复合式衬砌高速公路隧道设计

1、第 62 - 页 共62页复合式衬砌高速公路隧道设计设 计 摘 要摘要：鹤山山隧道为为高速公公路隧道道，为绕绕城高速速的重点点工程。在在本设计计中洞门门采用了了削竹式式洞门，以以达到美美观的要要求。衬衬砌方面面主要为为复合式式衬砌，洞洞口段采采用明洞洞开挖，并并进行超超前支护护及整体体衬砌。隧隧道通风风采用射射流式纵纵向通风风，并配配置10组20台直径11220的风机机，照明明采用钠钠光灯照照明。施施工方面面，采用用全断面面一次光光面爆破破，并进进行科学学施工管管理。关键词：复复合式衬衬砌、通通风、照照明、全全断面爆爆破AbstrracttHe shhan tunnnell ass thhe

2、eexprressswayy onne. Whicch iis tthe keyy prrojeect of exppressswaay ccoillingg thhe ccityy. TThe dessignn off caave passsagge aadoppts whiittlles thee baambooosttylee hoole dooor, styyle in ordder to loook pprettty goood. As tto lliniing cutttinng, commpossitee sttylee iss myy chhoicce llighhtlyy e

3、xxcavvatee iss myy waay ffor thee beeginnninng oof ccavee paassaage as welll aas eentiire linningg cuuttiing. Enntillatiion in thee tuunneel iis aadopptedd inn thhe eeffllux styyle macchinne ddireectiion wayy. IIn aaddiitioon, 10 serriesss oof 220 aair-bloowerrs wwhicch ddimeeterr arre 111200mm. Naa

4、triium ligghtiing is forr liighttingg. WWhenn buuilddingg itt, iit wwilll bee exxploodedd alll-aarouund wayy annd ssomooothh suurfaace willl bbe lleftt affterr exxploodinng. In tthe couursee off prracttisingg thhe sscittntiificc maanaggemeent willl bbe aa neecesssarry sstepp.Key wwordds : Coompoosit

5、te sstylle lliniing cutttinng 、Venntillatiion、Ligghtiing、Expploddingg inn alll-aarouund wayy.目 录摘要111 概况221.1工程程概况 21.2隧道道设计依依据 21.3设计计标准 21.4地形形地貌、地地质、地地震情况况 21.5水文文、气象象 31.6交通通情况 31.7水 41.8供电电 41.9通信信 41.10技技术标准准 4总体设计52.1隧道道位置选选择 52.2隧道道线形设设计 52.3隧道道横断面面设计 52.4洞口口设计 72.5建筑筑材料 83 衬砌设设计1103.1衬砌砌类型

6、1003.2衬砌砌基本尺尺寸拟定定 1003.3衬砌砌内力计计算 1003.4衬砌砌设计 1994 隧道道运营设设施及其其设计304.1通风风设计 3004.2照明明设计 4224.3紧急急停车带带 4664.4人行行、车行行连通通通道 4774.5消防防 4885 隧道道施工组组织515.1场地地布置 5115.2施工工方案比比较 5115.3施工工方案选选择 5225.4隧道道施工前前的准备备工作 522隧道施工测测量与监监控测量量 546.1隧道道施工测测量 5446.2施工工监控量量测 5667 隧道道开挖施施工627.1洞门门 6227.2明洞洞施工方方案 6227.3爆破破设计 6

7、337.4道路路施工的的除渣运运输 7118 隧道道衬砌施施工728.1隧道道衬砌一一般规定定 7228.2衬砌砌类型 7228.3超前前支护 7338.4初期期支护 7448.5仰拱拱及二次次衬砌 8009 隧道道施工防防排水839.1洞内内施工排排水 8339.2结构构防排水水 8339.3防排排水施工工 8449.4变截截面地段段防水处处理 8669.5富水水地段防防水处理理 87710 隧隧道施工工期间的的通风 88811 洞洞内路面面及其它它附属91111.1路路面基层层施工 91111.2附附属工程程 91112 设设备、人人员、材材料、工工期计划划93313 安安全、保保障措施施

8、97713.1安安全保证证措施 97713.2质质量保证证措施 98814 环环境保护护措施100015 致致谢102第一章 概况1.1 工程概概况1.2 设计依依据本设计依据据JTGGD70020004公路路隧道设设计规范范，JTJJ001188公路路工程技技术规范范，GBJJ8685锚喷喷混凝土土支护技技术规范范，公公路隧道道通风照照明设计计规范等等进行设设计计算算。1.3 设计标标准全线按公公路工程程技术标标准（JTGGB01120003）中规规定段双双向六车车道高速速公路标标准建设设，按设设计车速速1000km/h。1.4地形形地貌、地地质、地地震情况况 地质、地地貌、地地震情况况见隧

