【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 車道的 100km/h內(nèi)輪廓圖（有仰拱） 隧道緊急停車帶設(shè)計(jì) 雖然 該隧道屬于 短 隧道， 根據(jù) 《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范（ JTG D702020） 》的規(guī)定 在隧道中應(yīng) 可不 設(shè)置緊急停車帶 ，但為了保險(xiǎn)起見，該隧道設(shè)置緊急停車帶一道 。 依據(jù) 《公XXX 公路隧道設(shè)計(jì) 8 路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范（ JTG D702020） 》的相關(guān) 規(guī)定， 該緊急停車帶的寬為 ，長(zhǎng)為 40m。緊急停車帶的 內(nèi)輪廓圖如圖 ，詳圖見 設(shè)計(jì)圖紙 2。 圖 兩車道的 100km/h緊急停車帶內(nèi)輪廓圖（有仰拱） 2020 屆土木工程專業(yè)學(xué)位畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 9 第三章 公路隧道通風(fēng)設(shè)計(jì) 隧道通風(fēng)要求 單向交通的隧道設(shè)計(jì)風(fēng)速不宜大于 10m/s，特殊情況可取 12m/s；雙向交通的隧道設(shè)計(jì)風(fēng)速不應(yīng)大于 8m/s；人車混合通行的隧道設(shè)計(jì)風(fēng)速不應(yīng)大于 7m/s。 風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的噪音及隧道中廢氣的集中排放均應(yīng)符合環(huán)保的有關(guān)規(guī)定。 確定的通風(fēng)方式在交通條件等發(fā)生變化時(shí)，應(yīng)具有較高的穩(wěn)定性，并便于防災(zāi)時(shí)的氣流組織。 隧道內(nèi)營(yíng)運(yùn)通風(fēng)的主流方向不應(yīng)頻繁變化。 隧道內(nèi)污染空氣的稀釋標(biāo)準(zhǔn) 隧道通風(fēng)主要應(yīng)對(duì)一氧化碳（ co）、煙霧和異味進(jìn)行稀釋。 co設(shè)計(jì)濃度 （ 1）采用全橫向通風(fēng)方式與半橫向通風(fēng)方式時(shí)， co設(shè)計(jì)濃度可按下表 1 取值；采用縱向通風(fēng)方式時(shí)， co 設(shè)計(jì)濃度可按表 1所列各值提高 50ppm 取值。 表 co 設(shè)計(jì)濃度 ? 隧道長(zhǎng)度（ m） ≤ 1000 ≥ 3000 ? (ppm) 250 200 注：隧道長(zhǎng)度為 1000m～ 3000m 時(shí)，可按插入法取值。 （ 2）交通阻 滯（隧道內(nèi)各車道均以怠速行駛，平均車速為 10Km/h） 時(shí)，阻滯段的平均 co 設(shè)計(jì)濃度可取 300ppm，經(jīng)歷時(shí)間不超過 20min。阻滯段的計(jì)算長(zhǎng)度不宜大于 1km。 （ 3）人車混合通行的隧道，長(zhǎng)度不宜超過 2020m，其 co設(shè)計(jì)濃度應(yīng)按表 2取值。 表 co 設(shè)計(jì)濃度 ? 隧道長(zhǎng)度（ m） ≤ 1000 ≥ 2020 ? (ppm) 150 100 注：隧道長(zhǎng)度為 1000m～ 2020m 時(shí)，可按插入法取值。 煙霧設(shè)計(jì)濃度 （ 1） 采用鈉燈光源時(shí)，煙霧設(shè)計(jì)濃度應(yīng)按表 3 取值；采用熒光燈光源時(shí)，煙霧設(shè)計(jì)濃度應(yīng)提高一級(jí)。 XXX 公路隧道設(shè)計(jì) 10 表 煙霧設(shè)計(jì)濃度 K 設(shè)計(jì)行車速度（ Km/h） 100 80 60 40 K(m1) （ 2）當(dāng)煙霧濃度達(dá)到 ，應(yīng)按采取交通管制等措施考慮。 （ 3）隧道內(nèi)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)維修時(shí)，應(yīng)按現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際煙霧濃度不大于 m1考慮。 