土木隧道毕业论文

第第 1 1 章章 绪论绪论 近代国家中，所有地区各种特性的产生和发展，都是以交通为前提的。道路 隧道作为交通系统重要结构物之一，具有以下优点： 1、提高公路等级和行车舒适性； 2、缩短行车里程，减少汽车损耗，节约能源和运费； 3、降低越岭公路高程，保证常年通车； 4、减少人为公路病害和水土流失； 5、节约土地，保护生态环境。 可是，由于受资金限制及其他因素影响，我国在 80 年代以前的公路建设中 很少修建隧道。在许多越岭路段， 本来打个不太长的隧道就能穿过，却往往习 惯于用较大纵坡绕行和展线去翻越垭口。这样既增长公路里程，又降低了路线技 术等级，并增大了投资及养护费和运输费用。 随着公路建设的发展，特别是高等级公路的加速发展，我国公路隧道在数量 与规模上有了很大发展，施工技术有了很大提高。目前，隧道工程矿山法施工 中已较普遍采用新奥法； 岩石隧道施工采用钻爆法掘进，并开始采用先进高效 的掘进机施工；城市道路浅埋隧道明控或盖挖法施工中开始使用地下连续墙暗 挖施工时采用的盾构法和浅埋暗挖法，都已具有了较高的技术水平。 本设计拟建之坝口梁隧道属于城口至岚皋公路城口段的重要组成部分。 通过 对隧道区内工程地质、水文地质及当地自然地貌与气象的考虑并结合安全、经济 等方面的因素所设计的分水隧道，将体现出公路隧道便捷、节能、经济、环保等 优点。 1 第第 2 2 章章 设计依据及技术标准设计依据及技术标准 2.1 总体设计原则 遵守现行的有关规范、规程，借鉴、参考国内外类似工程的成功经验，结合 现场实际情况，隧道按安全、经济、合理、环保的原则进行设计。 2.2 设计依据及技术标准 设计依据 省道 202 线城口至陕西岚皋二级公路改建工程小河口至穿心店段峡口隧道施 工图设计说明 道路工程制图标准 （GBJ50162-92） 锚杆喷射混凝土支护技术规范(9GB50086-2001) 建筑边坡工程技术规范 （GB50330-2002） 地下工程防水技术规范 （GBJ108-87） 工程建设标准强制性条文（公路工程部分） （建标200299 号） 公路工程技术标准 （JTGB01-2003） 公路工程名词术语 （JTJ200-87） 公路自然区划标准 （JTJ003-86） 公路勘测范围 （JTJ061-99） 公路工程地质勘查规范 （JTJ064-98） 公路土工试验规程 （JTJ051-93） 公路线路设计规范 （JTJ011-94） 公路排水设计技术规范 （JTJ081-96） 公路隧道通风照明设计规范 （JTJ026.1-1999） 公路隧道设计规范 （JTJD70-2004） 公路隧道施工技术规范 （JTJ042-94） 公路环境保护设计规范 （JTJ/T006-98） 技术标准 (1) 公路等级：二级公路 2 (2) 设计车速：40km/h (3) 设计交通量：10000 辆/日中型车 (4) 隧道建筑限界：宽 9.0m（单洞） 、高 5.0m (5)设计荷载：汽车一 20 级，挂车-100 级 (6)隧道内卫生标准： 一氧化碳（CO）允许浓度： 正常营运时为 150ppm 发生事故时，短时间（20min）以内，为 300ppm 烟尘允许浓度：0.0090m-1 (7) 照明标准：按 40km/h 计算 3 第第 3 3 章章工程概况工程概况 3.1 地理位置及隧道概况 峡口隧道位于城口县城北东 9.5Km，行政区划属城口县龙田乡玉坪村，即 有城（口）岚（皋）公路紧邻隧道右侧通过，右侧紧邻半河，交通方便。 隧道区属流水侵蚀型低中山峡谷地貌，河谷多为深切割的“V”型谷，拟建隧 道右邻的半河最低点标高为 1059m， 近岸山岭标高多在 18001900m， 相对高差 740840m。 3.2 气象、水文 隧道区属四川盆地北亚热带山地气候，系亚热带季风气候区，由于山高谷 深，高差大，具有山区立体气候的特征。主要气候特点是：气候温和，雨量充沛， 日照较足，四季分明，冬长夏短，春季气温回升快，但不稳定，常有 “倒春寒” 天气出现；夏季雨水集中，七、八月多干旱，伏前、伏后多洪涝；秋季降温快， 多连绵阴雨天气；冬季时间较短，气温低。 隧道区多年平均气温 13.8，最高气温 38.9，最低气温-13.2，多年平 均降雨量 1171.1 毫米，常年日照时间 1534.1 小时，常年无霜期 234 天。 隧道区最多风向为西北风，盛行偏西风，年均风速 2 米/秒，最大风速 12 米/秒，瞬间最大风速达 19 米/秒。 隧道位于半河右岸坡下部，该岸坡走向与隧道洞轴线基本一致，即呈 NNE 向，坡向 SEE，坡度 44左右，洞轴线之上减缓至 40左右。隧址区尚发育有三 条横向冲沟，其流向都为S50E 左右，大致呈等间距分布，除洞身段一条外，其 余二条分别位于隧道进、出口略外侧。隧址区灌木密集，间有少量乔木，无耕地 及民房分布。在隧址区附近，半河略有曲折，总体流向为 S26W，与洞轴线大 体平行。河床宽37m，局部宽14m，偶有跌水，河床主要为块石及漂卵石土组 成，局部为基岩质河床。隧址区河床标高 10581070m，低于隧道路面 11m 左 右，平常期河水深近 1m，流量约 0.5m3/s，洪期水位上涨 35m，流量增大 10 余倍，但对隧道无影响。