【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 控來指導(dǎo)隧道及地下工程設(shè)計(jì)施工的方法和原則。 1． 2． 5 隧道洞身圍巖分級(jí) 1．隧道圍巖 概念 隧道圍巖 是指隧道周圍一定范圍內(nèi)，對(duì)隧道穩(wěn)定性能產(chǎn)生影響的巖體。隧道周圍的地層可以是軟硬不一的巖石，也可以是松散的土，把土視為一種特殊的（風(fēng)化破碎嚴(yán)重的）巖石，所以隧道周圍的地層，不管是土體還是巖體，統(tǒng)稱為圍巖。 2. 隧道洞體圍巖分段原則 根據(jù)巖石的堅(jiān)硬程度和巖體完整程度兩個(gè)基本因素的定性特征和定量的巖體基本質(zhì)量綜合進(jìn)行初步分級(jí)。 3. 隧道圍巖級(jí)別劃分依據(jù) ① 巖石堅(jiān)硬程度劃分 根據(jù)隧道巖石力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)資料，按巖石飽和抗壓強(qiáng)度劃分隧道圍巖，花崗巖為較堅(jiān)硬巖石。 ② 巖石的完整程度 貴州大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 4 頁 根據(jù)地質(zhì) 概況 ， 隧 址區(qū)主要 處于弱 — 微風(fēng)化的花崗巖中 ，結(jié)合程度一般，結(jié)構(gòu)類型為塊狀 或大塊狀 ，因此由聲波測(cè)井成果表明，巖體較 完整 。 ③ 巖體 的結(jié)構(gòu)特征與完整性 巖體結(jié)構(gòu)的完整狀態(tài)是影響圍巖穩(wěn)定性的主要因素，當(dāng)風(fēng)化作用使巖體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，松散，破碎，軟硬不一時(shí)，應(yīng)結(jié)合因風(fēng)化作用造成的各種狀況，綜合考慮確定圍巖的結(jié)構(gòu)完整狀態(tài)。 4. 公路隧道圍巖分級(jí)的出發(fā)點(diǎn) ① 強(qiáng)調(diào)巖體的地質(zhì)特征的完整性和穩(wěn)定性。避免單一的巖石強(qiáng)度指標(biāo)分級(jí)的方法 ； ② 分級(jí)指標(biāo)應(yīng)采用定性和定量指標(biāo)相互結(jié)合的方式； ③ 明確工程目的和內(nèi)容，并且提出相應(yīng)的措施； ④分級(jí)應(yīng)簡(jiǎn)明，便于使用； ⑤應(yīng)考慮吸收其他圍巖分級(jí)的優(yōu)點(diǎn)，并盡量和我國其他工程分級(jí)一致。 1． 3 設(shè)計(jì)指導(dǎo)提綱 1． 3． 1 注意事項(xiàng) (1) 認(rèn)真閱讀任務(wù)書、指導(dǎo)提綱及有關(guān)原始資料，明確設(shè)計(jì)條件和任務(wù)及具體要求； (2) 按照任務(wù)書所給定的條件，考慮設(shè)計(jì)中的技術(shù)問題并提出相應(yīng)的技術(shù)措施； (3) 公路隧道設(shè)計(jì)應(yīng)符合《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范 》（ JTJD702021） 的要求，根據(jù)公路等級(jí)、車道數(shù)目，選定隧道建筑限界，合理確定襯砌內(nèi)輪廓線。設(shè)計(jì)中可參考 公 路隧道設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)圖。使用標(biāo)準(zhǔn)圖時(shí)，應(yīng)注意閱讀圖中的 “ 設(shè)計(jì)說明 ” ，了解其設(shè)計(jì)原則及意圖，以便正確地選用； (4) 設(shè)計(jì)圖繪制應(yīng)符合工程制圖規(guī)范，以使畢業(yè)設(shè)計(jì)文件規(guī)范化。 圖紙應(yīng)整潔、美觀； (5) 說明書應(yīng)書寫工整，文理通順，條理清楚，要求有目錄、章節(jié)，宜隨設(shè)計(jì)進(jìn)程陸續(xù)編寫。 貴州大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 5 頁 1． 