【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足城市交通的發(fā)展需求，我國(guó)的各重要城市常常出現(xiàn)交通擁擠的現(xiàn)象，同時(shí)過長(zhǎng)的的通行時(shí)間嚴(yán)重阻礙各經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)之間的交流和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，因此發(fā)展地鐵等成為 一個(gè)解決交通問題的重要工具，它不但可以承受具大的交通量，還可以縮短各城市的距離大大提高運(yùn)行效 率，全面促進(jìn)城市的經(jīng)濟(jì)繁榮。我國(guó)提出了大力發(fā)展 西部地區(qū) 經(jīng)濟(jì) 的戰(zhàn)略規(guī)劃， 所謂要致富先修路，解決路的問題就解決了經(jīng)濟(jì)發(fā)展的大部分問題。而我國(guó)的西部基本上是山區(qū)，在修鐵路和高速公路的時(shí)候必須穿越許多的山地，因此必須修建大量的隧道，我們從宜鐵路恩施段就可清楚看到這種現(xiàn)象。在 這種形勢(shì)下 ，對(duì)隧道工程的需求將 會(huì)越來越 大，隧道 工程的數(shù)量 將 大幅度增加 ，隧道 的長(zhǎng)度 也將 明顯增 長(zhǎng)。 因此，通過結(jié)合工程實(shí)際進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)，有助于我們?cè)诔浞挚紤]的經(jīng)濟(jì)、地質(zhì)、文化等方面因素情況下制定合理的隧道設(shè)計(jì)方法，為今后的工作累積經(jīng)驗(yàn)，打下基 礎(chǔ)。 本隧道的設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括方案的比選，隧道 平面、縱斷面、橫斷面的設(shè)計(jì) ；隧道襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算；洞門的設(shè)計(jì)；隧道照明、隧道通風(fēng)的計(jì)算；確定合適的施工工藝 。 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 2 杵嶺隧道方案 確定 下面我將從工程設(shè)置目的，綜合分析了工程所在位置的地形、地質(zhì)工程條件、環(huán)境、安全、經(jīng)濟(jì)、合理、環(huán)保的原則，同時(shí)考慮投入使用后的養(yǎng)護(hù)管理等方面分析修建隧道的優(yōu)越性。 石臺(tái)縣新老 城區(qū)之間被一座山阻隔開來，兩個(gè)城區(qū)之間雖有道路相連，但道路的距離很大，浪費(fèi)時(shí)間 、 運(yùn)行效率不高，不能適應(yīng)當(dāng)?shù)氐慕煌òl(fā)展和未來經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。由于老城區(qū) 端的高程為 ，開發(fā)區(qū)的高程為 ，北側(cè)最高峰為 263m，南側(cè)最高峰為 298m，如果 直接修建道路 要達(dá)到城市道路設(shè)計(jì)規(guī)范的要求將需要開挖 200m 高程差左右的山體，這是具大的開挖量同時(shí)對(duì)環(huán)境也會(huì)造成很大的損壞。從縮短城區(qū)之間的距離，提高運(yùn)行效率，促進(jìn)兩個(gè)城區(qū)的整合和經(jīng)濟(jì)發(fā)展等方面考慮修建隧道都是合理的選擇。它可以很好的克服地形及高程障礙、改善線形、提高車速、縮短里程、節(jié)約燃料、節(jié)省時(shí)間、減少大開挖對(duì)環(huán)境植被造成的損壞，保護(hù)了生態(tài)環(huán)境。 因此在石臺(tái)縣老城區(qū)和開發(fā)區(qū)修建隧道是綜合各方面因素后最合理的 選擇。 3 概述 隧道設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 1）公路等級(jí)： 次干 路 Ⅱ級(jí) 。 2）道路計(jì)算行車速度 :40km/h。 隧道計(jì)算行車速度 :40km/h。 