隧址区半河切割较深，表明河床纵向上不稳定，两岸坡 陡峻，基岩为软质岩，且节理较发育，岸坡亦不稳定。 4 第第 4 4 章章工程地质与水文地质条件工程地质与水文地质条件 4.1 工程地质 4.1.1 地质构造 隧址区位于秦岭地槽系（I2）北大巴山冒地槽褶皱带（6） ，其南西 5.5Km 处即为城巴深大断裂带，受其影响隧址区地层都为倒转产出，但地层产状变化不 大，总体为一单斜构造。其走向为S6065E，与洞轴线夹角 8285，倾向 SW， 倾角 50左右，岩层层间结合一般好，局部结合差。 隧道区岩层节理较发育，据统计共见 4 组节理发育，走向 N3050W， 倾向 SW， 个别倾向 NE， 倾角 2854， 间距 0.51.0m， 面平直， 开度 13mm， 无充填，长 0.55m，个别长达 1030m，切层好；走向 N020W，倾向 SW， 倾角 2029， 部分达 47， 间距 0.071.5m，面平直， 局部具大的起伏， 开度 1 3mm，局部开度达 0.2m，无充填，长 12m，个别长 10 余米，切层；走向 N4060E，倾向 NW 或 SE，倾角 3075，间距 0.11.5m，面平直，开度 1 3mm，无充填，长 35m，部分达 20m，切层。走向 N7080E，倾向 NW， 个别倾向 SE，间距 0.121m，开度 13mm，无充填，面平直，长 0.51.0m，个 别达 58m。 4.1.2 地层岩性 隧址区出露地层有第四系全新统崩洪积层（Q4c+pl） 、崩坡积层（Q4c+dl） 、人 工填筑土（Q4me）及震旦系下统木坐组（Z1m）浅变质的粉砂质绢云板岩。 （1）漂石土：灰色，湿，稍密中密，成分主要为近源性绿灰、灰绿色粉 砂质绢云板岩、变余砂岩，漂石约占 50%，另有约 20%的块石，一般粒径 30 50cm，其余为卵石、碎石及少量圆砾、砂等，漂石为次圆状。无分选，粒径、 厚度变化大。仅分布在龙潭河床及其漫滩，面积很狭小。 （2） 碎石土： 褐黄、 灰绿、 绿灰色， 稍湿， 松散， 碎石约占 65%， 粒径 38cm， 成分主要为粉砂质绢云板岩，块石约占 10%，其余为角砾、砂，粘粒含量很少， 在斜坡下部及冲沟沟床分布，面积小。 （3）人工填土：黄灰色，稍湿、稍密密实，其中块、碎石约占 60%，其 5 余为砾、砂及少量粘粒，成分主要为变余细砂岩、粉砂质绢云板岩，棱角状，粒 径、厚度变化大。 为即有公路修建时填筑及邻公路附近原开挖弃土，分布面积亦 很狭小。 （4）粉砂质绢云板岩：绿、灰绿色，变余粉砂及显微鳞片变晶结构，中至 厚板状构造， 变质矿物有绢云母、 绿泥石等， 变质程度低， 大量保留了原始组构。 质较软性脆，近地表 1.23m 为强风化，节理及风化裂隙较发育。隧址区广泛分 布。 4.1.3 不良地质现象 隧址区基岩出露良好，节理较发育，近地表风化、御荷裂隙亦较发育，加之 隧址区地形坡度大，故偶有岩块坠落现象发生，尤其是隧道出口施工时的震动， 可致上部陡崖的个别岩块坠落。隧址区未发现其它不良地质现象。 隧址区揭露的地层岩性从上到下依次为： (1) al+pl pl+dl亚粘土：褐黄色，冲洪积物土质均匀，孔隙不发育， 一般 层厚 23 米，分布于中庄河河床两侧阶地较高处地表，物理力学指标为：天然 含水量 W=19.8%、天然孔隙比 e=0.644、塑性指数 Ip=17、液性指数 IL=0.2、压 缩系数 a=0.2MPa-1、 压缩模量 Es=8.0MPa、 剪应力 C=37.0KPa、 内摩擦角 =17.2, 稍湿，稍密；洪坡积物颜色变化大，结构致密 ,土质均匀，含灰绿色、黄色亚粘 土斑块，可见黑色有机质斑点。主要分布于冲沟地表，稍湿，硬塑。 (2)3eol黄土：褐黄色，土质均匀，结构疏松，针孔及大孔发育，含白色 钙质条纹，偶见蜗牛壳，层厚约 2.30 米，主要分布于黄土残塬、丘陵地表，物 理力学指标为：天然含水量 W=20.1%、天然孔隙比 e=0.65、塑性指数 Ip=17.7、 液性指数 IL=0.1、 压缩系数 a=0.3MPa-1、 压缩模量 Es=6.7MPa、 剪应力 C=22KPa、 内摩擦角 =19,硬塑，稍湿，具中偏低压缩性。 (3)3pl+dl亚粘土：黄褐色棕红色，土质较均，结构紧密，含白色菌丝体 及钙质条纹，见棕红色亚粘土斑点,层厚 5.210.5 米，主要见于钻孔中,南坡局部 有出露，主要物理力学指标为：天然含水量W=20.9%、天然孔隙比 e=0.619、塑 性指数 Ip=17.6、液性指数 IL=0.2、压缩系数 a=0.2MPa-1、压缩模量 Es=7MPa、 剪应力 C=38KPa、内摩擦角 =17,硬塑，稍湿，具中偏低压缩性。 (4)K3q全风化泥岩夹砂岩：灰绿色，结构构造已破坏，呈粘土亚粘土状， 土质不均，局部见红褐色与灰绿色亚粘土呈互层状，含泥质斑点及泥岩角砾， 砂 6 岩夹层厚度大，层厚均匀，一般呈粉砂状，含粗砂砾砂。风化岩体呈稍有压密的 大块状，岩心易断易碎，刀切较易，揭露层厚 22.5 米，局部地表出露面积较大, 主要物理力学指标为：天然含水量 W=22.4%、天然孔隙比 e=0.655、塑性指数 Ip=20、液性指数 IL=0.2、压缩系数 a=0.2MPa-1、压缩模量 Es=10.5MPa、剪应力 C=26.8KPa、内摩擦角 =20.7,稍湿湿，硬塑半坚硬， (5)K3q 强风化泥岩夹砂岩：棕红色，泥质结构，厚层块状构造，夹灰绿色 泥岩斑点，砂岩呈厚层状，砂质结构。