人字坡形单洞双向隧道二级公路设计

梁家院隧道综合设计(长安大学公路学院西安710064)摘要：本设计按照“新奥法”施工的要求，对某山岭重丘二级公路上的梁家院隧道进行了综合设计。主要内容包括：路线方案的拟定比选、隧道横纵断面设计、隧道衬砌结构设计、路基路面防排水及管线沟槽设计以及施工组织设计，并进行了隧道二次衬砌的结构计算，同时还完成了隧道通风、照明的计算及设计。关键词：隧道新奥法防排水衬砌结构通风照明监控测量结构计算ComprehensiveDesignoftheLiangJiaYuanTunnelChangyongCao(TheHighwayCollegeofChang’anUniversityXi’an710064)ABSTRACT:AccordingtotheconstructionrequirementsofNATM,thecomprehensivedesignismadeforLiangJiaYuanTunnelwhichisincludedinasecondaryroadofthemountainousarea.Thisdesignpaperincludesthefollowingseveralaspects:thedesignandcontrastofthetunnelroute,thedesignofthetransectandverticalsectionofthetunnel,theliningstructuredesign,thewaterproofanddrainagesystemofthepavementandsubgrade,thedesignofconstructionorganization,andcalculationofthesecondlining,thepaperalsocontainsthecalculationanddesignofventilationandlightingsystem.KEYWORD:tunnel;NATM;waterproofanddrainagesystem;liningstructure;ventilation;lighting;monitoringsurvey;.structuralcalculation;目录第一章隧道设计说明书一、隧道设计概况----------------------------------------------------3二、隧道设计标准规范------------------------------------------------3三、隧道主要技术标准------------------------------------------------3四、隧道工程水文地质------------------------------------------------31.自然地理概况----------------------------------------------------32.地质构造特征----------------------------------------------------43.水文地质条件----------------------------------------------------64、不良地质现象---------------------------------------------------75、隧道围岩级别---------------------------------------------------86、隧道稳定性评价-------------------------------------------------8五、隧道设计概要--------------------------------------------------------91、隧道洞口设计---------------------------------------------------92、隧道横断面设计-------------------------------------------------93、洞门设计-------------------------------------------------------94、衬砌结构设计---------------------------------------------------95、防排水设计-----------------------------------------------------106、路面及内装饰设计-----------------------------------------------117、紧急停车带设计-------------------------------------------------118、洞内检修道设计-------------------------------------------------119、现场监控量测---------------------------------------------------1110、通风照明设计--------------------------------------------------1211、环境保护------------------------------------------------------1312、施工方案及注意事项--------------------------------------------1413、监控系统和防灾系统--------------------------------------------16第二章梁家院隧道Ⅴ级围岩二次衬砌结构计算------------------------------19第三章梁家院隧道通风计算----------------------------------------------34第四章梁家院隧道照明计算----------------------------------------------39第五章翻译原文------------------------------------------------------43第六章英语译文------------------------------------------------------50第七章致谢和感想----------------------------------------------------56主要参考文献---------------------------------------------------------57第一章隧道设计说明书一、隧道设计概况梁家院隧道位于连接崖家院子、梁家院、北沟地区的山岭二级公路区段上，该地区为山岭重丘区，山势陡峭，地质地形复杂，山脉大致成西北——东南走向，其中最低标高1208.4m,最高标高1859.6m。该隧道拟设计为单洞双向隧道，入口桩号K0+820，出口桩号K3+96，全长2276m，采用人字坡形，坡度为2.0%，两端设置明洞，其中西南A洞口明洞长19m，东北B洞口明洞长26m。隧道行车道宽度按照设计行车速度60km/m考虑。明洞施工按明挖法施工，暗洞按“新奥法”施工。隧道衬砌结构设计采用“新奥法”复合式衬砌，并采用高压钠灯光电照明、射流风机机械通风；隧道洞门形式主要采用端墙式洞门。