毕业设计报告 - 图文

东牧护高速公路隧道综合设计

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二 ○ 一 四 届 毕 业 设 计

学 院：公路学院 专 业：岩土与隧道工程 姓 名：孟亚会 学 号：2103100233 指导教师：周志军（教授） 完成时间：2014年5月

二〇一四年五月

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东牧护高速公路隧道综合设计

东牧护高速公路隧道综合设计

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毕业设计（论文）任务书

课题名称 东牧护高速公路隧道综合设计 学院（部） 公 路 学 院 专 业 岩土与隧道工程 班 级 21031002 学生姓名 孟 亚 会 学 号 2103100233

4 月 10 日至 6 月 10 日共 8 周

指导教师（签字） 教学院长（签字）

2014年6月

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东牧护高速公路隧道综合设计

一、 设计内容（论文阐述的问题） 1、拟定两至三个线路方案，然后对每一方案的隧道进行线性指标、工程数量、施工难度、隧道功能、营运及养护费用、环境保护、旧路利用等方面比较，确定推荐方案； 2、根据技术指标拟定隧道内轮廓线，用工程类比法设计Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级围岩复合式衬砌，包括隧道路面、路基排水设施； 3、采用结构荷载法，计算Ⅴ级围岩复合衬砌中二次衬砌的内力，并进行强度检核； 4、进行隧道防排水设计，并详细介绍其施工工艺与质量控制措施； 5、进行隧道通风计算，确定风机数量和布置间距；确定隧道照明亮度曲线。 6、进行隧道洞门及明洞设计，隧道洞口场地布置及说明 7、隧道施工方案设计。 8、编制设计文件和绘制图纸。 二、 设计原始资料（实验、研究方案） 1、东牧护地形图一张； 2、隧道围岩分为Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级； 3、日交通量：近期（2025年）20000辆；远期：（2035年）35000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； 4、道路等级为高速公路；设计车速100km/h； 5、Ⅴ级围岩容重为19.5KN/m3，荷载按松散压力的60%计。 3

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东牧护高速公路隧道综合设计

三、设计完成后提交的文件和图表（论文完成后提交的文件） 1、设计说明书部分： ①设计总说明，包括区域地质地貌、地质水文、自然环境条件、气象条件、工程设计原则概述； ②方案拟定、比选说明； ③二次衬砌内力计算书； ④隧道防排水设计； ⑤隧道防排水施工工艺与质量控制措施； ⑥隧道通风计算书； ⑦隧道照明计算书； ⑧隧道施工组织设计及洞口场地布置比较说明。 2、设计图纸部分： ⑴方案比选设计平面图一张； ⑵隧道纵断面设计图一张； ⑶隧道内轮廓及建筑限界图； ⑷洞门立平侧面图； ⑸明洞结构图； ⑹Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级围岩复合衬砌设计图； ⑺防排水设计图； ⑻通风照明设计图； ⑼施工方案设计图； ⑽施工监控量测设计图； 4

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东牧护高速公路隧道综合设计

四、毕业设计（论文）进程安排 序号 设计（论文）各阶段名称 日期（教学周） 1 收集熟悉资料，撰写开题报告、外文翻译 第9周 2 路线方案比选，平、纵、横断面设计 第10周 3 洞门及明洞计算与设计 第11周 4 衬砌结构计算与设计 第12周 5 道防排水设计，通风照明计算与设计 第13周 6 施工方案设计、编写设计说明书 第14周 7 指导老师审查，修改、整理图纸 第15周 8 评阅人审阅、准备毕业答辩 第16周 五、主要参考资料 [1] 《公路隧道设计规范》(JTG D70-2004)，人民交通出版社，2004.10 [2] 《公路隧道通风照明设计规范》(JTJ026.1－1999)，人民交通出版社，2003.01 [3] 《公路隧道施工技术规范》（JTJ042-94），人民交通出版社，1995.08 [4] 《公路工程地质勘察规范》（JTJ064-98），人民交通出版社，1999.05 [5] 《公路路线设计规范》（JTJ011-94），人民交通出版社，1995.05 [6] 《公路工程技术标准》（JTG B01-2003），人民交通出版社，2004.01 [7] 《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）， 人民交通出版社，2004.10 [8] 《公路水泥混凝土路面设计规范》(JTG D40-2002)，人民交通出版社，2003.03 [9] 《公路工程质量检验评定标准》(JTJ071-94)，人民交通出版社，1999.07 [10] 夏永旭、王永东，隧道结构力学计算，人民交通出版社，2004.09 [11] 于书翰，杜谟远，隧道施工，人民交通出版社，1999.06 [12] 李宁军，公路隧道勘察设计，西安公路交通大学 [13] 吕康成，公路隧道运营设施，人民交通出版社，1999.07 [14] 吕康成,隧道工程试验检测技术，人民交通出版社，2004.01 [15] 关宝树，隧道工程施工要点集[M]，北京，人民交通出版社，2003 [16] 李晓红，隧道新奥法及其量测技术[M]，北京，科学出版社，2002 5

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东牧护高速公路隧道综合设计

摘 要

概况：东牧护高速公路隧道位于陕西省商洛市商州区，平均海拔1200m以上，地形起伏较大。此区段山脉走向大致为南北向，总体地势特征为东高西低。隧道总长5840米，其中1号隧道3920米，2号隧道3920米。地质条件较差，并且2号隧道经过断层。围岩多为强、弱风化的白云岩、石灰岩和花岗岩，围岩级别分为Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级。

建筑限界：隧道高度5米，行车道宽度3.75米，双车道布置，净宽10.50米，其中左侧向宽度为0.5m，右侧向宽度为1.00m，左侧检修道宽度为0.75m，右侧检修道宽度为0.75m，路面横坡采用2%的坡。

紧急停车带建筑限界：紧急停车带的总宽度14m，包含右侧向宽度应取3.5m，其余均和正常隧道建筑限界相同，停车带的路面横坡取2%的单坡。

车行横通道：车行横通道建筑限界高度5米，路面宽度为4米，不设侧向余宽，左右侧检修道宽度均为0.5米。

人行横通道：人行横通道建筑限界高度2.5米，路面宽2.2米，不设侧向余宽和检修道。

内轮廓：设计车速为v=100km/h情况下的横断面规定，断面为三心圆，r1=560cm，r2=800cm，r3=100cm，r4=1500cm，H1=160.6cm，H2=200cm ,断面周长为32.69m，面积为80.22m2。

.隧道施工：施工时以新奥法理论为基础，采用控制爆破，加强初期支护和监控量测，及时修正支护参数的施工方法。隧道衬砌结构采用复合式衬砌，二次衬砌计算时采用荷载-结构法。

隧道防排水：隧道防排水设计遵循“防、排、堵、截结合，因地制宜，综合治理”的原则，以达到“堵水有效、防水可靠、排水畅通、经济合理”的目的；坚持以结构自防水为主，外辅加防水层为辅的原则；隧道纵向采用分区防水，防止局部防水板破坏造成地下水在隧道内的贯通，便于查渗漏点，方便维修。

隧道通风：隧道通风方式采用射流风机纵向通风，射流风机在隧道进出口附近集中布置。隧道采用高压钠灯照明，并按各区段的亮度要求选择合适的布灯间距。1、2号隧道灯具布置采用双排布置，高压钠灯光电照明。通风方式选择风机纵向机械通风，需要布置18组共36台1120型风机。

隧道照明：基本照明时：需要布置150W的高压钠灯218距9m，全长布置）。加强照明时：入口段需布置400W的高压钠灯126组（间距1m，布置126m）(共136m，前10m不布置)。过渡段照明时：过渡段Ⅰ需布置250W的高压钠灯47组（间距2.3m，

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东牧护高速公路隧道综合设计

布置106m）；过渡段Ⅱ需布置150W的高压钠灯21组（间距5.5m，布置111m）；过渡段Ⅲ需布置100W的高压钠灯5组（间距38.5m，布置167m），出口段照明需布置250W的高压钠灯19组（间距3.2m，布置60m）。

洞门：（1）东牧护1号隧道左线进、出口和右线的进口处，洞口设置端墙式

洞门。（2）东牧护1号隧道右线出口处，此处设置台阶式洞门。（3）东牧护2号隧道为长大隧道，左线进口和右线出口处设置柱式洞门。（4）东牧护2号隧道的左线出口和右线进口处，设置削竹式洞门。

隧道施工组织设计：东牧护施工过程中合理的场地布设会从很大程度上方便隧道施工，缩短工期，保护施工设备和施工场地周围的环境，东牧护2号隧道施工时由东西两侧同时开挖。

关键词：隧道工程，新奥法，监控量测，复合式衬砌， 结构计算，通风照明

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东牧护高速公路隧道综合设计

ABSTRACT

Overview:The Mo Chako highway tunnel is located in Shangzhou, Shangluo in Shanxi Province,The average altitude of 1200m above undulating terrain. This section of the mountains to the roughly north-south, the overall topography is characterized East West.The total length of the tunnel is 5840 meters, of which the first tunnel is 3920 meters in length and the second tunnel 3920 meters. The geologic condition of the tunnel is bad and there is one fault exists there. Most surrounding rocks of the tunnel are dolostone, limestone and granite, and the surrounding rock classification is level Ⅲ，Ⅳ and Ⅴ. Construction Clearance:The principle theory of construction is New Austrian Tunnelling Method, taking the method of controlled blasting and strengthening the primary support and monitoring and measuring, revising the parameter of support for construction. The lining of the tunnel is composite lining .The method of calculation of secondary lining is load-structure method.

