畢業設計（論文）任務書課題名稱 青花坪公路隧道綜合設計 學院(部) 公路學院 專 業 公路隧道與巖土工程 班 級 21030803 學生姓名 張 學 號 210308031 4 月 16 日至 6 月 19 日共 9 周指導教師(簽字) 教學院長(簽字) 2012年 04 月 16 日一、設計內容（論文闡述的問題）青花坪公路隧道綜合設計，具體內容包括資料整理分析與開題報告的撰寫、路線方案比選、平縱橫斷面設計、洞門及明洞設計、襯砌結構設計、防排水設計、通風照明設計等，編制設計文件和繪制圖紙。二、設計原始資料（實驗、研究方案）1、 1：1萬地形圖一張；2、公路等級：高速公路；3、交通量：近期（2022年）19100輛/日（標準車） 遠期（2032年）32100輛/日（標準車）三、設計完成后提交的文件和圖表（論文完成后提交的文件）1. 計算說明書部分：（1）設計說明書；（2）襯砌結構計算書；（3）通風計算書；（4）照明計算書。2、圖紙部分：路線平、縱斷面圖；隧道內輪廓及建筑限界圖；洞門立、平、側面圖；明洞結構圖；襯砌結構圖；防排水設計圖；通風照明設計圖；施工方案設計圖；施工監控量測設計圖；施工場地布置圖；施工組織計劃與進度安排圖等。四、畢業設計（論文）進程安排序號 設計（論文）各階段名稱 日期（教學周）1 收集熟悉資料，撰寫開題報告，外文翻譯 第1周2 路線方案比選，平、縱、橫斷面設計 第2、3周3 洞門、明洞及襯砌結構的設計與計算 第4、5周4 隧道防排水設計、通風照明計算與設計 第6周5 施工、監測方案設計、編寫設計說明書 第7周6 指導老師審查，修改、整理圖紙；評閱人審閱，答辯 第8周五、主要參考資料公路隧道設計規范(JTG D70-2004)，人民交通出版社，2004.10；公路隧道通風照明設計規范(JTJ026.11999)，人民交通出版社，2000.05；公路隧道施工技術規范（JTG F602009）人民交通出版社，2009.9；公路工程地質勘察規范（JTJ064-98），人民交通出版社，1999.05；公路路線設計規范（JTG D20-2006），人民交通出版社，2006.09；公路工程技術標準（JTG B01-2003），人民交通出版社，2004.01；公路工程質量檢驗評定標準(JTG F801-2004)，人民交通出版社，2004.10；李寧軍, 公路隧道勘察設計，西安公路交通大學；夏永旭, 王永東. 隧道結構力學計算，人民交通出版社，2004.09；呂康成. 公路隧道運營設施，人民交通出版社，1999.07；于書翰, 杜謨遠. 隧道施工，人民交通出版社，1999.06；呂康成. 隧道工程試驗檢測技術，人民交通出版社，2004.01其他現行相關技術規范和規程；所學各門課程之教材或講義。 長安大學畢業設計（論文）開題報告表課題名稱碾子溝高速公路隧道綜合設計課題來源自選課題類型總體設計指導教師王永東學生姓名張太松學 號2103080317專 業巖土與隧道工程一、畢業設計目的與意義 課程設計是大學生完成大學學業的標志性作業。其目的是鞏固消化課程的內容，進一步加強綜合應用能力和設計能力的訓練，啟發創新思維，也是培養綜合運用所學知識的過程和知識轉化為能力和能力轉化為工程素質的重要階段。二、公路隧道的作用及優點 在我國山地、丘陵和高原很多，其面積約占國土總面積的69%。由于交通的滯后發展，而嚴重的影響了經濟的發展。過去在山區或半山區修筑的公路，由于公路建設資金嚴重短缺，多以盤山公路為主。這種公路不僅等級低，繞行里程長，占用可耕的多，而且能耗高，安全隱患多，生態環境破壞大等。因而造成巨大的經濟損失和人員大量傷亡。但隨著經濟的迅速發展，公路隧道不僅僅在山區和丘陵地區的建設，而且在江河跨越方案中，對公路隧道的選著也日益重視。公路隧道的修建不但能克服地理地形障礙，還能提高行車安全和舒適性，降低運輸成本和節約時間，對惡劣氣候時行車幾乎不受影響。三、公路隧道國內外的發展及其狀況近代隧道興起于運河時代，從十七世紀起，歐洲陸續修建了許多運河隧道。其中法國蘭葵達克（Languedoc）運河隧道，建于年，長，它可能是最早用火藥開鑿的公路隧道。隧道施工與地面建筑物施工不同，其空間有限，工作面狹小、光線暗，勞動條件差，給施工增加了難度。隧道工程的施工條件是極其惡劣的，體力勞動強度和施工難度都相當大。為了減輕勞動強度，人們曾經做過不懈的努力。古代一直使用“火焚法”和鐵錘剛釬等原始工具進行開挖，直到上個世紀才開始采用鉆爆作業，至今大約有一百多年的歷史。在此期間發明了鑿巖機，經過將近一個世紀的努力，發展成為今天的高效率大型多頭搖臂鉆機，工人們已經從繁重的體力勞動中解放出來了。和鉆爆開挖法完全不同的還有兩種機械開挖法。