【正文】 行 妥善處理，使 隧道 內(nèi)外形成完整，通暢，便于維修的防排水系統(tǒng)。隧道防排水是一個復雜的系統(tǒng)工程，設計、施工 或 是運營過程中任何細小的疏忽或缺陷，都可能造成隧道防排水的失敗。隧 道防排水是保證隧道 的 適用性以及襯砌結構、路面、設備耐久性的關鍵。隧道防排水應遵循“以排為主，防、截、堵相結合，因地制宜 ”的原則 ，保證 襯砌內(nèi)壁不滲水，隧道結構物和運營設備的正常使用和行車安全。 整個設計要 做到技術 上 合理可行，造價經(jīng)濟，防排水效果 優(yōu)良 ， 并且 利于環(huán)境 的 保護。 防水 （ 1） 鐵門關 公路 隧道采用復合式襯砌 。根據(jù)規(guī)范要求 在初期支護和二次襯砌之間應設置防水層 。防水層 由防水板和無紡布組成且沿隧道全長布置 ； 防水板為柔性防水卷材， 其 厚度不小于 ，搭接長度不應小于 100mm。在防水卷材與噴混凝土層 間布設無紡布，兼作襯砌背部的排水層及緩沖層。 （ 2）二次襯砌應符合隧道 的 抗?jié)B要求，混凝土的抗?jié)B等級不 宜 低于 S6，有侵蝕性地下水時，應采用抗侵蝕混凝土。 （ 3）隧道二次襯砌的施工縫、沉降縫、伸縮縫 均 應采取可靠的防水措施，采用背貼式橡膠止水帶。 排水 西安工業(yè)大學畢業(yè)設計 (論文 ) 12 為保證隧道的正常運營和行車安全，不讓山體內(nèi)部的水涌出，隧道內(nèi)的路面無滯水并且能迅速將隧道內(nèi)的水排出隧道， 設計中 必須考慮 隧道的 排水設計。排水工程包括襯砌背面排水工程、路基排水工程、路緣排水工程。 （ 1）路基排水工程 路基排水工程是指路面以下的排水工程。為 了防止路面底層地下水上升的路面影響行車安全，在路面平整層下設置 Φ50mm雙壁 HDPE 打孔波紋管以排除隧道底部滲水，雙壁 HDPE 打孔波紋管縱向間距為 10m，與路面下的底板或仰拱內(nèi)中間排水溝 Φ300mm連通。 （ 2）路緣排水工程 在路面兩側(cè)設置 Φ300mm 開口式路側(cè)排水溝，用于路面積水以及隧道清洗等污水的排除通道，排水溝縱坡與隧道縱坡一致。在墻腳與檢修道交角處設置寬45cm、深 45cm的縱向凹槽，以利于檢修道面清潔排水。 洞口的防排水 為了防止地表水沖刷洞口和洞口邊 ， 流入隧道 內(nèi)對行車安全造成影響 ，本設計在隧道洞口設置排水溝。 對洞頂?shù)乇淼南菅?、深坑加以回填，對裂縫進行堵塞。為防止洞外水流入隧道內(nèi)，在地表水上游設置反向排水邊溝或采取截流措施，地下水上游設泄水洞，洞外井點降水。 具體措施為在洞門墻背 處 設置排水溝，排水溝尺寸為 60cm60cm，洞口排水溝 要 做到不滲漏，以 滿足 排水的 要求 ， 防止 洞口邊、仰坡地表水 流入 洞 內(nèi) 。 隧道支護設計 襯砌設計規(guī)定 在隧道工程中，支護結構通常分為初期支護和二次支護。 初期 支護是為了保證施工安全、加固巖體和 防止 圍巖變形。二次支護是為了保證隧道使用的凈空斷面和結構的安全 而設置的永久性襯砌結構。 襯砌設計應符合下列規(guī)定： （ 1）襯砌斷面宜采用曲邊墻拱形斷面、在洞口段、淺埋地段、斷裂帶、地層分界處及圍巖等級變化段應加強襯砌，并設沉降縫。 （ 2）隧道圍巖狀況較差的地段應設置仰拱。仰拱曲率半徑應根據(jù)隧道斷面形狀、地質(zhì)條件、隧道寬度等條件綜合確定。路面與仰拱之間采用混凝土填充。當隧道邊墻底部以下的巖石為堅硬巖且整體性較好時，可不設仰拱。 （ 3）隧道洞口段應設加強襯砌。加強襯砌段的長度應根據(jù)地形、地質(zhì)和環(huán)境條件確定，一般情況下兩車隧道應不小于 10m。 （ 4）圍巖 等級 分界處，應以較差圍 巖的襯砌向巖況較好地段延伸 5 至 10m。 （ 5）偏壓襯砌應向一般襯砌段延伸，延伸長度應根據(jù)偏壓情況確定，一般不小于 10m。 （ 6）、凈寬大于 的橫通道與主洞的交叉段應設加強襯砌，加強段襯砌 西安工業(yè)大學畢業(yè)設計 (論文 ) 13 應向各交叉洞延伸，主洞延伸長度不小于 ，橫通道延伸長度不小于 。 襯砌結構選擇 根據(jù)規(guī)范要求，高速公路隧道宜采用復合式襯砌。 鐵門關 隧道 也 屬高速公路隧道，故其襯砌結構為復合式襯砌。 