后爆破破岩。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，技术上还未达到十分成熟的程度。地层压力的研究开始于14世纪。此后随着采矿和隧道工程的发展，地层压力理论也相应着发展着。这种研究基本上沿着两个方向进行，一是把地层视为松散构造的散粒体理论，另一个是把地层视为连续弹性体塑性理论。近百年来，从理论上和工程实践中对地层压力进行了极广泛的研究，获得了不少成果，但仍未得到系统、圆满、严格的理论，直到今天仍在不断的进行着新的探索。20世纪初，普氏以均质松散体为基础，提出了地层压力的计算方法，但他把岩石假定为松散体，并把复杂的岩体之间的联系用一个似摩擦系数描述，这样做法显然过于粗糙，在工程中也常常出现失败的情况。不过，因为这个方法比较简单，所以现在普氏理论还在应用着。即使对不熟悉地质或不了解现场地质条件的人，也能利用普氏系数来进行设计。我国著名学者陈宗基教授，在1958年首次把岩石力学作为一门边缘科学来发展。过去基本上是把岩石当做材料进行研究的。他强调必须用力学的观点，以地质为基础来解决实际工程问题，并指出现场试验与室内试验是相辅相成和不可分割的，强调问题的关键在于要有正确的概念。他最先引用流变理论研究岩石的流变特性，指出即使在坚硬岩石中修建地下洞室，也要考虑流变对长期稳定的影响。还从板块运动、地应力的产生，分析了对高地应力地区工程建设的影响，用封闭地应力的概念了解工程中各种特殊的现象，如岩爆等。此外，还从微观结构分析了膨胀岩的破坏机制等等。所有这些都给地下工程的研究、设计和施工以巨大的推动和提供了新的理论依据。新奥法是20世纪40年代开始发展起来的，它是以喷混凝土和锚杆为主要支护手段的一种方法。这种方法把坑道的支护与围岩看作是相互作用的一个整体，既发挥围岩的自承能力，又使支护起到加固围岩的作用。在确保坑道稳定的基础上，使设计更加合理、经济。目前这种方法还处于经验设计阶段，需要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，更能充分利用地层地质条件。随着理论上的日臻完善，将会在地下工程中得到更加广泛的应用。 1.2 隧道洞身的开挖方式隧道洞身的开挖方式有多种，在开挖过程中应针对不同的围岩采用不同的开挖方式，以保证施工的顺利进行，下面对隧道洞身不同的开挖方式进行一一介绍。1.2.1 导坑法导坑法的施工工序是先左右侧壁导坑、后上下台阶法开挖，以减小开挖跨度和断面。左右侧壁导坑上半断面（见图11中的1、3部）采用人工铁锹结合风镐开挖；中部上台阶（见图11中的5部）采用风镐开挖或YT-28风钻钻眼，局部松动爆破配合小型机械开挖；左右侧壁导坑下断面及中部下台阶采用挖掘机开挖，必要时采用YT-28风钻或凿岩台车钻眼，光面爆破或预裂爆破，机械装碴运输。开挖前进行地质预报、预测，及时了解围岩状态，并按设计要求施作超前支护加固地层。每开挖一步后立即初喷砼、安设锚杆、挂网、架立型钢钢架，然后复喷砼至设计厚度。完成隧道开挖及初期支护后，应及时进行仰拱封闭，并根据监控测量结果确定进行拱墙二次衬砌的浇注。在施工过程中，执行“弱爆破、短进尺、强支护、勤量测、早衬砌”的施工原则。图11导坑法围岩开挖工序纵面示意图1.2.2 上下台阶留核心土法开挖法上下台阶留核心土法开挖是指，上台阶弧形导坑采用人工铁锹结合风镐开挖，核心土及下导坑采用挖掘机开挖，必要时采用YT-28风钻或凿岩台车钻眼，光面爆破，机械装碴运输。同样开挖前进行地质预报、预测，并按设计要求施作超前支护加固地层，每开挖一步后立即初喷砼、安设锚杆、挂网、架立型钢钢架，然后复喷砼至设计厚度。图12上下台阶留核心土法围岩开挖纵面示意图1.2.3 半段面（台阶）法开挖半断面法开挖是指在施工时，上断面超前10m左右，保证既有足够的作业空间，又有利于上断面出碴。