【導讀】路的一部分——隧道，對于施工和設計的要求也越來越高。本設計課題為高速公路。隧道，重點研究新奧法施工。貴州六盤高速公路吳家寨隧道為分離式單向行駛兩車道隧道，左線全長298m，圍巖的基本情況為：Ⅱ級圍巖長155m；Ⅲ級圍巖長90m；Ⅳ級圍巖長53m。隧道洞門設計成翼墻式洞門；隧道采用新奧法施工，隧道襯砌采用復合式襯砌；隧道經(jīng)過多次計算和驗算后，洞門、襯砌、照明和通風合格，可以正常施工。thesurroundingrock：Ⅱgraderocklong155m;Ⅲgraderocklong90m;Ⅳgraderocklong

　　

【正文】 ta n )tHqH B? ? ??? 2 5. 95 822 2 5. 95 8 ( 1 0. 10 8 ta n 48 ) o?? ? ? ? ? ? ? /kN m? 21 2 2 2 0 . 1 0 8 2 8 . 3 1 2 /qe H H k N m??? ? ? ? ? ? 39。22 2 2 ( 2 1 . 2 5 ) 0 . 1 0 8 3 5 . 3 9 1 /qe h H k N m??? ? ? ? ? ? 121 ()2e e e?? 12 91 52 /2 k N m??? 貴州六盤高速公路吳家寨隧道左線六盤端初步設計 第 20 頁 共 86 頁 第 5 章 防排水設計 水對隧道的危害是多方面的，漏水的長期作用可能造成隧道的侵蝕破壞，危害隧道的結(jié)構(gòu)耐久性；寒冷地區(qū)，尤其是嚴寒地區(qū)，隧道襯砌滲水反復的凍融循環(huán)在襯砌的內(nèi)部造成襯砌混凝土凍脹開裂破壞；隧道漏水還將使隧道拱部和側(cè)墻產(chǎn)生冰凌侵入凈空；隧道滴水將使路面結(jié)冰， 降低輪胎與路面的附著力，惡化隧道的營運條件，危及行車安全；隧道滲漏水還將極大地降低隧道內(nèi)各種設施的使用功能和壽命。因此，隧道的防排水環(huán)節(jié)至關重要，不容忽視。 防排水要求 一般規(guī)定： ① 拱部、邊墻、路面、設備箱洞不滲水； ② 有凍害地段的隧道襯砌背后不積水，排水溝不凍結(jié)； ③ 車行橫通道、人行橫通道等服務通道拱部不滴水，邊墻不淌水。 當隧道內(nèi)滲水引起地表水減少，影響居民生產(chǎn)、生活用水時，應對圍巖采取堵水措施，減少地下水的滲漏，同時應注意保護自然環(huán)境。 高速公路隧道的防水要求，隧道采用復合式襯砌時， 在初期支護與二次襯砌之間應設置防水板及無紡布。要求：①無紡不密度不小于 300g/m2； ②防水板應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。二次襯砌應滿足抗?jié)B要求。 排水要求，隧道洞內(nèi)宜按地下水和運營清洗污水、消防污水分離排放的原則設置縱向排水系統(tǒng)，應能保證排水暢通，避免洞內(nèi)積水。 防排水的原則 隧道防排水應根據(jù)“防、排、截、堵結(jié)合，綜合治理”的原則，采取切實可靠的設計、施工措施，達到防水可靠、排水暢通、經(jīng)濟合理的目的。 隧道防排水工作，應結(jié)合水文地質(zhì)條件 、施工技術水平、材料來源和成本等，因地 貴州六盤高速公路吳家寨隧道左線六盤端初步設計 第 21 頁 共 86 頁 制宜，選擇適宜的方法，以滿足保證使用期內(nèi)結(jié)構(gòu)和設備的“正常使用和行車安全”的目的。 本隧道的防排水措施 該隧道的襯砌設計采用的復合式襯砌，根據(jù)全面的考慮對防水設計采用在初期支護與 二次襯砌之間設置防水板及無紡布。 防水措施 本設計采取的措施：①無紡布密度為 300g/m2； ②防水板采用易于焊接的防水卷材，厚度為 ，接縫搭接長度為 150mm。 排水措施 （ 1）洞內(nèi)排水 : ① 在路面兩側(cè)設縱向排水溝，引排運營清洗水，消防水和其他水。 ② 隧道縱向 排水坡與隧道縱坡一致。 ③ 在路側(cè)邊溝設置開口式明溝。 ④ 在檢修道設置 %的橫坡。 圖 51 開口式明溝 （ 2）路面底部排水： ① 在路面結(jié)構(gòu)下設縱向中心水溝，集中引排地下水。 ② 在隧道底設置直徑為 100mm，橫向坡度為 2%，縱向間距為 40m 的橫向?qū)?。用來連接中心水溝和襯砌墻被排水盲管。 