【《某高速公路工程的隧道综合设计总说明》15000字】

第页某高速公路工程的隧道综合设计总说明目录TOC\o"1-3"\h\u15227某高速公路工程的隧道综合设计总说明 1252541.1隧道设计概况 2160171.2隧道主要技术标准 314731.3隧道建设地区工程概况 3291291.3.1区域地形、地貌 3126911.3.2水文与气象 4195871.3.3地质条件 4314801.3.4水文地质条件 418461.3.5不良地质现象 670021.4横断面设计 6300271.4.1建筑限界 685901.4.2隧道内轮廓 7140631.5隧道衬砌结构设计 738371.5.1围岩分级 7189901.5.2本隧道衬砌设计 9273281.6防、排水设计 11322691.6.1隧道防排水设置的目的 11252911.6.2隧道防、排水设计原则 1180821.6.3地下水对隧道的危害 1249691.6.4结构防、排水技术措施 12142871.6.5实施工艺及要求 1339831.7通风设计 14111101.7.1隧道通风应符合的要求 14227381.7.2本隧道通风概况 15202631.7.3隧道通风设计方案 15112711.8照明设计 15252771.8.1照明设计原则 15286201.8.2本隧道照明方案 16106171.9洞口及洞门 16155111.9.1洞口位置选择 16232281.9.2洞门选择 17291801.10隧道施工 17119351.10.1隧道施工方案设计 17110711.10.2隧道施工原则 17124711.10.3隧道施工布置 17136871.10.4.隧道总体方案 1746561.11隧道内路基和路面 18316911.11.1路基 18157671.11.2路面 18170391.12监控量测 18168981.13环境保护 1941691.14施工组织设计 1962711.14.1总述 19235321.14.2重要意义 1976611.14.3本区段场地布置 201.1隧道设计概况位于陕西省延安市延川县延川镇的徐家峁高速公路隧道，是修建本段高速公路时的控制性工程。徐家峁高速公路隧道包括魁星楼隧道、白家塬隧道和安家塬隧道，其中魁星楼隧道起讫点桩号分别为K0+800，K2+145，全长1345m；白家塬隧道起讫点桩号分别为K3+200，K6+145，全长为2945m；安家塬隧道起讫点桩号分别为K7+455，K9+770，全长为2315m。隧道为上、下行分离式隧道，行车道宽度均按设计行车速度120km/h考虑，设置了9处人行横洞和2处车行横洞以及2处紧急停车带。隧道围岩上，以弱风化的页岩和泥岩居多，围岩级别主要为Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级。隧道衬砌方面，衬砌设计上使用“新奥法”为基础的复合式衬砌结构，在围岩不好的区段使用超前小导管、超前管棚等方法超前处理围岩以增强其稳定性。隧道灯具布置上，白家塬隧道使用双排布置的形式，高压钠灯基础和加强照明，并按一定间距布置灯具。通风方式方面，白家塬隧道使用射流风机纵向机械通风的方式，近期设置了8组共16台1120型射流风机。洞门选择上，白家塬隧道洞门使用了端墙式和削竹式洞门。该公路隧道可以合理的解决当地的基础交通问题，同时可以对改善路线线性、克服山区地形障碍、缩短交通里程数、促进地区间经济文化交流、降低运输时间与成本都有着积极的作用。1.2隧道主要技术标准隧道形式：分离式双向隧道。隧道等级：山岭重丘高速公路隧道；隧道建筑限界行车道宽度：9.5m（3.75×2+1.25+0.75）；隧道净高：5.0m；交通量设计交通量：近期（2030年）22000辆；远期：（2040年）36000辆。大型混入率12％，高峰小时交通量为日交通量10％；上下行比例1：1；隧道设计车速：120km/h；隧道内卫生标准CO允许浓度：103ppm；烟雾允许浓度K：0.0065。1.3隧道建设地区工程概况1.3.1区域地形、地貌延川县位于黄河中游陕北黄土高原东部，距延安市80千米。东隔黄河与山西省永和县、石楼县相望，北与榆林市清涧县接壤，西北与子长市毗邻，西接宝塔区，南靠延长县。延川县属陕北黄土高原丘陵沟壑区的白于山脉东端。地势西北高，东南低，由西北向东南倾斜。最高点在西北部崾山梁关家圪塔峁（高家屯乡贺李家沟行政村），海拔1402.6米，最低点在东南部黄河滩（土岗乡马家河村），海拔508.5米，相对高差894.1米。