Emergency strip construction clearance: the total width of the emergency strip of 14m, width should be included on the right to take 3.5m, and the rest are the same as normal tunnel construction clearance, parking pavement cross slope of 2% is taken with single slope.

Dealers cross channel: Dealer cross channel construction clearance height of 5 meters, the road width of 4 meters, no more than the lateral width of the left and right side access road width of 0.5 meters.

Pedestrian cross channel: pedestrian cross channel construction clearance height of 2.5 m, 2.2 m wide road, with no more than a lateral width and overhaul road.

Inner contour: a cross-sectional design speed of v = 100km / h in case of provisions, sections of three concentric circles, r1 = 560cm, r2 = 800cm, r3 = 100cm, r4 = 1500cm, H1 = 160.6cm, H2 = 200cm, section circumference of 32.69m, an area of 80.22m 2. Tunnel waterproofing and drainage:Tunneling waterproof and drainage follows the principle of “preventing, displacing, disconnecting, plugging, adjusting measures to local conditions, taking comprehensive management” to reach the purposes of “water plugging effective, waterproof and drainage unblocked reliability, reasonable economy”.；Adhere to the structure from water-based, waterproof outer layer plus auxiliary principle supplemented; tunnel longitudinal partitions using waterproof, waterproof board to prevent damage caused by localized groundwater through in the tunnel, to facilitate the investigation leaks, easy maintenance.

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东牧护高速公路隧道综合设计

Tunnel Ventilation：The way of tunnel ventilation is longitudinal ventilation by jet fans and the jet fans are arranged centralised near the entrances and the exits of the tunnel. High voltage sodium lamps are ued for the illumination of the tunnel, and arranged in a appropriate spacing based on the request of brightness of each section. 1,2 tunnel lighting layout with double layout, high pressure sodium photoelectric lighting. Select the vertical ventilation fan mechanical ventilation, need 36 units arranged in 18 groups of 1120 fans. Tunnel lighting:When basic lighting: Need arrangement 150W HPS 218 from 9m, full-length layout). When enhanced lighting: entrance layout required 126 400W HPS group (spacing 1m, arranged 126m) (total of 136m, 10m is not arranged before). When the transition section Lighting: transition section Ⅰ need 250W HPS arranged 47 group (spacing 2.3m, arranged 106m); transition section Ⅱ need 150W HPS arranged 21 group (spacing 5.5m, arranged 111m); transition section Ⅲ need layout 100W HPS group 5 (pitch 38.5m, arranged 167m), exit section arranged lighting needs 250W HPS 19 group (spacing 3.2m, furnished 60m).

Portal: (1) East Pastoral Care on the 1st tunnel into the left lane, export and import of the right line, the end wall openings to Portal. (2) protect the 1st Dongmu right lane tunnel exit, set here stepped Portal. (3) protect the 2nd East husbandry tunnel long tunnel, the left line import and export right line set at column portal. (4) Dongmu guard left lane exit and entrance of the 2nd right lane tunnel, setting cut bamboo-style portal.

Dongmuhu reasonable construction process from site layout will largely facilitate the tunnel construction, shorten the construction period, construction equipment and construction sites to protect the surrounding environment, east and west sides of the excavation by the same animal husbandry while retaining the 2nd tunnel.

Keywords: NATM, Monitoring and Measurement,composite lining, structural

calculations,ventilation lighting

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东牧护高速公路隧道综合设计

目 录

第一章 设计总说明 ..................................................................................... 13

1.1 隧道设计概况 ....................................................................................................... 13 1.2 隧道设计标准规范 ............................................................................................... 13 1.3 隧道主要技术标准 ............................................................................................... 13 1.4 隧道建设地区工程概况 ....................................................................................... 14

1.4.1 区域地形、地貌 ......................................................................................... 14 2.4.2 水文与气象 ................................................................................................. 14 1.4.3 地质条件 ..................................................................................................... 14 1.4.4 水文地质条件 ............................................................................................. 16 1.4.5 不良地质现象 ............................................................................................. 16 1.5 横断面设计 ........................................................................................................... 17

1.5.1 建筑限界 ..................................................................................................... 17 1.5.2 隧道内轮廓 ................................................................................................. 17 1.6 隧道衬砌结构设计 ............................................................................................... 18

1.6.1 围岩分级 ..................................................................................................... 18 1.6.2 本隧道衬砌设计 ......................................................................................... 18 1.7 防、排水设计 ....................................................................................................... 19

1.7.1 隧道防排水设置的目的 ............................................................................. 19 1.7.2 隧道防、排水设计原则 ............................................................................. 19 1.7.3 地下水对隧道的危害 ................................................................................. 19 1.7.4 结构防、排水技术措施 ............................................................................. 20 1.7.5 实施工艺及要求 ......................................................................................... 21 1.8 通风设计 ............................................................................................................... 22

1.8.1 隧道通风应符合的要求 ............................................................................. 22 2.8.2 本隧道通风概况 ......................................................................................... 22 1.9 照明设计 ............................................................................................................... 23

1.9.1 照明设计原则 ............................................................................................. 23 1.9.2 本隧道照明情况 ......................................................................................... 23 1.10 洞口及洞门 ......................................................................................................... 24

1.10.1 洞口位置选择 ........................................................................................... 24 1.10.2 洞门选择 ................................................................................................... 24 1.11 隧道施工 .............................................................................................................. 25

1.11.1 隧道施工方案设计 .................................................................................... 25 1.11.2 隧道施工原则 ............................................................................................ 25 1.11.3 隧道施工布置 ............................................................................................ 25 1.11.4. 隧道总体方案 ........................................................................................... 26 1.11.5 施工中的难点及解决方案。 .................................................................... 26 1.12 隧道内路基和路面 ............................................................................................. 27

1.12.1 路基 ........................................................................................................... 27

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东牧护高速公路隧道综合设计

1.12.2 路面 ........................................................................................................... 27 1.12.3 弃渣方案 ................................................................................................... 27 1.13 监控量测 ............................................................................................................. 28 1.14 环境保护 ............................................................................................................. 28 1.15 施工组织设计 ..................................................................................................... 28

1.15.1 总述 ........................................................................................................... 29 1.15.2 重要意义 ................................................................................................... 29 1.15.3 本区段场地布置 ....................................................................................... 29

第二章 方案比选说明 ................................................................................. 31

2.1 概述： ................................................................................................................... 31 2.2 选线原则： ........................................................................................................... 31

2.2.1 线路方向的选定 ......................................................................................... 31 2.2.2 决定线路方向的主要因素： ..................................................................... 31 2.3 隧道位置的选定 ................................................................................................... 32

2.3.1 地形条件 ..................................................................................................... 32 2.3.2 地质条件 ..................................................................................................... 32 2.4 线路方案比选 ....................................................................................................... 32

2.4.1 方案比选的要点 ......................................................................................... 32 2.4.2 方案比较及确定最佳方案 ......................................................................... 33

第三章 结构计算 ......................................................................................... 36

3.1 基本资料 ............................................................................................................... 36 3.2 荷载确定 ............................................................................................................... 36 3.3 衬砌几何要素 ....................................................................................................... 37 3.4 计算位移 ............................................................................................................... 39 3.5 解力法方程 ........................................................................................................... 47 3.6 计算主动荷载和被动荷载（?h?1）分别产生的衬砌内力 ............................. 48 3.7 最大抗力值的求解 .............................................................................................. 49 3.8 计算衬砌总内力 ................................................................................................... 50 3.9 衬砌截面强度检算 ............................................................................................... 51 3.10 内力图 ................................................................................................................. 52

第四章 隧道通风计算 ................................................................................. 53

4.1隧道需风量计算 ................................................................................................... 53 4.2单向交通隧道射流风机纵向通风计算 ............................................................... 58

第五章 照明计算 ......................................................................................... 61

5.1基本资料 ............................................................................................................... 61 5.2接近段 ................................................................................................................... 61 5.3基本照明计算 ....................................................................................................... 61 5.4加强照明计算 ....................................................................................................... 62 5.5结论 ....................................................................................................................... 64 5.6调光 ....................................................................................................................... 64

第六章 施工组织设计 ................................................................................... 66

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东牧护高速公路隧道综合设计

6.1概述 ....................................................................................................................... 66

6.1.1 工程内容 ..................................................................................................... 66 6.1.2 施工安排 ..................................................................................................... 66 6.1.3 施工顺序 ..................................................................................................... 66 6.2施工方法及工艺 ................................................................................................... 66

6.2.1 工程特点及主要技术措施 ......................................................................... 66 6.2.2 进洞施工方法 ............................................................................................. 67 6.2.3 明洞施工 ..................................................................................................... 67 6.2.4主要工序的施工 .......................................................................................... 70 6.2.5 施工通风 ..................................................................................................... 75 6.2.6 施工用风、水、电 ..................................................................................... 76 6.3环境保护 ............................................................................................................... 76

致 谢 ............................................................................................................... 78 参考文献 ......................................................................................................... 79 附件 英文文献翻译 ..................................................................................... 80 CAD 图 .......................................................................................................... 91