9、道道设计资资料。1.5 交交通情况况本段所在区区域公路路交通网网很发达达，现有有交通均均可用于于筑路材材料等运运输，但但部分道道路建设设标准较较低，作作为施工工运输道道路尚须须与有关关部门协协商。1.6 水水沿线山溪、小小型水库库、池塘塘等分布布较多，可可就近取取水。大大潮及旱旱季砼工工程施工工用水需需检验合合格方可可使用。附附近基本本有自来来水设备备，可供供应生活活用水。1.7 电电 沿线村庄密密集，电电力线、网网分布齐齐全，施施工时与与有关部部门协商商后可就就近利用用。同时时配备大大型发电电设备，以以满足电电力短缺缺时施工工需要。1.8 通通讯沿线村庄可可引接通通信线路路。1.9 技技术标

10、准准起讫桩号：左洞：ZK1116+15+ZK1116+5055右洞：ZKK1166+455+ZKK1166+5335；隧道全长：4900m;净高：5.0m；净宽：144.255m；洞门形式：削竹式式洞门；纵坡类型：单向坡坡 坡率：2.22%；无超高高；设计车速：1000km/h；设计交通量量：50000辆辆/h。总体设计2.1 隧隧道选址址：鹤山隧道位位置的选选择满足足公路路隧道设设计规范范的要要求。本本隧道按按分类属属于短隧隧道，通通常在确确定线路路时，要要在多个个路线方方案中，根根据地形形图和各各种资料料进行技技术、经经济的比比较之后后，最后后确定一一条路线线，线形形对隧道道很重要要，一般

11、般隧道的的平面线线形以采采用直线线或大半半径曲线线为好。隧隧道位置置选择在在稳定的的地层中中，尽量量避免穿穿越工程程地质和和水文地地质极为为复杂以以及严重重不良地地段，当当必须通通过时，要要有切实实可靠的的工程措措施。在在本隧道道中，考考虑到洞洞口出地地形有些些复杂，但但隧道为为短隧道道，当设设置平曲曲线时，隧隧道会车车视距与与停车视视距很难难满足要要求，综综合考虑虑，隧道道采用直直线形。2.2 隧道纵纵断面设设计：隧道内的纵纵坡形式式，根据据公路路隧道设设计规范范，可可设置单单面坡和和人字坡坡两种。隧隧道内纵纵面线应应考虑行行车安全全性，营营运通风风规模、施施工作业业效率和和排水要要求。隧隧

12、道纵坡坡不应小小于0。3%，一般般情况下下不应大大于3%，当受受地形等等条件限限制时，高高速公路路、一级级公路的的中、短短隧道可可适当加加大，但但不宜大大于4%。当采采用较大大纵坡时时，必须须对行车车安全性性、通风风设备和和营运费费用、施施工效率率的影响响等做充充分的技技术、经经济综合合论证。综合以上所所述，本本隧道属属于短隧隧道，所所以选择择单向坡坡对运行行通风、排排水有利利。但在在施工中中，由于于水量较较不均匀匀，在施施工中充充分考虑虑设计要要求，以以求达到到更好的的施工效效率，设设计隧道道纵坡为为2.22%。2.3 隧道横横断面设设计2.3.11 建筑限限界（1）隧道道横断面面设计主主要

13、是对对隧道净净空的设设计。隧隧道净空空是指隧隧道衬砌砌的内轮轮廓线所所包围的的空间。隧隧道净空空是根据据“建筑限限界”确定的的。“限界”是一种种规定的的轮廓线线，这种种轮廓线线以内的的空间是是保证车车辆安全全运行所所必需的的。是建建筑物不不得侵入入的一种种限界。（2）公路路隧道建建筑限界界包括车车道、路路肩、路路缘带、人人行道等等的宽度度及车道道、人行行道的净净高。鹤鹤山隧道道建筑限限界如图图2-1所示。图2-11 公路隧隧道建筑筑限界图中：H建筑限限界高度度，根据据规范规规定，高高速公路路、一般般公路中中取5.0m;W行车车道宽度度，取33.75mm；左侧向向宽度，0.50m;右侧向向宽度，

14、1.0m;J检修修道宽度度，0.75mm;h检修修道高度度，0.25mm;建筑限限界左顶顶角宽度度，0.50mm;建筑限限界右顶顶角宽度度，1.0m;i隧道道路面横横坡，为为单面坡坡，且为为2%.（3）公路路隧道横横断面设设计，除除满足隧隧道建筑筑限界的的要求外外，还应应考虑洞洞内路面面排水检检修、通通风照明明、消防防、内装装监控等等设施的的所需空空间，还还要考虑虑仰坡曲曲率的影影响，并并根据施施工方法法确定出出安全经经济合理理的断面面形式和和尺寸。鹤鹤山隧道道断面布布置可见见大图：图I隧道为短隧隧道，故故不设紧紧急停车车带。2.4 洞洞口、洞洞门2.4.11 洞口 根根据地形形条件，结结合防

