【正文】 ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 榆樹坪隧道綜合設(shè)計(jì) (長(zhǎng)安大學(xué)公路學(xué)院 西安 710064 )摘要：本設(shè)計(jì)按照“新奧法”施工的要求，對(duì)某山嶺二級(jí)公路上的榆樹坪隧道進(jìn)行了綜合設(shè)計(jì)。主要內(nèi)容包括：路線方案的擬定比選、隧道橫縱斷面設(shè)計(jì)、隧道襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、路基路面防排水及管線溝槽設(shè)計(jì)以及施工組織設(shè)計(jì)，并進(jìn)行了隧道二次襯砌的結(jié)構(gòu)計(jì)算，IV級(jí)圍巖隧道施工階段分析，同時(shí)還完成了隧道通風(fēng)、照明的計(jì)算及設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：隧道 新奧法 防排水 襯砌結(jié)構(gòu) 通風(fēng) 照明 監(jiān)控測(cè)量 結(jié)構(gòu)計(jì)算 第一章 隧道設(shè)計(jì)說明書一、 設(shè)計(jì)概況榆樹坪隧道位于吳旗縣，是連接劉河灣，勝利山，賀石灣，洛源橋，榆樹坪地區(qū)的山嶺二級(jí)公路區(qū)段上重要的通道，該地區(qū)為構(gòu)造剝蝕侵蝕低山地貌，地質(zhì)地形復(fù)雜，擬建隧道經(jīng)過區(qū)域地表地形整體起伏較大，,。該隧道擬設(shè)計(jì)為單洞雙向隧道，該隧道為整體一段，入口樁號(hào)K0+015，出口樁號(hào)K2+，采用雙坡，%，%。隧道行車道寬度按照設(shè)計(jì)行車速度60km/m考慮。明洞施工按明挖法施工，暗洞按“新奧法”施工。隧道襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用“新奧法”復(fù)合式襯砌，并采用高壓鈉燈光電照明、射流風(fēng)機(jī)機(jī)械通風(fēng)；隧道洞門形式根據(jù)地形條件采用入口削竹式，出口端墻式洞門。隧道圍巖以較為破碎的白云巖、片麻巖、玄武巖、頁巖、變質(zhì)砂巖為主，圍巖級(jí)別以Ⅲ，Ⅳ、Ⅴ級(jí)為主。二、 隧道主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)定的遠(yuǎn)景交通量設(shè)計(jì)，采用單洞雙向隧道公路等級(jí)：山嶺重丘二級(jí)公路設(shè)計(jì)交通量：262輛/h（近期）,540/h（遠(yuǎn)期）隧道設(shè)計(jì)車速：60km/h隧道建筑限界根據(jù)《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD70—2004）規(guī)定確定：行 車 道： W=2側(cè)向?qū)挾龋? LL= 余 寬： C= 人行道寬： R=限界凈高： 隧道凈高： 檢修道高： 三、 隧道設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范　　《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD70—2004）　　《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ042—94）　　《公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計(jì)規(guī)范》（—1999）　　《公路隧道勘測(cè)技術(shù)規(guī)范》（JTJ063－85）　　《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTJ001—97）四、 隧道工程水文、地質(zhì)（1） 自然地理概況1. 地形地貌隧道地處北大巴山加里東褶皺帶，該褶皺束位于北大巴山加里東褶皺帶的北部，山脈大致呈西北——東南走向，,山脊呈南北走向，南側(cè)山坡陡峭，坡度一般在40176。左右，局部達(dá)到55176。，北側(cè)山坡平緩，坡度一般在20176。左右。地貌上屬于有變質(zhì)巖、沉積巖組成的低山地貌。