隧毕业设计参考样本

铁道工程技术 装 订 线 陕西铁路工程职业技术学院陕西铁路工程职业技术学院 目录目录 绪绪 论论 1 第一章第一章 设计背景资料设计背景资料 2 1 1 采用的技术标准及设计标准规范 2 1 1 1 主要技术标准 2 1 1 2 主要设计标准规范 2 1 2 工程概况 2 1 3 工程地质概况 2 第二章第二章 总体设计总体设计 4 2 1 选址考虑 4 2 2 洞口选址及线型考虑 4 2 3 纵断面设计 5 2 4 横断面设计 5 2 4 1 建筑限界 5 2 4 2 紧急停车带及横向通道 5 2 4 3 内轮廓设计 6 第三章第三章 洞口设计洞口设计 7 3 1 洞口段地质评价 7 3 2 洞口设计 7 铁道工程技术 装 订 线 陕西铁路工程职业技术学院陕西铁路工程职业技术学院 3 2 1 洞门类型选择 7 3 2 2 洞口设计 7 5 1 防排水要求 10 5 2 防排水原则 10 5 3 静宁隧道的防排水措施 10 5 3 1 洞外防排水 10 5 3 2 洞内防排水 11 第六章第六章 隧道通风照明设计隧道通风照明设计 13 6 1 隧道通风设计 13 6 1 1 基本条件 13 6 1 2 车辆组成 13 6 1 3 需风量计算 按 80km h 计算 14 6 1 4 需风量计算 按 60km h 计算 16 6 1 5 需风量计算 按 40km h 计算 17 6 1 6 稀释空气中异味的新风量 18 6 1 7 通风设计计算 18 6 1 8 交通阻滞状态下的通风设计计算 24 6 2 隧道照明设计 26 6 2 1 基本参数 26 6 2 2 基本指标 26 2 过渡段亮度 27 铁道工程技术 装 订 线 陕西铁路工程职业技术学院陕西铁路工程职业技术学院 3 中间段亮度 27 4 出口段亮度取 22 5 长度取 60m 28 2 mcd 6 2 3 照明设计 28 第七章第七章 隧道路面设计隧道路面设计 30 图图 7 17 1 路面结构路面结构 31 第八章第八章 交通设施设计交通设施设计 31 8 1 隧道营运管理设施 31 8 2 监控设施 32 8 3 安全设施 34 8 4 消防设施 34 8 5 供配电设施 35 第九章第九章 施工方案及监控量测设计施工方案及监控量测设计 35 9 1 施工准备 35 9 2 辅助施工方法 36 9 2 1 大管棚超前注浆支护 36 表表 9 19 1 大管棚超前注浆支护设计参数大管棚超前注浆支护设计参数 36 围岩级别 36 支护位置 36 钢管直径 mm 36 钢管长度 m 36 铁道工程技术 装 订 线 陕西铁路工程职业技术学院陕西铁路工程职业技术学院 环向间距 mm 36 外插角 36 36 暗埋进洞段 36 89 36 20 36 400 36 0 5 36 围岩较差段 36 拱部 36 89 36 8 36 400 36 5 36 9 2 2 超前小导管注浆支护 37 9 3 施工设计 37 9 3 1 总体方案与部署 37 9 3 2 洞口施工 37 9 3 3 隧道内施工 38 9 4 现场监控量测 41 9 4 1 施工的监控量测 41 铁道工程技术 装 订 线 陕西铁路工程职业技术学院陕西铁路工程职业技术学院 9 4 2 监控量测的任务 41 9 4 3 监控量测的内容与方法 41 9 4 4 营运阶段的监控量测 44 翻翻 译译 45 致谢和感想致谢和感想 51 主要参考资料主要参考资料 52 铁道工程技术 装 订 线 第 1 页 共 52 页 陕西铁路工程职业技术学院陕西铁路工程职业技术学院 绪绪 论论 随着我国经济的高速发展 现有的交通远远不能满足城市交通的发 展需求 我国的各重要城市常常出现交通拥挤的现象 同时过长的的通 行时间严重阻碍各经济发达地区之间的交流和经济发展 因此发展高等 级公路网是一个解决交通问题的重要手段 而公路隧道在其中发挥了突 出作用 它不但可以承受具大的交通量 还可以缩短各城市的距离大大 提高运行效率 为用户提供了安全 方便 快捷 经济的交通运输条件 全面促进城市的经济繁荣 我国提出了大力发展西部地区经济的战略规 划 所谓要致富先修路 解决路的问题就解决了经济发展的大部分问题 而我国的西部基本上是山区 在修铁路和高速公路的时候必须穿越许多 的山地 因此必须修建大量的隧道 我们从宜铁路恩施段就可清楚看到 这种现象 在这种形势下 对隧道工程的需求将会越来越大 隧道工程 的数量将大幅度增加 隧道的长度也将明显增长 本次设计通过结合工程实际进行毕业设计 有助于我们更加真实的 了解隧道的设计过程及各项参数 明白各种数据的来源和具体含义等 本隧道的设计内容主要包括隧道平面 纵断面 横断面的设计 隧 道衬砌结构设计和计算 洞门的设计 隧道照明 隧道通风的计算 确 定合适的施工工艺等 铁道工程技术 装 订 线 第 2 页 共 52 页 陕西铁路工程职业技术学院陕西铁路工程职业技术学院 第一章 设计背景资料 1 1 采用的技术标准及设计标准规范 1 1 1 主要技术标准 1 隧道采用分离式单向行驶两车道隧道 上 下行分离 2 隧道设计车速为 80km h 1 1 2 主要设计标准规范 1 公路工程技术标准 JTG B01 2003 2 公路工程抗震设计规范 JTJ004 89 3 公路隧道设计规范 