【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 km，其中隧道累計(jì)長(zhǎng)度 5km 多，、福建、吉林、貴州等省部分路段的情況也與之類(lèi)似，隧道成群出現(xiàn)。由于隧道造價(jià)較高，運(yùn)營(yíng)管理相對(duì)復(fù)雜，所以各地對(duì)隧道建設(shè)都十分重視。與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)的公路隧道建設(shè)起步較晚。80 年代前，僅個(gè)別公路上設(shè)有一些短隧道。80 年代中后期，首先在我國(guó)經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)的東南沿海地區(qū)出現(xiàn)了長(zhǎng)度超千米的公路隧道，如深圳的梧桐山隧道長(zhǎng) 2km 多，首次在我國(guó)采用全橫向通風(fēng)。進(jìn)入 90 年代，公路的迅速發(fā)展對(duì)公路隧道提出了越來(lái)越高的要求，隧道建設(shè)的意義與作用也不斷加大。到 1996 年底，我國(guó)建成的的山嶺公路隧道為3160m，即中梁山隧道。在建的長(zhǎng)度超過(guò) 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。正在規(guī)劃中的西安一安康公路上的秦嶺隧道長(zhǎng)度將超過(guò)9km。隨著公路隧道長(zhǎng)度的不斷增加，設(shè)計(jì)、施工和管理的難度也逐漸增加。例如，二郎山隧道位于嚴(yán)寒的川藏線(xiàn)，設(shè)計(jì)中通風(fēng)方案選擇就十分困難，施工中又遇高地應(yīng)力和巖爆等，運(yùn)營(yíng)管理中將要解決低溫通風(fēng)、隧道滲漏結(jié)冰等工程問(wèn)題。華螢山隧道施工中遇到圍巖大變形，施工難度很大。大溪一湖霧嶺隧道為了減少建成后的通風(fēng)費(fèi)用，改善通風(fēng)效果，在國(guó)內(nèi)首次采用豎井送排風(fēng)通風(fēng)方案。為此前期進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)研究工作 國(guó)外公路隧道發(fā)展?fàn)顩r近代隧道興起于運(yùn)河時(shí)代，從 17 世紀(jì)起，歐洲陸續(xù)修建了許多運(yùn)河隧道。起戰(zhàn)法國(guó)的馬爾派斯運(yùn)河隧道，建于 16781681 年長(zhǎng) 157m 他可能是暈火藥開(kāi)鑿的最早用火藥開(kāi)鑿的航運(yùn)隧道。1820 年以后，鐵路陳偉新的運(yùn)輸手段，1827 年在英國(guó)，1837年在法國(guó)先后開(kāi)始修建鐵路隧道，隨著鐵路運(yùn)輸事業(yè)的發(fā)展，隧道也越來(lái)越多先從當(dāng)時(shí)經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)的歐洲各國(guó)開(kāi)始，然后是美國(guó)和明治維新后的日本。我國(guó)第一條鐵路隧道是 1890 年建成的臺(tái)灣獅球嶺隧道，1903 年建成第一做長(zhǎng)度超過(guò) 3km 的興安嶺隧道。18951906 已經(jīng)出現(xiàn)了長(zhǎng) 穿越阿爾卑斯山的最大鐵路隧道。目前最長(zhǎng)的鐵路隧道已達(dá) 。第一座用于現(xiàn)代交通的水底隧道是 1807 年開(kāi)工的英國(guó)泰晤士河下公路隧道，施工過(guò)程中該隧道因水患而停工 1823 年由法國(guó)工程師渤呂奈爾接手，歷時(shí) 18 年盾構(gòu)完成。我國(guó)第一條水底公路隧道是 1970 年建成的上海黃浦江水底隧道。較為完善的水底道路隧道建成于 1927 年位于紐約的哈德遜河底的荷蘭隧道。19 世紀(jì)初歐洲的法意瑞士等國(guó)就已在山區(qū)修建公路隧道，2022 年初投入運(yùn)營(yíng)的挪威西部的拉達(dá)爾隧道長(zhǎng) 是目前世界上最長(zhǎng)的公路隧道。 