【文章內(nèi)容簡介】 度較大、防水效果不易確保、工期長、造價(jià)較高，但左右隧道的間距小，道路線形好，洞外道路的占地少。 在初步設(shè)計(jì)階段，通過天恒山隧道的地質(zhì)鉆探了解到天恒山隧道地面線以下 30— 40m 為亞粘土，在亞粘土下為細(xì)紗?？紤]到隧道若在砂層內(nèi)施工其難度較大，故初步設(shè)計(jì)階段天恒山隧道處的縱斷控制條件為在可能的情況下將隧道西安科技 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 底面置于砂層以上。最后確定的縱斷，隧道洞身大致在 K88+200— K88+700 范圍內(nèi)位于砂層內(nèi)，其余部分位于亞粘土層內(nèi)。 由于分離式隧道方案在施工難度、工程投資和工期上較有優(yōu)勢，因此，本設(shè)計(jì) 采用分離式 單向行車雙車道隧道（上下行分離）。 可研階段 K90+010— K90+440 段按隧道考慮，在初步設(shè)計(jì)階段對 K90+010—K90+440 段采用開挖方案。具體原因如下：第一，在初步設(shè)計(jì)階段縱斷確定后該段大埋深僅為 ，如仍按隧道考慮，則該處隧道埋深淺、隧道長、施工難度大；第二，如該段仍采用隧道方案，在 K89+992 處有一沖溝，溝底標(biāo)高位于隧道底標(biāo)高和隧道頂標(biāo)高之間，溝中水無法排出，且溝中水會沖刷隧道洞身，長期沖刷會破壞隧道洞身的穩(wěn)定性；第三，根據(jù)《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》（送審稿 版）第 2點(diǎn)“隧道出口前方互通式立體交叉間的距離應(yīng)滿足一系列出口預(yù)告標(biāo)志的需要。當(dāng)條件受限時(shí)，隧道出口至前方互通立交出口漸變段起點(diǎn)的距離不得小于 1000m?！钡囊?，如該段仍采用隧道，則不滿足此要求。 隧道平面線形 天恒山隧道上行線 K88+220— K88+ 位于 R=5500 的圓曲線內(nèi)，K88+ — K88+ 位于 R=6700 的圓曲線內(nèi)， K88+ —K89+ 位于 R=6700 的圓曲線內(nèi) ，不設(shè)標(biāo)高；其余路段位于直線段內(nèi)。 隧道縱坡 采用雙向人字坡，坡度均 為 %和 %。 隧道 凈空斷面 隧道 凈空 斷面除應(yīng)符合建筑限界的規(guī)定以外，還應(yīng)考慮通風(fēng)設(shè)備及排水、照明、消防、監(jiān)控、管線電纜等設(shè)施所需的空間，并考慮土壓影響，施工方法等必要的富裕量。經(jīng)綜合考慮該隧道采用曲墻式斷面構(gòu)造。 凈空 經(jīng)過斷面優(yōu)化分析后確定隧道凈空斷面為單心圓。內(nèi)空考慮了側(cè)墻預(yù)留裝修層 5cm，拱部考慮了施工誤差 5cm，凈高 ，并預(yù)留 20cm，拱頂部可安裝一組（兩臺）直徑Φ 1120mm 的射流風(fēng)機(jī)，通訊、消防、配電洞室等在側(cè)墻部位西安科技 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 另留空間。 橫斷面構(gòu)造 （ 1） 隧道橫斷面采用錨噴支 護(hù)復(fù)合模筑混凝土襯砌，內(nèi)夾防排水層。 （ 2） 路面采用單面橫坡，坡度 2%，路面單側(cè)設(shè)排水溝，路基中心設(shè)中心排水溝。 （ 3） 橫斷面右側(cè)溝槽設(shè)弱電纜及消防配水管，左側(cè)溝槽設(shè)強(qiáng)電電纜。 （ 4） 緊急停車帶凈空斷面增加緊急停車帶寬 ，其它同標(biāo)準(zhǔn)斷面。 凈空斷面尺寸擬訂 mR ? ，相應(yīng)角度 61141062 ????? ?? 仰拱： mR ? ，相應(yīng)角度為 719551 ???? 連接段： mR ? ，相應(yīng)角度為 609147 ???? 。 