1、 肖家坳隧道工程设计肖家坳隧道工程设计摘 要肖家坳隧道由左右分离的两座隧道组成，经过前期地质勘察所取得的材料，对肖家坳隧道进行了设计。总体设计中包括隧道位置选择、线路设计与横断面设计，紧接着经过方案比选采用削竹式隧道洞门。衬砌结构设计这一块按照规范取值，采用直刚法进行验算，验算结果可靠。隧道排防水、照明与通风设计均按照规范取值验算。本设计专题部分是隧道施工设计，由围岩等级等因素本设计级围岩采用全断面开挖施工法、级围岩采用台阶法开挖，以超前锚杆施工为辅助施工方法。监控测量主要包括监控内容与监控方法的选择，其中应注意运营阶段的监控测量不能忽略。关键词：肖家坳隧道；总体设计；衬砌；全断面开挖；监控测
2、量全套图纸加 153893706肖家坳隧道工程设计XIAO JIA AO TUNNEL ENGINEERING DESIGNABSTRACTXiao Jia Ao tunnel is consisted of two separated tunnels around the composition. after the early geological survey made materials of Xiao Pass tunnel design. Overall design including the tunnel location selection, circuit design a
3、nd cross-sectional design, followed by cutting through the scheme comparison using bamboo Tunnel Portal. This is a follow lining structure design specification values, using the straight method just checking, checking results are reliable. Tunnel row waterproof, lighting and ventilation are designed
4、 in accordance with the specification value checking. This design is part of tunnel construction project designed by factors such as the design of rock grade grade rock with full face excavation construction method, grade rock excavation step method used to advance the construction of the auxiliary
5、bolt construction methods. Monitoring includes monitoring content measurement and monitoring method of choice, which should be taken to monitor the operational phase measurement can not be ignored.Keywords: Xiao Jia Ao tunnel; overall design; lining; whole section excavation; monitoring measurements
6、肖家坳隧道工程设计目 录第一章 绪论 .11.1 工程概况 11.2 隧道工程地质概况 11.2.1 地形地貌 .11.2.2 地层岩性 .11.2.3 水文地质条件 .21.3 工程地质评价 21.3.1 区域稳定性评价 .21.3.2 隧道围岩工程地质评价 .21.3.3 有害气体评价 .31.3.4 隧道水文地质评价 .31.3.5 岩石物理力学特征 .31.4 设计标准及设计规范 4第二章 总体设计 .52.1 隧道位置选择 52.2 隧道线路设计 52.2.1 隧道线路平面设计 .52.2.2 隧道线路纵断面设计 .52.2.3 洞外接线 .62.3 隧道横断面设计 62.3.1 隧