3）隧道建筑限界：凈寬： ，凈高： 。 4）洞內(nèi)路面設(shè)計(jì)荷載 : 公路 Ⅱ級(jí)。 5）隧道路面橫坡 :2%的雙面坡。 6）通風(fēng)方式 :機(jī)械通風(fēng)。 7）通風(fēng)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)： 正常狀態(tài)： CO 設(shè)計(jì)濃度δ： 150ppm 煙霧設(shè)計(jì)濃度 K： ； 交通阻滯（控制時(shí)間 20 分鐘）： CO 設(shè)計(jì)濃度δ： 300ppm 煙霧設(shè)計(jì)濃度 K： 。 設(shè)計(jì)依據(jù)與執(zhí)行主要標(biāo)準(zhǔn) 1）《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（ JTG B012021）； 2）《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》（ JTG D702021）； 3）《公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計(jì)規(guī)范》（ JTG D702021） ； 4）《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》（ GB501082021）； 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 5）《公路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（ JTJ00489）； 6）《公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（ JTG D402021）； 7）《石臺(tái)縣工業(yè)集中區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施杵嶺隧道工程詳細(xì)工程地質(zhì)勘察報(bào)告》； 8）《工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)制性條文公路工程部分》（ 2021 年）； 9）《公路隧道交通工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（ JTF/T D712021） 。 10）《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（ GB5005295）； 施工中涉及設(shè)計(jì)文件未列的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范 ,應(yīng)按國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范嚴(yán)格執(zhí)行。 隧道設(shè)計(jì)原則 1）本隧道充分考慮了隧道的設(shè)置目的及隧道自身的結(jié)構(gòu)特征，并且綜合分析了隧道所在位置的地形、地質(zhì)工程條件、環(huán)境因素等。 2）隧道按安全、經(jīng)濟(jì)、合理、環(huán)保的原則，按新奧法理論，結(jié)合隧道實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)考慮隧道投入使用后的養(yǎng)護(hù)管理等，力求隧道總體安全、經(jīng)濟(jì)。 工程 建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)制性條文執(zhí)行情況 隧道主體結(jié)構(gòu)物按永久性建筑物設(shè)計(jì)，具有規(guī)定的強(qiáng)度、穩(wěn)定性和耐久性；建筑限界內(nèi)，不得有任何部件侵入；洞口邊仰坡必須保證穩(wěn)定，避免大挖大刷；洞門必須置于穩(wěn)固地基上；隧道襯砌按隧規(guī)規(guī)定的安全系數(shù)選??