3． 2 主要設(shè)計(jì)內(nèi)容及步驟 1．設(shè)計(jì)資料的收集及設(shè)計(jì)條件分析 （ 1）設(shè)計(jì)的依據(jù)、規(guī)模及性質(zhì)。 （ 2）隧道所在地區(qū)的有關(guān)政策、經(jīng)濟(jì)狀況， 包括客貨運(yùn)輸要求、交通量及道路網(wǎng)、城市規(guī)劃、當(dāng)?shù)卣坝嘘P(guān)部門意見等。 （ 3）隧道所在地區(qū)的自然條件。包括所屬的公路區(qū)自然區(qū)劃、當(dāng)?shù)氐淖匀坏乩?、地質(zhì)、水文、氣候等資料。 （ 4）施工條件。包括當(dāng)?shù)氐慕煌?，水電供?yīng)，地材的儲(chǔ)量、質(zhì)量、分布和運(yùn)輸距離等情況。 2. 路線方案比較和選擇 根據(jù)路線起終點(diǎn)和中間控制點(diǎn)，擬定若干路線方案（本次設(shè)計(jì)至少兩個(gè)方案），認(rèn)真分析地形、地質(zhì)、水文氣象、城鄉(xiāng)規(guī)劃以及投資能力等各方面因素，綜合比較各方案的平縱線形、工程數(shù)量和投資，選用既滿足使用要求又經(jīng)濟(jì)合理的路線方案。 隧道幾何設(shè) 計(jì) 合理安排隧道平、縱、橫三方面的關(guān)系，定出隧道中線的確切位置，以滿足隧道各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，保證良好的行車條件。 （ 1）定線和平面線形設(shè)計(jì) 選定線位，在選定的路線上，進(jìn)行平曲線設(shè)計(jì)計(jì)算。 （ 2）縱斷面設(shè)計(jì) 逐段確定道路縱坡，進(jìn)行豎曲線設(shè)計(jì)及高程計(jì)算。 （ 3）橫斷面設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)橫斷面。 根據(jù)原始資料給定的線路條件、地形以及工程地質(zhì)條件，初步設(shè)計(jì)隧道襯砌及洞門結(jié)構(gòu)，位于曲線上的隧道應(yīng)計(jì)算凈空加寬值，公路隧道曲線加寬值的計(jì)算應(yīng)符合《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》（ JTJD792021） 的有關(guān)規(guī)定。 5. 隧道進(jìn)出口里程設(shè)計(jì) 根據(jù)上述隧道結(jié)構(gòu)，結(jié)合地質(zhì)條件所決定的洞口邊仰坡最大開挖高度和路 貴州大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 6 頁 基標(biāo)高，遵照“早進(jìn)洞，晚出洞”的原則，初步定出隧道進(jìn)出口里程。在確定洞口位置的過程中，需要多次前后挪動(dòng)洞口位置反復(fù)比選，以確定最為合理的位置。比選時(shí)應(yīng)將洞門位置和洞門結(jié)構(gòu)綜合考慮，并就可能的方案 (除一般隧道結(jié)構(gòu)外尚有明洞，偏壓，斜交等結(jié)構(gòu)類型 )進(jìn)行比較。最后，按最佳方案改正原定的初步設(shè)計(jì)，將洞口里程確定下來。 布置洞口地段的排水系統(tǒng) (截水天溝等 )，繪制洞口布置圖及洞口相關(guān)工程設(shè)計(jì) 圖 (擋墻、地表錨桿加固等 )。 繪制洞門結(jié)構(gòu)圖，并應(yīng)考慮洞門檢查梯的布置。 8. 隧道襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 根據(jù)隧道和荷載類型的不同，設(shè)計(jì)不同襯砌形式。隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)包括臨時(shí)支護(hù)與永久支護(hù)。一般，可按新奧法原理設(shè)計(jì)，采用復(fù)合式襯砌，以錨桿、噴射混凝土或鋼筋網(wǎng)混凝土、剛拱架為初期支護(hù)，模構(gòu)混凝土或鋼筋混凝土為二次支護(hù)，在兩次襯砌之間設(shè) PVC 復(fù)合防水板作為防水層。 