7、道净空与限界 .62.3.2 隧道内轮廓线 .8第三章 隧道洞门设计 .113.1 洞口段地质评价 113.2 洞门设计 11肖家坳隧道工程设计3.2.1 方案比选 .11第四章 衬砌结构设计 .124.1 衬砌设计 124.2 各级围岩衬砌断面 134.3 围岩深浅埋确定 14第五章 隧道防水与排水 .155.1 防排水要求 155.2 防排水的原则 155.3 本隧道的防排水措施 165.3.1 防水措施 .165.3.2 排水措施 .165.3.3 衬砌的排水措施 .185.3.4 洞口与明洞排水设计： .18第六章 通风照明设计 .196.1 隧道通风设计 196.1.1 通风方式的确
8、定 .196.1.2 通风设计 .20第七章 照明 .257.1 照明设计的选择和布置 .257.2 照明计算 .257.2.1 分段照明 257.2.2 照明计算 .27第八章 隧道路面设计 .32第九章 隧道施工设计 （专题部分） .349.1 施工准备 349.2 进出洞口段施工方法设计 359.3 隧道洞身施工 369.3.1 开挖方式 .36肖家坳隧道工程设计9.4 钻爆设计 389.5 辅助施工方法 409.5.1 超前锚杆 .409.6 洞内岩溶施工方法及处理技术 419.7 其他 439.7.1 施工用电 .439.7.2 施工用水 .439.7.3 高压供风 .439.7.4
9、 隧道三管两路设置 .439.7.5 出渣与运输 .43第十章 现场监控量测 .4510.1 施工的监控量测 4510.2 监控量测的任务 4510.3 监控量测的内容和方法 4510.3.1 监控量测项目选择 .4510.3.2 监控量测方法 .4610.3.3 监控量测频率 .4610.4 营运阶段的监控量测 46参考文献 .48致 谢 .49附录 A：衬砌验算结果 50附件 1：开题报告附件 2：翻译译文附件 3：翻译原文 肖家坳隧道工程设计第 1 页 共 65 页第一章 绪论1.1 工程概况肖家坳隧道由左右分离的两座隧道组成，左线青岛端洞门桩号为 K190+105，济南端洞门桩号 K1
10、91+800，隧道长度 1695m，最大埋深约 129m；1.2 隧道工程地质概况1.2.1 地形地貌 勘察区位于肖家坳县南麻镇与鲁村镇交界处的田庄河西至峪口村一带，距南麻镇约 5km。勘察场地地貌类型为低山地貌，隧道横穿山体，沿线山顶最大高程为485.8m，左线隧道进口地面高程约为 338m，出口高程约为 336m；右线隧道进口地面高程约为 345m，出口高程与左线出口高程相近。青岛端仰坡自然坡度约 1520，济南端仰坡坡度约 30左右。YK191+100130 段为一近南北向冲沟，沿主线右线地面高程 355m 左右，洞顶以上顶板厚度小于 5m，沟宽 2030m。隧道山体表面残坡积碎石土层厚
11、度较小，植被一般不发育。隧址南为山地，北侧为田庄水库，东西两端均为丘陵，交通条件不便。1.2.2 地层岩性根据勘探及野外调查成果，勘察区主要为寒武系上统灰岩、碎屑灰岩及页岩夹薄层灰岩。 (1)种植土：黄褐色，松软，成分主要为残坡积亚粘砂土，厚 00.50m。碎石：黄褐色，为山坡表土，松散，含粘性土。厚 03m，地表分布。寒武系上统（C3）(2)碎屑灰岩：灰黄色，中厚层状；碎屑呈竹叶状，成分为灰岩，胶结物为泥质灰岩；弱风化，岩石较坚硬，岩体完整较完整、呈中厚层结构；分布在K191+416+700、YK191+380 +722 段位置。(3)页岩夹灰岩：薄层状，夹厚度一般小于 10cm 的灰岩薄层
12、，多呈透镜状。表层强风化层厚度约 210m，黄色，岩体破碎，在右线青岛端可能遇见该层。弱风化岩呈黄绿色，岩性较软弱，岩体较完整较破碎，厚约 30m，在 YK190+200+302 段分布。微风化岩呈肖家坳隧道工程设计第 2 页 共 65 页青灰色、灰黑色，岩体完整、呈中薄层状结构，岩石较软弱。K190+562K191+205、YK190+200 YK191+075 段以页岩为主，灰岩所占比例约 10%左右，K191+205+416、YK191+075 +380 段为页岩、灰岩互层，灰岩呈中薄层状，页岩薄层状，除 YK190+200+302 段外均为微风化层。(4)灰岩：灰色夹黄、红色斑块，中厚
13、层状，隐细晶结构，缝合线构造较发育；夹薄层状泥质灰岩、泥灰岩；裂隙发育，充填黄、红色泥质岩及砂质岩，呈不规则斑块状；弱风化，岩石坚硬，岩体完整较完整，呈现块（石）碎（石）状镶嵌结构。分布在 K190+105+562、YK191+145+200、K191+700+800、YK191+722 +835 段。1.2.3 水文地质条件隧道北侧 5001000m 为田庄水库，勘察期间地表水最高水位约 310m；除此以外隧址附近未见大的地表水体。田庄水库最高水位较隧道设计高程低，高差 25m 以上。地下水类型以基岩裂隙水为主，灰岩中发育溶洞，局部存在岩溶水。地下水主要赋存在灰岩及强弱风化页岩夹灰岩层中，微
