【正文】 體走向近南北向 。地表植被發(fā)育，以松樹為主的高大喬木及灌木叢生長茂密?，F(xiàn)分述如下： F1 斷層：屬望高至楓木山壓扭性斷層的中段，分布在測區(qū)東側(cè)近賀州方向隧道口 ZK23+850、斷層走向近南北向，斷面傾向西，傾角約 35186。在測區(qū)外北邊山溝可見 D3 灰?guī)r碎塊混雜在 (D1l)硅化破碎砂巖中，旁側(cè)蓮花山 (D1l)砂巖有明顯的擠壓現(xiàn)象，兩側(cè)地形地貌類型不同。～ 75186。～ 70186。主要在同古方向洞口一帶， ZK7～ 9號鉆 孔揭露厚度為 ～ ?！?60176。 上泥盆統(tǒng)榴江組 (D3 l)： 分布于隧道鐘山口 F2 斷層以西地段，上部為灰色、淺灰色薄～中厚層扁豆?fàn)罨規(guī)r、灰?guī)r夾薄層鈣質(zhì)頁巖及泥質(zhì)條帶，層間結(jié)合較緊密，巖石致密堅硬，常形成陡 崖或溶溝；下部為深灰色、黃褐色薄層硅質(zhì)頁巖、硅質(zhì)巖、砂巖，微層理發(fā)育，地表易風(fēng)化呈三角形碎塊，當(dāng)?shù)鼐用裢趤礓伮访?，易剝蝕成小山丘。～ 50186。巖層傾向80186。 隧道區(qū)地下水主要賦存于第四系覆蓋層及風(fēng)化基巖裂隙中，接受大氣降雨入滲補給，以分散滲流形式排入鄰近沖溝中，動態(tài)變化大，一般豐水季節(jié)水量相對豐富，枯水季節(jié)水量貧乏。隧道區(qū)內(nèi)巖溶總體不發(fā)育。 Ⅲ級 圍巖 ZK21+140～ ZK21+650 段、 ZK21+725～ ZK22+100 段、 ZK22+300～ ZK22+500 段、ZK22+550～ ZK23+675 段、 ZK23+725～ ZK24+140段，共 2625m。坡度應(yīng)根據(jù)隧道長度，平縱斷面形式綜合分析確定一般可采用 %~% (4)路面采用單面坡時 ，建筑限界底邊線和路面重合 圖 41 公路隧道建筑界限 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 13 結(jié)構(gòu)斷面形式及尺寸初步擬定 結(jié)構(gòu)斷面的標(biāo)準(zhǔn)形式 圖 42 V=100KM/h設(shè)計時速標(biāo)準(zhǔn)斷面 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 14 第 5 章 公路隧道襯砌結(jié)構(gòu)的設(shè)計和計算 圍巖壓力計算 先根據(jù)隧道的建筑輪廓擬訂隧道輪廓面的開挖尺寸、襯砌的類型，二襯的厚 度等等。 H 小于 qh ，因此隧道為淺埋。 表 56 K 的取值表 混凝土 砌體 破壞原因 荷載組合 永久荷載 +基本可變荷載 永久荷載 +基本可變荷載 +其它可變荷載 永久荷載 +基本可變荷載 永久荷載 +基本可變荷載 +其他可變荷載 混凝土或砌體達到抗壓極限強度 混凝土達到抗拉極限強度 — — 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 23 表 57 aR 的取值表 強度種類 混凝土強度等級 C15 C20 C30 C35 C40 C50 抗壓 aR 彎曲抗壓 aR 抗拉 1R 注：①片石混凝土的抗壓極限強度可采用表中的值 ②表中的彎曲抗壓極限強度按 ? 從抗裂要求出發(fā)，混凝土矩形截面偏心受壓構(gòu)件的抗拉強度按下式計算： 10 / 1R bhKN eh?? ? (54)式中 ， R1—— 混凝土抗拉極限強度； 0e — — 檢算截面偏心矩。0h h a?? =35040=310； 安全系數(shù) K=(抗壓 )； 此時 0e =103mm。sxa? ； 0 3501 6 7 4 0 3 2 m m22she e a ?? ? ? ? ? ? ? g g 0()KNeA R h a? ? ? ?