【正文】 150R6 201100西安工業(yè)大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 隧道防、排水設(shè)計 水，不僅是影響隧道正常施工的因素之一，也是影響隧道正常運營的重要因素之一。隧道防排水是保證隧道適用性以及襯砌結(jié)構(gòu)、路面、設(shè)備耐久性的關(guān)鍵。設(shè)計原則為使襯砌內(nèi)壁不滲水。隧道防排水應(yīng)遵循 “以排為主，防、截、堵相結(jié)合 ”的原則，保證隧道結(jié)構(gòu)物和營運設(shè)備的正常使用和行車安全。 防水 （ 1）本隧道采用復合式襯砌，在初期支護和二次襯砌之間應(yīng)設(shè)置防水板，防水板應(yīng)采用易于焊接的防水卷材，厚 度不小于 ，接縫搭接長度不小于100mm。在防水卷材與噴混凝土層間設(shè)置土工布，其作用兼作襯背排水層及緩沖層。 （ 2）隧道二次襯砌應(yīng)滿足抗?jié)B要求，采用低堿性膨脹水泥混凝土，混凝土的抗?jié)B等級不低于 S6。 （ 3）隧道二次襯砌的施工縫、沉降縫、伸縮縫應(yīng)采取可靠的防水措施，采用背貼式橡膠止水帶。 排水 排，就是人為地設(shè)置排水系統(tǒng)，將地下水排出隧道。為了保證運營正常和行車安全，不讓圍巖涌水及隧道內(nèi)的路面滯水，而能迅速排出隧道，必須考慮排水工程設(shè)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）襯砌背面排水工程 隧道開挖后，根據(jù)各級圍巖地下水的發(fā)育狀況，在圍巖環(huán)向布設(shè) Ω 型彈簧排水管以引圍巖滲漏水至基底縱向排水管內(nèi)，使隧道初期支護排水良好。為了有效地排除二次襯砌背后的積水，消除二次襯砌背后的靜水壓力，在初期支護與防水層之間每間隔 20m（若局部地區(qū)滲水量過大?？蛇m當減小其間距）設(shè)置一處 Φ100mm的透水軟管，環(huán)向軟管與邊墻的縱向排水管（ Φ116mm 雙壁 HDPE打孔波紋管）相接，然后通過橫向引水管（ Φ100mm雙壁 HDPE 打孔波紋管）將水引入底板或仰拱內(nèi)中間排水溝 Φ300mm排出洞外。中間 排水溝縱坡與隧道縱坡一致。環(huán)向排水管、透水軟管、縱向排水管、橫向引水管應(yīng)用無紡布包裹。 （ 2）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(shè)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 20m，與路面下的底板或仰拱內(nèi)中間排水溝 Φ300mm連通。 （ 3）路緣排水工程 在路面兩側(cè)設(shè)置 寬 35cm 深 50cm 的 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。在墻腳與檢修道交西安工業(yè)大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 角 處設(shè)置寬 45cm、深 40cm 的縱向凹槽，以利于檢修道面清潔排水。 洞口的防排水 洞口排水：在洞口仰坡邊緣 5m 以外，設(shè)置天溝，并加以鋪砌。對洞頂?shù)乇淼南菅ā⑸羁蛹右曰靥?，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(shè)置反向排水邊溝或采取截流措施，地下水上游設(shè)泄水洞，洞外井點降水。 隧道支護設(shè)計 在隧道及地下工程中，支護結(jié)構(gòu)通常分為初期支護（一次支護）和永久支護（二次支護、二次襯砌）。一次支護是為了保證施工的安全、加固巖體和阻止圍巖的變形。二次支護是為了保證隧道使用的凈空斷面和結(jié)構(gòu)的安 全而設(shè)置的永久性襯砌結(jié)構(gòu)。 襯砌設(shè)計規(guī)定 襯砌設(shè)計應(yīng)符合下列規(guī)定： （ 1）襯砌斷面宜采用曲邊墻拱形斷面。 （ 2）隧道圍巖較差地段應(yīng)設(shè)仰拱。仰拱曲率半徑應(yīng)根據(jù)隧道斷面形狀、地質(zhì)條件、地下水、隧道寬度等條件確定。路面與仰拱之間可采用混凝土或片石混凝土填充。當隧道邊墻底以下為整體性較好的堅硬巖石時，可不設(shè)仰拱。 （ 3）隧道洞口段應(yīng)設(shè)加強襯砌。加強襯砌段的長度應(yīng)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(yīng)不小于 10m。 （ 4）圍巖較差地段的襯砌應(yīng)向圍巖較好地段延伸 5 至 10m。 （ 5）偏壓襯砌應(yīng)向一般 襯砌段延伸，延伸長度應(yīng)根據(jù)偏壓情況確定，一般不小于 10m。 