杵岭隧道毕业设计说明书


    杵岭隧道毕业设计说明书 目录 摘要 1 ABSTRACT 2 1 绪论 3 2 杵岭隧道方案确定 4 3 概述 5 3.1 隧道设计技术标准 5 3.2 设计依据与执行主要标准 5 3.3 隧道设计原则 5 3.4 工程建设标准强制性条文执行情况 5 3.5 隧道规模 6 3.5.1 隧道长度 6 3.5.2 各级围岩所占隧道的比例 6 4 工程概况 7 4.1 隧址区自然条件 7 4.1.1 地理位置及地形地貌 7 4.1.2 气候及地质概况 7 4.2 工程地质条件 7 4.2.1 地层岩性 7 4.2.2 地质构造 7 4.2.3 水文地质条件 8 4.3 不良地质现象 8 4.4 隧道工程地质评价 9 4.4.1 隧道洞室围岩级别的划分 9 4.4.2 隧道围岩稳定性评价 9 4.5 地震基本烈度 10 5 隧道主体工程 11 5.1 隧道平面线形设计 11 5.1.1 隧道平面 11 5.2 隧道纵断面设计 11 5.3 隧道横断面设计 11 5.3.1 横断面设计 11 5.3.2 衬砌内轮廓 11 5.4 隧道洞门设计 12 5.4.1 洞门设计原则 12 5.4.2 洞门设计 12 5.5 隧道衬砌结构设计 12 5.5.1 隧道衬砌结构设计原则 12 5.5.2 洞身段支护参数 13 5.5.3 特殊洞身结构设计 13 5.6 隧道防排水工程设计 14 5.6.1 隧道洞内防排水 14 5.6.2 施工缝、变形缝防水 14 5.6.3 隧道洞口防排水 15 5.7 隧道路面及洞内装饰 15 5.8 隧道检修道及人行道设计 15 6 隧道动态施工、设计 16 6.1 隧道现场监控量测 16 6.1.1必测项目 16 6.1.2选测项目 16 7 隧道施工方案设计 17 7.1 施工工艺要求 17 7.2 施工方案设计 17 8 隧道弃渣方案及临时工程 19 9 隧道通风设计 20 10 隧道照明设计 21 10.1 照明设计亮度 21 10.2 灯具及灯具布置形式 21 10.3 洞外引道照明 21 10.4 照明组合方式 21 11监控系统及防灾系统 22 11.1 系统概况 22 11.2 交通监视控制系统 22 11.3 通信系统 22 11.4 通风系统 22 11.5 通报、报警系统 23 11.6 消防系统 23 11.7 救援系统 23 11.8 供电系统 23 11.9 中央控制系统 23 12 环境保护 24 13拱形曲墙式衬砌结构计算 25 13.1 基本资料 25 13.2 荷载确定 25 13.2.1 围岩竖向压力 25 13.2.2 计算衬砌自重 26 13.3 衬砌几何要素 26 13.3.1 衬砌几何尺寸 26 13.3.2 半拱轴线长度S及分段轴长△S 26 13.3.3 各分块截面中心几何要素 27 13.4 计算位移 27 13.4.1 单位位移: 27 13.4.2 载位移——主动荷载在基本结构中引起的位移 28 13.4.3 载位移——单位弹性抗力及相应的摩擦力引起的位移 32 13.4.4 墙底(弹性地基上的刚性梁)位移 35 13.5 解力法方程 36 13.6 计算主动荷载和被动荷载分别产生的衬砌内力 37 13.7 计算最大抗力值 38 13.8 计算衬砌总内力 38 13.9 检验截面强度 40 13.9.1 拱顶(截面0): 40 13.9.2 截面7: 40 13.9.3 墙底(截面8)偏心检查: 40 13.10内力图 41 14 隧道通风计算 42 14.1 基本条件: 42 14.2 车辆组成 42 14.3 需风量计算 42 14.3.1 设计浓度 42 14.3.2 CO排放量及稀释CO的需风量 43 14.3.3 雾排放量及稀释烟雾需风量 44 14.3.3 稀释空气异味的需风量 44 14.4 通风设计计算 45 14.4.1 计算条件 45 14.4.2 通风阻抗力 45 14.4.4 交通通风力 46 14.4.5 风机的选型及配置 46 15 隧道照明计算 48 15.1 基本条件 48 15.2 白天各照明区段的长度及照明要求 48 15.2.1 老城区段 48 15.2.2 新城区段 49 15.3 夜间各照明区段的长度及照明要求 51 15.4 照明计算 51 15.4.1 照度计算: 51 15.4.2 应急照明 52 15.4.3 洞外引道照明 52 15.4.4 接近段减光措施 52 结论 53 参考文献 54 致谢 55 摘要 本设计对隧道的设计内容主要包括从地质、地形、经济、环保的方面对路线的方案确定;对隧道平面、纵断面、横断面的设计以满足经济、合理、安全、施工容易等要求;对隧道衬砌结构设计和计算以保证衬砌能够满足围岩压力的要求;在排水设计遵循“防、排、截、堵相结合,因地制宜,综合治理”的原则下,采用完整的防排水体系,使隧道内防水可靠,排水通畅,保证运营期间隧道内不渗不漏,基本干燥;根据隧道进出口地形和工程地质条件,结合开挖边仰坡的稳定性及洞口防排水需要,选用经济、美观并有利于视线诱导的洞门形式;在考虑尽量少刷坡和隧道“早进洞、晚出洞”的原则确定洞门位置;选择合适隧道施工方案使之满足本隧道围岩节理发育、围岩不稳定易发生变形等要求;隧道通风、照明的设计和计算。 关键词:方案比选;衬砌结构;施工方法;结构计算;排水;洞门;通风;照明 Abstract The routes selection of the tunnel design are mainly from the geological, topographical, economic, and environmental protection programs . Plane of the tunnel, vertical section of the tunnel, cross-sectional of the tunnel design to meet the needs of the economy, a reasonable, safe, easy construction, etc. Structural design of tunnel lining and calculation to ensure the lining to meet the requirements of pressure of surrounding rock . In the drainage design to follow, “defense, platoon, section, block by combining the light of local conditions in a comprehensive way“ principle, adopting a complete drainage system make water inside the tunnel reliable, efficient drainage to ensure that operators do not dialysis during the tunnel does not leak, basic dry; Import and Export under the tunnel and engineering geological conditions of the terrain, combined with the excavation side slope stability and Yang drainage holes need to choose the economic, aesthetic and conducive to the form of attention-induced portal; Brush as little as possible in considering the slope and tunnel “geting in the tunnel portal as aerly as possible and getting out the tunnel portal as late as possible“ principle to determine the location of Portal; Choosing the right tunnel construction program to meet the joint development of tunnel surrounding rock, rock deformation prone to instability, etc.; Designing and calculating of ventilation and illumination of the tunnel. Key words:routes selection;structure lining; Construction method ; structural calculation;drainage;Portal;Ventilation;illumination 1 绪论 随着我国经济形势的发展,现有的交通远远不能满足城市交通的发展需求,我国的各重要城市常常出现交通拥挤的现象,同时过长的的通行时间严重阻碍各经济发达地区之间的交流和经济发展,因此发展地铁等成为 一个解决交通问题的重要工具,它不但可以承受具大的交通量,还可以缩短各城市的距离大大提高运行效率,全面促进城市的经济繁荣。我国提出了大力发展西部地区经济的战略规划,所谓要致富先修路,解决路的问题就解决了经济发展的大部分问题。而我国的西部基本上是山区,在修铁路和高速公路的时候必须穿越许多的山地,因此必须修建大量的隧道,我们从宜铁路恩施段就可清楚看到这种现象。在这种形势下,对隧道工程的需求将会越来越大,隧道工程的数量将大幅度增加,隧道的长度也将明显增长。 因此,通过结合工程实际进行毕业设计,有助于我们在充分考虑的经济、地质、文化等方面因素情况下制定合理的隧道设计方法,为今后的工作累积经验,打下基础。 本隧道的设计内容主要包括方案的比选,隧道平面、纵断面、横断面的设计;隧道衬砌结构设计和计算;洞门的设计;隧道照明、隧道通风的计算;确定合适的施工工艺。 2 杵岭隧道方案确定 下面我将从工程设置目的,综合分析了工程所在位置的地形、地质工程条件、环境、安全、经济、合理、环保的原则,同时考虑投入使用后的养护管理等方面分析修建隧道的优越性。 石台县新老城区之间被一座山阻隔开来,两个城区之间虽有道路相连,但道路的距离很大,浪费时间、运行效率不高,不能适应当地的交通发展和未来经济的发展。由于老城区端的高程为65.19m,开发区的高程为74.66m,北侧最高峰为263m,南侧最高峰为298m,如果直接修建道路要达到城市道路设计规范的要求将需要开挖200m高程差左右的山体,这是具大的开挖量同时对环境也会造成很大的损坏。从缩短城区之间的距离,提高运行效率,促进两个城区的整合和经济发展等方面考虑修建隧道都是合理的选择。它可以很好的克服地形及高程障碍、改善线形、提高车速、缩短里程、节约燃料、节省时间、减少大开挖对环境植被造成的损坏,保护了生态环境。 因此在石台县老城区和开发区修建隧道是综合各方面因素后最合理的选择。 3 概述 3.1 隧道设计技术标准 1)公路等级:次干路Ⅱ级。 2)道路计算行车速度:40km/h。 隧道计算行车速度:40km/h。 3)隧道建筑限界:净宽:11.00m,净高:5.0m。 4)洞内路面设计荷载 : 公路--Ⅱ级。 5)隧道路面横坡:2%的双面坡。 6)通风方式:机械通风。 7)通风卫生标准: 正常状态:CO设计浓度δ:150ppm 烟雾设计浓度K:0.0090m-1; 交通阻滞(控制时间20分钟):CO设计浓度δ:300ppm 烟雾设计浓度K:0.012m-1。 