一種是用于軟土地層的盾構機，發明于1818年，經過一個半世紀的不斷改進，已經從手工開挖式盾構發展到機械化乃至全機械化盾構，能廣泛用于各種復雜的軟土地層的掘進。另一種是用于中等堅硬巖石地層的巖石隧道掘進機。近十年來，我過已修建了不少長隧道、特長隧道以及隧道群，隧道占公路里程比重也不斷增大。同時隧道建設技術不斷提高和成熟。據統計公路隧道1790、總長度近1千公里。尤其是在2007年元月20日，由我國自行設計、自行施工、自行運營的秦嶺終南山隧道通車，18.02公里的秦嶺終南山隧道不僅長度一舉超越了日本的關越隧道，相比單洞雙向行駛的萊爾多隧道，它更是世界上第一個采用雙洞單向行駛的特長隧道，雙洞全長36.04公里，建設規模居世界第一。但總體上來說，我國公路隧道建設技術還適應不了我國隧道發展的要求，與國外先進水平相比，還存在很大差距。四、畢業設計的內容、方法及預期成果1、設計主要內容公路隧道綜合設計，具體包括資料整理分析，路線方案比選、平縱橫斷面設計、洞門及明洞設計、襯砌結構設計、防排水設計、通風照明設計等。2、設計采用的方法隧道位置的選擇 根據地形、地貌、地質條件，結合路線平縱面實際指標，在范圍內進行多方案比選 。洞門設計 根據地形、地質條件不同，配合洞口構造物設計及與防護、排水布置，隧道照明需要，并做好環境保護，適當美化洞口。 襯砌結構計算與設計 對受地形、地質偏壓、圍巖類別、斷面跨度、施工方法的不同等因素影響，襯砌各部位受力情況不相同，除在初期支護時進行加強處理外，設計時需要在斷面結構形式上對受力不利的部位進行加強處理，必要時還須配置鋼筋，以減少其對襯砌結構所產生的不利影響，保證襯砌及動口山體的穩定。防排水設計 在防水設計中，主要在一、二次襯砌間全斷面設置PVC、EVA等，復合土工防水板，在水流較多、防水薄弱地段 在二次襯砌施工縫設置止水帶。在排水設計中，在墻角外設置縱向排水管。拱墻有大面積淋水及有集中涌水段還須設置排水板，環向排水溝，將集中水流通過橫向排水管引入仰拱下中心水溝后排出洞外。 通風照明設計 通風設計根據隧道長度，交通量來選擇通風方式。照明設計在隧道兩側拱腰處設置高壓鈉燈進行照明，為使光線順利過渡，在洞口設置照明加強段、過渡段。（對于長度小于350M的隧道不設置照明設備。）五、設計重點與難點防排水設計和襯砌結構計算與設計都是設計中的重點。由于公路所經過的是陜南秦嶺山地，那里降雨頻繁，年降雨量達900-1250毫米 。因此防排水是設計中的重點。襯砌結構計算與設計不僅是設計中的重點也是難點，襯砌結構是隧道支撐的重要部分之一，而且計算較為復雜。六、時間安排1 收集熟悉資料，撰寫開題報告，外文翻譯 第1周2 路線方案比選，平、縱、橫斷面設計 第2、3周3 洞門、明洞及襯砌結構的設計與計算 第4、5周4 隧道防排水設計、通風照明計算與設計 第6周5 施工、監測方案設計、編寫設計說明書 第7周 6 指導老師審查，修改、整理圖紙；評閱人審閱，答辯 第8周指導教師意見及建議：指導教師簽名： 年 月 日注：1、課題來源分為：國家重點、省部級重點、學校科研、校外協作、實驗室建設和自選項目； 課題類型分為：工程設計、專題研究、文獻綜述、綜合實驗。 2、此表由學生填寫，交指導教師簽署意見后方可開題。摘 要我國經濟的高速發展，使得人們對交通設施建設的標準也越來越來高，在道路的修建中也越來越來重視行車的舒適性和環保，同時也要求提高其抵抗災害的能力。因此，為了順應地形減少對環境的破壞滿足線形要求，保證行車的安全經濟，本設計根據陜西省藍田縣灞源鄉地區的地質地貌情況，選定隧道方案。隧道全長1800.00m。在設計中，主要進行了隧道的結構、通風、照明、防排水及施工組織設計。首先，選定隧道路線，確定洞口位置，然后進行合理的隧道幾何設計和結構設計計算，并且通過計算分析說明其支護結構的合理性；通風照明方面，是在滿足交通量和運營狀況的條件下，通過計算結合施工的便利與否加以調整設計；施工組織設計中主要安排了監控量測、施工進度安排防排水等，并介紹了具體施工方法及其詳細的施作過程。