1、本科畢業設計（論文）題目：沖埡口隧道初步設計 院（系）： 建筑工程學院 專 業： 土木工程 班 級： 090712 學 生： 學 號： 090712321 指導教師： 王 亮 2013年 6月沖埡口隧道初步設計摘要為全面完善自己在大學所學知識并對其進行綜合性訓練，特進行源于工程實際的隧道設計。與此同時，由于交通事業的發展及人類生產、生活的不斷需求，世界各國所建交通隧道的里程得到迅速延長,隧道工程建設已經成為社會發展和人類生活中非常重要的內容。通過對隧道施工設計等方面進行一次全面的、系統的訓練，了解隧道施工設計所包括的工作內容、工作程序。沖埡口隧道位于貴州省畢節市境內，屬杭瑞高速公路貴州畢節至都

2、格段。隧道全長1410m。設計的主要內容有：隧道路線方案的擬定比選、隧道幾何設計、襯砌結構設計、防排水設計，并進行隧道襯砌的結構計算，同時還有隧道通風、照明的計算和設計。最終的設計成果包括：設計說明書、隧道圍巖襯砌計算書、隧道通風計算書、隧道照明計算書、線路平面圖、縱斷面設計圖、建筑限界及內輪廓圖、洞門及明洞設計圖、橫通道設計圖、緊急停車帶設計圖及分布圖、各級圍巖襯砌設計圖、防排水設計圖、通風機布置圖、照明燈具布置圖。 關鍵詞：隧道；結構計算；斷面；襯砌；防排水；洞門；通風；照明 preliminary design of chong ya kou tunnelabstractin order

3、 to complete the knowledge which study in the college. at the same time, rapidly extended transport development and human production and life of constant demand, the world built by the mileage of the traffic tunnel, the tunnel construction has become a very important element of social development an

4、d human life. to conduct a comprehensive, systematic training for tunnel construction design including job content, work procedures, design of tunnel construction in tunnel engineering design and construction work to lay a good foundation for future. chong ya kou road tunnel in gui zhou province, be

5、long to hang rui highway gui zhou line from bi jie to du ge. tunnel length 1410m. design of the main content include: the tunnel route plan formulation selection, the design of the cross section, the design of the portal, the design of the lining structure, the design of waterproof and drainage, and

6、 the tunnel two lining structure calculation, and the design and calculation of tunnel ventilation and lighting. the final outcome of the design include: the design specification, tunnel lining, tunnel ventilation calculation, the calculation of tunnel lighting, route plan, profile design, the desig

7、n of cross-sectional, architectural boundaries and the lining of the inside contour, the design of entrance and portal, ventilation layout, lighting arrangement. key words: tunnel, structural calculation, lining, waterproof and drainage, ventilated, lighting主 要 符 號 表 彈性抗力系數 圍巖容重 二次襯砌厚度 襯砌矢高 偏心距 寬度影響

8、系數 隧道設計風速 利用系數 光通量 養護系數 燈具布置數量 燈具間距 路面平均照度目錄摘要iabstractii主 要 符 號 表i1 緒論11.1 課題背景及目的11.2國內外研究情況11.3本設計研究的主要內容及研究方法21.3.1 主要內容：21.3.2 研究方法22 工程概況32.1 工程簡介32.2 地形地貌及工程地質條件32.2.1 地理位置及地形32.2.2 地質情況32.2.3地震32.2.4 氣象條件32.2.5水文地質條件32.2.6環境條件43 隧道總體設計53.1隧道選址53.1.1隧道路線方案53.1.2隧道方案比選53.2隧道的幾何設計63.2.1隧道的平面設計6

9、3.2.2隧道縱斷面設計63.2.3隧道接線73.2.4隧道凈空斷面橫斷面設計73.2.5緊急停車帶83.2.6橫洞104 隧道結構構造114.1隧道襯砌結構設計114.1.1一般規定114.1.2襯砌設計114.2洞門124.2.1一般規定124.2.2建筑材料124.2.3洞門設計124.3明洞134.4隧道的防水與排水134.4.1隧道洞口的防排水134.4.2隧道明洞的防排水144.4.3隧道洞身襯砌防排水144.4.4注漿堵水145 襯砌結構計算155.1基本資料155.1.1巖體特性155.1.2襯砌材料155.1.3結構尺寸155.2基本計算數據165.2.1圍巖壓力的確定165