9. 隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)分析與計(jì)算 采用同濟(jì)曙光公路隧道分析軟件檢算有關(guān)隧道襯砌結(jié)構(gòu)。計(jì)算后應(yīng)就計(jì)算成果進(jìn)行分析，必要時(shí)修改設(shè)計(jì)重新 計(jì)算。 10. 隧道結(jié)構(gòu)總體布置 隧道結(jié)構(gòu)總體布置繪制在隧道縱斷面總布置圖中，其主要內(nèi)容有： (1). 隧道名稱、全長，中樁里程； (2). 不同圍巖分界處里程、隧道進(jìn)、出口里程、百米標(biāo)、不同加寬分界點(diǎn)里程、不同襯砌分段里程、附屬設(shè)備中心里程等； (3). 進(jìn)出口路面標(biāo)高、縱斷面變坡點(diǎn)標(biāo)高、百米標(biāo)標(biāo)高； (4). 不同襯砌類型、曲線加寬值及隧道中線偏移值、各段襯砌的長度等。同時(shí)要注意將地質(zhì)較差地段的襯砌向地質(zhì)較好地段延長 5m 以上，例如Ⅴ類圍巖地段的襯砌應(yīng)向與其相接的Ⅳ類圍巖地段延長 5m以上； (5). 各 不同圍巖地段的施工方法等等。 繪制隧道縱斷面總布置圖，注意：圖中應(yīng)預(yù)留總工程數(shù)量表位置，以便 貴州大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 7 頁 將陸續(xù)算出的各工程數(shù)量匯總填入其中；里程一欄應(yīng)標(biāo)注有工程意義的里程； 地面標(biāo)高一欄，應(yīng)標(biāo)注沿線路中線的山體地表面的地形變化點(diǎn)高程，以便對(duì)隧道總體埋深有一個(gè)量化的概念。 確定隧道施工方案，對(duì)有關(guān)工序進(jìn)行說明； ，準(zhǔn)備答辯提綱。 1． 3． 3 設(shè)計(jì)成果 ： (1). 畢業(yè)設(shè)計(jì)具體應(yīng)提供哪些圖表，由指導(dǎo)老師在下達(dá)的畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書中規(guī)定，但應(yīng)滿足最基本的設(shè)計(jì)要求 ，然后根據(jù)具體情況要求學(xué)生選做部分內(nèi)容。 (2).圖表規(guī)格說明：各類設(shè)計(jì)圖紙，除路線平面繪制在所提供的地形圖上外，微機(jī)繪圖采用 A3號(hào)圖紙（ 420 297mm2）繪制，手繪圖采用 A2號(hào)圖紙繪制。圖紙應(yīng)按隧道工程制圖規(guī)范要求繪制。圖題由指導(dǎo)教師統(tǒng)一規(guī)定。答辯后裝訂成冊(cè)上交。 (3).設(shè)計(jì)手段：提倡使用計(jì)算機(jī)編制設(shè)計(jì)文件，但應(yīng)該有少量手工設(shè)計(jì)圖表；使用手工繪圖制表者，必須有部分計(jì)算機(jī)輔助制圖的成果資料或者自編一定數(shù)量的有關(guān)畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容的電腦計(jì)算軟件。 2. 設(shè)計(jì)說明書 按照設(shè)計(jì)內(nèi)容，詳細(xì)說明設(shè)計(jì)依據(jù)，設(shè)計(jì)思想，方 案論證，計(jì)算方法及過程。各種計(jì)算書（例如隧道結(jié)構(gòu)計(jì)算）應(yīng)內(nèi)容完整，過程清楚，裝訂成冊(cè)，作為畢業(yè)設(shè)計(jì)文件附件和設(shè)計(jì)文件同時(shí)提交。 1． 3． 4 設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)要求 1. 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)的要求，認(rèn)真做好設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備工作。 2. 設(shè)計(jì)必須在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下獨(dú)立完成，不得抄襲。 3. 