；隧道應(yīng)結(jié)合襯砌采取可靠的防排水措施，保證使用期內(nèi)行車安全、設(shè)備正常使用；對(duì)地表水、地下水采取妥善處理，使洞內(nèi)外形成完整、暢通的防排水系統(tǒng)；隧道供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)必須做到保障人身安全，供電可靠；隧道內(nèi)水泥混凝土路面設(shè)計(jì)彎拉強(qiáng)度為 5MPa。 隧道規(guī)模 隧道長(zhǎng)度 杵嶺隧道位于石臺(tái)縣 城郊，為連接老城區(qū)和開發(fā)區(qū)的重要通道，隧道長(zhǎng)度、洞口樁號(hào)見表 31。 表 31 隧道始終點(diǎn)高程 項(xiàng)目名稱 隧道長(zhǎng)度 老城區(qū)端洞口 開發(fā)區(qū)端洞口 樁號(hào) 高程 樁號(hào) 高程 杵嶺隧道 K1+ K2+ 各級(jí)圍巖所占隧道的比例 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 根據(jù)《石臺(tái)縣工業(yè)集中區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施杵嶺隧道工程詳細(xì)工程地質(zhì)勘察報(bào)告》，杵嶺 隧道穿越主要圍巖級(jí)別為Ⅴ、Ⅳ級(jí)兩種圍巖，各級(jí)圍巖所占隧道比例見 表 32。 表 32 各級(jí)圍巖所占隧道比例 圍巖級(jí)別 Ⅴ級(jí) Ⅳ級(jí) 長(zhǎng)度（ m） /百分比（ %） 4 工程概況 隧址區(qū)自然條件 地理位置及地形地貌 杵嶺隧道地處皖南山區(qū)的西北部石臺(tái)縣境內(nèi)，為單洞雙向行車隧道，為曲線長(zhǎng)隧道。 隧址區(qū)位于皖南山區(qū)的北緣，屬于低山區(qū)。隧道軸線呈近東西向于山間展布，南北兩側(cè)為山體，其中北側(cè)最高峰為 263m，南側(cè)為 298m。山體走向近東西向，地面坡度一般在 30～40176。 氣候及地質(zhì)概況 隧址區(qū)屬于亞熱帶季風(fēng)性氣候區(qū)，氣候溫和，全年最熱月份在 8 兩月，氣溫最高可達(dá) 40℃左 右， 2 月份最為寒冷，最低氣溫為－ ℃，年平均氣溫為 ℃，年平均降雨量 1100mm，無霜期 210天。 隧址區(qū)大地構(gòu)造單元隸屬于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)江南臺(tái)隆與下?lián)P子坳陷的交接部位，附近出露的地層形成于古生代震旦紀(jì)至奧陶紀(jì)，歷經(jīng)印支、燕山和喜山等大的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，地質(zhì)構(gòu)造較為復(fù)雜，斷層和褶皺較為發(fā)育。 工程地質(zhì)條件 地層巖性 隧址區(qū)主要出露地層為寒武系和奧陶系，在隧道所經(jīng)過地層以?shī)W陶系侖山組為主。侖山組下段 (O1l)主要為灰白和深灰色厚層白云巖、灰質(zhì)白云巖，下部灰?guī)r夾層較多，白云質(zhì)含量相對(duì)較 少；含白云石，層理很不發(fā)育，風(fēng)化面灰黑色，表面呈“刀砍狀”，而且極粗糙，顆粒一般較粗，局部粗大者似糖粒狀等為其特征。各處巖性穩(wěn)定；局部為灰、灰黑色武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 薄層瘤狀泥質(zhì)灰?guī)r，厚度約在 700m。 地質(zhì)構(gòu)造 1）斷層 隧址區(qū)所處四級(jí)構(gòu)造單元為石臺(tái)穹褶斷束。石臺(tái)穹褶斷束是沿江拱斷褶帶南部的次級(jí)單元，南以江南深斷裂與皖南陷褶斷帶相接。大致位于宣城，南陵、青陽、石臺(tái)及東至一帶，呈北東向帶狀展布。 隧址區(qū)所處地層為奧陶系侖山組白云巖和灰質(zhì)白云巖，巖石物理屬性較脆，區(qū)內(nèi)主要構(gòu)造形式為斷層及節(jié)理破裂構(gòu)造，其中主要發(fā)育了 NWW、 NW、 NE、 NNE 向四組斷層。 隧址區(qū)斷層規(guī)模都不大，對(duì)隧道工程的影響有限。斷層主要性質(zhì)如下： ①近 EW向斷層 該組斷層多呈 270176。－ 290176。展布，多數(shù)傾向北東，傾角中等，該組斷層平行于區(qū)域構(gòu)造線方位，早期顯示為逆斷層性質(zhì)，后期斷層性質(zhì)主要表現(xiàn)為右行平移。 ② NW 向斷層 該套斷層走向多為 290176?！?330176。，以向 NE傾斜居多，本組斷層性質(zhì)以右行平移性質(zhì)為主。 ③ NE 向斷層 該組斷層主要走向?yàn)?60176?！?80176。，其中三組傾向南東，兩組傾向北西，傾角多為高角度在 75176。～ 85176。之間，該組斷層切割了早期先存的斷層多 以左行平移為主。 ④ NNE 向斷層 NNE 向斷層走向?yàn)?10176?！?35176。，傾角較陡（ 75176。至近直立），野外研究發(fā)現(xiàn)該套斷層多切割了前期近東西向斷層，該方向斷層形成時(shí)代最晚。 2）節(jié)理、裂隙 隧址區(qū)發(fā)育了以 NW ～ NWW； NE和 NNE 為主的三組節(jié)理裂隙，這些節(jié)理與區(qū)內(nèi)所形成的各組斷層方位吻合。此外，還發(fā)現(xiàn)在斷層旁側(cè)形成了派生節(jié)理。根據(jù)野外對(duì)節(jié)理的充填和切割關(guān)系的系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)分析，在該區(qū)發(fā)育有多期節(jié)理，其中， NWW 或近東西向節(jié)理平行區(qū)內(nèi)構(gòu)造線方位，形成時(shí)代相對(duì)最早；其次為 NE 向節(jié)理，而在區(qū)內(nèi)所發(fā)育的 NNE 及近南北向節(jié)理 形成最晚。 水文地質(zhì)條件 1）地表水 隧址區(qū)附近無大的地表水體，山坡較陡，不利于地表水的入滲，地表徑流較為強(qiáng)烈。 2）地下水 隧址區(qū)地下水主要為裂隙孔隙潛水，地下水主要賦存在構(gòu)造裂隙中，由于裂隙的連通性差異很大，地下水位相對(duì)變化大，地下水徑流條件受構(gòu)造的影響大，鉆孔水位一般埋深武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 5～ 20m，地層大多呈弱～中等透水性，滲透性由進(jìn)口至出口有逐漸變大的現(xiàn)象，特別是 ZK2孔壓水試驗(yàn)時(shí)，從坡面和附近的金龍洞有水滲出，出口段的滲透性較大，對(duì)隧道掘進(jìn)不利。 根據(jù)區(qū)域水文地質(zhì)資料及附近工點(diǎn)的水質(zhì)分析資料，地下水對(duì) 混凝土無腐蝕性。 不良地質(zhì)現(xiàn)象 隧址區(qū)山勢(shì)較陡，但巖體較為單一且堅(jiān)硬完整，沒發(fā)現(xiàn)崩塌、滑坡等不良地質(zhì)現(xiàn)象。主要的不良地質(zhì)為巖溶，組成工作區(qū)的主要巖性為碳酸鹽巖類巖石，脆性大，具一定的可溶性，受斷層的影響易形成較深的沖溝，受節(jié)理或劈理的影響，巖石在淺層次則多形成溶失溝槽和溶洞和溶芽，鉆探過程和巖芯鑒定中，均未發(fā)現(xiàn)有溶蝕現(xiàn)象，由此推定隧址區(qū)巖溶發(fā)育僅在淺層和地表有溶蝕現(xiàn)象，對(duì)洞身影響甚微。 隧道工程地質(zhì)評(píng)價(jià) 隧道洞室圍巖級(jí)別的劃分 根據(jù)《公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》、《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范 》規(guī)定的圍巖分級(jí)方法，隧道洞室圍巖級(jí)別劃分，主要按以下順序進(jìn)行： 1）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)量指標(biāo) BQ，綜合進(jìn)行初步分級(jí)。 2）對(duì)圍巖進(jìn)行詳細(xì)定級(jí)時(shí)，應(yīng)在巖體基本質(zhì)量分級(jí)基礎(chǔ)上考慮修正因素的影響，修正巖體基本質(zhì)量指標(biāo)值。 3）按修正后的巖體基本質(zhì)量指標(biāo) [BQ]，結(jié)合巖體的定性特征綜合評(píng)判、確定圍巖的詳細(xì)分級(jí)。 根據(jù)地勘報(bào)告提供的各類巖組的物理力學(xué)參數(shù)、巖體結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)面發(fā)育特征及各項(xiàng)定性、定量成果資料分析，將全隧道圍巖劃分為Ⅴ、Ⅳ級(jí)兩種圍巖級(jí)別，洞身工程地質(zhì)評(píng) 價(jià)詳見地勘報(bào)告及隧道地質(zhì)縱斷面圖。 