某隧道工程的線路設(shè)計(jì)計(jì)算案例目錄TOC\o"1-3"\h\u6695某隧道工程的線路設(shè)計(jì)計(jì)算案例 112968第一章緒論 1215011.1隧道工程基本概念與特點(diǎn) 1226901.2技術(shù)要求 2218091.2.1線路主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 2129901.2.2材料 221391.2.3主要標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范 2176401.3設(shè)計(jì)基本資料 2323891.3.1隧道概況 2198511.3.2工程地質(zhì)資料 320439第二章線路設(shè)計(jì) 646212.1圍巖分級 6272712.2隧道橫縱縱斷面設(shè)計(jì) 7216222.2.1隧道位置選定 726972.2.2隧道縱斷面設(shè)計(jì) 7253132.2.3隧道橫斷面設(shè)計(jì) 7第一章緒論1.1隧道工程基本概念與特點(diǎn)隧道是埋置在地層內(nèi)的，兩端設(shè)出入口，提供交通服務(wù)的工程建筑物，是一種可以較好利用地下空間的工程建筑形式。隧道工程的發(fā)展歷史悠久，我國在古代的很多典籍上都有相關(guān)記載，雖然對隧道的描述都有所不同，但可以大致展現(xiàn)隧道工程的雛形。1970年，國際經(jīng)合組織（OECD）召開的國際隧道大會將隧道定義為：以某種用途、在地面下采用任何方法，按規(guī)定形狀和尺寸修筑的斷面積大于2m2的洞室。隧道工程有很多優(yōu)點(diǎn)：節(jié)約土地、可以減少對環(huán)境的影響；減小拆遷工作量；結(jié)構(gòu)安全可靠；可以提高線路質(zhì)量，使線路長度和運(yùn)行時(shí)間大大縮短……同時(shí)隧道工程也需要克服很多難題：有很多隱蔽工程，施工風(fēng)險(xiǎn)大，要做好安全措施，將安全放在首位在施工條件上，隧道施工可能地處較偏僻地段，環(huán)境比較艱苦各種技術(shù)上的難題，如開挖、爆破、支護(hù)等方面的問題；在管理上，需要不斷地積累經(jīng)驗(yàn)……1.2技術(shù)要求1.2.1線路主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（1）公路等級：高速公路、一級公路（2）車道數(shù)：兩車道（3）設(shè)計(jì)速度：80km/h（4）隧道長度：1980m，屬于公路長隧道1.2.2材料（1）混凝土：C25、C30混凝土；（2）鋼筋：HRB400、HRB500、HPB300；（3）錨桿：Φ25注漿錨桿；（4）小導(dǎo)管：Φ42熱軋無縫鋼管；（5）土工布；（6）PVC管、HDPE管、遇水膨脹橡膠止水帶、P-201止水膏等。1.2.3主要標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范（1）所給隧道平面地形圖、工程地質(zhì)與水文地質(zhì)勘測資料。（2）公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG3370.1-2018）（3）公路隧道施工技術(shù)規(guī)范（JTG3660-2020）（4）工程地質(zhì)勘察規(guī)范（JTGC20-2011）（5）公路隧道抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG2232-2019）1.3設(shè)計(jì)基本資料1.3.1隧道概況宜豐縣雙峰隧道二該隧道為分離式高速公路兩車道隧道，設(shè)計(jì)時(shí)速為80km/h,起止樁號：ZK16+600~K18+980/YK16+600~YK18+980，長度1980米，凈空尺寸為寬*高=10.25×5米。