隧道围岩以较为破碎的白云岩、千枚岩、变质砂岩及泥岩为主，围岩级别以Ⅳ、Ⅴ级为主。二、隧道设计标准规范《公路隧道设计规范》（JTGD70—2004）《公路隧道施工技术规范》（JTJ042—94）《公路隧道通风照明设计规范》（JTJ026.1—1999）《公路隧道勘测技术规范》（JTJ063－85）《公路工程技术标准》（JTJ001—97）三、隧道主要技术标准（一）、隧道按规定的远景交通量设计，采用单洞双向隧道（二）、公路等级：山岭重丘二级公路（三）、远景设计交通量：2080辆/日（四）、隧道设计车速：60km/h（五）、隧道建筑限界根据《公路隧道设计规范》（JTGD70—2004）规定确定：行车道：W—2×3.50m路缘带：S—2×0.5m检修道：J—1.00m限界净高：5.00m隧道净高：6.92m检修道高：0.28m四、隧道工程水文、地质（一）、自然地理概况1、地形地貌隧道地处陕南山地西南部的秦岭山脉，山脉大致呈西北——东南走向，该处主峰海拔1859.6m,山脊呈窄梁状，两侧山坡陡峭，坡度一般在50°左右，局部达到60°。沟谷发育，多为较陡峭的V型谷，切割深度一般80m左右，最深达到120m。地貌上属于有变质岩、沉积岩组成的中高山区。2、气象水文该地区属大陆性季风气候，年气候变化十分明显，境内气候垂直变化及四季差异显著。年平均气温25℃，最冷为一月份，平均气温为-11.6度，极端最低气温为-21.1度，最热为七月份，平均月气温31.2度，极端最高气温36.8度，年最高降雨量685.0毫米，年最低降水量386.6毫米，日最大降水量为151.8毫米，年平均降水量485.3毫米。年平均风速1.9米/秒，最大风速17米/秒。雨季主要集中在夏季，占全年降水量65%左右。山区地质情况较为复杂，植被丰富，以高大乔木、灌木为主，自然景观优美，野生动植物种类繁多。隧道所处地区属于汉江水系，区内无较大河流，仅发育几条无名小沟。（二）、地质构造特征1、地层岩性该地区出露地层主要为震旦系上统灯影组和第四系全新统。上震旦统灯影组主要以浅海相碳酸盐岩为主，主要分为：（1）上震旦统灯影组（Z2dn）为勘察区主要地层，占测区面积的76%，为一套主要由白云岩组成的单斜岩层。根据岩层及其组合特征，可进一步划分3个岩性，现分述如下：1）第一岩性段（Z2dn1）分布于勘查区中，东部。出露宽度约1270米，是隧道通过的主体岩层。岩性为灰白色中厚层细晶白云岩。见夹有黄色泥岩，粉沙质泥岩夹层（现为断层破碎带）。与上覆地层呈断层接触。岩层总体产状3300-3500<500-700.2）第二岩性段（Z2dn2）分布于勘查区西部，出露宽度30m左右。岩性为灰白色中厚层细粒长石石英片岩和淡黄色泥岩，与上覆地层呈断层接触。地貌上明显呈突起的山梁。地层产状3250-3400<600-800.3）第三岩性段（Z2dn3）分布于勘查区西部隧道出口段，岩性为灰比色中厚层微晶白云岩。地层产状3300-3500<600-700.（2）第四系全新统Q4占勘察区面积24%，区内仅发育残坡积和崩坡积两种类型。1）第四系全新统残坡积物(Q4esl)主要分布于勘查区各较大支沟和主沟内，分布范围及厚度受沟谷形态和地形控制。岩性主要为褐色含碎石，和角砾粘质粉土。厚度一般为0.5-4.0米，局部大于8米。2）第四系全新全新统崩坡积物(Q4cl+sl)分布于东北部隧道进口段。岩性主要为含粘质粉质碎石块。厚度4—9米。测区的隔断裂带均有不同的动力变质岩，即构造岩。根据动力变质程度强弱可分为碎裂状岩石，碎斑岩，构造角砾岩，三者主要处于断层破裂带内，宽0.5—75.0米。2、构造特征该地区构造主要为断层和节理，未见褶皱，岩层仅为向南西倾斜的单斜层。（1）断层隧道区内断层较发育，已查明断层达6条，以北东向断层为主，次为近西向，亦见南北向断层。断层性质以压纽性、压性、扭性为主，个别为张性、张扭性。断层多期活动的特点，早期以压性、压纽性、扭性为主，且规模较大，晚期以张性为主，规模小。对隧道有影响的断层达3条，且均有宽度不等的破碎带和影响带，岩石破碎，个别断裂，富水性较强，对隧道影响严重，其中F3、F5、F6断层破碎带及影响带较宽，对隧道影响严重；F1、F2、F4断层破碎带及影响带相对较窄，对隧道影响较严重。（2）节理勘察区主要发育四组节理，其走向分别为10-200，50－600，290－3000，330－3400，节理多具扭性特征。节理发育的密度在不同的岩石中和统一岩石不同的部位部位差异较大，在中厚层细晶白云岩中，一般发育两组，每组3--12条/米，在断层破碎带两侧一般发育2--4条每组，每组一般5--15条/米，最密可达30条/米；在薄--中层白云岩中，一般发育2组，每组3--8条/米，在断层破碎带两侧，一般发育2组，每组4--13条/米；在厚--巨厚层含砾微晶灰岩中，一般发育两组，每组一般3--6条/米；在中厚层长石石英砂中，一般发育2组，每组1—3条/米。节理的存在对围岩稳定性有较大影响，它即使完整围岩裂开破碎，加剧其风化，又是降水下渗，地下水运移的通道和储存的空间，致使围岩稳定性降低。节理的走向与隧道轴线夹角及节理的倾角不同，其对隧道稳定的预想程度就不同。区内对隧道稳定影响较大的节理使其走向（290—3000，330--3400）与隧道轴线呈小角度斜交，第三组与隧道轴线垂直或大角度斜交的节理组合，对隧道稳定性不利，洞顶最易发生掉块，坍塌等。3、地震活动及地壳稳定性概略分析勘查区位于扬子板块西北缘，根据板块运动的观点，其构造运动微弱，故勘查区在大地构造位置上属稳定地段。勘查区属华南地震区秦巴地震亚区汉中地震带，虽断裂构造发育但活动性断裂不甚发育，地震活动微弱，属弱地震活动区。该地震带多为3级以下弱震，4级以上地震自公元前1177年至980年间共发生8次，主要分布在汉中市区（3次），新集（1次），略阳（1次）阳县（1次）等处，最大震级为5.5级，发生于1636年，震中位于汉中市区。根据国家地震局资料，勘查区的地震基本烈度为Ⅵ度预测未来最大震级为5级，因此，可以认为勘查区为相对稳定区。（三）、水文地质条件1、地下水补迳排条件勘查区地下水的补给主要来自大气排水。区内降水量较少，多年平均降水量为485.3mm。植被较多发育，山高坡较陡，沟谷深切，即表径流畅通，降水量又相对集中于夏季，大部分以地表径流汇于沟谷中，不利于降水的下渗。故地下水补给作用较弱，区内地下水忍较贫乏。地下水径流条件取决于含水层孔隙，裂隙，溶隙的发育程度及其连同性的强弱。区内第四系残破积，甭破积层，随厚度相对较薄但其孔隙发育，连通性也较好。基岩风化壳厚度及风化程度虽有差异，但其裂隙，溶隙，溶孔较发育，连通性也较好。构造破碎带，节理裂隙发育，岩石极破碎，连通性好。故区内地下水径流畅通，气流向与地形一致，即以分水岭为界沿山坡流向沟谷。地下水的排泄多以地下径流的方式补给区外，局部以泉水方式排泄于沟谷。2、地下水类型及富水性勘查区地下水按含水介质的差异概括成三种类型。（1）松散岩类孔隙水埋藏于残坡积，崩坡集中。这些松散层堆积厚度一般为2--7米，局部地段厚度可达10--12m。该层受降水补给，局部地段可得到基岩裂隙溶隙水补给，在沟谷底或有利地段以下降泉或面状渗流形式溢出。该层水得到基岩裂隙溶水补给，水量较大，水量随季节变化，丰水期增大，枯水期水量变小或干枯。（2）层状岩类裂隙水。主要埋藏在上震旦统细粒砂岩，粉砂质泥岩中。分布于勘查区西部。由于该类含水层露出范围小，未发现该类水的出露点。据有关资料，该类水主要受大气降水补给，在沟谷底以下径流的形式补给第四系残破积层。