自西向东海拔高度逐渐下降，地形依次为：黄土梁峁状丘陵（海拔825—1402.6米）、黄土宽梁残塬（海拔523—1202米）、薄层黄土覆盖的石质丘陵（海拔508.5—894.2米），其间镶嵌有河谷川地（海拔835—1025米）。徐家峁隧道穿过沟壑纵横的白于山脉，地形崎岖，梁峁起伏，植被生长覆盖茂密。区内隧道海拔一般在900m以上，徐家峁隧道西口是下驿村，隧道东口是安家塬村，最低高程887m，最高高程为962m，最低位附近有魁星楼，大体走向为南北方向，海拔从西北向东南方向逐渐升高；最高位附近有安家塬村。隧道洞身经过的地质情况差异显著，主要有深埋和浅埋两种，最小埋深地点海拔高为925m，埋深15m，最大埋深位置海拔高为1110.7m，埋深为175m，河谷多为“V”字形。西口位置在下驿村附近，相对来说地势比较平坦，对于布置场地和施工建设有着积极的作用。隧道所在位置的围岩分级主要分为Ⅲ级、Ⅳ级和Ⅴ级3个等级。1.3.2水文与气象延川县境内的河水沟道基本属于黄河水系。347条长度超过2千米的流水沟道分布于延川县境内，存在着110条四级支流，138条三级支流，69条二级支流，21条一级支流以及8条四级以下支流。组成纵横交插的树枝状水系网，以清涧河为主干。排除清涧河和黄河，境内分布着6条流域面积超过100平方千米的河流，包括拓家川河、贺家渠川河、马家湾沟河、文安驿川河、青平川河、永平川河。延川县境内的气候主要为温带大陆性季风气候。在春季的时候，来自极地的热带暖气团增强，大陆气团明显减弱，导致气温迅速回升，降水也随之减少；在夏季的时候，由于东南季风的影响，降雨集中，多雷雨，气候炎热潮湿；在秋季的时候，冷暖气团交锋碰撞，导致气温骤降，出现了较多的阴雨天气；在冬季的时候，来自西伯利亚的大陆气团对气候影响很大，并且通常为强劲的蒙古高压所控制，导致冬季气候干燥寒冷。年平均气温基本处于10.6℃，常年降水量不足500毫米，有长达2558的年日照时数，有185天的无霜期。1.3.3地质条件1、构造特征该地区岩体构造主要为节理，未见褶皱。（1）节理勘察区主要发育有四组节理，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，在微风化泥岩中，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组，每组一般5-15条/米，最密可达30条/米；节理的存在对围岩稳定性有较大影响，它会使完整围岩开裂破碎，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。2.岩石类型（1）微风化花岗岩灰白色加黑色斑点，中粗粒花岗结构，块状构造，矿物成分主要为石英、长石、角闪石、云母等，岩石节理裂隙稍发育，岩石较完整。（2）泥岩黄色，泥质结构，块状构造。主要成份为粘土矿物，含少量粉砂粒。岩石软弱，整体完整性差。物理力学性质差，接近于半成岩的粘性土。1.3.4水文地质条件（1）地下水大气降水是勘察地区地下水主要的补给来源。区域内降水量很多，平均降水量为500-600mm。植物生长覆盖茂盛，山体海拔较高，山坡很陡，沟大谷深，地表水流通畅顺达，在夏季的时候，降水量又比较集中，地表径流的绝大部分于沟谷中汇集，这对于降水的向下渗流十分的不利。所以区域内地下水的补给来源相对很少，导致区域内的地下水流很短缺。含水层的溶隙，裂隙，孔隙的连通性的强弱及其发育程度决定了地下水径流情况。岩层风化壳风化程度及厚度虽有差异，但是由于它比较发育的裂隙，溶隙，溶孔及其较好的连通性。由于构造破碎带的节理裂隙比较发育，风化程度高，以及连通性很好。因此导致区域内地下水径流通畅顺达，以分水岭作为界限，从山坡高处流向沟谷低处。区外的地下水补给基本以地下水的排泄的方式来补给，局部地区的地下水大多以泉水的方式排进沟谷中。（2）地下水类型及富水性勘查区域的地下水按照含水介质的不同，主要区分为以下三种类型。①松散岩类孔隙水这种水主要深埋于残坡积层中。这些堆积厚度一般高达3-14米的松散土土层，其局部区段的厚度则可能高达16-27米。由于降水补给的作用，导致局部土层区段会得到基岩溶隙裂隙水的补充，补充的水量往往很大，并且由于季节的更替，在枯水期的时候，这些水量会减少或者干枯，而丰水期时则会大大增加。②层状岩类裂隙水。基岩是这类地下水的主要埋藏位置。勘查区域的东部的很多地层分布着此类地下含水层。该类地下水层的出露点还尚未发现，可能是由于该类地下含水层露出的范围比较小。根据相关的水文资料分析，该类地下水层在受到大气降水的补给之后，通过地下径流的方式，在沟谷底补给第四系残坡积层。