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东牧护高速公路隧道综合设计

第一章 设计总说明

1.1 隧道设计概况

东牧护高速公路隧道位于陕西省商洛市，是本段高速公路修建中的控制性工程。东牧护高速公路隧道分为1号隧道和2号隧道，其中1号隧道起点桩号为K0+000，终点桩号为K3+920，全长3920mm；2号隧道起点桩号为K0+000，终点桩号为 K3+920,全长为3920m。隧道为上、下行分离式隧道，行车道宽度均按设计行车速度100km/h考虑，内设紧急停车带1处,人行横通道3处和车行横通道1处。隧道围岩以风化、弱风化的白云岩、石灰岩和花岗岩为主，围岩级别主要为Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级。隧道衬砌结构设计采用“新奥法”复合式衬砌，围岩较差区段采用超前小导管注浆、超前大管棚等方法处理。1、2号隧道灯具布置采用双排布置，高压钠灯光电照明。通风方式选择风机纵向机械通风，需要布置18组共36台1120型风机。1号隧道洞门型式主要采用端墙式洞门和台阶式洞门，2号隧道洞门型式主要采用柱式洞门和削竹式洞门。该公路能有效解决当地交通问题，对克服地形障碍、改善线形、提高车速、缩短里程、节约燃料、加强地区间交流、降低运输成本、节省运输时间、促进经济发展将会起到显著的作用。

1.2 隧道设计标准规范

1.2.1 《公路隧道设计规范》（JTGD70—2004） 1.2.2 《公路隧道施工技术规范》（JTG F60—2009） 1.2.3 《公路隧道通风照明设计规范》（JTJ026.1—1999） 1.2.4 《公路隧道勘测技术规范》（JTJ063－85） 1.2.5 《公路工程技术标准》（JTJ001—97）

1.3 隧道主要技术标准

本隧道采用单洞双向隧道。 公路等级： 高速公路；

设计交通量： 近期20000辆/日（2025年），远期32000辆/日（2035年）； 隧道设计车速： 100km/h； 隧道建筑限界：

隧道净宽： 10.5m ( 3.75×2+1.0+0.5+0.75+0.75)； 隧道净高： 5.0m； 隧道内卫生标准

CO允许浓度： 300ppm； 烟雾允许浓度K： 0.0065m。

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东牧护高速公路隧道综合设计

1.4 隧道建设地区工程概况

1.4.1 区域地形、地貌

本项目位于陕西省西安市商洛市，平均海拔1200m以上，地形起伏较大。此区段山脉走向大致为南北向，总体地势特征为东高西低，地貌类型分河谷冲积阶地、黄土台塬、黄土丘陵、山地，区域地貌地形复杂。

东牧护隧道横穿山脉，地形崎岖，地势险要，地形起伏较大，植被茂密。区内海拔一般在1100以上，隧道西口为东牧护，最低高程为1260m，附近有沟谷，为东-西走向，由北向南海拔逐渐降低；隧道洞身经过深埋和浅埋两种差异较大地质情况，最大埋深处海拔1266m，埋深296m，较小埋深14m，河谷多为“V”字形,，地势相对相对平缓，较宽阔，方便场地布置和建筑施工的进行。项目所在地围岩等级主要是Ⅲ级、Ⅳ级和Ⅴ级。

2.4.2 水文与气象

受地势影响，该处属海拔1000m左右的中高山区，为温带大陆性季风气候，由于受山地气候垂直变化的影响，气候差异也较大，区内气候一月份平均气温0.6?C，7月份平均气温31.2℃，年平均气温25℃，极端最低气温-12.3℃，早霜期始于10月下旬，晚霜期终于3月下旬，无霜期225天，年降水量800～1000mm，而雨季一般集中在7月至9月，具有春寒、伏旱、夏洪、秋涝的特点。年平均风速1.9米/秒，最大风速17米/秒。降雪期为11月至翌年2月，积雪厚度一般为2～4cm，最大18cm，高山气候阴湿，中低山区雨量充沛。

1.4.3 地质条件

1、构造特征

该地区岩体构造主要为断层和节理，未见褶皱，岩层仅为向西南倾斜的单斜层。 （1）断层

该区段内断层较发育，已查明断层达4条，以南北走向断层为主，其次为近西走向。断层性质以压扭性、压性、扭性为主，个别为张性、张扭性。断层呈多期活动的特点，早期以压性、压扭性、扭性为主，且规模较大；晚期主要以张性为主，规模相对小。本区段断层主要为早期断层。

对隧道有影响的断层有1条，为脆性断层，走向为南北走向，有一定长度的断层破碎带和断层影响带，岩石破碎，富水性较强，对隧道影响严重。

（2）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

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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；在中厚层花岗岩中，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。节理的走向与隧道轴线夹角以及节理的倾角不同，其对隧道稳定的影响程度相应的就会不同。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，对隧道稳定不利，洞顶易发生掉块，坍塌等。

2.地震活动及地壳稳定性概略分析

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。 3.岩石类型

（1）结晶白云岩

灰白色，细晶，团块状结构，块状构造。主要矿物为白云岩，含量大于90%，方解石2～10%，少量有机质。白云岩部分已重结晶，颗粒较大，一般0.2～0.6mm，重结晶的白云石呈团块状分布，表面较干净，部分未结晶白云石，粒度小于0.05mm，表面浑浊不清。岩石较坚硬，但风化较严重，较破碎，整体完整性较差。

（2）千枚岩

显微变晶片理发育面上呈绢丝光泽的低级变质岩。典型的矿物组合为绢云母、绿泥石和石英，可含少量长石及碳质、铁质等物质。有时还有少量方解石、雏晶黑云母、黑硬绿泥石或锰铝榴石等变斑晶。常为细粒鳞片变晶结构，粒度小于0.1毫米，在片理面上常有小皱纹构造。原岩为黏土岩、粉砂岩或中酸性凝灰岩，是低级区域变质作用的产物。因原岩类型不同，矿物组合也有所不同，从而形成不同类型的千枚岩。

（3）强风化花岗岩

褐黄加灰白色，中粗粒花岗结构，块状构造，岩石风化强烈，结构、构造大多已破坏，矿物成分为石英、长石、云母等，少量矿物略有风化，部分矿物已经失去原有光泽，裂隙很发育，岩芯多呈现碎块状，RQD=50～75%，岩质较软，锤击声闷，采取率65%～89%。碎块状。

（4）中风化花岗岩

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，多呈现10～50厘米的柱状、长柱状，偶夹3-8厘米碎块状，RQD=75-95%，岩质较硬，锤击声脆，采取率90%以上。大部分较完整，局部破碎。

（5）石灰岩

以方解石为主要成分的碳酸盐岩。有时含有白云石、粘土矿物和碎屑矿物，有灰、灰白、灰黑、黄、浅红、褐红等色，结构较为复杂，有碎屑结构和晶粒结构两种。碎屑结构多由颗粒、泥晶基质和亮晶胶结物构成。岩石较坚硬，岩体完整性不佳，浅层较风化。

（6）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。

综上所述，此地区围岩整体工程地质性质较差。千枚岩分布范围较少；白云岩和石灰岩虽较坚硬，但隧道埋深较浅处，较破碎，风化较严重，整体完整性较差；花岗岩虽坚硬，抗风化能力

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较强，力学性质较高，整体完整性较好，但其出露宽度窄；泥岩受构造变形大，岩石软弱不完整，抗风化能力弱，其工程地质条件差。

1.4.4 水文地质条件

(1)地下水

勘查区地下水的补给主要来自大气降水。区内降水量较多，平均降水量为800-1000mm。植被较茂盛，山体较高，坡度较陡，沟谷深切，即地表径流畅通，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通性的强弱。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，连通性好。故区内地下水径流畅通，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

埋藏于残坡积层中。这些松散层堆积厚度一般为2-12米，局部地段厚度可达15-25米。该层受降水补给，局部地段可得到基岩裂隙溶隙水补给，水量较大，并随季节变化，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坡积层。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。调查时未见泉水出露。此类水相对较丰富，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。在第四系残坡积层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。其余部位含水性差，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。物理性质均为无味，无臭，透明液体。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。

1.4.5 不良地质现象

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区段常见的不良地质现象有滑坡、泥石流，多发生在7-9月份的雨季，因而要加强植被防护，施工季节也要尽量避过这段时期。

1.5 横断面设计

1.5.1 建筑限界

(1)正常隧道建筑限界

根据《公路隧道设计规范》JTG D70-2004，隧道高度5米，行车道宽度3.75米，双车道布置，净宽10.50米，其中左侧向宽度为0.5m，右侧向宽度为1.00m，左侧检修道宽度为0.75m，右侧检修道宽度为0.75m，路面横坡采用2%的坡。并且同时考虑了下列因素： ①检修人员步行时的安全；

②紧急情况下，驾乘人员拿取消防设备方便； ③满足其下放置电缆、给水管等的空间尺寸要求。

(2)紧急停车带建筑限界

根据《公路隧道设计规范》JTG D70-2004，长、特长隧道应在行车方向的侧设置紧急停车带。紧急停车带的总宽度14m，包含右侧向宽度应取3.5m，其余均和正常隧道建筑限界相同，停车带的路面横坡取2%的单坡。

(3)车行横通道

根据《公路隧道设计规范》JTG D70-2004的规定，车行横通道建筑限界高度5米，路面宽度为4米，不设侧向余宽，左右侧检修道宽度均为0.5米。

(4)人行横通道

根据《公路隧道设计规范》JTG D70-2004的规定，人行横通道建筑限界高度2.5米，路面宽2.2米，不设侧向余宽和检修道。

1.5.2 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。本隧道根据《公路隧道设计规范》对设计车速为v=100km/h情况下的横断面规定，断面为三心圆，r1=560cm，r2=800cm，r3=100cm，r4=1500cm，H1=160.6cm，H2=200cm ,断面周长为32.69m，面积为80.22m2。

(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》对设计车速为v=100km/h情况下的横断面的规定，紧急停车带位于Ⅲ级围岩，取r1=560cm，r2=800cm，r3=150cm，r5=870.49cm ，H1=169.98cm，H2=200cm作紧急停车带横断面。