= 則選用 HRB33542 20? (628 2mm )。 ( 39。如 2 sx ??? ，則 w g g g()KNe R b x R A A?? ? ?或 w 0 g g 0( ) ( )2xK N e R b x h R A h a? ? ?? ? ? ? (55) 式中， K—— 安全系數(shù) ； M—— 彎矩 ； wR —— 混凝土彎曲抗壓極限強度標(biāo)準(zhǔn)值， wR = aR ； gR —— 鋼筋的抗拉或抗呀計算強度標(biāo)準(zhǔn)值， HRB335 的是 335MPa； gA 、 gA? —— 受拉和受壓區(qū)鋼筋的截面面積 (m2)； a 、 a? —— 自鋼筋 gA 或 gA? 的重心分別至截面最近邊緣的距離 ； h—— 截面高度 ； h0—— 截面的有效高度 (m)， h0 =ha； x—— 混凝土受壓區(qū)的高度 ； 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 24 b—— 矩形截面的寬度或 T 形截面的肋寬 (m)； (2)當(dāng) ? 時，為小偏心受壓，遠離縱向力一邊的鋼筋不屈服。 Ⅲ級圍巖 襯砌內(nèi)力計算 與強度檢驗 表 52 斷面 1 的襯砌結(jié)構(gòu)及圍巖參數(shù)表 結(jié)構(gòu)及圍巖 容重 ( 3kN/m ) 彈性抗力系數(shù) (MPa/m ) 彈性模量 (GPa ) 泊松比 C35鋼筋混凝土 25 Ⅲ 級圍巖 24 350 利用 ANSYS 進行求解，得到襯砌的變形圖、軸力圖及彎矩圖如下： 圖 51 Ⅲ級圍巖變形圖 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 17 表 53 Ⅲ級圍巖所有點的內(nèi)力計算及強度檢算結(jié)果 。 Ⅲ 24 46 23 Ⅴ 19 46 23 Ⅲ級 圍巖壓力計算 此斷面位于木沖高速公路隧道 左 線 ZK22+565 處，埋深 ，隧寬 ，隧高 ，圍巖容重 24kN/m? ? ，計算時取縱向單位寬度的一環(huán)。圍巖開挖后拱部基本穩(wěn)定，裂隙密集帶可產(chǎn)生小的坍塌，側(cè)壁穩(wěn)定。 Ⅴ級圍巖 進口 ZK24+184～ ZK24+270 段、 ZK22+100～ ZK22+300 段及出口 ZK20+666～ZK20+740段，共 360m。 據(jù)《區(qū)域水文地質(zhì)普查報告》 (1： 202200 賀縣幅 )資料，用徑流模數(shù)法和降雨入滲法進行估算，預(yù)測隧道最大涌水量約為 301m3/d，地下水主要通過裂隙滲透匯入隧道中，對Ⅱ、Ⅲ類圍巖的穩(wěn)定性影響較大。局部有小褶曲。與上覆郁江組 (D2y)及下覆蓮花山組 (D1l)地層為整合接觸。原生巖石致密堅硬，抗風(fēng)化能力強，常形成陡峻的山坡。 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 8 弱風(fēng)化帶厚度 ～ ,，巖石中節(jié)理裂隙發(fā)育，多閉合狀，部分微張，被泥質(zhì)充填，呈碎石狀鑲嵌結(jié)構(gòu)。上部為紫紅色厚層狀泥質(zhì)砂巖、砂巖、頁巖，偶夾薄～中厚層泥質(zhì)灰?guī)r，巖石抗風(fēng)化強度較郁江組 (D2y)砂巖弱，地貌上常形成低緩的 山坡。 第四系 (Q)： 殘坡積層 (Qel+dl)： 為粘土混碎石，褐黃，紫紅色等，土層均勻性差，粘土 粘性差，呈硬～可塑狀，碎石含量 2040％不等，成分主要為砂頁巖碎屑，棱角～次棱角狀，粒徑 2～ 10cm為主，呈稍密實狀?！?80186。 節(jié)理裂隙： 據(jù)地面調(diào)查及鉆孔揭露，隧道區(qū)內(nèi)巖石受構(gòu)造擠壓作用強烈，節(jié)理裂隙發(fā)育，局部很發(fā)育，以構(gòu)造型節(jié)理裂隙為主，多呈閉合～微張，隙間為方解石及炭質(zhì)物充填。