该类地下水层的裂隙孔隙和溶隙均含有水份，含水性不均匀也不单一，富集水的能力比较差。③构造破碎带裂隙水断层影响带以及它的破碎带是此类地下水层的基本分布地段。在这些部位里，它们的岩石和土层破碎，同时，这些部位储存水的条件好，地下水的补给情况也相对较好。因此该地区内的地下水层的主要存在形式就是构造破碎带裂隙水。在调查勘测的时候，泉水出露的现象也并未出现。相比较来说，此种水的水量极为丰富，水量往往很大，因此，在稳定隧道围岩和施工隧道的时候，对这种情况要予以注意和防范。通过以上的各方面的论述，得到勘察地区的地下水大多数较匮乏的结论。但是，由于埋藏的地下水层位置比较浅，并且该地段的汇水条件也很好，导致厚度较大的第四系残坡积层的低洼的沟谷地区，其地下水层的含水量反而相对比较丰富。然而，处于构造破碎带部位的地段，虽然地下水富集汇水以及地表水的径流条件都比较好，其地下含水量丰富。但由于其余部位含水性差，使该地段成为相对贫水区。（3）水质评价在对该区段的地下水的勘查过程中，对人工的揭露点（民井、钻孔中水）以及地下水天然露头（泉水）分别提取样品分析化验，分析化验的结果说明该区段的地下水水质良好。1.3.5不良地质现象该勘察区段中经常出现泥石流、滑坡、落石、流砂和管涌等不良地质现象，7-8月的炎热雨季是这些不良地质现象发生的时间，因此，施工不仅要注意加强植被防护和施作各种防范措施，而且也要尽量避免在这种时段进行工程的施工。1.4横断面设计1.4.1建筑限界（1）正常隧道建筑限界根据隧道规范《公路隧道设计规范第一册土建工程》（JTG3370.1-2018）中的规定，对于设计时速为120km/h的高速公路隧道，行车道布置为双车道，行车道宽度设置为7.50（3.75*2）米，限界净宽为11.50（3.75*2+1.25+0.75+1.00+1.00）米，其中，左侧检修道的宽度设置为1.00m，右侧检修道的宽度设置为1.00m，检修道或人行道包含余宽，左侧向宽度设置为为0.75m，右侧向宽度为1.25m；由于该隧道为高速公路隧道，因此隧道限界高度设置为5.0米；由于该隧道为单向交通，隧道路面的横向坡度采用2.0%的单坡形式。同时设计时下列要素也要考虑在内：①方便驾乘的人员取用消防设备，更加方便快捷；②行人或检修人员在隧道内步行通过时的安全因素紧急情况下；③满足下放给水管、电缆线等的空间和尺寸要求，同时要满足电缆沟在排水方面的要求。（2）紧急停车带建筑限界根据隧道规范《公路隧道设计规范第一册土建工程》（JTG3370.1-2018）中的规定，单洞两车道的长、特长隧道应该在行车方向的侧面设置紧急停车带，且规范规定紧急停车带向行车方向右侧加宽宽度应大于或等于3.0m,停车带宽度与右侧向宽度的和大于或等于3.5m。所以右侧向宽度设置为3.0m，因此隧道紧急停车带断面的总宽度为14.5m，其余宽度和高度都与正常隧道建筑限界的尺寸设置相同；根据规范规定，紧急停车带的横向坡度可取的范围在0-1.0%，所以把隧道紧急停车带断面的加宽路面的横向坡度设置为0。（3）人行横通道根据隧道规范《公路隧道设计规范第一册土建工程》（JTG3370.1-2018）中的规定，人行横通道的建筑限界宽度应大于或等于2.0米，同时建筑限界高度应大于或等于2.5米，故限界宽度设置为2.0m,限界高度设置为2.5m，不设置检修道和侧向余宽。（4）车行横通道根据隧道规范《公路隧道设计规范第一册土建工程》（JTG3370.1-2018）中的规定，车行横通道的建筑限界的宽度应大于或小于4.5m，车行横通道的建筑限界的高度应与主洞限界高度一致，故车行横通道的路面宽度设置为4.0米，左右侧的检修道宽度均设置为0.25米，不设侧向余宽。1.4.2隧道内轮廓（1）正常隧道段正常隧道内轮廓设计除应满足隧道建筑限界的规定以外，还应满足洞内路面、排水设施、装饰的需要，并为通风、照明、消防、监控、运营管理等设施提供安装空间，同时考虑围岩变形、施工方法影响的预留变形量，使确定的断面形式及尺寸符合安全、经济、合理的原则。徐家峁高速公路隧道根据《公路隧道设计规范》中的有关规定，对于设计车速为v=120km/h情况下的高速公路隧道横断面，采用隧道内轮廓断面为三心圆画法，设置r1=598cm，r2=1197cm，r3=110cm，r4=1350cm,内轮廓断面面积为87.04m²，内轮廓断面周长为34.14m，。（2）紧急停车带紧急停车带内轮廓线根据《公路隧道设计规范》中的有关规定，对于设计车速为v=120km/h情况下的高速公路隧道横断面，由于隧道紧急停车带的位置处于Ⅲ级围岩地段，取r1=746cm，r2=1300cm，r3=11cm，r4=1800cm，作为紧急停车带横断面。