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1.6 隧道衬砌结构设计

隧道衬砌设计应综合考虑地质条件、断面形状、支护结构、施工条件等方面，并应充分利用围岩的自承能力。衬砌应具有足够的强度和稳定性，保证隧道长期安全使用。

1.6.1 围岩分级

隧道围岩级别划分主要依据岩体弹性波速度、岩样饱和极限抗压强度、岩石质量指标，并结合围岩风化程度、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》（JTG D70-2004）提供数据为围岩级别划分标准。

（2）遇断层破碎带，围岩级别较同类岩石降低1-2等级，影响带推至洞底以上40-80米与断层交界处。

（3）为便于隧道施工，按隧道开挖过程中可能遇到的地层和构造情况分段划分评价。 （4）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级。

1.6.2 本隧道衬砌设计

隧道断面设计除符合规范规定的建筑限界要求外，考虑到洞内排水、通风、照明、消防、监控等运营附属设施所需空间，并考虑到围岩收敛变形及施工等必要的预留量，内轮廓采用三心圆。隧道衬砌结构型式均采用“新奥法”复合式衬砌，衬砌设计参数以工程类比法并结合计算分析确定，断面型式采用等截面三圆心，对于Ⅲ级围岩采用不带仰拱衬砌，对于Ⅳ、Ⅴ级围岩均采用带仰拱衬砌。

Ⅲ级围岩段：初期支护采用径向系统锚杆。系统锚杆采用水泥砂浆锚杆，直径为25mm，长度为2.5m，环向间距为1.2m，纵向间距1.5m；喷射C20混凝土厚度为12cm，预留变形量为5cm；钢筋网直径为8mm，间距为25×25按矩形布置。

Ⅳ级围岩段：初期支护采用径向系统锚杆、超前小导管（必要时）周壁预注浆，钢拱支撑配合钢筋网喷射混凝土形成整体。系统锚杆采用中空注浆锚杆，直径为25mm，长度为3m，环向间距为1m，纵向间距1.2m；超前小导管采用直径为42mm的无缝钢管，长度为3.5m，外插角为10-30°，水平搭接长度不小于100cm，环向间距为50cm。Ⅳ级围岩喷射C20混凝土厚度为15cm，预留变形量为8cm。钢拱架型号为I16，间距为100cm。钢筋网直径为8mm，间距为25×25mm按矩形布置。

Ⅴ级围岩深埋段：初期支护采用径向系统锚杆、超前小导管周壁预注浆，钢拱支撑配合钢筋网喷射混凝土形成整体。系统锚杆采用中空注浆锚杆，直径为25mm，长度为3.5m，环向间距为100cm，纵向间距为75cm；超前小导管采用直径为42mm的无缝钢管，长度为4m，外插角为10-30°水平搭接长度不小于100cm，环向间距为40cm。Ⅴ级围岩喷射C20混凝土厚度为25cm，预留变形量为10cm，钢拱架型号为I16，间距为75cm。钢筋网直径为8mm，间距为25×25按矩形布置。

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Ⅴ级围岩浅埋段：初期支护采用径向系统锚杆、超前小导管周壁预注浆，钢拱支撑配合钢筋网喷射混凝土形成整体。系统锚杆采用中空注浆锚杆，直径为25mm，长度为4m，环向间距为100cm，纵向间距为75cm；超前小导管采用直径为42mm的无缝钢管，长度为4.5m，外插角为10-30°水平搭接长度不小于100cm，环向间距为40cm。Ⅴ级围岩喷射C20混凝土厚度为25cm，预留变形量为12cm，钢拱架型号为I16，间距为75cm。钢筋网直径为8mm，间距为25×25按矩形布置。

断层围岩段：初期支护采用径向系统锚杆、超前小导管周壁预注浆，钢拱支撑配合钢筋网喷射混凝土形成整体并打设管棚。系统锚杆采用中空注浆锚杆，直径为25mm，长度为4m，环向间距为100cm；超前小导管采用直径为42mm的无缝钢管，长度为4.5m，外插角为10-30°水平搭接长度不小于100cm，环向间距为40cm；超前管棚采用直径为100mm的热轧无缝钢管，长度为25m，外插角为2-5°，水平搭接长度不小于3m，环向间距为40cm。断层段围岩喷射混凝土厚度为25cm，预留变形量为12cm，钢拱架型号为I16，间距为75cm。

通过围岩监控量测，最终在初期支护相对稳定的条件下，全断面模筑二次衬砌混凝土。衬砌采用曲边墙拱形断面，明洞二次衬砌厚度为60cm，Ⅲ级围岩二次衬砌厚度为35cm，Ⅳ级围岩二次衬砌厚度为40cm，Ⅴ级围岩深埋和浅埋段的二次衬砌厚度均为45cm，断层段二次衬砌墙脚下采用加厚曲边墙型式以减小隧道沉降，其厚度为60cm。

1.7 防、排水设计

1.7.1 隧道防排水设置的目的

（1）维持正常的运营环境、降低维修维护成本； （2）保证隧道工程的坚固性和耐久性； （3）保护隧道的工作环境及地下水资源

1.7.2 隧道防、排水设计原则

（1）隧道防排水设计遵循“防、排、截、堵结合，因地制宜，综合治理”的原则，使隧道建成后达到洞内基本干燥的要求，保证结构和运营设备的正常使用及行车安全。隧道防排水设计对地表水、地下水妥善处理，洞内外形成完整通畅的防排水系统。

（2）坚持以结构自防水为主，外辅加防水层为辅的原则，关键是保证混凝土抗裂、抗渗性，处理好施工缝与变形缝防水，确立混凝土结构自防水体系，并已将此作为系统工程对待。

（3）隧道纵向采用分区防水，防止局部防水板破坏造成地下水在隧道内的贯通，便于查渗漏点，方便维修。

1.7.3 地下水对隧道的危害

大量的工程调查表明，新奥法隧道病害大部分诱因来自于地下水。其主要原因如下：

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(1)地下水通常降低岩土体的物理力学参数，如降低围岩的内摩擦角、粘聚力等，从而增大对结构压载作用，超过结构自身承载力而导致结构发生破坏，主要发生在洞口处及洞身浅埋段。

(2)地下水流动过程中可能携带腐蚀性离子而破坏结构材料本身，使地下结构丧失使用功能，严重的造成结构整体破坏，主要发生在地下水具有腐蚀性地区。

(3)地下水流动过程中由于动水压力大于微粒自身有效重度而携带微粒结构(当动水压力较大时甚至可能携带较大块石)，形成地下水通道而“掏空”围岩，造成围岩坍塌，主要发生在地下水丰富且水压很高地区。

(4)施工缝、变形缝处由于水压过高而在衬砌表面出现渗透水、甚至出现少量涌水，严重恶化隧道内设备设施及运行条件，主要出现在大部分已运营的隧道中。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。

1.7.4 结构防、排水技术措施

（1）隧道洞口防、排水方案

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。根据地形情况在洞门、明洞边坡刷坡线5m外顺地势布设洞顶截水沟，将地面径流通过天沟引入自然沟谷排走。洞口路基水严禁流入洞内，必要时可设置反坡。

（2）隧道明洞防、排水方案

明洞衬砌外层采用土工布（400g/m2）加1.2mm隧道专用防水卷材，回填土体底层采用Φ10cm排水管排除下渗积水；明洞衬砌基础两侧纵向排水管与横向引水管相连，将明洞衬砌背后水引入隧道中心排水管排走；明洞顶回填土体表层设一层粘土隔水层以防地面径流下渗，并在回填地表坡度的作用下流入洞顶排水沟排走；在结构构造防水方面，采用橡胶止水带和遇水膨胀式止水带于明洞施工缝、变形缝处布设，同时结构采用自防水混凝土以形成完善的明洞防排水体系。

（3）隧道暗洞防、排水方案

隧道内设置纵向排水管、环向排水管、横向排水管、中央排水管等形成岩体－环向排水管－纵向排水管－横向排水管－中央排水管－洞外一个完整的闭合回路，施工中保证结构接缝的施工质量。沿隧道纵向设置检查井以方便定期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，根据各类围岩地下水的发育状况，在岩面环向布设Ω型弹簧排水管，以引排围岩渗漏水至基底纵向水管内，使隧道初期支护内排水良好。

② 为了有效地排除二次衬砌背后积水，消除二次衬砌背后的静水压力，在初期支护与防水层之间间隔一定距离设置排水盲管，再将盲管与边墙底部的纵向排水管相连接，然后通过横向排水管，将水引入排水盲管排出洞外。

③ 在初期支护和二次衬砌之间敷设一层复合防水卷材，作为第一道防水措施。 ④ 拱部和边墙二次衬砌满足抗渗

S6要求，作为第二道防水措施。

⑤ 在施工缝处布设中埋式橡胶止水带，确保施工缝、变形缝、沉降缝处防水效果。 ⑥ 路面冲洗水通过路拱横坡排入边沟，在洞外引入路基排水边沟，净化处理后排放。 ⑦ 路面渗水及无仰拱段路面下渗水通过路面结构层泄水孔和碎石垫层排入两侧排水盲管引

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出洞外自然沟谷，以此形成完善的、便于维修的暗洞防排水体系。两侧排水盲管纵坡与隧道纵坡一致。