關鍵詞：隧道工程，設計，結構，通風，照明， 防排水，施工組織ABSTRACTThe rapid development of Chinas economy, makes transport facilities construction standards and more to high, built of the road is more and more to pay attention to in the comfort and environmental protection, but also requires improving its ability to resist disasters. Therefore, in order to follow the terrain to reduce environmental damage meet alignment requirements, ensuring safe economic, this design according to the Shang Luo County in Shaanxi Province village area of geological and geomorphological conditions, selected the bored tunnel approach. 1800.00m tunnel length. In the design of the tunnel structure, ventilation, lighting, drainage and construction organization design. First of all, the selected routes, determine the entrance location, and then make reasonable tunnel geometry design and structure design, analysis and its support structure of rationality; ventilation and lighting, is to meet traffic and operation conditions, by calculating the combined construction of convenience or not adapted design; coordinate major arranged supervision, construction schedule and drainage, and so on, and describes specific construction methods and detailed procedures for the application.KEY WORDS: Tunnel engineering, design, structure, ventilation, lighting, drainage, construction organization 目 錄第一章 設計總說明111.1設計原則概述111.3隧道建設地區工程地質條件121.3.1區域地形、地貌121.3.2水文與氣象121.3.3地質條件121.4橫斷面設計141.4.1建筑限界141.4.2隧道內輪廓141.5隧道襯砌結構141.5.1圍巖劃分141.7通風設計161.8照明設計171.9洞門設計171.9.1洞口位置選擇171.9.2洞門選擇171.10施工方案181.10.1 施工方案設計181.10.2施工中存在問題及解決方案191.10.3棄渣方案191.10.4施工中注意事項191.11環境保護20第二章 路線方案比選21第三章 二次襯砌內力計算223.1基本資料223.2荷載確定223.3襯砌幾何要素233.3.1襯砌幾何尺寸233.3.2半拱軸線長度S及分段軸長S233.3.3各分塊接縫(截面)中心幾何要素243.4計算位移253.4.1單位位移253.4.2載位移主動荷載在基本結構中引起的位移273.4.3載位移303.4.4墻底位移333.5解力法方程333.6計算主動荷載和被動荷載分別產生的襯砌內力343.8計算襯砌總內力353.9襯砌截面強度驗算373.10內力圖37第四章 通風計算394.1隧道需風量計算394.1.1 CO排放量394.1.2稀釋CO的需風量414.1.3煙霧排放量424.1.4稀釋煙霧的需風量434.1.5稀釋空氣內異味的需風量434.1.6考慮火災時排煙的需風量434.1.7結論444.2單向交通隧道射流風機縱向通風計算444.2.1計算條件444.2.2內所需升壓力45第五章 照明計算485.1基本資料（近期）485.2基本參數（近期）485.3燈具布置（近期）495.4基本資料（遠期）515.5基本參數（遠期）515.6燈具布置（遠期）525.7結論535.8調光53第六章 施工組織設計556.1概述556.1.1工程內容556.1.2施工安排556.1.3施工順序556.2施工方法及工藝556.2.1工程特點及主要技術措施566.2.2進洞施工方法566.2.3明洞施工566.2.4主要工序的施工606.2.5施工通風666.2.6施工用風、水、電67第七章 總結68第一章 設計總說明1.1設計原則概述擬建的高速公路位于陜西省藍田縣灞源鄉，是連接將軍岔和老莊溝的重要交通道路，該公路能有效解決當地交通問題，加強地區間交流，降低運輸成本，節省運輸時間，促進經濟發展。