JTG D70 2004 4 公路隧道施工技术规范 JTJ042 94 5 公路隧道通风照明设计规范 JTJ026 1 1999 1 2 工程概况 静宁隧道为分离式长隧道 上行线隧道进口桩号为 SK207 400 出口 桩号为 SK207 000 隧道设计高程为 1764 400 1707 640m 主洞内路 面宽度为 8 75m 拱顶高 7 032m 全长为 2600m 隧道纵坡整体为一单 坡 纵坡坡度为 2 15 1 3 工程地质概况 静宁隧道属浅埋松软黄土和软胶结岩石型隧道 隧址区揭露的地层 岩性从上到下一次为 一般新黄土 饱和黄土 一般新 eol Q3 al Q3 黄土 老黄土 泥岩 隧址区节理裂隙较发育 线密 al Q3 2 Q E 度较疏 组合后尚不至于形成不良结构面 故对洞室稳定性影响有限 隧道上行线 SK207 400 SK207 715 段围岩级别为 级 该段围岩长 315m 埋深 0 74m 一般新黄土 局部老黄土 富含第四纪孔隙水 多呈饱和状 为易蠕动的松软结构 围岩极易坍塌变形 岩体 351 970m s 受大气 降水和黄土层孔隙水的影响 有渗水或滴水 SK207 715 SK207 775 段围岩级别为 级 该段围岩长 60m 埋深 74 84m 一般新黄土和老黄土 少量泥岩 节理裂隙极发育 呈松散 结构 围岩易坍塌 侧壁可能发生小坍塌 受大气降水影响 局部有渗 水现象 SK207 775 SK208 770 段围岩级别为 级 该段围岩长 995m 埋深 铁道工程技术 装 订 线 第 3 页 共 52 页 陕西铁路工程职业技术学院陕西铁路工程职业技术学院 84 182m 弱 微风化泥岩 零星夹有砂岩夹层 泥质结构 粉砂质含 量高 成岩作用差 岩石单轴抗压强度 0 45Mpa 0 22 属极软岩 岩体呈大块压密结构 局部为块 碎石镶嵌结构 稳定性尚可 局部会 有坍塌 该类围岩不含地下水 洞室潮湿 在影响厚度范围内存在老黄 土的段落受大气降水及地表黄土层空隙水影响 局部有渗水 滴水现象 SK208 770 SK208 110 段围岩级别为 级 该段围岩长 340m 埋 深 85 102m 一般新黄土和老黄土 少量泥岩 节理裂隙极发育 呈松 散结构 围岩易坍塌 侧壁可能发生小坍塌 受大气降水影响 局部有 渗水现象 SK209 110 SK210 000 段围岩级别为 级 该段围岩长 890m 埋 深 5 97m 一般新黄土 局部老黄土 富含第四纪孔隙水 多呈饱和状 呈易蠕动的松软结构 围岩极易坍塌变形 岩体 351 970m s 受大气 降水和黄土层孔隙水影响 有渗水或滴水现象 表表 1 11 1 各类围岩主要物理力学指标表各类围岩主要物理力学指标表 围岩级别围岩级别 力学指标力学指标 备备 注注 容重 kN 3 m15 1717 2020 23 弹性抗力系数 K MPa m 100 100 200200 500 弹性模量 静态 E Gpa 1 1 21 3 6 泊松比 0 4 0 50 35 0 450 3 0 35 计算内摩擦角 30 4040 5050 60 容许承载力 kPa 1500 20002600 30003000 3500 饱和抗压强度 Rb Mpa 30 摩擦系数 f 圬工与围岩 铁道工程技术 装 订 线 第 4 页 共 52 页 陕西铁路工程职业技术学院陕西铁路工程职业技术学院 第二章 总体设计 2 1 选址考虑 隧道总体设计应遵循以下原则 1 在地形 地貌 地质 气象 社会人文和环境等调查基础上 综合必选隧道各轴线方案的走向 平纵线形 洞口位置等 提出推荐方 案 地质 条件很差时 特长隧道的位置应控制路线走向 以避开不良 地质地段 长隧道位置亦应尽可能避开不良地质地段 并与路线走向综 合考虑 中 短隧道可服从路线走向 2 根据公路等级和设计速度确定车道数和建筑界限 在满足隧道 功能和结构受力良好的前提下 确定经济合理的断面内轮廓 隧道内外 纵线形应协调 以满足行车的安全 舒适要求 3 根据隧道长度 交通量及其构成 交通方向及环保要求等 选 择合理的通风方式 确定通风 照明 交通监控等机电设施的设置规模 4 应结合公路等级 隧道长度 施工方法 工期和运营要求 对 隧道内外防排水系统 消防给水系统 辅助通道 弃渣处理 管理设施 交通工程设施 环境保护等做综合考虑 5 当隧道与相邻建筑物互有影响时 应在设计与施工中采取必要 的措施 静宁隧道位置选择包括洞身位置和洞口位置的选择两项 主要以地 形 地质为主等进行综合考虑 宜首先排除显著不良地质地段 按地形 条件拟定隧道及接线方案 在进行深入的地址调查 综合各方面因素 选定隧道位置 2 2 洞口选址及线型考虑 1 隧道洞口位置应根据地形 工程地质及水文地质情况 着重考 虑隧道仰坡 边坡的稳定 保证施工及运营的安全 并结合洞口有关工 程及施工条件 综合研究比选确定 一般情况隧道宜早进洞 晚出洞 根据工程地质调绘及钻探资料 隧道上行线进口位于黄土斜坡上 洞口 前缘及两侧发育有黄土冲沟 黄土斜坡地表多为田坎 坡形较完整 坡 度 54 63 风积黄土层厚 21 5 25 8m 上行线出口位于黄土缓坡 上 地形相对较平坦 地表为农田 坡度约 25 28 风积黄土层厚 度 21 5 25 8m 两侧洞口段均未发现滑坡等不良地质现象 土体现处 于稳定状态 