設(shè)計(jì)內(nèi)容 主要研究的內(nèi)容對(duì)平鐘高速公路木沖左線(xiàn)隧道主題結(jié)構(gòu)與施工方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，內(nèi)容主要有：：包括機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)依據(jù)的主要規(guī)范規(guī)程及設(shè)計(jì)應(yīng)最遵循的主要原則：包括工程的設(shè)計(jì)范圍，工程地質(zhì)概述3．主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：包括隧道內(nèi)部?jī)艨盏拇_定，工程材料，結(jié)構(gòu)斷面形式及尺寸初步擬定。4．初期支護(hù)及二次襯砌設(shè)計(jì)：確定初期的支護(hù)參數(shù)，對(duì)隧道襯砌結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢算。包括計(jì)算模型的確定，荷載取值，計(jì)算結(jié)果與分析，襯砌配筋，強(qiáng)度及裂縫寬度計(jì)算。利用商業(yè)有限元結(jié)構(gòu)計(jì)算程序進(jìn)行計(jì)算。要求熟練掌握計(jì)算過(guò)程，獲得正確計(jì)算結(jié)果。5．施工方案設(shè)計(jì)：施工方法選擇及施工方案設(shè)計(jì)6．外文翻譯，要求自找外文期刊上地下工程方面的科技論文進(jìn)行翻譯 基本要求1．綜合運(yùn)用所學(xué)專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)和基本技能，解決實(shí)際問(wèn)題，進(jìn)一步提高運(yùn)算，制圖以及使用技術(shù)資糧的技巧。2．樹(shù)立正確的工程設(shè)計(jì)思想，培養(yǎng)實(shí)事求是，謹(jǐn)慎，刻苦鉆研，勇于創(chuàng)新的科研態(tài)度和精神。3．掌握調(diào)查研究，理論分析，設(shè)計(jì)計(jì)算等學(xué)習(xí)方法，養(yǎng)成即能獨(dú)立思考，又能相互密切合作的態(tài)度4．對(duì)一般公路隧道設(shè)計(jì)內(nèi)容，組成及施工方法有比較全面的了解。第 2 章 設(shè)計(jì)的原則和標(biāo)準(zhǔn) 設(shè)計(jì)依據(jù)①《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》JTJ00197②《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》JTJ02690③《公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計(jì)規(guī)范》④《公路抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》JTJ00489⑤《公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》JTJ01294⑥《鋼筋混凝土設(shè)計(jì)原理》⑦《爆破新技術(shù)與現(xiàn)場(chǎng)安全管理及強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)》 主要技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)行車(chē)速度：100km/h設(shè)計(jì)交通量：2025 年交通量 26006 輛/日(小車(chē))隧道建筑限界 凈寬： 凈高 5mCO 設(shè)計(jì)濃度 正常行駛時(shí) δco=250ppm 交通堵塞時(shí) δco=300ppm(20min)煙霧設(shè)計(jì)濃度 正常行駛時(shí) K= 事故時(shí) K=第 3 章 工程概況 工程概況本隧道處于平樂(lè)至鐘山高速公路賀州支線(xiàn)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。