3.2 设计依据与执行主要标准 1)《公路工程技术标准》(JTG B01-2003); 2)《公路隧道设计规范》(JTG D70-2004); 3)《公路隧道通风照明设计规范》(JTG D70-2004); 4)《地下工程防水技术规范》(GB50108-2001); 5)《公路工程抗震设计规范》(JTJ004-89); 6)《公路水泥混凝土路面设计规范》(JTG D40-2002); 7)《石台县工业集中区基础设施杵岭隧道工程详细工程地质勘察报告》; 8)《工程建设标准强制性条文·公路工程部分》(2002年); 9)《公路隧道交通工程设计规范》(JTF/T D71-2004); 10)《供配电系统设计规范》(GB50052-95); 施工中涉及设计文件未列的标准、规范,应按国家有关标准、规范严格执行。 3.3 隧道设计原则 1)本隧道充分考虑了隧道的设置目的及隧道自身的结构特征,并且综合分析了隧道所在位置的地形、地质工程条件、环境因素等。 2)隧道按安全、经济、合理、环保的原则,按新奥法理论,结合隧道实际情况进行设计,同时考虑隧道投入使用后的养护管理等,力求隧道总体安全、经济。 3.4 工程建设标准强制性条文执行情况 隧道主体结构物按永久性建筑物设计,具有规定的强度、稳定性和耐久性;建筑限界内,不得有任何部件侵入;洞口边仰坡必须保证稳定,避免大挖大刷;洞门必须置于稳固地基上;隧道衬砌按隧规规定的安全系数选取;隧道应结合衬砌采取可靠的防排水措施,保证使用期内行车安全、设备正常使用;对地表水、地下水采取妥善处理,使洞内外形成完整、畅通的防排水系统;隧道供电系统设计必须做到保障人身安全,供电可靠;隧道内水泥混凝土路面设计弯拉强度为5MPa。 3.5 隧道规模 3.5.1 隧道长度 杵岭隧道位于石台县城郊,为连接老城区和开发区的重要通道,隧道长度、洞口桩号见表3-1。 表3-1 隧道始终点高程 项目名称 隧道长度 老城区端洞口 开发区端洞口 桩号 高程 桩号 高程 杵岭隧道 1145.00 K1+670.00 65.91 K2+815.00 77.66 3.5.2 各级围岩所占隧道的比例 根据《石台县工业集中区基础设施杵岭隧道工程详细工程地质勘察报告》,杵岭隧道穿越主要围岩级别为Ⅴ、Ⅳ级两种围岩,各级围岩所占隧道比例见表3-2。 表3-2 各级围岩所占隧道比例 围岩级别 Ⅴ级 Ⅳ级 长度(m)/百分比(%) 145.0/12.7 1000.0/87.3 4 工程概况 4.1 隧址区自然条件 4.1.1 地理位置及地形地貌 杵岭隧道地处皖南山区的西北部石台县境内,为单洞双向行车隧道,为曲线长隧道。 隧址区位于皖南山区的北缘,属于低山区。隧道轴线呈近东西向于山间展布,南北两侧为山体,其中北侧最高峰为263m,南侧为298m。山体走向近东西向,地面坡度一般在30~40°。 4.1.2 气候及地质概况 隧址区属于亚热带季风性气候区,气候温和,全年最热月份在7、8两月,气温最高可达40℃左右,1、2月份最为寒冷,最低气温为-11.5℃,年平均气温为16.5℃,年平均降雨量1100mm,无霜期210天。 隧址区大地构造单元隶属于扬子准地台江南台隆与下扬子坳陷的交接部位,附近出露的地层形成于古生代震旦纪至奥陶纪,历经印支、燕山和喜山等大的构造运动,地质构造较为复杂,断层和褶皱较为发育。 4.2 工程地质条件 4.2.1 地层岩性 隧址区主要出露地层为寒武系和奥陶系,在隧道所经过地层以奥陶系仑山组为主。仑山组下段(O1l)主要为灰白和深灰色厚层白云岩、灰质白云岩,下部灰岩夹层较多,白云质含量相对较少;含白云石,层理很不发育,风化面灰黑色,表面呈“刀砍状”,而且极粗糙,颗粒一般较粗,局部粗大者似糖粒状等为其特征。各处岩性稳定;局部为灰、灰黑色薄层瘤状泥质灰岩,厚度约在700m。 4.2.2 地质构造 1)断层 隧址区所处四级构造单元为石台穹褶断束。石台穹褶断束是沿江拱断褶带南部的次级单元,南以江南深断裂与皖南陷褶断带相接。大致位于宣城,南陵、青阳、石台及东至一带,呈北东向带状展布。 隧址区所处地层为奥陶系仑山组白云岩和灰质白云岩,岩石物理属性较脆,区内主要构造形式为断层及节理破裂构造,其中主要发育了NWW、NW、NE、NNE向四组断层。 隧址区断层规模都不大,对隧道工程的影响有限。断层主要性质如下: ①近EW向断层 该组断层多呈270°-290°展布,多数倾向北东,倾角中等,该组断层平行于区域构造线方位,早期显示为逆断层性质,后期断层性质主要表现为右行平移。 ②NW向断层 该套断层走向多为290°~330°,以向NE倾斜居多,本组断层性质以右行平移性质为主。 ③NE向断层 该组断层主要走向为60°~80°,其中三组倾向南东,两组倾向北西,倾角多为高角度在75°~85°之间,该组断层切割了早期先存的断层多以左行平移为主。 ④NNE向断层 NNE向断层走向为10°~35°,倾角较陡(75°至近直立),野外研究发现该套断层多切割了前期近东西向断层,该方向断层形成时代最晚。 2)节理、裂隙 隧址区发育了以NW ~NWW;NE和NNE为主的三组节理裂隙,这些节理与区内所形成的各组断层方位吻合。此外,还发现在断层旁侧形成了派生节理。根据野外对节理的充填和切割关系的系统统计分析,在该区发育有多期节理,其中,NWW或近东西向节理平行区内构造线方位,形成时代相对最早;其次为NE向节理,而在区内所发育的 NNE及近南北向节理形成最晚。 4.2.3 水文地质条件 1)地表水 隧址区附近无大的地表水体,山坡较陡,不利于地表水的入渗,地表径流较为强烈。 2)地下水 隧址区地下水主要为裂隙孔隙潜水,地下水主要赋存在构造裂隙中,由于裂隙的连通性差异很大,地下水位相对变化大,地下水径流条件受构造的影响大,钻孔水位一般埋深5~20m,地层大多呈弱~中等透水性,渗透性由进口至出口有逐渐变大的现象,特别是ZK2孔压水试验时,从坡面和附近的金龙洞有水渗出,出口段的渗透性较大,对隧道掘进不利。 根据区域水文地质资料及附近工点的水质分析资料,地下水对混凝土无腐蚀性。 4.3 不良地质现象 隧址区山势较陡,但岩体较为单一且坚硬完整,没发现崩塌、滑坡等不良地质现象。主要的不良地质为岩溶,组成工作区的主要岩性为碳酸盐岩类岩石,脆性大,具一定的可溶性,受断层的影响易形成较深的冲沟,受节理或劈理的影响,岩石在浅层次则多形成溶失沟槽和溶洞和溶芽,钻探过程和岩芯鉴定中,均未发现有溶蚀现象,由此推定隧址区岩溶发育仅在浅层和地表有溶蚀现象,对洞身影响甚微。 4.4 隧道工程地质评价 4.4.1 隧道洞室围岩级别的划分 根据《公路工程地质勘察规范》、《公路隧道设计规范》规定的围岩分级方法,隧道洞室围岩级别划分,主要按以下顺序进行: 1)根据岩石的坚硬程度和岩体完整程度两个基本因素的定性特征和定量的岩体基本质量指标BQ,综合进行初步分级。 2)对围岩进行详细定级时,应在岩体基本质量分级基础上考虑修正因素的影响,修正岩体基本质量指标值。 3)按修正后的岩体基本质量指标[BQ],结合岩体的定性特征综合评判、确定围岩的详细分级。 根据地勘报告提供的各类岩组的物理力学参数、岩体结构、结构面发育特征及各项定性、定量成果资料分析,将全隧道围岩划分为Ⅴ、Ⅳ级两种围岩级别,洞身工程地质评价详见地勘报告及隧道地质纵断面图。 4.4.2 隧道围岩稳定性评价 1)隧道洞口稳定性评价 老城区端洞口段位于西坑村冲沟的南侧山坡下,地面自然坡度15~20°下缓上陡,坡面岩石大多出露良好,风化裂隙发育,岩石大多新鲜或呈微风化状,局部有0.5m厚的坡积层,无断层通过。主要结构面为岩层产状10°∠15°,另外发育有两组主要节理5°/E∠58°、45°/ES∠40°,结构面走向与洞轴夹角15~40°,由于节理与轴线大角度相交但节理裂隙发育,岩层产状与轴线及坡面小角度相交对洞口的稳定带来不利的影响。综合计算修正的围岩基本质量指标[BQ]=248.5,按《公路隧道设计规范》围岩级别属于Ⅴ级。 开发区端洞口段位于永丰村杵岭冲沟的南侧山坡下,地面自然坡度30°,坡面岩石出露较差,植被发育,岩石破碎,岩石为硬质岩石,碎石状镶嵌结构,受构造影响严重,节理裂隙发育,中等透水性,未见断层通过。主要结构面为岩层产状0°∠15°,主要节理裂隙产状273°/NE∠15°,280°/NE∠85°,节理与轴线及坡面小角度相交,其倾角很缓或很陡,但是由于岩体破碎,整体性差。综合计算修正的围岩基本质量指标[BQ]=218.5,按《公路隧道设计规范》围岩级别为Ⅴ级。 2)隧道洞身围岩稳定性评价 隧道围岩为仑山组下段(O1l)灰白和深灰色厚层白云岩、灰质白云岩,下部灰岩夹层较多,白云质含量相对较少,隧道洞口、洞身段围岩稳定性均较差。 4.5 地震基本烈度 隧址区属华南地震区的地震活动不太强的长江中、下游地震区,区内构造基本稳定,沿线未发现大的构造断裂带;未见破坏性地震,地震活动不强。隧址区无活动性断层,场地稳定性好。根据《中国地震动参数区划图》GB18306-2001,工程区地震动峰值加速度为0.05g。长大隧道应提高一级防护。 5 隧道主体工程 5.1 隧道平面线形设计 5.1.1 隧道平面 本隧道平纵方案主要由路线方案控制,这在路线方案中已有详述,具体隧道位置根据隧址区地形、地质工程条件、环境、造价、功能等因素综合确定,在综合考虑线形指标及工程造价的前提下,通过实地勘察,充分研究了隧道所处地域的地形、地质情况,主要考虑隧道进、出口地形条件、隧址区工程地质条件、营运管理设施场地等因素拟定本隧道方案。 5.2 隧道纵断面设计 隧道纵断面设计综合考虑了隧道长度、主要施工方向、通风、排水、洞口位置以及隧道进、出口接线等因素。隧道平、纵面指标见表5-1。 表5-1 隧道平、纵指标概况一览表 隧道名称 起讫桩号 纵坡(%) 平曲线 杵岭隧道 K1+670~K2+815 +1.000 1145 曲线(R=2000m) 5.3 隧道横断面设计 5.3.1 横断面设计 1)隧道主洞: 限界净宽:11.00m=1.50m人行道+0.25m左侧向宽度+2×3.75m行车道+0.25m右侧向宽度+1.50m人行道; 限界净高:行车道净高5.0m,检修道净高2.5m。 5.3.2 衬砌内轮廓 隧道内轮廓应符合相关《公路隧道设计规范》、《公路工程技术标准》规定的建筑限界的要求,考虑照明、通讯、排水、装饰等其他设施需要的空间,各种设备均不得侵入建筑限界;衬砌内轮廓的形状和尺寸应考虑围岩类别、结构受力的特点及便于施工,设计轮廓采用单心圆内轮廓。 本设计中的内轮廓具体设计参数如下表5-2 表5-2 内轮廓设计参数表 参数 隧道名称 内轮廓形式 内轮廓半径 净 高 净 宽 备 注 杵岭隧道 单心圆 5.70m 7.10m 11.17m 40km/h 注:净高为设计高程点至拱顶的最高点。 5.4 隧道洞门设计 5.4.1 洞门设计原则 根据隧道进出口地形和工程地质条件,结合开挖边仰坡的稳定性及洞口防排水需要,选用经济、美观并有利于视线诱导的洞门形式;在考虑尽量少刷坡和隧道“早进洞、晚出洞”的原则确定洞门位置。为了确保洞口边仰坡的稳定性,不受可能出现的自然灾害、气象灾害的影响,同时对车辆行使的影响较小,隧道均修建洞门。 5.4.2 洞门设计 老城区端洞口地面横坡较缓,纵向坡度比较缓,考虑“早进洞”原则,接长明洞修筑削竹式洞门。 开发区端洞口地面横坡较陡,纵向坡度比较缓,接长明洞设置了具有徽派建筑风格台阶式洞门。 洞门基础应落在稳定的基岩上,开挖后地基承载力不能满足洞门要求,应采用如注浆或设置基底锚杆加固地层,以提高地基承载力。若开挖后如果地质条件与设计不相符时,应及时通知业主及设计单位,并根据隧道具体地质条件针对每座隧道洞门进行不同的处理。 隧道洞口的边坡及仰坡防护,主要采用铺设三维固土网植草绿化,临时仰坡根据具体地质条件采用锚、网、喷混凝土进行防护。 隧道洞门建筑材料采用C20片石混凝土,以达到施工方便、安全和快速,洞门墙采用饰面材料装饰。 5.5 隧道衬砌结构设计 5.5.1 隧道衬砌结构设计原则 隧道除洞口段结合地形、地质条件设置明洞外,其余均按新奥法原理设计,采用柔性支护体系结构的复合式衬砌,即以超前钢管注浆加固地层、系统锚杆、喷射混凝土、挂钢筋网、工字钢型钢钢架、格栅拱架等为初期支护,模筑混凝土或钢筋混凝土为二次支护,并在两次衬砌之间敷设PVC防水卷材及无纺土工布防水层。