1.5隧道衬砌结构设计断面形状、支护结构、地质条件、施工条件等因素应在设计隧道衬砌时充分的综合考虑，隧道围岩的自承能力应当被充分地加以利用。衬砌自身的强度和稳定性应当满足施工和运营时的要求，从而使隧道可以稳定、长期、安全的使用下去。。1.5.1围岩分级根据隧道工程设计规范中的相关规定，并依据相关实测资料，综合评判隧道洞身围岩时，应使用以下两步进行分级：对隧道围岩初步分级时，要依据定性特征中的两个基本因素岩石的坚硬程度和岩体完整程度，以及岩体基本质量指标BQ进行定量分级。把基本质量分级作为隧道围岩的分级基础，同时考虑修正因素对分级的影响，去修正基本质量指标值，然后得到基本质量指标修正值，最后综合评判详细分级。分级原则：（1）以交通部行业标准《公路隧道设计规范第一册土建工程》（JTG3370.1-2018）提供的数据作为围岩级别划分标准。（2）如果围岩遇到断层破碎带，在与同类围岩相比较时，围岩级别要降低1-2个级别，影响带推至洞底以上40-80米与断层交界处。（3）在隧道开挖施工的整个过程中，要分段划分和评价可能遇到的构造和地层状况，以便于隧道的施工开挖。（4）在未经过钻孔控制的地段，要参照已有的勘查区岩体资料进行类比分析。根据以上围岩划分原则，对本隧道围岩划分如下：魁星楼隧道围岩级别划分表表1.1里程桩号岩土名称长度围岩级别占总长比例（%）K0+825—K0+973强、弱风化页岩、泥岩、砂岩148Ⅴ11.4K0+973—K1+106微风化泥岩133Ⅳ10.2K1+106—K1+488弱风化、微风化花岗岩382Ⅴ29.4K1+488—K2+024微风化泥岩536Ⅲ41.2K2+024—K2+125强、弱风化页岩、泥岩、砂岩101Ⅴ7.8白家塬隧道围岩级别划分表表1.2里程桩号岩土名称长度围岩级别占总长比例（%）K3+220—K3+623强、弱风化页岩、泥岩、砂岩403Ⅴ13.7K3+623—K4+354微风化泥岩731Ⅳ25.3K4+354—K5+085弱风化、微风化花岗岩731Ⅴ25.3K5+085—K5+931微风化泥岩846Ⅲ29.0K5+931—K6+125强、弱风化页岩、泥岩、砂岩194Ⅴ6.7安家塬隧道围岩级别划分表表1.3里程桩号岩土名称长度围岩级别占总长比例（%）K3+385—K3+563强、弱风化页岩、泥岩、砂岩178Ⅴ7.8K3+563—K3+758微风化泥岩195Ⅳ21.0K3+758—K3+854弱风化、微风化花岗岩96Ⅴ47.5K3+854—K4+265微风化泥岩411Ⅲ17.5K4+265—K5+005强、弱风化页岩、泥岩、砂岩750Ⅴ6.21.5.2本隧道衬砌设计在设计隧道断面的过程中，除了要符合隧道工程设计规范中有关规定的建筑限界要求外，还必须综合考虑洞内通风、照明、消防、监控、排水等运营附属设施所需要的隧道空间，同时需要预留隧道施工及围岩收敛变形等必要的预留量，因此设计的隧道内轮廓采用三心圆，各项数据如前所述。在该高速公路隧道的衬砌结构形式的选择方面，衬砌结构全部采用“新奥法”为基础的复合式衬砌结构，在衬砌结构设计参数的确定上，依据隧道工程设计规范中的对设计时速为120km/h的高速公路隧道围岩衬砌的相关规定，再通过工程类比法对比相似的隧道设计实例，最后结合分析计算确定衬砌参数，采用等截面三圆心来作为该隧道的衬砌断面形式，使用不带仰拱的衬砌形式来作为Ⅲ级围岩的衬砌结构，而使用带仰拱的衬砌形式来作为Ⅳ、Ⅴ级围岩的衬砌结构。Ⅲ级围岩段：采用径向系统锚杆来作为初期支护形式。系统锚杆采用水泥砂浆锚杆，长度设置为2.5m，直径为25mm，水泥砂浆锚杆的纵向间距设置为1.2m，而环向间距设置为1.0m；喷射混凝土的等级选择C20型号的混凝土，喷射混凝土的厚度选择10cm，初期支护与二次衬砌之间的预留变形量设置为5cm；钢筋网直径为8mm，间距设置为25×25mm，并按矩形布置；通过对隧道围岩的监控和量测，在确定初期支护保持相对稳定的情况下，依据隧道工程设计规范，采用C30型号的混凝土，全断面上浇筑二次衬砌混凝土。隧道Ⅲ级围岩衬砌断面形式使用曲边墙拱形断面的形式，并把围岩二次衬砌的厚度设置为35cm。Ⅳ级围岩段：该围岩段采用径向系统锚杆来作为初期支护形式,并在必要的情况下同时采用超前小导管向隧道壁预注浆，按照隧道衬砌初期支护的断面形式设置一定强度的钢拱架加强支撑，再配合铺设的钢筋网加喷射混凝土后形成一个稳定的整体。