14、风化页岩岩体完整，为相对隔水层。枯水期水位埋深较大，在洞口附近勘察的 4 个钻孔均为干孔。隧道沿线地势较高，地下水水量较小，弱 微风化页岩层隔水性良好，水量贫乏。1.3 工程地质评价1.3.1 区域稳定性评价该隧道区地貌属低山地貌，地形起伏较大，出露地层岩性在隧道进出口段为单一断层，洞身岩性较为复杂。地下水类型以基岩裂隙水为主，灰岩中发育溶洞，局部存在岩溶水。地下水主要赋存在灰岩及强弱风化页岩夹灰岩层中，微风化页岩岩体完整，为相对隔水层。且根据中国中国地震动参数区划图 （GB18306-2001 ）隧道地区地震动震动反应谱特征周期为 0.25s,地震动峰值加速度为 2g,对应地震基本烈度为度。
15、综上所述，隧道所在地段稳定性一般，地质条件复杂。1.3.2 隧道围岩工程地质评价肖家坳隧道青岛端洞口斜坡山坡自然坡度约 1520，济南端洞口斜坡仰坡坡度约 30左右。青岛端与济南端洞口附近地层为寒武系上统（C3）以碎屑灰岩、页岩夹灰岩、灰岩为主，碎屑灰岩弱风化，岩石较坚硬，岩体完整较完整、呈中厚层结构，肖家坳隧道工程设计第 3 页 共 65 页页岩夹灰岩岩性较软弱，岩体较完整较破碎，灰岩：灰色夹黄、红色斑块，中厚层状，隐细晶结构，缝合线构造较发育；夹薄层状泥质灰岩、泥灰岩；裂隙发育，充填黄、红色泥质岩及砂质岩，呈不规则斑块状；弱风化，岩石坚硬，岩体完整较完整，呈现块（石）碎（石）状镶嵌结构。隧
16、道进口段围岩级别详见工程地质纵断面图 。隧道洞身段顶板上覆岩体主要为寒武系上统（C3） ，岩性以弱风化带碎屑灰岩页岩夹灰岩、灰岩为主，属硬质岩。其中灰岩缝合线构造较发育；夹薄层状泥质灰岩、泥灰岩；裂隙发育，呈现块（石）碎（石）状镶嵌结构。隧道洞身段围岩级别详见工程地质纵断面图 。1.3.3 有害气体评价勘察区岩体主要为寒武系地层，隧道内具有产生有害气体的可能性。1.3.4 隧道水文地质评价根据场地水文地质条件分析，隧道区域地下水及地表水对隧道的施工及运营影响不大，隧道设计应设置相应的截水沟、排水沟，做好地表排水系统疏导地表水，防止大气降水形成的面流冲刷及地表水的大量下渗影响隧道施工及运营安全。
17、1.3.5 岩石物理力学特征根据野外调查及其数据，依照有关规范规程，综合考虑各种因素后，设计时使用表1-1 中的参数表 1-1 岩石物理力学性质参数表参数 围岩级别 密度 (10 3kg/m3) 2.0-2.3 2.3-2.5弹性抗力系数 K（Mpa/m） 200-500 500-1200弹性模量 E（Gpa） 8.0-510.0 15.0-520.0泊松比 0.3-0.35 6-20计算内摩擦角 （） 50-60 60-70容许承载力 （Kpa） 1500-2000 2600-3000饱和抗压强度 Rb(Mpa) 12.0-520.0 35.0-360.0摩擦系数 f 0.45 0.55肖家
18、坳隧道工程设计第 4 页 共 65 页1.4 设计标准及设计规范（1）肖家坳隧道初步工程地质勘察说明书；（2）隧道采用双向四车道分离式高速公路隧道；（3）隧道设计时速 100km/h；（4）隧道车流量 2500 辆/h；（5） 公路隧道设计规范JTJ026-90；（6） 公路隧道通风照明设计规范JTJ026.1-1999 ；（7） 公路工程技术标准JTJ001-97；（8） 公路工程抗震设计规范JTJ004-89；（9） 锚杆喷射混凝土支护技术规范GB50086-2001 ；（10） 地下工程防水技术规范GB50108-2001。肖家坳隧道工程设计第 5 页 共 65 页第二章 总体设计2.1
19、 隧道位置选择（1）在地形、地貌、地质、气象、社会人文和环境等调查基础上，综合必选隧道各轴线方案的走向、平纵线形、洞口位置等，提出推荐方案。地质条件很差时，特长隧道的位置应控制路线走向，以避开不良地质地段；长隧道位置亦应尽可能避开不良地质地段，并与路线走向综合考虑；中、短隧道可服从路线走向。 （2）根据公路等级和设计速度确定车道数和建筑界限。在满足隧道功能和结构受力良好的前提下，确定经济合理的断面内轮廓。隧道内外、纵线形应协调，以满足行车的安全、舒适要求。 （3）根据隧道长度、交通量及其构成、交通方向及环保要求等，选择合理的通风方式，确定通风、照明、交通监控等机电设施的设置规模。必要时特长隧道