该类水系裂隙含水，含水性不均一，富水性差。(3)构造破碎带裂隙水主要分布于各断层破碎带及其影响带内。这些部位岩石破碎，地下水补给和储水条件好。该类水为区内地下水的主要存在形式。调绘时未见泉水出露。初勘ZK3、ZK4钻孔单孔抽水，涌水量分别为0.03和0.072L/S。说明该类水相对较丰富，水量较大，对隧道施工及围岩稳定不利。综上所述，勘察区地下水普遍较贫乏。在第四系残坡积物厚度较大的沟谷低洼地段，其汇水条件较好，地下水埋藏较浅，水量相对较丰富。在构造带部位，地下水补给径流条件较好，水量较丰富。其余部位水性差，为相对贫水区。3、水质评价勘查过程中，分别对地下水天然露头（泉水）及人工揭露点（民井、钻孔中水）取样分析，其结果表明水质良好。物理性质均为无CO3，无味，无嗅，透明。矿化度0.154—0.332g/L，PH为7.4—7.8，侵蚀性CO2为零，SO42-含量0—29.2mg/l，Mg2+含量16.9—27.1mg/l，HCO3-含量3.18—5.69mol/l,.按《岩土工程勘查规范》（GB50021—94）规定评价，表明勘查区地下水对混凝土结构无腐蚀性。（四）、不良地质现象该地区围岩的岩性较复杂，主要为白云岩、千枚岩、砂岩和部分石英岩。不良地质现象主要是崩塌和岩溶。1、崩塌勘查区发现一处，分布在隧道洞口。平面状态呈不规则状态，长40--80m，宽110--150m，厚度4--10m，后缘高0.5—2m,岩性主要为含粘粉质碎块石。其产生的主要原因是岩石破碎，再加之F2断层破碎带为一冲沟，易汇集雨水，丰水年雨季连续降雨，而产生崩塌，现已基本稳定。2、岩溶岩溶的发育与岩石的可溶性（主要取决于岩石的成分和结构），水的溶蚀能力及地质构造等因素有关。本区可溶性岩主要是细晶白云岩，其结晶颗粒较大，一般0.2—0.6mm，含少量有机质，质地较纯，岩石呈中厚层状，层间结合力较差；通过取水样分析，水中基本不含侵蚀性CO2,游离性CO2含量较低，说明水的溶蚀能力较弱。从岩石的成分和水质角度分析，不利于岩溶发育，但从岩石的结构看，叫有利于岩溶发育。本区断裂构造极发育，由于构造对岩石的破碎，使水的循环交替加快，加剧了岩溶。从地质构造角度看，有利于岩溶发育。在地面调会中，观测到沿断面，大的节理裂隙面及层面溶槽，溶隙较发育，岩石中普遍发育有溶孔，孔径一般1--3mm，有时可见孔径达20CM，延伸不远。在钻孔中取出的白云岩岩心溶孔很发育，孔径一般1--5mm，少数达20mm，溶隙宽度一般1--3mm，个别达5mm。总之，从实际资料分析说明，勘查区白云岩溶孔，溶隙较发育，但未见发育有溶洞等，岩溶发育基准面低于隧道地板。本区白云岩中有溶孔，溶隙发育，其发育深度低于隧道地板，其含有裂隙水，水量较丰富，隧道开挖过程中，可能出现涌水现象，应注意超前探测，并采取相应预防措施。（五）、隧道围岩类别1、隧道围岩级别划分依据和原则隧道围岩类别主要依据岩石弹性波速度，岩石饱和极限抗压强度、岩石质量指标，并结合岩石风化程度、完整性、坚硬程度、节理发育程度、断层及地下水影响程度等进行综合分类。依据上述实际资料在确定隧道围岩级别时，制定以下原则：（1）以交通部行业标准《公路隧道设计规范》（JTJ026-90）提供数据为围岩级别划分标准。（2）遇断层破碎带，围堰类别较同类岩石降低1--2级，影响带推至洞底以上40—80m与断层交界处。（3）为便于隧道施工，按隧道开挖过程中可能遇到的地层情况分段进行评价。未有钻孔控制段，参照勘查区同类岩石已有资料进行类比分类2、隧道围岩级别划分按上述围岩级别划分原则，将隧道围岩级别划分汇入下表。围岩级别划分总表围岩级别隧道名称Ⅴ级（米）Ⅳ级（米）总长（米）梁家院隧类围岩比例（%%）60.6%39.4%100%（六）、隧道稳定性评价1、洞室稳定性评价在工程地质测绘和勘探的基础上，综合分析评价认为隧道进口段第四系残坡积含碎石角砾粘质砂土，甭坡积含粘粉质碎块石，呈松散结构，极易坍塌，为极不稳定地段；隧道断层破隧带，岩石破碎，节理裂隙发育，大多富水，岩石呈碎裂状、散体状结构，整体强度很低，多呈弹塑性变形，稳定性很差，为隧道通过至软弱层段，也是隧道主要失稳段；进出口基岩浅埋段，岩石风化强烈，节理裂隙发育，岩石破碎，稳定性性差，为易失稳段；其余洞段，岩石受断层影响严重，节理发育，岩石较破碎，岩体呈碎石块状或块（石）碎（石）状镶嵌结构，风化中等，岩石较软，整体强度较低，稳定性较差。综合分析诸影响因素，隧道多数地段为Ⅳ、Ⅴ级围岩，洞室处于不稳定状态，极少数地段为3级围岩，洞室稳定性较差。隧道洞室底部地基，除洞口段为第四系含碎石角砾粘质砂土稳定性较差外，其余地段均处于稳定状态。2、洞口斜坡稳定性评价影响洞门斜坡稳性的主要因素是地层岩性，结构面与斜坡坡面产状的组合关系及水文地质条件等。按组成斜坡的岩性，进出口斜坡均属土体斜坡，现对其稳定性评价如下：洞口斜坡均属碎石土类斜坡。岩性为含粘粉质碎块石，洞门附近该层厚约5-10m。土体较松散，未见地下水出露，粘粉质含量低，基本不具粘聚力，内摩擦角380左右，极易坍塌至地表，洞门不稳定。据计算与综合分析，该类土边坡，当边坡角下于土的内摩擦角380时，处于稳定状态。五.隧道设计概要（一）、隧道洞口设计结合隧道进出口地形、地貌、工程地质和水文条件，同时结合环境保护、洞外有关工程及施工营运条件，并考虑到施工开挖边仰坡的稳定性，本着“早进晚出”、“少开挖”的原则，确定隧道洞口位置、明洞型式，洞门型式的选择力求结构简单，并与洞口地形、地貌协调一致。隧道进出口洞门均采用端墙式洞门，并进行了必要的装饰，明洞采用全断面整体式钢筋混凝土衬砌。洞口地段边、仰坡根据实际情况采取一定的加固防护措施，暗洞进出洞口仰坡面采用锚喷混凝土临时防护措施，确保进洞安全。（二）、隧道横断断面设计梁家院隧道的建设设标准为：山山岭二级汽车车专用公路。根根据《公路隧隧道设计规范范》的规定，按按双向双车道道隧道设计，其其行车道宽度度3.50**2米,隧道的有效效净宽10..00米,有效净高5..0米。在满足上上述净空限界界标准的前提提下，根据电电缆槽和检修修道的设置对对空间的需求求及照明、衬衬砌结构受力力的合理性和和开挖面积最最小等条件，经经过对各种衬衬砌内轮廓形形式和参数的的优化，最后后选择了净宽宽10.64米,有效净宽100.00米,净高6.92米,有效净高5..0米的单心圆拱拱形式。横断断面采用复合合式衬砌。路路面采用人字字坡，坡度2%，路面两侧侧设纵向排水水沟，路基中中心设中心排排水沟。隧道道右侧检修道道沟槽设电力力电缆槽，左左侧设通讯信信号电缆槽。（三）、洞门设计计为保证营运安全，并并与环境协调调，根据隧道道进出口地形形和工程地质质条件，结合合开挖边仰坡坡的稳定性和和路堑支挡及及排水条件，设设置端墙式洞洞门。洞门与与隧道轴线正正交。洞门仰仰坡坡脚到洞洞门墙背的水水平距离不宜宜小于1.55m，洞门门端墙与仰坡坡之间水沟的的沟底至衬砌砌拱顶外缘的的高度不小于于1.0m，洞洞门墙顶高出出仰坡脚部小小于0.5mm。洞门墙基基础必须放在在稳固的地基基上，松软地地基上的基础础采用加固基基础措施。此此外，洞门结结构应该满足足抗震要求。（四）、衬砌结构构设计梁家院隧道采用“新奥法”原理设计，衬衬砌形式为：：以锚喷混凝凝土作为初期期支护，内层层用模注混凝凝土作为二次次衬砌的复合合式衬砌结构构，两层衬砌砌之间设置防防水层，对于于软弱围岩及及断层破碎带带采取适当的的预支护措施施，保证开挖挖面的稳定和和初期支护的的施作。