XXXV某高速公路隧道的總體設計說明案例目錄TOC\o"1-3"\h\u12705某高速公路隧道的總體設計說明案例 1250591.1技術標準 1321721.2隧道設計原則 1277331.3隧道建設地區(qū)工程水文地質 2172091.3.1區(qū)域地形、地貌 2233271.3.2水文與氣象 2282021.3.3地質條件 3213821.4隧道平面設計 4317241.5縱斷面設計 575441.6橫斷面設計 5153701.6.1建筑限界 572681.6.2隧道內輪廓 6138471.6.3步道設計 7112381.7洞門設計 7266751.7.1洞口位置選擇 7263141.7.2洞門選擇 7272601.7.3洞門構造設計 8212981.8隧道支護設計 8100141.8.1洞口段支護方案 812521.8.2洞身段支護方案 850961.9橫通道設計 91.1技術標準公路等級：高速公路設計行車速度：100km/h。隧道凈寬：15.00m(3.75×2+4.0+1.00+1.00+0.75+0.75)隧道凈高：5.0m交通量：32500輛/日；大型混入率15%，高峰小時交通量為日交通量的12%；方向不均勻系數(shù)55%；小客車55%，大客車3%，小型客車9%，中型客車7%，大型貨車20%，拖掛車6%；汽柴比=3：7；三車道單向行駛。隧道內通風標準：射流風機直徑1000mm，出口風速30m/s1.2隧道設計原則根據(jù)《公路隧道設計規(guī)范-JTG-D70-2004》的設計要求，可知有以下這些原則：1、洞門必須嚴格按照“早進洞，晚出洞”要求，同時洞門前方不應有過多建筑活動從而對洞門前土體產(chǎn)生較大擾動。2、本隧道可不設變形縫，但是在特殊地段應設置誘導縫，如果洞口位于地震區(qū)應增設減震縫，具體尺寸參照抗震設計規(guī)范。3、對于不良地質較發(fā)育地區(qū)，一定要進行綜合的地質超前預報且進行預測的范圍應至少為30米，隧道附近約為一個洞涇作為工序。4、本隧道為深埋隧道，初次襯砌承受著較大的水與土的荷載，二次襯砌常一般是為了安全要求，所以初次襯砌一定要有足夠的強度。5、本隧道支護全部采用鋼拱架結構，其受力特點為距離噴射混凝土前的工作面最近的第一排剛拱架上受到的力為零但是在噴射混凝土完成后，鋼拱架則能承受較大的荷載。6、噴射混凝土，鋼筋網(wǎng)，剛拱架構成了初次襯砌；在初次襯砌時一定要注意在鋼拱架的接頭處設置灌漿腳錨管。7、取消系統(tǒng)錨桿。8、對于隧道的軟弱地層在噴射混凝土時一定要注意混凝土中水的含量，一定要采用潮噴混凝土以防軟弱地層發(fā)生破壞。9、本隧道采用復合式襯砌結構，初次支護和二次襯砌之間必須設防水隔離層，材料可以采用無釘鋪設防水板，無紡布的后部一定要設置系統(tǒng)排水盲管。對于水的處理，共有兩種方法：一是全堵但是給有流出的通道；二是以堵為主，同時兼顧部分排水。10、取消中部排水溝。1.3隧道建設地區(qū)工程水文地質1.3.1區(qū)域地形、地貌本隧道所處地區(qū)以壽、伊河為中心，東，西，北三個方向都是山地，南面則是由河流形成的沖積平原。山地地區(qū)一般地勢較高，平均海拔高度大約為350米；同時山地地區(qū)有著較茂密的植被，是本地人民進行林果業(yè)，畜牧業(yè)活動的主要地區(qū)丘陵地區(qū)主要在山地地區(qū)的外圍，丘陵地區(qū)位于本隧道西南部，所占地區(qū)面積比例約為25%。平原地區(qū)是河流經(jīng)過成百上千年的沖刷所形成的，工程用土性質參差不齊。平原在整個地區(qū)所占比例較大，約為整個地區(qū)面積的50%，應在施工前進行詳細勘察了解平原地區(qū)的不良地質條件，從而避免隧道線路經(jīng)過這些不良地段。本隧道所在地圍巖等級有Ⅲ級、Ⅳ級、Ⅴ級。1.3.2水文與氣象本隧道所處地區(qū)氣候屬溫帶季風氣候，四季分明，氣候宜人，雨量充足，雨熱基本同季，霜期較短。根據(jù)查訪當?shù)氐娜嗣?，發(fā)現(xiàn)本隧道可能出現(xiàn)的不良地質現(xiàn)象為洪澇，可能會發(fā)生的不良地質災害有泥石流，滑坡。1.3.3地質條件地層、巖性本隧道洞口為坡殘積粉質粘土及全強風化安山玢巖，強度低，遇水軟化，穩(wěn)定性差。