隧道衬砌类型、衬砌断面型式、衬砌结构尺寸方案设计,主要采用工程类比法,结合构造要求及经济技术比较,根据围岩类别和洞室埋深条件拟定相应的支护类型,并对隧道结构进行必要的理论分析计算及校核,确定支护衬砌模式。 断面型式为:本隧道均采用曲墙带仰拱衬砌。风机悬挂段衬砌采用钢筋混凝土衬砌。 5.5.2 洞身段支护参数 隧道各类围岩复合式衬砌断面支护参数见下表5-3 表5-3 隧道复合式衬砌支护主要设计参数 项目 单位 支护参数 Ⅴ级加强 超前支护 超前小导管 mm φ50×5 环向间距 cm 40 长度 m 4.5 喷射砼 C25早强砼 cm 25 锚杆 直径 mm 25 长度 cm 400 锚杆布置 cm 80×80 钢筋网 直径 mm 8 钢筋网格 cm 20×20 钢架 截面尺寸 mm I18工钢 间距 cm 80 二次衬砌 拱墙 cm 45 仰拱 cm 45 注:在Ⅴ级围岩中锚杆为系统锚杆,采用中空注浆锚杆,开挖后可视具体地质情况调整设计参数。本隧道围岩断面预设计了围岩变形量。 5.5.3 特殊洞身结构设计 1)明洞工程 为了减少路基开挖形成的高边坡等病害对隧道口的威胁,洞口均设置了明洞衬砌,明洞采用C25钢筋混凝土结构。 2)Ⅴ级围岩洞口浅埋段处理 隧道洞口段埋深较浅,均为Ⅴ级围岩,故设置了钢筋混凝土衬砌,洞口段超前支护采用中管棚支护及锚网喷支护,同时辅以工字钢钢拱架支撑。施工时应在进洞之前首先做好边仰坡的防护和加固,尽量减少对围岩的扰动,做到“管超前、强支撑”以确保施工安全。 3)跨越断层地段 本隧道穿越多条断层,断层破碎带内节理裂隙较发育,围岩稳定性差,地下水集中,施工时应施作超前钻孔探测前方地质及地下水情况,若可能发生涌水或突水情况,应及时通知设计研究处理措施,必要时可超前预注浆。设计时对断层破碎带采用带有超前小导管支护及工字钢钢拱架支撑的Ⅴ加强衬砌结构。 5.6 隧道防排水工程设计 隧道防排水设计遵循“防、排、截、堵相结合,因地制宜,综合治理”的原则,采用完整的防排水体系,使隧道内防水可靠,排水通畅,保证运营期间隧道内不渗不漏,基本干燥。隧道防水等级为二级。 5.6.1 隧道洞内防排水 隧道防排水设计以复合式结构衬砌原则进行设计,隧道二次衬砌以自防水为主,衬砌采用防水混凝土。根据隧道围岩裂隙水的大小采取不同的防排水措施,主要防排水措施为:在初期支护与二次衬砌之间设置PVC防水板(1.2mmPVC防水板+350g/m2无纺土工布)防水,并实现无钉铺设;并采用半圆排水管、PVC排水管等形成完善的防排水系统。 隧道衬砌排水是在初期支护与防水层之间设置环向半圆排水管,环向半圆排水管设置间距为5~10m。纵向排水管采用PVC波纹管,设置在洞内初期支护边墙脚,沿隧道两侧,全隧道贯通,环向半圆排水管沿隧道拱背环向布设将水排入纵向PVC波纹管,然后通过PVC塑料排水管将水导入隧道底部φ300中央排水管,引水至洞外排水沟。在遇有地下水较大地段、集中渗水地段及在喷层中如遇较大渗水地段,应加设半圆排水管将水导入纵向排水管。 隧道路面采用双面坡,路面水通过开口流入缝隙管,缝隙管设在两侧,洞内缝隙管主要排放消防及清洗水,使衬砌背后围岩水与污染水分离排放。隧道中央排水管设置了沉砂井、检查井,边墙脚纵向排水管设置了检查井,使隧道排水设施具有了可维修性。 隧道如遇涌水地段,应对于可能发生涌水的地段采用堵水处理,根据国内外堵水经验和隧道的具体情况,再采用超前探水等物理勘探手段,查明隧道前方地下水分布状况及水量后,适时采取预注浆,将大量水尽可能封堵在围岩内,使隧道开挖后不出现大量涌水,为隧道后续施工创造条件,以确保隧道施工能安全 、按时完成。 5.6.2 施工缝、变形缝防水 本隧道变形缝设置PVC背贴式止水带加中埋式橡胶止水带,两道防水,且嵌缝材料要求防水。环向施工缝具体可根据施工情况进行调整,环向施工缝设置PVC背贴式止水带加橡胶止水条,两道防水。 仰拱与边墙施工缝应设置在电缆沟盖板以下。 施工时应注意防水板搭接,排水管预埋、止水带安装、注浆管预埋等等,如遇安装位置不合适时,应作适当调整。 5.6.3 隧道洞口防排水 隧道开挖前应做好防排水处理工作,如山顶、坡面低洼或沟槽应整平并做好排水设施。结合洞口的地形情况,设置洞门墙排水沟以及在洞顶仰坡上方设置截水沟,防止雨水对坡面、洞口的危害,引地表水至路基边沟或洞门外端自然沟谷,以此形成完善的洞外排水系统。 5.7 隧道路面及洞内装饰 隧道采用水泥混凝土刚性路面,面层采用26cm厚水泥混凝土刚性路面,其设计弯拉强度不小于5MPa,混凝土标号不小于25号,路面下设15cm厚C20素混凝土基层。另外为提高路面防侧滑能力,隧道洞外及洞口100m范围路面表面构造应施做纵、横向刻槽,其他段路面只采用纵向刻槽。 隧道内装饰之前,必须对混凝土墙面进行处理,达到表面圆顺,平整、光洁,隧道拱部喷涂铁兰色、墙部喷涂米黄色隧道专用厚型防火涂料15mm,防火极限不小于180分钟。 5.8 隧道检修道及人行道设计 为便于对隧道内设施的维修养护及日常行人通过,隧道内设置双侧人行道。为防止汽车冲上检修道,确保隧道养护人员在检修道上的安全,以及考虑到洞内发生事故便于人员疏散,同时结合电缆槽设置的要求,设计检修道高度为25cm,宽度为150cm,检修道道面设向内1%的横坡,以有利于道面水排入缝隙管。 6 隧道动态施工、设计 6.1 隧道现场监控量测 隧道现场监控量测是新奥法复合式衬砌设计、施工的核心技术之一,也是本隧道采用信息化设计的重要组成内容之一。隧道断面预设计了围岩变形量,并应通过施工现场监测可以掌握围岩和支护在施工过程中的力学动态及稳定程度,保障施工安全,为评价和修改初期支护参数、力学分析及二次衬砌施作时间提供信息依据,并且积累资料为以后的设计提供类比依据,确保隧道的安全,达到隧道施工安全、节约工程投资的目的。根据本次项目隧道设计的具体情况,参照有关规范和新奥法设计指南建议施工中进行以下量测项目。 6.1.1必测项目 1) 地质和支护状况观察 通过对隧道开挖后岩性、结构面产状及支护裂缝观察或描述来评价隧道围岩工程地质特性、支护措施的合理性及洞室稳定状态。 2)隧道围岩变形量测 通过洞内变形收敛量测来监控洞室稳定状态和评价隧道变形特征。该项是主要量测项目,包括净空收敛量测、拱顶下沉量测和围岩内部位移量测。 3)隧道地表下沉变形量测 通过对洞口浅埋段地表变形量测来监控洞室稳定状态和评价隧道变形特征,并对洞口仰坡进行动态监测。 4)采用锚杆抗拔计进行锚杆抗拔试验。 6.1.2选测项目 1) 应力~应变量测 采用应变计、应力盒、测力计等监测钢拱架、格栅支撑、锚杆和衬砌受力变形情况,进而检验和评价支护效果。 2)围岩稳定性和支护效果分析 通过对量测数据的整理与回归分析,找出其内在的规律,对围岩稳定性和支护效果进行评价,然后采用位移反分析法,反求围岩初始应力场及围岩综合物理力学参数,并与实际结果对比、验证。 7 隧道施工方案设计 7.1 施工工艺要求 1)本隧道穿越Ⅴ、Ⅳ级围岩段,岩层节理裂隙较发育,隧道系统锚杆Ⅴ、Ⅳ级围岩选用中空有压注浆锚杆,锚杆必须设置垫板,施工时锚杆垫板必须与围岩密贴,锚杆尽量垂直与岩石层面和节理裂隙面施工。钢支撑尺寸圆顺,架立准确,且密贴围岩。 2)喷射混凝土采用湿喷工艺。 3)二次衬砌施作时必须先浇筑仰拱,然后进行拱、墙部二次衬砌浇筑。 4)二次衬砌浇筑应采用摸板台车泵送混凝土整体浇筑,以保证二次衬砌密实。 5)锚杆的选择:φ25中空有压注浆锚杆,壁厚5mm,单位重量小于2.5Kg/m,杆体材料抗拉力不小于180KN,垫板厚6mm,150mm×150mm。 6)小导管注浆:注浆压力为0.5~1MPa,管棚注浆:注浆压力为1~2MPa,压力维持时间一般为5~10分钟,浆液配合比及注浆量可根据现场地质情况酌情调整。 7)隧道片石混凝土片石含量不得超过混凝土体积的30%,石块厚度不小于150mm,石块抗压强度不低于30Mpa,石块应清洗干净,均匀分布,净距不小于100mm。 8)防排水严格执行《地下工程防水技术规范》(GB50108-2001),防水板接头要严格密封并充气采用标准荷载检测,各类施工缝、沉降缝防水构造安装准确、到位。 9)施工过程中加强监控量测,及时分析处理数据,调整支护参数。 7.2 施工方案设计 隧道明洞段采用明挖法施工,在确保洞口边坡稳定的条件下,然后就地模筑全断面整体式钢筋混凝土。暗洞均采用新奥法施工,Ⅴ级围岩洞口段采用注浆中管棚进洞,Ⅴ级围岩、Ⅳ级围岩加强段采用以注浆小导管、超前锚杆为超前支护,初期支护以锚网喷支护为主,辅以钢拱架。该段模注混凝土及仰拱要求及早施作。开挖方式应根据围岩、支护类型和断面型式等具体情况选择采用环形开挖中心留核心土法,上部留核心土支挡开挖工作面,有利于及时施作拱部初期支护以加强开挖工作面的稳定性,核心土以及下部开挖在初期支护的保护下进行,施工安全性好,一般环形开挖进尺为:0.5~1.0米,不宜太长,下台阶长度为开挖洞径的1.5倍。为了避免初期支护拱脚下沉,每榀增加4~6根拱脚锁定锚杆,杆长与相应围岩类别匹配。根据隧道围岩特征及开挖后的应力分布情况,建议Ⅳ级围岩一般地段采用台阶法开挖施工。 该隧道在施工开挖时,Ⅴ级围岩段应采用机械开挖或预裂爆破,严禁大强度爆破。在施做初期支护时,根据其洞室软弱围岩稳定时间较短的特点,必须及时施做初期支护等,锚杆需作拉拔试验,Ⅴ级围岩抗拔力不小于50KN,Ⅳ级围岩抗拔力不小于70KN,并根据围岩监控量测结果以观察拱顶下沉和拱脚收敛情况,若变形速率值突然增大,除加强初期支护外,必须立即封闭仰拱。所有围岩段系统锚杆均采用了有压注浆锚杆,通过压力注浆使未胶结的围岩形成整体和一定厚度的承载圈以提高自身承载能力,最终根据围岩监控量测结果,在初期支护趋于稳定的条件下,全断面模筑二次混凝土衬砌。 隧道初期支护由上而下,采用先拱后墙法施工,隧道二次衬砌施工,采取在施工边墙、拱顶前先施作仰拱。隧道的开挖、支护、衬砌及监控量测等,须按《公路隧道施工技术规范》要求办理,并参照《锚杆喷射混凝土支护技术规范》。 隧道施工开挖时应少扰动岩体,严格控制超、欠挖,钢筋网和钢支撑必须密贴围岩面,支撑紧密,再加混凝土预制块垫、“楔”紧,使初期支护及时可靠。二次衬砌采用混凝土运输车、输送泵和衬砌模板台车的机械化配套施工方案,确保混凝土质量达到内实外光。 8 隧道弃渣方案及临时工程 本隧道开挖洞渣及洞口开挖的土方,全部洞渣由路线统一调配。 施工临时用房及材料堆放加工场地应放在附近坡地较缓地带,但不得妨碍洞口及截水沟结构的设置,施工用电可就近接入,施工用水可就近提取。 9 隧道通风设计 根据交通量情况及隧道长度、纵坡,经计算本隧道通风需风量为:253.8m3/s, 需风量均以换气及火灾排烟控制。 隧道通风考虑正常、阻塞和火灾三种情况,经计算确定本隧道采用全射流纵向通风,共需安装8台射流风机。 射流风机选用φ1120型,风机技术参数:轴向推力1124N,出口风速30m/s,流量30.0 m3/s,电机功率30Kw,风机转速1470r/min。 10 隧道照明设计 10.1 照明设计亮度 隧道照明依据《公路隧道通风照明设计规范》的要求设计,为保证行车安全,照明计算行车车速采用40Km/h,洞外环境取3500cd/m2 。隧道内照明设计亮度见下表: 表10-1 隧道内照明设计亮度 区 段 亮度(cd/m2) 长度(m) 入口段 42.0 22x2 过渡段1 12.6 26x2 过渡段2 4.2 44x2 中间段(基本照明) 2.5 全隧道 应急照明 0.5 全隧道 10.2 灯具及灯具布置形式 隧道内照明采用高压钠灯,基本照明按两侧交错式布灯,间距取5米。照明灯具安装高度为5.3米,所有灯具均位于隧道建筑限界以外。 隧道内应急照明采用洞外不间断电源供电,应急照明灯平时兼基本照明。 10.3 洞外引道照明 在隧道洞外引道应布设路灯,由设计规范确定引导照明路面设亮度为0.5cd/m2 ,长度为60米。 10.4 照明组合方式 隧道内照明按晴天、阴天、夜间和深夜分四级控制。 晴天:洞内全部灯具开启,洞外路灯关闭。 阴天:加强灯开启部分,基本灯全开,洞外路灯关闭。 夜间:加强灯全关,基本灯全开,洞外路灯开启。 深夜:加强灯全关,基本灯开启一半,洞外路灯开启。 