山区高速公路设计交流课件

1、汇报主要内容1、我院隧道设计概况2、雪峰山隧道概况3、几种隧道衬砌介绍4、竖井、斜井及风机洞室设计5、几个重要问题的技术分析6、隧道通风方案介绍7、隧道施工目前我院隧道设计概况1、我院已完成及即将完成施工图设计的隧道约148座，单洞总长约179km.其中80%为高速公路隧道。2、六车道以上高速速公路隧道25座，单洞总长约33km。3、连拱隧道共21座，其中开挖跨度30米以上的六车道连拱隧道10座。4、目前我国建设规模及难度最大的隧道：靠椅山隧道，单洞总长5960米，建筑限界净宽14.25米，开挖跨度1617米。目前我院隧道设计概况建设现状我院设计的工程分布汇报内容（二）1、我院隧道设计概况2、

2、雪峰山隧道概况3、几种隧道衬砌介绍4、竖井、斜井及风机洞室设计5、几个重要问题的技术分析6、隧道通风方案介绍7、隧道施工1、净空断面2、平面3、纵断面4、洞门主要设计参数隧道长度 左洞长6972米 右洞长6989米计算行车速度 80km/h建筑限界净宽 9.75m建筑限界净高 5.0m净空断面面积 61.7m2隧道平面示意 隧道进口段约1700米位于平曲线上，左线隧道半径为2600米，右线隧道平曲线半径为2500米，均不设超高横坡，洞口附近两洞室净距约20米；隧道出口段约1000米位于平曲线上，左线隧道半径为2500米，右线隧道平曲线半径为2700米，均不设超高横坡，洞口附近两洞室净距约16米

3、；隧道中部为直线，两洞室净距约35米。1号及2号斜井邵阳怀化3号竖井隧道纵断面缩图桩号：YK95+846设计标高：5201号及2号斜井1号及2号风机洞室3号风机洞室桩号：YK102+835设计标高：4623号竖井怀化邵阳 左线隧道长6972米，右线隧道长6989米，竖井、斜井、风机洞室等附属洞室总长约2500米，不同大小及形状的洞室约15种。隧道纵坡1、2号斜井怀化3号竖井邵阳本隧道的三个纵坡方案的主要特点如下1、对于大人字坡，更有利于施工与使用过程中的排水，由于竖曲线顶点设置于风机洞室附近，对通风影响不大。2、对于单向坡，不利于进口施工及使用中的排水，需风量最小（8%），增加了竖井及斜井的长

4、度。3、小人字坡方案则界于以上两者之间。设计推荐小人字坡方案。大人字坡小人字坡单向坡邵阳端洞门桩号：ZK95+845设计标高：520桩号：YK95+846 设计标高：520怀化端洞门桩号：ZK102+817设计标高：462桩号：ZK102+835设计标高：462汇报内容（三）1、我院隧道设计概况2、雪峰山隧道概况3、几种隧道衬砌介绍4、竖井、斜井及风机洞室设计5、几个重要问题的技术分析6、隧道通风方案介绍7、隧道施工1、主洞衬砌2、风机洞室衬砌3、送风口衬砌4、竖井衬砌行车主洞衬砌本隧道针对不同的围岩类别、埋置深度、洞室交叉情况等共设计了14种衬砌类型。衬砌类型：S2衬砌开挖高度 9.5m开挖

5、面积 97.3m2风机洞室衬砌与风机洞室有关联的衬砌如：风机控制洞室、联络风道、送排风道、检修通道等等。衬砌类型:SF2衬砌开挖高度 13m开挖面积 141.3m2送风口衬砌图衬砌高 10m开挖面积 92.1m2送风口面积 18.5m2竖井衬砌图衬砌半径 3.65m井口：钢筋砼井身：复合衬砌汇报内容（四）1、我院隧道设计概况2、雪峰山隧道概况3、几种隧道衬砌介绍4、竖井、斜井及风机洞室设计5、几个重要问题的技术分析6、隧道通风方案介绍7、隧道施工1、风机洞室的一般布置形式2、1、2号风机洞室与斜井3、3号风机洞室与竖井风机洞室的一般布置方式(1)风机洞室的一般布置方式(2)风机洞室的一般布置方

6、式(3)1号及2号风机洞室布置1号及2号斜井平面布置邵阳端设置双斜井比设置单竖井具备如下优势： 设置两个斜井与设置一个竖井造价相差不多； 设置两个斜井更有利于施工组织，可为主洞施工提供便利，可以大幅度提高施工效率； 设置两个斜井可使地下风道的布置大大简化，更有利于提高通风效率； 设置两个斜井可使地面通风建筑物大大简化。 1号及2号风机洞室与斜井连接3号风机洞室布置3号风机洞室与竖井的连接怀化端设置竖井比设置斜井具备如下优势： 竖井使山上施工场地更小，需要上山的设备更少； 竖井施工如果采用中心扩孔法不必在山上弃渣，更有利于环境保护； 竖井施工如果采用中心扩孔法将使施工费用相对较低； 竖井可以大大

7、减小通风阻力，从而降低通风运营费用。 汇报内容（五）1、我院隧道设计概况2、雪峰山隧道概况3、几种隧道衬砌介绍4、竖井、斜井及风机洞室设计5、几个重要问题的技术分析6、隧道通风方案介绍7、隧道施工1、三维地应力分析2、风机动室围岩岩稳定分析3、双洞合理间距分析4、高地应力条件下洞室围岩稳定分析5、软弱围岩条件下支护结构承载能力分析6、弃渣处理与环境保护三维地应力反演分析（1）地应力反演分析结果表（洞身附近）三维地应力反演分析（2）地应力反演分析结果表（洞身附近）从地应力反演分析结果中可以发现如下规律： 在洞身附近，最大竖向应力为18.8mPa； 在断层破碎带附近由于岩体较软，地应力存在一定释放