但是必须切实解决好防排水及边仰坡防护问题 洞口应避 铁道工程技术 装 订 线 第 5 页 共 52 页 陕西铁路工程职业技术学院陕西铁路工程职业技术学院 免大量开挖 防止造成较大面积的土体失稳 2 隧址区位于静宁盆地边缘 地表覆盖层以上更新统风积黄土 饱和黄土 一般新黄土为主 下伏老黄土和泥岩 由于地层形成时代较 新 故受地质构造变动影响较小 节理较发育 岩土体受风化作用 胶 结程度等自身结构构造影响 力学性质上呈强度低 硬度小 成岩作用 差 岩体整体性较好的特点 该地区地下水资源匮乏且地下水对混凝土 无腐蚀性 因此 静宁隧道根据上述分析 并结合地质图 隧道罗汉洞端洞口 设置在 SK207 400 定西端洞口设置在 SK210 000 隧道为小曲率隧道 详细情况请参见本隧道毕业设计相关图纸 2 3 纵断面设计 本隧道的基本坡道形式设为单坡 坡道形式的选择依据和纵坡坡度 的主要控制因素为通风问题和对汽车行驶的利害 隧道的纵坡以不防碍 排水的缓坡为宜 坡度过大 对汽车行驶 隧道施工和养护管理都不利 单向通行的隧道设计成单坡对通风是非常有利的 因汽车都是单坡行驶 发动机产生的有害气体少 对通风也很有利 因此 静宁隧道纵坡整体 设计为单坡 纵坡坡度为 2 15 2 4 横断面设计 2 4 1 建筑限界 静宁隧道的建筑限界按 80km h 时速设计 建筑限界取值如下 建筑限界横断面宽度如下表 表表2 12 1 建筑限界设置建筑限界设置 单位 m 硬路肩宽度检修道宽度净宽净高 设计速度 km h 车道宽度 W 左侧右侧左侧右侧 802x3 750 500 750 750 75 10 255 0 2 4 2 紧急停车带及横向通道 紧急停车带及横向通道横断面均采用 公路隧道设计规范 JTG D70 2004 设计速度 v 80Km h 的标准断面 铁道工程技术 装 订 线 第 6 页 共 52 页 陕西铁路工程职业技术学院陕西铁路工程职业技术学院 紧急停车带拱顶部采用 R 737cm 圆弧 拱下部采用 R 543cm 圆弧 侧墙采用 R 793cm 大半径圆弧 仰拱半径为 1800cm 仰拱与侧墙间采用 R 150cm 小半径圆弧连接 紧急停车带路面宽度为 11 5m 拱顶高 762 1cm 紧急停车带宽度包括右侧硬路肩为 3 5m 紧急停车带建筑限 界净宽 13 00m 净高 5 0m 横向通道包括行车横洞及人行横洞 行车横洞断面按三心圆曲墙式 衬砌设计 建筑限界净宽 4m 净高 5m 人行横洞断面按单心圆直墙式 衬砌设计 建筑限界净宽 2m 净高 2 5m 2 4 3 内轮廓设计 隧道主洞横断面采用 公路隧道设计规范 JTG D70 2004 设计 速度 v 80Km h 的标准断面 主洞拱部采用 R 543cm 单心半圆 侧墙采 用 R 793cm 大半径圆弧 仰拱半径为 1500cm 仰拱与侧墙间采用 R 100cm 小半径圆弧连接 主洞内路面宽度为 8 75cm 拱顶高 7 032m 图 2 1 衬砌内轮廓线图 铁道工程技术 装 订 线 第 7 页 共 52 页 陕西铁路工程职业技术学院陕西铁路工程职业技术学院 第三章 洞口设计 3 1 洞口段地质评价 根据工程地质调绘及钻探资料得知 隧道上行线进口罗汉洞端洞口位于黄土斜坡上 洞口前缘及两侧发 育有黄土冲沟 黄土斜坡地表多为田坎 坡形较完整 坡度约 54 63 风积黄土层厚 21 5 25 8 米 钻孔深度范围内未见有地下水 其土石 等级属 类 洞口开挖时建议边仰坡率为 1 0 75 1 25 隧道上行线出口定西端洞口位于黄土缓坡上 地形相对较平坦 地 表为农田 坡度约 25 28 风积黄土层厚 21 5 25 8 米 钻孔深 度范围内未见有地下水 其土石等级属 类 洞口开挖时建议边仰 坡率为 1 0 75 1 25 隧道两端洞口应同时切实解决好防排水及边仰坡防护问题 两侧洞 口段未发现滑坡等不良地质现象 土体现处于稳定状态 洞口应避免大 量开挖 防止造成较大面积的土体失稳 3 2 洞口设计 3 2 1 洞门类型选择 根据地质评价本隧道罗汉洞端地质较稳定 故洞口拟采用端墙式洞 门 定西端洞口围岩较松软 应避免大挖大刷 故采用削竹式洞门 3 2 2 洞口设计 在洞口工程设计中 将洞口工程作为一项重要的景观设计 同时满 足安全功能与景观功能 从而实现隧道景观与自然景观的有机结合 根 据洞口地形 地质 水文地质等条件 着重考虑边 仰坡的稳定 同时 贯彻 早进洞 晚出洞 的原则 确定洞门位置和形式 使其与周围环 境协调一致 静宁隧道罗汉洞侧洞门为端墙式 定西侧洞门均采用削竹 式洞门 隧道洞口工程设计始终坚持 保护生态 保护环境 的设计理 念 隧道洞口开挖避免了大挖大刷 较好地控制了隧道仰坡高度 隧道 边坡及仰坡主要采用菱形框架内种草的绿色护面 端墙地基均采用水泥 稳定砂砾 水泥含量 6 换填 地基承载力不小于 250kPa 菱形框架 护脚地基均采用 60cm 厚水泥石灰稳定土 水泥 6 石灰 4 换填 地 基承载力不小于 200kPa 隧道洞门端墙及帽石采用粗料石饰板贴面 明 洞拱圈外缘采用汉白玉饰面 在隧道进出口上下行线间设了回车匝道 以确保隧道运营管理安全 方便 铁道工程技术 装 订 线 第 8 页 共 52 页 陕西铁路工程职业技术学院陕西铁路工程职业技术学院 附洞门图若干 图 