青花坪公路隧道位于此高速公路上，起始樁號為K3+000至K4+800.00,總長約為1800m。隧道分為上、下行線分離式隧道，行車道寬度均按設計行車速度80km/h考慮；隧道襯砌結構設計采用“新奧法”復合式襯砌、高壓鈉燈光電照明、機械通風；隧道洞門型式主要采用削竹式、端墻式洞門。隧道圍巖巖性以碎粉巖、碎裂巖、碎裂狀白云巖為主，圍巖級別以、級、級為主。該隧道對克服地形障礙，改善線形，提高車速，縮短里程，節約燃料，節省時間，減少對植被的破壞以及保護生態環境起到了重要作用。設計依據及執行規范： 公路工程技術標準（JTG B012003） 公路隧道設計規范（JTG D702004） 公路隧道設計細則（JTG/T D702010） 公路隧道施工技術規范（JTG F602009） 公路隧道通風照明設計規范（JTJ026.11999）1.2技術標準 公路等級 高速公路設計行車速度 80km/h隧道建筑限界隧道凈寬 10.25m ( 3.752+0.75+0.5+0.75+0.75)隧道凈高 5.0m交通量 近期19100輛/日，遠期32100輛/日，汽柴比為0.45：0.55，上、下行比例1：1，雙車道單向行駛隧道內衛生標準：CO允許濃度上行線275ppm,下行線275ppm；VI允許濃度為0.0070，隧道內縱向風速小于等于10m/s1.3隧道建設地區工程地質條件1.3.1區域地形、地貌本項目位于陜西省東南部藍田地區灞源鄉，總體地形特征為中間高兩邊低，地勢陡峭，相對高差在350m左右。河谷呈“人”字形，谷窄溝深，坡體陡峭，項目所在地圍巖等級主要是級、級、級。1.3.2水文與氣象藍田地區地跨長江、黃河兩大流域，屬亞熱帶向暖溫帶過渡氣候帶，具有明顯的山地型氣候特點，冬無嚴寒，夏無酷暑。 1月平均氣溫-2.31.6，7月平均氣溫23.027.9，極端最低氣溫-22.6, 極端最高氣溫40.6, 降水量 年均710930毫米, 一般集中在7-10月，年平均風速2.5m/s,瞬時最大風速8m/s，日照18602130多小時。無霜期為210天，最大凍土深度為23cm。1.3.3地質條件1.3.3.1主要巖土類特征（1）含角礫粘質粉土褐紅色，濕，硬塑，稍密。成分以粘粉粒為主，角礫含量5-10%，砂含量1015%，砂粒、角礫成分為白云巖，土體較均勻。（2）含碎石、角礫粘質砂土褐紅色，濕，結構疏松。碎石、角礫含量20-25%，粘粉粒含量20-25%，砂粒含量50-60%，碎石角礫成分主要為白云巖，局部為泥巖、粉砂質泥巖、砂巖等，多為棱角狀，分布較均勻，土體較均勻。（3）細晶白云巖灰白色，細晶，團塊狀結構，塊狀構造。主要礦物白云巖，含量大于90%，方解石210%，有機質少量。白云石部分已重結晶，顆粒較大，一般0.20.6mm，重結晶的白云石呈團塊狀分布，表面較干凈，部分未結晶白云石，粒徑小于0.05mm，表面渾濁不清。巖石較堅硬，整體完整性較差，較破碎，分化較嚴重。飽和抗壓強度27.382.6MPa，抗剪強度C=11.422.3MPa，=36.240.3，泊松比0.180.33，軟化系數0.40.87。（4）含灰質白云巖淺灰色，細晶結構，條紋狀構造。主要礦物白云石，含量85-90%，方解石含量10-15%，泥質、有機質少量。白云石粒徑一般0.050.15mm，呈鑲嵌狀分布，其上散布有泥質及有機質，表面渾濁不清。方解石粒徑一般0.2mm左右，分布不均勻，呈條帶狀分布，巖石較堅硬，整體完整性較差，較破碎，分化較嚴重。（5）含礫微晶灰巖灰-淺灰色，巖石中的礫石為沉積時的混入物，其粒徑215cm，為次園-棱角狀，分布不均，含量520%，成分為泥晶白云巖。微晶灰巖呈微晶結構，生物碎屑結構，塊狀構造。主要礦物為方解石，含量不小于95%，少量有機質（2%）及生物碎屑（3%）。方解石粒徑一般0.010.001mm，少部分未結晶灰質粒徑0.001mm。巖石較堅硬，整體完整性較差，抗分化能力較強。（6）細粒長石石英砂巖灰白色、細粒砂狀結構，塊狀結構。碎屑成分主要為石英，含量大于75%，次為長石1015%，硅質巖屑小于1%，粒徑一般0.10.25mm，少數0.250.4mm。填隙物成分主要為硅質（58%）及少量粘土質。巖石為顆粒支撐接觸式膠結。巖石堅硬，整體完整性較好，抗風化能力較強。（7）泥巖黃色，泥質結構，塊狀構造。主要成份為粘土礦物，含少量粉砂粒。巖石軟弱，整體完整性差。物理力學性質差，接近于半成巖的粘性土。