2. 氣象水文該地區(qū)屬暖溫帶半濕潤(rùn)季風(fēng)氣候地帶。具有溫暖、雨量適中、四季分明、雨熱同季。年平均氣溫13℃，≥0℃℃，持續(xù)期長(zhǎng)達(dá)299天；≥10℃℃，持續(xù)期長(zhǎng)達(dá)204天；≥20℃℃，持續(xù)期長(zhǎng)達(dá)98天，無霜期212天。，主要集中在夏秋兩季，%。，最大風(fēng)速17米/秒。雨季主要集中在夏季，占全年降水量65%左右。山區(qū)地質(zhì)情況較為復(fù)雜，植被豐富，以高大喬木、灌木為主，自然景觀優(yōu)美，野生動(dòng)植物種類繁多。隧道所處地區(qū)屬于洛河水系，區(qū)內(nèi)有川道。（2） 地質(zhì)構(gòu)造特征1. 地層巖性1) 強(qiáng)風(fēng)化砂質(zhì)板巖：灰至灰黑色，變余結(jié)構(gòu)，板狀構(gòu)造，礦物成分以砂質(zhì)、絹云母為主，巖石較軟手掰不易斷，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖芯多呈短柱狀至長(zhǎng)柱狀。2) 玄武巖 灰黑至灰色，主要礦物成分為斜長(zhǎng)石和輝石呈隱晶質(zhì)細(xì)?；虬郀罱Y(jié)構(gòu)氣孔或杏仁狀構(gòu)造，致密性堅(jiān)硬、脆性，強(qiáng)度很高。3) 大理巖 由灰石巖或白云巖經(jīng)重結(jié)晶變質(zhì)而成，等力變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。主要礦物成分為方解石，遇稀鹽酸強(qiáng)烈起泡，長(zhǎng)呈白色，淺紅色淡綠色，深灰色。4) 白云巖 主要礦物為白云石，也有方解石和粘土礦物，結(jié)晶結(jié)構(gòu)硬度較高穩(wěn)定性較石灰?guī)r好。5) 片麻巖 具有典型的片麻狀構(gòu)造變晶或變余結(jié)構(gòu)，一般晶粒粗大，主要礦物為適應(yīng)和長(zhǎng)石，還有云母，角閃石，輝石等。顏色視深色礦物含量多少而定，其強(qiáng)度較高。6) 頁巖 由粘土脫水膠結(jié)而成，以粘土礦物為主。大部分有明顯的薄層理，成葉片狀，易風(fēng)化，強(qiáng)度低與水作用易于軟化而喪失穩(wěn)定性。7) 砂巖 砂質(zhì)結(jié)構(gòu)由50%―%，結(jié)構(gòu)疏松強(qiáng)度和穩(wěn)定性不高。8) 閃長(zhǎng)巖 灰黑至黑，主要礦物成分為斜長(zhǎng)石、輝石和角閃石，呈斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造或條帶構(gòu)造，致密性堅(jiān)硬、脆性，強(qiáng)度很高。2. 構(gòu)造特征隧道地處北大巴山加里東褶皺帶，該褶皺束位于北大巴山加里東褶皺帶的北部。隧址區(qū)位于高坪——老縣街復(fù)向斜，有斷層通過，隧道進(jìn)出口段斜坡巖層產(chǎn)狀為，隧道出口巖層產(chǎn)狀為，節(jié)理及發(fā)育。3. 斷層　　隧道區(qū)內(nèi)斷層較發(fā)育，已查明斷層2條，以北東向斷層為主，次為近西向，亦見南北向斷層。斷層性質(zhì)以壓紐性、壓性、扭性為主，個(gè)別為張性、張扭性。斷層多期活動(dòng)的特點(diǎn)，早期以壓性、壓紐性、扭性為主，且規(guī)模較大，晚期以張性為主，規(guī)模小。對(duì)隧道有影響的斷層沒有。4. 地震活動(dòng)及地殼穩(wěn)定性概略分析　　勘查區(qū)位于揚(yáng)子板塊西北緣，根據(jù)板塊運(yùn)動(dòng)的觀點(diǎn)，其構(gòu)造運(yùn)動(dòng)微弱，故勘查區(qū)在大地構(gòu)造位置上屬穩(wěn)定地段?！　】辈閰^(qū)屬華南地震區(qū)秦巴地震亞區(qū)漢中地震帶，雖斷裂構(gòu)造發(fā)育但活動(dòng)性斷裂不甚發(fā)育，地震活動(dòng)微弱，屬弱地震活動(dòng)區(qū)。該地震帶多為3級(jí)以下弱震，4級(jí)以上地震自公元前1177年至980年間共發(fā)生8次，主要分布在漢中市區(qū)（3次），新集（1次），略陽（1次）陽縣（1次）等處，發(fā)生于1636年，震中位于漢中市區(qū)。