11监控系统及防灾系统 11.1 系统概况 杵岭公路隧道属长隧道,在重点保证运营安全的前提下,本着“实用、可靠、经济”的原则,考虑设置监控系统及防灾系统。该公路隧道按其长度和交通状况,交通工程等级为A级。设置八个监控系统及防灾系统: 1)交通监视和控制系统; 2)通讯系统; 3)环境检测系统; 4)运营通风系统; 5)照明系统; 6)报警、消防系统; 7)供电系统; 8)中央控制系统。 11.2 交通监视控制系统 系统由中控室的交通监控计算机、闭路电视系统、可变情报板、可变限速标志、视频车辆检测器、入口信号灯及车道表示器等组成。 闭路电视系统:洞内摄像机间距160m,洞口各设一台,以及与其相关的显示及传输、控制系统。视频车辆检测器摄像头与CCTV系统合用。 交通信号灯或车道表示器:洞内250m,洞口各一道。 可变情报板:洞内3000m,洞口各一道。 可变限速标志:洞内1000m,洞口各一道。 洞口各设一道超高监测系统。 11.3 通信系统 系统由紧急电话、电视监控、广播和无线通信组成。 紧急电话系统:洞内250m一处,设于前进方向右侧。 有线广播系统:间距160m,设于前进方向左侧。 无线通信:由四信道基站、光中继器、天线、光传输设备等组成。 11.4 通风系统 针对隧道的交通量、交通特征、自然地理条件、工程条件、经济和技术条件,综合比选后采用射流风机纵向式通风。通风设计按单洞双向行车考虑。 通风控制: 1)正常状态:CO≤150ppm;烟雾浓度VI≤0.009m-1(透过率47.5%); 2)阻滞状态:20min内CO≤300ppm; 3)火灾发生时风机采用紧急状况进行排烟,洞内纵向风速2.5m/s。 11.5 通报、报警系统 1)手动报警按钮:50m一处,设于消防栓箱上; 2)自动报警装置:设于消防栓箱上; 3)火灾检测器:贯穿全隧道的感温光纤电缆; 4)紧急电话:50m一处; 5)交通信号灯、情报板:按有关上述规定设置。 11.6 消防系统 1)灭火器:50m一处,2个一组,设于消防栓箱中; 2)消防栓箱:50m一处,既能喷水,也能喷泡沫。 11.7 救援系统 1)两洞口均设隧道管理所消防队,消防车2辆(其中一辆为干粉消防车),救援车一辆; 2)地方专业消防队。 11.8 供电系统 供电电源:均由110kv变电站出线,用35kv架空线路分别供至两洞口,在两端洞口各设35/10kv变电所向隧道供电。隧道两端洞口电源互为备用(单回路供电)。本隧道照明、通信、信号、监控、报警、监测、消防、通风等电力负荷均为一级负荷。洞口及洞内风机房变配电设施均设置防雷接地设施。 11.9 中央控制系统 本系统主要由综合控制台、模拟显示屏幕、监视器柜、中心计算机网络构成。实施中心控制的项目有:通风控制、照明、交通流检测与控制、环境检测、光强检测、闭路电视、紧急电话、无线广播、无线通信、火灾报警等。 各系统的启动、运行与停止的控制装置集中设置于管理所内。监控中心计算机网络由双中心计算通过以太网工作站、模拟显示屏幕操作站、通信工作站组成。 12 环境保护 采用隧道方案有着节约土地资源,减少对地表生态环境的破坏,起着保护生态环境之作用。在隧道设计中考虑了环境保护因素,尽量避免因人为的因素而导致新的山体病害的产生,尽量进少对工程附近的历史文物、风景区、建筑、居民生活、生产和生态环境的不良影响。为此,在环保设计中主要考虑了采取以下几个措施: 1)在隧道设计时采用早进洞、晚出洞的原则,减少深挖路段,保护自然坡体及植被。 2)在隧道设计时,考虑隧道开挖对隧道顶的水文和农作物的影响,避免地表水流失,以保护地表植被。 3)隧道开挖石渣尽可能纵向调配,作路基填料。弃方根据实际情况,集中堆放在专门弃渣场地。渣体堆放时,应做好坡脚挡墙防护,以防止洪水冲走,形成人为泥石流,并在弃渣顶覆盖土层,复垦还田或植树造林。 4)洞口设计注意和周围环境的协调,洞口边仰坡开挖严禁放大炮,并作永久防护(护坡工程),防护采用绿色(植物)防护。 5)隧道内及洞顶水的排放,结合周围环境排放。 6)做好施工场地竣工后的清理、绿化及复耕还田工作,保护自然环境。 7)施工中对环境可能产生危害的废水,化学浆液,处理后方可排放。 13拱形曲墙式衬砌结构计算 13.1 基本资料 公路等级 次干路Ⅱ级 围岩类别 Ⅴ类 围岩容重 衬砌材料 C25混凝土 弹性抗力系数 材料容重 弹性模量 二衬厚度 d=0.45m 图13—1 衬砌结构断面 13.2 荷载确定 13.2.1 围岩竖向压力 根据《公路隧道设计规范》(JTG D70-2004)的有关计算公式及已知的围岩参数,代入公式: (13-1) 其中:S——围岩的级别,取S=5;γ——围岩容重,取γ=18 KN/m3;ω——宽度影响系数,由式ω=1+i(B-5)计算,B为隧道宽度,B=12.3+2×0.1=12.5m,式中0.1为一侧平均超挖量;B>5时,取i =0.1,ω=1+0.1×(12.5-5)=1.75 所以围岩竖向荷载 式中:0.4为折减系数,此处超挖回填层重忽略不计。 13.2.2 计算衬砌自重 根据中南大学主编的《隧道工程》第五章的规定: (13-2) 根据我国复合式衬砌围岩压力现场量测数据和模型实验,并参考国内外有关资料,建议Ⅱ类围岩衬砌承受80%-60%的围岩压力,为安全储备这里取:67 KN/m2 (1)全部垂直荷载 (13-3) (2)围岩水平均布压力 (13-4) 其中:Ⅴ类围岩压力的均布水平力,这里取中间值0.4 13.3 衬砌几何要素 13.3.1 衬砌几何尺寸 内轮廓线半径: 内径所画圆曲线的终点截面与竖直轴的夹角:α=102.4864° 拱顶截面厚度=0.45 m ,拱底截面厚度=0.45m。 13.3.2 半拱轴线长度S及分段轴长△S (13-5) 将半拱轴长度等分为8段,则 (13-6) (13-7) 13.3.3 各分块截面中心几何要素 1)与竖直轴的夹角 由于所要平均分配的弧长均在同一园周上,因此,各弧段对应的圆心角也是相等的,即 角度闭合差。 2)接缝中心点坐标计算 计算时采用以下计算公式: (13-8) (13-9) 具体数值见表13-1。 13.4 计算位移 13.4.1 单位位移: 用辛普生法近似计算(《结构力学教程Ⅰ》第8章详细介绍计算原理),按计算列表进行。单位位移的计算见表13-1。 (13-10) (13-11) (13-12) 计算精度校核为: (13-13) (13-14) 闭合差。 表13-1 单位位移计算表 截面 α(°) sinα cosα x y d 1/I y/I y2/I (1+y)2/I 积分系数1/3 0 0.0000 0.0000 1.0000 0.0000 0.0000 0.4500 131.6872 0.0000 0.0000 131.6872 1 1 12.8108 0.2217 0.9751 1.3136 0.1475 0.4500 131.6872 19.4281 2.8663 173.4098 4 2 25.6216 0.4324 0.9017 2.5620 0.5824 0.4500 131.6872 76.6982 44.6712 329.7549 2 3 38.4324 0.6216 0.7833 3.6830 1.2839 0.4500 131.6872 169.0795 217.0891 686.9352 4 4 51.2432 0.7798 0.6260 4.6203 2.2160 0.4500 131.6872 291.8123 646.6414 1361.9531 2 5 64.0540 0.8992 0.4375 5.3278 3.3328 0.4500 131.6872 438.8887 1462.7339 2472.1986 4 6 76.8648 0.9738 0.2272 5.7698 4.5788 0.4500 131.6872 602.9746 2760.9243 4098.5607 2 7 89.6756 1.0000 0.0056 5.9250 5.8918 0.4500 131.6872 775.8773 4571.3293 6254.7710 4 8 102.4864 0.9763 -0.2162 5.7846 7.2060 0.4500 131.6872 948.9360 6838.0185 8867.5777 1 ∑ 1053.4976 2835.0002 12919.5222 19643.0202   注:1.I——截面惯性矩,,b取单位长度;2.不考虑轴力的影响。 13.4.2 载位移——主动荷载在基本结构中引起的位移 1) 每一块上的作用力 竖向力: (13-14) 水平压力: (13-16) 式中:—衬砌外缘相邻两截面间的竖直投影长度,由图13-2量取: ,,,,, ,, 自重力: (13-17) 式中:接缝i的衬砌截面厚度。 作用在各楔形块上的力均列入表13-2,各集中力均通过相应图形的形心。均由图13-2直接量得,其值见表13-2。各集中力均通过相应图形的形心。 附图13—2 衬砌结构计算图示 2)外荷载在基本结构中产生的内力 楔块上各集中力对下一接缝的力臂由图13-2量得,分别记为。内力按下式计算之: 弯矩: (13-18) 轴力: (13-19) 式中:、——相邻两接缝中心点的坐标增 值,按下式计算: (13-20) (13-21) 、的计算见表13-2及附表13-3 表13-2 载位移计算表 截面 投影长度 集中力 力臂 -Qaq -Gag b h Q G E aq ag ae 0 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 1 1.3637 0.1531 106.7436 13.1838 4.7936 0.6319 0.6528 0.2959 -67.4513 -8.6064 2 1.2958 0.4516 101.4287 13.1838 14.1396 0.5536 0.6120 0.4287 -56.1510 -8.0685 3 1.1634 0.7277 91.0651 13.1838 22.7843 0.4448 0.5408 0.5401 -40.5058 -7.1298 4 0.9730 0.9676 76.1616 13.1838 30.2956 0.3141 0.4426 0.6246 -23.9224 -5.8352 5 0.7343 1.1592 57.4773 13.1838 36.2946 0.1678 0.3225 0.6781 -9.6447 -4.2518 6 0.4590 1.2932 35.9282 13.1838 40.4901 0.0134 0.1862 0.6977 -0.4814 -2.4548 7 0.1608 1.3628 12.5866 13.1838 42.6693 -0.1446 0.0407 0.6827 1.8200 -0.5366 8 0.0000 1.3645 0.0000 13.1838 42.7225 0 -0.1068 0.6336 0.0000 1.4080 续表13-2 -Eae ∑i-1(Q+G) ∑i-1E x y Δx Δy -Δx∑i-1(Q+G) -Δy∑i-1E 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 -1.4184 0.0000 0.000 1.3136 0.1475 1.3136 0.1475 0.0000 0.0000 -77.4761 -6.0616 119.9274 4.7936 2.562 0.5824 1.2484 0.4349 -149.7174 -2.0847 -299.5594 -12.3058 234.5400 18.9332 3.683 1.2839 1.1210 0.7015 -262.9194 -13.2816 -635.7017 -18.9226 338.7890 41.7174 4.6203 2.216 0.9373 0.9321 -317.5469 -38.8848 -1040.8136 -24.6113 428.1344 72.0130 5.3278 3.3328 0.7075 1.1168 -302.9051 -80.4241 -1462.6506 -28.2499 498.7956 108.3076 5.7698 4.5788 0.4420 1.2460 -220.4676 -134.9512 -1849.2556 -29.1303 547.9076 148.7976 5.925 5.8918 0.1552 1.3130 -85.0353 -195.3713 -2157.5091 -27.0690 573.6781 191.4669 5.7846 7.206 -0.1404 1.3142 80.5444 -251.6258 -2354.2514 表13-3 载位移计算表 截 面 α sinα cosα ∑i(Q+G) ∑iE sinα× ∑i(Q+G) cosα×∑iE 0 0.0000 0 1.