⑧ 对于出水量较大的地段，采用超前注浆堵水，浆液采用水泥和水玻璃混合浆液，以加快其凝固速度。

⑨ 由于隧道所在区域冬季较为寒冷，故采取中心排水管深埋的措施。

但是以上防排水设计仍存在一些不足，施工缝、沉降缝等“三缝”是渗漏水处理的薄弱点。从抗渗漏理论上讲，止水带与止水条是有效的。但在实际施工中，止水带与止水条的安装即使花费大量时间仍很难正确安设到预定位置，造成应设防处存在一定程度的“真空”，起不到应有的作用。而隧道一旦出现渗漏水情况很难进行有效彻底整治。借鉴日本青函隧道的部分经验，即为解决隧道施工缝渗漏水问题，在施工缝设计嵌缝槽，如出现渗漏水现象，在嵌缝槽注浆堵水并嵌填防水材料实施最后一道封堵。此外，应加大新材料的开发力度，例如水泥浆颗粒较粗，可灌性差，水泥水玻璃虽然可灌性稍强，但结石强度差且耐久性差，超细水泥价格昂贵。目前，新研发的膨胀橡胶密封胶材料具有方便施工、且易于保证质量等特性，通过结合配套材料进行交叉施工，对所有渗漏水部位进行封堵后，并对表面进行防护，能达到一级防水效果。但同时，新材料的研发除应具有良好的可灌性、强度形成快及耐久性强等优点外，还应具有价格合理，方便使用的特点。

1.7.5 实施工艺及要求

（1）围岩保护

围岩的松弛变形不仅给地下水形成了储水空间，其既有地下水路的“破坏-稳定”过程及后果也是漫长而未知的，设计强调施工要保护围岩，即是保证岩体自身的稳定性及既有水路受最小的施工影响。保护围岩可以从以下方面实施：

①采用安全的施工方法控制围岩变形，对土质及软岩加强预支护；对硬岩采用控制爆破； ② 加强监控量测，及时施作临时支护及初期支护，适时施作模筑二次衬砌。 另外隧道开挖后及时对围岩状况做好地质素描，以使后续处理工作更具针对性。 （2）注浆工艺

① 单孔注浆作业不宜中断，特殊条件下间歇注浆应先扫孔至原设计深度以后进行复注。单孔结束标准为注浆压力逐步升高至设计终压，并继续注浆10min以上且进浆量小于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，设检查孔，每循环设2～3个检查孔，检查孔钻取岩芯，观察浆液充填情况，并测量检查孔内涌水量，检查孔涌水量小于0.2L/m·min。

（3）喷射混凝土

要求初支喷射混凝土采用湿喷纤维混凝土，按相关规范进行喷射作业，对钢架背后、接头处应特别处理，避免存在空洞。

（4）排水管的铺装及纵向施工缝的处理

对纵向排水管的铺装要求直、顺、标高准确。应注意按设计要求做好排水体及排水管保护层，做好管头的保护措施。

在拱墙衬砌前应对纵向施工缝面层清理，做好界面剂。 （5）土工布、防水板铺装

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防水板铺装前应对喷射混凝土表面凸出物进行处理，对渗漏水点应结合地质素描情况分类采用引排、注浆等处理措施。

防水板铺装应注意以下几点：

① 悬挂点不得有焊穿，破损点及时修补；

② 相邻悬挂点间板材松紧度合适，以铺装人员焊接前手压触及喷射混凝土表面为宜，也不宜过松，避免内衬浇筑后造成防水板的破坏或形成空洞。

③ 隧道内爆破震动、烟尘影响，防水板超前衬砌跟进的距离不宜大于二环模板的长度。 （6）二衬施工、背后压浆

隧道二衬在施作前，应在拱顶部位纵向铺装隔缝聚氯乙烯管或带橡胶套的开孔PVC管，并预设注浆孔，衬砌完毕达到设计强度后进行拱背压浆。压浆系为保证初支、防水板及内衬密贴，避免因防水板意外损坏渗入水纵向窜流的可能，同时也为保证结构安全，避免结构开裂破损。

（7）系统检查

防排水措施实施完毕后，应及时采用压气或压水的办法对环向尤其是纵向排水管进行检查，对发生的堵塞的地段进行疏通处理。

（8）系统维护

运营期间应定期对排水系统进行检查及疏通，避免设计排水系统因堵塞造成排水不畅，进而引起水压上升，导致隧道渗漏的发生。

1.8 通风设计

公路隧道通风设计应综合考虑交通条件、地形、地物、地质条件、通风要求、环境保护要求、火灾时的通风控制、维护与管理水平、分期实施的可能性、建设与运营的费用等因素。

1.8.1 隧道通风应符合的要求

根据《公路隧道设计规范》JTG D70-2004

(1)单向交通的隧道设计风速不宜大于10m/s,特殊情况下应取12m/s；双向交通隧道设计风速不应大于8m/s；人车混合通行的隧道设计风速不应大于7m/s。

(2)风机产生的噪声及隧道中废气的集中排放均应符合环保的有关规定。

(3)确定的通风方式在交通条件等发生变化时均应具有较高的稳定性，并能适应火灾情况下的通风要求。

(4)隧道内运营通风的主流风向不应频繁变化。

2.8.2 本隧道通风概况

该隧道分为上下行线单向行驶的分离式隧道，上行线长度为3920m，下行线长度为3920m，上、下行线均为纵坡，纵坡坡度分别为2 %和-2%，设计行车速度为100km/h，近期日交通量为20000辆，远景日交通量为32000辆。高峰小时交通量为日交通量的10%，大型车混入率为12%，

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通风断面面积67.04m，隧道轮廓周长31.95m，当量直径为8.39m，CO设计浓度为287ppm，烟尘允许浓度为0.0065m-1。在综合考虑隧道所处的自然条件、交通量、隧道内行驶的车辆情况、隧道工程造价及维修保养费用、车辆行驶的活塞风作用下，通过计算确定在设计行车速度状态下上、下行线隧道均采用射流风机纵向通风。经过计算确定上行线设36台1120型射流风机，每2台一组，进出口集中布置。

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1.9 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。

1.9.1 照明设计原则

根据《公路隧道设计规范》JTG D70-2004 (1)长度大于100m的隧道应设置照明。

(2)照明设计应综合考虑环境条件、交通状况、土建结构设计。供电条件、建设与运营费用等因素。

(3)照明设计路面亮度总均匀度和路面亮度纵向均匀度均应符合规范要求。

1.9.2 本隧道照明情况

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。在计算加强照明时未考虑基本照明亮度的叠加效果，为的是当加强灯与基本灯位置重叠时，不设加强灯，此位置的基本灯即视为加强灯。经实际工程经验验证，效果良好。

此隧道的洞口朝东西敞开，在日出或日落时阳光可能直接灌入隧道，形成强烈眩光。为避免这种现象发生，出口应做适当处理：一是在洞内出口段设置曲线；二是在洞外设置曲线并作遮挡。

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，根据上面计算可计算得：

基本照明时：需要布置150W的高压钠灯218距9m，全长布置）。

加强照明时：入口段需布置400W的高压钠灯126组（间距1m，布置126m）(共136m，前10m不布置)。

过渡段照明时：过渡段Ⅰ需布置250W的高压钠灯47组（间距2.3m，布置106m）；过渡段Ⅱ需布置150W的高压钠灯21组（间距5.5m，布置111m）；过渡段Ⅲ需布置100W的高压钠灯5组（间距38.5m，布置167m），出口段照明需布置250W的高压钠灯19组（间距3.2m，布置60m）。

隧道采用高压钠灯照明，并配有自充式电具作为应急照明使用。紧急停车带和人行横通道用荧光灯照明，隧道墙壁装饰采用防水涂料全断面喷涂。

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东牧护高速公路隧道综合设计

1.10 洞口及洞门

根据《公路隧道设计规范》JTG D70-2004

（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）隧道应遵循“早进洞晚出洞”的原则不得大挖大刷，确保边坡及仰坡的稳定性。 （3）隧道洞口边坡、仰坡顶面及其周围，应根据情况设置排水沟及截水沟，并和路基排水系统综合考虑布置。

（4）洞门设计应与自然环境向协调。

1.10.1 洞口位置选择

（1）洞口边坡、仰坡必须保持稳定。

（2）洞口位置应设置于山坡稳定、地质条件较好处。

（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）跨沟或者沿沟进洞时，应考虑水文情况，结合防排水工程，充分比选后确定。 （5）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。

（6）洞口设计应考虑与附近的地面建筑及地下埋设物得相互影响，必要时采取防范措施。

1.10.2 洞门选择

隧道应修建洞门，洞门形式的设计应保证运营安全，并与环境协调。设置在城镇、旅游区附近及高速公路,尤其应注意与环境协调，有条件时，洞门周围应植树绿化。

隧道洞门形式的选择和隧道洞口的地形，地质条件以及隧道照明需要有关，洞门附近围岩一般比较松碎松软，所以应根据实际情况，选择合适的洞门形式，并对边仰坡进行适当护坡。洞门是隧道的咽喉，也是外露部分，要适当进行洞门和动口环境的美化和协调。山岭隧道常用的洞门形式主要有端墙式、翼墙式、台阶式、柱式、削竹式和喇叭口式。

（1）东牧护1号隧道左线进、出口和右线的进口处，地形开阔，节理较发育，围岩主要为Ⅴ级围岩，但围岩主要为白云岩，岩质坚硬，地层基本稳定，同时考虑到仰坡范围的汇水，在以上三处的洞口设置端墙式洞门。

（2）东牧护1号隧道右线出口处的地形等高线与线路斜交角度小于60°，地面的横坡较陡，一侧仰坡较高，为解决洞口偏压问题，在此处设置台阶式洞门。

（3）东牧护2号隧道为长大隧道，左线进口和右线出口处围岩较差，地形较陡，山体压力大，并考虑到美观和当地风俗，在以上两处设置柱式洞门。

（4）东牧护2号隧道的左线出口和右线进口处，松散堆积层较厚，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

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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。