西安科技 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 第 4章 結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算 荷載確定 計(jì)算 垂直均布壓力 ： 垂直 均布壓力計(jì)算式： ?? ???? ? sq 式中： s —— 圍巖類別， Ⅰ類圍巖 1?s ；Ⅱ類圍巖 2?s ? —— 圍巖容重，此處：Ⅰ類圍巖 3/16 mkNI ?? ； Ⅱ類圍 巖 3/18 mkN??? ? —— 跨度影響系數(shù)， ),5(1 ???????? tt BBi? 故 )( ?????? 經(jīng)計(jì)算： kPaq ? kPaq ? 劃分淺埋和深埋隧道的分界： 淺埋和深埋隧道的分界： qp hH )~2(? 式中： pH —— 淺埋隧道分界 深度（ m ） qh —— 荷載等效高度（ m ） mqh Iq ??? ? mqh q ??? ?? 在礦山法施工條件下，Ⅰ — Ⅱ類圍巖取 qp hH ? 西安科技 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 故 ： mH p ? mH p ? 淺埋隧道荷載 分兩種情況分別計(jì)算 ： （ 1） 埋深（ H ）小于或等于等效荷載高度 qh 時(shí)，荷載視為均布垂直壓力。 Hq ??? 式中： q —— 垂直均布壓力（ 2/mkN ） 。 ? —— 隧道上覆圍巖重度（ 3/mkN ） 。 H —— 隧道埋深，指坑頂至地面的距離（ m ）。 側(cè)向壓力 e 按均布考慮時(shí)其值為： )245(tan)2 1( 2 ctHHve ???? ? 式中： e —— 側(cè)向均布壓力（ 2/mkN ） 。 tH —— 隧道高度（ m ）； mH t ? c? —— 圍巖計(jì)算摩擦角（176。），Ⅰ類圍巖取 35176。 ,Ⅱ類圍巖取 45176。 （ 2） 埋深大于 qh 小于等于 pH 時(shí)， 垂直壓力為： )t a n1( tt BHvHBQq ?? ????? 淺淺 側(cè)向壓力為： ??He ?1 ??he ?2 式中：在Ⅱ類圍巖 ?? 經(jīng)確定： 一、在Ⅰ類圍巖中 K88+220— K88+ 段屬于淺埋隧道情況 1； 二、在Ⅱ類圍巖中 K88+— K88+ 段屬于淺埋隧道情況 1； 三、在Ⅱ類圍巖中 K88+— K88+ 段屬于淺埋隧道情況 2； 四、在Ⅱ類圍巖中 K88+— K89+ 段屬于深埋隧道； 五、在Ⅱ類圍巖中 K89+— K89+ 段屬于淺埋隧道情況 2； 六、在Ⅰ類圍巖中 K89+— K89+910 段屬于淺埋隧道情況 1。 西安科技 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 經(jīng)計(jì)算： 一、 ?q —— (kPa ) ?e —— （ kPa ） 二、 ?q —— （ kPa ） ?e —— （ kPa ） 三、 ?q —— （ kPa ） ?1e （ kPa ）； ?2e （ kPa ） ??1e （ kPa ）； ??2e （ kPa ） 四、 ?q （ kPa ） ?e —— （ kPa ） 五、 ?q —— （ kPa ） ?1e （ kPa ）； ?2e （ kPa ） ??1e （ kPa ） ??2e （ kPa ） 六、 ?q —— （ kPa ） ?e —— （ kPa ） 襯砌幾何要素 A、對于一、二、四、六段，圍巖的彈性抗力系數(shù) 36 / mkNK ?? ，襯砌材料采用 25C 混凝土，彈性模量 kPaE h ?? ，容重 3/25 mkNh ?? 。 B、對于三、五段，圍巖的彈性抗力系數(shù) 36 / mkNK ?? ，襯砌材料采用 40C 混凝土，彈性模量 kPaE h ?? ，容重 3/25 mkNh ?? 。 襯砌幾何尺寸 內(nèi)輪廓線半徑 mr ? ， 外輪廓線半徑 mR ??? 拱軸線半徑： mRrr 1 7 )( ????? 軸線圓弧中心角： 6114106 ???? ?? 西安科技 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 半拱軸線長度 S 及分段軸長 S? 分段軸線長度： mrS ?? ?? 將半拱軸線等分為 8段，每段軸線長為 mSS 43 ??? 