完成設(shè)計(jì)任務(wù)書規(guī)定的設(shè)計(jì)任務(wù)，提交規(guī)定的設(shè)計(jì)成果，經(jīng)指導(dǎo)教師檢查合格后方能參加答辯。 1． 3． 5 設(shè)計(jì)進(jìn)度計(jì)劃大致安排 根據(jù)設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)內(nèi)容，有序安排設(shè)計(jì)進(jìn)度。建議設(shè)計(jì)進(jìn)度安排如下： 貴州大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 8 頁 布置任務(wù)書，學(xué)習(xí)指導(dǎo) 書，制定工作計(jì)劃（ 3月 29 日 4 月 4 日） 2. 隧道路線、隧道洞口選擇與設(shè)計(jì)（ 4月 5日 4月 11 日） 隧道襯砌結(jié)構(gòu)斷面尺寸比選設(shè)計(jì)（ 4月 12 日 5 月 18 日） 隧道襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（ 4月 19 日 5 月 25 日） 5. 學(xué)習(xí)并運(yùn)用公路隧道設(shè)計(jì)與分析軟件（ 4月 26 日 5 月 2 日） 隧道結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算與分析（ 5月 3日 5月 9日） 隧道防排水與其他附屬建筑物設(shè)計(jì)（ 5月 10 日 5月 16日） 8. 隧道洞門結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（ 5月 17 日 5 月 23 日） 隧道施工方案與施工組織（ 5月 24日 5月 30日） 其他設(shè)計(jì)（ 5 月 31日 6月 6日） 1論文整理與答辯（ 6月 7日 6月 11 日） 以上進(jìn)度可由 學(xué)生 根據(jù)設(shè)計(jì)的具體進(jìn)程作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整 貴州大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 9 頁 第二章 隧道平面設(shè)計(jì)、縱斷面設(shè)計(jì) 2． 1 隧道平面設(shè)計(jì) 隧道內(nèi)的路中心線是整個(gè)線路中心線的一個(gè)區(qū)段 ,設(shè)計(jì)時(shí)，首先滿足整個(gè)線路的各種技術(shù)指標(biāo)，而隧道內(nèi)的環(huán)境比露天要差，無論汽車運(yùn)營還是維修養(yǎng)護(hù)，都處于不利條件下， 所以，在設(shè)計(jì)隧道內(nèi)的線路時(shí)，除遵照露天線路所規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)以外，為了適應(yīng)隧道的特點(diǎn)還要附加一些技術(shù)要求。 2． 1． 1 平面設(shè)計(jì)的一般要求 很明顯，線路是越直越好。線路順直，則距離短，行車 速度快，在隧道內(nèi)，就更是這樣。隧道位于曲線上將有以下缺點(diǎn)： 曲線隧道的建筑界限需要加寬開尺寸相對(duì)加大，不但加大了開挖土石方數(shù)量。也增加了襯砌的圬工量。曲線上，隧道斷面是變化的，不同斷面上的支護(hù)和襯砌尺寸不一致，因而施工時(shí)技術(shù)上較直線復(fù)雜。因?yàn)槎瓷韽澢?，洞壁?duì)汽車的阻力大，使通風(fēng)條件變差。由于曲線關(guān)系，洞內(nèi)進(jìn)行施工測(cè)量時(shí)，操作變的復(fù)雜，精度也有所降低。曲線隧道的維修養(yǎng)護(hù)工作條件不如直線隧道，而反向曲線隧道的條件比曲線隧道的更差。 2． 1． 2 隧道洞口選擇 隧道位置選定后，隧道長度由它的兩端洞口位置確定，洞口是隧 道的咽喉，有是隧道施工中的通道。洞口位置選擇是否合理，將對(duì)隧道的施工工期、造價(jià)、運(yùn)營安全產(chǎn)生重要影響。所以隧道線路的設(shè)計(jì)中，洞口位置的選擇是一項(xiàng)重要的工作。 