根据据该隧道的工工程地质及水水文地质条件件，采用工程程类比法的方方法拟定了各各类围岩（深深、浅埋）的的衬砌参数，同同时根据各类类围岩的物理理力学指标，采采用有限元法法验算衬砌结结构强度，并并根据结果修修正初拟的衬衬砌参数，最最后确定了本本隧道的各类类围岩的衬砌砌参数见下表表。各类围岩的衬砌参参数表在隧道进出口浅埋埋段，根据围围岩类别、破破碎程度及地地下水情况分分别采用了不不同形式的预预支护措施，使使浅埋围岩在在隧道开挖后后及时形成压压力拱，确保保开挖后的裸裸洞具有一定定的自稳时间间以利初期支支护的施作，同同时具有止水水的作用。施施工时应先进进行水泥单浆浆液的现场注注浆试验，试试验用水泥单单浆液添加5%（重量比）水水玻璃，如注注浆效果良好好能够达到固固结围岩、堵堵水之目的，可可以改用上述述试验的水泥泥浆液注浆，否否则，按设计计用的水泥、水水玻璃双液进进行现场注浆浆试验，注浆浆参数根据现现场试验结果果按实际情况况调整，以利利施工。无论论采用何种浆浆液，注浆结结束标准必须须满足设计图图要求。明洞衬砌结构为整整体式钢筋混混凝土结构。明明洞结构计算算方法采用荷荷载结构模型型，根据作用用在支护结构构上的荷载按按弹性地基上上的拱形平面面杆系结构计计算结构内力力，并以此来来进行截面设设计和配筋设设计。（五）、防排水设设计隧道防排水应遵循循“防、排、截截、堵相结合合，因地制宜宜，综合处置置”的原则，保保证隧道结构构物和营运设设备的正常使使用和行车安安全。隧道防防排水设计应应对地表水、地地下水妥善处处理，洞内外外应形成一个个完整通畅的的防排水系统统。对于二级级公路隧道防防排水应该满满足下列要求求：1、拱部、边墙、路面面、设备箱等等不渗水。2、有冻害地段的隧道道衬砌背后不不积水，排水水沟不冻结。沿隧道全长在道路路中心线以下下设置中心排排水沟，道路路两边设置开开口式排水侧侧沟。洞内复复合式衬砌段段采用橡塑防防水板防水，土土工布、第三三代软式透水水管和塑料排排水板等排水水。明洞段采采用橡塑防水水板、土工布布及粘土隔水水层防水。干干砌片石盲沟沟及软式透水水管排水。工工作缝、伸缩缩缝、沉降缝缝处均加设橡橡胶止水带，洞洞内二次衬砌砌后墙底部设设置纵向排水水管，与衬砌砌内的环向排排水管相连，并并通过横向排排水管与中央央排水沟相通通。洞门上方方设截排水沟沟，引地表水水至路基边沟沟或洞门外端端自然沟谷，以以此形成完善善的洞内外排排水系统。处于单坡标高的洞洞门端，洞门门外1m的地方均均设路基横向向截水沟，防防止洞外路基基路面水顺坡坡流入洞室。（六）、路面及内内装饰设计隧道内采用35##水泥混凝土土路面，路面面厚24cmm。路面下设设15cm厚10#素混凝土整整平层。隧道内装饰：根据据土建设计要要求，隧道洞洞身内的涂装装工程采用SSD型高温隔热热防火涂料。该该涂料是根据据隧道施工的的特殊要求，借借鉴国外隧道道防火涂料技技术，针对公公路隧道混凝凝土结构的防防火要求，以以无机绝热材材料为主要成成分的隔热型型公路隧道专专用防火涂料料。而无机防防火涂料可持持续保护隧道道混凝土结构构，使其在规规定的耐火时时间内与热隔隔绝。（七）、紧急停车车带设计对于长隧道在隧道道行车方向右右急停车带设设计侧应每隔隔500-7550m设置紧紧急停车带一一处，宽3..0m。长4.0mm。（八）、检修道设设计为了便于行人因需需要徒步穿过过以及洞内设设施的维修养养护，隧道内内设置检修道道，为防止汽汽车冲上人行行道，并避免免隧道维修养养护人员在其其上行走不至至于因其与路路面高差过大大而产生不安安全感，以及及考虑到洞内内发生事故时时便与人员疏疏散，同时结结合缆线槽设设置的要求，设设计检修道高高度为28ccm，宽度为为100cmm。（九）、现场监控控量测现场监控量测测是新奥法复复合式衬砌设设计、施工的的核心技术之之一。通过施施工现场监测测可以掌握围围岩和支护在在施工过程中中的力学动态态及稳定程度度，保障施工工安全，为评评价和修改初初期支护参数数，力学分析析及二次衬砌砌施作时间提提供信息。根据本次项目中隧隧道具体条件件，建议施工工中进行以下下量测项目：：1、围岩初始应力场场测试在隧道开挖过程中中选择有代表表性的地段采采用钻孔应力力解除法进行行地应力测试试，分析对支支护衬砌结构构的影响，以以修改预设计计和指导施工工。2、隧道变形量测通过洞内收敛量测测来监控洞室室稳定情况和和评价隧道变变形特征。该该项目为主要要量测项目，包包括净空收敛敛量测、拱顶顶下沉量测、围围岩内部位移移量测。3、应力-应变量测测采用应力、应变盒盒、测力计等等监测钢拱架架、格栅支撑撑、锚杆和衬衬砌受力变形形情况，进而而检验和评价价支护效果。4、围岩稳定性和支支护效果分析析通过对量测数据的的整理和回归归分析，找出出其内在的规规律，对围岩岩稳定性和支支护效果进行行评价，然后后采用位移反反分析法，反反求围岩初始始应力场合围围岩综合物理理力学参数，与与实测结果进进行对比、验验证。（十）、通风照明明1、通风梁家院隧道为单洞洞双向隧道，长长度2276米。A入口桩号K0+8220,坡度2.0%,变坡点桩号K2+3000,下坡坡度-2.0%%,出口桩号K3+966.平均海拔13329米,设计行车速速度60kmm/h,设计高峰小小时交通量2080ppcu/h,,大型车混入入率13.5%%,通风段面积60.66㎡,当量直径8米。通风控制：（1）正常状态：COO≤275pppm;烟雾浓度VI≤0.00775m-1(透过率47.5%%);（2）阻滞状态：200min内CO≤300pppm；（3）火灾发生时风机机采用紧急状状况进行排烟烟，洞内纵向向风速2.55m/s。在综合考虑隧道所所处的自然条条件、交通量量、车辆状况况、工程造价价、维修保养养费以及车辆辆行驶的活塞塞风作用下，通通过计算确定定在设计行车车速度状态下下，需要机械械通风。确定定通风量时，还还应在设计行行车速度以下下各工况车速速按20kmm/h为一档档分别进行计计算，并考虑虑交通阻滞状状态，取其较较大者作为设设计需风量。据据此需风量在在进行详细的的通风计算，确确定风机数量量。因此，依据交通量量、交通特征征、自然地理理条件、工程程条件、经济济和技术条件件最后经计算算确定此隧道道的需风量为为284.1187m3/s，采用10000mm直径径的射流风机机，共需要36台，分9组布设。注注意安装风机机时，风机的的任何部位不不得侵入建筑筑限界以内。2、照明为有效解决隧道进进出口的“黑洞”“白框”效应，使行行车更加安全全、舒适，根根据《公路隧隧道设计规范范》对于长度度大于100米的隧道应该该设置照明系系统。隧道照照明应该综合合考虑环境条条件、交通状状况、土建结结构设计、供供电条件、建建设及营运费费用等。本隧隧道照明系统统包括入口段段照明、过渡渡段照明、中中间段照明、接接近段减光设设施、应急照照明、洞外引引导照明等六六个部分。隧隧道各段长度度及所需亮度度、灯具布置置列如下表：：区段灯具瓦数(W)光通量（lm）间距（m）长度（m）灯具台数A入口段400450004328组16台1001000020322组4台A过渡段Tr1段200200005449组18台Tr2段2002000017674组8台Tr3段20020000501002组4台中间段1001000020179090组180台B过渡段Tr1段2002000044411组22台Tr2段2002000013675组10台Tr3段20020000371003组6台B入口段4004500033211组22台1001000020322组4台（十一）、环境保保护隧道设计时考考虑了环境保保护因素，尽尽可能避免因因人为的因素素而导致新的的山体病害的的产生，减少少对工程附近近的建筑、居居民生活、生生产和环境的的不良影响，为为此，在环境境保护设计中中主要考虑了了以下方面：：1、采用合理的爆破破技术减少粉粉尘污染主要要有：(1)水封爆破———即在炮眼底底部装入炸药药后，用木塞塞或黄泥封严严(最好用专用用封口器)，封口后向向孔内注水，再再进行爆破。