根據(jù)國(guó)家地震局資料，勘查區(qū)的地震基本烈度為Ⅵ度預(yù)測(cè)未來最大震級(jí)為5級(jí)，因此，可以認(rèn)為勘查區(qū)為相對(duì)穩(wěn)定區(qū)。（3） 水文地質(zhì)條件，最大埋深約為357m，屬于深埋長(zhǎng)隧道。根據(jù)地表調(diào)查，隧道區(qū)主要接受大氣降雨垂直補(bǔ)給，總體水量較豐富。地下水主要接受大氣降雨的垂直補(bǔ)給，按照隧道用水分類標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)出口V級(jí)圍巖范圍內(nèi)，由于巖體極破碎，雨水會(huì)沿裂隙下滲，出現(xiàn)淋雨?duì)?，?dāng)巖體較完整時(shí)，出水狀態(tài)屬于滲滴涌水。本次涌水量估算方法采取極限狀態(tài)下(多年日最大降水量)降水入滲法：進(jìn)行計(jì)算。（4） 不良地質(zhì)現(xiàn)象據(jù)地面調(diào)查，隧道區(qū)無崩塌、滑坡、泥石流、危巖等不良地質(zhì)現(xiàn)象，場(chǎng)地天然穩(wěn)定性良好。（5） 隧道圍巖類別1. 隧道圍巖級(jí)別劃分依據(jù)和原則隧道圍巖類別主要依據(jù)巖石彈性波速度，巖石飽和極限抗壓強(qiáng)度、巖石質(zhì)量指標(biāo)，并結(jié)合巖石風(fēng)化程度、完整性、堅(jiān)硬程度、節(jié)理發(fā)育程度、斷層及地下水影響程度等進(jìn)行綜合分類。依據(jù)上述實(shí)際資料在確定隧道圍巖級(jí)別時(shí)，制定以下原則：1) 以交通部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTJ02690）提供數(shù)據(jù)為圍巖級(jí)別劃分標(biāo)準(zhǔn)。2) 遇斷層破碎帶，圍堰類別較同類巖石降低12級(jí)，影響帶推至洞底以上40—80m 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情況分段進(jìn)行評(píng)價(jià)。未有鉆孔控制段，參照勘查區(qū)同類巖石已有資料進(jìn)行類比分類2. 隧道圍巖級(jí)別劃分按上述圍巖級(jí)別劃分原則，將隧道圍巖級(jí)別劃分匯入下表。圍巖級(jí)別劃分總表圍巖級(jí)別隧道名稱Ⅲ級(jí)（米）Ⅴ級(jí)（米）Ⅳ級(jí)（米）總長(zhǎng)（米）南古莊溝隧道（—）各類圍巖比例（%）(一)%%%100%（6） 隧道穩(wěn)定性評(píng)價(jià)1. 洞室穩(wěn)定性評(píng)價(jià)在工程地質(zhì)測(cè)繪和勘探的基礎(chǔ)上，綜合分析評(píng)價(jià)認(rèn)為隧道進(jìn)口段為極不穩(wěn)定地段；整體強(qiáng)度很低，多呈彈塑性變形，穩(wěn)定性很差，進(jìn)出口基巖淺埋段，巖石風(fēng)化強(qiáng)烈，穩(wěn)定性差，為易失穩(wěn)段；其余洞段，巖石較破碎，巖體呈碎石塊狀或塊（石）碎（石）狀鑲嵌結(jié)構(gòu)，風(fēng)化中等，巖石較軟，整體強(qiáng)度較低，穩(wěn)定性較差。綜合分析諸影響因素，隧道多數(shù)地段為III、Ⅳ級(jí)圍巖，洞室處于較穩(wěn)定狀態(tài)，少數(shù)地段為V級(jí)圍巖，洞室穩(wěn)定性較差。隧道洞室底部地基，除洞口段穩(wěn)定性較差外，其余地段均處于穩(wěn)定狀態(tài)。2. 洞口斜坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)影響洞門斜坡穩(wěn)性的主要因素是地層巖性，結(jié)構(gòu)面與斜坡坡面產(chǎn)狀的組合關(guān)系及水文地質(zhì)條件等。按組成斜坡的巖性，進(jìn)出口斜坡均屬土體斜坡，現(xiàn)對(duì)其穩(wěn)定性評(píng)價(jià)如下：洞口斜坡均屬碎石土類斜坡。巖性為含粘粉質(zhì)碎塊石，洞門附近該層厚約35m。土體較松散，未見地下水出露，粘粉質(zhì)含量低，基本不具粘聚力，內(nèi)摩擦角370左右，極易坍塌至地表，洞門不穩(wěn)定。