【正文】 較深的隧道則多采用暗挖法施工。 公路隧道按其長度的不同又 分為四類 ,見表 11所示： 表 公路隧道分類 隧道分類 特 長 隧道 長隧道 中隧道 短隧 道 隧道長度(m) L3000 3000≥ L1000 1000≥ L500 L≤ 500 隧道長度，是指進出口洞門端墻之間的水平距離，即兩端端墻面與路面的交線同路線中線交點間的距離，并以此作為計量支付的依據(jù)。在江河、海峽、港灣地區(qū)，可不影響水路通航。故而近十多年來，雙洞單向交通隧道逐漸取代單洞雙向交通隧道。因為海底隧道不但避免了橋梁方案所帶來的海浪、臺風(fēng)一系列結(jié)構(gòu)力學(xué)問題，而且絲毫不影響海面航道交通和自然景觀，香港的海底隧道就是顯著的例子。 連拱隧道由于占地面積少，隧道外形美觀，在隧道位置受地形限制時常被選用。隧道修建完成后，運營監(jiān)控、防災(zāi)救災(zāi)的優(yōu)化設(shè)計也是未來主要研討課題。目前這種方法還處于經(jīng)驗設(shè)計階段，需在實施過程中根據(jù)現(xiàn)場量測數(shù)據(jù)加以修正。熟悉隧道設(shè)計的全過程，掌握隧道設(shè)計的基本原則，基本方法，基本程序和基本技術(shù)，獲得隧道設(shè)計的基本訓(xùn)練。同時系統(tǒng)地掌握設(shè)計計算步驟、方法，培養(yǎng)我們分析、解決問題的能力，為以后的走上工作崗位，從事有關(guān)設(shè)計、施工等具體實踐工作奠定基礎(chǔ)。 隧道橫斷面內(nèi)凈空尺寸根據(jù)建筑限界、地質(zhì)條件及結(jié)構(gòu)受力條件進行設(shè)計，并考慮了洞內(nèi)裝飾、運營設(shè)施的安裝以及因沉降及變形等所需的空間。 洞門型式應(yīng)結(jié)合地形及地質(zhì)條件，并考慮與周邊環(huán)境相協(xié)調(diào)，力求經(jīng)濟、美觀、民俗性。圍巖 較 差的襯砌向圍巖 較 好的延伸， II類圍巖延伸 10m， III、 IV 類圍巖延伸5m；偏壓襯砌向非偏壓襯砌延伸 5m 以上。對于地質(zhì)條件較差、淺埋及偏壓地段，襯砌結(jié)構(gòu)應(yīng)予加強，并采取適當(dāng)?shù)妮o助施工措施保證施工安全。 隧道棄碴應(yīng)盡量作為路基填方使用；余碴應(yīng)集中堆放，并作好防護措施。 （ 2） 隧道建筑限界： 隧道單洞建筑 限界凈寬： ；行車道寬度： ；限界凈高： 5m （ 3） 設(shè)計交 通量： 近期 16700 輛 /日、中期 28500 輛 /日、遠期 38700 輛 /日 。 趙家 隧址區(qū)屬構(gòu)造剝蝕區(qū)，地貌形態(tài)屬丘陵山地。山體植被茂盛，灌木叢生，石蛋、石球等地質(zhì)體較發(fā)育，部分基巖裸露。 隧道規(guī)模 趙家 隧道為 連拱 隧道，隧道 全 長 260m，起訖樁號： K9+225～ K9+485， 屬 短 隧道 。 含粉砂泥巖，粉砂質(zhì)泥巖，鈣質(zhì)泥巖、硅質(zhì)泥巖、鐵質(zhì)泥巖、炭質(zhì)泥巖、錳質(zhì)泥巖， 黃色 泥巖、灰色泥巖、紅色泥巖、黑色泥巖、褐色泥巖， 高嶺石粘土 巖、伊利石粘土巖、高嶺石 伊利石粘土巖 。由于隧道洞身主要受力區(qū)位于微、弱風(fēng)化花崗巖中，故洞內(nèi)地下水主要來自與隧道相交的構(gòu)造裂隙破碎帶，受構(gòu)造控制明顯。按 Ⅱ 類環(huán)境，弱透水土層考慮，依行標《公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》（ JTJ06498）有關(guān)標準評價，地下水對砼無腐蝕性。 地震 根據(jù)歷史記載：在該地區(qū)及附近地區(qū)未發(fā)生 6 度以上（含 6 度）破壞性地震。本隧道按分類屬于 短隧道，根據(jù)地形圖和各種資料進行技術(shù)、經(jīng)濟的比較之后，最后確定一條路線，線形對隧道很重要，一般隧道的平面線形以采用直線或大半徑曲線為好。通過實地調(diào)查，充分研究了隧道所處地域的環(huán)境、地質(zhì)情況，與兩端主線連接條件，施工和投資等綜合因素，考慮隧道采用 直線 形式，按照《公路路線設(shè)計規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定設(shè)置超高。 ②連拱隧道的左側(cè)可不設(shè)檢修道或人行道，但應(yīng)設(shè) 50cm（ 120km/h 與 100km/h時）或 25cm（ 80km/h 與 60km/h 時）的余寬。經(jīng)綜合分析比較， 采用 拱 部 單 心 大圓弧 圓 ，側(cè) 墻為 小半徑 半 徑 圓弧 的 單 曲 墻式 襯 砌 。 方案一的主要缺點： （ 1）開挖跨度較直墻式大； （ 2）中央分隔帶不能保持不變，兩端連接線需要價款，因而增加工程造價。 趙家隧道內(nèi)輪廓推薦方案 二 O一三屆土木工程（巖土 與 地下 結(jié)構(gòu) 工程方向）畢業(yè)設(shè)計 13 圖 陳攀 ： 趙家 隧道設(shè)計 14 第 5 章 隧道洞門設(shè)計及強度、穩(wěn)定性檢算 洞門設(shè)計 原則 洞口位置應(yīng)根據(jù)地形、地質(zhì)、水文等條件著重考慮邊坡及仰坡的穩(wěn)定，隧道工作者在實踐中提出確定隧道位置、宜“早進洞、晚出洞”。根據(jù)我國實踐經(jīng)驗，在不同地形、地質(zhì)條件下，確定隧道洞門位置時應(yīng)考慮以下原則： ① 要避開不良地質(zhì)地段，如滑坡、崩塌、巖堆、危巖落石、泥石流等處。 ④ 漫坡淺埋段洞口位置，應(yīng)結(jié)合路塹地質(zhì)、少占農(nóng)田、棄碴、填方利用、排水條件及有 利施工等因素綜合分析確定。如果橋隧相連，洞口位置還要考慮相關(guān)工程的需要。目前，我國公路隧道的洞門形式有 : 端墻式洞門、翼墻式洞門、環(huán)框式洞門、臺階式洞門、柱式洞門、遮光棚式洞門等。其頂面一般均設(shè)置水溝，將端 墻背面排水溝匯集的地表水排至路塹邊溝內(nèi)。遮光構(gòu)造物有開放式和封閉式之分，前者遮光板之間是透空的，后者則用透光材料將前者透空部分封閉。 洞口仰坡采用網(wǎng)格護坡 ， 仰坡綠化由路段統(tǒng)一設(shè)計?；茁袢胪临|(zhì)地基的深度不小于 ，嵌入巖石地基的深度不小于 ；基底標高應(yīng)在最大凍結(jié)線以下不小于 。 驗算 滿足條件 采用擋墻式洞門時，洞門墻可視為擋土墻，按極限狀態(tài)驗算，并應(yīng)驗算繞墻趾傾覆及沿基底滑動的穩(wěn)定性。 tanε =，α =9176。 陳攀 ： 趙家 隧道設(shè)計 18 容許壓應(yīng)力【σ a】 =，重度γ t=22KN/ m3。 根據(jù)《公路隧道設(shè)計規(guī)范》（ JTG— 2020），土壓力為； 2 001 [ ( ) ]2E H h h h b?? ??? ? ? （ ） ( ta n ta n ) (1 ta n ta n )ta n( ) (1 ta n ta n )? ? ? ?? ? ? ? ???? ?? （ ） tan tanah ???? ? （ ） 式中 : E—— 土壓力（ KN） 。 176。 176。39。 墻身截面偏心矩及強度驗算 墻身截面偏心矩 e ?? （ ） 式中： M—— 計算截面 以上各力對截面形心力矩的代數(shù)之后； N—— 作用于截面以上垂直力之后。 陳攀 ： 趙家 隧道設(shè)計 22 第 6 章 隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算 隧道洞身結(jié)構(gòu)設(shè)計 根據(jù)隧道所處的地質(zhì)情況 將 襯砌分為 三 種類型： 連拱式 IV級 深埋段襯砌、 連拱式V級 深埋段襯砌 、連拱式 V級淺 埋段襯砌 。洞口段襯砌拱墻及仰拱模筑混凝土緊跟開挖進行。 工字鋼架具有剛度大 ， 發(fā)揮作用 快的特點 ， 這 并與 徑 向 錨桿及鋼筋網(wǎng)焊為一體，與圍巖密貼形成承載結(jié)構(gòu)。 表 隧道襯砌支護參數(shù)表 項目 IV級圍巖 一般段 V級圍巖 一般段 V級 圍巖 淺埋段 初期支護 C20 噴射混凝土 20cm 25cm 30cm 2525cm 2020cm 2020cm ф22砂漿錨桿 100100cm， L= 8080cm， L= 7070cm， L= 二 O一三屆土木工程（巖土 與 地下 結(jié)構(gòu) 工程方向）畢業(yè)設(shè)計 23 二 次 襯 砌 45cmC25 鋼筋混凝土 50cm C25 鋼筋混凝土 50cm C25 鋼筋混凝土 仰 拱 45cm C25 鋼筋 混凝土 50cm C25 鋼筋 混凝土 50cm C25 鋼筋混凝土 隧底填充 C15 片石混凝土 C15 片石混 凝土 C15 片石混凝土 初支加勁措施 18 工字鋼 =100cm 18 工字鋼 =80cm 18 工字鋼 =70cm 輔 助 措 施 超前 小導(dǎo)管 超前小導(dǎo)管 超前小導(dǎo)管 不同等級圍巖的襯砌斷面圖 見圖 ，圖 ， 圖 。 