炸炸药爆炸时所所形成的高温温高压隧道使使水迅速汽化化，然后冷凝凝形成微小水水滴，微小的的水滴和粉尘尘碰撞结合并并使粉尘沉降降而不致飞扬扬。(2)水炮泥-———是将水装入入塑料袋内放放到炮眼中来来代替部分炮炮泥。炸药应应有防水性，在在放入时应加加小心勿使搞搞破，再在其其上用黄泥封封堵，其灭尘尘作用与"水封爆破"基本相同。(3)水幕降尘———其原理是以以高压水经喷喷头雾化成微微小水滴而射射到空气中，当当它与尘粒接接触，这些尘尘粒即附着于于水滴上，或或与被湿润的的尘粒碰撞，而而凝聚成较大大的颗粒，从从而加速沉降降，达到降尘尘的目的。此外，在隧隧道路面上定定期洒水和对对岩面不时加加以冲洗，可可防止车辆运运行时或爆破破冲击波而造造成积尘二次次飞扬。2、在洞内对施工机械械如空气压缩缩机、混凝土土拌和机、送送风机等加设设隔音罩、隔隔音墙等设施施；在爆破方方面要规定放放炮时间，增增设隔音门；；采取特殊爆爆破方式，同同时进行周密密的爆破管理理。当隧道通通过对振动有有严格要求的的结构物或地地区时，应采采取低振动的的爆破方法，必必要时还可采采取隧道掘进进机施工，以以减小振动。3、对废料的处理与利利用。隧道施施工时产生的的废渣，应作作妥善放置，不不能随便堆放放，以免阻塞塞河道造成水水土流失或占占用当地农田田。对优质石石碴可加以利利用，如防护护用的片石、路路面骨料和混混凝土集料可可分类堆放，以以便充分利用用，有条件时时也可利用荒荒沟，在其中中筑坝填入废废碴，变荒沟沟成良田，增增加耕地。4、隧道建设中所需的的石材，在选选择料场时，应应远离隧位，采采取集中料场场取料，切忌忌随意布置小小料场。对山山坡及其植被被不要肆意破破坏，否则既既影响环境面面貌，也容易易引发坍方、滑滑坡等不良灾灾害。5、在隧道竣工通车后后，在已被破破坏的地方加加栽树木和种种植花草等，达达到保护生态态、恢复原貌貌的目的。6、结合隧道工程实际际情况，设置置人工景点，供供人休息和欣欣赏，美化环环境。（十二）、施工方方法及施工注注意事项1、施工方法（1）明洞施工方案：：采用明挖法，开挖挖时需要时刻刻注意边坡、仰仰坡稳定性，并并根据实际施施工情况及时时进行锚喷混混凝土封闭坡坡面。开挖到到暗洞进洞时时，按进出口口相应围岩类类别初期支护护措施安全进进洞。明洞采采用就地模筑筑全断面钢筋筋混凝土衬砌砌，明洞回填填时，拱脚以以下均采用7.5号浆砌片石石回填，其上上对称回填土土石并分层夯夯实，层厚不不得小于500cm，明洞洞回填到原地地面进行绿化化。（2）暗洞施工方案：：采用新奥法，具体体为暗洞Ⅴ级围岩采用用台阶分步开开挖，即环形形开挖中心留留核心土法，每每环进尺寸控控制在0.5-1..0米为宜，台阶阶长度不小于于6米，采用光面面爆破或机械械开挖，及时时进行初期支支护封闭围岩岩。下半断面面应采用拉中中心槽，两侧侧留足台阶土土，马口跳槽槽开挖落地，马马口长度不宜宜大于2米，应及时完完成初期支护护。Ⅳ级围岩采用用正台阶开挖挖法，Ⅳ级围岩紧急急停车带采用用台阶分步开开挖，最终全全断面模筑二二次混凝土衬衬砌。（3）围岩监控量测：：隧道施工中，掌子子面开挖成型型后，必须立立即喷射不小小于5cm厚的混凝土土及时封闭围围岩，紧跟监监控量测，否否则工作人员员不得进入掌掌子面作业。只只有通过对围围岩进行监控控量测，才能能正确地掌握握围岩与支护护之间的收敛敛动态，客观观的评价围岩岩的稳定性，进进一步了解围围岩的弹朔性性区域，裂隙隙发育程度，从从而达到调整整初期支护参参数计指导设设计和施工的的目的。2、施工中注意事项项（1）隧道施工必须严严格执行《公路隧道道施工技术规规范》（JTJ04425-944）的各项规规定要求。（2）隧道应该遵循“早进洞、晚晚出洞”原则，不得得大挖大刷，确确保边坡及仰仰坡稳定；（3）复合式衬砌施工工时，严格执执行围岩的监监控量测程序序，初期支护护必须跟上，并并且以围岩的的监控量测信信息指导设计计与施工；（4）施工中时刻注意意：若围岩级级别划分与实实际不符合时时，应及时提提出，以便设设计施工密切切配合，妥善善处理，避免免冒顶和塌方方；（5）初期支护钢支撑撑和ps格构梁尽可可能与围岩密密贴，与锁脚脚锚杆焊接成成整体，超挖挖时必须用喷喷射混凝土充充填密实；（6）初期支护中，根根据围岩量测测结果，分成成2-4层喷射混凝凝土，在先期期喷射混凝土土表面发现有有束流地下水水处，采用弹弹簧排水管贴贴面排水，并并在软管外周周喷射混凝土土及时密封，使使其与隧道衬衬砌墙角纵向向排水管连通通，要求初期期支护完成后后，表面无渗渗漏，才能进进行防水层的的施工；（7）隧道运营期间的的监控照明等等设施，施工工中必须做好好预埋件的埋埋设工作；（8）隧道施工必须按按照《公路公公程施工安全全技术规范》（JTJ076-95）执行，要求安全施工，避免伤亡和设备受损。（9）隧道施工时，首首先施作洞门门工程和明洞洞工程，包括括截排水沟，洞洞门边仰坡防防护工程，洞洞门工程和明明洞回填工程程等，待其完完成后，方可可进洞。且明明洞和洞门工工程施工时尽尽可能避开雨雨季。（10）隧道进出口埋深深浅，覆盖层层薄，地质条条件差，明洞洞可以视实际际开挖边仰坡坡稳定情况酌酌情调整；（11）在明洞拉槽开挖挖前应结合路路基情况事先先做好排水工工作，洞口环环形截水沟应应先期完成。（12）当明洞结构基础础一侧在基岩岩上，另一侧侧在土层上时时，为防止不不均匀沉降，土土层区段的明明洞基础，路路基床均应挖挖至基岩面，且且基岩面应挖挖成台阶形，再再砌筑浆砌片片基础石后，方方可做明洞结结构及路基基基层。（13）明洞应落在稳固固基础上，明明洞基础底标标高不宜高于于隧道侧沟沟沟底标高或路路面基层标高高。当基岩埋埋深较浅时，基基础可以设置置在基岩上；；当基础位于于软弱地基上上时，采用仰仰拱整体式钢钢筋混凝土底底板。如遇基基础不稳，应应进行处理，具具体方法，视视实际情况确确定，明洞基基础承载力要要求400kkpa。（14）对于Ⅴ类围岩采用管棚或或小导管注浆浆预支护地区区段，在初期期支护完成后后，为防止过过大变形，并并从安全的角角度出发应及及时施作二次次衬砌。（15）初期支护与二次次衬砌间超挖挖部分的处理理：在允许超超挖范围内，采采用同级混凝凝土回填。超超挖大于允许许值时，在起起拱线和墙基基于以上1米范围用同级级混凝土回填填，其余超挖挖部分可用同同级混凝土浆浆砌片石回填填。初期支护护与二次衬砌砌之间的孔隙隙应压注水泥泥砂浆填满。（十三）监控系统统及防灾系统统1、系统概况梁家院公公路隧道属长长隧道，在重重点保证运营营安全的前提提下，本着“实用、可靠靠、经济”的原则，考考虑设置监控控系统及防灾灾系统。该公路隧道按其长长度和交通状状况，交通工工程等级为A级。设置八八个监控系统及及防灾系统：：（1）交通监视和控制制系统；（2）通讯系统；（3）环境检测系统；；（4）运营通风系统；；（5）照明系统；（6）报报警、消防系系统；（7）供供电系统；（8）中中央控制系统统。2、交通监视控制系系统系统由中中控室的交通通监控计算机机、闭路电视视系统、可变变情报板、可可变限速标志志、视频车辆辆检测器、入入口信号灯及及车道表示器器等组成。