3 1 罗汉洞端洞门立面图 铁道工程技术 装 订 线 第 9 页 共 52 页 陕西铁路工程职业技术学院陕西铁路工程职业技术学院 图 3 2 罗汉洞端洞门剖面图 图 3 3 定西端洞门立面图 图 3 4 定西端洞门剖面图 铁道工程技术 装 订 线 第 10 页 共 52 页 陕西铁路工程职业技术学院陕西铁路工程职业技术学院 水对隧道的危害是多方面的 漏水的长期作用可能造成隧道的侵蚀 破坏 危害隧道的结构耐久性 寒冷地区 尤其是严寒地区 隧道衬砌 渗水反复的冻融循环在衬砌的内部造成衬砌混凝土冻胀开裂破坏 隧道 漏水还将使隧道拱部和侧墙产生冰凌侵入净空 隧道滴水将使路面结冰 降低轮胎与路面的附着力 恶化隧道的营运条件 危及行车安全 隧道 渗漏水还将极大地降低隧道内各种设施的使用功能和寿命 因此 隧道 的防排水环节至关重要 不容忽视 5 1 防排水要求 一般规定 1 拱部 边墙 路面 设备箱洞不渗水 2 有冻害地段的隧道衬砌背后不积水 排水沟不冻结 3 车行横通道 人行横通道等服务通道拱部不滴水 边墙不淌水 当隧道内渗水引起地表水减少 影响居民生产 生活用水时 应对 围岩采取堵水措施 减少地下水的渗漏 同时应注意保护自然环境 高速公路隧道的防水要求 隧道采用复合式衬砌时 在初期支护与 二次衬砌之间应设置防水板及无纺布 要求 无纺不密度不小于 300g m2 防水板应采用易于焊接的防水卷材 厚度不小于 1 0mm 接 缝搭接长度不小于 100mm 二次衬砌应满足抗渗要求 排水要求 隧道洞内宜按地下水和运营清洗污水 消防污水分离排 放的原则设置纵向排水系统 应能保证排水畅通 避免洞内积水 5 2 防排水原则 隧道防排水应根据 防 排 截 堵结合 综合治理 的原则 采 取切实可靠的设计 施工措施 达到防水可靠 排水畅通 经济合理 不留后患的目的 隧道防排水工作 应结合水文地质条件 施工技术水平 材料来源 和成本等 因地制宜 选择适宜的方法 以满足保证使用期内结构和设 备的 正常使用和行车安全 的目的 5 3 静宁隧道的防排水措施 5 3 1 洞外防排水 隧道洞口均设置截水沟 排水沟疏导地表水 洞顶排水沟距边 仰 坡开挖线距离不小于 2m 各级碎落台均设 10cm 厚 C15 混凝土压顶 明 洞回填顶面设置 1m 厚粘土隔水层 下设一层 JFM 1 加筋复合土工膜 铁道工程技术 装 订 线 第 11 页 共 52 页 陕西铁路工程职业技术学院陕西铁路工程职业技术学院 排水构造物开挖基坑后 对基底进行夯实 压实度不小于 90 排水设施 每隔 10 或地质变化处设一道沥青麻絮沉降缝 排水设施底部均铺设一 层 JFM 1 加筋复合土工膜 其搭接长度不小于 50cm 排水构造物纵坡大 于 10 时 每隔 4m 设一道底宽 1m 的防滑坎 施工时根据实际地形合理 布置 且应设置在原状土上 施工时做好周围陷穴 冲沟等不良地质的 处理 确保排水构造物安全 稳定 使隧道排水与路基排水形成一个完 善的排水系统 以确保安全 畅通 5 3 2 洞内防排水 洞内防排水设施主要有 隧道暗埋段完成一次衬砌或初期支护后 模注衬砌外全断面铺设 1mm 厚 EVA 复合防水板 级围岩衬砌施工缝处 设遇水膨胀止水条 级围岩衬砌施工缝处设橡胶止水带 衬砌墙 脚外侧设纵向波纹管及碎石集水场 仰拱内设置纵向透水管 仰拱下设 置横向波纹管 通过横向波纹管将水导入仰拱下中心水沟 然后排出洞 外 仰拱内横向排水管在 级围岩间距为 5 级围岩间距为 10 仰拱下横向排水管在 级围岩间距为 5m 在 级围岩间距为 10m 在 级围岩间距为 30m 裂隙水发育段每 5m 设一道环向透水盲沟 其余地 段衬砌每 20m 设一道环向透水盲沟 环向透水盲沟均与墙脚盲沟连通 纵 环向排水管以及纵 横向排水管均采用三通连接 明洞防排水采用 在墙脚外侧设置砂砾盲沟 盲沟底部设置纵向排水管 沿衬砌外侧全断 面设置防水层 并在明洞顶及仰坡外侧设置完善的排水系统 使地表水 能顺利排出洞口进入边沟 隧道洞内中心水沟与路面同坡 每间隔 50m 设一检查井 以备检查清淤 正洞与行车横洞交叉处增设一检查井 施 工时应严格控制盖板顶标高与路面标高保持一致 隧道路缘边沟每隔 100m 设一处路缘沉沙井 以便清理洞内边沟淤泥 隧道紧急停车带中心 水沟底比主洞中心水沟底低 67cm 其水沟底坡度须做适当调整与主洞中 心水沟顺接 隧道在离洞门 50m 范围内每隔 10 处及衬砌结构变化处设 一道沉降缝 橡胶止水带设于隧道沉降缝处 隧道 级围岩衬砌施 工缝设 302 型橡胶止水带 级围岩衬砌施工缝设 2x2 遇水膨胀止水条 附防排水结构图 铁道工程技术 装 订 线 第 12 页 共 52 页 陕西铁路工程职业技术学院陕西铁路工程职业技术学院 图 5 1 隧道主要防排水措施 图 5 2 排水系统示意图 铁道工程技术 装 订 线 第 13 页 共 52 页 陕西铁路工程职业技术学院陕西铁路工程职业技术学院 第六章 隧道通风照明设计 6 1 隧道通风设计 6 1 1 基本条件 1 道路等级 山岭高速公路 2 交通方式 单向双车道 3 设计行车速度 80 km h 4 隧道高度 7 032m 5 隧道坡度及坡长 i1 2 15 L 3300 6 平均海拔高度 H 1733 608m 7 隧道断面 Ar 62 8863m2 8 