涇源鎮(zhèn)公路隧道初步設(shè)計-西安工業(yè)大學(xué)建工院土木工程畢業(yè)設(shè)計總說明書

本科畢業(yè)設(shè)計(論文) 題目：涇源鎮(zhèn)公路隧道初步設(shè)計 院 （系）： 建筑工程學(xué)院 專 業(yè)： 土木工程專業(yè) 班 級： xxx 學(xué) 生： xxxx 學(xué) 號： xxxxx 指導(dǎo)教師： xxxx 2017年 06月 本科畢業(yè)設(shè)計(論文) 題目：涇源鎮(zhèn)公路隧道初步設(shè)計 院 （系）： 建筑工程學(xué)院 專 業(yè)： 土木工程專業(yè) 班 級： xxxxx 學(xué) 生： xxxx 學(xué) 號： xxxxx 指導(dǎo)教師： xxxxxx 2017年 06月 中文摘要涇源鎮(zhèn)公路隧道初步設(shè)計摘要 近年來隨著我國社會經(jīng)濟快速發(fā)展，地面交通增長十分迅猛，而修建水平滿足不了發(fā)展的需要，造成各種交通設(shè)施超負(fù)荷運轉(zhuǎn)，交通事故交通阻塞和交通公害等成為一大社會問題，阻礙了國家和地區(qū)的發(fā)展，由于隧道在山嶺地區(qū)有克服地形或高程障礙、改善線形、提高車速、縮短里程、節(jié)約燃料、節(jié)省時間、減少對植被的破壞、保護生態(tài)環(huán)境等優(yōu)點，而且對當(dāng)?shù)亟?jīng)濟發(fā)展及國防建設(shè)也具有深遠(yuǎn)影響，因此，隧道工程已經(jīng)成為公路系統(tǒng)中的重要組成部分。 涇源鎮(zhèn)公路隧道是一條單向雙車道汽車專用一級的公路隧道，位于陜西省漢中市西鄉(xiāng)縣境內(nèi)，屬十天高速公路陜西線漢中東段，是我國建設(shè)的最長的橫向快速陸上交通通道。本畢業(yè)設(shè)計課題為涇源鎮(zhèn)公路隧道初步設(shè)計，公路隧道初步設(shè)計為：涇源鎮(zhèn)公路隧線路起至樁號為K48+470.0K50+360.0，全段為直線線性，長度為1890m，隧道縱斷面采用單向縱坡，坡度為-1.0%，隧道進口設(shè)計標(biāo)高418.9m，隧道出口設(shè)計高程400.0m。建筑界限：隧道凈高5米，行車道寬度7.5米，雙車道布置，凈寬10.25米，路面坡度采用2.0%；人行橫通道高2.5m，路面寬2.0m。內(nèi)輪廓：設(shè)計時速為v=80km/h，頂拱半徑R1=5.43m，邊墻半徑R2=9.25m，連接圓弧半徑R3=1m，仰拱半徑R4=15m。緊急停車帶：該標(biāo)段全長1890m，設(shè)置兩個緊急停車帶。洞門采用翼墻式洞門。IV級圍巖初期支護采用徑向系統(tǒng)錨桿，鋼拱架支撐配合噴射混凝土形成整體，二次襯砌采用C30模筑混凝土。結(jié)構(gòu)計算結(jié)果滿足設(shè)計規(guī)范要求，且擬建的隧道結(jié)構(gòu)的安全性良好，并且有較好的經(jīng)濟效益，節(jié)能環(huán)保。通風(fēng)設(shè)計,隧道全長1890m，需36臺900型射流風(fēng)機兩側(cè)對稱布置18組，風(fēng)機從洞口95m開始布置。照明設(shè)計，設(shè)置入口段、過渡段、中間段、出口段均采用高壓鈉燈，緊急停車帶設(shè)兩個采用熒光燈，各段燈具布置均符合規(guī)范要求。關(guān)鍵字：公路隧道；建筑限界；通風(fēng)設(shè)計；照明設(shè)計；圍巖壓力；初期支護。II英文摘要The preliminary design of Jingyuan town highway tunnelAbstractIn recent years, with the rapid development of Chinas social economy, traffic growth is very rapid, and the construction level can not meet the needs of development, resulting in various traffic overload, traffic accidents, traffic congestion and pollution have become a serious social problem, hindering the development of countries and regions, because the tunnel has overcome obstacles terrain or elevation and improve the alignment, increase speed and reduce the mileage, fuel saving, save time, reduce damage and protect the ecological environment and other advantages of vegetation in mountainous areas, but