1.11 隧道施工

1.11.1 隧道施工方案设计

本隧道主要以Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级围岩为主兼有断层，地质条件较差，隧道设计施工以新奥法理论为基础。

新奥法理论要点如下：

（1）隧道周围岩体是隧道结构体系中的主要承载单元，在施工中必须充分保护围岩，尽量减少对它的扰动，避免过度破坏围岩的强度。为此，施工中断面分块不宜过多，开挖应当采用光面爆破、预裂爆破或机械掘进。

（2）为了充分发挥围岩的承载能力，应允许并控制围岩的变形。一方面允许变形，使围岩中能形成承载环；另一方面又必须限制它，使岩体不致过度松弛而丧失或大大降低承载能力。在施工中应采用能与围岩密贴、及时砌筑又能随时加强的柔性支护结构，例如，锚喷支护等。这样，就能通过调整支护结构的强度、刚度和它参加工作的时间（包括闭合时间）来控制围岩的变形。

（3）为了改善支护结构的受力性能，施工中应尽快闭合，而成为封闭的筒形结构。另外，隧道断面形状应尽可能圆顺，以避免拐角处的应力集中。

（4）通过施工中对围岩和支护的动态观察、量测，合理安排施工程序、进行设计变更及日常的施工管理。

（5）为了敷设防水层，或为了承受由于锚杆锈蚀，围岩性质恶化、流变、膨胀所引起的后续荷载，可采用复合式衬砌。

（6）二次衬砌原则上是在围岩与初期支护变形基本稳定的条件下修筑的，围岩和支护结构形成一个整体，因而提高了支护体系的安全度。

1.11.2 隧道施工原则

采用大型施工机械配套施工，开挖出渣机械配套作业线、初期支护混凝土机械配套作业线与二次衬砌混凝土施工作业线相配合一条龙作业。软弱围岩坚持“短进尺、弱（不）爆破、快封闭、强支护、紧衬砌”的原则，开挖后仰拱及时跟上封闭成环。施工中进行超前地质预报，采用先进的量测探测技术对围岩提前做出判断，拟定相应的施工方案。

1.11.3 隧道施工布置

东牧护隧道左右洞均采用对头单向施工，左、右洞口各布置一个隧道专业机械化施工队。隧道施工安排在冬季前完成洞门的开挖，并完成进洞施工。洞内施工开挖、出渣初期支护与二次衬砌模筑混凝土平行作业。隧道路面待贯通后中间向两侧洞口反向施工。根据地形地貌及工期要求，本隧道不设施工支洞。

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1.11.4. 隧道总体方案

根据东牧护隧道围岩情况及断面设计，结合现有技术装备力量和多年的隧道施工经验，隧道Ⅲ级围岩采用全断面开挖法进行，Ⅳ级围岩开挖采用台阶开挖法，由于隧道地质条件较差，因此要按短台阶、多循环要求开挖；隧道Ⅴ级围岩开挖采用拱部留核心土环形开挖。隧道出渣采用无轨运输。初期支护设施做到及时可靠，衬砌混凝土采用机械化作业，二次衬砌采用混凝土输送车、输送泵和全断面液压衬砌台车相配合的方案。施工过程中加强监测，及时处理分析数据。开挖前做好超前地质预报、探测工作，根据围岩情况采取相应的施工方案。

1.11.5 施工中的难点及解决方案。

（1）隧道所处地段地质条件较差，围岩级别除少部分为Ⅲ级外，大多为Ⅳ、Ⅴ级，自稳能力差。

解决方案：施工中缩短台阶长度，短进尺，及时施作初期支护，尽早施做仰拱，使结构尽早封闭成环，改善围岩受力性能。

（2）洞身通过断层，断层围岩破碎，含水量大。

解决方案：介于本隧道的具体特点,采用光面爆破,并吸取前期施工教训,认为钻爆开挖必须最大限度地减少围岩的扰动,无论软硬围岩均采用光面爆破,尽量控制毫秒雷管最大一段用药量,同时必须严格贯彻新奥法施工原则,认真做好地质预报,加强围岩量测工作,超前小导管数量及角度必须控制好,对隧道打眼爆破必须从以下几个方面入手:

① 必须坚持岩变我变的原则,炮眼数目、深度及布置方法要随地质变化而改变,决不能千篇一律。

② 钻爆参数应从实际效果出发,在施工实践中不断摸索改进,以获得最佳数值。

③ 具体情况具体分析,爆破效果不够理想,可以从以下情况寻求改进方法:a. 断面形状不符合标准,应着重改变周边眼的位置、斜度、间距和装药量。b. 炸后的石碴过大或过小,应着重调整炮眼数目和装药量。c. 炮眼利用率低,多是由于炮眼的数目过少,炮位选择不当,起爆顺序不对,或因炮眼深度不一致,眼底不在一个平面上,致使部分深眼留下较长的炮根。掏槽眼深度、角度、药量不符合要求而失去掏槽作用,也是影响炮眼利用率的重要原因。

④ 由于断层段隧道围岩差,极其破碎,必须严格控制开挖进尺,每循环不超过1. 2 m。 支护过程是保证工程质量最关键的一个过程,要保证施工的质量,必须控制以下几点: ① 爆破出渣完成后,及时对围岩裸露面进行初喷,保证下道工序的立架、施工锚杆及超前小导管的安全性。

② 立架时必须保证拱架不悬空,拱架间距不得大于设计及规范要求,拱架之间的连接筋数量及焊接必须按设计施工。

③ 要保证系统锚杆的数量及长度,锁脚锚杆一定要和拱架焊接牢固,锚杆注浆要饱满,以保证锚杆和围岩的整体性。超前小导管施工时应控制好角度,不得过大或过小,造成开挖效果不好或侵限。

④ 喷混凝土要保证没有空洞,其顺序应遵循先拱脚后拱顶的原则。

总之要在施工中时刻谨记：短进尺、早封闭、强支护、加强施工中的监控量测、密切注意围

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岩变形，如有异常，马上采取措施。

（3）洞身处于水位线附近，岩体含水量较大。

解决方案：施工中特别注意防排水，采取小导管超前注浆堵水，对于集中出水点，安装半管排水。对于出水量很大的地段，可以考虑采用帷幕注浆。

（4）施工过程中的通风、防尘。

隧道施工通风的目的是供给洞内足够的新鲜空气，并冲淡、排除有害气体和降低粉尘浓度，以改善劳动条件，保障作业如能源身体健康。隧道进行凿岩、爆破和装渣运输的同时，伴有大量粉尘产生，尤其是凿岩作业，因此应推行“湿式凿岩”是防尘工作的最主要措施。此外，还应采取综合措施，做到防尘“四化”，即：湿式凿岩标准化、机械通风经常化、喷雾洒水正规化、人人防护普遍化。隧道施工时应采取通风、防尘等措施，定期检查通风的风量、风速、风压，检查通风设备的供风能力和动力消耗，并定期测试粉尘和有害气体的浓度。

1.12 隧道内路基和路面

隧道路基应稳定、密实、匀质，为路面结构提供均匀的支承。

隧道路面应具有足够的强度和平整性、耐久性、抗滑性、耐磨性等性能。

1.12.1 路基

当隧道衬砌设置仰拱时，仰拱的充填材料和填充应符合规范的要求，本隧道路基采用C15片石混凝土进行回填；不设仰拱的隧道，路基应置于稳定的石质地基上。

隧道内路基还应设置完整的中央排水沟，本隧道设置中央排水沟采用600mm直径的中央保暖水沟。

1.12.2 路面

隧道内可采用沥青或者混凝土路面，一般情况下由于沥青路面本身的反光性差，在隧道这样一个密闭的环境中热拌摊铺时，会产生大量不宜散发的气体；其次，沥青在隧道内发生火灾时也会发生燃烧，因此此隧道采用26cm厚水泥混凝土路面。

1.12.3 弃渣方案

本项目路线隧道开挖洞渣除部分洞外浆砌工程外，其余需要调配利用和弃除。沿线冲沟发育，地形切割强烈，隧道弃土采取在冲沟内设坝弃土造田的方案。弃土场尽量冲沟支沟内，并于沟口设置土质拦挡坝，坝外侧坡面植树种草防护，坝体内侧弃土应碾压夯实。具体弃渣场地由路线统一考虑。

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1.13 监控量测

新奥法作为一种全新的隧道施工概念，其基本原理是运用各种手段 (开挖方法—弱爆破，支护形式—早封闭，监控量测—勤量测)抑制围岩变形，最大限度地发挥围岩自身的承载能力．使隧道施工更安全、更经济。而隧道经济性与安全性就是通过现场监控量测所获得的围岩、支护系统的应变和应力信息及时反馈并应用于隧道设计和施工中来实现的。

随着新奥法(NATM)在隧道施工中的广泛运用，现场监控量测作为新奥法的灵魂也越来越得到了广泛的重视。因此，快速、准确地进行现场监控量测和信息反馈是应用新奥法施工的关键。隧道监控的作用有以下几点：

（1）通过施工和环境监测进行信息反馈及预测预报，优化施工组织设计，指导现场施工，确保隧道施工的安全与质量和工程项目的社会、经济和环境效益。

（2）掌握围岩动态，了解支护结构在不同工况时的受力状态和应力分布，对围岩稳定性作出评价。

（3）验证支护结构型式、支护参数，评价支护结构、施工方法的合理性及其安全性，确定支护时间而监控量测是信息化设计与施工的重要内容，应将监控量测纳入工序管理,为隧道施工的有机组成部分。由于地下工程的受力特点及其复杂性，通过施工现场的监控量测所得到的信息，为判断围岩稳定性，支护、衬砌可靠性，二次衬砌合理施作时间，以及修改施工方法、调整围岩类别、变更支护设计参数、调整预留变形量等修正设计提供原始依据，同时将量测等到的结果迅速反馈到设计施工中去，以提高隧道施工的安全性、经济性。