岩芯呈短柱柱状，易断不易碎，刀切不 易，层厚约 10.0011.00 米，仅见于钻孔中，容重为 2.12.12g/cm3 ,抗压强 度 Rb=1.021.28MPa，稍湿湿，半坚硬， (6)K3q 弱风化泥岩夹砂岩：棕红色灰绿色，泥质结构，块状构造，局部 可见砾粒、泥岩团块，岩芯呈柱状，长一般为，轻击可断，断面整齐， 揭露层厚大于 10 米，密度为 2.042.24g/cm3 ,抗压强度 Rb=0.861.33MPa。 4.1.4 地震 据中国地震动参数区划图 （GB183062001） ，隧址区地震反应谱特征周 期为 0.35s，地震动峰值加速度0.05g，地震基本烈度度，隧址区属川湘鄂弱活 动断裂构造区，场地稳定。 4.2 水文地质 4.2.1 地表水 隧址区地表水体有与隧道走向一致的半河， 与隧道走向几近垂直的三条季节 性溪沟。半河常年有水，河床宽度 37m，洪水期中泓线水位上涨约 3m，河床 坡降 3%。据本次在隧道旁侧半河采取水样一件分析成果，半河水水质类型为 HCO3-+SO42-Ca2+型水； PH=6.9， 矿化度 33.22mg/L， 侵蚀性 CO2为 0.00mg/L， 该型水为中性低矿化度淡水，对砼无侵蚀性。其余三条溪沟的动态随季节性变化 而变化。 4.2.2 地下水 隧址区地下水主要为第四系崩坡积层的孔隙潜水、 粉砂质绢云板岩的基岩裂 7 隙水。第四系崩坡积层在隧址区厚度较小，虽有较大的贮水空间，其富水贫乏， 仅为上层滞水。基岩裂隙水为隧址区主要含水层，据水文地质测绘， 粉砂质绢云 板岩性脆，风化裂隙及构造裂隙较发育， 尤其是地表强风化带的导水性较好，在 隧道开挖时以滴水为主，局部呈片状或股状涌出。 4.2.3 地下水的补给、迳流及排泄条件 隧址区地下水的补给主要以大气降水和洞身上方一条季节性溪沟水补给为 主。 一部分大气降水下渗到第四系孔隙含水层， 该含水层的自由水沿基岩风化裂 隙及构造裂隙向洞身迳流，其迳流量随深度的增加而减弱，在洞身以浸润状或滴 水排泄为主；另一部分大气降水以坡面流直接排泄于地形低洼处。 洞身上方的季节性溪沟，其沟床长期受地表水的冲刷、剥蚀，沟床下方的强 风化带发育相对较深，再加之补给源相对稳定，因此隧道在掘进至K15+825 +845 时，亦应防止垮塌或小的突水。半河水位标高低于隧底标高，对隧道开挖 无充水影响。 综上所述，隧址区水文地质条件简单。 4.3 隧道稳定性评价 4.3.1 洞口稳定性评价 进口为一圆弧状顺向斜坡， 斜坡走向约 N65E， 与洞轴线夹角 43， 坡向 SE， 坡度 47，坡长 70m，其上坡度减缓至 39左右，据 SZK21，洞门附近为碎石土 覆盖，厚 8.1m，洞口段灌木杂草丛生。 进口段基岩为粉砂质绢云板岩，属软质岩，表层23m 左右属强风化，洞门 处于强、弱风化界线附近，顶板薄。岩层产状为 21051，倾向洞外，岩层走 向与洞轴线夹角 82， 岩层主要发育二组节理： 走向 N75E， 倾向 NW （洞内） ， 倾角 44，间距 0.51.0m，开度 13m，无充填，面平直，长 58m，每米测 线见 3 条； 走向 N34W， 倾向 SW （洞外） ， 部分倾向 NE， 倾角 58， 间距 0.3 1.0m，开度 13mm，局部见泥质半充填，面平直，长 23m，每米测线见 4 条； 另见部分节理及风化裂隙，其产状有：1047、14748、32430等，岩 体体积节理数 Jv=18 条/m。结构面组合形态不利于拱顶及右侧壁稳定。 8 进口段横坡大，具偏压影响。总体而言，进口段工程地质条件一般。 出口位于陡崖下部，陡崖走向N20W，与洞轴线夹角40，坡向 NE，为反向 坡，坡度73，高7080m，陡崖之上地形坡度在42左右。陡崖附近基岩裸露外， 其余段灌木、杂草丛生。 出口段基岩为粉砂质绢云板岩，属软质岩，近地表 0.5m 左右属强风化，洞 门处于弱风化带内。 岩层产状 20549， 倾向洞内， 岩层走向与洞轴线夹角 85。 岩层层间结合一般，局部较差，主要发育二组构造节理：走向N80E，倾向 NW，倾角 46，间距 0.120.15m，开度 13mm，无充填，面平直，长 0.7 1.0m，每米测线见 8 条；走向 N4044W，倾向 SW，倾角 54，部分为 28， 间距 0.050.7m，开度 13mm，无充填，长 0.51.0m，个别达 5m 左右，每米 测线见 4 条；另有部分节理及风化裂隙产状为：6559、16463、26947 等，岩体体积节理数 Jv=19 条/m3。结构面组合形态不利于右侧壁及拱顶的稳定。 出口洞门右壁已临空，横坡很大，偏压影响严重。总体而言，出口段工程地 质条件一般。 4.3.2 隧道洞身段工程地质评价 洞身段围岩为粉砂质绢云板岩，虽其重结晶程度低，但结构较均一，虽岩性 较软，其抗风化能力仍较强，岩层层间结合一般，局部较差，唯节理对其完整性 影响较大，尤其隧道埋深不大，其右侧水平方面岩层厚度也不大，一般在 30 50m，节理及风化裂隙对隧道施工有一定影响。