錨桿：長度 L= 直徑 ? =22mm 彈性模量 E=210GPa 間距 8080cm 二次襯砌（梁單元）： C25混凝土：彈性模 量 E= 厚度 50mm 重度 γ=23KN/m3 有限元模型 陳攀 ： 趙家 隧道設(shè)計 26 圖 方案一有限元模型 圍巖壓力 （ 1）計算參數(shù)： 隧洞埋深： m 水平側(cè)壓力與垂直壓力的比： θ /φ (計算θ時的系數(shù) )： 附加荷載修正系數(shù)： m （ 2）圍巖壓力折減系數(shù)： 頂部： 左側(cè)： 底部： 右側(cè)： （ 3）圍巖壓力： 垂直均布壓力： kN/m^2 左上水平側(cè)壓力： kN/m^2 左下水平側(cè)壓 力： kN/m^2 右上水平側(cè)壓力： kN/m^2 右下水平側(cè)壓力： kN/m^2 （ 4）中隔墻上部圍巖壓力： 塊體自重： kN/m^2 附加壓力： kN/m^2 右上水平側(cè)壓力： kN/m^2 二 O一三屆土木工程（巖土 與 地下 結(jié)構(gòu) 工程方向）畢業(yè)設(shè)計 27 左上水平側(cè)壓力： kN/m^2 右下水平側(cè)壓力： kN/m^2 左下水平側(cè)壓力： kN/m^2 內(nèi)力計算極限值 表 方案一內(nèi)力極值表 極值類型 單元編號 軸力 N(kN) 彎矩M() Nmax 221 Nmin 77 Mmax 177 Mmin 95 節(jié)點位移計算結(jié)果 表 方案一節(jié)點位移結(jié)果表（節(jié)選） 節(jié)點 X(mm) Y (mm) Disp(mm) 節(jié)點 X(mm) Y (mm) XY(mm) 1 318 2 319 3 320 4 321 5 322 6 323 7 324 8 325 9 326 10 327 11 328 12 329 13 。 中隔墻厚度擬定 方案一：中隔墻厚 圖 Ⅴ 級圍巖襯砌斷面圖 B=（推薦方案） 方案二：中隔墻厚 二 O一三屆土木工程（巖土 與 地下 結(jié)構(gòu) 工程方向）畢業(yè)設(shè)計 25 圖 Ⅴ 級圍巖襯砌斷面圖 B=（比選方案） 洞身襯砌穩(wěn)定性驗算 為了選出合適經(jīng)濟的中隔墻厚度，采用同濟曙光對兩個方案的洞身襯砌進行穩(wěn)定性驗算，通過對比兩個方案的內(nèi)力與位移變形量，得出兩個方案的安全系數(shù)，以此比選出安全經(jīng)濟的方案。 在施工過程中仍必須注意初期支護的變形與穩(wěn)定監(jiān)測，根據(jù)監(jiān)測數(shù)合理確定二次襯砌的施作時間，盡可能發(fā)揮初期支護的承載能力。 為了與結(jié)構(gòu)設(shè)計模式相適應(yīng) ， 要求二次襯砌采用先墻后拱法施工，現(xiàn)場模筑。 對于進口段采用連拱式 V級加強 襯砌 。 應(yīng)力 ? 6(1 )N ebb? ??? ? ?5 2 9 . 6 8 6 0 . 4 2 3( 1 0 . 5 1 8 2 . 22 . 2 2 . 2 aM p a M p a???? ? ? ? ? 滿足要求 。 0 .0 4 1 0 .3 6 76Be ? ? ? 計算結(jié)果滿足要求 。( t a n 3 4 . 2 1 t a n 9 ) (1 t a n 9 t a n 3 9 )= t a n ( 3 4 . 2 1 3 9 ) (1 t a n 3 4 . 2 1 t a n 3 9 )? ?= 176。176。 把數(shù)據(jù)代入各式，得： 176。 圖 出口 翼墻式洞門 縱斷面 翼墻式 洞門土壓力計算 根據(jù)《公路隧道 設(shè)計規(guī)范》（ JTG2020）， 翼墻式洞門 最危險滑裂面與垂直面之間的夾角： 222ta n ta n ta n ( 1 ta n ) ( ta n ta n ) ( ta n ta n ) ( 1 ta n ta n )ta n ta n ( 1 ta n ) ta n ( 1 ta n ta n )w ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? （ ） 式中 :?—— 圍巖計算摩擦角 。 地層計算摩擦角φ =45176。 表 洞門墻設(shè)計參數(shù) 仰坡 坡率 計算摩擦角φ（度