15、排排水要求求，以“早进洞洞，晚出出洞”为原则则确定洞洞口位置置，由于于三车道道隧道跨跨度大，净净空高，一一般情况况下成洞洞面处边边坡及仰仰坡高度度接近220m，为为了保证证边仰坡坡的稳定定，尽量量恢复洞洞口自然然景观，洞洞口段均均设一段段明洞。2.4.22 洞门（1）机场场段洞口口地形较较缓，地地质条件件差，经经综合分分析采用用削竹式式洞门，边边仰坡1：1.5，用正正六边形形制混凝凝土空心心块铺设设，空心心植草，明明洞段边边、仰坡坡采用土土锚喷混混凝土防防护。洞洞门形式式见图2-3 图2-3 削竹式式洞门（2）鹤山山隧道采采用明洞洞出洞，洞洞门上部部无回填填土石，荷荷载较小小，且对对洞门下下部

16、地基基进行了了土石置置换，灰灰土回填填夯实处处理加固固，地基基承载力力较好，故故明洞洞洞门按照照构造要要求设计计，不需需进行洞洞门计算算及验算算。2.5 建建筑材料料根据公路路隧道设设计规范范，所所选取的的建筑材材料如下下：（1）明洞洞衬砌，钢钢筋混凝凝土二次次衬砌及及洞内沟沟管采用用C25混凝土土，素混混凝土二二次衬砌砌采用C20混凝土土，初期期支护采采用C20喷射混混凝土，仰仰拱回填填采用C10混凝土土。（1）直径径d5 m时，取取=0.1.则 =66.933在矿山法施施工条件件下，IV类围岩岩取，即即=17.3255m根据鹤山隧隧道工程程地质横横断面图图，按式式3-5、式3-6判断类围岩

17、岩区的隧隧道最大大埋深高高度hMAXX和最小小埋深高高度hMINN， hMAX=h地面面高程-h设计计高程-h隧道道净空高高 式式3-5hMIN=h地面面高程-h设计计高程-h隧道道净空高高 式式3-6然后，选取取两者的的平均值值h来加以以判断，即= 110.8866mm则有：，该该隧道在在类围岩岩分布区区段内为为浅埋。B、围岩压压力计算算依照公路路隧道设设计规范范推荐荐的浅埋埋隧道荷荷载计算算方法，隧隧道围岩岩压力采采用式3-7进行计计算， 式3-7式中：隧道上上覆围岩岩重度，；隧道埋埋深，坑坑顶至地地面的距距离，m；坑道宽宽度，m；滑动面面的摩擦擦角，度度，类围岩岩中；作用在在隧道顶顶部的

18、总总垂直压压力；作用在在支护结结构上的的均布荷荷载，MPa；侧压力力系数,由式3-8计算； 式3-8其中按式3-99计算， 式3-9其中：破裂面面与水平平面的夹夹角，度度；围岩计计算摩擦擦角，度度，查表表得；作用在支护护结构两两侧的水水平侧压压力分别别按式3-10、式3-11计算， 式3-10 式3-11侧压力视为为均布压压力时按按式3-12计算， 式3-12其中,H=2.4436 m, =15.85mm, ,。（2）III类围岩岩、III类围岩岩鹤山隧道III、III类围岩岩根据规规范规定定，按构构造要求求设计。2 内力计计算（1）IVV类围岩岩A、建立近近似结构构模型依据设计院院的初步步设

19、计并并结合隧隧道建筑筑结构形形式的安安全性验验算结果果以及建建筑界限限的要求求，将类围岩岩分布区区内隧道道结构内内力计算算模型设设置为曲曲墙式拱拱。 B、曲墙式式衬砌内内力计算算在曲墙式衬衬砌内力力计算中中，考虑虑围岩弹弹性抗力力影响，采采用抗力力分布规规律理论论来进行行暗洞衬衬砌内力力计算，并并采用下下述假定定，计算算图如图图3-1。 图 33-1 暗洞衬衬砌内力力计算图图抗力区的上上零点在在拱顶两两侧45附近的的点（），下下零点在在拱脚点点，最大大抗力值值发生在在点，点的的位置约约在抗力力区的高高度处，即即，或者者在最大大跨度附附近。段段抗力图图形按二二次抛物物线分布布，可利利用式3-13