隧址区无可溶岩及煤层分布，且 埋深小，故无岩溶及瓦斯及岩爆等危害，总体而言，隧道洞身段工程地质条件较 好。 4.3.3 洞口工程地质条件及评价 根据工程地质调绘及钻探揭露，隧道上行线进口、下行线出口位于黄土丘陵 及冲沟下延部分，地表多田坎，坡度约 510，洪坡积亚粘土、风积黄土层厚 度 36 米，地下水位较浅，一般埋深 3 米，坡形完整，现处于稳定状态，其土 石等级属类，洞口开挖时建议边仰坡率为 1：10.75，同时应切实解决好排水 及边仰坡防护问题；上行线出口、 下行线进口位于黄土丘陵陡坡坡底，地表多田 坎，坡度约 1215，洪坡积亚粘土层厚 6.514.9 米，地下水位埋深大于 20 9 米，土石等级属类，坡形完整，现处于稳定状态，开挖时建议边仰坡率为 1： 10.75，同时应切实解决好排水及边仰坡防护问题，洞口应避免大量开挖，防 止造成山体失稳。 4.4 隧道围岩的分类及分布 隧道围岩为低变质粉砂质绢云板岩，岩性较软，据 SZK21 号钻孔采样试验 资料，岩石天然密度 2.592.60g/cm3，天然抗压强度 34.838.3MPa，饱和抗压 强度 27.930.8MPa， 抗拉强度 2.733.01MPa， 内摩擦角 43， 粘聚力 8.24MPa， 变形模量 6.579.13GPa，泊松比 0.260.28。因此，隧道围岩属软质岩，其力 学性质较好。 隧道围岩节理较发育，据地表实测，进、出口附近岩体体积节理数Jv=18 19 条/m3，洞身段一般在 1012 条/m3，隧道洞身段围岩岩体较破碎较完整， 进、出口段较破碎破碎。 根据地面地质测绘及钻探成果并结合本区域地质资料， 将隧道围岩类别划分 、共二类，其中类共二段，合计长80m，占隧道总长47.1%，里程桩号为 K15+750+800、K15+890+920，为进、出口风化及偏压影响段；类共一段， 合计长 90m，占隧道总长52.9%，里程桩号为K15+800+890，为隧道围岩主要 类别。 4.5 水文地质评价 (1)隧道涌水量预测：隧址区无可溶岩分布，水文地质条件简单，隧道建设对 地表水、地下水影响不大。 (2)水质评价：经取水样分析，隧道段地下水对混凝土无侵蚀性。 4.6 天然建筑材料 隧道区筑路材料丰富， 其中尤以石料、 砂、 水源最丰， 粘土及生石灰等次之。 1、石料：沿线广泛分布的石灰岩可开采加工块石、片石，石料强度高，碎 石可在沿线石灰岩地区就地开采加工。利用既有道路运输，运输条件好。 2、砂：采用任河或半河中粗砂，储量丰富，运输方便。 10 3施工用水 隧道紧邻半河，施工用水可从半河抽取。 4、施工用电：洞口附近有动力电可搭接。 4.7 结论与评价 峡口隧道位于城口县城北东 9.5Km，行政区划属城口县龙田乡玉坪村。隧 道区属流水侵蚀型低中山峡谷地貌，河谷多为深切割的“V”型谷，拟建隧道右邻 的半河最低点标高为 1059m，近岸山岭标高多在18001900m，相对高差740 840m。隧址区半河切割较深，表明河床纵向上不稳定，两岸坡陡峻，基岩为软 质岩，且节理较发育， 岸坡亦不稳定。隧址区出露地层有第四系全新统崩洪积层 （Q4c+pl） 、崩坡积层（Q4c+dl） 、人工填筑土（Q4me）及震旦系下统木坐组（Z1m） 浅变质的粉砂质绢云板岩。基岩出露良好，节理较发育，近地表风化、御荷裂隙 亦较发育，加之隧址区地形坡度大， 故偶有岩块坠落现象发生，尤其是隧道出口 施工时的震动， 可致上部陡崖的个别岩块坠落。 隧址区未发现其它不良地质现象。 根据地面地质测绘及钻探成果并结合本区域地质资料，将隧道围岩类别划分、 共二类，其中类共二段，合计长80m，占隧道总长 47.1%，里程桩号为 K15+750+800、K15+890+920，为进、出口风化及偏压影响段；类共一段， 合计长 90m，占隧道总长52.9%，里程桩号为K15+800+890，为隧道围岩主要 类别。 隧址区基岩出露良好，节理较发育，近地表风化、御荷裂隙亦较发育，加之 隧址区地形坡度大，故偶有岩块坠落现象发生，尤其是隧道出口施工时的震动， 可致上部陡崖的个别岩块坠落。隧址区未发现其它不良地质现象。 纵观隧址区工程地质条件，除上行线进口浅埋稳定性受影响，洞室围岩类别 较低外，总体上看，工程地质条件良好，隧道选址基本合理。 隧址区地表水不发育，仅局部见有小泉点（井）出露。地下水以地表覆盖层 及风化层孔隙、裂隙潜水为主，一般弱风化及其下部的泥岩均可视为相对隔水岩 层。按岩性、地下水出露情况、富水性推测级围岩段，围岩含少量地下水，洞 室泥岩区有潮湿湿润感， 砂岩区局部有渗水、 滴水现象； 级围岩段， 洞室浅埋， 土体孔隙发育，岩体受节理及风化裂隙构造的影响不完整，尤其是砂岩下部与泥 岩接触带附近，随着大气降水的入渗，围岩含少量地下水，洞室以渗水、滴水为 11 主，局部会有线状滴水。水文地质条件相对较简单。 隧址区地表水体有与隧道走向一致的半河， 与隧道走向几近垂直的三条季节 性溪沟。半河常年有水，河床宽度 37m，洪水期中泓线水位上涨约 3m，河床 坡降 3%。