当量直径 Dr 7 84m 9 设计气温 7 4 10 设计高峰时交通量 1600 辆 h 6 1 2 车辆组成 1 柴油车 320 辆 其中 轻型车 80 辆 中型货车 224 辆 重 型货车 12 辆 集装箱车 4 辆 2 小客车 280 辆 3 轻型货车 80 辆 4 中型货车 80 辆 5 大型客车 拖挂 40 辆 铁道工程技术 装 订 线 第 14 页 共 52 页 陕西铁路工程职业技术学院陕西铁路工程职业技术学院 6 1 3 需风量计算 按 80km h 计算 1 CO 排放量计算 n m mmivhdaCOCO fNLffffqQ 1 6 106 3 1 0 7400 5805 280 0 12800 1320 33002 175 1 75 0 0 101 0 106 3 1 6 s m3 0214 0 式中 qCO CO 基准排放量 取 0 01 m3 辆 km L 隧道长度 m 或 km 此处 L 630m fa 考虑 CO 的车况修正系数 查表得 fa 1 0 fd 车密度修正系数 查表得 fd 0 75 fh 考虑 CO 的海拔高度修正系数 75 1 1600 400 9 01 H fh fm 考虑 CO 的车型修正系数 Nm 相应车型的设计交通量 辆 h n 车型类别数 2 稀释 CO 的新风量 查表 20 2 得 CO 设计浓度 250ppm 隧道所在地设计气压为 p p0 gh 101 325 1 2 10 3 9 8 1733 608 65 925KPa 隧道所在地平均气温 T T0 t 273 7 4 280 4K 6 0 0 1 10 T T p pQ Q CO COreq 铁道工程技术 装 订 线 第 15 页 共 52 页 陕西铁路工程职业技术学院陕西铁路工程职业技术学院 6 10 273 4 280 7 80937 101325 250 0214 0 s m3 07 110 式中 Qreq CO 稀释隧道内 CO 所需新风量 m3 s p0 标准大气压 KPa 即海平面大气压 取 101 325KPa p 隧道所在地设计气压 KPa T0 标准气温 K 取 273K 3 烟雾排放量 n m VImmVIivVIhVIdVIaVIVI fNLffffqQ 1 6 106 3 1 0 12244 080 33006 240749 1 75 0 0 15 2 106 3 1 6 445 112 s m2 825 1 式中 QVI 隧道内烟雾排放量 m2 s L 隧道长度 m 此处 L 630m qVI 烟雾基准排放量 m2 辆 km 可取 2 5 m2 辆 km f fa VI 考虑烟雾的车况修正系数 查表得 1 0 fd VI 车密度修正系数 查表得 0 75 fh VI 考虑烟雾的海拔高度修正系数 按下式计算 40749 1 1800 400 55 0 1 H f VIh 式中 H 海拔高度 m fiv VI 考虑烟雾的纵坡 车速修正系数 查表及线性内插 铁道工程技术 装 订 线 第 16 页 共 52 页 陕西铁路工程职业技术学院陕西铁路工程职业技术学院 得 2 6 fm VI 考虑烟雾的车型影响系数 Nm 相应车型的设计交通量 辆 h nD 柴油车车型类别数 4 稀释烟雾的新风量 烟雾设计浓度取 0 0070m 1 则有 s m K Q Q VI VIreq 3 1 72 260 0070 0 825 1 式中 Qreq VI 稀释隧道内烟雾的新风量 m2 s K 烟雾设计浓度 m 1 6 1 4 需风量计算 按 60km h 计算 1 CO 排放量计算 n m mmivhdaCOCO fNLffffqQ 1 6 106 3 1 148033000 175 1 0 10 101 0 106 3 1 6 s m3 0237 0 2 稀释 CO 的新风量 66 0 0 1 10 273 4 288 7 80937 101325 250 0237 0 10 T T p pQ Q CO COreq s m3 90 121 3 烟雾的排放量 106 3 1 1 6 n m VImmVIivVIhVIdVIaVIVI fNLffffqQ 29033002 240749 1 0 10 15 2 106 3 1 6 铁道工程技术 装 订 线 第 17 页 共 52 页 陕西铁路工程职业技术学院陕西铁路工程职业技术学院 s m2 058 2 4 稀释烟雾的新风量 烟雾设计浓度取 0 0075m 1 则有 s m K Q Q VI VIreq 3 1 4 274 0075 0 508 02 6 1 5 需风量计算 按 40km h 计算 1 CO 排放量计算 n m mmivhdaCOCO fNLffffqQ 1 6 106 3 1 148033005 175 1 0 10 101 0 106 3 1 6 s m3 0356 0 2 稀释 CO 的新风量 6 0 0 1 10 T T p pQ Q CO COreq 6 10 273 4 280 9377 80 325 101 250 0356 0 s m3 10 183 3 烟雾排放量 n m VImmVIhVIdVIaVIVI fNLfffqQ 1 6 106 3 1 290330015 240749 1 2 10 15 2 106 3 1 6 s