20、进行计计算, 式3-13段的抗力图图形考虑虑边墙刚刚度较大大，且外外缘一般般为直线线形，本本身弹性性变形较较小，故故假定其其与高度度成直线线比例关关系。曲墙式衬砌砌作为墙墙脚弹性性固定于于围岩上上，两侧侧受围岩岩约束的的无铰尖尖拱来计计算，其其结构如如图 33-2所示。由由于墙底底摩擦力力较大，可可略去水水平位移移影响，故故墙底只只考虑转转角。图 3-2墙底转转角计算算图边墙底部的的转角可可按式3-14确定， 式3-14式中： 。可列出下列列方程组组3.15， 方程组3-15方程中， 其中：任意截截面中心心至抗力力最大截截面的垂垂距。将中的代入入方程组组，可得得求解冗冗力，和的方程程组3-16

21、：方程组33-166其中，校正系系数，一一般取0.50.8。求得，和值值后，衬衬砌任意意截面的的内力可可按式3-17、式3-18计算， 式3-17 式3-18计算截面结结果可用用式3-19、式3-20、式3-21校核， 式3-19 式3-20 式3-21其中，边墙基基底的转转角，。 在在冗力和和荷载作作用下，基基本结构构的内力力和变形形与原结结构完全全相同，可可利用产产生的弯弯矩图来来求变形形，计算算简图如如图3-3，图iiMiMlix2x1ix2x1qe 3-iiMiMlix2x1ix2x1qe 任意截面的的径向位位移可由由式3-22求得， 式3-22式中，在全部部荷载、弹弹性抗力力及冗力力

22、共同作作用下，基基本结构构产生的的弯矩，即即结构计计算结构构的弯矩矩；单位径径向作用用于点在在基本结结构产生生的弯矩矩。按上式求算算径向位位移时，通通常根据据经验预预先假定定弹性抗抗力分布布规律；当抗力力分布无无法假定定时，可可用不记记抗力的的代替求得得在全部部荷载及及冗力作作用下的的，乘以以值，作作为抗力力的第一一次近似似值，再再利用式式3-24计算，逐逐次接近近。根据鹤山隧隧道的具具体情况况结合上上述理论论进行计计算。由式3-13可得，其中，又MPa所以则计算得到到曲墙拱拱的最大大抗力及及其分部部关系为为，边墙低部的的转角可可按式3-14确定，其中，然后，用方方程组3-15求解冗冗力，和，

23、其中，为上上拱计算算高度，取取为5.86mm，并且令的假假设值均均为1，所以以可得，（2）III类围岩岩、III类围岩岩II类围岩岩、III类围岩岩的内力力计算均均可按上上述方法法得到。II类围岩岩、III类围岩岩可按构构造要求求设计。34衬砌砌设计鹤山隧道的的衬砌设设计采用用工程类类比设计计、理论论计算以以及现场场监控量量测三种种途径相相结合的的办法进进行具体体操作。在在工程类类比法中中介绍比比较相似似隧道的的衬砌类类型和方方案；而而理论计计算则包包括预支支护设计计、初期期支护设设计和二二次衬砌砌设计三三大部分分内容。3.4.11预支护护设计预支护指预预先设于于隧道轮轮廓线以以外一定定范围内

24、内的支护护或与开开挖面后后方的支支护的共共同组成成的支护护系统，是是有效的的辅助施施工措施施。可以以在隧道道开挖后后至洞顶顶支护结结构产生生支护作作用前的的时段内内，支承承临空的的岩体，从从而维持持开挖面面的围岩岩稳定。鹤山隧道预预支护选选用超前前锚杆，小小导管注注浆及管管棚，详详见表3-1，1 超前锚锚杆设计计超前锚杆又又称斜锚锚杆，是是沿隧道道纵向在在拱上轮轮廓线外外一定范范围内向向前上方方斜插角角，或者者沿隧道道横向在在拱脚附附近以下下方倾斜斜一定外外插角的的密排沙沙浆锚杆杆。前者者为拱部部超前锚锚杆，后后者称为为边墙超超前锚杆杆。拱部部超前锚锚杆用支支托拱上上部临空空面的围围岩，起起插

25、板作作用。边边墙超前前锚杆在在我们采采用的先先拱后墙墙法开挖挖边墙的的过程中中，将起起拱线附附近岩体体所承受受的较大大拱部荷荷载传递递至深部部围岩，从从而提高高了施工工中的围围岩稳定定性。表 3-1预支护护类型 类型适用条件技术要求超前锚杆III级围岩，开开挖临空空面后的的数小时时内可能能剥落或或局部坍坍塌的岩岩块沿拱上部的的纵向或或沿拱脚脚附近的的横向设设砂浆锚锚杆小导管注浆浆级围岩自自稳能力力很低沿拱上部的的纵向或或沿拱脚脚附近的的横向设设4250mmm，长35m花管，管管内注浆浆管棚级及以上上围岩，无无自稳能能力沿隧道外缘缘设800mm，长L10mm的花管管，管内内注浆，管管外端支支于钢