据本次在隧道旁侧半河采取水样一件分析成果，半河水水质类型为 HCO3-+SO42-Ca2+型水； PH=6.9，矿化度33.22mg/L，侵蚀性CO2 为 0.00mg/L，该型水为中性低矿化度淡水，对砼无侵蚀性。其余三条溪沟的动态随 季节性变化而变化。隧址区地下水主要为第四系崩坡积层的孔隙潜水、粉砂质绢 云板岩的基岩裂隙水。 第四系崩坡积层在隧址区厚度较小， 虽有较大的贮水空间， 其富水贫乏， 仅为上层滞水。 基岩裂隙水为隧址区主要含水层， 据水文地质测绘， 粉砂质绢云板岩性脆，风化裂隙及构造裂隙较发育，尤其是地表强风化带的导水 性较好，在隧道开挖时以滴水为主，局部呈片状或股状涌出。隧址区地下水的补 给主要以大气降水和洞身上方一条季节性溪沟水补给为主。 一部分大气降水下渗 到第四系孔隙含水层，该含水层的自由水沿基岩风化裂隙及构造裂隙向洞身迳 流，其迳流量随深度的增加而减弱， 在洞身以浸润状或滴水排泄为主；另一部分 大气降水以坡面流直接排泄于地形低洼处。洞身上方的季节性溪沟，其沟床长期 受地表水的冲刷、剥蚀， 沟床下方的强风化带发育相对较深，再加之补给源相对 稳定，因此隧道在掘进至 K15+825+845 时，亦应防止垮塌或小的突水。半河 水位标高低于隧底标高，对隧道开挖无充水影响。综上所述， 隧址区水文地质条 件简单。 据中国地震动参数区划图 （GB183062001） ，隧址区地震反应谱特征周 期为 0.35s，地震动峰值加速度0.05g，地震基本烈度度，隧址区属川湘鄂弱活 动断裂构造区，场地稳定。 12 第第 5 5 章章 方案比选方案比选 峡口隧道共设计了三个隧道方案：第一方案为 A 线双向双洞隧道，第二方 案为 B 线双向单洞隧道，第三方案为 A 线双向连拱隧道。三个方案的比选如表 5-1 所示。 表 5-1方案比选表 方案类别 比较项目 双向双 结构类型 洞隧道 隧道长度(m) 施工方法 较易 难易程度 工期 养护维修工作量 优点 线形好 洞口段需设圆曲 需对支护参数和施工方 线及缓和曲线； 洞口有较小 缺点 偏压 增加通风抗阻，对 不平衡对中墙结构造成 自然通风不利 危害 造价比 （与第一方案 比选） 第一方案第二方案第三方案 双向单洞隧道 170170 较大 双向连拱隧道 170 施工困难、 施工工艺复杂 较短 少 直线线形， 较短 少 偏压较小 较长 大 上下行分离， 互不干扰 洞口有偏压； 法进行特殊设计；辅助 内装修复杂； 施工措施设计防止推力 11.243 经以上技术、经济综合比较可看出第三方案造价高且施工困难等；第二方案 造价最低但是洞口段需设圆曲线，对施工、通风、行车均不利；第一方案造价比 第二方案相差不大且线性较好，因此，推选第一方案作为推荐隧道方案。 13 第第 6 6 章章 隧道设计隧道设计 6.1 线形设计 6.1.1 平面线形设计 进口设计标高 1072.324m，出口设计标高 1079.12m 隧道内为单向坡：3%， 其详见隧道（地质）纵断面设计图。 K15+750K15+780 洞门进口段：上部碎石土厚 58m，松散，基岩为粉砂 质娟云板岩，单轴饱和抗压强度 Rb=27.930.8MPa，属软质岩，层间结合一般， 节理较发育， 岩体较破碎， 具偏压影响， 块碎状镶嵌结构， 局部角砾状松散结构， 拱顶偶有小塌方，洞门处可能产生大塌方， 湿润及点滴状出水，局部可能有片状 出水。属于 III 级围岩。 K15+780K15+895 洞身段：粉砂质娟云板岩，层间结合一般，节理较发育， 岩体较破碎较完整，大块状砌体及块状镶嵌结构，拱顶偶有小坍塌，侧壁基本 稳定，点滴状及侵润状出水为主，K15+825K15+845 段地表为一冲沟，可能有 股状或片状出水。K15+780K15+850 段属于 IV 级围岩，K15+850K15+895 段 属于 IV 级围岩。 K15+895K15+920 洞门出口段：粉砂质娟云板岩，属软质岩，层间结合一 般，局部较差，节理较发育，具偏压影响。左侧壁基本稳定，湿润或侵润状出水。 K15+895K15+920 段属于 III 级围岩。 6.1.2 纵面线形设计 6.2 洞口工程 隧道洞门是隧道洞口用圬工砌筑并加以建筑装饰的支挡结构物。 洞门的作用 在于支挡洞口正面仰被和路堑边坡，拦截仰坡上方的小量剥落、掉块、 保持边仰 坡的稳定。洞门还是隧道唯一的外露部分， 对它进行适当的建筑艺术处理，可起 到美化环境的作用。 14 6.2.1、隧道洞门的类型及适用条件 隧道洞门的形式很多， 从构造形式上大致可分为： 端墙式、 翼墙式、 台阶式、 柱式、削竹式、喇叭口式等。各种洞门的形式及特点见表 61。 表 6-1常见隧道门形式及适用条件表 基本 形式 端 墙 式 适用条件及特点 端墙式洞门俗称一字式洞门，适用于自然山坡陡峻，洞口地形开阔， 岩层较为坚硬完整， 山体压力很小，开挖坡度1:0.31:0.5的洞口地段。这种洞门具有结构简单、工程量小、施工 简便的优点，在岩层较好时使用最为经济。唯洞门顶排水条件稍差，若横向山坡一侧较低时， 宜开挖沟槽横向引排。 柱式洞门是从端墙式洞门发展而来的。当岩层有较大主动侧压力时；如采用端墙式洞门 则过于安全、浪费圬工；为此，区别受力大小，设计成横向不等厚、最厚部位即呈柱形的柱 式洞门。