初期支护使用的系统锚杆采用中空注浆锚杆，锚杆长度设置为3m，直径取25mm，纵向间距设置为1.2m，而环向间距设置为0.8m；设置超前小导管时，无缝钢管的直径取为42mm，小导管长度设置为3.5m，，环向间距设置为40cm，外插角设置为10°，小导管的水平搭接长度大于或等于1.0m。对于Ⅳ级围岩，依据隧道工程设计规范，初期支护的喷射混凝土等级取C20，C20混凝土的喷射厚度设置为22cm，预留变形量设置为5cm，施工时还应根据现场监控量测结果进行调整。初支架设的钢拱架的型号选择I16，沿隧道纵向间距设置为100cm。铺设的钢筋网直径选择8mm，间距为25×25mm，并按矩形方式布置钢筋网;通过对隧道围岩的监控和量测。在确定初期支护保持相对稳定的情况下，依据隧道工程设计规范，采用C30型号的混凝土，全断面上浇筑二次衬砌混凝土。隧道Ⅳ级围岩衬砌断面形式使用曲边墙拱形断面的形式，并把围岩二次衬砌的厚度设置为40cm。Ⅴ级围岩深埋段：该围岩段采用径向系统锚杆来作为初期支护形式,并同时采用超前小导管向隧道壁预注浆，按照隧道衬砌初期支护的断面形式设置一定强度的钢拱架加强支撑，再配合铺设的钢筋网加喷射混凝土后形成一个稳定的整体。初期支护使用的系统锚杆采用中空注浆锚杆，锚杆长度设置为3.5m，直径取25mm，纵向间距设置为1.0m，而环向间距设置为0.6m；设置超前小导管时，无缝钢管的直径取为42mm，小导管长度设置为4.0m，环向间距设置为40cm，外插角设置为10°，小导管的水平搭接长度大于或等于1.0m。对于Ⅳ级围岩，依据隧道工程设计规范，初期支护的喷射混凝土等级取C20，C20混凝土的喷射厚度设置为25cm，预留变形量设置为10cm，施工时还应根据现场监控量测结果进行调整。初支架设的钢拱架的型号选择I16，沿隧道纵向间距设置为75cm。铺设的钢筋网直径选择8mm，间距为25×25mm，并按矩形方式布置钢筋网;通过对隧道围岩的监控和量测。在确定初期支护保持相对稳定的情况下，依据隧道工程设计规范，采用C30型号的混凝土，全断面上浇筑二次衬砌混凝土。隧道Ⅴ级围岩深埋段衬砌断面形式使用曲边墙拱形断面的形式，并把围岩二次衬砌的厚度设置为45cm。Ⅴ级围岩浅埋段：该围岩段采用径向系统锚杆来作为初期支护形式,并同时采用超前小导管向隧道壁预注浆，按照隧道衬砌初期支护的断面形式设置一定强度的钢拱架加强支撑，再配合铺设的钢筋网加喷射混凝土后形成一个稳定的整体。初期支护使用的系统锚杆采用中空注浆锚杆，锚杆长度设置为4.0m，直径取25mm，纵向间距设置为1.0m，而环向间距设置为0.6m；设置超前小导管时，无缝钢管的直径取为42mm，小导管长度设置为4.5m，环向间距设置为40cm，外插角设置为10°，小导管的水平搭接长度大于或等于1.0m。对于Ⅳ级围岩，依据隧道工程设计规范，初期支护的喷射混凝土等级取C20，C20混凝土的喷射厚度设置为25cm，预留变形量设置为10cm，施工时还应根据现场监控量测结果进行调整。初支架设的钢拱架的型号选择I16，沿隧道纵向间距设置为75cm。铺设的钢筋网直径选择8mm，间距为25×25mm，并按矩形方式布置钢筋网;通过对隧道围岩的监控和量测。在确定初期支护保持相对稳定的情况下，依据隧道工程设计规范，采用C30型号的混凝土，全断面上浇筑二次衬砌混凝土。隧道Ⅴ级围岩浅埋段衬砌断面形式使用曲边墙拱形断面的形式，并把围岩二次衬砌的厚度设置为45cm。通过对隧道围岩的监控和量测。在确定初期支护保持相对稳定的情况下，依据隧道工程设计规范，采用C30型号的混凝土，全断面上浇筑二次衬砌混凝土。二次衬砌断面形式采用曲边墙拱形断面形式，对于隧道Ⅲ级围岩段，设置的二次衬砌厚度为35cm，对于隧道Ⅳ级围岩段，设置的二次衬砌厚度为40cm，对于隧道Ⅴ级围岩深埋段，设置的二次衬砌厚度为45cm，对于隧道Ⅴ级围岩浅埋段，设置的二次衬砌厚度为45cm，而明洞二次衬砌的厚度设置为60cm。1.6防、排水设计1.6.1隧道防排水设置的目的（1）使隧道工程的运营环境维持在正常的水平，增加使用年限；（2）降低隧道工程的维修和维护费用，更加经济；（3）确保隧道在使用和运营时的耐久程度以及坚固程度；（4）保证隧道的工作和环境良好，地下水资源不受到污染或破坏1.6.2隧道防、排水设计原则（1）“防、排、截、堵结合，因地制宜，综合治理”是在进行隧道防排水设计时必须遵循的的基本原则，在隧道建成和使用后，洞内要满足基本干燥的要求，以此来确保隧道结构的安全，保证运营设备的正常使用以及在隧道内行车的安全性。在进行隧道防排水设计时，要求妥善处理地下水、地表水，综合考虑，使洞内外的防排水设施形成一个通畅、完整的防排水系统。