【文章內容簡介】 km，其中隧道累計長度 5km 多，、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)。由于隧道造價較高，運營管理相對復雜，所以各地對隧道建設都十分重視。與發(fā)達國家相比，我國的公路隧道建設起步較晚。80 年代前，僅個別公路上設有一些短隧道。80 年代中后期，首先在我國經(jīng)濟較為發(fā)達的東南沿海地區(qū)出現(xiàn)了長度超千米的公路隧道，如深圳的梧桐山隧道長 2km 多，首次在我國采用全橫向通風。進入 90 年代，公路的迅速發(fā)展對公路隧道提出了越來越高的要求，隧道建設的意義與作用也不斷加大。到 1996 年底，我國建成的的山嶺公路隧道為3160m，即中梁山隧道。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。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。隨著公路隧道長度的不斷增加，設計、施工和管理的難度也逐漸增加。例如，二郎山隧道位于嚴寒的川藏線，設計中通風方案選擇就十分困難，施工中又遇高地應力和巖爆等，運營管理中將要解決低溫通風、隧道滲漏結冰等工程問題。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費用，改善通風效果，在國內首次采用豎井送排風通風方案。為此前期進行了大量的實驗研究工作 國外公路隧道發(fā)展狀況近代隧道興起于運河時代，從 17 世紀起，歐洲陸續(xù)修建了許多運河隧道。起戰(zhàn)法國的馬爾派斯運河隧道，建于 16781681 年長 157m 他可能是暈火藥開鑿的最早用火藥開鑿的航運隧道。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。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。18951906 已經(jīng)出現(xiàn)了長 穿越阿爾卑斯山的最大鐵路隧道。目前最長的鐵路隧道已達 。第一座用于現(xiàn)代交通的水底隧道是 1807 年開工的英國泰晤士河下公路隧道，施工過程中該隧道因水患而停工 1823 年由法國工程師渤呂奈爾接手，歷時 18 年盾構完成。我國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 世紀初歐洲的法意瑞士等國就已在山區(qū)修建公路隧道，2022 年初投入運營的挪威西部的拉達爾隧道長 是目前世界上最長的公路隧道。 設計內容 主要研究的內容對平鐘高速公路木沖左線隧道主題結構與施工方案進行設計，內容主要有：：包括機構設計依據(jù)的主要規(guī)范規(guī)程及設計應最遵循的主要原則：包括工程的設計范圍，工程地質概述3．主體結構設計：包括隧道內部凈空的確定，工程材料，結構斷面形式及尺寸初步擬定。4．初期支護及二次襯砌設計：確定初期的支護參數(shù)，對隧道襯砌結構進行檢算。包括計算模型的確定，荷載取值，計算結果與分析，襯砌配筋，強度及裂縫寬度計算。利用商業(yè)有限元結構計算程序進行計算。要求熟練掌握計算過程，獲得正確計算結果。5．施工方案設計：施工方法選擇及施工方案設計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行翻譯 基本要求1．綜合運用所學專業(yè)理論知識和基本技能，解決實際問題，進一步提高運算，制圖以及使用技術資糧的技巧。2．樹立正確的工程設計思想，培養(yǎng)實事求是，謹慎，刻苦鉆研，勇于創(chuàng)新的科研態(tài)度和精神。3．掌握調查研究，理論分析，設計計算等學習方法，養(yǎng)成即能獨立思考，又能相互密切合作的態(tài)度4．對一般公路隧道設計內容，組成及施工方法有比較全面的了解。第 2 章 設計的原則和標準 設計依據(jù)①《公路工程技術標準》JTJ00197②《公路隧道設計規(guī)范》JTJ02690③《公路隧道通風照明設計規(guī)范》④《公路抗震設計規(guī)范》JTJ00489⑤《公路水泥混凝土路面設計規(guī)范》JTJ01294⑥《鋼筋混凝土設計原理》⑦《爆破新技術與現(xiàn)場安全管理及強制性標準》 主要技術指標設計行車速度：100km/h設計交通量：2025 年交通量 26006 輛/日(小車)隧道建筑限界 凈寬： 凈高 5mCO 設計濃度 正常行駛時 δco=250ppm 交通堵塞時 δco=300ppm(20min)煙霧設計濃度 正常行駛時 K= 事故時 K=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。