根據(jù)公路隧規(guī)JTG3370.1-2018表1.0.4分級，屬于公路長隧道。機(jī)械通風(fēng)，燈光照明，隧道洞軸線走向?yàn)橛蓶|至西走向，洞門型式選擇為削竹式洞門，隧道縱坡坡度為0.5%/-1.45%，采用人字坡。1.3.2工程地質(zhì)資料（一）地形地貌水文條件隧道洞口區(qū)主要位于地質(zhì)構(gòu)造性和剝蝕低下的山區(qū)和丘陵平原區(qū),山體地勢起伏連綿,山體中部植被較發(fā)育,沿隧道洞口中軸線上的洞身位于地表處北部最高點(diǎn)洞口高程約600m,洞身處中部最高點(diǎn)洞口高程約534m,地形地勢起伏大,山勢較陡,但由于隧道區(qū)的進(jìn)出口和洞口所處地形較緩,植被較適合發(fā)育,風(fēng)化層沉積厚度大。隧道區(qū)內(nèi)微山體地貌總體地形走向大致大體呈南北東西走向,隧道內(nèi)地區(qū)內(nèi)年降水量豐富,隧道區(qū)內(nèi)微火山地貌均有發(fā)育,主要為山間地區(qū)沖積水溝,為隧道地下水及山間地區(qū)洪水的主要排泄運(yùn)輸通道。路線區(qū)域本地屬于中亞的亞熱帶濕潤氣候季風(fēng)區(qū)，冬季氣候溫和,日照充足,雨量充沛,屬暖帶濕潤多風(fēng)季雨濕潤氣候,春末夏初,梅雨連綿,七,八至九月份夏季氣候主要受西北副熱帶平原高壓環(huán)流控制,天氣炎熱,中部西南山區(qū)熱帶森林水系密布,氣候調(diào)節(jié)適應(yīng)能力強(qiáng),夏季多為強(qiáng)對流雨,氣溫相對涼爽,二至三月份冬季氣候主要受西伯利亞熱帶高壓環(huán)流控制,冷空氣環(huán)流活動頻繁,氣溫低,雨雪頻繁,氣溫相對較低。多年林地平均自然降水量1720.8mm,多年平均自然蒸發(fā)水溫度1460.2mm,多年最高平均氣溫17.1°c,雙峰廣大林場最高平均氣溫36°c,黃崗、天寶最高平均氣溫40.3°c,最低氣溫~8.6°c,年平均無冰凍霜期為251-271天。工程地質(zhì)條件。（二）地層巖性根據(jù)現(xiàn)場淺層地質(zhì)地貌調(diào)查測繪以及現(xiàn)場鉆孔隧道資料采集分析,雙峰鉆孔隧道地質(zhì)覆蓋層為第四板巖系(Q)早期碎石質(zhì)粘土和早期粉質(zhì)礫石粘土,基巖主要為中三紀(jì)元古界雙龍大橋山板巖亞群中的宜豐龍山組(ptshly)早期砂質(zhì)礫石板巖、加里東晚期(yn23)砂質(zhì)花崗巖和閃長巖?，F(xiàn)將各地層巖性特征分別描述如下:新生代第四紀(jì)松散堆積物形成的地層(Q)第四系中世至更新世傳統(tǒng)殘留的坡腳沉積土地層(q2el+dl)主要廣泛分布在黃河隧道內(nèi)的山體、山體底和坡腳,大體為粉質(zhì)碎石粘土,局部為淺層碎石質(zhì)粘土,厚度一般在1.0至6.7m。