綜上所述，此地區巖土工程地質性質普遍較差。白云巖雖較堅硬，但受構造運動影響，較破碎，分化較嚴重，整體完整性較差。砂巖雖堅硬，抗風化能力較強，力學性質較高，整體完整性較好，但其出露寬度窄，泥巖受構造變形大，巖石軟弱不完整，抗風化能力弱，其工程地質條件差。1.3.3.2構造特征隧道區斷層較發育，以北東向斷層為主，次為近東西向，亦見南北向斷層。斷層性質以壓扭性、壓性、扭性為主，個別為張性、張扭性，斷層多期活動的特點，早期以壓性、壓扭性、扭性為主，且規模較大，晚期以張性為主，規模小。1.3.3.3水文地質條件勘測區地下水的補給主要來自大氣降水。區內降水量較充沛，植被不甚發育，山高坡較陡，溝谷深切，地表徑流暢通，降水量又相對集中，多以大雨和暴雨形式降落等，大部分以地表徑流匯于溝谷中，不利于降水的下滲。故地下水補給作用較弱，區內地下水仍較貧乏。1.3.3.4不良地質現象隧道路線走廊為長江水系，雨季時洪水暴漲，常攜帶泥土、碎石，在溝口形成洪積扇區，不良地質災害主要有滑坡、泥石流。1.4橫斷面設計1.4.1建筑限界根據公路隧道設計規范，隧道高度5米，行車道寬度3.75米，雙車道布置，凈寬10.25米，其中左側余寬為0.5m，右側余寬為0.75m，左右側檢修道寬度均為0.75m，路面坡度采用1.5%；車行橫通道高4.5m，路面寬度為4m，不設側向余寬，左右側檢修道寬度均為0.25m；人行橫通道高2.5m，路面寬2m，不設側向余寬和檢修道；并且同時考慮了下列因素：（1）檢修人員步行時的安全；（2）緊急情況下，駕乘人員拿取消防設備方便；（3）滿足其下放置電纜、給水管等的空間尺寸要求，修道高度設為30cm。1.4.2隧道內輪廓隧道內輪廓設計除應滿足隧道建筑限界的規定以外，還應滿足洞內路面、排水設施、裝飾的需要，并為通風、照明、消防、監控、運營管理等設施提供安裝空間，同時考慮圍巖變形、施工方法影響的預留富裕量，使確定的斷面形式及尺寸符合安全、經濟、合理的原則。本隧道采用公路隧道設計規范附錄B提供的v=80km/h情況下的標準斷面，斷面為單心圓，R1=5.43m，R2=7.93m，R3=1m，R4=15m，斷面周長為30.94m，面積為62.67m2。1.5隧道襯砌結構1.5.1圍巖劃分隧道圍巖級別劃分主要依據巖體彈性波速度、巖樣飽和極限抗壓強度、巖石質量指標，并結合圍巖分化程度、完整性、堅硬程度、節理發育程度、斷層及地下水影響程度等進行綜合分類。依據實際資料在確定隧道圍巖級別時，制定以下原則：（1）以交通部行業標準公路隧道設計規范（JTG D70-2004）提供數據為圍巖級別劃分標準。（2）遇斷層破碎帶，圍巖級別較同類巖石降低12等級，影響帶推至洞底以上4080米與斷層交界處。（3）為便于隧道施工，按隧道開挖過程中可能遇到的地層和構造情況分段劃分評價。（4）未有鉆孔控制段，參照勘測區同類巖石已有資料進行類比分級。1.5.2襯砌設計隧道斷面設計除符合建筑限界要求外，考慮到洞內排水、通風、照明、消防、監控等運營附屬設施所需空間，并考慮到圍巖收斂變形及施工等必要的預留量，內輪廓采用單心圓。隧道襯砌結構型式均采用“新奧法”復合式襯砌，襯砌設計參數以工程類比法并結合計算分析確定，斷面型式采用等截面單圓心，對于級圍巖采用無仰拱襯砌，對于、級圍巖均采用帶仰拱襯砌。級圍巖初期支護采用徑向系統錨桿，鋼拱支撐配合噴射混凝土形成整體。系統錨桿采用砂漿錨桿，直徑為22mm，長度為2.5m，環向間距為1.2m。級圍巖噴射混凝土厚度為10cm，預留變形量為3cm。 級圍巖初期支護采用徑向系統錨桿，鋼拱支撐配合噴射混凝土形成整體。系統錨桿采用D25中空注漿錨桿,長度為3.0m，環向間距為1.0m；級圍巖噴射混凝土厚度為22cm，預留變形量為7cm，鋼拱架型號為I16，間距為1m。級圍巖初期支護采用徑向系統錨桿，鋼拱支撐配合噴射混凝土形成整體。系統錨桿采用D25中空注漿錨桿，長度為3m，環向間距為1.0m。級圍巖噴射混凝土厚度為26cm，預留變形量為10cm，鋼拱架型號為I20，間距為50cm。斷層圍巖初期支護采用鋼管支護、超前管棚周壁預注漿，鋼拱支撐配合噴射混凝土形成整體。鋼管支護采用直徑為50mm的無縫鋼管，長度為5m，外插角為30，環向間距為40cm；超前管棚采用直徑為89mm的熱軋無縫鋼管，長度為10m，外插角為25，水平搭接長度不小于3m，環向間距為40cm。斷層段圍巖噴射混凝土厚度為25cm，預留變形量為15cm，鋼拱架型號為I20，間距為50cm。通過圍巖監控量測，最終在初期支護相對穩定的條件下，全斷面模筑二次混凝土襯砌。