m2 414 2 4 稀释烟雾的新风量 烟雾设计浓度取 0 0090m 1 则有 s m K Q Q VI VIreq 3 1 23 268 0090 0 414 2 铁道工程技术 装 订 线 第 18 页 共 52 页 陕西铁路工程职业技术学院陕西铁路工程职业技术学院 6 1 6 稀释空气中异味的新风量 取每小时换气次数为 5 次 则有 s m ALn Q 3 23 288 3600 8863 6233005 3600 异味 6 1 7 通风设计计算 大型车混入率 0 0 1 45 800 4080412224 r 设计行车速度 80 km h 22 22m s 自然风引起的洞内风速 vn取 2 5m s 隧道长度 L 3300m 1 三种工况车速下自然风风阻 Pm计算结果一样 故 2 1 2 1 n r rm v D L P 2 5 2 2 2 1 84 7 3300 02 0 6 01 2 57 37 m KN 式中 Pm 洞口间的自然风阻力 N m2 e 隧道入口阻力系数 按 0 6 取值 r 隧道墙面摩阻损失系数 按 0 02 取值 其它通道 按规范取值 L 隧道长度 m Dr 隧道断面当量直径 m vn 自然风引起的隧道内平均风速 可取 2 3m s 空气密度 1 20kg m3 2 工况车速为 80km h 时 铁道工程技术 装 订 线 第 19 页 共 52 页 陕西铁路工程职业技术学院陕西铁路工程职业技术学院 1 通风阻抗 pr Qreq max Qreq CO Qreq VI Q异味 max 110 07 260 72 288 23 256 3m3 s 则隧道内设计风速为 s m A Q v r req r 584 4 8863 62 23 288 那么 通风阻抗 Pr为 2 1 2 1 r r rr v D L P 2 584 4 2 2 1 84 7 3300 02 0 6 01 2 31 126 m KN 式中 vr 洞内设计风速 m s 2 交通风风阻 Pt 2 rt r m t vvn A A P 2 584 422 22 33 2 2 1 8863 62 00225 3 2 01 294 m KN 式中 Pt 交通风风力 N m2 n 隧道内与 vr 同向的车辆数 辆 33 22 223600 3300800 3600 辆 t v LN n vr 洞内设计风速 m s vt 与 vr同向的工况车速 m s 铁道工程技术 装 订 线 第 20 页 共 52 页 陕西铁路工程职业技术学院陕西铁路工程职业技术学院 Ar 隧道净空断面积 m2 Am 汽车等效阻抗面积 m2 1111 1 CCCSCSm ArArA 2 00225 3 0 137 5 45 0 5 013 2 45 0 1 m 其中 ACS 小型车正面投影面积 m2 可取 2 13m2 CS 小型车空气阻力系数 可取 0 5 AC1 大型车正面投影面积 m2 可取 5 37m2 C1 大型车空气阻力系数 可取 1 0 r1 大型车混入率 综上 01 29457 3731 126 tmr PPPP 013 132 2 m KN 则不需要机械通风 3 工况车速为 60km h 时 1 通风阻抗 pr Qreq max Qreq CO Qreq VI Q异味 max 121 90 274 4 288 23 288 23m3 s 则隧道内设计风速为 s m A Q v r req r 584 4 8863 62 23 288 那么 通风阻抗 Pr为 铁道工程技术 装 订 线 第 21 页 共 52 页 陕西铁路工程职业技术学院陕西铁路工程职业技术学院 2 1 2 1 r r rr v D L P 2 584 4 2 2 1 84 7 3300 02 0 6 01 2 31 126 m KN 2 交通风风阻 Pt 2 rt r m t vvn A A P 2 584 4 7 16 44 2 2 1 8863 62 00225 3 2 02 185 m KN 式中 Pt 交通风风力 N m2 n 隧道内与 vr 同向的车辆数 辆 44 7 163600 3300800 3600 辆 t v LN n vr 洞内设计风速 m s vt 与 vr同向的工况车速 m s Ar 隧道净空断面积 m2 Am 汽车等效阻抗面积 m2 1111 1 CCCSCSm ArArA 2 00225 3 0 137 5 45 0 5 013 2 45 0 1 m 其中 ACS 小型车正面投影面积 m2 可取 2 13m2 CS 小型车空气阻力系数 可取 0 5 AC1 大型车正面投影面积 m2 可取 5 37m2 铁道工程技术 装 订 线 第 22 页 共 52 页 陕西铁路工程职业技术学院陕西铁路工程职业技术学院 C1 大型车空气阻力系数 可取 1 0 r1 大型车混入率 综上 02 18575 3531 126 tmr PPPP 096 22 2 m KN 则不需要机械通风 4 工况车速为 40km h 时 1 通风阻抗 pr Qreq max Qreq CO Qreq VI Q异味 max 183 10 268 23 288 23 288 23m3 s 则隧道内设计风速为 s m A Q v r req r 584 4 8863 62 23 288 那么 