（2）在进行隧道防排水设计时，要坚持以结构自防水为主，外辅加防水层为辅的原则，其中关键的一点是确保施工的混凝土的抗渗性和抗裂性，同时保证好变形缝与施工缝的防水性能，确立混凝土结构自防水体系，并将这一工程作为系统工程对待。（3）在隧道纵向上，需要使用分区防水的方式，以此来避免或减少由于局部防水板的破坏所造成的地下水在隧道内的贯通，检查渗漏点和维修时也比较方便。1.6.3地下水对隧道的危害在经过大量的隧道工程调查后发现，地下水是新奥法施工的隧道病害的主要诱因。它的主要因素有以下几个：（1）地下水在流动的过程中，由于动水压力超过微粒自身的有效重度，使地下水携带微粒结构（当动水压力较大时甚至可能携带较大块石），在隧道围岩中形成地下水通道从而“掏空”围岩，从而导致围岩发生坍塌，在地下水量储存丰富而且水压较高的地区，这种现象出现的非常普遍。（2）隧道结构的材料本身可能被流动的地下水所携带的腐蚀性离子破坏，从而导致地下结构丧失使用功能，安全与稳定性也受到严重影响，比较严重的，甚至可能造成结构整体发生破坏，在地下水的腐蚀性较大的地区常常出现这种现象。（3）地下岩土体的各项物理和力学参数通常会受到地下水的影响而降低，如围岩岩土体内摩擦角的下降、以及粘聚力的减小等，从而相对的增大结构所受到的外荷载作用，结果可能导致外荷载超过结构本身的极限承载能力而使结构发生破坏，在隧道洞口处或者隧道洞身围岩浅埋段常常会出现这种现象。（4）由于水压的过度升高，变形缝、施工缝处的隧道围岩衬砌的表面可能会出现渗透水的现象、甚至出现洞室少量涌水的情况，这将严重影响甚至损坏隧道内的运营设备、设施及运营条件，很多已经运营的隧道都会出现此种情况。因此，如何控制隧道内渗透水的问题一直是工程设计界关注的焦点。1.6.4结构防、排水技术措施（1）隧道洞口防排水在隧道洞口区，应避免水流的汇集，防止夏季水流冲蚀洞口，和冬季洞口基础的冻胀破坏。根据地形情况，沿着地势布设洞顶截水沟，设在边坡刷坡线5m外，通过天沟，使地面径流经自然沟谷排出。洞内严禁洞口路基水的流入，必要时设置反坡。（2）隧道明洞防排水在明洞衬砌外层，使用土工布（400g/m²）加1.2mm隧道专用防水卷材，为排除下渗积水，回填土底层采用Φ10cm排水管；明洞衬砌基础两侧处，用纵向排水管与横向引水管相连，将明洞衬砌背后水引出排走；在明洞顶回填土体的表层，为防地面径流下渗，设置一层粘土隔水层，由于回填土坡度的作用，水流入洞顶排水沟排走；结构构造防水上，在明洞施工缝处采用止水带，止水带为橡胶止水带和遇水膨胀式止水带，同时结构采用自防水混凝土，最后形成完整的明洞防排水体系。（3）隧道暗洞防排水隧道内设纵向、环向、横向、中央排水管等，形成一个完整的闭合回路，施工中保证接缝的施工质量。沿隧道纵向设置检查井，以便疏导检查纵向排水管。路面水单独通过边沟排出，在洞外净化处理后排放。具体措施如下：①隧道开挖后，根据地下水的发育状况，为使初期支护排水良好，岩面环向设Ω型弹簧排水管，以便引排围岩渗漏水，使之进入基底纵向水管。②在初期支护与防水层之间，间隔相同长度布设排水盲管，把盲管连入底部的纵向排水管，再经过横向排水管，将水引入排水盲管，最后排出洞外，以此排出二衬背后积水保持干燥。③第一道防水措施：在初支和二衬之间敷设一层复合防水卷材。④第二道防水措施：边墙和拱部二次衬砌达到抗渗要求。⑤在施工缝处布设止水带，为中埋式橡胶止水带，确保施工缝处的防水效果。⑥路面水受到横坡作用排入边沟，然后引入路基边沟排走。⑦路面上的渗水，经过碎石垫层和路面结构层泄水孔，再排入两侧排水盲管，最后引出洞外沟谷，从而形成完善的防排水体系。⑧某些地段出水量大，采用超前注浆堵水的方法堵水。⑨隧道所在地区冬季寒冷，中心排水管采取深埋的方式。以上防排水措施仍存在不足，渗漏水处理的关键问题在于施工缝等“三缝”。从理论上讲，止水带与止水条的效果很好。但实际施工中，止水带与止水条的安装很难准确地到达预定位置，使应设防处出现真空区域，止水带和止水条的作用大大减弱，而一旦出现渗漏水的情况，处理起来会非常困难。1.6.5实施工艺及要求（1）围岩保护围岩如果发生松弛变形，造成的后果会非常严重。一是形成了地下水的储存空间，二是已有水路的稳定和破坏也很漫长。施工要保护围岩，保证岩体本身的稳定，及既有水路不能受到太大的影响。可以从以下几个方面保护围岩：①采用安全的施工方法，以此控制围岩变形，并加强预支护；对硬岩控制爆破；②加强监控量测，及时施作临时支护及初期支护，适时进行二次衬砌模筑。隧道开挖后，针对围岩状况，做好地质素描，以便后续工作更具有针对性。