10、.3 繪制分塊圖165.4計算半拱軸線長度175.4.1求水平線以下邊墻的軸線半徑，其與水平線的夾角175.5計算各分段截面中心的幾何要素185.5.1求各截面與豎軸的夾角185.5.2求各截面的中心坐標195.6計算基本結構的單位位移195.7計算主動荷載在基本結構中產生的位移和215.7.1襯砌每一塊上的作用力215.7.2主動荷載在基本結構上產生的內力215.7.3 主動荷載位移245.7.4 墻底位移計算255.8 解主動荷載作用下的力法方程255.9 求主動荷載作用下各截面的內力265.10求單位彈性反力及相應摩擦力作用下，基本結構中產生的變位和275.10.1各接縫處的抗力強度27

11、5.10.2各襯砌上的抗力集中力285.10.3抗力集中力與摩擦力的合力285.10.4計算單位抗力及相應的摩擦力在基本結構中產生的內力295.10.5計算作用理產生的荷載位305.11單位彈性反力作用下的力法方程315.12 最大彈性反力值的計算325.13 計算初砌截面總的內力335.13.1 初砌各截面內力335.13.2 校核計算精度345.14 繪制內力圖355.15襯砌截面強度驗算356 隧道通風設計及計算376.1基本資料376.2通風方式的確定376.3需風量的計算386.3.1稀釋co濃度的需風量計算386.3.2稀釋煙霧濃度的需風量計算406.3.3稀釋空氣異味的需風量計算

12、416.4通風計算426.4.1計算條件426.4.2隧道內所需升壓力計算426.5通風機臺數的計算446.6風機的布置457 照明設計及計算467.1隧道照明區段的劃分及亮度467.1.1洞外接近段467.1.2洞內照明467.2照明布置487.2.1中間段照明計算487.2.2入口段照明計算487.2.3過渡段照明計算497.2.4出口段照明計算507.2.5緊急停車帶照明計算508 結 論52參考文獻53致 謝54畢業設計（論文）知識產權聲明55畢業設計（論文）獨創性聲明56附錄571 緒論1.1 課題背景及目的為全面完善自己在大學所學知識并對其進行綜合性訓練，特進行源于工程實際的秦嶺地

13、區新建隧道設計。與此同時，由于交通事業的發展及人類生產、生活的不斷需求，世界各國所建交通隧道的里程得到迅速延長,隧道工程建設已經成為社會發展和人類生活中非常重要的內容。通過對隧道施工設計等方面進行一次全面的、系統的訓練，了解隧道施工設計所包括的工作內容、工作程序等，為今后從事隧道工程設計、施工工作打下良好的基礎。沖埡口公路隧道位于貴州省畢節市境內，屬杭瑞高速公路貴州省畢節至都格段，是我國高速公路網中的一條東西橫線，編號為g56，它起于浙江杭州，終于云南瑞麗。此題目來源于工程實際，通過對此題目的完成要求對隧道設計的初步階段有完整的掌握，為今后工作實際問題的解決做實戰準備。隧道工程是土木工程的重要

14、研究領域，目前世界上的隧道設計方法經過幾十年的完善，已經提出了比較成熟的設計方法，世界上大多采用的施工方法主要有新奧法、地下連續墻法、臺階法、盾構法、全斷面法等。其中新奧法是采用最多的方法。我國的隧道及地下工程在施工技術上居于世界先進水平的行列。但是目前我國的隧道建設還存在許多應該解決的問題，如地下空間的利用與開發還屬于粗放型，配套設備的國產能力低，施工效率低，環境差。施工超前地質預報水平低，不良地質條件的綜合技術水平不高等不利因素。但是隨著施工技術的不斷發展，這些問題將在不久的將來得到有效的解決。 1.2國內外研究情況國內外隧道施工中形成了兩大理論體系：一種是20世紀20年代提出的傳統“松弛

15、荷載理論”，其核心內容是穩定的圍巖有自穩能力，對隧道不產生荷載，而不穩定的巖體則可能產生坍塌，需要用支護結構予以支承巖體荷載。這樣，作用在支護結構上的荷載就是圍巖在一定范圍內由于松弛并可能坍塌的巖體重力。另一種是20世紀50年代提出的“巖承理論”。其核心內容是隧道圍巖穩定顯然是巖體自身有承載自穩能力，不穩定圍巖喪失穩定是具有一個過程的，如在這個過程中提供必要的支護或限制，則圍巖仍然能夠保持穩定狀態。“巖承理論”則是在新奧法設計施工的基礎上提出來的。隧道修建技術的進步為長大隧道工程和開發利用地下空間奠定了基礎，同時，大規模的地下工程的建設也必將對隧道建設技術提出新的更高要求。為了適應今后隧道工程