隧道圍巖穩(wěn)定性評(píng)價(jià) 1）隧道洞口穩(wěn)定性評(píng)價(jià) 老城區(qū)端洞口段位于西坑村沖溝的南側(cè)山坡下，地面自然坡度 15～ 20176。下緩上陡，坡面巖石大多出露良好，風(fēng)化裂隙發(fā)育，巖石大多新鮮或呈微風(fēng)化狀，局部有 厚的坡積層，無斷層通過。主要結(jié)構(gòu)面為巖層產(chǎn)狀 10176。∠ 15176。，另外發(fā)育有兩組主要節(jié)理 5176。 /E∠58176。、 45176。 /ES∠ 40176。，結(jié)構(gòu)面走向與洞軸夾角 15～ 40176。，由于節(jié)理與軸線大角度相交但節(jié)理裂隙發(fā)育，巖層產(chǎn)狀與軸線及坡面小角度相交對(duì)洞口的穩(wěn)定帶來不利的影響。綜合計(jì)算修正的 圍巖基本質(zhì)量指標(biāo) [BQ]=，按《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》圍巖級(jí)別屬于Ⅴ級(jí)。 開發(fā)區(qū)端洞口段位于永豐村杵嶺沖溝的南側(cè)山坡下，地面自然坡度 30176。，坡面巖石出武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 露較差，植被發(fā)育，巖石破碎，巖石為硬質(zhì)巖石，碎石狀鑲嵌結(jié)構(gòu)，受構(gòu)造影響嚴(yán)重，節(jié)理裂隙發(fā)育，中等透水性，未見斷層通過。主要結(jié)構(gòu)面為巖層產(chǎn)狀 0176?！?15176。，主要節(jié)理裂隙產(chǎn)狀 273176。 /NE∠ 15176。 ,280176。 /NE∠ 85176。，節(jié)理與軸線及坡面小角度相交，其傾角很緩或很陡，但是由于巖體破碎，整體性差。綜合計(jì)算修正的圍巖基本質(zhì)量指標(biāo) [BQ]=，按《公路隧道設(shè)計(jì) 規(guī)范》圍巖級(jí)別為Ⅴ級(jí)。 2）隧道洞身圍巖穩(wěn)定性評(píng)價(jià) 隧道圍巖為侖山組下段 (O1l)灰白和深灰色厚層白云巖、灰質(zhì)白云巖，下部灰?guī)r夾層較多，白云質(zhì)含量相對(duì)較少，隧道洞口、洞身段圍巖穩(wěn)定性均較差。 地震基本烈度 隧址區(qū)屬華南地震區(qū)的地震活動(dòng)不太強(qiáng)的長(zhǎng)江中、下游地震區(qū)，區(qū)內(nèi)構(gòu)造基本穩(wěn)定，沿線未發(fā)現(xiàn)大的構(gòu)造斷裂帶；未見破壞性地震，地震活動(dòng)不強(qiáng)。隧址區(qū)無活動(dòng)性斷層，場(chǎng)地穩(wěn)定性好。根據(jù)《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》 GB183062021,工程區(qū)地震動(dòng)峰值加速度為。長(zhǎng)大隧道應(yīng)提高一級(jí)防護(hù)。 5 隧道主體工程 隧道平面線形設(shè)計(jì) 隧道平面 本隧道平縱方案主要由路線方案控制，這在路線方案中已有詳述，具體隧道位置根據(jù)隧址區(qū)地形、地質(zhì)工程條件、環(huán)境、造價(jià)、功能等因素綜合確定，在綜合考慮線形指標(biāo)及工程造價(jià)的前提下，通過實(shí)地勘察，充分研究了隧道所處地域的地形、地質(zhì)情況，主要考慮隧道進(jìn)、出口地形條件、隧址區(qū)工程地質(zhì)條件、營(yíng)運(yùn)管理設(shè)施場(chǎng)地等因素?cái)M定本隧道方案。 隧道縱斷面設(shè)計(jì) 隧道縱斷面設(shè)計(jì)綜合考慮了隧道長(zhǎng)度、主要施工方向、通風(fēng)、排水、洞口位置以及隧道進(jìn)、出口接線等因素。隧道平、縱面指標(biāo)見表 51。 表 51 隧道平、縱指標(biāo)概況一覽表 隧道名稱 起訖樁號(hào) 縱坡（ %） 平曲線 杵嶺隧道 K1+670～ K2+815 + 1145 曲線（ R=2021m） 隧道橫斷面設(shè)計(jì)