推測該斷層在隧道地段內(nèi)可能會形成數(shù)米至十多米 的擠壓破碎 (裂 )帶。設(shè)計隧道正交山體及主要構(gòu)造線和巖層走向。局部可達 35186。 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 4 第 2 章 設(shè)計的原則和標(biāo)準(zhǔn) 設(shè)計依據(jù) ①《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》 JTJ00197 ②《 公路隧道設(shè)計規(guī)范》 JTJ02690 ③《公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計規(guī)范》 ④《公路抗震設(shè)計規(guī)范》 JTJ00489 ⑤《公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范》 JTJ01294 ⑥ 《 鋼筋混凝土設(shè)計原理 》 ⑦ 《 爆破新技術(shù)與現(xiàn)場安全管理及強制性標(biāo)準(zhǔn)》 主要技術(shù)指標(biāo) 設(shè)計行車速度： 100km/h 設(shè)計交通量： 2025 年交通量 26006輛 /日 (小車 ) 隧道建筑限界 凈寬： 凈高 5m CO設(shè)計濃度 正常行駛時δ co=250ppm 交通堵塞時δ co=300ppm(20min) 煙霧設(shè)計濃度 正常行駛時 K= 事故時 K= 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 5 第 3 章 工程概況 工程概況 本隧道處于平樂至鐘山高速公路賀州支線上，位于鐘山縣鳳翔鎮(zhèn)木沖村南約 1公里處，橫穿紅花嶺和犁頭山。 設(shè)計內(nèi)容 主要研究的 內(nèi)容 對平鐘高速公路木沖左線隧道主題結(jié)構(gòu)與施 工方案進行設(shè)計，內(nèi)容主要有： ：包括機構(gòu)設(shè)計依據(jù)的主要規(guī)范規(guī)程及設(shè)計應(yīng)最遵循的主要原則 ：包括工程的設(shè)計范圍，工程地質(zhì)概述 3．主體結(jié)構(gòu)設(shè)計：包括隧道內(nèi)部凈空的確定，工程材料，結(jié)構(gòu)斷面形式及尺寸初步擬定。 1820 年以后，鐵路陳偉新的運輸手段， 1827 年在英國， 1837年在法國先后開始修建鐵路隧道，隨著鐵路運輸事業(yè)的發(fā)展，隧道也越來越多先從當(dāng)時經(jīng)濟比較發(fā)達的歐洲各國開始，然后是美國和明治維新后的日本。在建的長度超過 4km 的山嶺隧道有二郎山隧道、華釜山隧道和大溪一湖霧山隧道隧道。例如，成渝高速公路重慶段總長 104km，較原成渝公路重慶段 156km 縮短路程 52km，其中尤以中梁山隧道和給云山隧道縮短路程最為顯著，且隧道建成后高速公路線形順暢，社會效益和經(jīng)濟效益俱佳。自北而南分布著東北平原、華北平原和長江中下游平原，海拔多在 200米以下，這里地勢低平，沃野千里，是我國最重要的農(nóng)業(yè)發(fā)達，人口、城鎮(zhèn)、村落密集，工業(yè)基礎(chǔ)雄厚，交通方便的地區(qū)。公路交通 在國民經(jīng)濟和交通運輸中具有覆蓋面大、適應(yīng)性強，機動靈活等特點和優(yōu)勢，因此受到重視，并得到快速發(fā)展，尤其包括高速公路、長大橋梁和公路隧道等公路基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展更是舉世矚目。隧道圍巖等級主要以Ⅱ級、Ⅲ級、Ⅳ級和Ⅴ級為主。