根據(jù)《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTJ02690)和隧道所在路段的地形條件，隧道設(shè)計(jì)為兩座獨(dú)立的分離式隧道，兩座獨(dú)立隧道的軸線(xiàn)間距為50 米，左線(xiàn)長(zhǎng) 3670 米(ZK20+645～ZK24+315)。隧道建筑限界寬為 米，緊急停車(chē)帶處斷面加寬 米，高為 5 米，采用單心圓斷面，半徑為 R= 米，最大埋深為 357 米。本隧道位于兩個(gè)標(biāo)段 9 標(biāo)、10 標(biāo)范圍內(nèi)，標(biāo)段的劃分右線(xiàn)以 YK22+470、左線(xiàn)以ZK22+470 為界，小于該樁號(hào)部分路段屬于 9 標(biāo)，大于該樁號(hào)部分路段屬于 10 標(biāo)。 工程地質(zhì)及水文地質(zhì) 地形地貌木沖隧道位于兩巖溶侵蝕盆地之間的低山區(qū)，處于地面較明顯的東西分水嶺地帶，山頂渾圓，標(biāo)高 540587m ，屬侵蝕構(gòu)造低山壟脊谷地地貌，山體走向近南北向。區(qū)域地勢(shì)中部高陡，兩端低緩。隧道通過(guò)地段主要為淺切割的低山地形，地面起伏較大，橫坡坡度一般在 20186?！?0186。，局部可達(dá) 35186?！?5186。中部偏西方向?yàn)閯兾g侵蝕較深的近南北向木沖溝谷。地段內(nèi)以侵蝕地貌為主，溯源侵蝕強(qiáng)烈，故地形陡峻、溝谷密布，相對(duì)高差可達(dá)百佘米，其溝谷多呈樹(shù)枝狀，放射狀。地表植被發(fā)育，以松樹(shù)為主的高大喬木及灌木叢生長(zhǎng)茂密。進(jìn)出口兩端位于山前盆地邊緣地帶，以溶蝕侵蝕和山前堆積為特點(diǎn)。 地質(zhì)構(gòu)造測(cè)區(qū)主要地段位于望高至楓木山逆斷層、涼亭至雅珠頂逆斷層兩條較大區(qū)域性斷裂所圍限的地帶內(nèi)，區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜。隧道區(qū)受地質(zhì)構(gòu)造的影響較嚴(yán)重，局部很?chē)?yán)重，推測(cè)該斷層在隧道地段內(nèi)可能會(huì)形成數(shù)米至十多米的擠壓破碎(裂)帶。設(shè)計(jì)隧道正交山體及主要構(gòu)造線(xiàn)和巖層走向。 褶皺：據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，測(cè)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(cè)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(jí)向斜及褶曲，其軸向與主要構(gòu)造線(xiàn)一致呈南北向。 斷層：根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料和地面調(diào)查及綜合初勘物探勘察出現(xiàn)明顯的異常特征推斷，設(shè)計(jì)隧道經(jīng)過(guò)區(qū)段內(nèi)有 2 條區(qū)域性斷層(FF2)和 2 條次級(jí)斷層通過(guò)。斷層走向近南北向，與隧道軸向近垂直。現(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(cè)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?！?0186。，為一西盤(pán)上升，東盤(pán)下降的逆斷層。在測(cè)區(qū)外賀州口北邊去木沖山路下的山溝中，可見(jiàn)該斷層影響帶的構(gòu)造形跡，郁江組(D2y)地層中的灰?guī)r被擠壓呈透鏡體并被黑色碳質(zhì)泥質(zhì)物充填，兩側(cè)地層明顯缺失，中泥盆統(tǒng)郁江組(D2y)逆沖在下侏羅統(tǒng)石梯組(J1s)之上。推測(cè)該斷層在隧道地段內(nèi)可能會(huì)形成數(shù)米至十多米的擠壓破碎(裂)帶。