復合式襯砌的優(yōu)點： （ 1）設計、施工過程及其相應襯砌及圍巖的受力狀態(tài)較為合理。 （ 2）質(zhì)量可靠，能夠最大限度的滿足防水 要求。 （ 3）便于采用錨噴、鋼支撐等工藝。 （ 4）既能充分發(fā)揮錨噴支護的優(yōu)點，又能發(fā)揮二次襯砌的永久支護作用。 襯砌設計 鐵門關 公路隧道圍巖類別有 Ⅲ 、 Ⅳ 、 Ⅴ 類，地質(zhì)條件良好，襯砌設計斷面均為曲墻式。復合式襯砌以錨桿、鋼筋網(wǎng)、鋼拱架、噴射混凝土的組合支護為初期支護，以模筑混凝土或鋼筋混凝土為二次支護，在兩次支護之間設防水層及變形縫。 （ 1） Ⅲ 級圍巖襯砌設計：根據(jù)《公路隧道設計規(guī)范》及《公路隧道設計細則》 Ⅲ 級圍巖襯砌設計中，初 期 支護 錨 長 3m,直徑 30mm,間距為 120cm120cm自鉆式 注漿 錨桿； 噴射 20cm厚的 C20混凝土， 并布設鋼筋網(wǎng)， 鋼筋網(wǎng)采用直徑為，架設間距為 25cm25cm；二次襯砌采用 C25的混凝土，澆筑厚度為 40cm。 （ 2） Ⅳ 級圍巖襯砌設計：根據(jù)《公路隧道設計規(guī)范》及《公路隧道設計細則》 Ⅳ 級圍巖襯砌設計中，初 期 支護 錨 長 3m,直徑 30mm,間距為 100cm100cm的自鉆式 注漿 錨桿； 噴射 25cm厚的 C20混凝土， 布設鋼筋網(wǎng)， 立間距為 150cm的鋼拱架；鋼筋網(wǎng)采用直徑為 ，架設間距為 25cm25cm；二次襯砌采用C30的混凝土，澆筑厚度為 50cm。 （ 3） Ⅴ 級圍巖襯砌設計：根據(jù)《公路隧道設計規(guī)范》及《公路隧道設計細則》 Ⅴ 級圍巖襯砌設計中，初次支護設長 4m,直徑 30mm,間距為 80cm80cm的全自鉆式 注漿 錨桿，噴射 25cm厚的 C20混凝土， 布設鋼筋網(wǎng) 。 立間距為 150cm的鋼拱架 ， 鋼筋網(wǎng)采用直徑為 8mm的鋼筋，架設間距為 20cm20cm；二次襯砌采用C30的混凝土，澆筑厚度為 60cm。 隧道通風設計 通風設計應考慮的因素及應符合的要求 隧道通風的目的是通過通風 減少 隧道內(nèi) 有害氣體 的 含量并改善隧道內(nèi)的 氣候條件，使之滿足 相 關 人員工作、車輛運行的衛(wèi)生和安全 條件 ，保證隧道的正常運營。 根據(jù)《公路隧道 通風 設計 細則 》中的相關規(guī)定，隧道通風應符合以下要求： 西安工業(yè)大學畢業(yè)設計 (論文 ) 14 （ 1）單向交通的隧道設計風速不宜大于 10m/s，特殊情況下可取 12m/s；雙向交通的隧道的設計風速不應大于 8m/s；人車混合通行的所遇到設計風速不應大于 7m/s。 （ 2）風機產(chǎn)生的噪音及隧道中廢氣的集中排放均應符合環(huán)保的有關規(guī)定。 （ 3）確定的通風方式在交通條件等發(fā)生變化時，應具有較高的穩(wěn)定性，并能適應火災工況下的通風要求。 （ 4）隧道內(nèi)運營通風的主流方向不應頻繁變化。 通風設計 在隧道正常運營期間，隧道內(nèi)應保證良好的空氣和行車安全的必要條件。為降低隧道內(nèi)有害氣體的含量與煙霧濃度，保證通行人員的身體健康，提高行車的安全性和舒適性，公路隧道應做好通風設計保證良好的隧道通風。 鐵門關 公路隧道通風設計主要考慮的因素如下： （ 1） 鐵門關 隧道全長 1727m，為中長隧道，隧道所在地點地形相對較為復雜，隧道縱斷面采用一字坡。 （ 2）該隧道為單向雙車道汽車專用高速公路，設計行車速度為 80Km/h。 （ 3）隧道所處地區(qū)地理位置、氣候條件和周圍環(huán)境對隧道通風的影響。 （ 4）交通量， 鐵門關 公路 隧道車流量相對較大，年平均日交通量，近期（ 2021年） 7474 輛 /每日（小車），遠期（ 2036 年） 16148 輛 /每日 (小車 )。 （ 5）隧道工程造價的維修保養(yǎng)費用及隧道內(nèi)發(fā)生交通事故、火災等突發(fā)情況。 通過計算 ，依據(jù)規(guī)范要求 ，本隧道選用 17 臺 900 型射流風機，風機分為 16臺 選擇 單向布置 ，隧道 入 口起 60 米處開始布置，風機間距為 100 米，距出口 67米處為最后一組。 