16、大規模發展的需要，展望隧道施工的發展方向，隧道施工應開展以下方面的研究：（1）隧道施工階段中的地質勘探工作（2）加強隧道機械化施工（3）發展隧道治水和融冰的技術（4）加強隧道的防火效果（5）加強應用施工新技術的研究（6）發展高性能混凝土施工技術，完善施工工藝，改善施工環境，提高支護質量、速度和效果。（7）加強對預制拼裝式襯砌的研究應用（8）加強隧道施工現代化管理采用現代化管理方式可最大限度的發揮機械效率，確保工程質量和進度。1.3本設計研究的主要內容及研究方法1.3.1 主要內容：本設計研究的是沖埡口隧道初步設計，公路等級為單向雙車道汽車專用公路隧道。本設計研究的主要內容有:線路的方案比選（包

17、括至少兩個方案的比較）隧道的幾個設計(包括橫、縱斷面設計，洞門設計，明洞設計，橫通道，緊急停車帶)隧道防、排水設計 隧道襯砌結構計算隧道運營通風設計及計算隧道運營照明設計及計算 隧道結構計算1.3.2 研究方法對于該題目的研究采用將力學計算、數值分析以及經驗評估融為一體的方法，在地形、地貌、地質、氣象、社會人文和環境等調查的基礎上，根據公路等級、隧道長度、交通量以及環保要求，對隧道進行初步階段的設計。2 工程概況2.1 工程簡介沖埡口隧道位于貴州省畢節市境內，屬杭瑞高速公路貴州畢都段。隧道為單向雙車道隧道，左線起訖樁號zk81+110zk82+255，全長1145m，右線起訖樁號yk80+82

18、5yk82+235，全長1410m。隧道進口段左右線間距為95m，出口段左右線間距為15.96m，部分為小凈距隧道。設置人行橫洞2處，車行橫洞1處。2.2 地形地貌及工程地質條件2.2.1 地理位置及地形本路段屬侵蝕中山地貌區，山體主要由三疊系下統飛仙關組(t1f)強、中風化砂巖組成。隧道區山巒起伏相連，整體地形較陡，自然坡度角約35-46。2.2.2 地質情況本路段地質復雜，處于川滇經向構造帶和川黔經向構造帶之間過渡地帶，構造簡單，為單斜地層，主要巖性由新至老為三疊系下統飛仙關組強、中風化粉砂巖構成。2.2.3地震本路段地處山區，基本處于地質構造相對穩定的地質環境所處區域的地震動峰值加速度為

19、0.05，地震基本烈度為度。2.2.4 氣象條件本路段位于亞熱帶至溫帶云貴高原濕潤季風氣候區，降水量充沛，無霜期長，嚴寒酷暑時間較短，無霜期約250天，年平均氣溫11-15，年平均最低氣溫0-4，無酷暑嚴寒，氣候溫和，年均降雨量1250mm。2.2.5水文地質條件地表水不發育，僅于隧道進出口外側沖溝中存在雨源型地表小徑流，預計有水，旱季水量小或斷流。地下水主要由第四系空隙潛水、基巖裂隙水。區域內總體水文地質條件簡單。2.2.6環境條件隧址區斜坡下部地帶種植旱地植物，植被少量發育，山體頂部植被較發育，以灌木為主。3 隧道總體設計3.1隧道選址3.1.1隧道路線方案根據設計任務書的規定以及地形圖和

20、水文地質情況了解，參考公路隧道設計細則jtgtd702010對隧道選址，現對隧道進行多方案比選，比選方案羅列如下：方案a：左線起訖樁號zk81+110（地面高程1542.0m）zk82+255（地面高程為1554.2m），全長1145m；右線起訖樁號yk80+825（地面高程1542.6m）yk82+235（地面高程1554.2m），全長1410m。方案b：將a方案左線下移，從zk81+100（地面高程為1564.2m）zk82+255（地面高程為1554.2m），全長1155m。右線同a方案。方案c：左線起訖樁號zk81+260（地面高程為1614.1）zk82+255（地面高程為1554.

21、2），全長995m。右線同a方案。3.1.2隧道方案比選根據地形圖和各種調查資料，進行技術、經濟比較之后，最后確定一條路線。比較要點是：線形適當（平面順適、縱坡均衡、橫面合理），順應地形，路線延長對鄰近地區的影響；安全性、用地、建設投資、養護費、行駛性能、施工的難易、與當地環境和景觀相協調等。（1）地形條件與隧道位置選擇越嶺路線的隧道，應進行較大面積的方案選擇，擬定不同的越嶺標高進行全面的技術、經濟比較，選擇工程地質條件較好的地段穿越。因為大面積方案已大致確定，所以只需要對標高，和施工地段優劣情況進行選擇。當隧道口標高低時，則隧道長，但展線短、線路拔起高度小、運營條件好，如方案a、b；當隧道口