上断面采用YT-28风钻钻眼，光面爆破；下断面采用液压台车钻眼，预裂爆破，机械装碴，自卸汽车运碴出洞。各断面开挖完成后立即进行喷砼、安装锚杆、挂网等初期支护，拱墙二次衬砌根据监控测量结果确定。图13半断面法围岩开挖纵面示意图1.3 隧道结构的衬砌材料隧道是埋藏在地层深处的工程建筑物，其衬砌通常需要承受较大的围岩压力、地下水压力，有时还要受到化学物质的侵蚀，地处高寒地区的隧道往往还要受到冻害等。所以，要求用于衬砌的材料应具有足够的强度、耐久性、抗渗性等。另一方面，隧道是大型工程构造物，每延米隧道都是大型工程构造物，都需要大量建筑材料，工程量很大。所以，从经济观点看，衬砌材料应价格便宜、就地取材、便于机械化施工。通常采用以下材料：1.3.1 混凝土这种材料的优点是整体性好，既可以在现场浇注，也可以在加工厂预制，而且可以机械化施工。其本身密实性较好，具有一定的抗渗性。如果在水泥中渗入密实性附加剂，可以提高混凝土的密实度，从而改善混凝土的防水性能。或者使用减水剂，提高混凝土的密实程度，改善混凝土的抗渗性能。混凝土可以根据需要加入其他附加剂，如低温早强剂、常温早强剂、速凝剂、缓凝剂、塑化剂、加气剂等，来满足使用和施工上的需要。配置混凝土还可以根据需要选择合适的水泥，例如具备快硬、高强特性的有快赢硅酸盐水泥，具备快硬、早强特性的有硅酸盐膨胀水泥和石膏矾土膨胀水泥，具备抗渗防水特性的有大坝水泥和防水水泥，具备抗硫酸盐硅酸盐水泥，以及塑化水泥，加气水泥等。1.3.2 钢筋混凝土隧道施工时，暗挖部分就地绑扎钢筋比较困难，通常是在不得已时才用现浇钢筋混凝土。而在很多情况下是采用格栅钢架并加上连接钢筋和钢筋网等作为临时支护，在完成临时支护之后，则延用为永久支护。这样就取代了钢筋混凝绑扎过程，起到“一举两得”的效果。在明挖地段可以采用现场绑扎方式，也有采用废旧钢轨等就便材料的。采用混凝土的强度等级要满足公路隧道施工技术规范要求。1.3.3 喷射混凝土喷射混凝土是将混凝土干拌和料、速凝剂和水，用混凝土喷射机喷射到洁净的岩石表面上凝结而成。其密实性较高，能快速封闭周围的裂缝。密贴于岩石表面，早期强度高，能很快起到封闭岩石和支护作用，是一种理想的衬砌材料。1.3.4 锚杆和锚喷支护锚杆是用机械方法加固围岩的一种材料。种类很多，通常可分为机械型锚杆、粘结性锚杆以及预应力锚杆。围岩不够稳定时，还可以张拉钢筋网。设置锚杆再加喷射混凝土时，即为锚喷支护。1.3.5 石料在隧道衬砌中不得使用裂缝和风化的石料，块石砌体、片石砌体、砂浆等的强度等级及抗压强度设计值应符合公路隧道设计规范的要求。石衬砌材料的优点是材料来源广，可以就地取材，砌好后能较早地承受荷载，可以节约水泥和模板。由于石料有砌缝多，容易漏水，施工主要靠手工操作，费工费时，需要大量熟练工人，目前还不能机械化施工。但洞门墙、挡土墙、明线路缘石等仍可使用。超挖部分可以使用片石混凝土砌筑。1.3.6 装配式材料在软土地区修筑隧道时，常用盾构法施工，其衬砌材料往往采用装配式材料，如钢筋混凝土大型预制块，有如筋肋的铸铁预制块。在修筑棚室明洞时，又可用预制板或梁，装配板式棚洞或梁式棚洞。用新奥法施工时为了防水防落石和美观要求，还可以加设离壁式结构，常用的材料有波纹钢拱式大型装配预制件，有时可以用玻璃钢代替钢材等。1.4 隧道洞身的衬砌类型山岭隧道与软土隧道、水下隧道相比，由于其受力、施工方法等存在差异，在结构形式上也有很大差异。在20世纪中叶以后新奥法的发展，给隧道结构带来了深刻的影响，使衬砌结构概念产生了根本的变化。1.4.1 直墙式衬砌直墙式衬砌形式通常用于以垂直围岩压力为主要计算荷载、水平围岩压力很小的情况。一般适用于I、II级围岩。对于公路隧道，直墙式衬砌结构的拱部，可以采用割圆拱、坦三心圆拱或尖三心圆拱。