闭路电视视系统：洞内内摄像机间距距160m，洞洞口各设一台台，以及与其其相关的显示示及传输、控控制系统。视视频车辆检测测器摄像头与与CCTV系统合用。交通信号灯或车道道表示器：洞洞内250mm,洞口各一道道。可变情报板：洞内内3000mm，洞口各一一道。可变限速标志：洞洞内10000m，洞口各各一道。洞口各设一道超高高监测系统。3、通信系统系统由紧紧急电话、电电视监控、广广播和无线通通信组成。紧急电话话系统：洞内内250m一处处，设于前进进方向右侧。有线广播播系统：间距距160m，设设于前进方向向左侧。无线通信信：由四信道道基站、光中中继器、天线线、光传输设设备等组成。4、环境检测系统CO检测测仪：间距5500m。VI检测仪：间间距500mm。风速风向向测定仪：间间距15000m。5、通风系统针对隧隧道的交通量量、交通特征征、自然地理理条件、工程程条件、经济济和技术条件件，综合比选选后采用射流流风机纵向式式通风。通风风设计按单洞洞双向行车考考虑。通风控制制：（1）正常状态态：CO≤250pppm;烟雾浓度VI≤0.00775m-1(透过率47.5%%);（2）阻滞状态：200min内CO≤300pppm；（3）火灾发生时风机机采用紧急状状况进行排烟烟，洞内纵向向风速2.55m/s。6、照明系统依据《公路隧道通通风照明设计计规范》确定定入口段、过过渡段、中间间段的灯间距距。在隧道拱拱部两侧对称称布置灯具。照明控制：：（1）在洞口及及隧道照明引引入段各设一一台亮度检测测仪；（2）按晴天（或白天天）、阴天（或或早、晚）、夜夜晚三种天候候控制；（3）应急照明：由设设置在箱变中中的UPS电源供电，开开亮诱导明灯灯。7、通报、报警系统统（1）手动动报警按钮：：50m一处，设设于消防栓箱箱上；（2）自动动报警装置：：设于消防栓栓箱上；（3）火灾灾检测器：贯贯穿全隧道的的感温光纤电电缆；（4）紧急急电话：500m一处；（5）交通通信号灯、情情报板：按有有关上述规定定设置。8、消防系统（1）灭火火器：50mm一处，2个一组，设设于消防栓箱箱中；（2）消防栓箱：500m一处，既既能喷水，也也能喷泡沫；；9、救援系统（1）两洞洞口均设隧道道管理所消防防队，消防车车2辆（其中一一辆为干粉消消防车），救救援车一辆；；（2）地方专业消防队队。10、供电系统统供电电源源：均由110kv变电站出线线，用35kv架空线路分分别供至两洞洞口，在两端端洞口各设35/100kv变电所向隧隧道供电。隧隧道两端洞口口电源互为备备用（单回路路供电）。本本隧道照明、通通信、信号、监监控、报警、监监测、消防、通通风等电力负负荷均为一级级负荷。洞口口及洞内风机机房变配电设设施均设置防防雷接地设施施。11、中央控制系统本系统主要由综合合控制台、模模拟显示屏幕幕、监视器柜柜、中心计算算机网络构成成。实施中心心控制的项目目有：通风控控制、照明、交交通流检测与与控制、环境境检测、光强强检测、闭路路电视、紧急急电话、无线线广播、无线线通信、火灾灾报警等。各系统的启启动、运行与与停止的控制制装置集中设设置于管理所所内。监控中中心计算机网网络由双中心心计算通过以以太网工作站站、模拟显示示屏幕操作站站、通信工作作站组成。第二章拱形曲墙墙式衬砌结构构计算一、基本资料：公路等级山岭重丘二二级公路围岩类别Ⅴ类围岩容重γS=19.22KN/mm3弹性抗力系数K=0..18×1006KN/m衬砌材料C20混凝土材料容重γh=23KKN/m3弹性模量Ehh=28×1106kPa二衬厚度d==0.45mm附图1：衬砌结构断面二、荷载确定：1、围岩竖向压力根据《公路隧道设设计规范》的的有关计算公公式及已知的的围岩参数，代代入公式q=0.45××2S-11×γ×ω其中：S——围岩的级别，取SS=5；γ——围岩容重，取取γ=19.22KN/mm3；ω——宽度影响系系数，由式ω=1+i(B-5))计算，其中，B为隧道宽宽度，B=10..64+2××0.45++2×0.110=11..74m，式式中0.10为一侧平均均超挖量;B>5时，取i=0..1，ω=1+0..1*(11.744-5)=11.674所以围岩竖向荷载载q=0.45×166×19.22×1.6774*0.44＝231.44138*00.4=922.56555KN/m32.计算衬砌自重g=1/2*(dd0+dn)*γh=1/2××(0.455+0.455)×233=10.335KN/m33、根据我国复合式衬衬砌围岩压力力现场量测数数据和模型实实验，并参考考国内外有关关资料，建议议Ⅴ类围岩衬砌砌承受80%-660%的围岩压力力，为安全储储备这里取：：65KN//m3（1）全部垂直荷载q=65+g=775.35KN/m3（2）围岩水平均布压压力e=0.4×q==0.4×775.35=300.14KKN/m3三、衬砌几何要素素1、衬砌几何尺寸内轮廓线半径：r1=5.32200m,r2=7.20000m内径r1，r2所画圆曲线的终点点截面与竖直直轴的夹角：：α1=90°，α2=105..3009°°拱顶截面厚度d00=0.455m,拱底截面厚厚度dn=0.45mm。2、半拱轴线长度SS及分段轴长△SS=10.66929mm将半拱轴长度等分分为8段，则△S=S/8=100.69299/8=1..3366m△S/Eh=1.33366/00.28×1108=4.77736×110-8m3、各分块截面中心心几何要素各分块截面与竖直直轴的夹角及及截面中心点点的坐标可以以由图2直接量得，具具体数值见表表1。四、计算位移1、单位位移：用辛普生法近似计计算，按计算算列表进行，单单位位移的计计算见附表1。单位位移计算表附表1注：1.I——截面惯惯性矩，I=bd3/12,b取单位长度度2.不考虑轴力的影响响。单位位移值计算如如下：δ11=△S/Ehh×∑1/I=44.77366×10-88×10533.498==50.28998×10--6δ12=△S/EEh×∑y/I=44.77366×10-88×29999.695==143.11934×110-6δ22=△S/EEh×∑y2/I=4..7736××10-8×143433.838==684.77175×110-6计算精度校核：δ11+2δ12++δ22=（50.28898+2**143.11934+6684.71175）×10-6=1021.3994×10--6δSS=△S/EEh×∑(1+y)2/I=4..7736××10-8×213966.726==1021..394×110-6闭合差△=0。2、载位移——主动动荷载在基本本结构中引起起的位移（1）每一块上的作用力力(竖向力Q、水平力E、自重力G),分别由下面面各式求得，Qi=q*biEi=e*hiGi=(di-11-di)/2*△S*rh其中：bi——衬衬砌外缘相邻邻两截面间的的水平投影长长度hi——衬砌外缘相邻两截截面间的竖直直投影长度di——接缝i的衬砌截面厚度均由附图2直接量量得，其值见见附表2。各集中力力均通过相应应图形的形心心。附图2：衬砌结构计算图图示载位移Mop计算算表附表2续表2（2）外荷载在基本结结构中产生的的内力块上各集中力对下下一接缝的力力臂由图直接接量得，分别别记以aq、ae、ag。内力按下式计算之之：弯矩：轴力：式中Δxi、Δyi——相邻两接缝中心点点的坐标增值值。Δxi=xi-xi--1Δyi=yi-yi--1Moip和Noip的的计算见附表表2及附表3。载位移Noip计计算表附表3（3）主动荷载位移计算过程见附表44。