8、，水平应力与周边完整岩体相比偏低； 竖向地应力基本与埋深成正比； 最大水平主应力方向基本上与隧道轴线平行，其大小与竖向地应力之比在1.01.3之间； 最小水平主应力方向基本上与隧道轴线垂直，其大小与竖向地应力之比在0.71.0之间。风机洞室三维围岩稳定分析（1）风机洞室三维围岩稳定分析（2）风机洞室三维围岩稳定分析（3） 通过对风机洞室模拟施工过程的稳定性分析，得到了全面的计算结果，由于充分考虑了主要的洞室结构、开挖与支护方案、初始应力场与岩体力学参数，因此计算结果能够较好地反映工程实际。 对于3号风机洞室，开挖锚固后最大变形左线隧道与风机洞室相交点；在洞室周围，出现了小范围的拉应力，但拉应力

9、的量值较小，如考虑喷射混凝土与二次支护后，不会对洞室的稳定性产生影响。 对于1号及2号风机洞室，开挖支护后，围岩的变形较小。风机洞室底部出现局部拉应力，压应力最大值为-29.5Mpa。 1号及2号洞室由于所在区域的水平地应力较小，因此稳定性较好。3号风机洞室区域的水平构造应力较大，且方向垂直于风机洞室的轴线方向，在两个风机洞室与风机控制室间产生较大范围的压应力集中，在施工过程中加强监测，防止岩暴发生。 双洞合理间距分析（1）分析主要工况见下表：洞室距离 (m)地应力大小（mPa）围岩类别251025类401025类551025类双洞合理间距分析（2）双洞合理间距分析（3） 当两洞室间距为25米

10、时，无论是在高地应力状况还是在一般地应力状况，两洞室之间均存在较大的相互影响； 当两洞室间距为40米时，无论是在高地应力状况还是在一般地应力状况，两洞室之间的相互影响较小； 当两洞室间距为55米时，无论是在高地应力状况还是在一般地应力状况，两洞室之间的相互影响均很小，甚至忽略不计。 如果两洞室间距取25米，当地质较差时，由于开挖第二洞室将对第一次开挖洞室周边位移与应力分布均产生较大影响，则稳定洞室的支护费用将大大提高，当地质条件较好时，有可能使本来不具备发生岩爆的地段因周边应力大幅度提高而产生岩爆。而大于40米则基本可以不考虑两洞室之间的相互影响，因此设计选取两洞室间距取40米（净距约35米）

11、是较为经济合理的方案。 类围岩地段衬砌结构承载能力分析 S2a衬砌的系统锚杆的承载能力约7078 KPa，工字钢钢拱架的承载能力约105120 KPa，全部初期支护的承载能力约175198 KPa，二次衬砌的承载能力约300350 KPa。当隧道埋深小于12米，初期支护的承载能力约为总荷载的9799%。在埋深1230米的情况下，S2a复合式衬砌的初期支护能够承受总荷载的48%44%，二次衬砌能够承受总荷载的77%83%，因此二次衬砌必须紧跟开挖面及时施作才能够保证施工过程中的安全。类围岩地段衬砌结构承载能力分析 S3a复合式衬砌的系统锚杆的承载能力约92100 KPa，喷射混凝土和格栅钢拱架的

12、承载能力约7375 KPa，整个初期支护的承载能力约165175 KPa，二次衬砌的承载能力约6070 KPa。当隧道埋深小于6米，属于超浅埋情况，初期支护基本能够承担全部的土荷载。在隧道埋深为612米的浅埋情况下，S3a复合式衬砌的能够承受总荷载的98%因此结构是安全的。汇报内容（六）1、我院隧道设计概况2、雪峰山隧道概况3、几种隧道衬砌介绍4、竖井、斜井及风机洞室设计5、几个重要问题的技术分析6、隧道通风方案介绍7、隧道施工隧道通风设计介绍 隧道运营管理设施： 1, 隧道通风设施 2, 隧道照明设施 3, 隧道消防系统 4, 隧道供配电系统 5, 隧道运营监控系统 6, 电力监控系统 7,

13、 管理设施及安全设施1、通风标准的确定2、需风量分析计算3、通风方案的选择需风量计算参数的确定 1,卫生标准、安全标准与舒适性标准 2, 计算工况与计算车速 3, 交通量及其组成 4, 尾气排放标准与变化趋势 需风量与通风方式 1、左线需风量：850。 2、左线隧道分三段通风。 3、右线需风量：520。 4、右线分两段通风，并设置排烟通道 左线隧道： 3号风机洞室送风2*450kw, 排风2*400kw；1号风机洞室送风2*150kw,排风2*350kw；射流风机36台。 风机总功率：3780kw。 右线隧道： 2号风机洞室：送风2*350kw,排风2*150kw; 射流风机： 16台。 风机总功率：1480kw隧道通风方案示意图国内外类似工程通风方案(1)国内外类似工程通风方案(2)圣哥达隧道国内外类似工程通风方案(3)范德隧道汇报内容（七）1、我院隧道设计概况2、雪峰山隧道概况3、几种隧道衬砌介绍4、竖井、斜井及风机洞室设计5、几个重要问题的技术分析6、