三心圆拱指拱轴线由三段圆弧组成，其轴线形状比较平坦时成为坦心圆拱，形状较尖时称为尖三心圆拱。1.4.2 曲墙式衬砌通常在IV级以上围岩中，水平压力较大，为了抵抗较大的水平压力把边墙也做成曲线形状。当地基条件较差时，为防止衬砌沉陷，可设置仰拱，使衬砌形成环状封闭结构。1.4.3 喷（混凝土）锚（杆）衬砌及复合式衬砌为了使喷混凝土结构的受力状态臻于理想化，要求用光面爆破开挖，使洞室周边平顺光滑，成型标准，减少超挖欠挖。然后尽快地喷混凝土，即为喷混凝土衬砌。根绝实际情况，需要安装锚杆的则先装设锚杆，再喷混凝土，即为喷锚衬砌。如果以喷混凝土、锚杆或构件支撑的一种或几种组合作为初期支护，对围岩进行加固，维护围岩稳定，防止有害松动，待初期支护的变形基本稳定后，进行混凝土二次衬砌，二者合称复合式衬砌。为使衬砌的防水性能可靠，保持无渗漏水，采用防水板作复合式衬砌中间防水层是比较适合的。1.4.4 圆形断面隧道为了抵御膨胀性围岩压力，隧道可以采用圆形或近似圆形断面。采用隧道掘进机施工时，岩石隧道掘进机是开挖岩石隧道的一种机械化切削机械，如果刀盘是圆形也会形成圆形断面。开挖后可以用喷混凝土衬砌、锚喷衬砌或拼装预制构件衬砌等多种形式。1.4.5 矩形断面衬砌用沉管法施工时，其断面可以用巨型形式。用明挖法施工时，尤其在修筑多车道隧道时，其断面广泛采用矩形。这种情况，回填土厚度一般较小，加之在软土中修筑隧道时，软土不能抵御较大的水平推力，因而不应该修筑拱形隧道。另一方面，矩形断面的利用率也很高。城市中的过街人行地道，通常都在软土中通过，其断面也是以矩形为基础组成的。1.5 本次毕业设计的目的和意义1.5.1 本设计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。1.5.2 本设计的意义毕业设计是大学四年来最重要的一项学习内容，是对四年所学知识的总结与运用。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。同时要系统的掌握设计计算步骤、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。2 工程概况 2.1 工程简介本隧道位于广东省增城市小楼镇白九益村境内，为高速公路双向6车道丘陵隧道，设计行车速度120km/h，建筑界限净宽15.25m，内轮廓净高8.05m，拱部圆弧半径为9.59m，左右洞设计中间线间距为，左线隧道纵破人字坡+1.250%-1.750%，横坡为-3%单向坡；右线隧道人字坡+1.250%-1.200%，横坡为-2%单向坡。该隧道的设计为长径隧道，本隧道穿过低山丘陵，按分离式隧道设置，左线起止里程为LK46+980LK47+300，长320m，设计高程55.67555.035m；右线起止里程为RK47+040 RK47+335，长295m，为短隧道，设计高程56.43656.342m。隧道最大埋深约58m，隧道走向近东西向。2.2 工程自然条件2.2.1 地形地貌本隧道地处低缓丘陵区，地形起伏大，地面标高约43.3120m，地面植被发育，主要为灌木及草本植物。隧道洞口位于山谷中部或侧部，地势较陡峭，最大坡率达0.83：1。2.2.2 地理交通利用白九益村村道经过红线K48+380，从K48+380处修施工便道至隧道出口段，宽度按46m，最大纵坡控制在6%已内，能满足本隧道施工车辆通行。2.2.3 水文地质隧道位于丘陵区，地表水不发育，为季节性地表水。隧道区地下水主要为基岩裂隙水，地下水主要赋存于断层破碎带和基岩节理裂隙中。2.2.4 地质构造与地震据区域地质资料，本隧道区及附近无区域性断裂通过。隧道区岩体为以花岗岩、闪长岩侵入岩为主，呈块状构造，微风化花岗岩、闪长岩岩体完整。