通风阻抗 Pr为 2 1 2 1 r r rr v D L P 2 584 4 2 2 1 84 7 3300 02 0 6 01 2 31 126 m KN 2 交通风风阻 Pt 2 rt r m t vvn A A P 2 584 411 11 5 82 2 2 1 8863 62 0025 3 2 65 100 m KN 式中 Pt 交通风风力 N m2 铁道工程技术 装 订 线 第 23 页 共 52 页 陕西铁路工程职业技术学院陕西铁路工程职业技术学院 n 隧道内与 vr 同向的车辆数 辆 5 82 11 113600 33001000 3600 辆 t v LN n vr 洞内设计风速 m s vt 与 vr同向的工况车速 m s Ar 隧道净空断面积 m2 Am 汽车等效阻抗面积 m2 1111 1 CCCSCSm ArArA 2 00225 3 0 137 5 45 0 5 013 2 45 0 1 m 其中 ACS 小型车正面投影面积 m2 可取 2 13m2 CS 小型车空气阻力系数 可取 0 5 AC1 大型车正面投影面积 m2 可取 5 37m2 C1 大型车空气阻力系数 可取 1 0 r1 大型车混入率 综上 65 10075 3531 126 tmr PPPP 041 61 2 m KN 故需机械通风 选用豪顿华 90 型通风机 其中91 0 2 24635 0 2 9 0 j 2 j VA 则 j r r j2 jj 1 V V A A VP 铁道工程技术 装 订 线 第 24 页 共 52 页 陕西铁路工程职业技术学院陕西铁路工程职业技术学院 91 0 2 24 584 4 1 8863 62 635 0 2 242 1 2 5 23 则所需通风机的台数为 台 1274 11 23 5 41 61 i j P P 故所需 12 台豪顿华 型通风机 6 1 8 交通阻滞状态下的通风设计计算 交通阻滞工况下 取阻滞段的长度为 1Km CO 设计浓度 该状态下工况车速为 10km h 设计行车速度为 10km h ppm250 co 1 CO 的排放量 n m mmivhdaCOCO fNLffffqQ 1 6 106 3 1 148010008 075 1 60 101 0 106 3 1 6 s m3 0345 0 2 稀释 CO 的新风量 6 0 0 1 10 T T p pQ Q CO COreq 6 10 273 4 280 9377 80 325 101 250 0345 0 s m3 44 177 3 通风设计计算 由以上计算知 隧道内设计风速为 s m A Q v r req r 82 2 8863 62 44 177 铁道工程技术 装 订 线 第 25 页 共 52 页 陕西铁路工程职业技术学院陕西铁路工程职业技术学院 1 自然风风阻 Pm 2 1 2 1 n r rm v D L P 2 5 2 2 2 1 84 7 1000 02 06 01 2 56 15 m KN 2 通风阻抗 Pr 2 1 2 1 r r rr v D L P 2 82 2 2 2 1 84 7 1000 02 0 6 01 2 81 19 m KN 3 交通风风阻 Pt 车辆数 n 81 77 2 3600 1000800 3600 辆 t v LN n 2 rt r m t vvn A A P 2 82 2 77 2 81 2 2 1 8863 62 00225 3 2 0058 0 m KN 其中车速为 10km h 则为 2 77m s t V 综上 隧道所需升压为 0058 0 56 1581 19 tmr PPPP 036 35 2 m KN 则需要机械通风 铁道工程技术 装 订 线 第 26 页 共 52 页 陕西铁路工程职业技术学院陕西铁路工程职业技术学院 4 风机选型及配置 风机选用豪顿华 90 型通风机 其参数为 vj 25m s 射流风机每台的升压力 Pj计算为 636 0 2 9 0 2 j A j r r j jj v v A A v1P 2 91 0 25 82 2 1 8863 62 636 0 252 1 2 2 12 6 m KN 式中 vj 射流通风机出口的吹出风速 m s Aj 射流通风机出口的面积 m2 射流通风机安装位置摩阻损失折减系数 此处 取 0 91 则所需通风机的台数为 n 台678 5 12 6 36 35 j P P i 6 2 隧道照明设计 6 2 1 基本参数 静宁隧道照明设计的参数与通风的参数相同 具体参数请见通风设 计 6 2 2 基本指标 1 入口段亮度 SLkL 20th 式中 k 0 035 L20 4000cd m2 铁道工程技术 装 订 线 第 27 页 共 52 页 陕西铁路工程职业技术学院陕西铁路工程职业技术学院 则 2 th m cd1404000035 0 L 入口段长度 m7910tan 5 1154 1 sth hDD 其中 接近段长度取100m h 7m s D 则 10tan 5 1 7 100154 1 th D15 84 2 过渡段亮度 过渡段分三个阶段进行计算 第一段 2 thtr1 m cd421403 03 0 LL 第二段 2 thtr2 m cd141401 01 0 LL 第三段 2 thtr3 m