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 1 12.8108 0.2217 0.9751 119.9274 4.7936 26.5879 4.6742 21.9137 2 25.6216 0.4324 0.9017 234.5400 18.9332 101.4151 17.0720 84.3431 3 38.4324 0.6216 0.7833 338.7890 41.7174 210.5912 32.6773 177.9140 4 51.2432 0.7798 0.626 428.1344 72.0130 333.8592 45.0801 288.7791 5 64.054 0.8992 0.4375 498.7956 108.3076 448.5170 47.3846 401.1324 6 76.8648 0.9738 0.2272 547.9076 148.7976 533.5524 33.8068 499.7456 7 89.6756 1 0.0056 573.6781 191.4669 573.6781 1.0722 572.6058 8 102.4864 0.9763 -0.2162 586.8619 234.1894 572.9533 -50.6317 623.5850 基本结构中,主动荷载产生弯矩的校核为: (13-22) (13-23) (13-24) (13-25) 另一方面,从表13-2中得到 闭合差 (13-26) 3)主动荷载位移 计算过程见表13-4。 表13-4 主动荷载位移计算表 截面 1/I y/I 1+y 积分系数1/3 0 0.0000 96.0000 0.0000 1.000 0.0000 0.0000 0.0000 1 1 -77.4761 131.6872 19.4281 1.1475 -10202.6121 -1505.2169 -11707.4974 4 2 -299.5594 131.6872 76.6982 1.5824 -39448.1331 -22975.6775 -62422.7258 2 3 -635.7017 131.6872 169.0795 2.2839 -83713.7787 -107484.0969 -191193.8991 4 4 -1040.8136 131.6872 291.8123 3.2160 -137061.8259 -303722.1532 -440790.8322 2 5 -1462.6506 131.6872 438.8887 4.3328 -192612.3618 -641940.8872 -834550.8413 4 6 -1849.2556 131.6872 602.9746 5.5788 -243523.2982 -1115054.2189 -1358567.7762 2 7 -2157.5091 131.6872 775.8773 6.8918 284116.3299 -1673962.2745 -1958072.9221 4 8 -2354.2514 131.6872 948.9360 8.2060 -310024.7798 -2234033.9131 -2544063.3433 1 ∑ -1144223.8747 -4939035.9709 -6083242.2167 (13-27) (13-28) 计算精度校核: (13-29) 另一方面,从表13-4中得到: (13-30) 闭合差。 13.4.3 载位移——单位弹性抗力及相应的摩擦力引起的位移 1)各接缝处的抗力强度 抗力上零点假定在接缝3,; 最大抗力值假定在接缝5, 最大抗力值以上各截面抗力强度按下式计算: (13-31) 查附表13-1,算得: , ,。 最大抗力值以下各截面抗力强度按下式计算: (13-32) 式中:所考察截面外缘点到最大抗力截面垂直距离;墙脚外缘点到最大抗力截面垂直距离。 由附图13-2中量得: ,, 则有: 按比例将所求得的抗力绘在图13-2上。 2)各楔块上抗力集中力 按下式近似计算: (13-33) 式中:——楔块i外缘长度,可以通过量取夹角,用弧长公式求得,也可以由图13-2直接量得, 的方向垂直于衬砌外缘,并通过楔块上抗力图形的形心。 3)抗力集中力与摩擦力之合力 按近似计算: (13-34) 式中: μ——围岩与衬砌间的摩擦系数。取μ=0.2, 则 其作用方向与抗力集中力的夹角为β=arctgμ=11.3099°。由于摩擦阻力的方向与衬砌位移方向相反,其方向朝上。画图时,也可取切向:径向=1:5的比例求出合力的方向。的作用点即为与衬砌外缘的交点。 将的方向线延长,使之交于竖直轴,量取夹角 (自竖直轴反时针方向量度),将分解为水平与竖向两个分力: (13-35) 以上计算例入表13-5中, 并参见图13-2。 表13-5 弹性抗力及摩擦力计算表 截面 σi(σh) (σi-1+σi)/2 △S外(σh) R(σh) ψk sinψk cosψk RH(σh) RV(σh) 3 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 1.0000 0.0000 0.0000 4 0.5252 0.2671 1.3744 0.3744 58.6395 0.8539 0.5204 0.3197 0.1948 5 1.0000 0.7671 1.3744 1.0752 69.7323 0.9381 0.3464 1.0086 0.3724 6 0.8727 0.93635 1.3744 1.3124 81.6397 0.9894 0.1454 1.2985 0.1908 7 0.516 0.69435 1.3744 0.9732 93.9432 0.9976 -0.0688 0.9709 -0.0669 8 0.0000 0.258 1.3744 0.3616 104.9063 0.9663 -0.2572 0.3494 -0.0930 4)计算单位抗力图及其相应的摩擦力在基本结构中产生的内力 弯矩: (13-36) 轴力: (13-37) 式中:力至最大抗力截面接缝中心点的力臂,由图13-2量得。 计算见表13-6及表13-7。 表 13-6 计算表 截面号 R4=0.3744σh R5=1.0752σh R6=1.3124σh R7=0.9732σh R8=0.3616σh Moσ(σh) r4i -R4r4i r5i -R5r5i r6i -R6r6i r7i -R7r7i r8i -R8r8i 4 0.4425 -0.1657                 -0.1657 5 1.7696 -0.6625 0.6243 -0.6712             -1.3337 6 3.0565 -1.1443 1.9389 -2.0847 0.7100 -0.9318         -4.1607 7 4.2631 -1.5960 3.2295 -3.4723 2.0370 -2.6734 0.7678 -0.7472     8.4889 8 5.3106 -1.9881 4.4681 -4.8040 3.3146 -4.3501 2.0863 -2.0304 0.9559 -0.3457 -13.518 表14-7 Nσ0计算表 截面号 α sinα cosα 4 51.2432 0.7798 0.626 0.1948 0.3197 0.1519 0.2001 -0.0482 5 64.054 0.8992 0.4375 0.5673 1.3283 0.5101 0.5811 -0.0710 6 76.8648 0.9738 0.2272 0.7581 2.6267 0.7382 0.5968 0.1414 7 89.6756 1.0000 0.0056 0.6912 3.5976 0.6912 0.0201 0.6710 8 102.4864 0.9763 -0.2162 0.5982 3.9471 0.5840 -0.8534 1.4373 5)单位抗力及相应摩擦力产生的载位移,计算过程见表13-8。 表13-8 单位抗力及相应摩擦力产生的载位移计算表 截面号 (σh) 1/I y/I (1+y) 积分系数 1/3 4 -0.1657 131.6872 291.8123 3.2160 -21.8152 -48.3414 -70.1576 2 5 -1.3337 131.6872 438.8887 4.3328 -175.6338 -585.3547 -760.9863 4 6 -4.1607 131.6872 02.9746 5.5788 -547.9149 -2508.8148 -3056.7078 2 7 -8.4889 131.6872 775.8773 6.8918 -1117.8737 -6586.3107 -7704.1621 4 8 -13.5183 131.6872 948.9360 8.2060 -1780.1863 -12827.9954 -14608.2084 1 Σ -2697.8922 -15542.9898 -18240.8443   (13-38) (13-39) 校核为: (13-40) (13-41) 闭合差。 13.4.4 墙底(弹性地基上的刚性梁)位移 1)单位弯矩作用下的转角: (13-42) 2)主动荷载作用下的转角: (13-43) 3)单位抗力及相应摩擦力作用下的转角: (13-44) 13.5 解力法方程 衬砌矢高: 计算力法方程的系数为: (13-45) (13-46) (13-47) (13-48) (13-49) 以上将单位抗力及相应摩擦力产生的位移乘以,即为被动荷载的载位移。 求解方程为: (13-50) 式中:, (13-51) 其中:, 13.6 计算主动荷载和被动荷载分别产生的衬砌内力 计算公式为: (13-52) (13-53) 计算过程列入表13-9和表13-10中。 