南京工业大学交通学院拉西瓦水电站左岸低线公路隧道毕业设计

1、第一章基本信息1.1设计标准和标准1.1.1设计标准教育部公路工程技术标准(jtj 001-97)；)颁发了。部门公路隧道设计规范(jtg D70-2004)；教育部颁发了公路规范地质勘察规范 (jtj 064-98)。教育部颁发了公路工程抗震设计规范 (jjt004-89)。教育部颁发了公路工程基本建设项目设计文件编制办法 (1996)。教育部公路隧道通风照明设计规范(jtj . 1-1999)；)颁发了。1.1.2技术标准隧道按照公路标准设计，分离的双孔单向行驶隧道采用的主要技术标准如下：1、行车速度设计120Km/h设计下隧道几何尺寸净空间截面标准；基于80Km/h运行速度设计的隧道通风

2、照明计算；2、隧道建筑物边界建筑边界基准宽度：行车道：W23.75m侧宽：l左侧0.75ml右侧1.25m存取：J20.75m整体预设宽度为11.0公尺隧道建筑边界净高度：5.0米(引道净高度2.5米)。3、卫生标准协作时允许285ppm浓度，事故时300ppm允许，隧道烟尘允许浓度。4、交通量设计预计2024年的年平均日交通量为20491MTE/日(中型标准车)。5、设计负载采用蒸汽-超级20、吊挂-120的隧道路面设计荷载。1.2项目概述1.2.1隧道概述拉西瓦水电站左岸低线高速公路隧道入口位于泥鳅山古滑坡体上游侧，设计地面高程为2249.8米，出口位于回车下游侧，底部高度为2246米，坡

3、度下降为0.325%。隧道区间全长1112米。断面样式为城门孔形状，开挖断面通常为12.2 m8.87米。隧道水平深度为30 100米，垂直深度通常大于100米。1.2.2工程地质条件1、地层岩性左翼低线公路隧道工程发掘揭示的地层是三叠系下变质岩流。变质的长荣砂岩夹泥板岩、幕墙石化石灰岩等中厚度层薄层结构、互层或互中间层结构。泥浆板岩相对较弱，由于层间错误结构的影响，容易形成破碎的夹层。2、地质构造工程发掘表明，左翼低线高速公路隧道段的缺陷、裂缝等地质结构较为发达，其发育优势的方向和规模可能因隧道段而异。整个洞穴岩石是单一的倾斜结构，向下游倾斜。岩石走向NW340NE60，趋势ne se，倾角

4、10 40。裂缝结构表面主要是坚硬的，再通过三面墙。3、岩石特性隧道地区岩体不同孔隙部分岩石风化、岩体结构等特征也可能存在一定差异。桩号k0 740m k1 072m，岩石微风化，岩体层状结构，地下水活动轻微，岩体结构发达。桩号k1 072m k1 172m，弱风化，没有地下水活动，岩体大部分由层状和分裂结构组成，层间挤压，容易发生崩塌。4、地表水隧道区内的河流是黄河水系，地表水是黄河和南北的支流。黄河的主要补给来源包括大气降水、地下水、冰雪融化水等，黄河100年来发生的洪水量为1687m3/s，平均流量为561 m3/s。河水对混凝土和钢筋有低腐蚀，水下混凝土不采取防腐措施。5、地下水勘探期

5、间没有发现地下水。1.2.3隧道洞内围岩分类根据公路工程地质勘察规范规定的围岩分类方法，隧道洞的围岩等级主要考虑以下因素：1)围岩岩性，强度，即岩性特征；2)围岩质量的结构特征和结构表面特征；3)围岩质量完整性、岩体质量；4)结构影响程度；5)地下水活动特征对围岩强度的影响；6)围岩质量物理力学指标、弹性参数等。本文目前只介绍三个典型岩洞(K1 115米，K1 010米，K0 870米)围岩的地质参数： (见表1-1)表1-1围岩地质参数分析截面龙中/knm-3岩体模数/GPa凝聚力/kPa蒲松氏比摩擦角/()压缩强度/MPa恒拉强度/kPaK1 11526.92.73000.3242.030

6、35K1 01026.95.96800.3043.950115K0 87026.910.010600.2548.480268根据规格：BQ=90 3Rc 250Kv。K1 115m剖面的围岩为较硬的岩，Rc=30Mpa岩体更加破碎，Kv=0.35BQ=267.5，围岩等级为级。K1 010m区的围岩为较硬的岩块，Rc=50Mpa岩体更完整，Kv=0.65BQ=402.5，围岩等级为级。K0 870 m段的围岩为硬岩，Rc=80Mpa岩体完整，Kv=0.75BQ=517.5，围岩等级为级。1.2.4地震等级地震根据中国地震烈度区划图（1990）及使用规定，隧道区的地震强度为度。1.3隧道纵断面和

7、平面方案设计1.3.1隧道纵断面路线的选择是整个设计的基本，关系到工程的难度、工程工期长度、成本的大小、运营安全和运输效率。并且隧道位置选择再次与全路径选择密切相关，隧道规格中规定；“高速公路、一级公路的隧道和二、三、四级公路的短隧道必须符合该路线的布局。二、三、四高速公路上的特长和长、中隧道的位置原则上要遵循路径的方向，道路隧道要综合考虑。”但是影响隧道路线选择的因素很多，不仅要考虑政治、经济、国防建设等社会条件，还要考虑工程地质、水利地质、地形等自然条件。只有抓住隧道设计中的主要因素，才能找到整体上更合适的最佳方案。本航线方案根据工人的可批准意见最佳确定。其中隧道布局主要遵循总体趋势，综合