柱式洞门运用于洞口地形较陡，有较大侧压力的地段，或洞口处地位狭窄，设置翼 墙无良好基础时，其仰坡开挖坡度为l:0.5l:0.75。此外在城市、风景区，采用柱式洞门较 为雄伟美观。 翼墙式洞门是在端墙式洞门的两侧或一侧加设翼墙(挡墙)而成。翼墙起支撑端墙及保持 路堑边坡稳定的作用同时对减少洞口开挖高度和压缩端墙宽度均为有利。由于翼墙与端墙 很大一部分面积相接触，设计时考虑其共同作用，可节省大量圬工，且能增加洞门的抗滑和 抗倾覆稳定性。因此，当地质条件较差，仰、边坡较缓时，通常均采用翼墙式洞门。 傍山隧道洞口，地而横坡较陡，为了适应地形，减少开挖，多采用如图右所示的台阶式 洞门。亦称偏压隧道门。它在靠山侧通常用设置挡墙，以降低边坡开挖高度，并压缩端墙宽 度。低山坡一侧，如地质饺差，地面较高，也可采用矮挡墙。选用台阶式洞门时，通常需要 根据洞口地形地质条件，与采用明洞作技术经济比较。 柱 式 翼 墙 式 台 阶 式 2、隧道洞门的构造要求 （1）洞口仰坡坡脚至洞门墙背的水平距离不宜小于1.5m，洞门端墙与仰坡 之间水沟的沟底至衬砌拱顶外缘的高度不小于1.0m， 洞门墙顶高出仰坡脚不小于 0.5m, （2）洞门墙应根据实际需要设置仲缩缝、沉降缝和泄水孔；洞门墙的厚度 可按计算或结合其它工程类比确定。 （3）洞门墙基础必须置于稳固地基上，应视地形及地质条件，埋置足够的 深度，保证洞门的稳定。 （4）松软地基上的基础，可采取加固基础措施。 （5）洞门结构应满足抗震要求。 15 本隧道进出口路线地形较为陡峭，采用翼墙式洞门，能满足结构安全的要 求。 洞口位置的确定： 洞口位置应根据地形、地质、水文等条件着重考虑边城及仰坡的稳定，隧道 工作者在实践中提出确定隧道位置、宜早进洞、晚出洞。宁可让隧道稍长些，避 免开挖高边坡路堑，这也有利于保护自然环境。当然“早进晚出”并不是说盲目地 把隧道定得越长越好，而是应当更着重地从安全和环保方面来考虑问题。在一般 情况下，这一指导思想是符合实际。根据我国实践经验，在不同地形、地质条件 下，确定隧道洞门位置时应考虑以下原则： 要避开不良地质地段，如滑坡、崩塌、岩堆、危岩落石、泥石流等处。 当洞口位于沟谷内时，应尽量避免设置在汇水区的中央，洞口要选在沟的 一侧。 位于悬崖陡壁下的洞口，一般不宜切削原山坡，当坡面及岩顶稳定，无 危石存在，可贴壁进洞。否则应延伸洞口设置明洞。 漫坡浅埋段洞口位置应结合路堑地质、少占农田、弃碴、填方利用、排 水条件及有利施工等因素综合分析确定。 早进晚出的原则，具体落实在洞口边、仰坡开挖高度的控制上。 洞口的线路走向应尽量和该处地形等高线正交， 这样可不造成一侧开挖面 畸高同时应注意避免另侧岩壁过薄致产生偏压危害。 。 洞口最好有一方开阔平缓场所，用作施工基地。如果桥隧相连，洞口位置 还要考虑相关工程的需要。 6.2.2 洞口位置 保证山体开挖扰动小，洞口位置应设于山坡稳定、地质条件好的地方， 考虑 围岩稳定，施工时采用洞口边坡开挖、仰坡加固、截水沟施作同时进行。 结合隧道洞口区的平面线形和地形、地质条件，以及上述要求选定隧道洞口 位置： 进口端洞口：K15+750，设计高程：1072.324m 出口端洞口：K15+920，设计高程：1079.12m 16 6.3 洞身工程 6.3.1 隧道截面拟定 公路隧道横断面设计内容包括以下两个方面： 其一是道路等级确定隧道建筑 限界，其二就是确定净空断面大小及隧道内轮廓形状和几何尺寸。 所谓隧道建筑限界是为保证隧道内各种交通的正常运行与安全， 而规定在一 定宽度和高度范围内不得有任何部件侵入的空间限界。 表 6-2公路隧道建筑限界横断面组成最小宽度（单位：m） 检修道J M向宽度L 设计速度 车道宽度 公路等级 （km/h）w 左侧 右侧 LL 120 高速公路一 级公路 100 80 60 80 二级公路 三级公路 四级公路 60 40 30 20 3.752 3.752 3.752 3.502 3.752 3.502 3.502 3.252 3.002 LR 1.00 1.00 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 11.00 10.50 10.25 9.75 11.00 10.00 9.00 cR左侧右侧 道行道 道 7.50 7.00 余宽 人行道 设检修 设人 道、人行 不设检修 隧道建筑限界净宽 0.751.25 0.501.00 0.500.75 0.500.75 0.750.75 0.500.50 0.250.25 0.250.250.25 0.250.250.25 各级公路隧道建筑限界基本宽度应按表 6-2 执行，并符合以下规定： 建筑限界高度，高速公路、一级公路、二级公路取5.0m;三、四级公路 取4.5m. 当设置检修道或人行道时，不设余宽；当不设置检修道或人行道时，应 设不小于25cm的余宽。 隧道路面横坡，当隧道为单向交通时，应取单面坡；当隧道为双向交通 17 时，可取双面坡。坡度应根据隧道长度，平、纵线形等因素综合分析确定，一 般可采用1.5%2.0。 当路面采用单面坡时，建筑限界底边线与路面重合；当采用双面坡时， 建筑限界底边线应水平置于路面最高处 对于高速公路和一级公路隧道内应设置检修道。