毕业设计之隧道总体设计.docx

翠峰山隧道总体设计2.1翠峰山隧道工程概述翠峰山公路隧道属于沐河小区位于黑河至北安之间，是一级公路隧道属于分离式公路隧道，上行线的入口桩号K256+200，出口桩号为K258+270，长度2070m，下行线的入口桩号K258+254，出口桩号K256+212，长2042m，隧道坡度分别为1.75%和1%。2.2翠峰山隧道水文地质概况2.2.1地形地貌翠峰山隧道地处低山地貌，场地内地形起伏大，地面高程396555m，山坡上多为蕨类植物及经济作物，植被一般发育，表层主要为灌木丛，沿线地表植被不发育，主要为农作物，及零星分布些灌木。2.2.2工程地质1、区域稳定分析评价本地区属东北区域，地震基本烈度为度，隧道区内无区域深活动断裂，史上也无大的地震灾害记录，地壳基本稳定，按规范规定不设防。隧道洞身段顶板上覆岩体主要为奥陶系爱辉组（P2d）地层，岩性以强风化下带弱风化玄武岩为主、夹火山熔岩集块岩，属硬质岩，整体强度较高，结构面互相牵制，岩体基本稳定。岩石柱状节理很发育，只具有少量贯穿性较好的节理裂隙，裂隙结构面间距0.71.5m，一般23组，有少量分离体。围岩自稳能力较差。有充填铁锰质、泥质，岩体破碎多呈块状、碎石状，断层、断面破裂带、片理、层理及层间结构面较发育，裂隙结构面间距0.250.5m，一般在3组以后，由许多分离体形成，岩体较破碎破碎，碎裂状结构或裂隙块状结构。岩质较硬硬，围岩自稳能力较差。围岩级别为级。洞身围岩主要由玄武岩组成，岩石柱状节理裂隙发育，节理面、裂隙面等结构面的组合切割易形成不稳定的“锲形体”，于洞顶易产生坍塌或冒顶，在侧壁围岩易沿结构面或结构面组合形成的不利结构发生“追踪型”破坏，施工时应采取适当措施防护并及时做好衬砌。2、隧道开挖、支护、衬砌鉴于上述隧道进出口段的工程地质条件，建议设计遵循“早进洞、晚出洞”的设计原则，在进出口段设明洞，以保持出口端坡体稳定；洞口过渡地段围岩易产生掉块、崩塌，可采用超前多层锚杆支护或管棚支护，局部节理裂隙相对发育地段应采取超前小导管注浆，以固定洞壁和洞顶易松动的围岩。在施工过程中应及时喷浆护面，做好隧道初期支护，以免洞室产生掉块、坍塌或冒顶。3、地质构造洞身围岩主要由玄武岩组成，岩石柱状节理裂隙发育，节理面、裂隙面等结构面的组合切割易形成不稳定的“锲形体”，于洞顶易产生坍塌或冒顶，在侧壁围岩易沿结构面或结构面组合形成的不利结构发生“追踪型”破坏，施工时应采取适当措施防护并及时做好衬砌。2.2.3水文地质1、地表水隧道区地表水系不发育，仅在冲沟内时有小股水流，雨季流量稍大，旱季甚微，对隧道施工及其运营影响小。2、地下水场地地下水主要为基岩裂隙水，主要赋存在基岩表层节理、裂隙中，主要接受大气降水补给，隧道区节理裂隙发育，覆盖层薄，但场地岩体节理裂隙一般为闭合微张，场地山体自然坡度陡、基岩裸露，且砂岩、砂岩夹煤层地层为微透水层，雨季时，地表面流下渗补给量小，基岩裂隙水水量非常有限，对隧道施工及其运营影响不大。2.2.4地震烈度等级的确定据中国地震动参数区划图（GB18306-2001），隧道所在地区地震动峰值加速度为0.05g，地震动反应谱特征周期均为0.35s。对应地震基本烈度度，依据公路工程抗震设计规范（JTJ004-89），本隧道可简易设防。2.3围岩等级确定隧道洞身段顶板上覆岩体主要为奥陶系爱辉组（P2d）地层，岩性以强风化下带弱风化玄武岩为主、夹火山熔岩集块岩，属硬质岩，整体强度较高，结构面互相牵制，岩体基本稳定。岩石柱状节理很发育，只具有少量贯穿性较好的节理裂隙，裂隙结构面间距0.71.5m，一般23组，有少量分离体。围岩自稳能力较差。有充填铁锰质、泥质，岩体破碎多呈块状、碎石状，断层、断面破裂带、片理、层理及层间结构面较发育，裂隙结构面间距0.250.5m，一般在3组以后，由许多分离体形成，岩体较破碎破碎，碎裂状结构或裂隙块状结构。岩质较硬硬，围岩自稳能力较差。围岩级别为级。