2、加里東晚期(yn23)(1)已完全風(fēng)化變質(zhì)花崗巖和閃長巖:黃褐色,原巖主體結(jié)構(gòu)和巖芯構(gòu)造均已遭到破壞,巖芯結(jié)構(gòu)呈混凝土狀或柱狀(2)變質(zhì)強(qiáng)烈性斷層風(fēng)化后的變質(zhì)變色花崗巖和變質(zhì)閃長巖:黃褐色,巖石內(nèi)部斷層風(fēng)化強(qiáng)烈,且其在巖石內(nèi)部風(fēng)化后巖體隨斷層裂隙快速生長發(fā)育,巖性軟,巖體不易斷裂破碎,取芯主要以散體狀及碎塊狀為主,巖芯采取率為70~75%,強(qiáng)風(fēng)化層部分鉆孔有漏水(詳見鉆孔及柱狀,RQD=20~75,巖芯采取率為70~89%),該層部分鉆孔漏水(詳見鉆孔柱狀圖)。該層在隧道區(qū)廣泛分布,本次鉆孔揭露厚度:4.2-232.0m。3、中元古界雙橋山亞群宜豐組(Ptshly)(1)全巖性風(fēng)化砂質(zhì)巖芯板巖:黃褐色,原巖的地質(zhì)結(jié)構(gòu)、構(gòu)造均已遭到破壞,巖芯材質(zhì)呈混凝土狀或柱狀,遇天然水加熱軟化之后呈水泥砂狀。該層在隧道區(qū)廣泛分布,本次鉆孔揭露厚度:6.4-11.1米。(2)強(qiáng)風(fēng)化砂質(zhì)板巖:巖石表層風(fēng)化強(qiáng)烈,黃褐色，風(fēng)化巖芯裂隙快速發(fā)育,巖性軟,取芯裂隙呈散布晶體狀及碎屑的塊狀巖質(zhì)為主,巖芯裂隙采取的效率一般為70~75%,強(qiáng)風(fēng)化砂質(zhì)層巖大部分板巖鉆孔時(shí)常有裂隙漏水(詳見鉆孔柱狀圖)。鉆孔揭露厚度:8.4-11.8m。(3)中風(fēng)性硬化砂質(zhì)巖芯板巖:巖呈灰色,裂隙較不易發(fā)育,巖體較不易破碎且?guī)r~較完整,取芯材料呈細(xì)小塊狀、短長圓柱狀及細(xì)長柱狀,rqd-20-75,巖芯材料采取的效率一般為65-89%,該層部分鉆孔漏水(詳見鉆孔柱狀圖)。該粘土層在地下隧道區(qū)廣泛橫向分布,本次鉆孔工程揭露地層厚度:3.7-5.6m。（三）地質(zhì)構(gòu)造路線該地區(qū)主要位于華南中部板塊和江蘇揚(yáng)子昆山板塊的中部交界處九嶺板塊造山嶺地帶中部板塊靠南側(cè)的邊緣,主要地質(zhì)表現(xiàn)早期為強(qiáng)烈斷層褶皺侵蝕作用,晚期則有伴較強(qiáng)對流侵入的斷層巖漿侵蝕活動。加里東期應(yīng)力運(yùn)動以新的韌性剪切變形運(yùn)動為主,形成出了一系列新的韌性剪切應(yīng)力帶。印支期后以局部淺層脆性物質(zhì)變形現(xiàn)象為主,形成斷陷盆地一一錦江盆地和大規(guī)模推覆構(gòu)造。線路構(gòu)造范圍內(nèi)主要線路構(gòu)造形式有有蓮花門——藤橋復(fù)式靠背式傾斜。該背斜西起瀏陽縣花門,東至宜豐縣藤橋。受終點(diǎn)路線內(nèi)的區(qū)域性次級典型帶狀地質(zhì)地貌巖體組成構(gòu)造的徑向變化程度影響,該隧道工程沿路標(biāo)段沿線和沿終點(diǎn)路線內(nèi)的次級的地質(zhì)典型性和一般性帶狀地質(zhì)地貌褶皺、斷裂等次級典型中性地質(zhì)地貌巖體組成構(gòu)造較快地產(chǎn)生發(fā)育,使沿沿路線地域區(qū)內(nèi)典型地質(zhì)地貌巖體的整體性質(zhì)和結(jié)構(gòu)功能受到一定的不同程度發(fā)生影響和受到嚴(yán)重破壞,但對工程總體影響不大。（四）水文地質(zhì)條件1、地下水類型隧道沿線上的地下水結(jié)構(gòu)類型主要包括有第四至五系松散的基巖類孔隙地下水與五系基巖類的裂隙地下水。第四紀(jì)水系松散性砂巖類孔隙的潛水主要特征是富鹽潛水,主要富鹽存在于第四紀(jì)水系砂巖殘坡中的積水巖層中,其富鹽的水性主要受當(dāng)?shù)卮髿鈱雍徒邓闹苯佑绊懣刂?