據(jù)計(jì)算與綜合分析，該類土邊坡，當(dāng)邊坡角下于土的內(nèi)摩擦角370時(shí)，處于穩(wěn)定狀態(tài)。五、 方案比選（1） 方案介紹方案一：采用沿河方案設(shè)計(jì)，不設(shè)隧道，沿洛河經(jīng)川道，陳子溝，漩水川，吳旗鎮(zhèn)到達(dá)榆樹坪。方案二：采用兩條短隧道，經(jīng)廟臺(tái)到達(dá)榆樹坪。，，第一條隧道屬于短隧道，第二條隧道屬于中隧道。方案三：采用劉河灣至榆樹坪航空線進(jìn)行路線布置，,，為長(zhǎng)隧道。（2） 比選根據(jù)地形地質(zhì)條件，施工量，施工難易程度，經(jīng)濟(jì)意義，環(huán)境保護(hù)將三個(gè)方案進(jìn)行比較并確定方案。（3） 地形地質(zhì)條件方案一，地形較為平坦，地質(zhì)情況比較單一，多為沿河河岸河灘地形。方案二和方案三，地質(zhì)地形情況基本相同，懂采用隧道架橋通過不良地質(zhì)和復(fù)雜地形。（4） 施工量方案1：，多為平原路堤構(gòu)造。方案2：，隧道圍巖等級(jí)分別為V級(jí)、IV級(jí)，圍巖強(qiáng)度較差。方案3：，隧道圍巖等級(jí)為V級(jí)、IV級(jí)、III級(jí)。（5） 施工難度方案1：線路較長(zhǎng)，道路線性較差，其中要穿越吳起鎮(zhèn)、漩水川等人員比較密集的居民區(qū)，施工難度較大，施工過程的場(chǎng)地布置困難，施工期間占用原有道路，將造成市區(qū)內(nèi)交通擁堵等狀況。方案2：線路較短，隧道標(biāo)高較高，在K1+073處地面高程遠(yuǎn)小于隧道標(biāo)高，需采用高架橋通過，再經(jīng)K1+，隧址處多為強(qiáng)風(fēng)化巖層，圍巖強(qiáng)度較差且次方案隧道處于淺埋段的長(zhǎng)度大大增長(zhǎng)，施工難度較大，且與方案三相比線路長(zhǎng)度增加1258m增加近40%線路長(zhǎng)度。方案3：為兩點(diǎn)間最短線路，選線近似于航空線路，為單條隧道通過，隧道大多處于深埋區(qū)段，圍巖穩(wěn)定性較好。隧道以外展線較短，線路幾何條件較好，有利于形成安全，施工難度較低。（6） 營(yíng)運(yùn)及養(yǎng)護(hù)費(fèi)用方案1：,全線無隧道，多為跨線橋和立交橋設(shè)計(jì)，道路養(yǎng)護(hù)費(fèi)用較低。方案2：兩條隧道共長(zhǎng)1070m，營(yíng)運(yùn)及養(yǎng)護(hù)費(fèi)用稍低，但道路養(yǎng)護(hù)費(fèi)用較高。方案3：，隧道運(yùn)營(yíng)成本較高，但綜合交通量和道路全段養(yǎng)護(hù)費(fèi)用，與方案2基本持平。（7） 對(duì)周邊居民帶來的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)方案1：對(duì)洛河沿岸和川道沿岸的漩水川，陳子溝，甜水溝附近的地區(qū)帶來經(jīng)濟(jì)效益，特別是方便吳起縣政府和周邊居民出行。方案2：對(duì)賀石灣、洛源橋周邊經(jīng)濟(jì)影響較大。方案3：除影響方案2所述地區(qū)經(jīng)濟(jì)外，還使劉河灣至賀石灣、洛源橋、榆樹坪地區(qū)的距離大大縮短，降低了商品運(yùn)輸成本，使兩地居民出行更加方便快捷安全，使山中的礦產(chǎn)運(yùn)輸加工成本降低，大大增加吳旗縣地區(qū)礦產(chǎn)總量，帶動(dòng)區(qū)域。（8） 環(huán)境保護(hù)方案1：無開挖，對(duì)山體破壞最小，但是公路離居民區(qū)較近噪聲污染較嚴(yán)重，公路線性較差，尾氣污染較大。方案2：開挖較少，對(duì)山體破壞較小。但因其淺埋段較長(zhǎng)，會(huì)對(duì)山體進(jìn)行刷坡，山坡植被破壞較嚴(yán)重。且因其為兩段隧道，故在隧道進(jìn)出口處對(duì)山嶺原有自然環(huán)境的破壞比較嚴(yán)重。方案3：開挖較大，但因其多為深埋隧道，故對(duì)山體破壞較小，對(duì)山中自然生態(tài)環(huán)境影響較小。線路筆直，有利于行車安全，減少尾氣排放。（9） 綜述： 方案1和其他兩個(gè)方案差別較大，施工量最少，施工周期最短。