also to the local economic development and national defense construction also has a far-reaching impact, therefore, tunnel engineering has become an important part of the highway system.Jingyuan town highway tunnel is a one-way two lane car level highway tunnel, located in Xixiang County of Hanzhong City, Shaanxi Province, is the ten day of the Hanzhong Shaanxi Expressway Line East, is the longest continental transverse rapid traffic channel construction in China.This graduation project preliminary design for Jingyuan town highway tunnel, Highway tunnel preliminary design for；The town of Jingyuan road tunnel line to pile No. K48+470.0 K50+360.0, intact linear linear, 1890m length, tunnel longitudinal section with unidirectional longitudinal slope, the slope is -1.0%, the elevation of 418.9m tunnel entrance design, tunnel design elevation 400.0m.Building line: tunnel 5 meters in height, lane width of 7.5 meters, double lane layout, width of 10.25 meters, the road slope 2%; pedestrian cross channel 2.5m high, 2.0m wide road.Inner contour: design speed is v=80km/h, arch radius R1=5.43m, wall radius R2=9.25m, connect arc radius R3=1m, invert radius R4=15m. Emergency parking zone: the bid section is 1890m, with two emergency parking belts. The wing wall portal portal.IV supporting the use of radial system bolt, shotcrete with steel arch support form the whole two times, using C30 mode concrete lining. The structural calculation results meet the design requirements, and the safety of the proposed tunnel structure is good, and has good economic benefits, energy saving and environmental protection.Ventilation design, the total length of the tunnel is 1890m. It needs 36 sets of type 900 jet fans. The 18 groups are arranged symmetrically on both sides. The fan starts from the opening of the tunnel 95m. Lighting calculation, set the entrance section, transition section, the middle section, the exit section all uses the high pressure sodium lamp, the emergency stop belt has 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）two uses the fluorescent lamp, each section of lamps and lanterns arrangement conforms to the standard request. Keywords: highway tunnel;Building clearance;ventilation