在地质调查中，位于右线隧道洞身地表坡面约RK47+120右26m处，见一条断裂，表现为硅化岩脉构造带天然露头，硅化带走向东西，倾向0，倾角56，构造带宽度57m，与右线隧道轴线小角度相交。在隧道勘探孔ZK68揭露见有构造破碎带及硅化带（表现为硅化岩），该断裂属非活动断裂，对隧址场地稳定性无影响。通过对折射波法时距曲线和地震记录分析，结合伽马测量和地质情况，在隧道发现1处低波速异常带D1：与隧道纵断面小角度斜交，其中H1测线点号280315、 H2测线点号200245、CJ-LK测线测点47+18047+240、CJ-RK测线测点47+10547+175位于异常带内，带内基岩波速低，该异常区域和伽马测量低值异常区域大致吻合，推断该异常带为断裂破碎带，宽约25m左右，走向偏东西，倾向偏北，倾角约70度，对隧道的施工有不良影响。右线隧道处低波速异常带D1与上述地质调查中所发现的RK47+120右26m处断裂基本吻合，为同一构造，左线隧道处低波速异常带经钻孔验证不存在断裂破碎带。场地属于地震烈度度区，地震动峰值加速度值。综上所述，场地总体较稳定，适宜隧道工程建设。2.2.5 地层岩性根据折射波法波速特性，存在一个明显的波速及波阻抗差异界面，差异界面对应于弱风化层顶面，差异界面之上由亚粘土、全强风化层组成，之下为弱微风化层；差异界面线与钻探接露强风化弱风化分界线总体一致，局部有差异。据钻孔揭露，隧道区地层岩性主要由第四系坡积亚粘土及燕山期侵入花岗岩、闪长岩及其风化层组成，洞身部位夹断层角砾岩及硅化岩。其分类如下：表2-1 岩石饱和抗压强度试验成果统计表地层编号岩层名称饱和单轴极限抗压强度Rc（MPa）最大值最小值平均值均方差变异系数12-3-30弱风化花岗岩51.413.824.79.70.3912-4-30微风化花岗岩90.830.250.4160.3212-4-32微风化闪长岩77.43562.216.80.2717-4-35微风化变粒岩79.879.879.80012-0-28断层角砾岩含断层泥142.27.24.00.5612-4-34微风化石英岩170112137.723.20.1712-0-29断层角砾岩21.80.711.30表2-2 左线隧道围岩分级分段划分一览表里程桩号围岩分级纵波波速(m/s)BQ工程地质、水文地质特征LK46+984LK47+044.9450650250主要由全风化强风化花岗岩组成，局部为弱风化花岗岩。全、强风化岩强度较低，遇水易软化，应及时加强支护，预防坍塌冒顶问题。LK47+044.9LK47+059.46501100350251主要由强风化微风化花岗岩组成，裂隙较发育，岩石较破碎，强度较低。应预防掉块、坍塌冒顶问题。潮湿或滴水。LK47+059.4LK47+070.531005480450351主要由弱风化微风化花岗岩组成，裂隙较发育，岩石较破碎，强度较低。应预防掉块、坍塌问题。潮湿或滴水。LK47+070.5LK47+221.651405480550451主要为微风化花岗岩、闪长岩，裂隙不发育，岩石完整性较好，强度较高。洞壁稳定性较好。干燥或局部潮湿。LK47+221.6LK47+223.531005480450351主要由弱风化微风化花岗岩组成，裂隙较发育，岩石较破碎，强度较低。应预防掉块、坍塌问题。潮湿或滴水。LK47+223.5LK47+230.96501100350251主要由强风化微风化花岗岩组成，裂隙较发育，岩石较破碎，强度较低。应预防掉块、坍塌冒顶问题。潮湿或滴水。LK47+230.9LK47+273450650250主要由全风化微风化花岗岩组成，风化较弱，但为出洞口，围岩顶板薄，应及时加强支护，预防坍塌冒顶问题。雨季潮湿或滴水。2.2.6 施工用水利用出口端的既有水塘成蓄水池，用水泵抽水至洞口的高位水池，再由高位水池输入洞内工作面，高位水池与工作压力不小于0.3MPa。