主动荷载位移计算算表附表4△1p=△S/Eh×∑Mpp0/I=4.77736×110-8×（-10588086.1139）=-550508..7800××10-6△2p=△S/Eh×∑Mp0y/I=4..7736××10-8×(-447564553.8611)=-2227054408.1552×10--6计算精度校核△Sp=△1p+△△2p△Sp=△S/EEh×∑Mp0(1+y)/I因此，△Sp=44.77366×10-88×（-58144540.0001）=-2777562..8815××10-6△1p+△2p=--（505088.78000+2270054.08815）×10-6=-22775622.88155×10-66闭合差△=0。3、载位移——单位位弹性抗力及及相应的摩擦擦力引起的位位移（1）各接缝处的抗力强强度按假定拱部弹性抗抗力的上零点点位于与垂直直轴接近450的第3截面，α3=41.357°°=αb;最大抗力位于第55截面,α5=68.929°°=αh;拱部各截面抗力强强度，按镰刀刀形分布，最最大抗力值以以上各截面抗抗力强度按下下式计算：σi=σh（coS2αb-ccoS2αi）/（coS2αb-coS2αh）计算得，σ3=0，σ4=0.5445σh，σ5=σh。边墙截面弹性抗力力计算公式为为：σ=σh[1-(yyiˊ/yhˊ)2]式中yiˊ——所所求抗力截面面与外轮廓线线交点到最大大截面抗力截截面的垂直距距离；yhˊ——墙底外边缘cˊ到到最大抗力截截面的垂直距距离。(yiˊ和yhˊ在图中可量量得)y6ˊ=1.343m;y7ˊ=2.7288m;y8ˊ=4.0933m;则有：σ6==σh[1-（1.3433/4.0993）2]=0..892σhσ7=σh[1-（2.7728/4..093）2]=0..556σhσ8=0;按比例将所求得的的抗力绘在附附图2上。(2）各楔块上抗力集集中力Ri’按下式近似计算：：Ri’=(σi-1+σi)×△△Si外/2;式中，△Si外———楔块i外缘长度，由由图2量得。Rii’的方向垂直直于衬砌外缘缘，并通过楔楔块上抗力图图形的形心。（3）抗力集中力与摩摩擦力之合力力Ri按近似计算:式中μ——围岩与衬砌砌间的摩擦系系数。取μ=0.2,,则=1.01198Rii其作用方方向与抗力集集中力的夹角角为β=arcttgμ=11.3301°。由于摩擦擦阻力的方向向与衬砌位移移方向相反，其其方向朝上。Ri的作用点即即为Ri’与衬砌外缘缘的交点。将Ri的的方向线延长长，使之交于于竖直轴。量量取夹角ψk(自竖直轴反反时针方向量量度)。将Ri分解为水平平与竖向两个个分力：RH=RiSinnψkRV=RicoSSψk以上计算例入表55中，并参见图2。弹性抗力及摩擦力力计算表附表5（4）计算单位抗力图图及其相应的的摩擦力在基基本结构中产产生的内力弯矩轴力式中rKi-----力Ri至接缝中心心点K的力臂，由由图2量得，计算算见表6和表7。Mσ0计算表附表6Nσ0计算表附表7（5）单位抗力及相应摩摩擦力产生的的载位移计算过程见附表88。单位抗力及相应摩摩擦力产生的的载位移计算算表表8△1σ=△S/Eh×∑Mσσ01/I=4..7736××10-8×(-22796.8896)=-133..5126××10-6△2σ=△S/Eh×∑MMσ0y/I=4..7736××10-8×(-116930..033)==-8008.17221×10-6校核为：△1σ+△2σ=-(133..5126++808.11721)×10-6=941..6847××10-6△Sσ=△S/Eh×∑MMσ0(1+y)/I=4.77736×110-8×(-119726..923)==941.66844×110-6闭合差△≈0。4、墙底（弹性地基基上的刚性梁梁）位移（1）单位弯矩作用下下的转角：β1=1/(KI8))=1311.68722/0.118×105=731..596×110-5（2）主动荷载作用下下的转角：βp=β1M8p0=-20995.8844×731..596×110-5=-115333440.3511×10-5（3）单位抗力及相应应摩擦力作用用下的转角：：βσ=β1M8σ0=7331.5966×10-5×(-144.025))=-102600.63399×10-5五、解力法方程衬砌矢高f==y8=7.50444m计算力法方程的系系数：a11=δ11+ββ1=（50.28898+7331.5966）×10-5=7811.886××10-5a12=δ12+ffβ1=（143.11934+77.50444*731..596）×10-5=5640..8868×10-5a22=δ22+ff2β1=（684.77175+77.50444*7.50044*7331.5966）×10-5=418885.2992×10--5a10=△1p+ββp+(△1σ+βσ)×σh=-(505088.78+115333440.3511+133..5126σh+102660.63339σh)×100-5=-(15833849.1131+100394.11465σh)×10-55a20=△2p+ffβp+(△2σ+fβσ)×σh=-(227005408..152+77.50444*15333340.3351+8008.17221σh+7.50044*100260.66339σh)=-(3422122077.48+777808..073144σh)×100-5以上将单位抗力图图及相应摩擦擦力产生的位位移乘以σh倍，即被动动荷载的载位位移。求解方程：X1=(a12a220-a22a10)/(a11a22-a122)σh）其中：X1pp=-2299.13488,X1σ=-2..9637X2=(a12a110-a11a20)/(a11a22-a122)=（248.315++2.25660σh）其中：X2pp=248..315,X2σ=2.22560六、计算主动荷载载和被动荷载载（σh=1）分别产生生的衬砌内力力计算公式为：和计算过程列入表88和表9中。主、被动荷载作用用下衬砌弯矩矩计算表表9主、被动荷载作用用下衬砌轴力力计算表表10七、计算最大抗力力值首先求出最大抗力力方向内的位位移。由式：并考虑接缝5的径径向位移与水水平方向有一一定的偏离，因因此将其修正正如下计算过程列入表111。最大抗力位移修正正计算表附表11位移值为：δhp=4.77336×10--8×2033227.9981×0..933=99051.33044×110-5δhσ=4.7736××10-8×(-22927.9909)××0.9333=-130.44022×110-5则可得最大抗力σh=δhpp/(1//K-δhσ)=90051.30044×100-5/[1//(0.188×106)+1300.40222×10-5]=66.57443八、计算衬砌总内内力按下式进行计算：：M=Mp+σhMσN=Np+σhNσ计算过程列入表111。衬砌总内力计算表表附表11计算精度校核：根据拱顶切开点之之相对转角和和相对水平位位移应为零的的条件来检查查。