26、架架上超前锚杆设设计锚杆杆参数按按经验选选取（1）锚杆杆直径：IIII级围岩为1822mmm，级围岩为2024mmm。（2）锚杆杆长度：一般为为35m，与钻钻孔机具具的钻眼眼能力和和开挖工工序循环环进尺相相配合，拱拱部超前前锚杆纵纵向两排排之间应应重叠11m以上上的水平平搭接段段。（3）锚杆杆间距：IIII级围岩为4060ccm，级围岩为3050mmm。（4）锚杆杆外插角角：拱部部IIII级围岩为530，= 4 * ROMANIV级围岩拱拱部为1020；边墙墙为1030。填充充砂浆标标号200号，并并选用早早强砂浆浆。2 小导管管注浆设设计小导管是沿沿隧道纵纵向在拱拱上部开开挖轮廓廓线外一一定

27、范围围内向前前上方倾倾斜一定定角度，或或者沿隧隧道横向向在拱脚脚附近向向下方倾倾斜一定定角度的的密排注注浆花管管。注浆浆花管的的外露端端通常支支于开挖挖面后方方的格栅栅钢架上上，共同同组成预预支护系系统。注浆小导管管既能加加固洞壁壁一定范范围内的的围岩，又又能支托托围岩其其支护刚刚度和预预支护效效果均大大于超前前锚杆。对对于我们们隧道施施工中可可能碰到到的砂土土层、砂砂卵（砾砾）石层层、断层层破碎带带、软弱弱围岩浅浅埋段等等地段很很有帮助助。小导管注浆浆设计锚锚杆参数数按经验验选取，（1）小导导管直径径：小导导管用4250mmm热轧无无缝钢管管加工制制成，长长度35m。（2）小导导管构造造：小

28、导导管前部部应钻注注浆孔。孔孔径为68mm，孔间间距1020ccm，并呈呈梅花形形布置。前前端加固固成锥形形，尾部部长度不不小于330cmm，作为为不钻注注浆孔的的预留止止浆段。小导管注浆浆参数按按以下选选取：压压注浆泥泥砂浆水水灰比。当围围岩破碎碎，岩体体止浆效效果不好好时，同同样可以以采用水水泥水玻璃璃双液注注浆。注注浆压力力控制在在0.51.00MPaa，必要要时在孔孔口设止止浆塞；小导管管环向设设置间距距一般为为2050ccm，外插插角1030。两组组小导管管间纵向向水平搭搭接长度度不小于于1000cm。3 管棚设设计管棚是将钢钢花管安安插在已已钻好的的孔中，沿沿隧道开开挖轮廓廓线外排

29、排列形成成的钢管管棚，管管内注浆浆，必要要时还可可加钢筋筋笼，并并与强有有力的型型钢钢架架组合成成预支护护系统以以支承和和加固自自稳能力力极低的的围岩，对对防止软软弱围岩岩的下沉沉、松弛弛和坍塌塌等有显显著的效效果。导管参数按按经验选选取：导导管为热热轧无缝缝钢管，外外径801800mm，长度度为1045m，分段段安装，分分段长度度为46m，两段段之间用用“V”型对焊焊或丝扣扣连接；导管上上须钻注注浆孔，孔孔径为1016mmm，孔间间距为1520ccm，呈梅梅花型布布置。导导管的尾尾部留有有不钻孔孔的止浆浆段；导导管中可可以增设设钢筋笼笼，以提提高导管管的抗弯弯能力。与与管棚配配合使用用的钢架

30、架，可采采用钢轨轨、H型钢及及钢管的的加工而而成。3.4.22 初期支支护设计计初期支护指指锚杆喷喷射混凝凝土支护护，在杨杨家川隧隧道中采采用了钢钢筋网和和钢架配配合支护护。1 喷射混混凝土支支护设计计（1）喷射射混凝土土支护设设计厚度度的计算算对于喷层的的抗局部部冲切破破坏或粘粘结破坏坏的计算算如下，A.按冲切切破坏计计算喷层层厚度，可可按式3-23计算， 式3-23式中，不稳定定岩块重重力，kg；喷射混混凝土设设计抗拉拉强度，MPa；不稳定定岩块露露出面周周边长度度，cm；安全系系数，取取2.5。根据鹤山隧隧道的具具体情况况计算，IV类围岩岩分布区区：cm其中，=2272.43MMPa，=