其它等级公路隧道，应根 据隧道所在地区的行人密度、隧道长度、交通量及交通安全等因素确定人行道 的设置。检修道或人行道宜双侧设置；检修道或人行道的宽度按表 4.2.1-1规定 选取。检修道或人行道的高度可按2080cm取值，并综合考虑以下因素： 检修人员步行时的安全； 紧急情况时，驾乘人员拿取消防设备方便； 满足其下放置电缆、给水管等的空间尺寸要求。 根据公路工程技术标准 （JTG B01-2003）和公路隧道设计规范 （JTG D70-2004）的有关技术要求，确定隧道建筑限界净宽9.3米（单洞） ，净高7.1米。 隧道净空内轮廓设计除了满足隧道建筑限界和洞内设备安装空间要求外， 还 应满足技术、视觉和施工工艺的要求。经反复比较确定衬砌内轮廓为三心圆曲墙 拱， 拱部圆半径R2=4.6m， 边墙圆半径为R1=6.8m， 隧道内空净宽9.3m， 净高7.1m， 内净空面积62.5m。拟订的内轮廓使隧道开挖面积最省，结构受力合理，且内净 空与建筑限界之间的净空预留了内装饰层净空，同时还考虑照明、营运管理等设 施所需空间。 6.3.2 洞身衬砌 根据公路隧道设计规范第8.1.4条：隧道洞口内应设置加强衬砌段，加强 衬砌段的长度应根据地形、地质和环境条件确定。 隧道按新奥法施工原理进行洞身结构设计，即以系统锚杆、喷射混凝土、 钢 筋网、 工型钢组成初期支护与二次模筑 （钢筋） 混凝土相结合的复合式衬砌形式； 锚杆采用中空注浆锚杆，并加设垫板。同时围岩较差的地段向围岩较好的地段延 伸 10 米。其详见隧道各级围岩衬砌图。 隧道洞身深埋段各级围岩支护参数如表 6-3 所示。 18 表 6-3隧道复合式衬砌设计参数 围 岩 级 别 III 喷射混 钢架 凝土厚 度 （cm） 20 22；长 2.5m =120120cm 22；长 3.0m =8080cm 22；长 3.5m =6060cm =2525cm； 8 锚杆（m）钢筋网 14 号 H 型钢 14 号 H 型钢 22a 号 H 型钢 凝土凝土 拱、墙混仰拱混 初期支护二次衬砌厚度（cm） 4040 IV20 30；钢 筋混凝 =2525cm； 84040 洞口加 强段 =2020cm； 双层；8 60；钢筋 混凝土 60；钢筋 混凝土 土 6.4 通风设计 根据我国公路隧道通风照明设计规范 （JTJ026.1-1999）中规定： 单向交通隧道： LN2106，宜设置机械通风。 式中：L隧道长度，m N设计交通量（辆/h） 峡口隧道：LN1703000/242.1251042106 所以不需要设置机械通风。 6.5 防排水设计 为避免和减少水的危害，根据隧道区的水文地质特征，确定隧道防排水的 “截、堵、排相结合”的综合治水原则。 6.5.1 洞口防排水 为了截排地表水，使洞口工程不被坡面水冲蚀，并保证洞口路段良好的营运 条件，在洞顶设置洞顶排水沟，在边坡、仰坡以上设置了洞外截水沟。洞口范围 雨水经截、排水沟汇入路基水沟或自然沟渠中。 19 6.5.2 洞身防排水设计 隧道洞身防水是在二次衬砌与初期支护之间铺设EVA防水板及无纺布， 二次 衬砌施工缝设置止水条，沉降缝设置止水带。 隧道衬砌排水： A、在衬砌两边墙墙脚外侧纵向设置 100HDPE双壁打孔波纹管（纵向盲 沟） 。 B、衬砌背后环向设置 50单壁打孔波纹管（环向盲沟） 。 C、纵向排水管与隧道中央排水沟用 100HDPE双壁无孔波纹管（横向排水 管）连接。 D、隧道内的路面水通过路面横坡排至两边排水边沟中。 E、二次模筑混凝土采用防水混凝土浇筑，其抗渗标号不低于S6，施工时应 渗入 AEA 抗裂防水膨胀剂。 F、隧道洞身沉降缝必须设置 651 型橡胶止水带，所有施工缝均必须设置 BW96 型橡胶止水条。 G、全隧道满铺防水卷材和无纺布，施工时采用热焊无钉铺挂工艺，且应保 证搭接长度及接缝质量。防水层采用 EVA 类检测指标进行检测。 纵向盲沟全隧贯通；环向盲沟在有集中水流处设置，并向下伸至边墙脚与纵 向盲沟相连，衬砌背后地下水从环向盲沟、 无纺布汇集至纵向盲沟后，通过横向 排水管将地下水引入中央排水沟，排出洞外。 防排水材料防排水材料 防水板：EVA 防水卷材，厚 1.0mm 无纺布：300g/m2 纵向排水边沟及缘石：25 号现浇混凝土 电缆沟盖板：25 号预制混凝土 施工缝止水条：BW-96遇水膨胀型，30cm（宽）x20cm(高) 沉降缝止水带：E 型橡胶止水带，宽 30cm 弹簧排水管：TS 软式透水管 20 6.6 洞内装饰设计 隧道洞门采用SD型隧道专用防火涂料，厚12mm，其中底层厚11mm，面层 1mm，墙部面层为乳白色瓷砖镶面，瓷砖反射率P0.55 ，拱部面层为铁蓝色，耐 火等级二级。 6.7 环境保护 与路基路面、桥涵工程相比，隧道建设对环境的影响相对较小，而且有其特 殊性。 隧道建设对环境的影响主要有： （1）隧道开挖降低局部区地下水位，影响洞顶生态环境； （2）隧道边仰坡开挖改变原有地形、地貌、可能导致边坡失稳； （3）隧道弃渣可能导致水土流失； （4）机械通风的隧道，汽车尾气集中排放对洞口生态环境的影响。 在设计和施工中，只要对上述可能影响生态环境的问题引起重视，采取相应 的处置对策，可以将隧道建设对环境的影响降低到最低点。 