cd9 4140035 0035 0 LL 故过渡段亮度为 2 tr1 m cd42 L 2 tr2 m cd14 L 2 tr3 m cd9 4 L 过渡段长度查表按设计车速取值 得 m133 m89 m70 th3 th2 th1 D D D 3 中间段亮度 查表及线性内插得 2 in m cd15 2 L 路面亮度均匀度 4 0 V 铁道工程技术 装 订 线 第 28 页 共 52 页 陕西铁路工程职业技术学院陕西铁路工程职业技术学院 路面中线亮度纵向均匀度 65 0 L V 4 出口段亮度取 22 5 长度取 60m 2 mcd 6 2 3 照明设计 1 中间段 中间段长度 总长 以上几段长度 2600 79 70 89 133 60 2169m 表表 6 1 中间段亮度说明表中间段亮度说明表 光源高压钠灯路面类型水泥砼路面 功率100W路宽8 75 光通量8180lm 养护系数0 7 灯具安 装方式 对称布置高度 5m 倾角 10 间距 8m 中间段亮度 中间段的平均水平照度为 av E SWNME av 式中 N 灯具为对称布置时取 2 利用系数 取 0 4 M 养护系数取 0 7 S 间距 为 8m W 路宽 为 8 75m 则 lm44 65 875 8 27 081804 0 av E 则中间段平均段亮度 av L 2 mavav m cd15 2 0 5 13 44 65 13 LEL 铁道工程技术 装 订 线 第 29 页 共 52 页 陕西铁路工程职业技术学院陕西铁路工程职业技术学院 则满足照明要求 2 入口段 前述计算长度取 80m 入口段照明由基本照明和加强照明组成 基本照明应按中间段考虑 加 强照明可由功率大的灯具构成 灯具参数如下表 表表 6 26 2 灯具参数表灯具参数表 功率 400W间距 1m 光通量 40000lm 入口段平均水平照度为 av E m2560 875 8 27 0400004 0 av SWNME 则平均亮度为 2 av av m cd 9 196 13 E L 那么入口段总的平均亮度为 2 av m cd140 9 2010 59 196 总 L 则满足早明要求 3 过渡段 1 段一 灯具功率可取 400W 光通量为 40000lm 灯具布置间距为 4 5m 铁道工程技术 装 订 线 第 30 页 共 52 页 陕西铁路工程职业技术学院陕西铁路工程职业技术学院 则 lm9 568 5 475 8 27 0400004 0 av E 则 2 av av m cd 8 43 13 9 568 13 E L 2 tr1 m cd42 L 满足此段照明要求 2 段二 灯具功率取 250W 光通量为 23750lm 布置间距为 8m 则 lm190 875 8 27 0237504 0 av E 则 2 av av m cd 6 14 13 190 13 E L 2 tr2 m cd14 L 满足此段照明要求 3 段三 灯具功率取 100W 光通量为 23750lm 布置间距为 8m 则 lm44 65 875 8 27 081804 0 av E 则 2 av av m cd0 5 13 44 65 13 E L 2 tr2 m cd9 4 L 满足此段照明要求 4 出口段 灯具功率取 250W 光通量为 23750lm 布置间距为 5m 则 lm304 875 8 27 0237504 0 av E 则 2 av av m cd 4 23 13 304 13 E L 2 tr2 m cd 5 22 L 满足出口段照明要求 综上所述 满足照明要求 第七章 隧道路面设计 隧道采用复合式路面结构 上面层采用 4cm 细粒式沥青混凝土 铁道工程技术 装 订 线 第 31 页 共 52 页 陕西铁路工程职业技术学院陕西铁路工程职业技术学院 AC 13 中面层采用 5cm 中粒式沥青混凝土 AC 20 下面层采 用 25cm 厚 C35 水泥混凝土 上面层应选用抗滑 耐磨石料 其石料磨 光值应大于 42 构造深度 TC 值 0 6mm 在两面层之间须洒布粘层油 粘层油宜采用经试验确定快裂的洒布型乳化沥青 PC 3 型 上面层采用 克拉玛依 SBS 1 C 型改性沥青 中面层采用克拉玛依 AH 90 型石油沥青 改性沥青应符合 公路改性沥青路面施工技术规范 表 5 2 1 改性沥青 技术要求的规定 石油沥青应符合 公路沥青路面施工技术规范 附录 C 表 C 1 重交通道路石油沥青技术要求的规定 隧道沥青路面材料的级 配应符合 公路沥青路面设计规范 表 5 1 4 1 的要求 施工时必须 严格按 公路沥青路面施工技术规范 的要求 做路面混合料的配合比 稳定性 压实度等的试验 检验 施工必须严格按规范要求进行 附路面结构图如下 图 7 1 路面结构 第八章 交通设施设计 8 1 隧道营运管理设施 隧道营运管理设施 也称为隧道中央控制管理设施 一般包括计算 机系统 闭路电视系统 大屏幕投影系统 地图板显示系统 LED 显示 系统 紧急电话和有线广播综合应用系统等 建立隧道管理站是隧道营 铁道工程技术 装 订 线 第 32 页 共 52 页 陕西铁路工程职业技术学院陕西铁路工程职业技术学院 运管理的常用方式 隧道管理站主要用来接收隧道区段监控设备采集的 各种信息 综合分析 处理并形成控制方