雨季時(shí)巖層孔隙內(nèi)淡水蒸發(fā)補(bǔ)給充足;而在多雨早季,補(bǔ)給量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于淡水蒸發(fā)補(bǔ)給量,富鹽的水性相對較差,局部甚至部分會嚴(yán)重出現(xiàn)淡水枯竭?；鶐r結(jié)構(gòu)裂隙的降水主要為承壓水或微承壓水,主要作用賦于儲存在區(qū)內(nèi)基巖的深層節(jié)水處理結(jié)構(gòu)裂隙中,由于其在區(qū)內(nèi)地表基巖層的破碎風(fēng)化帶、構(gòu)造帶等裂隙分布發(fā)育,且第四降水系統(tǒng)的覆蓋層裂隙厚度小,地表水和區(qū)內(nèi)大氣水的降水比較易于直接滲透;且區(qū)內(nèi)地表與基巖層間的風(fēng)化帶和節(jié)理結(jié)構(gòu)裂隙主要呈網(wǎng)狀分布發(fā)育,有利于區(qū)內(nèi)大氣水和降水的直接入滲透和補(bǔ)給。因此,區(qū)內(nèi)以以基巖斷層裂隙沉積水地帶為主要豐富地下水資源類型,區(qū)內(nèi)的地質(zhì)構(gòu)造基巖裂隙水地帶和基巖斷層侵蝕破碎裂隙帶等區(qū)域?yàn)橹饕呢S富水資源單元。2、地下水的補(bǔ)給、徑流、排泄條件隧道區(qū)內(nèi)部的地下水主要為大氣基巖地層構(gòu)造中的裂隙地下水,主要用于接受大氣基地降水后的垂直向下水及滲透水的補(bǔ)給,隧道內(nèi)地區(qū)內(nèi)自然水文地質(zhì)生態(tài)條件較復(fù)雜。根據(jù)鉆孔軌跡揭露分析結(jié)果顯示,隧道鉆進(jìn)區(qū)內(nèi)墻體鉆孔地下水位運(yùn)動隨隧道鉆進(jìn)鉆深程度中心的變化運(yùn)動幅度也比較大,由此可以知道在隧道區(qū)內(nèi)鉆孔地下水位的運(yùn)動基本軌跡為沿隧道節(jié)水處理層的裂隙方向運(yùn)動,連通性能比較好。區(qū)內(nèi)高山地下水主要沿地層構(gòu)造變質(zhì)破碎裂隙帶、基巖變質(zhì)裂隙等向中部地勢低洼處緩緩排出。3、地下水水質(zhì)及其腐蝕性分別對隧道入口和出口附近的地下水露頭取樣試驗(yàn)分析。并對其進(jìn)行排水試驗(yàn)和地下水質(zhì)檢測分析。由隧道水質(zhì)質(zhì)量分析報(bào)告可得知,進(jìn)口出洞口水質(zhì)ph平均值=6.69,侵蝕性水質(zhì)co2含量大約為5.766mg/l,總侵蝕礦化物濃度49.724mg/l;對于出口進(jìn)洞口水質(zhì)ph平均值=6.65,侵蝕性水質(zhì)co2含量大約為11.532mg/l,總侵蝕礦化物濃度35.941mg/l,對于隧道水質(zhì)分析報(bào)告,根據(jù)地勘規(guī)關(guān)于隧道水質(zhì)質(zhì)量評價(jià)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn):在鐵路隧道內(nèi)部進(jìn)出口處的水質(zhì)，對鋼筋砼有微腐蝕性。第二章線路設(shè)計(jì)2.1圍巖分級圍巖分段情況如表2-1所示表2-1圍巖分布情況分布路段界（代）系圍巖級別長度（m）地層符號巖性簡述K16+600~K16+669.4上古生界Ⅲ69.4Yn23花崗閃長巖和花崗片麻巖K16+669.4~K16+931.8下古生界Ⅳ262.4Ptshly砂質(zhì)板巖K16+931.8~K17+503.8新生界第四系Ⅳ572Q4砂礫、卵石土K17+503.8~K17+968.3下古生界V464.5Ptshly砂質(zhì)板巖K17+968.3~K18+580上古生界Ⅳ611.7Yn23花崗閃長巖和花崗片麻巖公路隧道中圍巖分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ共六級圍巖，分級依據(jù)時(shí)主要根據(jù)：1、兩個(gè)基本因素：巖石堅(jiān)硬程度和巖體完整程度的定性特征；2、巖體基本質(zhì)量指標(biāo)（BQ）。