F2 斷層：屬?zèng)鐾ぶ裂胖轫攭号鄬拥闹卸?，位于測(cè)區(qū)西側(cè)近同古方向的隧道口，推測(cè)在 ZK21+000，據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，斷層傾向東，傾角在 30186?！?5186。 間，屬逆斷層，地段內(nèi)可見(jiàn)東盤(pán)蓮花山組(D1l)砂巖逆沖于西盤(pán)榴江組(D3l)灰?guī)r之上。在測(cè)區(qū)外北邊山溝可見(jiàn) 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(lèi)型不同。由于斷層分布在隧道通過(guò)地帶較硬質(zhì)的砂巖和石灰?guī)r中，推測(cè)斷裂帶以擠壓破碎為主，破碎巖石及影響帶寬度可達(dá)數(shù)米以上。FF4 斷層：推斷 F3 從 ZK22+575 一帶通過(guò)，F(xiàn)4 從 ZK21+810 一帶通過(guò)。其共同特點(diǎn)是，剖面上斷層通過(guò)點(diǎn)出現(xiàn)明顯的綜合物探異常，推斷為性質(zhì)不明的隱伏斷層。 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(qiáng)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。據(jù)實(shí)測(cè) 110 條裂隙資料統(tǒng)計(jì)，作裂隙走向玫瑰花圖(見(jiàn)附圖 12)和赤平極射投影圖(見(jiàn)附圖 13)，隧道區(qū)較發(fā)育的裂隙主要有 3 組：①走向在 30186?！?0186。 之間，傾向北西，傾角 55186?！?5186。，②走向在 70186?！?0186。 之間，傾向北西，傾角 60186。～80186。，③走向在 0186。～20186。 之間，傾向南東，傾角 60186?！?0186。 之間。 地層巖性測(cè)區(qū)內(nèi)分布地層以泥盆系為主，東側(cè)有少量的侏羅系地層，巖石以砂頁(yè)巖為主，間夾少量的灰?guī)r夾層及透鏡體。出露地層有第四系(Q)、侏羅系下統(tǒng)石梯組(J1s)、泥盆系上統(tǒng)榴江組(D3l)、中統(tǒng)郁江組(D2y)、下統(tǒng)那高嶺組(D1n)及蓮花山組(D1l)。 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(yè)巖碎屑，棱角～次棱角狀，粒徑 2～10cm為主，呈稍密實(shí)狀。區(qū)內(nèi)一般都有分布，厚 0～ 不等。在賀州洞口區(qū)一帶的ZK10～13 號(hào)鉆孔揭露厚度為 ～。 坡洪積層(Qdl+pl)：以亞粘土混碎石為主，局部為亞粘土或塊石土，紫紅色、棕黃色等，土層均勻性差，碎石含量 2050％不等，呈稍密中密實(shí)狀，亞粘土呈硬～可塑狀，碎(塊)石成分主要為砂頁(yè)巖，次棱角狀為主，少量呈次圓狀。主要在同古方向洞口一帶，ZK7～9 號(hào)鉆孔揭露厚度為 ～。 侏羅系下統(tǒng)石梯組 (J1s)：分布于隧道東段賀州方向一帶的望高－楓木斷層(F1)以東地段。下部為紫紅色厚層泥質(zhì)砂巖、頁(yè)巖，夾中厚層砂巖，原生巖石致密堅(jiān)硬，地表常風(fēng)化呈松散的三角形碎粒。中部為灰色、灰白色、灰綠色厚層長(zhǎng)石石英砂巖，中細(xì)粒結(jié)構(gòu)，偶含1～2mm 長(zhǎng)石、石英礫，呈半滾圓～滾圓狀，原生巖石致密堅(jiān)硬，地表風(fēng)化較深，呈灰白色砂土狀。上部為紫紅色厚層狀泥質(zhì)砂巖、砂巖、頁(yè)巖，偶夾薄～中厚層泥質(zhì)灰?guī)r，巖石抗風(fēng)化強(qiáng)度較郁江組(D2y)砂巖弱，地貌上常形成低緩的山坡。本巖性組巖石以淺紫紅色為主，巖層產(chǎn)狀主要為 260176?！?90176?！?0176。～60176。，與下伏中泥盆統(tǒng)郁江組(D2y)地層為斷層接觸。