1、梁家院隧道綜合設計 (長安大學公路學院 西安 )摘要：本設計按照“新奧法”施工的要求，對某山嶺重丘二級公路上的梁家院隧道進行了綜合設計。主要內容包括：路線方案的擬定比選、隧道橫縱斷面設計、隧道襯砌結構設計、路基路面防排水及管線溝槽設計以及施工組織設計，并進行了隧道二次襯砌的結構計算，同時還完成了隧道通風、照明的計算及設計。關鍵詞：隧道 新奧法 防排水 襯砌結構 通風 照明 監(jiān)控測量 結構計算 Comprehensive Design of the Liang Jia Yuan TunnelChangyong Cao(The Highway College of Changan Universi

2、ty Xian )ABSTRACT: According to the construction requirements of NATM , the comprehensive design is made for Liang Jia Yuan Tunnel which is included in a secondary road of the mountainous area .This design paper includes the following several aspects : the design and contrast of the tunnel route , t

3、he design of the transect and vertical section of the tunnel , the lining structure design , the waterproof and drainage system of the pavement and subgrade , the design of construction organization, and calculation of the second lining , the paper also contains the calculation and design of ventila

4、tion and lighting system. KEY WORD: tunnel ; NATM ; water proof and drainage system ; lining structure ;ventilation ; lighting ; monitoring survey ;. structural calculation;目 錄第一章 隧道設計說明書一、隧道設計概況-3二、隧道設計標準規(guī)范-3三、隧道主要技術標準-3四、隧道工程水文地質-31.自然地理概況-32.地質構造特征-43.水文地質條件-64、不良地質現象-75、隧道圍巖級別-86、隧道穩(wěn)定性評價-8五、隧道設計

5、概要-91、隧道洞口設計-92、隧道橫斷面設計-93、洞門設計-94、襯砌結構設計-95、防排水設計-106、路面及內裝飾設計-117、緊急停車帶設計-118、洞內檢修道設計-119、現場監(jiān)控量測-1110、通風照明設計-1211、環(huán)境保護-1312、施工方案及注意事項-1413、監(jiān)控系統和防災系統-16第二章 梁家院隧道級圍巖二次襯砌結構計算-19第三章 梁家院隧道通風計算-34第四章 梁家院隧道照明計算-39第五章 翻譯原文- -43第六章 英語譯文- -50第七章 致謝和感想- 56主要參考文獻- 57第一章 隧道設計說明書一、隧道設計概況梁家院隧道位于連接崖家院子、梁家院、北溝地區(qū)的山

6、嶺二級公路區(qū)段上，該地區(qū)為山嶺重丘區(qū)，山勢陡峭，地質地形復雜，山脈大致成西北東南走向，其中最低標高1208.4m,最高標高1859.6m。該隧道擬設計為單洞雙向隧道，入口樁號K0+820，出口樁號K3+96，全長2276m，采用人字坡形，坡度為2.0%，兩端設置明洞，其中西南A洞口明洞長19m，東北B洞口明洞長26m。隧道行車道寬度按照設計行車速度60km/m考慮。明洞施工按明挖法施工，暗洞按“新奧法”施工。隧道襯砌結構設計采用“新奧法”復合式襯砌，并采用高壓鈉燈光電照明、射流風機機械通風；隧道洞門形式主要采用端墻式洞門。隧道圍巖以較為破碎的白云巖、千枚巖、變質砂巖及泥巖為主，圍巖級別以、級為

7、主。二、隧道設計標準規(guī)范公路隧道設計規(guī)范（JTGD702004）公路隧道施工技術規(guī)范（JTJ04294）公路隧道通風照明設計規(guī)范（JTJ026.11999）公路隧道勘測技術規(guī)范（JTJ06385）公路工程技術標準（JTJ00197）三、隧道主要技術標準（一）、隧道按規(guī)定的遠景交通量設計，采用單洞雙向隧道（二）、公路等級：山嶺重丘二級公路（三）、遠景設計交通量：2080輛/日（四）、隧道設計車速：60km/h（五）、隧道建筑限界根據公路隧道設計規(guī)范（JTGD702004）規(guī)定確定：行 車 道： W23.50m路 緣 帶： S20.5m檢 修 道： J 1.00m限界凈高： 5.00m隧道凈高：

8、6.92m檢修道高： 0.28m四、隧道工程水文、地質（一）、自然地理概況1、地形地貌隧道地處陜南山地西南部的秦嶺山脈，山脈大致呈西北東南走向，該處主峰海拔1859.6m,山脊呈窄梁狀，兩側山坡陡峭，坡度一般在50左右，局部達到60。溝谷發(fā)育，多為較陡峭的V型谷，切割深度一般80m 左右，最深達到120m 。地貌上屬于有變質巖、沉積巖組成的中高山區(qū)。2、氣象水文該地區(qū)屬大陸性季風氣候，年氣候變化十分明顯，境內氣候垂直變化及四季差異顯著。年平均氣溫25，最冷為一月份，平均氣溫為-11.6度，極端最低氣溫為-21.1度，最熱為七月份，平均月氣溫31.2度，極端最高氣溫36.8度，年最高降雨量685