根據(jù)《公路隧道設計規(guī)范》(JTJ02690)和隧道所在路段的地形條件，隧道設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)。隧道建筑限界寬為 米，緊急停車帶處斷面加寬 米，高為 5 米，采用單心圓斷面，半徑為 R= 米，最大埋深為 357 米。本隧道位于兩個標段 9 標、10 標范圍內，標段的劃分右線以 YK22+470、左線以ZK22+470 為界，小于該樁號部分路段屬于 9 標，大于該樁號部分路段屬于 10 標。 工程地質及水文地質 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，標高 540587m ，屬侵蝕構造低山壟脊谷地地貌，山體走向近南北向。區(qū)域地勢中部高陡，兩端低緩。隧道通過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 35186。～45186。中部偏西方向為剝蝕侵蝕較深的近南北向木沖溝谷。地段內以侵蝕地貌為主，溯源侵蝕強烈，故地形陡峻、溝谷密布，相對高差可達百佘米，其溝谷多呈樹枝狀，放射狀。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。進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。 地質構造測區(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，區(qū)域地質構造較復雜。隧道區(qū)受地質構造的影響較嚴重，局部很嚴重，推測該斷層在隧道地段內可能會形成數(shù)米至十多米的擠壓破碎(裂)帶。設計隧道正交山體及主要構造線和巖層走向。 褶皺：據(jù)區(qū)域地質資料，測區(qū)位于鐘山至沙田短軸向斜的西翼，區(qū)內地層主要傾向東，測區(qū)東側地段由于壓扭性斷層 F1 的擠壓推覆作用，在硬質和較軟質巖石相間的郁江組(D2y)地層中形成次級向斜及褶曲，其軸向與主要構造線一致呈南北向。 斷層：根據(jù)區(qū)域地質資料和地面調查及綜合初勘物探勘察出現(xiàn)明顯的異常特征推斷，設計隧道經(jīng)過區(qū)段內有 2 條區(qū)域性斷層(FF2)和 2 條次級斷層通過。斷層走向近南北向，與隧道軸向近垂直?，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。，為一西盤上升，東盤下降的逆斷層。在測區(qū)外賀州口北邊去木沖山路下的山溝中，可見該斷層影響帶的構造形跡，郁江組(D2y)地層中的灰?guī)r被擠壓呈透鏡體并被黑色碳質泥質物充填，兩側地層明顯缺失，中泥盆統(tǒng)郁江組(D2y)逆沖在下侏羅統(tǒng)石梯組(J1s)之上。推測該斷層在隧道地段內可能會形成數(shù)米至十多米的擠壓破碎(裂)帶。F2 斷層：屬涼亭至雅珠頂壓扭斷層的中段，位于測區(qū)西側近同古方向的隧道口，推測在 ZK21+000，據(jù)區(qū)域地質資料，斷層傾向東，傾角在 30186。～35186。 間，屬逆斷層，地段內可見東盤蓮花山組(D1l)砂巖逆沖于西盤榴江組(D3l)灰?guī)r之上。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，旁側蓮花山(D1l)砂巖有明顯的擠壓現(xiàn)象，兩側地形地貌類型不同。由于斷層分布在隧道通過地帶較硬質的砂巖和石灰?guī)r中，推測斷裂帶以擠壓破碎為主，破碎巖石及影響帶寬度可達數(shù)米以上。FF4 斷層：推斷 F3 從 ZK22+575 一帶通過，F(xiàn)4 從 ZK21+810 一帶通過。其共同特點是，剖面上斷層通過點出現(xiàn)明顯的綜合物探異常，推斷為性質不明的隱伏斷層。 節(jié)理裂隙：據(jù)地面調查及鉆孔揭露，隧道區(qū)內巖石受構造擠壓作用強烈，節(jié)理裂隙發(fā)育，局部很發(fā)育，以構造型節(jié)理裂隙為主，多呈閉合～微張，隙間為方解石及炭質物充填。