但出于線形和環(huán)境因素方面因素，方案1不做考慮。方案2與方案3相類似，但是方案2的線線形較方案3相比較差，方案2與方案3總體運(yùn)營(yíng)和養(yǎng)護(hù)費(fèi)用持平。方案2施工難度較大，淺埋段隧道施工難度較大，道路展線較長(zhǎng)，不利于行車。方案3大大縮短兩地距離降低礦產(chǎn)運(yùn)營(yíng)成本，有效帶動(dòng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展。且環(huán)境方面，方案3尾氣對(duì)山林原始生態(tài)環(huán)境影響較小。故綜合以上因素采用方案3進(jìn)行線路的總體布置和設(shè)計(jì)。六、 隧道設(shè)計(jì)概要（1） 隧道洞口設(shè)計(jì)結(jié)合隧道進(jìn)出口地形、地貌、工程地質(zhì)和水文條件，同時(shí)結(jié)合環(huán)境保護(hù)、洞外有關(guān)工程及施工營(yíng)運(yùn)條件，并考慮到施工開挖邊仰坡的穩(wěn)定性，本著“早進(jìn)晚出”、 “少開挖”的原則，確定隧道洞口位置、明洞型式，洞門型式的選擇力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，并與洞口地形、地貌協(xié)調(diào)一致。隧道進(jìn)口洞門采用削竹式洞門，出口洞門采用端墻式洞門，并進(jìn)行了必要的裝飾，明洞采用全斷面整體式鋼筋混凝土襯砌。洞口地段邊、仰坡根據(jù)實(shí)際情況采取一定的加固防護(hù)措施，暗洞進(jìn)出洞口仰坡面采用錨噴混凝土臨時(shí)防護(hù)措施，確保進(jìn)洞安全。（2） 隧道橫斷面設(shè)計(jì)榆樹坪隧道的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)為：山嶺二級(jí)公路。根據(jù)《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定，按單洞雙向隧道設(shè)計(jì)，*2m,。在滿足上述凈空限界標(biāo)準(zhǔn)的前提下，根據(jù)電纜槽和檢修道的設(shè)置對(duì)空間的需求及照明、襯砌結(jié)構(gòu)受力的合理性和開挖面積最小等條件，經(jīng)過對(duì)各種襯砌內(nèi)輪廓形式和參數(shù)的優(yōu)化，,。隧道內(nèi)輪廓通過對(duì)單心圓、扁平三心圓和三心圓幾種斷面形式進(jìn)行綜合比較，結(jié)合隧道襯砌結(jié)構(gòu)受力特征以及工程造價(jià)等因素，采用拱頂R525cm、側(cè)墻R764cm的三心圓形式。橫斷面采用復(fù)合式襯砌。路面采用人字雙坡設(shè)計(jì)，路面兩側(cè)側(cè)均設(shè)設(shè)縱向排水溝，路基中心設(shè)中心排水溝。隧道右側(cè)檢修道溝槽設(shè)電力電纜槽，左側(cè)設(shè)通訊信號(hào)電纜槽。（3） 洞門設(shè)計(jì)為保證營(yíng)運(yùn)安全，并與環(huán)境協(xié)調(diào)，根據(jù)隧道進(jìn)出口地形和工程地質(zhì)條件，結(jié)合開挖邊仰坡的穩(wěn)定性和路塹支擋及排水條件，進(jìn)口設(shè)置削竹式洞門，出口設(shè)置端墻式洞門并修飾周圍景觀使洞門與之協(xié)調(diào)，洞門與隧道軸線正交，洞門結(jié)構(gòu)應(yīng)該滿足抗震要求。（4） 襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)榆樹坪隧道采用“新奧法”原理設(shè)計(jì)，襯砌形式為：以錨噴混凝土作為初期支護(hù)，內(nèi)層用模注混凝土作為二次襯砌的復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)，兩層襯砌之間設(shè)置防水層，對(duì)于軟弱圍巖及斷層破碎帶采取適當(dāng)?shù)念A(yù)支護(hù)措施，保證開挖面的穩(wěn)定和初期支護(hù)的施作。根據(jù)該隧道的工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件，采用工程類比法的方