需風(fēng)量計(jì)算 一般規(guī)定 （ 1）通風(fēng)設(shè)計(jì)中，車輛有害氣體的排放量以及與之對(duì)應(yīng)的交通量都應(yīng)有明確的遠(yuǎn)景設(shè)計(jì)年限， 兩者應(yīng)相匹配。計(jì)算近期的需風(fēng)量及交通通風(fēng)時(shí)應(yīng)采用相應(yīng)年份的交通量。 （ 2）確定需風(fēng)量時(shí)，應(yīng)對(duì)計(jì)算行車速度以下各工況車速按 20Km/h 為一檔分別進(jìn)行計(jì)算，并考慮交通阻滯狀態(tài)，取其較大者作為設(shè)計(jì)需風(fēng)量。 （ 3）在雙向交通隧道中，上坡較長(zhǎng)方向的交通量按設(shè)計(jì)交通量的 60%進(jìn)行計(jì)算。 計(jì)算 co排放量 ?? ????????? nm mmivdacoCO fNLfffqQ 16 )( 1 )( 1 6 ???????????????? ? ??????? sm / 35??? 計(jì)算稀釋 co所需風(fēng)量 600)( 10???? TTPP COcor e q ? 65 10273 ????? ? sm / 3? 計(jì)算煙霧排放量 ?? ?????????? nm VImmVIivVIhdVIaVIVI fNLffffqQ 1 )()()()(6 )( 1 )( 1 6 ???????????????2020 屆土木工程專業(yè)學(xué)位畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 11 7670 ??? sm / 24??? 計(jì)算稀釋煙霧所需風(fēng)量 ? ? K VIVIreq ? 4??? sm / 3? 通風(fēng)計(jì)算 一般規(guī)定 （ 1）在所設(shè)計(jì)的通風(fēng)系統(tǒng)中，風(fēng)機(jī)及交通通風(fēng)力提供的風(fēng)壓和風(fēng)量必須滿足需風(fēng)量的要求。 （ 2）應(yīng)根據(jù)通風(fēng)計(jì)劃，初步計(jì)劃、技術(shù)設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)等不同階段，進(jìn)行粗略或詳細(xì)的通風(fēng)計(jì)算。 （ 3）在隧道通風(fēng)計(jì)算中可把空氣作為不可壓縮流體對(duì)待；隧道內(nèi)的空氣流可作為不隨時(shí)間變化的恒定流處理，且視汽車行駛也為恒定流。 （ 4）隧道壁面摩阻損失系數(shù)及入口損失系數(shù)應(yīng)根據(jù)隧道或風(fēng)道的斷面當(dāng)量直徑或壁面糙率以及風(fēng)道結(jié)構(gòu)形狀等取值，當(dāng)為混凝土壁面時(shí)常用損失系數(shù)可按表 4 取值。 表 損失系數(shù) 隧道壁面摩阻損失系數(shù) r? 主風(fēng)道（含豎井）壁面摩阻損失系數(shù) eb ??、 連接風(fēng)道壁面摩阻損失系數(shù) d? 隧道入口損失系數(shù) e? （ 5）通風(fēng)設(shè)計(jì)中應(yīng)盡可能減少風(fēng)道斷面積變化和轉(zhuǎn)變次數(shù)，損失系數(shù)的取值應(yīng)充分考慮隧道和風(fēng)道壁面粗糙程度、結(jié)構(gòu)形式。 （ 6）交通通風(fēng)力必須針對(duì)具體工程的通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行分 析。交通通風(fēng)力在交通阻塞XXX 公路隧道設(shè)計(jì) 12 或雙向交通情況下宜作為阻抗力考慮；在單向交通情況下宜作為推力考慮。 （ 7）應(yīng)針對(duì)計(jì)算行車速度以下各工況車速分別計(jì)算汽車交通通風(fēng)力。 計(jì)算自然風(fēng)阻力 （ 1）在通風(fēng)計(jì)算中，一般可將自然通風(fēng)作為阻力考慮。 （ 2）自然風(fēng)阻力的計(jì)算 隧道斷面當(dāng)量直徑 隧道斷面周長(zhǎng) rr AD ?? 4 40804?? m8? 