襯砌采用曲邊墻拱形斷面，明洞二次襯砌厚度為60cm，級圍巖二次襯砌厚度為35cm，級圍巖二次襯砌厚度為35cm，級圍巖二次襯砌厚度為45cm，斷層段二次襯砌墻腳下采用加厚曲邊墻型式以減小隧道沉降，其厚度為60cm。1.5.3輔助施工設計本隧道采用的輔助施工措施主要有如下幾項：（1）超前長管棚：設于兩端洞口，通過注漿提高圍巖自身承載能力，提高巖體對結構的彈性抗力，改善結構受力條件。管棚鋼管均采用直徑1086mm熱軋無縫鋼管，環向間距50cm。接頭用長15cm的絲扣直接對口連接。相鄰鋼管接頭數至少應錯開1m。（2）超前小導管：設置在隧道洞內無長管棚支護的級圍巖地段，采用外徑42mm，壁厚3.5mm，長400cm的普通鋼管，在鋼管距尾端1m范圍外鉆直徑6mm壓漿孔。鋼管環向間距40cm，外插角控制在1015度左右，尾端支撐于鋼架上，也可以焊接于系統錨桿的尾端，每排小導管的縱向搭接長度至少為1.0m。（3）超前錨桿：設置在隧道洞身級圍巖淺埋地段。錨桿采用直徑22mm，長350cm的砂漿錨桿，環向間距約40cm，外插角可采用515度不等。采用早強砂漿作為粘結材料，每排錨桿的搭接長度不小于1.0m。1.6防排水設計（1）隧道防排水應遵循“防、排、截、堵結合，因地制宜，綜合治理”的原則。設計中采用的措施要求達到：排水通暢、防水可靠、施工方便，是隧道洞內基本干燥，保證隧道結構物和營運設備的正常使用和行車安全，形成完整的防排水體系。（2）洞內復合式襯砌采用1.2mm厚EVA防水板防水，300g/m2土工布，土工布與防水板間的連接采用雙縫焊機的焊接技術，接縫處留10cm長搭接長度，以備質量檢查。鋪設時采用無釘熱合鋪設法。隧道二次襯砌滿足抗滲S6要求。（3）隧道內設置縱向排水管、環向排水管、橫向排水管、環向盲管等形成巖體環向排水管縱向排水管橫向盲管側式透水管洞外一個完整的閉合回路，使巖體內的滲水可以暢通的排出，另外對于集中出水點，可預埋半管。對于路面排水，設置開口式邊溝，為防止預制塊接縫間漏水，在接縫間設置防水板。（4）隧道內所有施工縫和沉降縫均設置中埋式排水橡膠止水帶。（5）對于出水量較大的地段，采用超前注漿堵水，漿液采用水泥和水玻璃混合漿液，以加快其凝固速度。1.7通風設計隧道分為上下行線單向行駛的分離式隧道，上行線和下行線長度均為1800.00m，上行線縱坡-1.3%，下行線縱坡+1.3%，設計行車速度為80km/h，設計高峰小時交通量近期為1471輛/h，遠期為2472輛/h，大型車混入率為21%，通風斷面面積62.67m2，當量直徑為8.09m，CO設計濃度為275PPm，煙塵允許濃度為0.0070m-1。在綜合考慮隧道所處的自然條件、交通量、隧道內行駛的車輛情況、隧道工程造價及維修保養費用、車輛行駛的活塞風作用下，通過計算確定在設計行車速度狀態下上、下行線隧道均不需機械通風。在隧道內發生火災時，并考慮最壞情況即在隧道出口發生火災而隧道內停滿了車輛，經過計算確定上、下行線設4臺1120型射流風機，每兩臺一組，進出口集中布置；考慮遠期交通量，經過計算確定在設計行車速度狀態下上、下行線隧道均不需機械通風，在交通阻滯情況下即平均車速為10km/h，阻滯段長度取1000m，在1000m后計算時行車速度取設計行車速度的50%即40km/h。計算確定上、下行線隧道均設6臺1120型射流風機，每兩臺一組，進出口集中布置。風機在進口布置二組，第一組距洞口200m，第二組距第一組150m，在出口布置一組，距洞口200m，安裝時風機的任何部分不得侵入建筑限界內。1.8照明設計為使司機行車安全、舒適，解決隧道進出口的“黑洞” 、“白框”效應以及滿足洞外亮度變化時的調光要求，隧道入口段照明分為基本照明和加強照明。隧道照明要考慮四種狀況即：晴天、多云天、陰天、傍晚。分別考慮各種工況下的燈具照明情況，合理布置燈具，主控室預先設計程序在不同工況下控制各燈具的開關。基本照明：布置100w高壓鈉燈172組（間距8.8m，全長布置）；加強段照明：入口段需布置400W的高壓鈉燈57組（間距1.4m，布置79.57m(共89.57m，前10m不布置)），過渡段需布置250W的高壓鈉燈22組（間距3.3m，布置72m），過渡段需布置150W的高壓鈉燈12組（間距7.4m，布置89m），過渡段需布置100W的高壓鈉燈2組（間距99.6m，布置133m），出口段照明需布置250W的高壓鈉燈16組（間距3.9m，布置60m）。隧道采用高壓鈉燈照明，并配有自充式電具作為應急照明使用。緊急停車帶和人行橫通道用熒光燈照明，隧道墻壁裝飾采用防水涂料全斷面噴涂。1.9洞門設計1.9.1洞口位置選擇（1）洞門部分在地質上通常是不穩定的。應考慮避開滑坡、崩塌、泥石流等不良地質地段。（2）要遵循“早進洞晚出洞”的原則，選擇洞口位置。