襯砌結(jié)構(gòu)選擇 隧道襯砌結(jié)構(gòu)的選擇必須結(jié)合施工技術(shù)，安全作業(yè)以及使用適應(yīng)性、造價綜合確定。 青橋鋪公路 隧道襯砌結(jié)構(gòu)采用復合式襯砌。復合式襯砌是目前隧道工程常采用的襯砌結(jié)構(gòu)。 復合式襯砌的優(yōu)點： （ 1）設(shè)計、施工工藝過程與其相應(yīng)的襯砌及圍巖受力狀態(tài)均較合理。 （ 2）質(zhì)量可靠，能夠達到較高的防水要求。 （ 3）便于采用錨噴、鋼支撐等工藝。 （ 4）既能夠充分發(fā)揮錨噴支護的優(yōu)點，又能發(fā)揮二次襯砌永久支護的可靠作用。 復合式襯砌是由初期支護和二次支護組 成的，初期支護是限制圍巖在施工期間的變形，達到圍巖的暫時穩(wěn)定；二次支護則是提供結(jié)構(gòu)的安全儲備或承受后期圍巖壓力。兩層襯砌之間宜采用緩沖、隔離的防水夾層，其目的是，當?shù)谖靼补I(yè)大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 一層產(chǎn)生變形及形變壓力較大時，仍給予極少量形變的可能，可降低形變壓力。而當一次襯砌支護力不夠時，可將少量形變壓力均勻的傳布到二次襯砌上，并依靠二次襯砌進一步制止繼續(xù)形變，且不使一次襯砌出現(xiàn)裂縫時，二次襯砌也出現(xiàn)裂縫。由于二層襯砌之間有了隔離層，則防水效果良好，且減少二次襯砌混凝土的收縮裂縫。確定開挖尺寸時，應(yīng)預留必要的初期支護變形量，以保證初期 支護穩(wěn)定后，二次襯砌的必要厚度。 襯砌設(shè)計 青橋鋪 公路隧道圍巖類別為 Ⅱ 、 Ⅲ 、 Ⅳ 類，地質(zhì)條件良好，設(shè)計襯砌斷面均為曲墻式。復合式襯砌以錨桿、噴射混凝土和鋼筋網(wǎng)混凝土、鋼拱架為初期支護，模筑混凝土或鋼筋混凝土為二次支護，在兩次支護之間設(shè) PVC 復合防水板作為防水層。 （ 1）初期支護 初期支護采用徑向系統(tǒng)錨桿、鋼筋網(wǎng)及噴射混凝土。 支護參數(shù)： a、Ⅱ 類圍巖：預留變形量 30mm，錨桿按梅花形布設(shè)，錨桿長度 250cm，錨桿、鋼筋網(wǎng)（間排距 25cm）設(shè)置 于 拱部 局部 范圍。 b、Ⅲ 類圍巖：預留變形量 50mm，錨桿按梅花形布設(shè)，環(huán)向間距為 120cm，縱向間距為 120cm，錨桿長度 300cm，錨桿、鋼筋網(wǎng)（間排距 25cm）設(shè)置 于 拱部 120176。范圍。 c、Ⅳ 類圍巖：預留變形量 80mm，錨桿按梅花形布設(shè)，環(huán)向間距為 80cm，縱向間距為 80cm，錨桿長度 300cm，錨桿、鋼筋網(wǎng)（間排距 20cm）設(shè)置 于 拱部 180176。范圍 ， 鋼拱架間距 100cm。 （ 2）二次襯砌 根據(jù)隧道荷載大小確定其厚度及是否采用鋼筋混凝土，二次襯砌施作的合理時間應(yīng)根據(jù)施工檢測數(shù)據(jù)確定，盡可能發(fā)揮初期支護的承載力，但又不能超過其承載能力。 Ⅱ 類圍巖采用 30cm 厚 C25 模筑 鋼筋 混凝土襯砌。 Ⅲ 類圍巖采用 35cm 厚 C25 模筑 鋼筋 混凝土襯砌。 Ⅳ 類圍巖采用 50cm 厚 C25 模筑 鋼筋 混凝土襯砌。 隧道通風設(shè)計 通風設(shè)計應(yīng)考慮的因素及應(yīng)符合的要求 公路隧道通風設(shè)計應(yīng)綜合考慮交通條件、地形、地物、地質(zhì)條件、通風要求、環(huán)境保護要求、火災(zāi)時的通風控制、維護與管理水平、分期實施的可能性、建設(shè)與營運費用等因素。 根據(jù)《公路隧道工程設(shè)計規(guī)范》，隧道通風應(yīng)符合以下要求 （ 1）單向交通的隧道設(shè)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(shè)計風速不 應(yīng)大于 8m/s；人車混合通行的所遇到設(shè)計風速不應(yīng)西安工業(yè)大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 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(yīng)符合環(huán)保的有關(guān)規(guī)定。 （ 3）確定的通風方式在交通條件等發(fā)生變化時，應(yīng)具有較高的穩(wěn)定性，并能適應(yīng)火災(zāi)工況下的通風要求。 （ 4）隧道內(nèi)運營通風的主流方向不應(yīng)頻繁變化。 通風設(shè)計 在隧道運營期間，隧道內(nèi)保持良好的空氣和行車安全的必要條件。