表13-9 主、被动荷载作用下衬砌弯矩计算表 截面 Mop X1p y X2p×y Mp Moσ(σh) X1σ(σh) X2σ×y(σh) Moσ(σh) 0 0.0000 228.371 0 0.0000 228.3710 0.0000 -2.7312 0.0000 -2.7312 1 -77.4761 228.371 0.1475 43.5942 194.4891 0.0000 -2.7312 0.3316 -2.3996 2 -299.5594 228.371 0.5824 172.1305 100.9422 0.0000 -2.7312 1.3095 -1.4217 3 -635.7017 228.371 1.2839 379.4615 -27.8692 0.0000 -2.7312 2.8867 0.1555 4 -1,040.8136 228.371 2.216 654.9472 -157.4954 -0.1657 -2.7312 4.9825 2.0856 5 -1,462.6506 228.371 3.3328 985.0217 -249.2579 -1.3337 -2.7312 7.4935 3.4285 6 -1,849.2556 228.371 4.5788 1353.2817 -267.6029 -4.1607 -2.7312 10.2950 3.4030 7 -2,157.5091 228.371 5.8918 1741.3439 -187.7942 -8.4889 -2.7312 13.2471 2.0271 8 -2,354.2514 228.371 7.206 2129.7607 3.8802 -13.5183 -2.7312 16.2020 -0.0475 表13-10 主、被动荷载作用下衬砌轴力计算表 截面 Nop cosα X2p cosα Np Noσ(σh) X2σcosα(σh) Nσ (σh) 0 0.0000 1.0000 295.5538 295.5538 0.0000 2.2484 2.2484 1 21.9137 0.9751 288.1945 310.1082 0.0000 2.1924 2.1924 2 84.3431 0.9017 266.5009 350.8439 0.0000 2.0274 2.0274 3 177.9140 0.7833 231.5073 409.4213 0.0000 1.7612 1.7612 4 288.7791 0.6260 185.0167 473.7957 -0.0482 1.4075 1.3593 5 401.1324 0.4375 129.3048 530.4372 -0.0710 0.9837 0.9126 6 499.7456 0.2272 67.1498 566.8954 0.1414 0.5108 0.6523 7 572.6058 0.0056 1.6551 574.2609 0.6710 0.0126 0.6836 8 623.5850 -0.2162 -63.8987 559.6863 1.4373 -0.4861 0.9512 13.7 计算最大抗力值 参照王毅才主编的《隧道工程》第七章—隧道结构计算(P120): 由式: (13-54) (13-55) 并考虑接缝5的径向位移与水平方向有一定的偏离,因此将其修正如下: (13-56) (13-57) 计算过程列入表13-11。 表13-11 最大抗力位移修正计算表 截面号 Mp/I Mσ/I yi y5-yi Mp/I(Y5-Yi) Mσ/I(Y5-Yi) 积分系 数1/3 0 30073.53755 -359.6641 0.0000 3.3328 100229.0860 -1198.6884 1 1 25611.72167 -315.9915 0.1475 3.1853 81581.0171 -1006.5276 4 2 13292.79241 -187.2239 0.5824 2.7504 36560.4962 -514.9406 2 3 -3670.01556 20.4801 1.2839 2.0489 -7519.4949 41.9617 4 4 -20740.12276 274.6462 2.216 1.1168 -23162.5691 306.7249 2 5 -32824.074 451.4958 3.3328 0.0000 0.0000 0.0000 1 Σ 141090.343 -1824.4612   位移值为: 则可得最大抗力: (13-58) 13.8 计算衬砌总内力 按下式进行计算: (13-59) 截面号 Mp Mσ [M] M/I My/I Np Nσ [N] e 积分系数1/3 0 228.3710 -195.8511 32.5199 4282.4579 0.0000 295.5538 161.2301 456.7839 0.0712 1 1 194.4891 -172.0696 22.4194 2952.3526 435.5680 310.1082 157.2154 467.3237 0.0480 4 2 100.9422 -101.9507 -1.0085 -132.8077 -77.3509 350.8439 145.3812 496.2251 -0.0020 2 3 -27.8692 11.1522 -16.7170 -2201.4126 -2826.4983 409.4213 126.2915 535.7128 -0.0312 4 4 -157.4954 149.5555 -7.9398 -1045.5730 -2316.9375 473.7957 97.4744 571.2701 -0.0139 2 5 -249.2579 245.8570 -3.4009 -447.8498 -1492.5995 530.4372 65.4449 595.8820 -0.0057 4 6 -267.6029 244.0282 -23.5747 -3104.4913 -14214.9690 566.8954 46.7741 613.6695 -0.0384 2 7 -187.7942 145.3585 -42.4357 -5588.2351 -32924.8755 574.2609 49.0214 623.2824 -0.0681 4 8 3.8802 -3.4078 0.4724 62.2095 448.2804 559.6863 68.2118 627.8981 0.0008 1       Σ -8453.8856 -60001.2852           计算过程列入表13-12。 表13-12 衬砌总内力计算表 计算精度校核: 根据拱顶切开点之相对转角和相对水平位移应为零的条件来检查。 (13-60) 式中: 闭合差: (13-61) 式中: 闭合差: 13.9 检验截面强度 检算几个控制截面(参照《公路隧道设计规范》(JTJ026-90)附录E): 13.9.1 拱顶(截面0): 又有: ,可得: (13-62) (13-63) 式中:——混泥土极限抗压强度,取。 13.9.2 截面7: 又有: ,可得: 13.9.3 墙底(截面8)偏心检查: 其它各截面偏心均小于0.45d。 综上所述,验算满足强度要求。 13.10内力图 将内力计算结果按比例尺绘制弯矩图M及轴力图N,如图13-3所示。 附13-3 衬砌结构内力图 14 隧道通风计算 14.1 基本条件: 道路等级 次干路Ⅱ级 车道数、交通条件 两车道、双向交通 设计行车速度: v = 40 km/h = 11.11 m/s 设计交通量 N = 1300辆/小时 上下行交通 1 .5:1 隧道纵坡 i1 =1% L1 = 1145 m 平均海拔高度 H=(65.97+77.66)/2=71.79 m 隧道断面 Ar = 66.38 m2 当量直径 Dr =8.3m 设计温度 根据气象资料年平均温度16.5摄氏度,即 289.5K 自然风引起的洞内风速 Vn= 1.5 m/s 14.2 车辆组成 柴油车 280辆 其中柴油车中: 中型货车 150辆 重型货车 80辆 集装箱车 50辆 汽油车 1800辆 其中: 小客车 1020辆 14.3 需风量计算 分别采用40km/h、20km/h、10km/h(交通阻滞平均速度)设计速度,车辆值计算: CO:= 280×1.0+1020×1.0=1300 VI:=150×1.0+1.5×80+50×3=420 14.3.1 设计浓度 表14-1 设计浓度表 车速(km/h) 40 20 10 CO设计浓度(ppm) 150 150 300 烟雾设计浓度K(m-1) 0.009 0.009 0.012 14.3.2 CO排放量及稀释CO的需风量 1)CO排放量 Qco=×qco×fa×fd×fh×fiv×L× (14-1) 式中: Qco为隧道全长CO排放量(m3/s);qco为CO基准排放量(m3/辆 km),可取0.01 m3/辆 km;fa考虑CO的车况系数,按规范查得;fd车密度系数,按规范查得;fh 为考虑CO的海拔高度系数,由规范查得;为考虑CO的车型系数,由规范查得;fiv考虑CO的纵坡车速系数,由规范查得;n为车型类别数;为相应车型的设计交通量(辆/h) 查表得到: qco =0.01 , fa =1.1 , fd =1.5 , fh =1 , L= 1145, fiv =1.0 , Qco = ×0.01×1.1×1.0×1.5×1.0×1145×1300=0.0068 2)稀释CO的需风量 Qreq(co)= (14-2) 式中:Qreq(co)为隧道全长稀释CO的过春风量;为标准大气压; 隧址设计大气压;标准气温;隧道夏季的设计气温。 其中 po=101.325 KN/m2 , To=273K , T=289.5K , δ=150 ppm p=po-pgh=101.325-1.20×9.81×0.07179=100.48KN/㎡ 故 Qreq(co)=0.0068/150×101.325/100.48×289.5/273×106=48.48 采用40km/h ,20km/h,及交通阻滞(10km/h,最大长度为1000m)设计速度时 ,计算过程同上;CO的排放量及稀释CO的需风量列于下表: 表14-2 稀释CO需风量计算表 车速(km/h) qco fa fd fh fiv1 Qco Qreq(co) 40 0.01 1.1 1.5 1 1 0.068 48.48 20 0.01 1.1 3 1 1 0.068 96.96 10 0.01 1.1 6 1 1 0.068 96.96 14.3.3 雾排放量及稀释烟雾需风量 1)烟雾排放量 QVI=×qVI×fa(VI)×fd×fh(VI)×fiv(VI)×L× (14-3) 式中:QVI为隧道全烟雾排放量(m3/s);qVI为烟雾基准排放量(m3/辆km),可取2.5 m3/辆km;fa(VI)考虑烟雾的车况系数,按规范查得;fd车密度系数,按规范查得;fh(VI) 为考虑烟雾的海拔高度系数,由规范查得;(VI)为考虑烟雾的车型系数,由规范查得;fiv(VI)考虑烟雾的纵坡车速系数,由规范查得;n为车型类别数;为相应车型的设计交通量(辆/h)。 查表得到: qVI=2.5 , L = 1145 , fa(VI)=1.2 , fd =1.5, fh(VI)=1 , fiv(VI)=1.45 QVI=1/(3.6×106)×2.5×1.2×1.5×1×1.45×1145×420 =0.872m3/s 2)稀释烟雾需风量 (14-4) 式中:为隧道全长稀释烟雾浓度(m3/s);K为烟雾设计浓度(m-1),查规范可得 =0.0872/0.009=96.87m3/s 采用40km/h ,20km/h,及交通阻滞(10km/h,最大长度为1000m)设计速度时,计算过程同上;烟雾排放量及稀释烟雾需风量列于下表: 表14-3 稀释烟雾需风量表 车速(km/h) qVI fa(vi) fd fh(vi) fiv1 Qvi Qreq(vi) 40 2.5 1.2 1.5 1 1.45 0.872 96.87 20 2.5 1.2 3 1 1.45 0.872 193.74 10 2.5 1.2 6 1 1.45 0.872 253.8 14.3.3 稀释空气异味的需风量 隧道空间不间断换气频率,不宜低于每小时5次;隧道内换气风速不应低于2.5m/s。 (14-5) =12>5 综上计算结果得出: 需风量由阻塞烟雾所需要的风量决定,其值为 Qreq=253.8 m3/s 。 14.4 通风设计计算 14.4.1 计算条件 除前面所列条件外,另有下面附加条件: 上行方向交通量率 r=60% 大型车比率 r1=0.215 计算行车速度 vt =40km/h=11.11m/s 自然风引起的洞内风速 Vn=1.5m/s 隧道需风量 Qreq=253.8 m3/s 隧道设计风速 vr=253.8/66.38=3.8m/s 隧道内所需升压力 ⊿P=⊿Pr+⊿Pm-⊿Pt (14-6) 14.4.2 通风阻抗力 pr=(1+ζe+ λr×L/ Dr)×ρ/2×vr2 (14-7) 式中:通风阻抗力(); 隧道设计风速3.8m/s;隧道入口损失系数,查《公路隧道通风照明设计规范》(JTJ026.1-1999)得,;隧道壁面摩阻损失系数,查《公路隧道通风照明设计规范》(JTJ026.1-1999)得,;隧道断面当量直径(m)。 