design; lighting design; surrounding rock pressure;Initial support; 目錄目錄中文摘要(I)Abstract(II)主要符號表(i)1 緒論(1)1.1題目背景和意義(1)1.2國內(nèi)外研究情況(1)1.3本設(shè)計研究的主要內(nèi)容(2)2 工程概況(3)2.1工程簡介(3)2.2設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計依據(jù)(3)2.3原始資料(3)3 設(shè)計總說明書(5)3.1平面設(shè)計(5)3.2縱斷面設(shè)計(6)3.3橫斷面設(shè)計(6)3.3.1建筑界限(6)3.3.2隧道內(nèi)輪廓線設(shè)計(7)3.3.3緊急停車帶(8)3.4洞口、洞門設(shè)計(9)3.4.1洞口設(shè)計(9)3.4.2洞門類型選擇(9)3.4.3洞門設(shè)計(9)3.5隧道防排水設(shè)計(10)3.5.1防水(10)0西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）3.5.2排水(11) 3.6隧道襯砌設(shè)計(11)3.6.1隧道圍巖襯砌分布(11)3.6.2初期支護(12)3.6.3二次襯砌(12) 3.7隧道通風(fēng)設(shè)計(12) 3.8隧道照明設(shè)計(12)4 襯砌結(jié)構(gòu)計算(14) 4.1基本資料(14)4.1.1巖體特性(14)4.1.2襯砌材料(14)4.1.3結(jié)構(gòu)尺寸(15)4.2基本計算數(shù)據(jù)(15)4.2.1襯砌計算(15)4.2.2圍巖垂直均布荷載(15)4.3繪制分塊圖(16)4.4計算半拱軸線長度（不計算仰拱）(16)4.5計算各分段截面中心的幾何要素(17)4.5.1求各截面與豎軸的夾角(17)4.5.2求各截面的中心坐標(biāo)(17)4.6計算基本結(jié)構(gòu)的單位位移(19)4.7計算主動荷載在基本結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的位移(20)4.7.1襯砌各塊上的作用力(20)4.7.2主動荷載在基本結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生的內(nèi)力(22)4.7.3主動荷載位移(27)4.7.4墻底位移計算(27) 4.8解主動荷載作用下的力法方程(27) 4.9求主動荷載作用下各截面的內(nèi)力(28) 4.10求單位彈性反力產(chǎn)生的位移1和2.(31)0 4.11解單位彈性反力的力法方程(37)4.12最大彈性反力值的計算(38)4.13計算贅余力(39)4.14襯砌截面內(nèi)力及精度校核(39) 4.15繪制內(nèi)力圖(42)4.16襯砌截面強度驗算(42)5 通風(fēng)設(shè)計及計算(43)5.1基本資料(43)5.2通風(fēng)方式確定(43)5.3通風(fēng)計算(44)5.3.1稀釋煙霧濃度的需風(fēng)量計算(44)5.3.2稀釋煙霧濃度的需風(fēng)量計算(46)5.3.3隧道換氣需風(fēng)量(48) 5.4通風(fēng)量計算(49)5.4.1計算條件(49)5.4.2自然風(fēng)阻力計算(49)5.4.3通風(fēng)阻抗力計算(49)5.4.4交通通風(fēng)力計算(50)5.5風(fēng)機臺數(shù)計算(50)5.6風(fēng)機的布置(51)6 照明計算(52) 6.1計算條件(52) 6.2白天隧道照明區(qū)段的劃分及亮度(52)6.2.1洞口接近段(52)6.2.2洞門照明(52) 6.3夜間各照明區(qū)段的長度及照明要求(54) 6.4照明驗算(55)6.4.1照度計算(55) 06.4.2亮度計算(55) 6.5應(yīng)急照明(56) 6.6隧道照明系統(tǒng)設(shè)置(56)7 結(jié) 論(58)參考文獻(59)致 謝(60)畢業(yè)設(shè)計（論文）知識產(chǎn)權(quán)聲明(61)畢業(yè)設(shè)計（論文）獨創(chuàng)性聲明(62)0主要符號表符號 名稱S 圍巖級別r 圍巖重度 跨度影響系數(shù)q 均布垂直壓力H 隧道埋深e 側(cè)向均布壓力 滑動面摩擦角f 襯砌矢高I 截面慣性矩di 接縫i處襯砌截面厚度Si外 楔塊i外緣長度Ri 抗力集中力與摩擦力的合力fck 混凝土軸心抗壓標(biāo)準(zhǔn)值b 截面寬度Vr 設(shè)計行車速度 利用系數(shù)Ds 行車視距k 入口段亮度折減系數(shù)L20(s) 洞外亮度1西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）Dth 入口段長度 光通量M 養(yǎng)護系數(shù)S 燈具間距Eav 路面平均照度h 隧道凈空高度L 隧道總長度N 設(shè)計交通量Qco 隧道全長CO排放量qco 基準(zhǔn)排放量fa 考慮CO車況系數(shù)fd 車密度系數(shù)Nm 相應(yīng)車型的設(shè)計交通量 1 緒論 1.1 題目背景和意義隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，交通工程已經(jīng)成為經(jīng)濟發(fā)展的強力驅(qū)動與支撐。