9、.0毫米，年最低降水量386.6 毫米，日最大降水量為151.8毫米，年平均降水量485.3毫米。年平均風速1.9米/秒，最大風速17米/秒。雨季主要集中在夏季，占全年降水量65%左右。山區(qū)地質情況較為復雜，植被豐富，以高大喬木、灌木為主，自然景觀優(yōu)美，野生動植物種類繁多。隧道所處地區(qū)屬于漢江水系，區(qū)內無較大河流，僅發(fā)育幾條無名小溝。（二）、地質構造特征1、地層巖性該地區(qū)出露地層主要為震旦系上統燈影組和第四系全新統。上震旦統燈影組主要以淺海相碳酸鹽巖為主，主要分為：（1）上震旦統燈影組（Z2dn）為勘察區(qū)主要地層，占測區(qū)面積的76%，為一套主要由白云巖組成的單斜巖層。根據巖層及其組合特征，可進

10、一步劃分3個巖性，現分述如下：1）第一巖性段（Z2dn1）分布于勘查區(qū)中，東部。出露寬度約1270米，是隧道通過的主體巖層。巖性為灰白色中厚層細晶白云巖。見夾有黃色泥巖，粉沙質泥巖夾層（現為斷層破碎帶）。與上覆地層呈斷層接觸。巖層總體產狀3300-3500500-700.2）第二巖性段（Z2dn2）分布于勘查區(qū)西部，出露寬度30m左右。巖性為灰白色中厚層細粒長石石英片巖和淡黃色泥巖，與上覆地層呈斷層接觸。地貌上明顯呈突起的山梁。地層產狀3250-3400600-800.3）第三巖性段（Z2dn3）分布于勘查區(qū)西部隧道出口段，巖性為灰比色中厚層微晶白云巖。地層產狀3300-35005時，取i =

11、0.1，=1+0.1*(11.74-5)=1.674所以圍巖豎向荷載q=0.451619.21.674*0.4231.4138*0.4=92.5655KN/ m32.計算襯砌自重g=1/2*(d0+dn ) *h=1/2(0.45+0.45) 23=10.35 KN/ m33、根據我國復合式襯砌圍巖壓力現場量測數據和模型實驗，并參考國內外有關資料，建議類圍巖襯砌承受80%-60%的圍巖壓力，為安全儲備這里?。?5KN/m3（1）全部垂直荷載q= 65+g=75.35 KN/ m3 （2）圍巖水平均布壓力e=0.4q=0.475.35=30.14 KN/ m3三、襯砌幾何要素1、襯砌幾何尺寸內輪

12、廓線半徑： r1 = 5.3200 m , r2 = 7.2000 m內徑r1，r2所畫圓曲線的終點截面與豎直軸的夾角：1 =90 ， 2=105.3009拱頂截面厚度d0 =0.45 m ,拱底截面厚度dn=0.45m。2、半拱軸線長度S及分段軸長SS = 10.6929 m將半拱軸長度等分為8段，則S=S/8=10.6929/8=1.3366 mS/Eh =1.3366/0.28108 =4.773610-8 m3、各分塊截面中心幾何要素各分塊截面與豎直軸的夾角及截面中心點的坐標可以由圖2直接量得，具體數值見表1。四、計算位移1、單位位移：用辛普生法近似計算，按計算列表進行，單位位移的計算

13、見附表1。單位位移計算表 附表1 注：1.I截面慣性矩，I=bd3/12,b取單位長度2.不考慮軸力的影響。單位位移值計算如下：11=S/Eh1/I=4.773610-81053.498=50.289810-612=S/ Ehy/I=4.773610-82999.695=143.193410-622=S/ Ehy2/I=4.773610-814343.838=684.717510-6計算精度校核：11+212+22=（50.2898+2*143.1934+684.7175）10-6=1021.39410-6SS=S/ Eh(1+y)2/I=4.773610-821396.726=1021.39

14、410-6閉合差=0。2、載位移主動荷載在基本結構中引起的位移（1）每一塊上的作用力(豎向力Q、水平力E、自重力G),分別由下面各式求得，Qi =q*biEi =e*hiGi =( di-1- di)/2*S* rh其中：bi襯砌外緣相鄰兩截面間的水平投影長度hi襯砌外緣相鄰兩截面間的豎直投影長度di接縫i的襯砌截面厚度均由附圖2直接量得，其值見附表2。各集中力均通過相應圖形的形心。附圖2：襯砌結構計算圖示載位移Mop計算表 附表2續(xù)表2（2）外荷載在基本結構中產生的內力塊上各集中力對下一接縫的力臂由圖直接量得，分別記以aq 、ae、ag。內力按下式計算之：彎矩： 軸力： 式中 xi、yi相鄰

15、兩接縫中心點的坐標增值。 xi=xi- xi-1 yi=yi- yi-1Moip和Noip的計算見附表2及附表3。載位移Noip計算表 附表3（3）主動荷載位移計算過程見附表4。主動荷載位移計算表 附表41p=S/EhMp0/I=4.773610-8（-.139）= - 50508.780010-62p =S/ EhMp0y/I=4.773610-8(-.861)= -.15210-6計算精度校核Sp=1p+2pSp=S/ EhMp0(1+y)/I因此，Sp=4.773610-8（-.001）= -.881510-61p+2p= -（50508.7800+.0815）10-6= -.881510-6閉合差=0。3、載位移單位彈性抗力及相應的摩擦力引起的位移（1）各接縫處的抗力強度按假定拱部彈性抗力的上零點位于與垂直軸接近450的第3截面，3=41.357=