式中：=4.7736××10-8×（-586..217）=-27.98837×100-6βa=M8β1=0..042×7731.59956×100-6=29.77270×110-6闭合差：△=(29.72770-27..9837))/299.72700=0.006%式中：=4.7736××10-8×（-37122.693）=-177.2229×100-6fβa=7.50444×29.77270×110-6=170..1958××10-5闭合差：△=（177.229--170..1958）/170..1958==3.8922%九、检验截面强度检算几个控制截面面：1、截面0：e=0.04355<0.22d=0.22*0.455=0.099m,而=1-1.5*00.04355/0.455=0.855则K=0..855*115.5*11*0.455/409..183==14.5774>2.44(可)2、截面1：e=0.01644<0.22d=0.22*0.455=0.099m,而=1-1.5*00.01644/0.455=0.945则K=00.945**1550**1*0.445/4200.515=15.6788>2.4((可)3、截面7：e=0.02577<0.22d=0.22*0.455=0.099m,而=1-1.5*00.02577/0.455=1.0886则K=1..086*11550*11*0.455/558..482==13.5557>2.44(可)4、墙底(截面8))偏心检查：：e=0.000mm<d/6==0.0755m(可)其它各截面偏心均均小于0.45d。综上，验算满足强强度要求。十、内力图将内力计算结果按按比例尺绘制制弯矩图M及轴力图N，如图3所示。附图3：衬砌结构内力图图第三章隧道通通风计算一、基本条件：道路等级山岭重丘二二级公路车道数、交通条件件两车道、双向向交通设计行车速度：v=60kmm/h=16.677m/s设计交通量N=20880辆/小时上下行交通11：1隧道纵坡ii1=2%L11=14800mi2=-2%%L22=796mm平均海拔高度H=((1314++1344))/2=13329m隧道断面AAr＝60.666m2当量直径DDr＝8.00m设计温度根据气象资资料年平均温温度25摄氏度，即298K自然风引起的洞内内风速Vn=2.5m/s二、车辆组成：柴油车280辆其中柴油车车中：中型货车1550辆重型货车80辆集装箱车50辆汽油车18000辆其中：小客车1800辆三、需风量计算分别采用60kmm/h、40km//h、20km//h、10km//h设计速度度，车辆值计计算：CO：=280*1.00+18000*1.0==2080VI：=150*1.00+1.5**80+500*3=42201、设计浓度：2、CO排放量及稀释COO的需风量(1)CO排放量量Qco=(1/3..6×1066)×qco×fa×fd×fh×fiv×L×∑(Nm×fm)查表得到：qco=0.011,fa=1.11,fdd=1,,fh=1.55,L1=14480,L2=7966，fiv11=1.00,fiv2=11.0，Qco=1/((3.6×1106)×00.01×11.1×1..0×1.55×1.0××1480××2080+1/(3.6××106)××0.01××1.1×11.0×1..5×1.00×796××2080＝0.0217m33/s(2)稀释CO的的需风量Qreq(co)==Qco/δ×p0/p×T/T0×106其中po=1011.325KN/m22，To==273K，T=2298K，δ=280ppmp=po-pghh=×9.881×1.3329=855.68KNN/㎡故Qrreq(coo)＝0.03111/2800×101..325/885.68××298/2273×1006＝101.8853m3//s采用40km/hh,20kmm/h,及交通阻滞滞（10kmm/h，最大大长度为10000m）设设计速度时，计算过程程同上；CO的排放量及及稀释CO的需风量列列于下表：3、烟雾排放量及稀稀释烟雾需风风量（1）烟雾排放量QVI=(1/3..6×1066)×qVI×fa×fd×fh×fiv×L×∑(Nm×fm)查表得到：qVI＝2.5，L1=14480,L11=7966，fa((VI)＝1.2，fd=1.0，ffh(VI))＝1.27，fiv((VI)1＝＝2.2，ffiv(VII)2＝0.55，QVI＝1/(3..6×106)×22.5×1..2×1.00×1.277×2.2**1480××420+1/(3.6×1106)×22.5×1..2×1.00×1.277×0.555*796××420＝1.6419mm3/s（2）稀释烟雾需风量量QVI＝QVI//K＝1.64119/0.00075＝218.99192mm3/s采用40km/hh,20kmm/h,及交通阻滞滞（10kmm/h，最大大长度为10000m）设设计速度时，计计算过程同上上；烟雾排放放量及稀释烟烟雾需风量列列于下表：4、稀释空气异味的的需风量隧道空间不间断换换气频率，不不宜低于每小小时5次；隧道内内换气风速不不应低于2..5m/s。V=5**2276//3600==3.16mm/s〉2.5m/ssQreqq=V*S==3.16**60.666=191..69m3/s综上计算结果得出出：需风量由20kmm/h时稀释CO所需要的风风量决定，其其值为Qreq=284.1187m3/s。四、通风设计计算算1、计算条件除前面所列条件外外，另有下面面附加条件：：上行方向交通量率率r＝50％大型车比率r1=0.1335计算行车速度vt=60kmm/h＝16.677m/s自然风引起的洞内内风速VVn=2.5m/ss隧道需风量Qreqq=284.1187m33/s隧道设计风速vvr＝284.1187/600.66＝4.68mm/s隧道内所需升压力力⊿P=⊿Pr+⊿Pm-⊿Pt2、通风阻抗力pr=(1+ζe+λr×L/DDr)×ρ/2×vr2=(1+0.6++0.02××1480//8)×0..6×4.6682+(1+00.6+0..02×7996/8)×0.6×4.6682＝69.65+477.18=116.83KKN/㎡3、自然风阻力△Pm=(1+ζζe+λr*L/DDr)*ρ/2*vn2=(1+00.6+0..02×14480/8))×0.6××2.52+(1+00.6+0..02×7996/8)××0.6×22.52＝19.88+133.46=33.34KNN/㎡4、交通通风力△pt=Am/Ar××ρ/2×n+×(vt+vr)2-Am/Ar×ρ/2×n-×(vt-vr)2n+=20880×22776×0.5/33600/116.67＝39.44辆Am=(1--r1)×Acs×ζcs+r1×Ac1×ζc1=0.865×22.13×00.5+0..135×55.37×11.0=1.65m2△pt=1.65/600.66×00.6×399.44×（16.677-4.688）-1.65/660.66××0.6×339.44**（16.677+4.688）＝-200.87N/㎡△P=△pr+△pm-△pt=116.83++33.344+200..87=3551.04NN/㎡5、风机的选型及配配置风机选用直径为11000mmm的风机，出出口风速300m/s每台射流风机的升升压力为：⊿pj=1.2×3022×（3.1422*1）/4/600.66×((1-4.668/30))×0.9==9.82PPai=⊿p/⊿pj=351.04//9.82==35.8((台)所以应按9组布置置36台风机。第四章隧道照明明计算一、基本条件公路等级山岭重丘二二级公路计算车速600km/h设计交通量20880辆/h路面类型水泥混凝土土路面路面宽度W==8.0m可选灯具高压钠灯1100w——100000lm2200w——200000