1.14 环境保护

隧道在修建过程中由于开挖对植被和地下水系的破坏，以及隧道运营过程中所排出的废气对野生动物生存环境的破坏，路段上行驶的车辆产生的噪声对当地居民生活的影响都是隧道在规划、修建和运营过程中必须考虑的情况。因此在设计和修建过程中采取以下几个措施：

（1）采用早进晚出的原则，减少深挖路段，保护自然坡体和植被。

（2）开挖出的石渣，尽可能纵向调配，作为路基填料；对于可用于做石料的石渣应集中堆放，经加工后用于砌体工程；对于废弃的石渣，应根据各工点的实际情况，集中堆弃。弃渣场地做好护坡挡墙防护，并做好排水设施，以防止洪水期冲走弃渣形成人为的泥石流。有条件时，在弃渣顶覆盖土层复垦还田，种树造林。

（3）施工期的污水应集中排放，并应经过沉淀、过滤。

（4）洞口边仰坡开挖应以光面爆破为主，辅以人工开挖，严禁爆破。 （5）做好施工场地竣工后的清理、绿化及复垦还田工作。

（6）道路两侧即隧道洞口处设置绿色植被隔离带，隔离噪声和净化空气。 （7）对于隧道部废气进行排出时要选择尽量避开野生动物和居民集中居住的区域。

1.15 施工组织设计

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东牧护高速公路隧道综合设计

施工组织设计是用来指导施工项目全过程各项活动的技术、经济和组织的综合性文件，是施

工技术与施工项目管理有机结合的产物，它是工程开工后施工活动能有序、高效、科学合理地进行的保证。

1.15.1 总述

施工组织设计一般包括四项基本内容：

①施工方法与相应的技术组织措施，即施工方案。 ②施工进度计划。 ③施工现场平面布置。

④有关劳力,施工机具,建筑安装材料，施工用水、电、动力及运输、仓储设施等暂设工程的需要量及其供应与解决办法。前两项指导施工，后两项则是施工准备的依据。

施工组织设计的繁简，一般要根据工程规模大小、结构特点、技术复杂程度和施工条件的不同而定，以满足不同的实际需要。复杂和特殊工程的施工组织设计需较为详尽，小型建设项目或具有较丰富施工经验的工程则可较为简略。施工组织总设计是为解决整个建设项目施工的全局问题的,要求简明扼要,重点突出，要安排好主体工程、辅助工程和公用工程的相互衔接和配套。单位工程的施工组织设计是为具体指导施工服务的，要具体明确，要解决好各工序、各工种之间的衔接配合，合理组织平行流水和交叉作业，以提高施工效率。施工条件发生变化时，施工组织设计须及时修改和补充，以便继续执行。

1.15.2 重要意义

有关拟建工程施工准备和施工基本技术经济的文件。施工组织总设计、年度施工组织总设计、单位工程施工组织设计、分部（分项）工程施工组织设计和冬季、雨季施工组织设计的总称。其基本任务是根据建设单位的要求，制定经济合理的施工决策方案，对拟建工程的施工，在人力和物力上、在时间和空间上、在技术和组织上，作出一个全面而科学的安排。它是对施工活动实行科学管理的重要手段。

通过施工组织设计，可为建筑工地有计划地开展工作创造条件；按施工组织设计排定的施工进度计划执行，可以保证拟建工程按合同工期完成；可在开工前就了解工程施工所需的材料、半成品、构配件、机具设备、劳力及其使用的先后顺序和它们占据的空间位置；可把工程设计和施工、技术和经济、施工前方和后方、施工企业的计划和具体工程的施工组织、总包和分包、企业各部门、施工各阶段以及各工程的施工紧密地联系和协调起来。

1.15.3 本区段场地布置

隧道在施工过程中合理的场地布设会从很大程度上方便隧道施工，缩短工期，保护施工设备和施工场地周围的环境。东牧护2号隧道施工时由东西两侧同时开挖，地形较宽阔，作为料场，施工人员生活区，居民也相对较多，在场地布置时要注意施工对当地居民的影响，合理选择堆料

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场和弃渣场等。施工人员居住区可选择设置在离施工现场不远的当地居民居住点附近。西口为东牧护，地形不如东口开阔，沟谷纵横，弃渣场可沿着东牧护布设。

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第二章 方案比选说明

2.1 概述：

拟建的高速公路属于位于陕西省商洛市商州区，路线所经区间山脉沟谷纵横，地势起伏较大。地质情况复杂，区段内岩层主要为强、弱风化白云岩、石灰岩、花岗岩和部分泥岩，并夹有断层，沿线可能有泥石流、滑坡等自然灾害发生，为道路的修筑和后期养护造成一定困难。区段沿途有村庄分布，选线时要考虑对区域经济和拆迁对工程造价的影响。

2.2 选线原则：

公路隧道线路的选择必须结合地形、地质条件对诸多因素综合研究、全面分析，以便选定既节省工程量又利于运营的方案。

2.2.1 线路方向的选定

线路方向的选定要包括：任务书对起讫点的要求，路线必经点、修建意义以及在路网中作用；本线近远期交通量及其客货流等经济资料；本线与邻近铁路、水运、航空等运输方式配合中所承担的任务；本线与国家工况点联系的要求，国防上的要求以及地形图、区域地质、水文、气象、地震等资料加以分析研究。

本区段道路从入口到西沟口，沿途可能经过的村庄有桥沟村、周家后沟、下坪等村庄。在进行路线选定时，既要考虑道路对沿线村庄的经济的促进作用，又要考虑村庄拆迁对工程造价以及工期的影响，要考虑路线对环境的影响。此区段道路途经山区，有较多的野生动植物生存、生长，要考虑其生存环境的影响。还有国防和施工难以程度等因素，所有这些应该综合考虑后再进行线路的选定。

2.2.2 决定线路方向的主要因素：

(1)沿线地形的选择。此区段道路地形起伏较大，山脉高大陡峭，可以选择沿河谷展线到适当隧址后隧道穿越地形障碍。

（2）大型结构物位置的选定，一帮情况下应按照“路随大桥长隧”的原则来对待，高等级公路还要综合考虑整体线形后确定。

（3）通过重要城镇的选定，此段道路就要考虑下坪、桥沟村等几个有较大村落分布地段点后综合选择。

（4）通过工况点的选定，靠村不进村。 （5）运输性质与运量的影响。

（6）地质条件的影响。不良地质条件如滑坡、崩塌、泥石流等对于隧道施工的难易程度以及后期的运营安全均有一定的影响。

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（7）主要技术标准和施工条件的影响。

2.3 隧道位置的选定

确定隧道位置时，首先是对多个路线方案进行比较，确定推荐方案和比较方案，然后根据方案中已获得的资料，在方案线路的基础上详细研究隧道最佳设置的位置。

2.3.1 地形条件

选择越岭隧道位置时，除应进行大面积的方案研究外，还要对可能穿越的垭口，要以不同的坡度，不同的进出口标高和不同的展线方式作出各种越岭隧道方案，进行同等研究。河谷地形由于受地质构造和水流冲刷等影响，往往出现地形和地质均较复杂的情况，特别是在山区河谷地区，往往河流弯曲、沟谷发育、支沟密布，河谷两岸常有对称或不对称的台地和陡峭的山坡，并常伴有崩塌、错落、岩堆、滑坡、泥石流、河岸冲刷等不良地质现象。河谷路线沿河傍山地段，常因地形、地质复杂等原因而采用隧道通过。由于地形、地质复杂，以隧道通过时，有时路线内靠不足，造成不少隧道出现洞壁过薄、偏压、浅埋、洞口深基础明洞工程，水流冲刷危害以及穿越不良地质地段等现象，往往出现路线扭曲，隧道短而多，或桥隧相连，桥梁工程增加，支挡建筑物甚多，而一些坍塌落石的威胁又不能彻底消除。因此条文规定当路线以隧道通过时，路线宜向山侧内移。

2.3.2 地质条件

地质条件对隧道位置的选择往往起决定性的作用。隧道位置应选择在岩性较好、稳定的地层中，将对施工和营运有利，亦可节约投资。对岩性不好的地层、断层破碎带、含水层等工程地质、水文地质极为复杂的严重不良地质地段，应尽量避免穿越，以免增加设计、施工和营运的困难，甚至影响隧道的性能和安全，发生意料不到的病害。若不能绕避而必须通过时，应减短其穿越的长度，采取可靠的工程处理措施，以确保隧道施工及营运的安全。

2.4 线路方案比选

2.4.1 方案比选的要点

(1)线性适当顺应地形； (2)路线段投资低； (3)工程稳定行车安全； (4)养护容易施工不难； (5)行驶舒适景观协调；

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(6)用地节省，经济政治意义重大。

进行方案比选是要参考以上几条原则综合进行。

2.4.2 方案比较及确定最佳方案

该公路能有效解决当地交通问题，加强地区间交流，降低运输成本，节省运输时间，促进经济发展。通过勘察设计已确定出两种方案。如下：

方案一：直线一条隧道方案。在路线起点和终点附近各设一条隧道口，其他线路沿着山区较顺直的山谷展线，整体线性平直。路线全长3920mm，整体线性平顺，直达。为最短路线方案。

方案二：绕线结合桥隧方案。从起点沿着山区沟谷展线，仅在周家后沟到武家院设置一条长360m长的桥梁，两端各设一条隧道，长度分别为2543m、1177m，整体线性很差，圆曲线半径较小。路线全长4080m，桥隧总长所占比例较大，边坡工程巨大。