隧道洞身圍巖為強~中風化安山玢巖，夾炭質泥巖夾層，風化不均，強度差別較大，工程地質條件較差，地質條件屬復雜類型。對挖遇炭質泥層應采取短開挖強支護措施。主要巖土類特征如下：（1）坡殘積粉質粘土一般無層理構造，呈現(xiàn)為棱角狀，具有多孔隙且孔隙度較大。易于沖刷，穩(wěn)定性和強度很差。土的成分和結構呈過渡變化。（2）含砂，礫黏土，礫石層砂礫層為細砂，淤泥；黃白色，粉砂；黃褐色，棕黃色黏土，粉砂；灰黑色，黑色黏土，含鈣質結核，鋅鋁結核；上部為土質層，下部為礫層，呈現(xiàn)二元結構。礫石，黏土與粉砂相互交錯成層狀。（3）安山玢巖安山玢巖（andesite-porphyrite）為次火山巖中常見類型之一，斑狀結構及多斑結構、連斑結構、自碎斑結構、聚斑結構、聯(lián)斑結構等。主要礦物與同成分熔巖相同。斑晶以拉-中長石為主，少量黑云母和輝石。拉-中長石除板狀自形晶外，還有碎屑狀，有時也可以看見熔蝕麻點的結構。黑云母可見暗邊。基質由拉-中長石長條的狀微晶、少量黑云母以及明晶質構成，常見的為交織結構。安山玢巖巖體邊部有時可見杏仁和氣孔構造。巖石較堅硬，抗風化能力強但整體完整性較差。（4）粗面質熔結凝灰?guī)r、粗安巖暗紫色，凝灰結構，塊狀構造，主要成分：透長石、斜長石、石英粗面質熔結凝灰?guī)r是粗安巖的一種，呈白色或淺黃色。斑狀結構，氣孔－塊體構造。斑晶主要由拉-中長石和礦物組成，基質主要由斜長石、中長石、堿性長石等構成。有的中長石由假長石鑲邊，形成不規(guī)則結構，巖石工程性質一般。（5）流紋質角礫巖、流紋巖流紋質角礫巖呈現(xiàn)暗黑色，粗角礫結構，流紋構造，主要礦物：中長石、石英、巖屑；構成為火山角礫占40%左右，巖屑占20%左右，火山灰占30%左右，巖屑占10%左右。巖石堅硬，抗風化能力較強但整體完整性較差。流紋巖呈現(xiàn)灰綠色，細角礫結構，流紋構造，主要礦物為：細長石、輝石、中長石、橄欖石、閃石。巖石較軟，抗風化能力弱，整體完整性差。（6）泥巖泥巖呈現(xiàn)黃色，泥質結構，塊狀構造。泥巖的主要成份為粘土，同時還含有一些粉礫。泥巖工程性質很差，整體巖性軟弱，物理力學性質很差，屬于很差的工程用土。一般工程并不使用，若一定要使用得經(jīng)過性能改善達標后才可以用。綜上所述，此地區(qū)巖土工程地質性質普遍較差。二長巖雖然比較堅硬、整體完整性較好，但是經(jīng)過地層構造運動的影響，巖石的完整性較差；安山玢巖和泥巖均屬于不良巖土條件，均需要進行巖土性能改善，需達到指標后才可使用。構造特征因為本隧道所經(jīng)過的地區(qū)距離一個地震斷裂帶較近，所以本地區(qū)的地質構造較為復雜。根據(jù)之前的地質勘察和本地的工程經(jīng)驗，本地區(qū)可能存在著較為發(fā)育的向斜，背斜和剪切帶。水文地質條件擬建隧道區(qū)域經(jīng)過地質勘察發(fā)現(xiàn)當?shù)夭o其他暗河，大型溶洞等，所以地下水只能通過外部降雨來補充。根據(jù)本地的降雨量記錄表可以看出在夏季時降雨量暴漲，再者本地區(qū)多山而且山上常常有著較多的植物，山地起伏不大所以該區(qū)域內地下水補給作用還是較強的。根據(jù)探測，發(fā)現(xiàn)該區(qū)域內含有較豐富的地下水。不良地質現(xiàn)象經(jīng)過對擬設計隧道所在區(qū)域的當?shù)厝嗣裨L問，發(fā)現(xiàn)該區(qū)域夏季時常有大雨乃至暴雨可能會引起洪澇災害，泥石流，滑坡。1.4隧道平面設計擬建的高速公路位于××省××市，是連接××市和××市的重要交通道路?！痢潦凶鳛槭澜缏劽奈幕懦?，現(xiàn)又加入到長三角經(jīng)濟圈中，通過修建該高速公路，可大大提高市民出行時間從而提高工作效率，降低運輸成本，拉近兩座城市之間的距離，促進城市之間的經(jīng)濟文化交流，為青島旅游業(yè)的發(fā)展提供新型方式，為長三角經(jīng)濟的進一步發(fā)展提供更大的平臺。根據(jù)以上原則，現(xiàn)已規(guī)劃出有以下兩種方案：方案一：隧道群方案。采用兩條長隧道，兩條隧道均為1200米，兩條隧道采用50m長橋梁鏈接。設計標高30.0m~110.0m。