隨著高速公路建設(shè)的推進，而修建水平滿足不了發(fā)展的需要，造成各種交通設(shè)施超負(fù)荷運轉(zhuǎn)，交通事故、交通阻塞和交通公害等成為一個社會問題，阻礙了國家和地區(qū)經(jīng)濟的發(fā)展。因此，針對交通需求的高漲，解決好路面交通的規(guī)劃和修建，是急需研究的課題之一。隧道工程已經(jīng)成為交通系統(tǒng)中的重要組成部分，公路隧道不僅僅在山區(qū)和丘陵地區(qū)的建設(shè)，而且在江河跨越方案中，對公路隧道的選著也日益重視。它對優(yōu)化道路線形、縮短公路里程由重大影響；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(jié)約時間，對惡劣氣候時行車幾乎不受影響，同時對促進周邊地區(qū)環(huán)境保護、景觀美化、當(dāng)?shù)亟?jīng)濟發(fā)展及國防建設(shè)也具有深遠(yuǎn)影響。涇源鎮(zhèn)公路隧道位于陜西省漢中市西鄉(xiāng)縣境內(nèi)，屬十天高速公路陜西線漢中東段，是我國建設(shè)的最長的橫向快速陸上交通通道。設(shè)計等級為汽車專用單向雙車道一級公路隧道。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(shè)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(zhàn)準(zhǔn)備。 1.2 國內(nèi)外研究情況目前我國已經(jīng)成為世界上隧道數(shù)量最多、建設(shè)規(guī)模最大、發(fā)展速度最快的隧道大國。我國的隧道及地下工程在施工技術(shù)上居于世界先進水平的行列。近年來在公路隧道的施工中最常用的是新奧法，其全名是奧地利隧道施工法。它是以控制爆破（光面爆破、預(yù)裂爆破等）為開挖方法，以噴射混凝土和錨桿作為主要支護手段，通過監(jiān)測控制圍巖變形，動態(tài)修正設(shè)計參數(shù)和變動施工方法的一種隧道施工方法，其施工原則為：少擾動。在進行隧道開挖時，要盡量減少對圍巖的擾動次數(shù)、擾動強度、擾動范圍和擾動持續(xù)時間。因此，要求能用機械開挖的就不用鉆爆的開挖；采用鉆爆法開挖時，要嚴(yán)格進行控制爆破；盡量采用大斷面開挖；根據(jù)圍巖類別、開挖方法和支護條件選擇合理的循環(huán)掘進進尺；自穩(wěn)性差的圍巖，循環(huán)掘進進尺應(yīng)短一些；支護要盡量緊靠開挖面?？s短圍巖應(yīng)力松弛時間。早噴錨。開挖后及施作出起錨噴支護，使圍巖的變形進入受控制狀態(tài)。一方面是為了使圍巖不致因變形過度而產(chǎn)生坍塌失穩(wěn)；另一方面是使圍巖變形適度發(fā)展，以充分發(fā)揮圍巖的自承能力，必要時可采取超前預(yù)支護措施。勤量測。以直觀、可靠的量測方法和量測數(shù)據(jù)來準(zhǔn)確評價圍巖（或圍巖加支護）的穩(wěn)定狀態(tài)，或判斷其動態(tài)發(fā)展趨勢，以便及時調(diào)整支護形式和開挖方法，確保施工安全和順利進行。量測使現(xiàn)代隧道及地下工程理論的重要指標(biāo)之一，也是掌握圍巖動態(tài)變1共63頁工程概況化過程的手段和進行工程設(shè)計、施工的依據(jù)。緊封閉。一方面采取噴射混凝土等防護措施，避免圍巖因長時間暴露而致使強度和穩(wěn)定性的衰減你，尤其是對于易風(fēng)化的軟弱圍巖；另一方面更重要的是適時對圍巖施作封閉支護，這樣不僅可以阻止直圍巖變形，而且可以使支護和圍巖能進入良好的共同工作狀態(tài)。 1.3本設(shè)計研究的主要內(nèi)容 本設(shè)計研究的主要是涇源鎮(zhèn)公路隧道的初步設(shè)計，公路等級為單向雙車道汽車專用一級公路隧道。本設(shè)計研究的主要內(nèi)容有:（1）隧道設(shè)計調(diào)查及圍巖分級包括資料收集，地形與地質(zhì)調(diào)查，氣象調(diào)查，工程環(huán)境調(diào)查,圍巖分級。（2）總體設(shè)計線路的方案比選隧道幾何設(shè)計(包括橫、縱斷面設(shè)計，洞門設(shè)計，人行橫通道，緊急停車帶)隧道防、排水設(shè)計隧道襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計及計算（襯砌結(jié)構(gòu)計算為IV級圍巖）隧道通風(fēng)、照明設(shè)計及計算2 工程概況 2.1工程簡介涇源鎮(zhèn)公路隧道位于位于陜西省漢中市西鄉(xiāng)縣境內(nèi)，屬十天高速公路陜西線漢中東段，是我國建設(shè)的最長的橫向快速陸上交通通道。