22、標高高時，隧道短，但展線長、線路拔起高度大、運營條件差，如方案c。（2）地質條件與隧道位置選擇一般情況下，隧道位置應盡可能選擇在地質構造簡單、節理裂隙不發育、巖性較好的穩固的地層中通過，盡量避免穿越偏壓大，地下水豐富和排水困難的溝谷低洼處等不良地質地段，以及地質構造極為復雜，含有有害氣體、高溫等地層。若必須通過時，應有切實可靠的工程措施。a、b、c三個方案均無不良地質情況，但a方案中隧道左線入口處處于偏壓狀態。因此方案a中的左線入口段對設計、施工及輔助施工等標準要求較高。（3）洞口與隧道位置選擇隧道洞口地質條件較差，巖層多破碎、松散、風化嚴重，當開挖進洞時破壞了山體原有的平衡，極易產生坍方、順

23、層滑動，古滑坡復活等現象。故規定“一般情況，隧道宜早進洞，晚出洞”。盡量根據地形、地質，考慮隧道仰坡和路塹邊坡的穩定性，避開不良地質段。隧道進出口中線力求與地形等高線正交或接近正交穿越最為有利。若不能滿足，則要盡量要以大角度斜交進洞，保證地形等高線與線路中線斜交角度大于45為上，但松軟地層中，不宜采用斜交洞口。a、b、c三個方案洞口地質情況良好，a方案進出口皆與等線大角度相交，但b、c方案進口段與與等高線斜角角度大約為45。表3.1方案比較表 方案優劣a地質情況良好，高程最低，洞門中線與地形等高線大角度相交，線形適當，順應地形，線路長度適中，運營條件好隧道左線入口處處于偏壓狀態，設計、施工及輔

24、助施工等標準要求較高。b地質情況良好，高程較低，運營條件較好，線形適當，順應地形線路長，與公路銜接曲率大，與公路整體設計協調適應性較差，洞門中線與地形等高線夾角約為45c地質情況良好，線路最短，線形適當展線較長，高程最高，運營相對較困難，洞門中線與地形等高線夾角約為45 綜合各方面因素考慮，最終選擇方案a。3.2隧道的幾何設計3.2.1隧道的平面設計 隧道平面設計是指隧道中心線在水平面上的投影。隧道是線路的一個組成部分，因此，隧道的平面線形除應滿足公路工程技術標準規定外，還應考慮到由于隧道內的運營和養護條件比洞外明線差的特點，應適當提高現行標準。隧道內應避免設置平曲線，因為隧道位于曲線上，通常

25、需要設置超高和加寬，使得施工變得復雜，而且斷面不統一，以及對于隧道洞口連接過渡段的設計、施工要求較高。所以本設計未設置平曲線。3.2.2隧道縱斷面設計隧道縱斷面是隧道中心線展直后在垂直面上的投影。隧道內線路坡度可設置為單面坡（即向隧道一段上坡或下坡）或人字坡（即從隧道中間向洞口兩端下坡）兩種。一般單向坡多數處在越嶺線路的展線及沿河（溪）線隧道中，單向坡隧道對運行時通風排水有利，尤其是下行單向隧道通風條件較好，但在上方洞施工困難，特別在有較大地下水時更難。人字坡常出現在越嶺隧道中，人自破有利于從兩端施工時的出渣和排水，但對運營通風不利。隧道內縱面線形，應以行車安全、排水、通風、防災為基礎，并根據

26、施工期間的排水、出渣、材料運輸等要求確定。隧道內應盡量設置緩坡，但隧道內縱坡不應小于0.3%，有考慮到施工誤差，一般不要小于0.3% 0.5%。隧道的最大值應該充分考慮：施工中出渣或材料運輸的作業效率（縱坡過大則作業效率低）；營運期車輛行駛的安全和舒適性；營運通風的要求等因素，一般情況不應大于3%；受地形條件限制時，高速公路、一級公路的中、短隧道可適當加大，但不宜大于4%。由上述規定考慮到地形條件將隧道的縱斷面選擇為1.9%的單面坡。3.2.3隧道接線隧道洞口連接線的平面及縱斷面線形應與隧道線形相配合，應當有足夠的視距和行駛安全，尤其在進口一側，需要在足夠的距離外能夠識別隧道洞口。即隧道洞口內

27、外各3s設計速度行程長度范圍的平面、縱面線形應一致，有條件時縱面線形宜取5s設計速度行程。3.2.4隧道凈空斷面橫斷面設計隧道凈空是指隧道襯砌的內輪廓線所包圍的空間，包括隧道建筑界限通風及其他所需的斷面積。a.建筑界限公路隧道的建筑界限，不僅要提升汽車行駛的空間，還要考慮汽車行駛的安全、快捷、舒適和防災等，因此要求設計應充分研究各種車道與公路設施之間所處的空間關系，任何部件（包括通風、照明、安全、監控和內裝等附屬設施）均不得侵入隧道建筑限界之內。 建筑界限由行車道寬度、側向寬度、人行道或檢修道等組成。在建筑限界內，不得有任何部件侵入。根據公路隧道設計細則jtgtd70-2010中表5.1.3雙