31、100MPaa，=4.556m，=2.5。III类围围岩分布布区、II类围岩岩分布区区的情况况按构造造设计。B.按粘结结破坏计计算喷层层厚度，可可按式3-24计算。 式3-24式中，喷层与与岩面间间的粘结结强度，MPa； 其他符符号意义义同前。同样根据鹤鹤山隧道道隧道的的具体情情况计算算，IV级围岩岩分布区区：cmm其中，=2272.43MMPa，=300MPaa，=4.556m，=2.5。III级围围岩分布布区的情情况按构构造设计计。所以得出结结论：喷喷射混凝凝土与岩岩石的粘粘结强度度，与岩岩体强度度、岩面面粗糙及及洁净程程度等有有关，一一般情况况是，在硬硬岩中，粘粘结强度度能满足足要求，当

32、当喷层厚厚度1100mmm时，多多为冲切切破坏；当喷层层厚度1000mm时时，粘结结强度较较低时，喷喷层可能能为粘结结破坏。（2）钢筋筋网喷射射混凝土土支护设设计鹤山隧道施施工的特特殊地段段，必须须考虑架架设钢筋筋网来辅辅助支护护。钢筋筋网可提提高喷射射混凝土土的抗剪剪和粘结结强度，有有利于抵抵抗岩石石塌落和和承受冲冲击荷载载，能提提高喷层层的整体体性，使使其应力力分布均均匀，从从而减少少混凝土土的收缩缩和喷层层裂缝。在在变形大大而自稳稳性差的的软弱围围岩的混混凝土喷喷层中，应应设置12层钢筋筋网。当当隧道掘掘进遇到到喷层与与土砂层层一起剥剥落时，此此时可以以安设防防剥落钢钢筋的网网眼较密密的

33、钢筋筋网效果果会很好好。钢筋网喷射射混凝土土支护设设计应符符合下列列要求：A、钢筋网网喷射混混凝土的的厚度不不应小于于1000mm，且且不能大大于2550mmm；B、钢筋网网按构造造要求设设计，钢钢筋直径径一般为为412mmm，我我们具体体施工时时可以参参考选用用直径在在610mmm范围围内的钢钢筋；C、钢筋间间距考虑虑布置在在1503000mm范范围之间间；D、钢筋网网保护层层厚度不不应小于于20mmm。2 锚杆支支护设计计：锚杆在衬砌砌中取到到的作用用有：悬悬吊作用用、组合合梁作用用、加固固作用。锚杆支护设设计参数数计算（锚锚杆局部部加固计计算）（1）锚杆杆加固拱拱部危岩岩计算，一一般按悬

34、悬吊原理理确定锚锚杆参数数，计算算简图如如图3-4，图 3-4 锚杆计计算图A、所需锚锚杆截面面面积按按式3-25、式3-26计算（锚锚杆将重重力为的的危岩锚锚固在稳稳定岩体体上，危危岩使锚锚杆产生生拉力和和剪力， 式3-25 式3-26式中， NN危岩使使锚杆产产生的拉拉力， 按式3-27计算： 式3-27 Q危岩岩使锚杆杆产生的的剪力，按按式3-28计算： 式3-28钢筋抗抗拉设计计强度，MPa；钢筋抗抗剪设计计强度，MPa；锚杆与与地质结结构面的的夹角，度度；锚杆与与铅垂线线的夹角角，度；安全系系数，一一般取为为2.4。并且可按式式3-29直接计计算钢筋筋直径d， 式3-29式中符号意意

35、义同前前。根据鹤山隧隧道的具具体情况况计算，IV级围岩岩分布区区：cmm2cm2cm其中，kNNkN=20，=5，=2772.443kNN，=3440MPPa（按II级钢筋筋设计强强度选用用），00.555，=2.4。III级围围岩分布布区的情情况按构构造设计计。B、锚杆长长度计算算，按式式3-30计算， 式3-30式中，锚杆固固端长度度，cm，具体体按式3-31计算， 式3-31其中，砂浆与与钢筋的的粘结力力，MPa；钢筋抗抗拉设计计强度，MPa；锚杆钢钢筋直径径，cm；安全系系数，一一般取为为2.0。锚杆外外露长度度，cm，考虑虑设置托托板、钢钢筋网等等要求，外外露长度度按规定定取为115

36、cmm，但此此时不能能超过喷喷射混凝凝土的厚厚度；锚杆加加固围岩岩厚度，cm，一般般用声波波由现场场测定。具体计算、和的大小小，IV级围岩岩分布区区：锚杆固端长长度：cm其中，=33MPaa（选用用螺纹钢钢筋），=340MPa（II级钢筋抗拉设计强度），=1.35cm，=2.0。锚杆加固围围岩厚度度：的取值值一般由由声波现现场测定定，我们们按IV类围岩岩特性并并参考选选取以往往经验值值得到：cm锚杆外露长长度：cm所以IV级级围岩分分布区内内的设计计锚杆长长度为：mIII级围围岩分布布区的情情况按构构造设计计。（2）锚杆杆对侧壁壁危岩的的加固计计算,计算简简图如图图3-5，图3-55锚杆加加固