各分塊接縫（截面）中心幾何要素 與豎直軸夾角 i? ?3 3 5 9 7 2 2 2 ?? ?? ?6 7 1 9 4 4 4 ?? ?? ?0 0 7 9 1 6 6 7 ?? ?? ?3 4 3 8 8 8 ?? ?? ?6 7 9 8 6 1 1 2 ?? ?? ?0 1 5 8 3 3 3 ?? ?? ?3 5 1 8 0 5 5 2 ?? ?? ?6 8 7 7 7 7 ?? ?? （注：因墻底面水平，計(jì)算襯砌內(nèi)力時(shí)用 ?908 ?? ） 接縫中心點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算 mrx in 11 ???? ? mrx in 22 ???? ? mrx in 33 ???? ? mrx in 44 ???? ? mrx in 55 ???? ? 西安科技 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 mrx in 66 ???? ? mrx in 77 ???? ? mrx in 88 ???? ? mry 1 6 )c o s1( 11 ???? ? mry )c o s1( 22 ???? ? mry 4 4 )c o s1( 33 ???? ? mry )c o s1( 44 ???? ? mry 7 3 )c o s1( 55 ???? ? mry 1 0 )c o s1( 66 ???? ? mry 5 3 )c o s1( 77 ???? ? mry 9 4 )c o s1( 88 ???? ? 計(jì)算位移 單位位移 用辛普生法近似計(jì)算，按計(jì)算列表進(jìn)行。單位位移的計(jì)算見下表 : 表 41 單位位移計(jì)算表 積分系數(shù) 3 7 7 3 7 (1+y)2 /I 6 2 4 Y2 /I 0 7 1 276 y/I 0 8 4 1 285.60 4 西安科技 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 1/I 43.70 43.70 43.70 43.70 43.70 43.70 43.70 43.70 43.70 349.70 I 3 3 3 3 3 3 3 3 3 ∑ d y 0 4 5 x 0 7 cosα 1 0 sinα 0 1 α 0 4 1 2 90 截面 0 1 2 3 4 5 6 7 8 注： I —— 截面慣性矩， 123bdI? ,b 取單位長度。 不考慮軸力的影響。 單位位移值計(jì)算如下： 西安科技 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 A、對于一、二、四、六段： 570 111 ?????????? ? IE SdsIEMhxh? 570 212112 48. 13 ??????????? ? IyE SdsIE MMhxh??5720 122 95 . ?????????? ? IyE SdsIEMhxh? 計(jì)算精度校核為： 555522211211 ???? ???????????? ????572 40. 96 )1( ???????????? I yE SE Shhss? 閉合差 0?? 。 B、對于三、五段： 570 111 ?????????? ? IE SdsIEMhxh? 570 212112 48. 13 ??????????? ? IyE SdsIE MMhxh?? 5720 122 95 . ?????????? ? IyE SdsIEMhxh? 計(jì)算精度校核為： 555522211211 ???? ???????????? ????572 40. 96 )1( ???????????? I yE SE Shhss? 閉合差 0?? 。 主動(dòng)荷載引起的位移 每一楔塊上的作用力 豎向力： ii qbQ? 式中： ib —— 襯砌外緣相鄰兩截面之間的水平投影長度，經(jīng)計(jì)算得： mb ? mb ? 西安科技 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 mb ? mb ? mb ? mb ? mb ? mBmbi ????