見下圖，中心水溝示意圖。 貴州六盤高速公路吳家寨隧道左線六盤端初步設計 第 22 頁 共 86 頁 圖 52 中心水溝圖 圖 52 中心水溝縱向間距例 襯砌的排水措施： ① 在襯砌的兩側(cè)邊墻背后的底 部設置沿隧道的縱向排水盲管（溝），其孔徑為100mm。 ② 沿襯砌背后環(huán)向設置導水盲管，其縱向間距為 20m，環(huán)向盲管、豎向盲管的直徑為 50mm。 ③ 環(huán)向盲管、豎向盲管與邊墻底部的縱向排水盲管（溝）連通； 縱向排水盲管應與橫向?qū)苓B通，以形成完整的縱橫向排水系統(tǒng)。環(huán)向盲管、豎向盲管、縱向盲管應用無紡布包裹。 橫向?qū)苈访婊鶎?%管座中心水管無紡布碎卵石濾層2%路面 貴州六盤高速公路吳家寨隧道左線六盤端初步設計 第 23 頁 共 86 頁 圖 53 隧道主要防排水措施 洞口排水設計： 在洞口仰坡外緣 5m以外，設置天溝，并加以鋪砌。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 ，在地表水上游設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。 圖 54 排水溝（左）、截水溝（右）形式 （單位： cm） 貴州六盤高速公路吳家寨隧道左線六盤端初步設計 第 24 頁 共 86 頁 第 6章 通風照明設計 通風 一般的公路隧道只有進出口與大氣相通，隧道內(nèi)污染物不能很快的擴散出去，空氣中污染物的含量會逐漸累積。這些污染物含量比較小的時候，通常影響不大。但是，如果含量超過一定程度就會造成很大的危害。比如：當 CO 等含量增加到一定程度時，會對人體產(chǎn)生不同程度的中毒癥狀，甚至危害生命；另 外，空氣中的煙霧和粉塵如果濃度達到一定程度，會使能見度下降，嚴重時會妨礙正常行車，對民眾造成傷害。因此，隧道通風主要是對 CO（一氧化碳）、煙霧（或粉塵）和異味等進行稀釋。 通風計的標準 ： (1) CO 設計含量 表 61 全橫向、半橫向通風時， CO 設計含量（體積分數(shù)） ? （單位： ppm ） 隧道長度 /m ≤ 1000 ≥ 3000 ? /106 250 200 （ 2） 煙霧的設計含量 表 62 煙霧設計含量 K 計算行車速度 /(km/h) 100 80 60 40 K/m1 （ 3）異味稀釋及其他要求 隧道內(nèi)不間斷換氣頻率不宜低于每小時 5 次。采用縱向通風的隧道，隧道內(nèi)還清風速不應低于 。 通風設計時還必須考慮火災對策，長度大于 1500m且交通量較大的隧道應考慮排煙措施?；馂臅r的排煙風速可按 2~3m/s 取值。選用的風機，在環(huán)境溫度為 250℃情況下其可 靠運轉(zhuǎn)時間不低于 60min。 需風量計算： 貴州六盤高速公路吳家寨隧道左線六盤端初步設計 第 25 頁 共 86 頁 吳家寨隧道通風設計基本參數(shù)： 道路等級：高速公路，分離式單向 兩 車道（計算單洞） 行車速度： 100km/h 空氣密度： ρ= 3m/kg 隧道起止樁號、長度、縱坡和設計標高： 左洞樁號： K26+260～ K26+558,全長 298m；縱坡：為 %， 設計標高：進洞口 PH=， 出洞口 PH= 設計交通量： 2500 輛 /h 交通組成：汽油車：小型客車 15%，小型貨車 18%，中型貨 車 24% 柴油車：中型貨車 24%，大型客車 13%，大型貨車 6%； 隧道內(nèi)平均氣溫： : 20mmt t C? （ 1） CO 排放量 ① 取 CO 基準排放量為： km/ 3co ?? 輛 ② 考慮 CO 的車況系數(shù)為： fa= ③ 依據(jù)規(guī)范，分別考慮工況車速 100km/h， 80km/h， 60km/h， 40km/h， 20km/h，10km/h（阻滯），不同工況下的速度修正系數(shù) fiv 和車密度修正系數(shù) fd 如表 71 所示： 表 63 不同工況下的速度修正系 數(shù)和車密度修正系數(shù)取值 工況車速（ km/h) 100 80 60 40 20 10 ivf 2%i? df 1 3 6 ④ 考慮 CO 的海拔高度修正系數(shù)： 平均海拔高度： 872 90 ?? ? ⑤ 考慮 CO 的車型系數(shù)如表： 貴州六盤高速公路吳家寨隧道左線六盤端初步設計 第 26 頁 共 86 頁 表 64 考慮 CO 的車型系數(shù)表 車型 各種柴油車 汽油車 小客車 旅行車、輕型貨車 中型貨車 大型貨車 mf 1 1 5 7 ⑥ 交通量分解： 汽油車：小型客車 375，小型貨車 450，中型貨車 600 柴油車：中型客車 600，大型客車 325，大型貨車 150 ⑦ 計算各工況下全隧道 CO 排放量： 6 11 ()3 . 