（2）注浆工艺①单孔注浆作业不宜中断，特殊情况下间歇注浆先要扫孔，直至原设计深度以后，然后进行复注。单孔结束标准：注浆压力缓慢升高到设计压力，注浆10min以上且进浆量少于20L/min；②全段结束标准：注浆后，涌水量小于2m³/m.d；③注浆效果评定:一个循环设置3个检查孔，在检查孔钻处提取岩芯，观察浆液充填情况，同时检测孔内的涌出水量，孔涌水量要少于0.2L/m·min。（3）喷射混凝土要按相关规范进行喷射施工作业，使用湿喷纤维混凝土来进行初支混凝土的喷射，为了防止出现空洞，要特别处理接头处和钢架背后区域。（4）铺装排水管及处理纵向施工缝铺装纵向排水管的时候，要求直、顺、标高准确。注意排水体及排水管保护层要按设计要求制作，同时对管头的保护措施也要做好。做好界面剂，在拱墙衬砌的施工作业前，好好清理纵向施工缝的面层。（5）铺装土工布、防水板铺装防水板前，应处理喷射混凝土表面凸出物，并结合地质情况分类对渗漏水点处理，处理采用注浆和引排等措施。（6）二衬施工及背后压浆在二衬施工作业前，拱顶部位纵向铺装聚氯乙烯管，或铺设带橡胶套的PVC管，同时提前埋设注浆孔，当衬砌到达设计强度后，然后再进行拱背压浆。（7）系统检查在防排水系统施工结束后，通过压气或压水的方式，仔细检查纵向的排水管和环向的排水管，及时疏通处理水流阻塞的区域。（8）系统维护在隧道工作和运营的时段内，要定期检查和疏通排水系统，防止出现排水系统阻塞不通、流水不畅的情况，从而引起水压的增加，最终发生隧道渗漏水的状况。1.7通风设计公路隧道通风设计应根据隧道长度、公路等级、设计交通量、设计时速、车道数量、平面线性和纵向线性、地形地质、隧道的海拔和高程、隧址的区域自然条件等因素，进行技术经济的综合比较，合理的确定隧道的通风设计方案。1.7.1隧道通风应符合的要求根据《公路隧道通风设计细则》（JTG/TD70/2-02-2014）中的有关规定。（1）隧道为单向交通时，设计风速不应超过10m/s,特殊情况下，取12m/s；隧道为双向交通时，设计风速不应超过8m/s；隧道交通为人车混合通行时，设计风速不应超过7m/s。（2）公路隧道通风设计时，要分别进行交通正常工况和交通阻滞、火灾等异常交通工况下的设计。（3）设计时，公路隧道通风设计小时交通量要换算为混合车型设计高峰小时交通量。（4）在设计公路隧道通风时，要做到统筹规划，一次设计；应根据交通量的预测变化分期实施通风设施。1.7.2本隧道通风概况隧道形式：分离式双向隧道（上下线）。隧道等级：山岭重丘高速公路隧道；隧道设计车速：120km/h；隧道长度：上行线2945m，下行线2945m纵坡：单向纵坡；上行线1.2%，下行线-1.2%设计交通量：近期（2030年）22000辆；远期：（2040年）36000辆。大型混入率12％，高峰小时交通量为日交通量10％；上下行比例1：1；通风断面面积：87.04m2隧道轮廓周长：34.14m当量直径：10.20mCO设计浓度：103ppm；烟尘允许浓度K：0.00651.7.3隧道通风设计方案通过计算，在设计时速的条件下，对于隧道的上、下行线，都使用布置射流风机纵向通风的方式。经过计算确定上行线设26台1120型射流风机，每2台一组，进出口集中布置。在隧道进口处，风机布置六组12台风机，第一组风机距离洞口100m，第二组距离第一组200m，第三组距离第二组200m，四五六组均按此方法布置；在隧道出口处布置五组10台风机，第十三组距出口200m，第十二组距第十三组200m，隧道建筑限界内不允许风机的任何部位侵入。1.8照明设计为使司机行车安全、舒适，解决隧道进出口的“黑洞”、“白框”效应以及满足洞外亮度变化时的调光要求，隧道照明分为基本照明和加强照明。隧道照明要考虑四种状况即：晴天、云天、阴天、傍晚。分别考虑各种工况下的灯具照明情况，合理布置灯具，主控室预先设计程序在不同工况下控制各灯具的开关。1.8.1照明设计原则根据《公路隧道照明设计细则》（JTG/TD70/2-01-2014）中的相关规定（1）高速公路隧道长度大于200m时，此时应设置照明。（2）公路隧道照明设计时，应综合考虑各项因素，包括自然环境、设计速度、隧道土建工程、供电情况、经济费用等。（3）公路隧道照明设计时，应满足路面平均亮度、路面亮度总均匀度、路面中线亮度纵向均匀度的要求。1.8.2本隧道照明方案由规范可知，隧道的照明由基本照明和加强照明两部分组成，基本照明按中间段照明考虑。