pr=(1+ζe+ λr×L/ Dr)×ρ/2×vr2 =(1+0.6+0.02×1145/8.3)×0.6×3.82 =37.77KN/㎡ 14.4.3 自然风阻力 △Pm = (1+ζe+ λr×L/ Dr)×ρ/2×vn2 (14-8) =(1+0.6+0.02×1145/8.3)×0.6×1.52 =5.88KN/㎡ 式中:△Pm为自然风阻力;vn自然作用引起的洞内风速取1.5m/s 14.4.4 交通通风力 △pt= Am/ Ar×ρ/2×n+×(vt+vr)2- Am/ Ar×ρ/2×n-×(vt-vr)2 (14-9) 式中:交通通风力();隧道内与同向的车辆数(辆),;隧道内与反向的车辆数(辆),;与同向的各工况车速(m/s);与反向的各工况车速(m/s);汽车等效阻抗面积,可以按照下式计算: (14-10) 式中:小型汽车正面投影面积(),取2.13;小型汽车空气阻力系数,取0.5;大型汽车正面投影面积(),取5.37;大型汽车空气阻力系数,取1.0; 大型车比例,此时为0.215。 n-= 1300×1145×0.4/3600/11.11=14.89辆 n+ = 1300×1145×0.6/3600/11.11=22.334辆 Am = (1-r1)×Acs×ζcs+r1×Ac1×ζc1 =0.785×2.13×0.5+0.215×5.37×1.0 =1.99m2 △pt= Am/ Ar×ρ/2×n+×(vt+vr)2- Am/ Ar×ρ/2×n-×(vt-vr)2 △pt=1.99/66.38×0.6×22.33×(11.11-4.68)2 - 1.99/66.38×0.6×14.89×(11.11+4.68)2 =-50.17 N/㎡ △P=△pr+△pm-△pt=37.77+5.88+50.17=93.82N/㎡ 14.4.5 风机的选型及配置 射流风机选用φ1120型,风机技术参数:轴向推力1124N,出口风速30m/s,流量30.0 m3/s,电机功率30Kw,风机转速1470r/min每台射流风机的升压力为,风机出口面积为0.98m2: (14-11) 式中:为射流风机的出口风速;为射流风机的出口面积;为射流风机位置摩阻系数,可按《公路隧道通风照明设计规范》表3.5.5取值。 ⊿pj=1.2×302×(0.98/66.38)×(1-3.8/30) =13.92Pa i=⊿p/⊿pj=93.82/13.92=3.94 7(台) 所以应按4组布置8台风机,具体布置图详见相关图纸。 15 隧道照明计算 15.1 基本条件 公路等级 次干路Ⅱ级 计算车速 40km/h 设计交通量 =1300辆/h 路面类型 水泥路面 路面宽度 W=8.0m 可选灯具 高压钠灯 100w——10000lm 200w——20000lm 400w——45000lm 维护系数 M=0.7 利用系数 η=0.4 15.2 白天各照明区段的长度及照明要求 15.2.1 老城区段 洞口在市区建筑物林立的环境中,外部环境亮度取3500。 1)中间段亮度 根据计算行车速度和交通量查表得到: 2)入口段亮度 (15-1) 式中:——入口亮度折减系数;——洞外亮度。 根据《公路隧道通风照明设计规范》(JTJ026.1-1999)查得: =0.012, =3500cd/, 基本照明: 加强照明: 3)入口段长度 (15-2) 式中:——入口段长度(m);——照明停车视距(m); ——洞口内净空高。 根据《公路隧道通风照明设计规范》(JTJ026.1-1999)查得: =27m h=7.1m =-0.6m 根据《隧道工程》,入口段长度应为2S通过的距离,算得有入口段长度为22m。 4)过渡段亮度 过渡段由、、三个照明段组成,与之对应的亮度分别取值为: (15-3) (15-4) < (15-5) 所以不需要设置第三个过渡段。 5)过渡段长度 根据《公路隧道通风照明设计规范》(JTJ026.1-1999)查得: , 6)出口段亮度 按照设计规范,查得出口段亮度应为中间段亮度的5倍,即: (15-6) 7)出口段长度 按照设计规范,查得出口段长度应取60m。 15.2.2 新城区段 1)中间段亮度 根据计算行车速度和交通量查表得到: 2)入口段亮度 式中:——入口亮度折减系数;——洞外亮度, 根据《公路隧道通风照明设计规范》(JTJ026.1-1999)查得: =0.012,=3500cd/ 则 基本照明: 加强照明: 3)入口段长度 式中:——入口段长度(m);——照明停车视距(m); ——洞口内净空高度。 根据《公路隧道通风照明设计规范》(JTJ026.1-1999)查得: =26m h=7.1m =-1.8m 根据《隧道工程》,入口段长度应为2S通过的距离,算得有入口段长度为22m。 4)过渡段亮度 过渡段由、、三个照明段组成,与之对应的亮度分别取值为: < 所以不需要设置。 5)过渡段长度 根据《公路隧道通风照明设计规范》(JTJ026.1-1999)查得: , 6)出口段亮度 按照设计规范,查得出口段亮度应为中间段亮度的5倍,即: 7)出口段长度 按照设计规范,查得出口段长度应取60m。 进出口各个区段白天所需要的设计亮度以及布置长度见表15-1。 表15-1 白天隧道各段亮度和长度表 区 段 亮度(cd/m2) 长度(m) 入口段 42.0 22x2 过渡段1 12.6 26x2 过渡段2 4.2 44x2 中间段(基本照明) 2.5 全隧道 应急照明 0.5 全隧道 15.3 夜间各照明区段的长度及照明要求 夜间隧道各路段路面亮度和白天隧道中间段亮度相同。进出口各个区段夜间所需要的设计亮度以及布置亮度曲线长度见表15—2 表15-2 隧道夜间各段亮度和长度 区 段 亮度(cd/m2) 长度(m) 入口段 2.5 22x2 过渡段1 2.5 26x2 过渡段2 2.5 44x2 中间段(基本照明) 2.5 全隧道 应急照明 0.5 全隧道 15.4 照明计算 15.4.1 照度计算: 路面平均水平照度按下式计算: (15-7) 式中:——利用系数,又灯具的利用系数曲线图查取0.4;——灯具额定光通量(lm); M——灯具养护系数,取0.7;N——灯具布置系数,对称布置时取 2;交错及中线布置时取1;W——隧道路面宽度(m);S——灯具间距(m)。 1)入口段:基本照明采用100W优质高压钠灯,额定光通量为φ=10000lm;加强照明采用400W优质高压钠灯,额定光通量为φ=45000lm,均为对称布置,悬挂高度H=5m,灯具利用系数η=0.4,灯具养护系数M=0.7。 根据《公路隧道通风与照明设计规范》4.1.5-2,取,则灯具的布设间距: 基本照明: 加强照明: 2) 过渡段: 200W优质高压钠灯,额定光通量为φ=20000lm,悬挂高度H=5m,灯具利用系数η=0.4,灯具养护系数M=0.7。 第一段:两侧对称布置。 第二段:两侧对称布置。 中间段:选用100W品高压纳灯,额定光通量为ф=10000lm,悬挂高度H=5m,灯具利用系数η=0.4,灯具养护系数M=0.7,两侧对称布置。 则根据计算结果和过渡段的基本情况灯具布置拟定如表15-3: 表15-3 隧道各段灯具布置表 区段 灯具瓦数(W) 光通量(lm) 间距(m) 长度(m) 灯具台数 A入口段 400 45000 6 22 4组8台 100 10000 10 22 3组6台 过渡段1 200 20000 9 26 3组6台 过渡段2 200 20000 27 44 2组4台 15.4.2 应急照明 规范规定对于长度大于1000米的隧道,应该设置应急照明系统,并保证照明中断时间不超过0.3s,维持时间不超过3min。 为配合应急照明系统,应在洞外一定距离设置信号灯或信息板显示警告信息,在启用紧急照明系统是,洞内路面亮度应不小于洞内路面亮度的10%和0.2cd/㎡,在长度大于2000m ,得隧道中应设置避灾引导灯。 15.4.3 洞外引道照明 在隧道洞外引道应布设路灯,由设计规范确定引导照明路面亮度为0.5cd/㎡,长度为60米。 15.4.4 接近段减光措施 接近段采用以下减光措施: 1)从接近段起点开始,在路基两侧种植常青树; 2)两侧边坡进行大面积绿化。 结论 很快几月的时间过去了,我的毕业设计也完成了。我的隧道设计经历了搜集相关资料,包括隧道处的地质情况、它的经济效应、相隧道设计的规范还有隧道方面的参考文献;然后整理并熟悉资料,对隧道的设计有初步的掌握;接着参考各种资料仔细分析、遇到困难问题时和做隧道的同学讨论或者向老师寻求帮助从而一步一步完成设计。我的设计主要完成了方案的比选;隧道平面、纵断面、横断面的设计;隧道衬砌结构设计和计算;洞门的设计;隧道照明、隧道通风的计算;确定合适的施工工艺等方面。我在同学和老师的帮助和指导下顺利的完成了设计,通过设计我对隧道的特点、设计过程以及隧道设计的相关知识有了一个较全面的认识,同时我对图形的绘制也更加熟练,为我以后的工作打下了坚实的基 参考文献 [1] 王毅才,隧道工程,人民交通出版社2000。 [2] 中华人民共和国交通部,公路隧道照明设计规范,人民交通出版社,1999,JTJ 026.1。 [3] 中华人民共和国交通部,公路隧道设计规范,(JTG D70—2004),人民交通出版社。 [4] 中华人民共和国交通部,公路隧道施工技术规范,(JTJ042—94)人民交通出版社。 [5] 中华人民共和国交通部,公路工程技术标准,(JTG B01-2003)人民交通出版社。 [6] 于书翰, 杜谟远,隧道施工,人民交通出版社,1999。 [7] 吕康成 ,公路隧道运营管理, 人民交通出版社,2006 [8] 夏永旭, 王永东,隧道结构力学计算,人民交通出版社,2004 [9] 重庆交通科研设计院, 公路隧道交通工程设计规范,人民交通出版社,2005 [10] 李晓红,隧道新奥法及其量测技术,科学出版社,2002 [11] 公路隧道勘察设计(讲义)。 [12] Veerasak Likhitruangsilp, Photios G. Ioannou,Stochastic Evaluation of Tunneling Performance Using Discrete-Event Simulation, 2004。 [13] Xiuying Wang ,Mengshu Wang, Analysis of the Mechanism of Water Inrush in Karst Tunnels, 2006。 [14]地下工程,天津大学出版社,1987。 致谢 毕业论文即将完成,我的学生生涯也要行事一段落了,借此机会我要对四年来帮助过我的人表示深深的感谢。 撰写论文期间,恩师XX老师自始至终耐心教导、循循善诱,从课题的选择到项目的最终完成都是如此。张老师帮我解决了设计中遇到的许多问题,这样做起设计来也容易多了。各位同组同学对论文结构提出了宝贵的修改意见,在此一并致谢。感谢同窗好友彼此相互扶持,互相勉励切磋。正是有了老师悉心的指导和关怀,同学的热情帮助我才能顺利的完成设计,非常谢谢我们! 同时我还感谢四年来一直伴随我的同学们,由于你们的帮助和支持,我才能克服一个一个的困难和疑惑。有了你们我的生活多了许多的欢笑,多了许多美好的回忆,让我的生活丰富多彩。还有所有给予我指导的老师和辅导员,是你们认真、严谨的工作态度感染了我,是你们孜孜不倦的教诲,让我学会做人做事。 我的大学生涯告一段落了,但我人生远没有结束,我会在以后的生活学习中把你们作为榜样,记住那些美好的片段。 最后我再次表示感谢,谢谢四年来所有帮助过我的同学和老师! 本文档由香当网(https://www.xiangdang.net)用户上传