不同圍巖的各項(xiàng)物理力學(xué)指標(biāo)也不相同，在設(shè)計(jì)過程中要根據(jù)圍巖級別選擇不同的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)公路隧規(guī)中規(guī)定，不同圍巖的各項(xiàng)參數(shù)可以按照表2-2取值表2-2各級圍巖主要物理力學(xué)指標(biāo)表圍巖等級地基抗力系數(shù)K（MPa／m）重度λ（kN／m3）泊松比變形模量E（GPa）內(nèi)摩擦角

φ（°）粘聚力C

（MPa）計(jì)算摩擦角φc（°）Ⅱ1200~1800>26.50.2~0.2520~3350~601.5~2.170~78Ⅲ500~120026.5~24.50.25~0.36~2039~500.7~1.560~70Ⅳ200~50024.5~22.50.3~0.351.3~627~390.2~0.750~60Ⅴ100~20022.5~170.35~0.45<1.320~270.05~0.240~502.2隧道橫縱縱斷面設(shè)計(jì)2.2.1隧道位置選定隧道位置選擇需要根據(jù)很多方面綜合考慮，如地質(zhì)條件，。本設(shè)計(jì)為山嶺隧道，西端進(jìn)口處洞門里程K16+600，隧道拱頂高程為530m，西端出口處洞門里程K18+580,拱頂高程530m，隧道平面為一條直線。2.2.2隧道縱斷面設(shè)計(jì)本隧道采用人字坡，其中K16+600至K17+539段坡度為1.45%，K17539至K18+580段坡度為-0.5%，。詳細(xì)情況見隧施——縱斷面設(shè)計(jì)圖。2.2.3隧道橫斷面設(shè)計(jì)隧道的內(nèi)輪廓，應(yīng)根據(jù)公路隧規(guī)（jtg3370.1-2017）的規(guī)定，按照設(shè)計(jì)資料，選用設(shè)計(jì)速度80km/h的高速公路、一級公路隧道。（1）凈空隧道內(nèi)輪廓首先要求滿足隧道限界空間，并預(yù)留有不＜50mm的富余量；其次，滿足洞內(nèi)裝飾裝修，通風(fēng)照明，監(jiān)控消防，放置指示標(biāo)志等交通工程及附屬設(shè)備設(shè)施所需要的空間。斷面形狀的選擇也對圍巖穩(wěn)定和結(jié)構(gòu)受力有著重要影響，因此我們應(yīng)該選用對以上要求有利的斷面面形狀；隧道建筑限界斷面圖如圖2-1所示圖2-1建筑限界圖兩車道公路隧道建筑限界橫斷面組成即各部分寬度如表2-1表2-1建筑限界橫斷面組成表等級設(shè)計(jì)時(shí)速（km/h）車道寬（m）側(cè)寬余寬（m）檢修道寬/人行道寬（m）建筑限界基本寬度（m）左側(cè)右側(cè)左側(cè)右側(cè)高速公路一級公路802×3.750.50.750.250.750.7510.25（2）橫斷面構(gòu)造①隧道采用錨噴支護(hù)，襯砌結(jié)構(gòu)類型為復(fù)合式襯砌，根據(jù)圍巖不同，打設(shè)不同長度的錨桿和噴射不同厚度的混凝土，初襯與二襯之間內(nèi)夾有防水層。②由于是高速公路隧道內(nèi)