28、向行車公路隧道建筑限界橫斷面最小寬度，可得：w行車道寬度，取7.5m；c余寬，取0.25m；h凈高，一般取5m；l側向寬度，；e建筑限界頂角寬度，；r或j人行道或檢修道寬度，取0.75；則該隧道標準斷面建筑界限如圖3.1所示： 圖3.1 標準斷面建筑界限（單位：cm）b.內輪廓線 隧道的內輪廓線設計除應符合隧道建筑限界的規定外，還應滿足洞內路面、排水設施、裝飾的須要，并為通風、照明、消防、監控、營運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余量，使確定的斷面形式及尺寸符合安全、經濟、合理的原則。隧道斷面宜采用內輪統一標準，即拱部為單心圓，側墻為大半徑圓弧，仰拱與側墻間用小半

29、徑連接。因此，橫斷面設計時，應盡力選擇凈斷面利用率高、結構受力合理的襯砌形式。根據地質條件可知，隧道進出口段為v類圍巖，洞身為類圍巖。故采用受力較好，斷面相對更經濟合理的三心圓曲墻式襯砌。又因該隧道為單項交通，路面橫坡取單面坡，進行單面坡隧道橫斷面設計時應滿足以下要求： （1）建筑限界底邊應與路面重合，建筑限界頂邊線應平行于路面。 （2）檢修帶或人行道內邊緣高度h相對與路面保持不變，設置傾向路面一側的0.5%1%的橫坡。 （3）檢修道或人行道的邊線應保持鉛垂。 （4）建筑限界車行道邊線垂直于路面，高度保持不變。 （5）隧道內輪廓斷面與建筑限界行車限界最小間距宜大于10cm，與人行道或檢修道限界

30、線最小間距宜大于5cm。則隧道內輪廓線如圖3.2所示：該隧道為長隧道，因而需要設置緊急停車帶，如圖3.3所示。在整個隧道中，設置了兩個人行橫通道（圖3.4所示），一個車行橫通道（圖2.5所示）。3.2.5緊急停車帶沖埡口公路隧道按單向雙車道專用高速公路設計，左線全長1145m，右線全長1410m，屬長隧道，因而需要設置緊急停車帶，所以行車方向的右側設置緊急停車帶。緊急停車帶的位置在右線線設在k81+500，在左線設在k81+600處。停車帶的路面橫坡取為水平。緊急停車帶的建筑限界如圖3.3所示，緊急停車帶的寬度和長度如圖3.4所示。 圖3.2 標準斷面內輪廓線（單位：cm） 圖3.3緊急停車帶

31、平面圖（單位：cm）圖3.4標準斷面建筑界限（單位：cm）3.2.6橫洞上、下行分離式獨立雙洞的公路隧道之間應該設置橫向通道。車行通道間距設置為700m，與緊急停車帶對應布置，其建筑限界及內輪廓如圖3.5所示；人行通道間距設置為350m，其建筑限界如圖3.6所示。 圖3.5（單位：mm） 圖3.6（單位：mm）4 隧道結構構造 4.1隧道襯砌結構設計最大限度地利用和發揮圍巖的自稱能力是隧道襯砌結構設計應遵守的基本原則。隧道圍巖自身具有一定的結構作用，通過一些工程工程措施和合理的襯砌形式使圍巖的這一特性得以充分發揮，達到節省工程投資的目的。4.1.1一般規定襯砌結構設計應符合下列規定：（1）襯砌

32、斷面宜采用曲邊墻拱形斷面。（2）在ivvi級圍巖條件下，圍巖自穩能力查，側壓力較大，地基承載力較弱，為保證結構整體安全，控制沉降，采用有仰拱的封閉斷面。仰拱曲率半徑應根據隧道斷面形狀、地質條件、地下水、隧道寬度等條件確定。路面與仰拱之間可采用混凝土或片石混凝土填充。當隧道邊墻底以下為整體性較好的堅硬巖石時，可不設仰拱。（3）隧道隧道洞口段一般埋置較淺，地質條件差，受應設加強襯砌。即將洞口圍巖類別降低一個級別來考慮，加強襯砌段的長度應根據地形、地質和環境條件確定，一般情況下兩車隧道應不小于1倍的洞跨。（4）圍巖較差地段的襯砌應向圍巖較好地段延伸5至10m。（5）偏壓襯砌應向一般襯砌段延伸，延伸長