該層在 ZK10～ZK13 鉆孔有揭露，巖性為砂巖、頁(yè)巖、泥質(zhì)砂巖，局部夾灰?guī)r，中～厚層狀，呈互層或夾層出現(xiàn)，按風(fēng)化程度可劃分為強(qiáng)風(fēng)化、弱風(fēng)化和微風(fēng)化：強(qiáng)風(fēng)化帶厚 ，巖石風(fēng)化強(qiáng)烈，組織結(jié)構(gòu)已破壞，巖石風(fēng)化成碎石角礫混粘土狀。其中 ZK1ZK13 號(hào)孔揭露到強(qiáng)風(fēng)化頁(yè)巖夾砂巖，厚 ～，在ZK10 號(hào)孔揭露到 厚的強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)砂巖。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)。其中 ZKZK13 號(hào)孔為灰綠色泥質(zhì)砂巖夾淺灰色砂巖、ZK11 號(hào)孔為灰色灰?guī)r。微風(fēng)化帶在 ZK10 和 ZK12 號(hào)孔均有揭露到，巖性主要為砂巖、泥質(zhì)砂巖，局部夾灰?guī)r及頁(yè)巖。巖石中節(jié)理發(fā)育，被方解石及炭質(zhì)物充填，呈塊碎狀鑲嵌結(jié)構(gòu)。 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(yè)巖及泥質(zhì)條帶，層間結(jié)合較緊密，巖石致密堅(jiān)硬，常形成陡崖或溶溝；下部為深灰色、黃褐色薄層硅質(zhì)頁(yè)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?lái)鋪路面，易剝蝕成小山丘。該層在 ZK7～9 號(hào)鉆孔有揭露，主要為微風(fēng)化灰?guī)r，灰色、綠灰色，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，中～厚層狀，巖石較堅(jiān)硬，裂隙發(fā)育，充填方解石和泥炭質(zhì)，巖石質(zhì)量指標(biāo) RQD 為61～73，巖芯呈柱狀為主，少量碎塊狀。 中泥盆統(tǒng)郁江組 (D2y)：分布于木沖以東，F(xiàn)1 斷層以西地段。底部為灰～深灰色、灰綠色厚層狀砂巖、泥質(zhì)砂巖夾中厚層狀頁(yè)巖，偶夾薄層灰?guī)r；中部為灰色，深灰色，綠色砂質(zhì)頁(yè)巖，夾灰色中厚層泥質(zhì)砂巖；頂部為紫紅色厚層狀泥質(zhì)砂巖、砂質(zhì)頁(yè)巖，偶夾薄層泥質(zhì)灰?guī)r。原生巖石致密堅(jiān)硬，抗風(fēng)化能力強(qiáng)，常形成陡峻的山坡。巖層傾向80186。～120186。，傾角 20186。～50186。，局部有小褶曲。 下泥盆統(tǒng)那高嶺組 (D1n)：分布于木沖山間谷地一帶，巖性有紫紅色厚層砂質(zhì)頁(yè)巖、鈣質(zhì)頁(yè)巖夾紫紅色厚層泥質(zhì)砂巖及中～厚層硅質(zhì)灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r透鏡體。原生巖石致密堅(jiān)硬，地表風(fēng)化后頁(yè)巖呈碎塊狀，硅質(zhì)灰?guī)r及泥質(zhì)灰?guī)r呈灰黃色多孔狀及黃色土狀。與上覆郁江組(D2y)及下覆蓮花山組(D1l)地層為整合接觸。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。 下泥盆統(tǒng)蓮花山組 (D1l)：分布于木沖以西至斷層 F2 間地段，其上與那高嶺組整合接觸，其下因 F2 斷層逆掩上沖而覆蓋于上泥盆統(tǒng)榴江組之上。巖性有紫紅色厚層砂巖、泥質(zhì)砂巖、砂質(zhì)頁(yè)巖，下部有含礫砂巖，中部砂質(zhì)頁(yè)巖較多，巖石致密堅(jiān)硬，常形成陡坡地形。巖層傾向 80186?！?30186。，傾角色 30186?！?5186。，局部有小褶曲。 水文地質(zhì)特征測(cè)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(bǔ)給源。隧道區(qū)地勢(shì)較高，中部一帶南北向山體構(gòu)成區(qū)段內(nèi)東西向分水嶺。由于區(qū)內(nèi)地勢(shì)陡峻，溝谷