8、考虑线性指标和工程成本，主要考虑隧道入口、出口条件、隧道场地工程地质条件、运营管理设施场地因素；隧道纵断面设计综合考虑隧道长度、主要施工方向、通风、排水、洞口位置和隧道进出口布线。1.3.2隧道剖面隧道净空部分不仅要符合建筑物限制的规定，还要考虑通风设备和排水、照明、消防、监控、管道电缆等设施所需的空间，还要考虑土压力的影响、建设方法等所需的富裕程度。隧道经过综合考虑，采用曲线墙剖面结构。1、净空截面优化分析后，隧道净空横截面确定为三中心圆。拱门为单中心半圆，半径为6.12m是。侧壁半径为8.62m是大半径弧。通过管道内底和侧壁之间的小半径圆弧连接，半径为1.42m。内部空间考虑了侧壁预留装饰

9、层5厘米。2、横断面配置(1)隧道断面是锚喷支护复合模具，建立混凝土衬砌、内夹排水层。(2)路面设置了单横向坡度，坡度为2%，路面设置了单侧流域，路基中心设置了中心流域。(3)单面右沟槽电缆和消防分配管道，左沟强力电气电缆。3、开发净空部分尺寸拱圈：r=6.12m，其角度为290侧墙：R=8.62 m，对应角度21130仰拱：r=15.42m，其角度为2185924 连接段：r=1.42m，相应角度为593036 。有关详细说明，请参阅图1-1。图1-1净空剖面尺寸映射1.4制定初步内衬方案根据本隧道的地形和地质条件，在过去的类似条件下，参考成功工程，本隧道利用新奥法的原理初步制定了设计、施工

10、。如图1-2所示，统一采用级、级、级围岩中级围岩的衬砌体系。图1-2制定衬里计划第二章结构内力计算2.1载荷结构方法原理在深埋隧道中，复合衬砌的二次衬砌应采用荷载结构方法计算。荷载结构方法的设计原理是，隧道开挖后地层的作用主要对衬砌结构产生荷载，衬砌结构必须安全可靠地承受荷载作用，如地层压力。首先根据地层分类或实际公式确定地层压力，然后根据弹性地基的结构计算方法计算衬砌的内力，进行结构剖面设计。采用荷载结构方法计算隧道衬砌的内力和变形，必须考虑弹性阻力，反映围岩衬砌变形的约束效应。荷载下衬砌的变形、回填情况和围岩变形特性，利用局部变形理论确定=k 的弹性阻力的大小和分布2.2确定载荷2.2.1

11、垂直均匀压力计算：垂直均匀压力计公式： (适合 级围岩的深部隧道)Q=0.45 2s-1 (样式2-1)样式：s围岩类别，级围岩s=4围岩体密度，典型孔段围岩体密度=26.9 knm-3跨距影响系数，=1 i(B-5)，B=6.572 0.062=13.26因此，=1 0.1(13.26-5)=1.826计算：K1 115m分段q=176.83 kpa，水平统一压力e=0.3q=53.049 kpa2.2.2浅隧道和深隧道的边界划分：浅埋和深隧道边界：HP=(2-2.5)HQ(样式2-2)格式：Hp 浅隧道边界深度(m)Hq 负载等效高度(m)Hq=q/=176.83/26.9=6.57m在采

12、矿法施工条件下，级围岩Hp=2.5 HQ=16.43m确认：三个典型的洞穴剖面属于深埋隧道。2.3衬层元素深部围岩的弹性阻抗K=28Gpa，C25混凝土，弹性系数21Gpa，28Gpa，体密度分别为24 kNm-3，25 kNm-3。对齐几何图形标注：内轮廓半径r=6.12m外轮廓半径R=6.12 0.45=6.57m拱轴半径：R1=0.5(6.12 6.57)=6.345mR2=0.5(8.62 9.07)=8.845m轴弧中心角度：=101302.4计算部分(级围岩的K1 115m部分属于深隧道)排序参数下拱半径：15.820(m)下拱的半中心角度：19.000(度)底部拱厚度：0.800

13、(m)侧墙高度：1.200(m)侧壁厚度：0.800(m)上拱半径：6.520(m)顶部拱厚：0.800(m)围岩弹性系数：28000.000(MN/m3)衬层的弹性系数：28000.000(MPa)负载参数底部岩石压力：176.830(kN/m)侧岩压力：53.050(kN/m)顶部岩石压力：176.830(kN/m)上拱灌浆压力：20.000(kPa)上拱灌浆压力范围角度：60.000(度)衬层批量密度：25.000(kN/m3)计算略图图2-1计算图计算结果计算结果：经过5次计算，各点的阻力条件和垂直位移一致！轴向力剪力矩切向位移垂直位移角围岩阻力单侧纵向加固箍筋面积剪切检验N Q M

14、U V W As Av(kN)(kN)(kN . m)(mm)(mm)(mm)(mm)(度)(kpa) (mm 2) (mm 2)底部拱门(从中心向左拆分10段):0-1664 . 1370 . 000305 . 835 0 . 000-2 . 436 0 . 000 0 1470 . 0满足202.51-1665.489符合27.053 298.734 0.041-2.400 0.008 0.008 0.0 1470.0 202.52-1669 . 534 53 . 88597 . 489 0 . 080-2 . 2950 . 015 0 . 0 1470 . 0符合202.53-1676.

15、249符合80 . 2781242 . 273 0.115-2 . 1240 . 021 0 . 0 1470 . 0 202 . 54-1685.593 106.013 193.375 0.142-1.897 0.027 0.0 1470.0 202.5符合5-1697.509 130.877 131 . 1950 . 161-1.625 0.031 0.0 1470.0 202.5符合6-1711.924 154.660 56.245 0.170-1 . 3220 . 033 0 . 0 1470 . 0 202.5符合7-1728 . 751 177 . 160-30 . 854 0 . 168-1 . 00