灯具布置以远期数据为准，实际布置灯距只可比上述灯具小才能满足照明要求，根据计算得方案表如下：区段长度（m）灯具型号布置方式单侧灯具间距（m）数量（组）入口段TH188400W高压钠灯两侧对称布置1.180入口段TH298400W高压钠灯2.441过渡段Ⅰ132250W高压钠灯5.624过渡段Ⅱ133150W高压钠灯207过渡段Ⅲ200150W高压钠灯1216中间段全长布置150W高压钠灯12246出口段EX130250W高压钠灯7.15出口段EX230250W高压钠灯4.37隧道采用高压钠灯照明，应急照明使用自充式电具。紧急停车带和人行横通道用荧光灯照明，隧道墙壁全断面喷涂防水涂料。1.9洞口及洞门根据《公路隧道设计规范第一册土建工程》（JTG3370.1-2018）（1）洞口位置应根据地形、地质条件，同时结合环境保护、洞外有关工程及施工条件、运营要求，通过技术、经济比较确定。（2）洞口设计应遵循“早进洞、晚出洞”的原则，洞口不得大刷大挖（3）将洞口地形、洞口防护和路基排水综合考虑，然后设置排水系统（4）在洞门设计时，考虑与自然环境相协调。1.9.1洞口位置选择（1）洞口边坡必须保持稳定。（2）洞口应设置于地质较好的山坡稳定处。（3）轴线要与等高线大角度相交（3）位于悬崖陡壁下的洞口，不宜切削原山坡；应避免在不稳定的悬崖陡壁下进洞。（4）漫坡地段的的洞口位置，应结合洞外路堑地质、弃渣、排水及施工等因素综合分析确定。（5）洞口设计应考虑与附近的地面建筑的相互影响，如必要，采取防范措施。1.9.2洞门选择隧道洞门的设计首先要保证隧道运营的安全，同时要和环境相协调，尤其是高速公路隧道、以及城镇和旅游区的隧道,在条件允许时，可以在洞门附近植树绿化。隧道洞门形式的选择和隧道洞口的地形，地质条件及照明有关，在洞门附近，围岩一般破碎且松散，确定洞门形式时，要根据实际的环境与围岩情况，而且要对边仰坡进行适当护坡。（1）白家塬隧道进口处，地形开阔，节理较发育，围岩主要为Ⅴ级围岩，但围岩主要为微风化的砂质泥岩，岩质坚硬，地层基本稳定，同时考虑到仰坡范围的汇水，在洞口设置端墙式洞门。（2）白家塬隧道的出口处，围岩主要为砂质泥岩、页岩，岩体完整性差，山体坡度较陡，采取接长明洞的方式，设置削竹式洞门。削竹式洞门不仅能满足稳定性和安全性的要求，在景观上也能起到修饰景观的作用，真正做到洞门与周围生态环境的有机结合。1.10隧道施工1.10.1隧道施工方案设计本隧道的围岩类别主要是Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级围岩，而且夹有断层，地质条件不好，在隧道的设计与施工时，是以新奥法理论为基础进行的。1.10.2隧道施工原则采用大型施工作业机械，保证配套施工，开挖出渣作业线、初支混凝土作业线与二衬混凝土施工作业线相互配合，一条龙施工作业。软弱围岩施工作业时，要坚持“短进尺、弱（不）爆破、快封闭、强支护、紧衬砌”的原则，开挖完成以后，要及时地把仰拱封闭成环。隧道施工过程中，要进行前方地质情况的监测和超前预报，使用先进的监测技术预先判断前方围岩的情况，适时地调整施工作业方案。1.10.3隧道施工布置徐家峁高速公路隧道洞身施工时，左右洞的施工方法均采用对头单向施工作业，每个洞口都有一个专业化施工队伍进行机械施工。冬季前，要求完成隧道洞门的开挖，并开始进入隧道洞身的施工。洞身的开挖施工、出渣、初支与模筑二衬混凝土平行作业。待隧道完全贯通后，隧道路面从中间向两侧洞口反方向作业施工。1.10.4.隧道总体方案隧道Ⅲ级围岩地段施工作业时，开挖采用全断面开挖法进行；隧道Ⅳ级围岩地段开挖施工时，采用台阶法开挖施工，因为围岩地质条件差，且破碎松散，所以采用短台阶、多循环的方式开挖；隧道Ⅴ级围岩地段施工开挖时，采用环形开挖留核心土法的方法开挖。要保证初期支护的及时可靠，二次衬砌施工时，采用混凝土输送车、输送泵和全断面液压衬砌台车相配合的方案。隧道施工过程中，要进行前方地质情况的监测和超前预报，使用先进的监测技术预先判断前方围岩的情况，适时地调整施工作业方案。1.11隧道内路基和路面隧道路基应有稳定、密实、匀质等特性，从而能够均匀地支承路面结构。隧道路面在运营和使用时，要有足够的强度，也要满足平整、耐久、抗滑、耐磨的要求。隧道路面结构在设计时，要综合考虑交通量、设计时速、平纵线性指标等因素，然后进行技术和经济上的比较，确定最终施工方案。1.11.1路基隧道内有仰拱时，其充填材料与要求要满足规范的要求，隧道路基设计时，采用型号为C15的片石混凝土施工回填；隧道内无仰拱时，用石质地基作为路基，并且要满足稳定性的要求。在隧道路基设计时，布置了完整的中央保暖排水沟，中央排水沟直径600mm。1.11.2路面在隧道路