37、侧避避危岩计计算图依据计算示示意图，用用锚杆加加固侧壁壁岩块，阻阻止其沿沿裂面下下滑，即即可验算算抗滑稳稳定性。沿裂面下滑滑力，按按式3-32计算， 式3-32抗滑力按式式3-33计算， 式3-33当时，岩块块处于稳稳定状态态。其中中，为锚锚杆拉力力，按计计算。当当考虑安安全系数数后，锚锚杆所需需面积按按式3-34计算， 式3-34式中，裂面的内内摩擦角角，度；其他符号意意义与前前面相同同。根据鹤山隧隧道具体体情况计计算，IV级围岩岩分布区区：沿裂面下滑滑力为：kN抗滑力为：kN得到，则此此时岩块块处于稳稳定状态态。当考虑安全全系数后后，锚杆杆所需面面积为：cm2式中，=335，其他他同前。3

38、.4.33 二次衬衬砌设计计二次衬砌宜宜采用等等厚薄形形马蹄形形断面，在在圆、弧弧、直线线间应圆圆顺连接接。II类围岩岩的二次次衬砌不不受力或或受力不不大，根根据施工工和构造造要求确确定衬砌砌厚度，通通常采用用二次衬衬砌的最最小厚度度，一般般为300cm。IIII级及以上上围岩复复合式衬衬砌按承承载结构构设计，为为发挥围围岩自承承作用，允允许围岩岩与支护护衬砌有有一定变变形，故故二次衬衬砌不宜宜太厚（不不宜大于于45ccm），一一般取为为45ccm。并并且，仰仰拱衬砌砌的厚度度为600cm。为保证隧道道衬砌、通通信信号号和供电电线路等等设施正正常使用用，隧道道衬砌应应根据要要求采取取防水措措施

39、。当当有地下下水时，初初期支护护和二次次衬砌之之间可设设置塑料料板防水水层或采采用喷涂涂防水层层，也可可采用防防水混凝凝土衬砌砌；当地地下水小小时，仅仅在公布布设置防防水层。防防水层一一般采用用全断面面不封闭闭的无压压式，也也可用全全断面封封闭的有有压式。防防水层应应在初期期支护变变形基本本稳定后后、二次次衬砌灌灌注前施施作。最后，得出出鹤山隧隧道衬砌砌设计参参数，如如表3-2所示，表3-22 衬砌设设计参数数 项目单位围岩级别表1-1-3隧道道复合式式衬砌支支护参数数= 5 * ROMANVIV III超前支护类 型mm5055小导管管小导管间 距cm4040长 度m4.54初期支护喷射混凝

40、土厚度25号cm252015径向系统锚杆直 径mm252522长 度cm350300300锚 杆布 置cm10088010011001201120钢筋网钢拱架直 径mm666钢 筋布 置榀间距cmcm1515575151557515155无二次衬砌25号混凝土cm605045仰拱cm6050第四章 隧道运运营设施施及其设设计4.1 通通风设计计4.1.11 调查 1 交交通量历历时变化化包括随随小时、星星期、季季节、和和年的变变化情况况，尤其其交通量量逐年变变化的情情况，是是进行通通风规划划分期实实施的主主要依据据。对难难以区分分的大型型载货车车、大型型车、小小型车，而而不能区区别发动动机的种

41、种类，因因而为保保证安全全，常把把大型货货车和客客车视为为柴油车车。2 冻害调调查对设设计尤为为重要，气气温、气气压、温温度等是是通风计计算和设设备选型型的重要要参数。4.1.22 通风方方式可按下列方方法初步步判定是是否设置置机械通通风。由于本隧道道为单向向交通隧隧道，则则可用公公式4-1 式4-1式中：L隧道长长度（m）； N设计交交通量（辆/h）。 其其中L、N为设计计资料给给定，取取值为N=50000辆辆/h，L=4990m由上式，得得 449050000=2.4451106 21066以上只是隧隧道是否否需要机机械通风风的经验验公式，只只能作为为初步判判定，是是否设置置风机还还应考虑

42、虑公路等等级、隧隧道断面面、长度度、纵坡坡、交通通条件及及自然条条件进行行综合分分析，由由初步设设计可知知知本设设计需要要机械通通风。4.1.33 通风方方式的选选择 1 机机械通风风方式可可分为纵纵向式、半半横向式式、全横横向式以以及在这这三种基基础上的的组合通通风方式式。 2 选选择机械械通风方方式考虑虑下列因因素： （11）交通通条件 （22）地形形、地物物、地质质条件 （33）通风风条件 （44）环境境保护要要求 （55）火灾灾时的通通风条件件 （6）维护护与管理理水平（7）分期期实施的的可能性性 （8）工程程造价、营营运电力力费、维维护管理理费 3 鹤山隧隧道为射射流式纵纵向通风风，