隧道建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)為：單向雙車道汽車專用一級公路，設(shè)計行車速度為80km/h，圍巖等級主要有IIIIVV級，地質(zhì)條件良好。隧道選段總長1890m,隧道平均埋深109.33m，進口K48+470，設(shè)計高程418.9m，出口K50+360，設(shè)計高程400m，縱坡采用1.0%的人字坡。 2.2 設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計依據(jù)2.2.1設(shè)計標(biāo)準(zhǔn) 公路等級：單向雙車道汽車專用一級公路隧道，隧道設(shè)計采用主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為： 隧道設(shè)計建筑限界：10.255.0m; 路面類型:洞外36cm水泥混凝土面層+25cm級配碎石底基層,洞內(nèi)32cm水泥混凝土面層+15cm基層混凝土; 設(shè)計行車速度:80km/h; 路面寬度8.75m； 一般平曲線最小半徑2500m; 極限最小平曲線半徑2500m；2.2.2設(shè)計依據(jù)公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（JTG B01-2003） 公路隧道設(shè)計規(guī)范（JTJD70-2004）公路隧道照明設(shè)計細(xì)則（JTGT D702-012014）公路隧道設(shè)計細(xì)則（JTGTD702010）公路路基設(shè)計規(guī)范（JTJ013-86）公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范（JTJ012-84）公路隧道通風(fēng)設(shè)計細(xì)則（JTGT D702-022014）公路工程抗震設(shè)計規(guī)范（JTJ004-89）公路隧道施工技術(shù)規(guī)范（JTGF60-2009）錨桿噴射混凝土技術(shù)規(guī)范（GB 50086-2001） 2.3 原始資料圖紙： 1：2000地形圖4共63頁設(shè)計總說明書圍巖等級：涇源鎮(zhèn)公路隧道內(nèi)K48+470K48+644K50+153K50+360段為V類圍巖;K48+644K49+261K49+776K50+153段為IV類圍巖；K49+261K49+776段為III類圍巖。地質(zhì)條件良好隧道建筑限界（1）限界基本寬度行車道：7.5m左側(cè)側(cè)向?qū)挾龋?.75m右側(cè)側(cè)向?qū)挾龋?.75m左右檢修道：0.75m緊急停車帶：3.5m （2）限界凈高：5.0m 檢修道凈高：2.5m 1共63頁3 設(shè)計總說明書 3.1 平面設(shè)計選定線路時應(yīng)根據(jù)中華人民共和國交通部標(biāo)準(zhǔn)公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，在決定隧道的位置時，要考慮到線路的特性，地形地質(zhì)條件對施工難易程度的影響。選線的原則是：（1）隧道位置應(yīng)盡可能選擇在地質(zhì)構(gòu)造簡單、節(jié)理裂隙不發(fā)育，巖性較好，穩(wěn)定的地層中通過。應(yīng)注意避免巖層軟弱結(jié)構(gòu)面、斷層，必須通過時，應(yīng)使隧道的通過長度最小。（2）隧道穿越兩種巖性迥然不同的巖層接觸帶時，應(yīng)避免平行和接近平行，應(yīng)盡可能垂直或接近垂直方向穿越接觸帶。（3）當(dāng)隧道通過單斜構(gòu)造時，隧道中線以垂直巖層走向穿越最為有利。當(dāng)隧道中線與非水平巖層走向一致或斜交角很小時，應(yīng)力求將隧道置于巖性較好、強度較高的層內(nèi)。如巖層傾角較大，又有粘著力較差的軟弱夾層時，應(yīng)注意有產(chǎn)生順層滑動的可能。（4）當(dāng)隧道用過褶曲構(gòu)造時，隧道位置選擇在褶曲構(gòu)造一翼或背斜褶皺中軸處通過較為有利。不宜將隧道置于向斜軸部通過。（5）越嶺隧道首先可以從地形角度選擇可能穿越的埡口，擬定該埡口處越嶺標(biāo)高及兩側(cè)相應(yīng)的展線方案。綜合考慮工期、經(jīng)濟效益、技術(shù)難度等，選擇適合的臨界標(biāo)高。（6)選擇隧道的臨界標(biāo)高時，應(yīng)注意下列因素：要盡可能把隧道埋置于較好的地層中；應(yīng)使洞口位置處于較好的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)的地方，便于施工場地布置；隧道長度應(yīng)考慮施工期限和施工技術(shù)條件。根據(jù)以上原則，綜合本地段的地形地質(zhì)情況，涇源鎮(zhèn)公路隧道的選址歸結(jié)為以下幾個方面：選擇合適的標(biāo)高，在保證隧道埋深的前提下盡量減少隧道的長度；洞口段中線盡量選擇與地形等高線垂直；地質(zhì)條件良好，所有地質(zhì)不良現(xiàn)象忽略；具體問題再具體分析。