理想的洞口位置應(yīng)選在地質(zhì)條件良好，地勢(shì)開闊，施工方便，技術(shù)、經(jīng)濟(jì)合理之處。隧道洞口不宜設(shè)在滑坡、坍塌、巖堆、危巖落石、泥石流等不良地質(zhì)及排水困難的溝谷低洼處或不穩(wěn)定的懸崖陡壁下，應(yīng)遵循“早進(jìn)晚出”的原則，合理選定洞口位置，避免在洞口行成高邊坡和高仰坡。 2． 2 隧道縱斷面設(shè)計(jì) 隧道縱斷面是隧道中心線展直后在垂直面上的投影。隧道內(nèi)線路坡度可設(shè)置為單面坡或人 字坡兩種。根據(jù)隧道所在公路的總體高程要求及地質(zhì)條件等綜合情 貴州大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 10 頁 況， JT11 號(hào)公路隧道采用單面坡式隧道。 2． 2． 1 隧道縱斷面設(shè)計(jì)的一般規(guī)定 隧道內(nèi)縱斷面線形應(yīng)考慮行車安全性，運(yùn)營通風(fēng)規(guī)模，施工作業(yè)效率和排水要求，《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》（ JTG D70 — 2021）得隧道縱坡不小于 % 一般情況不應(yīng)大于 3%；受地形等條件限制時(shí)，高速公路、一級(jí)公路的中短隧道可適當(dāng)加大，但不宜大于 4%；短于 100m 的隧道縱坡可該公路隧道外路線的指標(biāo)相同。當(dāng)采用較大縱坡時(shí)，必須對(duì)行車安全、 通風(fēng)設(shè)備和運(yùn)營費(fèi)用、施工效率的影響等作充分的技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合論證。 隧道縱坡形式有：?jiǎn)纹潞腿俗制?。（如圖 ） 人字坡單坡 圖 隧道縱坡形式 （ 1） 單坡多于線路緊坡地段或是展線的地區(qū)，因?yàn)閱纹驴梢誀?zhēng)取高程，當(dāng)隧道處于單坡上時(shí)，兩洞口的高差較大，由此產(chǎn)生的氣壓差和熱位差就能促進(jìn)進(jìn)洞的自然通風(fēng)，在施工過程中，低位洞口有利挖掘廢渣的運(yùn)出，運(yùn)輸動(dòng)力消費(fèi)低，產(chǎn)生的廢氣少，水也自然的順坡道排出；而高位洞口不利，因其是向下坡方向掘進(jìn)，出渣、排水不便車輛排除廢氣多。 （ 2） 隧道內(nèi) 的縱坡變換不益過大、過頻，以保證行車安全視距和舒適性。縱坡變更的凸形豎曲線和凹形豎曲線的最小半徑和最小長度應(yīng)符合《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》（ JTG D70— 2021），見表 設(shè)計(jì)時(shí)速為 80km/h 隧道內(nèi)豎曲線最小半徑和最小長度。 表 （ m） 凸形豎曲線半徑 凹形豎曲線半徑 豎曲線長度 一般值 極限值 一般值 極限值 4500 3000 3000 2021 70 貴州大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 11 頁 第三章 隧道結(jié)構(gòu)橫斷面 3． 1 隧道斷面形狀設(shè)計(jì)時(shí)需考慮的因素 (1) 隧道的內(nèi)輪廓必須符合隧道建筑限界，結(jié)構(gòu) 的任何部位都不應(yīng)侵入限界以內(nèi)。 (2) 采用的施工方法能確保斷面形狀及尺寸有利于隧道的穩(wěn)定。 (3) 從經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)出發(fā)，內(nèi)輪廓線應(yīng)盡量減小 洞 室的體積，即使土石開挖量與圬工砌筑量為最省。因此，內(nèi)輪廓線一般緊貼限界。但其形狀又不能如限界般曲折，要平順圓滑，以使結(jié)構(gòu)在受力及圍巖穩(wěn)定方面均處于有利條件。 (4) 結(jié)構(gòu)的軸線應(yīng)盡可能符合在荷載作用下所決定的壓力線。 3． 2 主要設(shè)計(jì)步驟 襯砌斷面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大致可分為以下四個(gè)步驟：