6 1 0c o c o a d h iv m mmQ q f f f f L N f?? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? （ 61） 當 100 /km h?? 時 61 0 .0 1 1 0 .6 1 .4 6 1 .4 2 9 8 [ ( 3 7 5 6 0 0 3 2 5 1 5 0 ) 1 4 5 0 2 .56 0 0 5 ]3 .6 1 0coQ ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? = 3/ms 其他各種工況車速下 CO 的排放量用同樣的方法計算，得出計算結(jié)果如表 65： 表 65 各工況車速下 CO 的排放量 工況車速（ km/h） 100 80 60 40 20 10 CO 量（ 3/ms） ⑧ 最大 CO 排放量：由上述計算可以看出，在工況車速為 20km/h 時， CO 排放量最大，為： Qco= /s 。 （ 2）稀釋 CO 的需風量 貴州六盤高速公路吳家寨隧道左線六盤端初步設計 第 27 頁 共 86 頁 ① 根 據(jù) 技 術 要 求 ， CO 設 計 濃 度 為 ： 正 常 行 駛 ppm150?? ， 發(fā)生事故時（ 15min） ppm200?? ② 隧址設計溫度 tm=20℃ ,換算成為絕對溫度 T=273+20 =293。 ③ 隧址大氣壓無實測值，按下式計算： 9 . 8 1 1 1 9 0 . 4gh 2 8 7 2 9 3RTe 1 0 1 3 2 5 e 1 1 6 4 2 0 . 0 1 2 aP P P? ? ?? ? ? ? ? （ 62） ④ 稀釋 CO 的需風量： 6c o 0( c o) 0Qp Tr e p 10pTO ?? ? ? ? （ 63） 630. 20 97 10 13 25 29 3 10 97 9. 41 m s20 0 11 64 20 27 3? ? ? ? ? （ 3） 煙霧排放量 V I ( ) ( ) ( ) ( )6 11 ()3 . 6 1 0 V I a V I d h V I iv V I m m V ImQ q f f f f L N f?? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? （ 64） ① 取煙霧基準排放量為： /VIq m km??輛 ② 考慮煙霧的車況系數(shù)為： fa= ③ 依據(jù)規(guī)范，分別考慮工況車速 100km/h， 80km/h， 60km/h， 40km/h， 20km/h，10km/h（阻滯），不同工況下的速度修正系數(shù) fiv 和車密度修正系數(shù) fd 如表所示： 表 66 不同工況下的速度修正系數(shù)和車密度修正系數(shù)取值 工況車速（ km/h) 100 80 60 40 20 10 ivf 2%i? df 1 3 6 ④ 柴油車交通量如下： 柴油車：中型客車 360，大型客車 195，大型貨車 90 ⑤ 考慮煙霧的海拔高度修正系數(shù)： 平均海拔高度： ? 貴州六盤高速公路吳家寨隧道左線六盤端初步設計 第 28 頁 共 86 頁 ⑥ 考慮煙霧的車型系數(shù)如表： 表 67 考慮煙霧的車型系數(shù)表 柴油車 輕型貨車 中型貨車 重型貨車、大型貨車、拖掛車 集裝箱車 3~4 ⑦ 計算各工況下全隧道煙霧排放量： smQVI / 3? 計算結(jié)果遠遠小于 在工況車速為 20km/h 時的煙霧排放量。 算出各工況車速下的煙霧排放量如下表： 表 68 各工況車速下的煙霧排放量 工況車速（ km/h） 100 80 60 40 20 10