本隧道設(shè)計有兩個線路方案可供選擇： 方案一： 隧道進口K48+470，地面高程為425.9m，設(shè)計高程418.9m；出口K50+360，地面高程400.0m，設(shè)計高程400.0m，總長2090.0m。隧道沿線中在K49+175K49+225這一段屬于超淺埋隧道施工段，平均埋深10m，存在較大而的偏壓現(xiàn)象，圍巖極其不穩(wěn)定，尤其在K49+200處隧道頂部標(biāo)高大于地面標(biāo)高，在此段施工難度和施工費用都特別大。K48+470K49+30、K49+645K50+360線路為直線，隧道沿線K49+30K49+645線路為彎道，總長650m，彎道半徑2800m，施工難度和費用較大，通風(fēng)難度較大。66 方案二： 隧道進口K48+470，地面高程為425.9m，設(shè)計高程418.9m;出口K50+360，地面高程400m，設(shè)計高程400m。隧道總長1890.0m，隧道進口和出口為坡面正交型其余均為坡面斜交型。隧道線路為直線，總里程最短，而且沒有彎道，大大減小了隧道施工工程量和施工難度，施工及運營投資較省，通風(fēng)條件好。方案三：隧道進口K48+470，地面高程為425.9m，設(shè)計高程418.9；出口K50+360，地面高程400m，設(shè)計高程400m，隧道總長2130m。隧道沿線在K48+750K48+870K49+600K50+100隧道軸線與等高線為平行型，受力條件較差，而且方案三隧道沿線K49+100K49+620為520m彎道，其余為直線線型，彎道半徑為2800m，施工難度較大，通風(fēng)條件差。結(jié)論：三個方案的隧道進口靠近烏龍村和縣道，進口范圍地勢平坦，場地寬敞，基地圍巖條件好，隧道的出口靠近縣道，出口處坡腳大，圍巖穩(wěn)定。方案一和方案三隧道施工工期長，施工難度大，建設(shè)投資大，營運費用大，經(jīng)濟效益低?？紤]到經(jīng)濟，社會效益以及施工條件等各方面因素，并結(jié)合水文地質(zhì)等條件，經(jīng)綜合比選，方案二為最優(yōu)方案。 3.2 縱斷面設(shè)計隧道內(nèi)線路坡度可設(shè)置為單面坡和人字坡。單向坡多數(shù)出在越嶺線路的展線及沿河線隧道中，單向坡隧道對運行時的通風(fēng)、排水有利。人字坡常出現(xiàn)在越嶺隧道中，人字坡有利于從兩端施工時的出渣和排水。隧道內(nèi)縱斷面應(yīng)考慮行車安全性，營運通風(fēng)規(guī)模、施工作業(yè)效率和排水要求。隧道縱坡不應(yīng)小于0.3%，一般情況下不應(yīng)大于3%。由上述規(guī)定可將隧道的斷面選擇為1.0%的單面坡。 3.3 橫斷面設(shè)計3.3.1 建筑界限公路隧道的建筑界限按80km/h時速進行設(shè)計，根據(jù)公路隧道設(shè)計細(xì)則(JTGTD702010)建筑界限取值確定如下（建筑限界如圖3.1） 表 3.1 建筑界限設(shè)置（單位：cm）設(shè)計速度車道寬度側(cè)向?qū)挾葯z修道J頂角寬度余寬C建筑限界凈寬(km/h)W左側(cè)LL右側(cè)LR左側(cè)右側(cè)左側(cè)EL右側(cè)ER802375507575755075251025圖 3.1 隧道建筑界限（單位：cm）3.3.2 隧道內(nèi)輪廓設(shè)計根據(jù)公路隧道設(shè)計規(guī)范(JTG D70-2004)附錄B：隧道起拱線高度為162cm，頂拱半徑R1=543cm，側(cè)墻圓弧半徑R2=925cm，仰拱圓弧半徑R4=1500cm，側(cè)墻與仰拱之間的圓弧半徑R3=100cm，內(nèi)輪廓如圖3.2：圖 3.2隧道標(biāo)準(zhǔn)斷面內(nèi)輪廓（單位：cm）3.3.3 緊急停車帶根據(jù)公路隧道設(shè)計規(guī)范(JTG D70-2004)規(guī)定：對于長隧道在隧道行車方向的右側(cè)設(shè)置緊急停車帶，設(shè)置簡不宜大于750m，寬度取3.5m，長度應(yīng)取40.0m，緊急停車帶路面坡度取水平。涇源鎮(zhèn)公路隧道隧道長度為1890m，共設(shè)兩個緊急停車帶，設(shè)計其幾何尺寸為寬度3.5m，長度40.0m(有效長度為30.0m)。圖 3.3緊急停車帶建筑限界（單位：cm） 圖 3.4緊急停車帶斷面內(nèi)輪廓（單位：cm）圖 3.5緊急停車帶平面圖（單位：cm） 3.4 洞口、洞門設(shè)計3.4.1洞口設(shè)計 根據(jù)公路隧道設(shè)計規(guī)范(JTG D70-2004)洞口設(shè)計如下：洞口邊、仰坡高度為15m；邊、仰坡坡度為1:1.25；洞口邊、仰坡應(yīng)根據(jù)實際情況采取加固防護措施，有條件時可優(yōu)先采用綠化護坡；當(dāng)洞口有塌方、落石、泥石流等時，應(yīng)采用淸刷、延伸洞門或支護構(gòu)造物等措施。