Ⅱ級和Ⅲ級圍巖比較穩(wěn)定設(shè)計采用全斷面開挖，Ⅴ級和 Ⅳ 級圍巖，由于圍巖情況差，開挖斷面較大設(shè)計采用中側(cè)壁導(dǎo)坑法。 中國山地、丘陵和高原很多，其面積約占國土總面積的 69％。長江以南以低山丘陵為主，廣大地區(qū)海拔大多小于 500米 ,地面起伏不平，平坦的河谷平原、盆地與低緣的丘陵、斷續(xù)相連的低山交錯分布。又如， 310國道寶雞 — 牛背段，設(shè)計為二級汽車專用公路，全長約 40km，其中隧道累計長度 5km 多，占路線比例較大 .浙江、福建、吉林、貴州等省部分路段的情況也與之類似，隧道成群出現(xiàn)。正在規(guī)劃中的西安一安康公路上的秦 嶺隧道長度將超過 9km。我國第一條鐵路隧道是 1890年建成的臺灣獅球嶺隧道， 1903 年建成第一做長度超過 3km的興安嶺隧道。 4．初期支護及二次襯砌設(shè)計：確定初期的支護參數(shù)，對隧道襯砌結(jié)構(gòu)進行檢算。根據(jù)《公路隧道設(shè)計規(guī)范》 (JTJ02690)和隧道所在路段的地形條件，隧道設(shè)計為兩座獨立的分離式隧道，兩座獨立隧道的軸線間距為50米，左線長 3670 米 (ZK20+645～ ZK24+315)?！?45186。 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 6 褶皺： 據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，測區(qū)位于鐘山至沙田短軸向斜的西翼，區(qū)內(nèi)地層主要傾向東，測區(qū)東側(cè)地段由于壓扭性斷層 F1 的擠壓推覆作用，在硬質(zhì)和較軟質(zhì)巖石相間的郁江組 (D2y)地層中形成次級向斜及褶曲，其軸向與主要構(gòu)造線一致呈南北向。 F2斷層：屬涼亭至雅珠頂壓扭斷層的中段，位于測區(qū)西側(cè)近同古方向的隧道口，推測在 ZK21+000，據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，斷層傾向東，傾角在 30186。據(jù)實測 110條裂隙資料統(tǒng)計，作裂隙走向玫瑰花圖 (見附圖 12)和赤平極射投影圖 (見附圖 13)，隧道區(qū)較發(fā)育的裂隙主要有 3組：①走向在 30186。③走向在 0186。區(qū)內(nèi)一般都有分布，厚 0～ 。本巖性組巖石以淺紫紅色為主，巖層產(chǎn)狀主要為 260176。其中 ZK ZK13 號孔為灰綠色泥質(zhì)砂巖夾淺灰色砂巖、 ZK11號孔為灰色灰?guī)r。巖層傾向 80186。巖石抗風(fēng)化能力 較郁江組砂巖及蓮花山組砂巖弱，常形成低緩的山坡及谷地為特征。 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 9 水文地質(zhì)特征 測區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)氣候，年均降雨量 1500～ 1800mm，為區(qū)域地下水的補給源。 據(jù)在 ZK11 號孔取的 地下水及 ZK10 號孔旁沖溝中取的地表水水樣分析結(jié)果：PH=～ ,侵蝕性 CO2=～ ， SO42=， HCO3=～，按《公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》 (JTJ06498)中附錄 D的評價標(biāo)準(zhǔn)評價，隧道區(qū)地下水及地表水對混凝土無分解類腐蝕性。 Ⅴ級 圍巖合計 360m，其中同古方向洞口段為第四系坡洪積層的亞粘土混碎石組成，結(jié)構(gòu)較松散其余段為強～弱風(fēng)化頁巖、砂巖、泥質(zhì)砂巖夾灰?guī)r，巖石風(fēng)化強烈，呈角礫碎石狀松散結(jié)構(gòu)。 石家莊鐵