為了有效降低隧道內(nèi)有害氣體與煙霧的濃度，保證司乘人員及洞內(nèi)工作人員的身體健康，提高行車的安全性和舒適性，公路隧道應(yīng)做好通風設(shè)計保證隧道良好通風。 青橋鋪 公路隧道通風設(shè)計主要考慮因素： （ 1）隧道長度及地形， 青橋鋪 公路隧道 設(shè)計標段 長 1797m，為長隧道，風阻力大。自然風量??；隧道縱斷面采用單向坡。 （ 2）公路等級 ， 該隧道為單向雙車道汽車專用高速公路 ， 設(shè)計行車速度為100km/h。 （ 3）隧道 所 處地區(qū)的地理、氣候條件和周圍環(huán)境的影響， 青橋鋪 公路隧道位于陜西省漢中市西鄉(xiāng)縣境內(nèi) ，地屬山區(qū)，平均海拔高度 415m，年平均風速應(yīng)充分考慮利用。 （ 4）交通量， 青橋鋪 公路隧道車流量較大，年平均日交通量， 近 期（ 2021年） 8358 輛 /每日（小車），遠期（ 2036 年） 14796 輛 /每日 (小車 )。 經(jīng) 計算后綜合考慮 ，本隧道選用 17 臺 900 型射流風機 （ 口徑小于 1000mm的每兩臺射流風機間距小于 120 米 ） ， 單排 布置 ，隧道進口起 100 米處開始布置第一臺射流風機 ，中間 每臺風機 間距為 100 米，距出口 97 米處為最后一 臺 。 隧道照明設(shè)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，電光照明費用較高，因此，必須科學地設(shè)計隧道的照明系統(tǒng)，充分利用人的視覺能力，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(shè)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(chǔ)數(shù)據(jù)，并考慮了隧道內(nèi)采用水泥路面為計算條件。 燈具布置見下表： 西安工業(yè)大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 表 照明段燈具布置 區(qū)段 長度（ m） 燈具功率（ W） 光通量（ lm） 間距（ m） 燈（只） 入口段 1 73 400 48000 96 入口段 2 73 400 48000 48 過渡段 過渡段 1 106 400 48000 18 過渡段 2 111 250 28000 10 過渡段 3 167 100 9000 22 中間段 1207 100 9000 402 出口段 1 30 250 28000 10 出口段 2 30 400 48000 10 緊急停車帶 40 100（熒光燈） 16000 8 4 襯砌結(jié)構(gòu)計算 13 4 襯砌結(jié)構(gòu)計算 結(jié)構(gòu)斷面圖如下圖所示 圖 隧道斷面圖（單位 cm） 巖體特性 巖體為 Ⅳ 級圍巖，隧道埋深 100m； 計算摩檫角 ??50c? ，巖體重度323 / mKN? ? ，圍巖的彈性反力系數(shù) 500 a / mK MP? ，基底圍巖彈性反力系數(shù)a ? 。 160.6o 1o 31 . 5 %25行車道中心線隧道中心線R4=1500901.182525012510064176。R 2 =8 2 0R1=570o 275 1 0 01 2 3 065 6575 3 7 5 3 7 5 1 0 0西安工業(yè)大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 襯砌材料 采用 C25 混凝土，重度 h? =23KN/m3 ，彈性模量 Ec =28GPa，混凝土襯砌軸心抗壓強度標準值 MPafck ? ，混凝土軸心抗拉強度標準值 ? 。 結(jié)構(gòu)尺寸 cmr 5701 ? cmR 6201 ? ??90? cmr 8202 ? cmR 8702 ? cmB 1230? cmH ? cm50di ? 4. 2 計算作用在襯砌結(jié)構(gòu)的主動荷載 作用在結(jié)構(gòu)上的荷載形式為勻布豎向荷載 q 和勻布水平側(cè)向荷載 e ，其側(cè) 壓 系數(shù)為 ，即 ? 。 勻布豎向荷載： hq?? （ ） 2sh ???? （ ） 1 ( 5)iB? ? ? ? （ ） 式中 q——垂均布壓力（ mkN ）； h——荷載等效高度（ m ）； ?——圍巖重度（ 2mkN ）； s——圍巖級別； ?——寬度影響系數(shù)； B——隧道 最大開挖跨 度（ m）； i——B 每增減 1m 時的圍巖壓力增減率，以 5Bm? 的隧道圍巖垂直均布力為準；當 5Bm? 時，取 ? ；當 5B? 時，取 ? 。 均 布 豎 向荷載： ? ?? ? K P ah 3 ??????? K P ahq 2 4 4 3??? 勻布水平側(cè)向荷載： KPq ??