隧道照明設計 隧道照明是消除隧道內(nèi)駕駛所引起的各種視覺問題的主要方法。由于隧道照明不分晝夜，照明費用較高，因此，必須科學 合理 地設計隧道的照 明系統(tǒng)，充分利用人 本身 的視覺能力 和適應能力 ，使隧道照明系統(tǒng)安全可靠，經(jīng)濟合理。 本隧道照明分別設置洞外照明和洞內(nèi)照明，洞外照明為接近段，洞內(nèi)照明為：入口段、過渡段、中間段和出口段，照明計算以照明燈具的資料為基礎數(shù)據(jù)，并考慮了隧道內(nèi)采用 瀝青 路面為計算條件 ，所有燈具均為高壓鈉燈；本設計中照明均以加強照明為主進行計算，實際運營過程中可根據(jù)白晝變化調(diào)節(jié)隧道內(nèi)的光照強度來達到節(jié)能減排的最佳效果。 西安工業(yè)大學畢業(yè)設計 (論文 ) 15 區(qū)段 長度 （ m） 燈具功率 （ W） 光通量 （ lm） 單側(cè)燈間距 （ m） 路面亮度 （ cd/2m ） 燈具數(shù)量 （ 個 ） 入口段 1 43 400 48000 5 140 18 入口段 2 43 250 28000 5 70 18 過渡段 1 73 250 28000 21 16 過渡段 2 89 100 9000 9 7 20 出口段 1 30 100 9000 20 出口段 2 30 100 9000 20 中間段 1419 100 9000 11 260 緊急停車帶 40 100 16000 7 20 西安工業(yè)大學畢業(yè)設計 (論文 ) 16 4 襯砌結構計算 基本資料 結構斷面圖如下圖所示 R4=1500176R 2=793R4=543OR3=10013176。18176。540隧道中線行車道中線2%607761763755075 375 75 75 圖 隧道斷面圖 巖體特性 鐵門關 公路隧道內(nèi) K1+398～ K1+942 段為 Ⅳ 類圍巖 ， K1+942～ K2+670 段為Ⅲ類圍巖 ， K2+670～ K3+986 段為 Ⅳ類圍巖 ， K2+986～ K3+125 段為 Ⅴ類圍巖 嗎，K2+624～ K2+852 段為 Ⅲ類圍巖 。 選取 Ⅴ類圍巖段進行結構計算，該段 隧道埋深90 米，計算摩擦角 φ= ?45 ，巖體重度 2/20 mkN?? ，圍巖的彈性反力系數(shù)mMpaK /200? ，基底圍巖彈性反力系數(shù) a ? 。 襯砌材料 襯砌采用 C30 混凝土，厚度 60cm，重度 2h /24 mkN?? ，彈性模量 GpaEC 31? ，混凝土襯砌軸心抗壓強度標準值 Mpafck ? 。 結構尺寸 1r?543cm 1R? 573cm 2r? 793cm 2R? 823cm 西安工業(yè)大學畢業(yè)設計 (論文 ) 17 B=1145cm， H=776cm d =60cm 基本計算數(shù)據(jù) 圍巖類別 Ⅴ 級 巖體重度 2/20 mKN?? 圍巖的彈性反力系數(shù) mMPaK /200? 基底圍巖彈性反力系數(shù) a ? 襯砌材料用 C30 混凝土，其 具體參數(shù)如下： 受壓彈性模量 a31GPEc? 重度 2h m/24KN?? 軸心抗壓強度標準值 MPck ? 襯砌計算 主動荷載計算 垂直均布壓力計算公式為： qh?? （ 41） 2sh ??? ? ? （ 42） 式中： q—— 垂直均布壓力（ kN/㎡）； ? —— 圍巖重度（ kN/m179。）， ?? 20kN/m179。； s—— 圍巖級別， s=5； B—— 隧道寬度（ m）； i—— B 每增減 1m 時的圍巖壓力增減率，以 B=5m 的圍巖垂直均布壓力為準，當 B＜ 5m時，取 i=；當 B＞ 5m時，取 i=。 ? —— 寬度影響系數(shù) . 圍巖垂直均布荷載 已知：圍巖類別 S=5,巖體重度 323 / mKN? ? ，襯砌全寬 B=1145cm，取i=，則： 寬度影響系數(shù) 6 4 ???????? ）（）（ B? 垂直均布荷載 24 m/ kNh ?????? ? 水平均布荷載 2/1 6 1 mkNq ????? 繪制分塊圖 因結構對稱，荷載對稱，故取半跨計算，如圖所示 西安工業(yè)大學畢業(yè)設計 (論文 ) 18 `隧道中線行車道