33、度應根據偏壓情況確定，一般不小于10m。（6）、凈寬大于3.0m的橫通道與主洞的交叉段應設加強襯砌，加強段襯砌應向各交叉洞延伸，主洞延伸長度不小于5.0m，橫通道延伸長度不小于3.0m。人形橫通道、消防設備、控制柜等斷面較小的洞室，在主洞邊墻部位與主洞相交，跨度和高度一般小于2m，可不做特殊考慮。4.1.2襯砌設計沖埡口隧道圍巖類別主要為類，地質條件較差，設計斷面均采用受力良好的曲墻式襯砌，結構形式采用帶仰拱復合式襯砌。復合式襯砌以錨桿、噴射混凝土和鋼筋網混凝土、鋼拱架為初期支護，模筑混凝土或鋼筋混凝土為二次支護，為使襯砌的防水性能可靠，保持無水滲漏，采用1.5mm厚單面自粘防水卷材作為復合式

34、襯砌中間防水層。iii、類圍巖初期支護采用徑向系統錨桿、鋼筋網及噴射混凝土。該隧道洞身由iii、類圍巖以及洞口部分類圍巖構成。根據公路設計規范給出的兩車隧道復合式襯砌設計參數可得：a.初期支護 iii、類圍巖：拱部和邊墻噴射c20混凝土厚度12cm,預留變形量50mm，錨桿按矩形排列，縱向間距為1m，環向向間距為1.2m，錨桿長度3m，鋼筋網25*25，鋼架支護間距為1.5m。 類圍巖：拱部和邊墻噴射c20混凝土厚度15cm，預留變形量80mm，錨桿按矩形排列，縱向間距為8m，環向向間距為1m，錨桿長度4m，鋼筋網20*20，鋼架支護間距為1m。 b.二次襯砌iii、類圍巖拱、墻采用50cm厚

35、模筑混凝土襯砌，仰拱厚度35cm。類圍巖拱、墻均、仰拱采用60cm厚模筑混凝土襯砌，仰拱厚度45cm。4.2洞門洞門是隧道兩端的外露部分，也是聯系洞內襯砌與洞口外路塹的支護結構，其作用是保證洞口邊坡的安全和仰坡的穩定，引離地表流水，減少洞口土石方開挖量。對于隧道洞口設計和施工，必須掌握隧道洞口附近的地形、地下水、氣象等自然條件及房屋、結構物等社會條件，分析其對坡面穩定、氣象災害、景觀調和的影響。4.2.1一般規定 （1）洞口仰坡坡腳至洞門墻背的水平距離不宜小于1.5，洞門端墻與仰坡之間水溝的溝底至襯砌拱頂外緣的高度不小于1.0，洞門墻頂高出仰坡不小于0.5。 （2）洞門墻應根據實際需要設置伸縮

36、縫、沉降縫和泄水孔；洞門墻的厚度可按計算或結合其它工程類比確定。 （3）洞門墻基礎必須置于穩固地基上，應視地形及地質條件，埋置足夠的深度，保證洞門的穩定。基底埋入土質地基的深度不應小于1.0，嵌入巖石地基的深度不應小于0.5；基底標高應在最大凍結線以下不小于0.25；地基為凍脹土層時，應進行防凍脹處理。基底埋置深度應大于墻邊各溝、槽基底的埋置深度。 （4）松軟地基上的基礎，可采取加固基礎措施。 （5）洞門結構應滿足抗震要求。4.2.2建筑材料 洞門建筑材料的選擇應該符合結構強度和耐久性的要求，同時滿足抗凍、抗滲和抗侵蝕的需要。應滿足公路隧道設計規范（jtg d70-2004）的規定。4.2.3

37、洞門設計該隧道進出口處地表為緩斜坡地形，圍巖級別為v級圍巖，地質條件較差，隧道上覆地層厚度很薄。但該處地形平緩，地勢開闊，便于施工場地的布置。考慮到支護和施工上的便利及“早進洞，晚出洞”，左右線均設置明洞，其洞門類型選擇接長明洞的直立端墻式洞門，材料選用m10水泥砂漿砌片石，洞口仰坡坡腳至洞門墻背的水平距離為1.7，洞門端墻與仰坡之間水溝的溝底至襯砌拱頂外緣的高度為1.75，洞門墻頂高出仰坡為1.25如下圖4.1所示。圖4.1端墻式洞門4.3明洞明洞具有地面、地下建筑物的雙重特點，既作為地面建筑物用以抵御邊坡、仰坡的坍方、落石、滑坡、泥石流等災害，又作為地下建筑物用于在深路塹、淺埋地段不適宜暗