备用水源为当地自来水。2.2.7 施工用电施工用电主要采用地方电源供电为主、自发电为辅的方案。隧道出口端洞外各规划1台630kw的变压器，安装在靠近出洞口位置线右侧高地上。再用三相五线电线至分配电箱供施工生产及生活用电。所有用电实行一机一闸一漏保，并且严格按照相关安全操作规程操作。3 隧道洞门形式及稳定性验算3.1 洞门的几种形式山岭隧道洞门构造形式有多种，从岩（土）体稳定上看，山岭隧道洞门隧道洞门附近都比较破碎松软，易于失稳，形成崩塌。为了保护岩（土）体的稳定和使车辆不受崩塌、落石等威胁，确保行车安全，应该根据实际情况，选择恰当的洞门形式，修筑洞门，并对边仰坡进行适当的护坡。洞门是各类隧道的咽喉，也是外露部分，在保障安全的同时，还应适当进行洞门的美化和环境的美化。山岭隧道惯用的洞门形式主要有端墙式、翼墙式、环框式、削竹式和遮光棚式。下面对各种洞门形式进行一一介绍：3.1.1 端墙式洞门这是一种传统的洞门形式，适用于岩质稳定的IV级以上围岩和地形开阔的地区，是最常使用的洞门形式由这种形式排出来的还有各种形式的柱式洞门，每侧可以有单柱或双柱。3.1.2翼墙式洞门适用于地质较差的II级以上围岩，以及需要开挖较深路垫的地方。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而设置的，同时对路垫边坡也起支撑作用。翼墙顶面通常与仰坡坡面一致，习惯上把排水槽设置在坡面下，将端墙背后排水沟汇集的地表水顺排水槽排至路垫边沟内。3.1.3 环框式洞门当洞门岩层坚硬、整体性好、节理不发育，且不易风化，洞门开挖后仰坡极为稳定，并且没有较大的排水要求时采用。环框与洞口段衬砌用混凝土整体灌筑，可以紧贴岩面，也可以离开岩面。3.1.4 削竹式洞门当洞口为松软的堆积层时，通常应避免大刷仰、边坡，一般应采用接长明洞，恢复原地形地貌的方法。此时，可采用削竹式洞口但洞门坡度较平缓，一般应与自然地形坡度相一致。洞门两侧边墙与翼墙一样能起到保护路垫边坡的作用，洞门四周恢复自然植被原状，或重新栽植根系发达的树木等，以使仰、边坡稳定。适用于洞口宽敞的场合。3.1.5 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，前者遮光棚之间是透明的，后者则用透明材料将前者透空部分封闭。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。3.2 洞门形式的选择洞门形式的选择应适应地形、地质的需要，同时考虑施工方法和施工需要。一般地形等高线与线路中线斜交角度在4565之间，地面横坡较陡，地质条件好，无落石掉块现象时，可选择斜交洞门；当斜交角度大于65时，地面横坡较陡，或一侧地形凸出，可考虑用台阶洞门；当斜交角度小于45时，地面横坡较陡，边仰坡刷方较高，有落石掉块掉块威胁运营安全时，考虑接长明洞。根据洞口地质的状况，现对隧道左线洞口形式选择如下：3.2.1 广州端洞口长径左隧道进口洞门与地形等高线斜交，存在严重偏压，根据地形情况，左线隧道采用带耳墙翼墙式洞门，左线洞口进口里程为LK46+995，露天进洞口长为15m。左线隧道洞口超浅埋地段主要为亚粘土及全、强风化花岗岩，洞顶覆盖较薄，地质较差，因此施工单位进场时应严格加强对洞顶覆盖较薄地段的保护，建议避开雨季施工。洞口位置边、仰坡外露面均应进行植草绿化。3.2.2 河源端洞口根据地形情况，长径左线隧道河源端洞门采用带耳墙翼墙式洞门，分离式布设。左线洞口里程为LK47+265，露天洞口长为35m。洞口位置边、仰坡外露面均应进行植草绿化。3.3 洞门稳定性及强度检算进出口均采用带耳墙翼墙式洞门，见下图图31 翼墙式洞门a、检算翼墙时取洞门端墙前之翼墙宽1m的条带“，按挡土墙检算偏心、强度及稳定性。