3.4.2洞門類型選擇 洞門是隧道工程的門墻，其總體作用分為結(jié)構(gòu)和美化兩個方面。結(jié)構(gòu)具有支持山體，穩(wěn)定邊坡并承受該底層土壓力的作用，美化是審美和藝術(shù)的需求。在洞門類型的選取時應(yīng)在滿足結(jié)構(gòu)要求的前提下結(jié)合當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)俗文化完成美化，為了滿足洞口仰坡的穩(wěn)定性，不受可能出現(xiàn)的自然災(zāi)害、氣象災(zāi)害的影響，同時對車輛行駛的影響較小，隧道兩側(cè)都修建洞門。當(dāng)洞口地質(zhì)較差（IV級圍巖以上圍巖），山體縱向推力較大時，可以在端墻式洞門的單側(cè)或雙側(cè)設(shè)置翼墻，翼墻在正面起到抵抗山體縱向推力，增加洞門的抗滑及抗傾覆能力。兩側(cè)面保護路塹邊坡，起擋土墻的作用，翼墻頂面與仰坡的延長面相一致，其上設(shè)水溝，將洞門頂水溝匯集的地表水引至路塹側(cè)溝內(nèi)排走。涇源鎮(zhèn)公路隧道進出口地質(zhì)良好，位于V級圍巖地段，山體縱向推力較大，隧道洞門設(shè)計為翼墻式洞門。3.4.3洞門設(shè)計根據(jù)公路隧道設(shè)計規(guī)范(JTG D70-2004)洞門設(shè)計如下：洞口仰坡坡腳至洞門墻被的水平距離為2.0m；洞門端墻與仰坡之間水溝的溝底至襯砌拱頂外緣高度為1.0m；洞門墻頂高出仰坡坡腳0.5m；翼墻側(cè)面坡度為1:0.1；橫向截水溝采用人字坡，坡度為0.05%；洞門上方設(shè)置女兒墻，并有排水溝渠，使地表水沿排水渠道有序排離洞門，防止地表水沿洞門流入洞內(nèi)。翼墻式洞門(見圖3.6)。圖3.6端墻式洞門 3.5 隧道防排水設(shè)計隧道防排水工程是一個復(fù)雜的有機聯(lián)系的系統(tǒng)工程，無論是設(shè)計、施工還是運營過程中的任何細(xì)小的疏忽或缺陷，都可能造成隧道防排水失敗。隧道發(fā)生滲漏現(xiàn)象，不僅對隧道工程外觀、結(jié)構(gòu)安全產(chǎn)生一定的影響，而且還改變運營條件，使得公路隧道的安全性大大降低。同時水害還是公路隧道工程在進行勘測和施工工程中都需重點考慮的因素。公路隧道在其建設(shè)初期，一般是由于地下水和地表水對其產(chǎn)生了不利的作用，由此而增大了設(shè)計、施工難度，隧道建設(shè)成本也急劇上升，同時還對隧道的結(jié)構(gòu)安全性能及使用壽命產(chǎn)生一定的影響。確保隧道行車安全和運營壽命必須保證襯砌不會發(fā)生漏水現(xiàn)象。隧道防排水應(yīng)遵循“以排為主，防、截、堵相結(jié)合”的原則，保證隧道結(jié)構(gòu)物和營運設(shè)備的正常使用和行車安全。做到技術(shù)可行，費用經(jīng)濟，效果良好，保護環(huán)境。3.5.1 防水根據(jù)公路隧道設(shè)計細(xì)則（JTGTD702010）對隧道防水做以下初步設(shè)計： （1）本隧道采用復(fù)合式襯砌，在初期支護和二次襯砌之間應(yīng)設(shè)置防水板及無紡布，并設(shè)系統(tǒng)盲管（溝）。防水板應(yīng)采用易于焊接的高分子柔性防水卷材，厚度不小于1.2mm，接縫搭接長度不小于100mm。無紡布單位面積質(zhì)量不小于西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）300g/m2。 （2）隧道二次襯砌應(yīng)滿足抗?jié)B要求，采用低堿性膨脹水泥混凝土，混凝土的抗?jié)B等級不低于S6。 （3）隧道二次襯砌的施工縫、沉降縫、伸縮縫應(yīng)采取可靠的防水措施，施工縫采用背貼式橡膠止水帶與中埋式緩膨脹性橡膠止水條組合形式防水構(gòu)造，沉降縫采用背貼式止水帶與中埋式橡膠止水帶組合形式防水構(gòu)造。3.5.2 排水 （1）襯砌排水 在襯砌兩側(cè)邊墻背后底部設(shè)置巖隧道的縱向排水盲管（溝），其孔徑為120mm；沿襯砌背后環(huán)向設(shè)置導(dǎo)水盲管，其縱向間距為15m，環(huán)向盲管、豎向盲管的直徑為50mm；環(huán)向盲管、豎向盲管與邊墻底部的縱向排水盲管（溝）聯(lián)通；縱向排水盲管應(yīng)與橫向到水管連通，已形成完整的縱橫向排水系統(tǒng)。環(huán)向盲管、豎向盲管、縱向排水盲管應(yīng)用無紡布包裹。（2）洞內(nèi)排水路基排水工程是指路面以下的排水工程。為了防止路面底層地下水上升的路面影響行車安全，在路面平整層下設(shè)置50mm雙壁HDPE打孔波紋管以排除隧道底部滲水，雙壁HDPE打孔波紋管縱向間距為10m，與路面下的底板或仰拱內(nèi)中間排水溝300mm連通。（3）路基排水在路面構(gòu)造下設(shè)置排水溝；隧道底部設(shè)置直徑為120mm，橫向坡度為2.0%，縱向間距為50m的橫向?qū)苓B接中心水溝和襯砌墻排水盲管。 （4）洞口的排水為了防止地表水沖刷洞口和洞口邊、仰坡的水流入隧道，本設(shè)計在隧道洞口設(shè)置排水溝。在洞口仰坡邊緣5m以外，設(shè)置天溝，并加以鋪砌。對洞頂?shù)乇淼南菅?、深坑加以回填，對裂縫進行堵塞。為防止洞外水流入隧道內(nèi)，在地表水上游設(shè)置反向排水邊溝或采取截流措施，地下水上游設(shè)泄水洞，洞外井點降水。具體措施為在洞門墻背設(shè)置排水溝，排水溝尺寸為50cm50cm，洞口排水溝做到不滲漏，以達到排水的作用，將洞口邊、仰坡地表水引至洞口以外。 3.6 隧道襯砌設(shè)計3.6.1隧道圍巖襯砌分布涇源鎮(zhèn)公路隧道圍巖襯砌分布情況見（表3.2）：表3.2圍巖分布情況 樁號每段圍巖長度（m）圍 巖級 別K48+470K48+659 189 VK48+659K49+276 617 IVK49+276K49+761 485 IIIK49+761K50+138 377 IVK50+138K50+360 222 V3.6.2初期支護 初期支護采用噴錨支護，由噴射混凝土、錨桿鋼筋網(wǎng)和鋼拱架等形式組合使用。根據(jù)根據(jù)公路隧道設(shè)計規(guī)范(JTG D70-2004)初期支護噴射材料采用C30級混凝土，支護結(jié)構(gòu)及參數(shù)如（表3.3）：表3.3初期支護參數(shù)表（單位：m）圍巖級別噴射厚度（cm）錨桿鋼拱架鋼筋網(wǎng)拱墻位置長度間距III15拱部3.51.0無80.250.25IV20拱、墻4.01.0I201.080.200.20V25拱、墻4.50.8I220.880.150.153.6.3二次襯砌 二次襯砌采用模筑混凝土結(jié)構(gòu)，襯砌界面采用連接圓順的等厚襯砌斷面，仰拱厚度與拱墻厚度相同。二次襯砌厚底為：III級圍巖襯砌厚度40cm，IV級圍巖襯砌厚度50cm，V級圍巖襯砌厚度60cm（如表3.4）。表3.4 二襯模筑厚度（單位: m）圍巖襯砌級數(shù) V IV III 二次襯厚度 60 50 40 3.7 隧道通風(fēng)設(shè)計 涇源鎮(zhèn)公路隧道通風(fēng)設(shè)計主要考慮因素：（1）隧道長度及地形。路隧道全長1890m，為長隧道，風(fēng)阻力大。自然風(fēng)量??；隧道縱斷面采用單向坡，坡度為-1.0%。（2）公路等級。該隧道為單向雙車道汽車專用高速公路，設(shè)計行車速度為80Km/h。（3）隧道隨處地區(qū)的地理、氣候條件和周圍環(huán)境的影響，涇源鎮(zhèn)公路隧道地屬山區(qū)，平均海拔高度453m，年平均風(fēng)速應(yīng)充分考慮利用。（4）交通量，隧道車流量較大，年平均日交通量，前期（2016年）7958 ,遠(yuǎn)期（2036年）10752 （5）隧道內(nèi)交通事故、火災(zāi)等非常情況。（6）隧道工程造價的維修保養(yǎng)費用等。 根據(jù)公路隧道通風(fēng)設(shè)計細(xì)則(JTGT D702-022014 )最終計算得：1890m隧道設(shè)風(fēng)機數(shù)量為36臺900型射流風(fēng)機，通風(fēng)機選擇兩側(cè)對稱布置為18組，間距100m，風(fēng)機從距公路隧道洞口95m處開始布置，射流風(fēng)機設(shè)置于建筑限界以外20cm處，風(fēng)機軸線與隧道軸線平行采用固定式設(shè)置。3.8 隧道照明設(shè)計根據(jù)公路隧道照明設(shè)計細(xì)則(JTGT D702-012014 )進行隧道照明設(shè)計和計算；隧道照明設(shè)計應(yīng)綜合考慮洞內(nèi)外環(huán)境條件、預(yù)計未來50年的交通狀況、供電條件、建設(shè)及營運費用、公路隧道的設(shè)計時速等。本隧道照明系統(tǒng)設(shè)置為：入口段照明、過渡段照明、中間照明、出口段照明、緊急停車帶照明。隧道各段長度、所需亮度、燈具布置如（表3.5） 表3.5 隧道照明系統(tǒng)設(shè)置項目長度燈具型號單側(cè)燈具間距（m）路面亮度燈具（臺）入口段照明48400W高壓鈉燈2.010550入口段照明48400W高壓鈉燈3.552.528過渡段照明78150W高壓鈉燈4.015.7540過渡段照明90100W高壓鈉燈7.05.2526中間段照明1548100W高壓鈉燈11.03.5282出口段照明30100W高壓鈉燈3.510.518出口段照明30150W高壓鈉燈3.517.518緊急停車帶照明80100W熒光燈12.04.016西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）4 襯砌結(jié)構(gòu)計算 4.1 基本資料結(jié)構(gòu)斷面圖如下圖所示： 圖4.1隧道斷面圖4.1.1 巖體特性涇源鎮(zhèn)公路隧道內(nèi)K48+659K49+276，K49+761K50+138段均為為類圍巖。此段隧道平均埋深109.33米，計算摩擦角=，巖體重度，圍巖的彈性反力系數(shù)，基底圍巖彈性反力系數(shù)。4.1.2 襯砌材料