    下载文档到电脑,查找使用更方便

    文档的实际排版效果,会与网站的显示效果略有不同!!

    需要 8 香币 [ 分享文档获得香币 ]

    下载文档

    相关文档

    隧道方案

      0 引言      河南省分水岭至南**速公路位于东秦岭伏牛山加里东造山带核部,地形、地质情况复杂。主线通过的地方多为高山、深谷和陡坡,桥隧相连,多处存在顺层、 滑坡、坍塌和浅层软土等不...

    6年前   
    6788    0

    U型管换热器毕业设计说明书

     学号: 毕业设计说明书 U型管换热器设计 U tube ...

    1年前   
    588    0

    城市规划毕业设计说明书

    城市规划毕业设计说明书 摘 要 目前,旅游产品正从观光型向观光、度假和专项旅游相结合的趋势发展。度假旅游正成为发展速度最快的旅游产品。专家预测至2012年我国的度假旅游收入将达到9200亿元...

    1年前   
    460    0

    长信大厦建筑给排水毕业设计说明书

    长信大厦建筑给排水毕业设计说明书 摘 要 长信大厦是为了满足公差旅游、休闲、外出的需要,而为旅客提供住宿、参观、社交、娱乐等多种服务,位于湖南省沅江市繁华地段的一座多功能建筑。建筑面积为...

    2年前   
    851    0

    双坐标数控滑台毕业设计说明书

     摘 要 随着制造业的发展,人们深刻的感受到数控机床在生产中的地位是越来越重要。本文结合机电一体化的需要,设计以单片机作为控制系统的X-Y型工作台(X-Y工作台是指能分别沿着X向和Y向移...

    1年前   
    612    0

    **理工大学**学院 毕业设计说明书(论文)

      **理工大学**学院 毕业设计说明书(论文)     作  者: 王翔 学 号: 080102130 系: 机械工程系 专  业: 车辆工程 题  目: 某五档变...

    5年前   
    5228    0

    搬运机器人设计毕业设计说明书

    搬运机器人设计毕业设计说明书 摘 要 在当今大规模制造业中,企业为提高生产效率,保障产品质量,工业机器人作为自动化生产线上的重要成员,逐渐被企业所认同并采用。工业机器人的技术水平和应...

    1年前   
    737    0

    安妥岭路

      关于村道路建设项目的情况汇报   尊敬的XXXX: **村位于其中口乡政府驻地以南16公里处,全村332户、943人,耕地面积1100亩,山场面积45000亩,全村共有党员42名。...

    5年前   
    5306    0

    隧道环水保方案

    本项目施工任务范围,主要包括***0段的土建工程,建设内容包括道路工程、隧道工程、预留预埋工程、给排水工程、电气、通信工程、管线综合工程。

    3个月前   
    126    0

    **隧道控制测量

    **隧道控制测量 我部安江4标承建安江高速**隧道左线全长3667.5米,右线全长3699米。为保证隧道的准确贯通,本着先总体后碎部的原则,在隧道沿线建立一精密的控制网,覆盖隧道,使之总体受...

    4年前   
    3295    0

    工程造价专业某工程预算编制毕业设计说明书

    工程造价专业某工程预算编制毕业设计说明书 目录 目录 1 摘 要 2 绪论 3 第一章 工程量清单的编制 4 1.1工程量清单的编写 4 1.1.1工程量清单编写的内容 4 1...

    1年前   
    800    0

    横看成岭侧成峰

    ***同志借这一名句,结合工作中遇到的案例,进行了深入浅出的阐述。语言简洁流畅,准确生动,使人真正感觉到,任何事情,换个角度,换种思维,不一条道走到黑,变通一下,有时候看似山重水复,方法到头了,...

    2年前   
    714    0

    《美丽的小兴安岭》教案

    1、学习生字新词,读好“山葡萄、榛子、蘑菇”中的轻声。2、学习借助关键词句理解一句话的意思,感受小兴安岭的美,有感情朗读课文。3、体会列举法的作用,学习把景物写具体的方法。

    1年前   
    1258    0

    北大岭导游词

    北大岭导游词  位于县城芦台镇压西式25公里,表口乡洛里坨村东1.5公里处。汉代遗址,面积为3000平方米,在该处岭地上。1964年发现,暴露遗物有夹嫠红陶醉、瓮、缸、釜、灰陶瓮残片及绳子纹瓦...

    7年前   
    187    0

    电线电缆毕业设计毕业设计

    专科学校 毕业设计论文 论文题目:WDZB-YJY 8.7/10 3X95 电缆结构设计及阻燃实验 系 部: 电气工程系 专 业:电线电缆制造技术 班 ...

    1年前   
    560    0

    大岭河畔党旗红――记郧县茶店镇大岭山村支部

    大岭河畔党旗红 ――记郧县茶店镇大岭山村支部 郧县茶店镇大岭山村位于车城**和郧县的结合部,“土天”公路穿境而过。全村共有6个村民小组,共498户,2005人,耕地面积1835亩,人均耕地...

    9年前   
    12631    0

    毕业设计

    微固支梁在冲击载荷下的响应研究   【摘 要】   MEMS器件商用化最大的障碍是技术供应商在可制造性、可测试性、器件可靠性等方面的解决方案能力不足。MEMS的各基础构件及最重要的可动结构...

    2年前   
    707    0

    毕业设计总结

    毕业设计总结  这次的毕业设计做的不是很好,提交完论文后,仍觉得有做的不好的地方,对于论文能不能最后通过,我心里也没底,下面来对毕设总结一下:  1. 快速入题。  拿到毕设题目要尽快把自己的...

    8年前   
    168    0

    毕业设计论文:

    本文介绍了基于AT89S52单片机的多功能电子万年历的硬件结构和软硬件设计方法。本设计由数据显示模块、温度采集模块、时间处理模块和调整设置模块四个模块组成。系统以AT89S52单片机为控制器,以...

    8个月前   
    563    0

    毕业设计总结

    毕业设计总结 随着毕业日子的到来,毕业设计也接近了尾声。经过几周的奋战我们的毕业设计终于完成了。在没有做毕业设计以前觉得毕业设计只是对这几年来所学知识的单纯总结,但是通过这次做毕业设计发现自...

    6年前   
    6993    0

    文档贡献者

    文***品

    贡献于2020-11-18

    下载需要 8 香币 [香币充值 ]
    亲,您也可以通过 分享原创文档 来获得香币奖励!
    下载文档

    该用户的其他文档