b、检算端墙时取最不利部分“作为检算条带，检算其截面偏心和强度。c、检算端墙与翼墙共同作用部分“的滑动稳定性。3.3.1 检算条带“”图32 洞门端墙纵面图(1) 土压力的计算1）各项物理指标f=0.5 2）土压力系数的计算：3）土压力的计算：(2) 稳定性及强度的验算：1）倾覆稳定的验算： 满足倾覆稳定的要求。2）滑动稳定的验算：满足滑动稳定的要求。3）合力的偏心距的验算：满足基底合力的偏心距。4）基底压应力的验算： 满足基底压应力的要求。3.3.2 检算条带“”(1) 土压力的计算：由以上计算知： (2) 墙身截面偏心的验算：偏心距满足墙身截面偏心的要求。应力因为出现负值，故尚因检算不考虑圬工承受拉力时受压区应力重分布的最大压应力。通过应力从分布，受压区的最大压应力，满足墙身截面强度的要求。3.3.3 检算条带“”(1) 土压力的计算 图33 洞门墙翼端纵面示意图由以上计算知 (2) 滑动稳定的验算：满足滑动稳定的要求。综合以上检算结果，翼墙、端墙均满足规范要求，故该设计合理。4 隧道洞身结构内力计算4.1 荷载确定4.1.1 垂直均布压力计算：垂直均布压力计算式： 式中：围岩级别，级围岩；级围岩；级围岩；级围岩。围岩容重，此处：级围岩；级围岩；级围岩；级围岩跨度影响数，其值为： 故 经计算： 注：中i指围岩的级别。4.1.2 划分浅埋和深埋隧道的分界：(1) 浅埋和深埋隧道的分界：式中：浅埋隧道分界深度（） 荷载等效高度（） 在矿山法施工条件下，级围岩取，级围岩取。故： (2) 浅埋隧道荷载分两种情况分别计算：1）埋深（）小于或等于等效荷载高度时，荷载视为均布垂直压力。 式中：垂直均布压力（）; 隧道上覆围岩重度（）; 隧道埋深，指坑顶至地面的距离（）。 侧向压力按均布考虑时其值为： 式中：侧向均布压力（）; 隧道高度（）； 围岩计算摩擦角（），级围岩取40，类围岩取50，类围岩取60，类围岩取70。2）埋深大于小于等于时，垂直压力为：侧向压力为： 式中：在类围岩经过分析比较可确定隧道深浅埋情况，并且分组如下：1）在级围岩中LK46+984LK47+040.2段属于浅埋隧道情况1；2）在级围岩中LK47+040.2LK47+044.9段属于浅埋隧道情况2；3）在级围岩中LK47+230.9LK47+273段属于浅埋隧道情况1；4）在级围岩中LK47+044.9LK47+059.4段属于深埋隧道；5）在级围岩中LK47+223.5LK47+230.9段属于深埋隧道；6）在级围岩中LK47+221.6LK47+223.5段属于深埋隧道；7）在级围岩中LK47+059.4LK47+070.5段属于深埋隧道；8）在级围岩中LK47+070.5LK47+221.6段属于深埋隧道。根据隧道深浅埋分类，确定各级别围岩压力如下：1） 2） 3） 4） 5） 6） 7） 8） 4.2 衬砌几何要素对于该隧道，围岩的弹性抗力系数，衬砌材料采用混凝土，弹性模量，容重。由于本长径隧道围岩级别比较多，一一计算出来的话工程量就比较大，现只对合同段LK46+984LK47+044.9和LK47+230.9LK47+273中的的级围岩进行衬砌计算。4.2.1 衬砌几何尺寸内轮廓线半径外轮廓线半径拱轴线半径：轴线圆弧中心角：4.2.2 半拱轴线长度及分段轴长分段轴线长度：将半拱轴线等分为8段，每段轴线长为 4.2.3 各分块接缝（截面）中心几何要素（1）与竖直轴夹角（注：因墙底面水平，计算衬砌内力时用）（2）接缝中心点坐标计算 4.3 计算位移4.3.1 单位位移取隧道衬砌洞身一半，用辛普生法近似计算，拱脚衬砌部分的单位位移计算见下表:表4-1 洞身单位位移计算表积分系数0.3331.3330.6671.3330.6671.3330.6671.3330.333(1+y)2/I55.5555688.024917244.076