（3）為使洞口段襯砌結構受力條件較好，應使隧道中線與地形等高線正交，正交洞口的邊、仰坡開挖較小而且均衡。（4）隧道在洞口附近考慮施工場地、棄渣場地以及便道的位置，對組織施工時的難易程度和進度有很大影響。1.9.2洞門選擇 隧道洞門形式的選擇和隧道洞口的地形，地質條件以及隧道照明需要有關，洞門附近圍巖一般比較松碎松軟，所以應根據實際情況，選擇合適的洞門形式，并對邊仰坡進行適當護坡。洞門是隧道的咽喉，也是外露部分，要適當進行洞門和動口環境的美化和協調。山嶺隧道常用的洞門形式主要有端墻式、翼墻式、臺階式、柱式、削竹式和喇叭口式。本隧道洞門均采用削竹式。1.10施工方案1.10.1 施工方案設計本隧道主要以、級圍巖為主兼有斷層，地質條件較差，隧道設計施工以新奧法理論基礎，確定本隧道掘進施工原則為：弱爆破、短進尺、少擾動、早噴錨、強支護、勤量測、緊封閉。新奧法理論要點如下：（1）圍巖是主要的承載單元，應充分保護圍巖，采用控制爆破或機械開挖。（2）允許圍巖變形，但又要限制圍巖變形，采用柔性支護，及時噴錨。（3）進行監控量測，修正施工方法、支護參數。（4）采用復合式襯砌，防止滲漏，減小而襯開裂。（5）及時封閉，隧道斷面形狀盡量圓滑，避免拐角處應力集中。隧道級圍巖開挖采用臺階開挖法，由于隧道地質條件較差，因此要按短臺階、多循環要求開挖；隧道級圍巖開挖采用拱部留核心土環形開挖。隧道開挖過程中要及時進行施工監控量測，它是保證工程質量的重要措施，也是判斷圍巖和襯砌是否穩定的，保證施工安全，指導施工順序，進行施工管理，提供設計信息的主要手段。監控量測必測項目有地質和支護狀況觀察、周邊位移、拱頂下沉、錨桿拉拔力，本隧道選測項目有地表下沉量測。凈空變形和拱頂下沉量測間距S為：當隧道埋深H小于30m時，S=10m;當H大于30m時，S=20m。地表下沉量測的隧道縱向間距S為：當隧道埋深H小于15m時，S=5m；大于15m小于30m時，S=10m；周邊位移和拱頂下沉量測間隔時間為：115d，每天兩次；16d1M，每2天一次；1M3M，每7天一次；以后每月一次。地表下沉量測間隔時間為：掌子面距量測斷面前后小于20m時，每天兩次；大于20m小于50m時，每2天一次；大于50m時，每7天一次。初期支護階段根據最大位移值進行施工管理:（1）當量測位移U小于Un/3表明圍巖穩定，可以正常施工。（2）當量測位移U大于Un/3并小于2 Un/3時，表面圍巖變形偏大，應密切注意圍巖動向，可以采取一定的加強措施，如加密、加長錨桿等。（3）當量測位移U大于2Un/3時，表明圍巖變形很大，應立即停止掘進，并采取特殊的加固措施，如超前支護、注漿加固等。（4）當實測最大位移值或預測最大位移值不大于2 Un/3時，可以認為初期支護達到基本穩定。二次襯砌的施做條件（1）各測試項目的位移速率明顯收斂，圍巖基本穩定。（2）已產生的各項位移已達到預計總位移量的80%90%。（3）周邊位移速率小于0.1-0.2mm/d，或拱頂下沉速率小于0.070.15mm/d。1.10.2施工中存在問題及解決方案隧道所處地段地質條件較差，圍巖級別大多為、級，自穩能力差。解決辦法：施工中縮短臺階長度，短進尺，及時施做初期支護，盡早施做仰拱，使結構盡早成環，改善圍巖受力性能。洞身通過斷層，斷層圍巖破碎，含水量大。解決方法：施工中短進尺，早封閉，強支護，加強施工中的監控量測，密切注意圍巖變形，如有異常，馬上采取措施。洞身處于水位線附近，巖體含水量較大。解決方法：施工中特別注意防排水，采取小導管超前注漿堵水，對于集中出水點，安裝半管排水。對于出水量很大的地段，可以考慮采用帷幕注漿。對于落水洞地段，一般采用老黃土回填，從下到上分層夯實，頂層采用50cm厚C15混凝土封口，封口半徑增大50100cm，工程數量以實際發生計量。對無法查明的落水洞施工時應加強超前地質預報，進一步查明落水洞的位置、規模、與隧道的相對位置及對隧道的影響程度，采取相應的工程處理措施。1.10.3棄渣方案 本項目路線隧道開挖洞渣除部分洞外漿砌工程外，其余需要調配利用和棄除。 沿線黃土沖溝發育，地形切割強烈，隧道棄土采取在沖溝內設壩棄土造田的方案。棄土場盡量沖溝支溝內，并于溝口設置土質攔擋壩，壩外側坡面植樹種草防護，壩體內側棄土應碾壓夯實。具體棄渣場地由路線統一考慮。1.10.4施工中注意事項隧道開工前對洞門位置，明洞長度根據地形條件進一步核查，必要時現場研究確定。洞門及明洞施工必須在雨季到來之前完成。隧道進出口埋藏淺，覆蓋層薄，地質條件差，明洞長度可視實際邊仰坡特定情況酌情調整。新奧法設計施工是一體，施工圖應視為預設計，施工過程中根據地質變化及監控量測情況進行信息反饋設計。