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?！?0186。 之間，傾向北西，傾角 55186?！?5186。，②走向在 70186。～90186。 之間，傾向北西，傾角 60186?！?0186。，③走向在 0186。～20186。 之間，傾向南東，傾角 60186?！?0186。 之間。 地層巖性測區(qū)內分布地層以泥盆系為主，東側有少量的侏羅系地層，巖石以砂頁巖為主，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，成分主要為砂頁巖碎屑，棱角～次棱角狀，粒徑 2～10cm為主，呈稍密實狀。區(qū)內一般都有分布，厚 0～ 不等。在賀州洞口區(qū)一帶的ZK10～13 號鉆孔揭露厚度為 ～。 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，呈稍密中密實狀，亞粘土呈硬～可塑狀，碎(塊)石成分主要為砂頁巖，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砂巖、頁巖，夾中厚層砂巖，原生巖石致密堅硬，地表常風化呈松散的三角形碎粒。中部為灰色、灰白色、灰綠色厚層長石石英砂巖，中細粒結構，偶含1～2mm 長石、石英礫，呈半滾圓～滾圓狀，原生巖石致密堅硬，地表風化較深，呈灰白色砂土狀。上部為紫紅色厚層狀泥質砂巖、砂巖、頁巖，偶夾薄～中厚層泥質灰?guī)r，巖石抗風化強度較郁江組(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。∠20176。～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、頁巖、泥質砂巖，局部夾灰?guī)r，中～厚層狀，呈互層或夾層出現(xiàn)，按風化程度可劃分為強風化、弱風化和微風化：強風化帶厚 ，巖石風化強烈，組織結構已破壞，巖石風化成碎石角礫混粘土狀。其中 ZK1ZK13 號孔揭露到強風化頁巖夾砂巖，厚 ～，在ZK10 號孔揭露到 厚的強風化泥質砂巖。弱風化帶厚度 ～,，巖石中節(jié)理裂隙發(fā)育，多閉合狀，部分微張，被泥質充填，呈碎石狀鑲嵌結構。其中 ZKZK13 號孔為灰綠色泥質砂巖夾淺灰色砂巖、ZK11 號孔為灰色灰?guī)r。微風化帶在 ZK10 和 ZK12 號孔均有揭露到，巖性主要為砂巖、泥質砂巖，局部夾灰?guī)r及頁巖。巖石中節(jié)理發(fā)育，被方解石及炭質物充填，呈塊碎狀鑲嵌結構。 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～中厚層扁豆狀灰?guī)r、灰?guī)r夾薄層鈣質頁巖及泥質條帶，層間結合較緊密，巖石致密堅硬，常形成陡崖或溶溝；下部為深灰色、黃褐色薄層硅質頁巖、硅質巖、砂巖，微層理發(fā)育，地表易風化呈三角形碎塊，當?shù)鼐用裢趤礓伮访妫讋兾g成小山丘。該層在 ZK7～9 號鉆孔有揭露，主要為微風化灰?guī)r，灰色、綠灰色，隱晶質結構，中～厚層狀，巖石較堅硬，裂隙發(fā)育，充填方解石和泥炭質，巖石質量指標 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、泥質砂巖夾中厚層狀頁巖，偶夾薄層灰?guī)r；中部為灰色，深灰色，綠色砂質頁巖，夾灰色中厚層泥質砂巖；頂部為紫紅色厚層狀泥質砂巖、砂質頁巖，偶夾薄層泥質灰?guī)r。原生巖石致密堅硬，抗風化能力強，常形成陡峻的山坡。巖層傾向80186?！?20186。，傾角 20186?！?0186。，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頁巖、鈣質頁巖夾紫紅色厚層泥質砂巖及中～厚層硅質灰?guī)r、泥質灰?guī)r透鏡體。原生巖石致密堅硬，地表風化后頁巖呈碎塊狀，硅質灰?guī)r及泥質灰?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、泥質砂巖、砂質頁巖，下部有含礫砂巖，中部砂質頁巖較多，巖石致密堅硬，常形成陡坡地形。巖層傾向 80186?！?30186。，傾角色 30186?！?5186。，局部有小褶曲。 水文地質特征測區(qū)屬亞熱帶季風氣候，年均降雨量 1500～1800mm，為區(qū)域地下水的補給源。隧道區(qū)地勢較高，中部一帶南北向山體構成區(qū)段內東西向分水嶺。由于區(qū)內地勢陡峻，溝谷