方案二：航空線進行路線布置。其起止樁號為K0+000～K2+900，長2200米，設計標高為60.0m~400.0m，為特長隧道。黑線-方案一紅線-方案二圖1-1隧道線性平面設計圖1.5縱斷面設計1.縱坡設計必須滿足《標準》的各項規(guī)定。2.縱坡設計應綜合考慮多種因素如氣候、地質、水文、排水管道、地下管線、地面后，再根據(jù)具體情況小心設計以保證隧道安全穩(wěn)定暢通行駛。3.隧道縱坡度不應過大。對于長或特長隧道不要大于1%。4.隧道洞外連接線應考慮隧道線形相協(xié)調，并滿足隧道洞口內外各3秒設計速度行程長度范圍的平面線形、縱面線形應一致并且長、特長的雙洞隧道，為了方便車輛調頭，應在洞口外合適位置設置聯(lián)絡通道。5.應盡可能的多設置緩和曲線以使得司機在隧道洞段行駛時感到舒適，從而保證隧道高速、安全運轉。本公路隧道坡道采用人字坡形式，縱坡度為1%圖1-2方案一隧道縱斷面設計圖圖1-3方案二隧道縱斷面設計圖1.6橫斷面設計1.6.1建筑限界根據(jù)設計規(guī)范1.4.3條的要求，可以知道隧道凈寬組成如下表：表1-1隧道組成凈寬公路等級設計速度（）車道寬度W（）余寬（）側向寬度L檢修道J左側右側左側右側高速公路1003.75×2+4.001.001.000.750.75同理查出建筑界限高度：，所以可以畫出隧道建筑限界圖如下：圖1-4隧道建筑限界圖1.6.2隧道內輪廓本隧道采用《公路隧道設計規(guī)范》附錄B提供的v=100km/h情況下的標準斷面，斷面為五心圓，，，，，。隧道內輪廓圖如下：圖1-5隧道內輪廓圖1.6.3步道設計當隧道出現(xiàn)緊急事件時，步道可在不干擾交通行駛的情況下充當緊急通道，而且步道旁的路緣石可有效阻擋車輛爬上步道。步道除了安全功能之外，其下部的空間常被用來安裝管道和纜線等。根據(jù)上述功能，《設計規(guī)范》提出步道高度取值范圍和設計原則，按照隧道設計速度100km/h，步道高度取40cm，具體參數(shù)如圖1-7所示。圖1-6步道高度尺寸1.7洞門設計1.7.1洞口位置選擇（1）通常洞門本身結構就存在不穩(wěn)定性所以建設洞門時應選用地質較好的地方避開不良地質。（2）一定要遵循“早進洞，晚出洞”的原則，選擇洞口位置。（3）盡量將隧道中線與地形等高線正交。（4）為了較容易的進行組織施工，加快施工進度，可盡可能建設距離洞口較近距離的施工場地、棄渣場地和便道，但也不應太近否則場地的日?；顒涌赡軙Χ纯诜€(wěn)定性造成影響。（5）洞口的邊坡和仰坡必須保持整體穩(wěn)定，滿足《設計規(guī)范》表7.2.1高度要求.1.7.2洞門選擇考慮隧道洞口段屬于殘破沉積巖，巖層為強、中等風化巖晶屑溶結凝灰?guī)r組成，且節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體破碎，圍巖為散體狀~破碎結構狀結構。選擇位置應盡量避免巖體破碎地點，必要時設置明洞或支擋構造物。除了考慮安全因素，對于環(huán)境的保護也尤為重要，結合洞口防護綠化工程和洞口美觀設計，使自然環(huán)境被洞口破壞得最小。綜合考慮各種因素后，選擇洞門形式如下表：表1-1洞門樣式表幅位隧道南面隧道北面?zhèn)渥⒆蠓髦袷较髦袷奖阌谑┕?，洞口受到的推移力小右幅削竹式削竹?.7.3洞門構造設計隧道洞口仰坡的坡腳至洞門墻背設置1.5m長度間距，洞口端墻與仰坡之間水溝的溝底與襯砌拱頂外緣的高度擬設計1.5米，墻頂設計擬高于仰坡腳約1m。洞門墻體還需依據(jù)當?shù)厍闆r設置沉降縫、伸縮縫和泄水孔，其作用是防止外力作用導致洞門變形。洞門墻的厚度通過計算并結合類似的工程案例確定為1.5m。1.8隧道支護設計1.8.1洞口段支護方案隧道洞口段穿越殘破沉積土，洞口位置覆蓋較薄，不宜大面積施工開挖修建路塹，考慮山體地質條件較差，巖體破碎，不建議使用暗挖法修建隧道。工程決定洞口修建采用明洞支護模式。擬設計明洞尺寸約為15米，根據(jù)地址勘察報告不難發(fā)現(xiàn)隧道洞口段位于不穩(wěn)定的Ⅴ級圍巖，為確保順利進洞，擬設計采用管棚超前支護手段輔助進洞。明洞支護結構的設計參照工程類比法，具體的設計結構如下圖1-8所示。圖1-7明洞結