施工中時刻注意，要求嚴格執行圍巖的監控量測程序（起內容包括地質監控、安全檢查監控和量測監控），若圍巖級別劃分與地質不符合以及量測收斂值超過規定等情況，應及時與設計單位聯系，搞好信息反饋設計，特別是雨季和大雨過后要加強監控量測。初期支護鋼拱架要盡可能與噴射混凝土密貼，每榀鋼拱架拱腰、拱腳必須與墻腳錨桿焊成一體，超挖時必須用噴射混凝土充實密填。初期支護完成后，在其表面沿隧道縱向3米（滲漏段）至5米（無滲漏段），在拱腰墻頂及墻下打3-4個泄水孔，孔深50cm,然后沿周邊設160排水半管貼壁排水，并在半管外及時用砂漿封閉，使其與襯砌墻腳縱向排水管連通，要求初期支護表面用砂漿填平后，才能進行防水層的施做。施工全過程中，拱腳、邊墻及墻腳不得排水和積水，圍巖為土質或遇水易軟化的軟巖時，洞內施工排水不得采用自流排水，應設積水坑，用泵抽排水。隧道運營期間的監控、照明、通風等設施，在施工中必須做好預埋件的埋設工作。1.11環境保護隧道設計時考慮了環境保護因素，盡可能避免因人為因素而導致新的山體病害的產生，減少對工程附近的建筑、居民生活、生產和環境的不良影響。為此，在環保設計中主要考慮以下幾個方面：（1）采用早進晚出的原則，減少深挖路段，保護自然坡體和植被。（2）開挖出的石渣，盡可能縱向調配，作為路基填料；對于可用于做石料的石渣應集中堆放，經加工后用于砌體工程；對于廢棄的石渣，應根據各工點的實際情況，集中堆棄。棄渣場地做好護坡擋墻防護，并做好排水設施，以防止洪水期沖走棄渣形成人為的泥石流。有條件時，在棄渣頂覆蓋土層復墾還田，種樹造林。（3）施工期的污水應集中排放，并應經過沉淀、過濾。（4）洞口邊仰坡開挖應以光面爆破為主，輔以人工開挖，嚴禁爆破。（5）做好施工場地竣工后的清理、綠化及復墾還田工作。第二章 路線方案比選方案比較是選線中確定路線總體布局的有效方法。在可能布局的多種方案中，通過方案比較決定取舍，選擇出技術合理、費用經濟、切實可行的最優方案。這里主要從線性指標、工程數量、地質條件、施工難度、隧道功能、營運及養護費用、環境保護、工程病害等對二條路線方案進行比較。詳見下表：線路1線路2線性指標線路總長為5200m，其中隧道有4座，總長4014.44m，整條線路為直線，坡度適中，行車舒適性較好線路總長為7089m，隧道有2座，總長2844.34m，整條線路有8處設置圓曲線，總轉角大，曲率半徑均較小，坡度較大，行車舒適性較差工程數量線路總長5200m，隧道總長4014.44m。 線路總長7089m，其中隧道總長2844.34m。 地質條件隧道圍巖等級為、，其中多為、（硬巖）級圍巖，淺埋較短 隧道圍巖等級、級為主，且多以（軟巖）、圍巖為主，斷層破碎帶較多，淺埋較長施工難度為隧道群，隧道以外的公路修建中填挖方多出，有橋梁多處，隧道出入口較理想,隧道以外的公路修建中填挖方多出，有橋梁多處，出口有較小偏壓且線形不太理想營運及養護費用隧道為4014.44m，營運及養護費用較高隧道長2844.43m，營運及養護費用一般環境保護開挖地方不是很多，對原來自然環境的破壞比較小，占用農田少開挖地方較多，對原來自然環境的破壞比較大，搬遷居民較多，占用農田多工程病害采用隧道群方案，對原有山體的破壞較少，工程病害較少填挖方工程量大，破壞原有的應力平衡，會產生一系列的水文地質病害，比如：滑坡、泥石流、崩塌等綜合上述比較可得，方案2施工難度較大，成本較高，地質條件差，工期較長，為施工添加太多變數且其線形也不是很好，轉角過多過大，造成行車不適，安全隱患多；方案1雖然運營及養護費用相對于方案2略高，工程數量較多，但技術指標合理，對自然環境破壞小，線形較好，行車舒適安全，總投資小，工期短且工程病害較少。綜合上述分析，結合高速公路的基本指標要求，選擇方案1為推薦方案。第三章 二次襯砌內力計算3.1基本資料碾子溝高速公路隧道，結構斷面如圖所示，圍巖級別為級，容重為=20kN/m3，圍巖的彈性抗力系數K=0.2106kN/m3，襯砌材料為C25混凝土，彈性模量為Eh=2.95107kPa，容重=23kN/m3。 圖1 襯砌結構斷面3.2荷載確定（1）根據公式，圍巖豎向均布壓力:q=0.452s-1式中: s-圍巖等級，此處取s=5；-圍巖容重，此處取=20kN/m3；跨度影響系數，=1+i(lm-5)毛洞跨度lm=11.76+20.08= 11.92，=1+ilm-5=1+0.111.92-5=1.692。-二次襯砌所承擔的荷載比，取0.7所以有： q=0.452s-1=0.4525-1201.6920.7=170.5536kPa（2）圍巖水平均布壓力:e=0.5q=0.5170.5536=85.2768kPa3.3襯砌幾何要素3.3.1襯砌幾何尺寸內輪廓線半徑r1=5.43m r2=7.93m內徑r1 、r2所畫