现在从线性指标、工程数量、施工难度、营运及养护费用、旧路利用、工程病害、隧道功能、环境保护、等方面比较，确定推荐方案。

路线方案比选表

表1-1

项目 交点个数（个） 小于一般最小半径（个） 线性指标 最小半径（米） 平均半径（米） 最大纵坡（%） 路线总长（米） 隧道数（条） 工程数量 隧道总长（米） 桥梁数（座） 桥隧总长所占比例（%） 施工难度 围岩级别 断层数（个） 方案一 - - - - 2% 3920 1 3920 0 80 Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ 1 方案二 4 0 1357 1376.5 2% 4080 2 3720 2 70 Ⅴ、Ⅵ 3 33

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东牧护高速公路隧道综合设计

填挖方 施工进度 弃渣 营运及养护费用 旧路利用 小 中 方便 低 部分 中 快 难 高 部分 环境保护 填挖方量较少，没有大刷大挖，对保持边坡、仰坡较好，洞室通填挖方量较大，有许多高填深挖的过山体的围岩条件较好，对有生路堑路基，对生态环境的破坏大。 态环境的破坏较少。 工程病害 有些路线靠近陡峭的山嘴，可能有泥石流滑坡等隐患。 许多路线靠近陡峭山嘴，易发生泥石流，滑坡等病害。 隧道功能 路线造价较低，但线性指标很差，路线在整体上顺畅、简洁、直达；边坡工程等较多，行车的安全性和线性指标好能提高行车的安全舒适性不好，行车速度很难充分发性和舒适性；降低运输成本和节挥，受气候、自然灾害影响大；能省运输时间，总对周边居民经济很好的促进附近居民的生活方便和带动作用大且造价较低。 经济增长但修建过程中拆迁工程较大。 34

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东牧护高速公路隧道综合设计

1.从线性指标来看，方案1的无交点、无圆曲线、最大纵坡较小，是线性指标最好的方案；方案2的交点较大，纵坡较大，半径在大于最小半径。

2.程数量看，方案1是由只有一条隧道，长度最短，长度占总工程数量的80%，工程数量不是太大，是较优方案。相比较而言，边坡工程巨大，曲线较多；

3.从施工难度看，方案1围岩条件最好，填挖方较小且进度较快，弃渣方便，是较优方案；方案3围岩以Ⅴ、Ⅵ级为主，较差，且方案2断层多，弃渣很不方便，工程数量大，故较差。

4．营运及养护费用，方案1较方案2低。

5.旧路利用，方案2几乎没有，方案一有旧路利用。

6. 从环境保护方面来看，方案1较环保，无论是对山体植被的保护还是对野生动物的保护都较好。方案2对山体扰动较大，不利植被保护。

7.对于工程病害，方案2的病害和隐患较多且严重，方案1病害较少，略有隐患。 8.隧道功能，方案1的直达性和快捷性较优，且有军事隐蔽作用，但对区域经济带动作用较小；方案2的区域通达性较好，但由于受到线性指标的限制，行车舒适性和安全性较差，且由于侵入村庄较多，可能有较大的拆迁工程和居民安置工程；

通过以上比较，我们可以看出方案1更为合理，线性顺畅行车舒适，工程造价相对较低，对环境保护较好，有对区域经济有很好的促进作用。综合考虑，本项目的推荐方案为方案1。

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东牧护高速公路隧道综合设计

第三章 结构计算

3.1 基本资料

东牧护高速公路隧道，结构断面图如图3-1所示。围岩级别为V级，容重??19.5kN/m3,围岩的弹性抗力系数K?0.18?106kN/m2，衬砌材料为C25混凝土，弹性模量为

Eh?2.95?107kPa，容重?h?23kN/m3。

7\18°32'路面中线R1=560隧道中线778.750150R4=O2O1O11°51'58\2R2=800O31210

图3-1 结构断面图

3.2 荷载确定

1.根据《公路隧道设计规范》的有关计算公式，围岩竖向均布压力： q?0.45?2式中：

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s?1????

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东牧护高速公路隧道综合设计

S——围岩级别，此处S=5；

?——围岩容重，此处??19.5kN/m3；

?——宽度影响系数，??1?i(lm?5)，毛洞跨度lm?12.10?2?0.06?12.22,

其中0.06m为一侧平均超挖量，lm?5~15m时，i?0.1，此处

??1?0.1?(12.22?5)?1.722.

?——二次衬砌所承担的荷载比，取0.6

所以，有：

q?0.45?16?19.5?1.722?0.6?145.06kPa

此处超挖回填层重忽略不计。 2.围岩水平均布压力：

e?0.5q?0.5?145.06?72.53kPa

3.3 衬砌几何要素

1.衬砌几何尺寸

内轮廓线半径r1?5.6m,r2?8.0m;

内径r1,r2所画圆曲线的终点截面与竖直轴的夹角?1?90,?2?101.866111； 拱顶截面厚度d0?0.45m; 墙底截面厚度dn?0.45m.

此处墙底截面为自内轮廓半径r2的圆心向内轮廓墙底做连线并延长至与外轮廓相交，其交点到内轮廓墙底间的连线。

外轮廓线半径：

R1?r1?d0?6.05m R2?r2?d0?8.45m

拱轴线半径：

r'1?r1?0.5d0?5.825m r'2?r2?0.5d0?8.225m

拱轴线各段圆弧中心角：

?1?90,?2?11.866111

2.半拱轴线长度S及分段轴长?S 分段轴线长度： S1??1180?r'1?90?3.14?5.825?9.149889m 18037

东牧护高速公路隧道综合设计

?11.866111 S2'2?180?r2?180?3.14?8.225?1.70342m

半拱线长度：

┊ S?S1?S2?10.853308m

┊ 将半拱轴线等分为8段，每段轴长为： ┊ ┊ ?S?S┊ 8?10.8533098?1.356664m ┊ 3.各分块接缝（截面）中心几何要素 ┊ （1）与竖直轴夹角┊ ?i

┊ ┊ ?S1???r'?180??1.3566641???180??13.344399 1?5.825 ?? ┊ ┊ ?2??1???1?13.344399 ??13.344399 ??26.688797 ? ┊ ?3??2???1?26.688797 ??13.344399 ??40.033196 ?

装 ┊ ?4??3???1?40.033196??13.344399 ??53.377595?┊ ┊ ?5??4???1?53.377595 ??13.344399??66.721994 ?┊ ?6??5???1?66.721994 ??13.344399 ??80.0663 ?9┊ 订 ?S1?7?S?S1?7?1.35666?94.14988?90.3467 m5 ┊ ┊ ??S17??1?┊ r'?180??90??0.346759?180??92.415541 ?2?8.225?┊ ?┊ ??S180?1.356664180?2?r'???2?8.225??9.450592 ?

线 ┊

?8??7???2?92.415541 ??9.450592??101.866133?

┊ 另一方面，?8??1??2?90??11.866111??101.866111? ┊ ┊ 角度闭合差Δ≈0。

┊ （注：因墙底面水平，计算衬砌内力时用?8?90） ┊

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39 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊

东牧护高速公路隧道综合设计

b7b6b5b4b3b2b1qQ7Q6Q5Q4Q3Q2Q1h3h2h1eE1E2E3E4x210h4R4R5543G2G3G1h5E5G4G5h6E6R66G6O1G7O2h7E7R77h8E8R88G8y图3.2 衬砌结构计算图示

（2）接缝中心点坐标计算

y1?0.1633my2?0.6446my3?1.4177my4?2.4409my5?3.6591my6?5.0063my7?6.4061m由图3-2上直接量出xi,yix1?1.3964mx2?2.7173mx3?3.8915mx4?4.8556mx5?5.5575mx6?5.9593mx7?6.0425my8?7.7875m x8?5.8694m

3.4 计算位移

1.单位位移

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用辛普生法近似计算,按计算列表进行。单位位移计算见表3-1.

bd3I?（1）I--截面惯性矩， ,b取单位长度

12（2）不考虑轴力的影响 单位位移值计算如下：

s

?11??0M1?S11.356664?6 ds????1053.4979?48.4489?107EhIEhI2.95?10 ?12?M1M2?Sy1.356664?6 ds????2983.309959?137.1983?107?EhIEhI2.95?100s2sM2?Sy21.356664?22??ds????14235.724047?654.6812?10?6 7EhIEhI2.95?100计算精度校核为：

?S(1?y)21.356664 ?ss????21255.8419?977.5267?10?6 7EhI2.95?10闭合差△=0。

单位位移计算表 表3-1

截面012345678a0sina0cosa1x0y0d1/Iy/I081.7251y2/I00.45131.687积(1+y)2/I分系131.687243数14242424113.34426.68940.03353.37866.72280.06692.416900.2310.4490.6430.8030.9190.9850.99910.9731.344430.15730.45131.68720.710453.2571329176.3652810.893462.616260.62060.45131.68750.718599345.8560470.765673.746821.3650.45131.687179.7478245.34858736.5314640.596544.675052.35020.45131.687309.4861727.341831478.001250.395195.350833.5230.45131.687463.93421634.442693.995590.172515.737674.82020.45131.687634.75233059.60114460.79289-0.04215.805356.17110.45131.687812.66045015.04126772.0492405.649087.51620.45131.687989.79167439.50149550.77181Σ1053.52983.3114235.7221255.84bd3 注：1.I—截面惯性矩，I?，b取单位长度。

122.不考虑轴力的影响。

2.载位移—主动荷载在基本结构中引起的位移 （1）每一楔块上的作用力 竖向力：

Qi?qbi

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/f0gg.html