38、挖隧道時，取代隧道的作用。明洞凈空必須滿足隧道建筑限界要求，洞門一般做成直立端墻式洞門，明洞的結構形式應根據地形、地質、經濟、運營安全及施工難易等條件進行選擇。該隧道進出口處地表為緩斜坡地形，地質條件較差，隧道上覆地層厚度很薄。但該處地形平緩，地勢開闊，便于施工。故該隧道采用整體性好，能承受較大的垂直壓力和側壓力的拱形明洞，與隧道結構形式一樣，也是由拱圈、邊墻和仰拱組成，其內輪廓與隧道一致。又由于地形的差異左線采用偏壓式拱形明洞，右線采用對稱式拱形明洞，襯砌形式與v類圍巖襯砌相同。4.4隧道的防水與排水隧道遵循“防、排、堵、截結合因地制宜，綜合治理”的原則，爭取隧道建成后達到洞內基本干燥的要求

39、，保證結構和設備的正常使用和行車安全。隧道防排水設計應對地標歲、地下水妥善處理，形成一個完善通暢的防排水系統。為了防止排水溝管的淤塞以及考慮到對環境的保護，設計過程中堅持將清潔的地下滲水與路面污水分開排防的原則。4.4.1隧道洞口的防排水隧道洞口區應避免水流的匯集，防止夏季水流沖蝕洞口。根據地形情況在洞門、明洞邊坡線5m外順地勢布設洞頂截水溝，將的面徑流通過天溝引入自然溝谷排走。洞口路基水嚴禁流入洞內，必要時可設置反坡。4.4.2隧道明洞的防排水 明洞襯砌外層采用無紡布布（350g/）+防水板+無紡布（350g/）+2cm厚m20水泥砂漿+50cm厚粘土隔水保護層防水；明洞襯砌基礎兩側縱向排水

40、管與橫向引水管相連，將明洞襯砌背后水引入隧道路面下中心溝排走；明洞頂回填土體表層設一層粘土隔水層以防地面徑流下滲，并在回填地表坡度的作用下流入洞頂排水溝排走。 在結構構造防水面，采用中埋止水帶和膨脹止水條于明洞施工縫、變形縫處布設，同時結構采用防水混凝土以形成完善的明洞排水系統。4.4.3隧道洞身襯砌防排水（1） 隧道開挖后，根據各級圍巖地下水的發育狀況，在巖面環向布設100半圓排水管，以引排圍巖滲漏水至基地縱向水管內，是隧道初期支護內排水良好。（2） 為了有效地排除二次襯砌背后的靜水壓力，在初期支護與防水層之間間隔一定距離設置排水盲管，再將排水盲管與邊墻底部的縱向排水管相連接，然后通過橫向引

41、水管，將水引入路面下縱向矩形中心排除洞外。（3） 在初期支護和二次襯砌之間敷設一層復合防水卷材（1.5mm厚單面自粘復合防水卷材）和350g/無紡布，作為第一道防水措施。（4） 拱部和邊墻二次襯砌采用不低于s6的防水混凝土，作為第二道防水措施。（5） 在隧道施工縫采用帶注漿管的膨脹止水條、沉降縫采用橡膠止水帶，確保施工縫、變形縫、沉降縫處防水效果。施工中保證結構接縫的施工質量。（6） 防水板搭接頭應避開施工縫、變形縫處。（7） 在二次襯砌澆筑完畢后采用預留注漿管補充注漿回填襯砌背后空洞，進一步封堵地下水的排泄通道。（8） 在隧道路面兩側處設20邊溝排路面水，使污水和襯砌圍巖水分開排放。路面沖洗

42、水通過路拱橫坡排入邊溝，在洞外引入路基排水邊溝，進化處理后排放。（9） 環向排水管、縱向排水管、橫向引水管與隧道路面下縱向中心水溝相連。（10） 沿隧道兩側縱向50m間距設置檢查孔以方便定期疏導縱向和橫向排水管。（11） 沿隧道縱向設置檢查井以方便定期疏導檢查縱向中心水溝。（12） 為了防止路面地層地下水上升到路面影響行車安全，在路面平整層下設有100hdpe雙壁打孔波紋管將路面下水引入中心水溝，排除洞外。4.4.4注漿堵水 當隧道開挖后水量很大，地表水泄露，對地表生態環境影響嚴重時，將考慮對圍巖注漿堵水的措施，限制或減小水的排泄。5 襯砌結構計算5.1基本資料結構斷面圖如下圖所示圖5.1隧道

43、斷面圖（單位cm）5.1.1巖體特性計算摩檫角，巖體重度，圍巖的彈性反力系數，基底圍巖彈性反力系數。5.1.2襯砌材料采用c25混凝土，重度=23kn/m，彈性模量e=29.5gpa，混凝土襯砌軸心抗壓強度標準值f，混凝土軸心抗拉強度標準值 。5.1.3結構尺寸543cm 593cm 90793cm 843cm 12.83100cm 160cm 59.47 b=1186cm， h=875.5cm （拱頂厚度）=50cm5.2基本計算數據5.2.1圍巖壓力的確定a. 垂直均布壓力垂直均布壓力按以下公式計 式中：q 垂直均布壓力（kn/） 圍巖重度（kn/m）， s 圍巖級別， b 隧道寬度（m）