根据野外调查及室内实验结果，依据有关规范规程，综合考虑各种因素后，建议设计时各级别围岩主要物理力学指标使用如下参数。表2.1 各类围岩主要物理力学指标表力学指标别级岩围备 注密度(103kg/m3)2.002.302.302.502.50弹性抗力系数K(MPa/m)2605001000120012001800弹性模量(静态) E(Gpa)6.010.015.020.020.033.0泊松比0.300.200.200.150.200.25计算内摩擦角()506060707078摩擦系数f(圬工与围岩)0.450.550.65级围岩为表面不光滑时2.4翠峰山隧道选址翠峰山隧道位于K256+000和K258+400之间，上行线桩号K256+200K258+270，下行线桩号K258+256K256+212，结合本地段的地形地质情况，翠峰隧道的选址归结为以下几个方面：选择合适的临界标高，在保证隧道埋深的前提下尽量减少隧道的长度；洞口段中线尽量选择与地形等高线垂直；最终选定在此位置。 2.5翠峰山隧道洞口位置选择综合隧道地址和洞口位置的选择，该隧道的上行线出口桩号为K258+270，入口桩号为K256+200；下行线出口桩号K256+212，入口桩号K258+256，上下行线平面均设为直线。2.6翠峰山隧道线型设计2.6.1平面设计根据地质、地形、路线走向、通风等因素确定隧道的平曲线线形。隧道平面线形原则上采用直线，避免曲线。本隧道上行线K256+200K258+270，下行线K258+256K256+212，设六个人行横道，两个车行横通道，设计时速100km/h，根据地形地质资料，确定采用直线隧道。翠峰山隧道为分离式高速公路隧道。高速公路的隧道应设计为上下行分离的独立双洞，分离式独立双洞的最小净距，按对两洞结构彼此不产生有害影响的原则，一般情况可按表2.2取值。表2.2 分离式独立双洞的最小净距围岩级别最小净距（m）1.0B1.5B2.0B2.5B3.5B4.0B注：B-隧道开挖断面的宽度。本隧道洞口为级围岩，根据表2-2，隧道双洞最小净距应2.5B，即31m,本隧道根据洞口地形、地貌和地质条件，两洞净距实际取值为35m。图2.1隧道平面图2.6.2隧道横断面设计1、建筑限界在建筑限界内不得有任何部件侵入，根据公路隧道设计规范选取隧道建筑限界的基本值如下建筑限界设计见图2.1a) 两车道建筑限界b)含紧急停车带建筑限界图2.2主洞建筑限界（单位：cm）图2.3紧急停车带、人横、车行洞建筑界限（单位：cm）隧道净宽：长、特长隧道按规范应在行车方向的右侧设置紧急停车带，双向行车隧道，其紧停车带应双侧交错设置。翠峰山隧道属于长隧道，需要紧急停车带，并且需要设车行横通道、人行横洞，根据现行规范，人行横洞和车行横洞的建筑限界如图2.2所示。2、隧道净空断面隧道的净空设计除应在符合隧道建筑限界的规定外，还应考虑洞内排水、通风、照明、防火、监控、运营管理等附属设施所需要的空间并考虑土压力的影响、施工等必要的富余量，使确定的断面形式及尺寸达到安全、经济、合理。本隧道属于两车道断面隧道，采用三心圆确定衬砌内轮廓线。其内轮廓线及各圆心半径见图2.3和图2.4所示。图2.4 标准断面内轮廓图图2.5 含紧急停车带的内轮廓图2.6.3纵断面设计1、隧道纵断面规定（1）隧道内纵断面线形应考虑行车安全性，营运通风规模，施工作业效率和排水要求，隧道纵坡不应小于0.3%，一般情形不应大于3%。（2）隧道内的纵坡形式一般宜采用单向坡，特长隧道可采用双向坡。（3）隧道洞外连接线应与隧道线形相协调，并符合以下规定。隧道洞口内外各5秒设计速度行程长度范围的平面线形应一致。隧道洞口内外各5秒设计速度行程长度范围的纵面线形应一致。长、特长的双洞隧道，宜在洞口外合适位置设置联络通道，以利车辆调头。2、翠峰山公路隧道纵坡设计 翠峰山公路隧道纵坡设计采用人字坡，K256+200K257+600段采用1.75%的纵坡坡率，K257+600K258+240段采用1%的纵坡坡率。