自然風(fēng)阻力 2e 21 nrrm VDLP ??????? ??? ）（ ???????? ???? ??? 2/ mN? 計(jì)算交通通風(fēng)力 tVLNn ??? 3600 2982600??? ? 汽車等效阻抗面積 ? ? clclCSCSm ArArA ?? ??????? 111 ? ? ??????? ?? m? 交通通風(fēng)力 2020 屆土木工程專業(yè)學(xué)位畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 13 ? ?22 rtrmt VVnAAP ?????? ? 2)( ????? ?? 2/ mN? 計(jì)算通風(fēng)阻抗力 22)1( rrrer VDLP ??????? ??? )( ?????? ??? 2/ mN? 隧道通風(fēng)方式和風(fēng)機(jī)的選擇 因隧道中所需風(fēng)機(jī)提供的風(fēng)壓 tmr PPPP ??????? ??? 2/ mN?? 因?yàn)樵撝禐樨?fù)數(shù)，因此該公路隧道采用機(jī)械通風(fēng)便可以滿足通風(fēng)的要求，但因該隧道內(nèi)設(shè)有緊急停車帶，為了將聚集在緊急停車帶處的污染空氣排出和應(yīng)對(duì)突發(fā)情況，設(shè)置一組（ 2臺(tái)） 900 型射流風(fēng)機(jī)。 XXX 公路隧道設(shè)計(jì) 14 第四章 洞門設(shè)計(jì) 洞口地質(zhì)條件 隧道洞口（進(jìn)口）圍巖級(jí)別為Ⅳ級(jí)，巖性為強(qiáng)風(fēng)化下帶～弱風(fēng)化玄武巖為主，巖石柱狀節(jié)理很發(fā)育，巖質(zhì)較硬，完整性差。隧道洞口（出口）隧道圍巖級(jí)別為Ⅳ級(jí)巖性為強(qiáng)風(fēng)化下帶～弱風(fēng)化玄武巖為主，巖石柱狀節(jié)理很發(fā)育， 巖質(zhì)較硬，完整性差 。因此，洞門處仰坡應(yīng) 采取 防護(hù)措施。 洞門的設(shè)計(jì)方案 洞門形式的選擇 本隧道按隧道分類屬 短 隧道，基本服從于路線走向，路線與地形等高線基本正交，洞門按受力結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。洞門形式結(jié)合實(shí)際地形、地質(zhì)情況選定。根據(jù)洞門所處地段的地形地貌及工程地質(zhì)條件，遵從 “ 早進(jìn)洞，晚出洞 ” 的設(shè)計(jì)原則，并考慮洞門的實(shí)用、經(jīng)濟(jì)、美觀等因素，因此本隧道使用 翼 墻式洞門 。 洞門構(gòu)造要求 按《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》（ JTG2020），洞門構(gòu)造要求為： （ 1）洞口仰坡坡腳至洞門墻背的水平距離不宜小 于 ，洞門端墻與仰坡之間水溝的溝底至襯砌拱頂外緣的高度不小于 ，洞門墻頂高出仰坡腳不小于 。 （ 2）洞門墻應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置伸縮縫、沉降縫和泄水孔；洞門墻的厚度可按計(jì)算或結(jié)合其他工程類比確定。 （ 3）洞門墻基礎(chǔ)必須置于穩(wěn)固地基上，應(yīng)視地基及地形條件，埋置足夠的深度，保證洞門的穩(wěn)定。基底埋入土質(zhì)地基的深度不小于 ，嵌入巖石地基的深度不小于；基底標(biāo)高應(yīng)在最大凍結(jié)線以下不小于 ?；茁裰蒙疃葢?yīng)大于墻邊各種溝、槽基底的埋置深度。 （ 4）松軟地基上的基礎(chǔ)，可采取加固基礎(chǔ)措施。洞 門結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足抗震要求。 洞門結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 洞門類型選擇 本隧道進(jìn)口端和出口端洞口圍巖基本相同，為Ⅳ級(jí)圍巖，地質(zhì)狀況一般，擬采用翼墻式洞門。 2020 屆土木工程專業(yè)學(xué)位畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 15 洞門穩(wěn)定性及強(qiáng)度檢算 進(jìn)口洞門的檢算：進(jìn)口采用帶耳墻翼墻式洞門，見圖 ： Ⅲ Ⅱ 圖 1m 的條帶“Ⅰ“，按擋土墻檢算偏心、強(qiáng)度及穩(wěn)定性。 “Ⅱ“作為檢算條帶，檢算其截面偏心和強(qiáng)度。 “Ⅲ“的滑動(dòng)穩(wěn)定性。 檢算條帶“Ⅰ” Ⅰ 圖 XXX 公路隧道設(shè)計(jì) 16 壓力的計(jì)算 （ 1）各項(xiàng)物理學(xué)指標(biāo) 060?? 24?? KN/m3 f= ?? ?? ?? Mpa 水泥砂漿砌片石 322 /a kN m? ? （ 2）土壓力系數(shù) )(? 的計(jì)算： )t a nt a n1(t a n)t a n1(t a n )t a nt a n1)(t a n)( t a nt a n)( t a nt a n1(t a nt a nt a nt a n 222????? ??????????? ??? ??????? ???? ??????? ?? )()tantan1)(t a n( )tantan1)(tan(t a n ?? ????? ??? ???? ????? （ 3）土壓力的計(jì)算： 2/ mKNHH ????? ??? mKNHE / 22 ?????? ?? mKNHbG / ????? ? 2 穩(wěn)定性及強(qiáng)度的檢算： （ 1） 傾覆穩(wěn)定的驗(yàn)算： mmKNM y /)( ??????? mmKNM /0 ????? ???? ?? MMK y 滿足傾覆穩(wěn)定的要求。 （ 2） 滑動(dòng)穩(wěn)定的驗(yàn)算： ????? ?? ENfK C 滿足滑動(dòng)穩(wěn)定的要求。 2020 屆土木工程專業(yè)學(xué)位畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 17 （ 3）合力的偏心距的驗(yàn)算： ????? ? ?? N MMC y ???????? BCBe 滿足基底合力的偏心距。 （ 4）基底壓應(yīng)力的驗(yàn)算： 6Be? )61(m inm a x BeB N ?? ?、? ? ? MP aKP aB eB N ) ( )61(m a x ???????? ? ??MP aKP aB eB N ][) ( )61(m i n ???????? ? ?? 滿足基底壓應(yīng)力的要求。 檢算條帶“Ⅱ” 1 土壓力的計(jì)算： 由以上計(jì)算知： ?? ????? ??? HH 22 ???????? ?? HE ??????? HbG ? 2 墻身截面偏心的驗(yàn)算： ,23)3121( ?????? HEM 偏心距 be ?????? NMeb 滿足墻身截面偏心的要求。 應(yīng)力 ? )2 (2154)61( ??????? bebNWMFN b? M P aK P a ][ a x ??? ?? XXX 公路隧道設(shè)計(jì) 18 M P aK P a ][ in ??? ?? 滿足墻身截面強(qiáng)度的要求。 檢算條帶“Ⅲ” 1 土壓力的計(jì)算 由以 上計(jì)算知 ?? ????? ??? HH ????? HH HH ?? 11 1 ???????? HE H? )()(22 1 ???????????? HE H? 21 EEE ?? ??? ??????? bHG ? 222 ???????? bHG ? 21 GGG ?? =+= 2滑動(dòng)穩(wěn)定的驗(yàn)算： ????? ?? ENfK C 滿足滑動(dòng)穩(wěn)定的要求。 綜合以上檢算結(jié)果，翼墻、端墻均滿足規(guī)范要求，故該設(shè)計(jì)合理。 2020 屆土木工程專業(yè)學(xué)位畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 19 第五章 隧道洞身初期支護(hù)設(shè)計(jì) 支護(hù)形式的選擇及參數(shù)確定 由于 該公路 隧道為高速公路隧道，隧道洞 口處 圍巖級(jí)別為 Ⅳ 級(jí)，隧道洞身圍巖為 Ⅳ 、Ⅲ 、Ⅱ 級(jí)圍巖，其中 Ⅳ 級(jí)圍巖分布在隧道進(jìn)出口段長(zhǎng)度為 35m范圍內(nèi) ， Ⅲ 級(jí)圍巖長(zhǎng)度為90m， Ⅱ 級(jí)圍巖長(zhǎng)度為 155m， Ⅳ 級(jí) 圍巖一般無自穩(wěn)能力成洞條件差 可能 發(fā)生中大塌方，Ⅲ 級(jí)圍 巖自穩(wěn)能力差成洞條件 較好