44、； i b每增減1m時的圍巖壓力增減率，以b=5m的圍巖垂直均布壓力為 準，當b5m時，取i=0.2；當b5m時，取i=0.1。 寬度影響系數，=1+i（b-5）b.水平均布壓力水平均布壓力按下表5.1確定 表5.1 圍巖水平均布壓力圍巖等級i、iiiiiivvvi水平均布壓力00.15q(0.150.3)q(0.150.3)q(0.150.3)q說明：應用a、b中的公式時必須同時具備下列條件h/b1.7,h隧道開挖高度（m），b隧道開挖寬度（m）。不產生偏壓及膨脹的一般圍巖已知：圍巖類別 s=4,巖體重度 ， b=1186cm，取i=0.1，則：寬度影響系數 垂直均布荷載 水平均布荷載 5.

45、3 繪制分塊圖因結構對稱，荷載對稱，故取半跨計算，如圖5.2圖5.2半跨結構計算圖示5.4計算半拱軸線長度5.4.1求水平線以下邊墻的軸線半徑，其與水平線的夾角假定水平線以下軸線軸線為一圓弧，則其半徑由如圖5.3所示 圖5.3邊墻軸線計算由圖上量得：， =38.15cm 故：= =5.4.2計算半拱長度及分塊軸線長度 （1）半拱軸線長度: （2）分塊長度： 5.5計算各分段截面中心的幾何要素5.5.1求各截面與豎軸的夾角校核角度： 角度閉合差。5.5.2求各截面的中心坐標 求個截面的中心坐標（單位：m） 坐標校核：5.6計算基本結構的單位位移計算過程見表5.2校核： 說明變位計算結果正確。表5

46、.2 曲墻拱結構幾何要素及ik計算過程表（一）截面00.000000 0.000000 1.000000 0.000000 0.000000 0.500000 114.855232 0.256378 0.966577 1.456225 0.189844 0.500000 229.710464 0.495617 0.868541 2.815106 0.746687 0.500000 344.565696 0.701727 0.712446 3.985807 1.633305 0.500000 459.420928 0.860928 0.508727 4.890070 2.790431 0.500

47、000 574.276160 0.962579 0.271001 5.467449 4.140714 0.500000 689.131392 0.999885 0.015159 5.679347 5.593894 0.500000 797.454839 0.991547 -0.129745 5.589923 7.062651 0.615179 8105.372643 0.964222 -0.265096 5.298725 8.505048 1.592026 表5.2 曲墻拱結構幾何要素及ik計算過程表（二）截面積分系數00.01041796.000000 0.000000 0.000000 9

48、6.000000 110.01041796.000000 18.225060 3.459925 543.640179 420.01041796.000000 71.681956 53.523988 585.775800 230.01041796.000000 156.797276 256.097769 2662.769285 440.01041796.000000 267.881350 747.504349 2758.534096 250.01041796.000000 397.508583 1645.969513 10147.946712 460.01041796.000000 537.01

49、3834 3003.998519 8348.052374 270.01982250.448112 356.297413 2516.404321 13117.789034 480.1677115.962626 50.712417 431.311536 538.698996 12031.755073 5519.180023 25729.091357 38799.206476 5.7計算主動荷載在基本結構中產生的位移和5.7.1襯砌每一塊上的作用力(1)豎向力： 式中：襯砌外緣相鄰兩截面之間的水平投影長度，由圖 量得：(2)側向水平力： 式中：襯砌外緣相鄰兩截面之間的豎直投影長度，由圖 量得：(3)

50、自重力： 式中：接縫i的襯砌截面厚度（計算時，應使第8個襯砌面積乘 以）。作用在各襯砌上的力列入附表 ，各集中力均通過相應圖形的形心。5.7.2主動荷載在基本結構上產生的內力分塊上各集中力對下一分點的截面形心的力臂由cad圖量取，并分別記為、 圖5.4內力計算圖彎矩： （）軸力：（）式中、相鄰兩截面中心點的坐標增量按下式計算：、的計算過程如下表（5.3）所示:表5.3 計算過程表（一）截面集中力力臂00.000000 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 1212.237749 16.935694 6.917220 0.696065 0.721951 0.340744 -147.731269 -12.226741 -2.357001 2198.050399 16.935694 20.289266 0.585441 0.661369 0.507811 -115.946823 -11.200743 -10.303113 3170.624007 16.935694 32.305