43、其特特征形式式是由射射流风机机群升压压，适风风长度为为25000左右，工工程造价价低，分分期实施施容易，技技术难度度不高，营营运费用用低，但但洞内环环境噪声声较大，排排烟不变变，不易易管理维维护。通通风系统统略图见见图4-1 图 44-1装有射射流式风风机的纵纵向式通通风4.1.44 污染空空气的稀稀释标准准 1 隧道道通风主主要是对对一氧化化碳、烟烟雾和异异味进行行稀释。对对一氧化化碳进行行稀释的的目的是是保证卫卫生条件件；对烟烟雾进行行稀释的的目的是是保证行行车安全全；对异异味进行行稀释的的目的是是提高隧隧道内的的行车舒舒适性。公公路隧道道中，汽汽车排放放出的废废气中的的有害物物质很多多。

44、其中中一氧化化碳对人人体健康康的影响响比较突突出，且且将其稀稀释至无无害于人人体健康康的需风风量常是是最多的的，故通通风设计计时以将将其浓度度控制在在一定的的安全限限度内，作作为主要要的设计计指标之之一，即即CO的设计计浓度。 2 COO设计浓浓度 本隧道采采用纵向向是通风风，CO设计浓浓度可按按公路路隧道通通风照明明设计规规范查查表按中中插值法法的再加加上50pppm。设计计隧道长长度为4490mm，查表表知。 3 烟雾雾设计浓浓度鹤山隧道采采用纳光光灯光源源，烟雾雾设计应应按规范范查表。设设计车速速为1000kmm/h，k（m2）=0.000655m-11 。4.1.55 需风量量1 CO

45、排排放量应应按式4-2计算 式4-2式中：隧道全全长CO排放量量（m3/s）；CO基基准排放放量（m3/辆km）；考虑CCO车况系系数查表表取1.0；车密度度系数，查查表取0.6；考虑CCO的海拔拔高度系系数，海海拔高度度取7660m查查表取1.118；考虑CCO的车型型系数，查查表；考虑CCO的纵坡车速系系数，查查表取1.4； n车型类类别数；相应车车型的设设计交通通量（辆辆/h）查表表。由上式，得得0.016659mm3 /ss 2 稀释CCO的需风风量应按按式4-3计算 式4-3式中：隧道全全长稀释释CO的需风风量（m3/s）；标准大大气压（KN/m2）取1011.3225 KKN/mm

46、2； CO设设计浓度度，经前前面计算算为3000pppm；隧道设设计气压压（KN/m2），取1200KN/m2；标准气气压（K）取2733K；隧道道夏季的的设计气气温（K）取3022K； 由上式，得得 = =551.6653 烟雾排排放量应应按式4-4计算 式式4-4式中：隧道全全长烟雾雾排放量量；烟雾基基准排放放量（m2/辆km）可取取2.55 m22/辆km；考虑烟烟雾的车车况系数数，查表表取1.0；考虑烟烟雾的海海拔高度度系数，查查表取1.009；考虑烟烟雾的纵纵坡车速系系数，查查表取1.0；考虑烟烟雾的车车型系数数，查表表；柴油车车车型类类别数，查查表。由上式，得得 = =2.6377

47、8m33/s4 稀释烟烟雾的需需风量应应按式4-5计算 式4-4式中：隧道全全长稀释释烟雾浓浓度的需需风量（m3/s）；烟雾设设计浓度度（m-1）查查表取00.00065 m-11。由上式，得得 =4055.822 m33/s5 稀释空空气中异异味的需需风量隧道空间不不间断换换气频率率，不宜宜低于每每小时5次；采采用纵向向式通风风的隧道道，隧道道内换气气风速不不应低于于2.55m/s。4.1.66 通风计计算1 一般规规定（1）在所所设计的的通风计计算中，风风机及交交通通风风力提供供的风压压和风量量必须满满足需风风量的要要求。（2）应根根据通风风计划，初初步设计计，技术术设计和和施工图图设计等等不同阶阶段，进进行粗略略或详细细的通风风计算。（3）在隧隧道通风风计算中中可把空空气作为为不可压压缩的流流体对待待；隧道道内的空空气流可可作为不不随时间间变化的的恒定流流处理，且且视汽车车行驶也也为恒定定流。在在标准大大气压状状态下的的空气物物理量可可按表4-1取值。 表4-1空气物物理量容重(KKN/mm3)11.777密度(kkg/mm3)1.20运动粘滞系系数(m2/s)1.5210-5（4）隧道道壁面摩摩阻损失失系数及及人口损损失系数数应根据据隧道或或风道的的断面当当量直径径和壁面面