1、 洞口避免大刷大挖，防止边坡失稳 设计减少边仰坡的开挖量，同时边仰坡开挖设计喷、锚、 网临时支护和路堑 墙、边坡等防护措施，对具备绿化条件的边仰坡一律植树、植草皮绿化。 2、 洞渣处理 隧道弃渣尽量利用，作为路基填方及两线间填方，对于不能利用的弃渣采用 集中堆放处理，弃渣场做好防护排水和绿化处理。 21 第第 7 7 章章 隧道消防与照明隧道消防与照明 7.1 隧道消防与救援 1、洞内消防 根据隧道交通量及重要性，隧道内设置防灾与救灾设施。 （1）隧道内每隔50m设置一消防栓，灭火器以2个为一组，装入侧墙上设置 的储藏箱内，与消火栓放置在一处。每隔200m设置一部报警电话。 （2） 隧道内设喷水雾装置， 喷头间距为5m， 设置在检修道一侧的侧墙上部， 设置高度为距车道面3.7m。 （3）为了避免在隧道内发生火灾后造成交通混乱，影响疏散和救援，在距 隧道洞口220m处设警报显示板。 （4）本隧道设有通风设施，火灾时利用原来的风机，转换为排烟系统使用。 2、隧道发生火灾时的救援 当发生火灾后，首先应调整风机运行状态，采用救援风速控制火灾的发展和 烟气流动方向，待隧道内逃生人员完全安全撤离后，再启动排烟通风组织系统。 排烟通风组织系统的机械通风应根据火灾点的位置，选择不同的通风方向。 发出火警后隧道同时关闭，严禁车辆驶入；同时行车速度限制在 30 kmh 以内，并严禁超车；车辆快速有序地驶出事故隧道。 7.2 隧道照明设计 1、总述 运营照明设计的基本思路是在保证行车安全和舒适的条件下， 满足视觉信息 的不间断性和照明的济济性，使照明回路操作简便，尽量节约能源。 隧道照明必须不分昼夜的连续进行，只是在点灯率上有所变化。一般来说， 白天照明比夜晚更加复杂。从理论上讲,隧道照明与道路照明一样,需要考虑路面 应具有的一定亮度水平,同时,考虑设计速度、交通量、洞口环境和线形等因素。 2、照明区段划分及各段亮度取值 长隧道照明基本上可为接近段、 入口段、 过渡段、 中间段和出口段五个区段。 隧道洞外亮度随季节、时间而变化， 并且因隧道所处环境而不同。如将洞外 22 亮度降到较低的程度，可使驾驶员在进入洞内时感受到的亮度变化较为缓和。在 隧道附近植常绿植被时一种较为简便、经济的降低洞外亮度，在洞口山坡上种植 具有水平成层枝叶的乔木可减弱阳光对路面的照射，对降低路面亮度十分有益。 在照明设计中，车速与洞外亮度是两个主要基准值，车速由道路等级确定， 本设计为40km/h，洞外亮度值本设计根据取值为L1=3000cd/。 由公路隧道通风照明规范取值得： 中间段：Lin=1.5 入口段：Lth=kL20; k=0.01; L20=3000cd/; Lth=30cd/ ;Dth=1.154Ds-(h-1.5)/tan10=1.15425-(5.0-1.5)/tan10=9.0m 过度段：Ltr1=0.3Lth=9.0cd/; Ltr2=0.1Lth=3.0cd/; Ltr3=0.035Lth=10.5cd/; Dtr1=26m; Dtr2=44m; Dtr3=67m 由于是双向隧道故不设置出口段照明，最终参数如下： 中间段：Lin=1.5 入口段：Lth=30.0cd/; Dth=10.0m 过度段：Ltr1=9.0cd/; Ltr2=3.0cd/; Ltr3=10.5cd/; Dtr1=30m; Dtr2=40m 3、照明系统的设置 隧道用照明器的主要作用是控制配光及保护光源。选择照明器时,应充分注 意以下几个方面： （1）照明器的配光特性要符合照明目的,并符合照明器场所的几何条件，尺 寸小,安装维修方便 （2）料具有良好的耐腐蚀性能,加强表面处理。 （3）考虑墙面反光及烟尘污染的影响。 （4） 满足质量,环境条件的基础上,尽量选用光输出比高,寿命长,光通衰减少的 灯具。 5、应急照明 隧道应急照明采用深夜单侧灯照明灯具的一半(即白天照明的四分之一)作 为应急照明使用，采用独立照明系统;兼做平时工作照明。应急照明供电可由隧 道外一端引入380/220V电源。 23 7.3 隧道供电 隧道是公路交通的要塞，若隧道的应急照明中断供电，容易出现车辆追尾、 撞车等重大交通事故，造成人员伤亡和交通阻塞。若隧道的交通监控设施、 电光 标志、通风及照明控制设施、紧急呼叫设施、火灾的监测、报警、控制设施及中 央控制设施中断供电，监控中心无法了解隧道的运行情况，对经过隧道的车辆难 以及时进行引导、指示和控制，将造成交通阻塞。若此时隧道内发生火灾、交通 事故等， 监控中心将无法确定隧道内事故发生的具体位置， 难以合理地调度人力、 物力、进行施救， 这将可能扩大事故地发生范围，造成严重的政治影响和经济损 失，所以，隧道的供配电十分重要。 本隧道用电主要设备有风机、照明和控制监视装置等。隧道长约170m，因 若隧道单端设变配电所， 洞内用电设备供电电缆造价比两端设变配电所的电缆造 价高，高出的这部分费用与在隧道另一端再设一个相应规模变配电所的费用相 当，故采用两端供电。为了与外电网配合，隧道高压配电电压宜采用10kv。 7.4 信号与监控 交通信号设置交通信号设置 隧道交通信号控制是整个道路交通信号控制的一部分， 属于干线道