20、应做防灾专项设计。 （4）应结合公路等级、隧道长度、施工方法、工期和运营要求，对隧道内外防排水系统、消防给水系统、辅助通道、弃渣处理、管理设施、交通工程设施、环境保护等做综合考虑。 （5）当隧道与相邻建筑物互有影响是，应在设计与施工中采取必要的措施。 肖家坳隧道位置选址包括洞身位置与洞口位置两项，以地形、地质为主要考虑因素，应排除极度不良地质地段，按地形条件选择隧道、接线方案等，之后需要进行深入的地质调查，综合多种因素，选定隧道位置。综合上述原则，选择隧道地址位置见肖家坳隧道纵断面图 。2.2 隧道线路设计 2.2.1 隧道线路平面设计 根据地质、地形、路线走向等因素确定隧道平面线线形。 肖家
21、坳隧道均为直线段。肖家坳隧道工程设计第 6 页 共 65 页2.2.2 隧道线路纵断面设计 隧道内纵面线形应考虑行车安全性、运营通风规模、施工作业效率和排水要求，隧道纵坡不应小于 0.3%，一般情况不应大于 3%；肖家坳隧道取-3%的单坡。2.2.3 洞外接线 隧道洞外连接线应与隧道线形相协调，并符合以下规定： （1）隧道洞口内外各 3s 设计速度行程长度范围的纵面线形应一致，有条件时宜取 5s 设计速度行程。 （2）当隧道建筑限界宽度大于所在公路的建筑界限宽度时，两端连接线应有不短于 50m 的、同隧道等宽的路基加宽段；当隧道限界宽度小于所在公路的建筑界限宽度时两端连接线的路基宽度仍按公路标
22、准设计，其建筑限界宽度应设有 4s 设计速度行程的过渡段与隧道洞口衔接，以保持隧道洞口内外横断面顺适过度。 （3）长、特长的双洞隧道，宜在洞口外适合位置设置联络通道，以利于车辆调头。根据规范，本隧道洞外连接线取 83m。2.3 隧道横断面设计 2.3.1 隧道净空与限界 隧道净空是指隧道衬砌内轮廓线所包围的空间，包括隧道建筑限界、通风、照明及其其他所需面积。隧道建筑限界是为了保证隧道内各种交通的正常运行与安全，而规定在一定宽度和高度范围内不得有任何障碍物的空间范围。公路隧道的建筑限界由行车道宽度（W） 、左侧向宽度、右侧向宽度（L） 、余宽（C ） 、人行道宽度（R）或检修道宽度（J ）等组成
23、。 （1）主洞建筑限界：肖家坳隧道设计时速 100km/h，两车道。由公路隧道设计规范 ，本隧道建筑限界的基本情况如下： 表 2-1 建筑限界设置（m）主洞建筑限界如下图所示：隧道路面横坡取单面坡，坡度取 1.5%。侧向宽度 检修道 J 顶角宽度设计速度（Km/h)车道宽度 W高度左侧 右侧 左侧 右侧 左侧 右侧100 3.752 5 0.5 1.25 0.75 1 0.5 1肖家坳隧道工程设计第 7 页 共 65 页图 2.1 主洞建筑限界 单位（cm)（2）长、特长隧道应在行车方向的右侧设置紧急停车带。紧急停车带的宽度，包含右侧向宽度应取 3.5m，有效长度不得小于 30m。紧急停车带的
24、设置间距不宜大于750m.停车带的路面横坡，长隧道可取水平。根据规范肖家坳隧道为长隧道，因此应在右侧设置紧急停车带。宽度取 3.50m，长度取 40m，该隧道紧急停车带设在隧道中部600m、1200m 处，路面横坡取水平。紧急停车带的建筑限界、宽度和长度如图 2.2 所示。（3）行车、行车横洞建筑限界 ：上下行的分离式独立双洞的公路隧道之间应设置横向通道。人行通道设置间距按规范取 500m，车行通道设置间距按规范取 1000m.在隧道 500m、1000m、1500m 处设置人行通道，在 1000m 处设置车行通道。2.3.2 隧道内轮廓线 根据公路隧道设计规范提供的标准断面图可得到隧道衬砌内
25、轮廓断面。根据建筑限界，利用三心圆法，得出隧道断面内轮廓图如下： （1）主洞衬砌内轮廓线，本隧道主洞采用相同的内轮廓线，级围岩无仰拱，级围岩有仰拱。 表 2-2 建筑内轮廓限界表(m) 公路等级 设计速度（km/h) R1 R2 R3 R4 H1 H2 H3 R5一般部 570 820 100 1500 160.6 200 164.5 高速公路一级公路100紧急停车带 570 820 150 1800 162.4 200 151.5 747肖家坳隧道工程设计第 8 页 共 65 页宽度(a)长度(b)图 2.2 紧急停车带的建筑限界（单位：cm） 肖家坳隧道工程设计第 9 页 共 65 页a
26、人行横通道 b 车行横通道图 2.3 横通道断面建筑界限图图 2.4 主洞衬砌内轮廓线（单位：cm）肖家坳隧道工程设计第 10 页 共 65 页图 2.5 紧急停车带衬砌内轮廓线（单位：cm）图 2.6 行人、行车横洞内轮廓线（单位：m） 肖家坳隧道工程设计第 11 页 共 65 页第三章 隧道洞门设计3.1 洞口段地质评价根据设计说明书，肖家坳隧道青岛端仰坡自然坡度约 1520，济南端仰坡坡度约30左右。青岛端与济南端洞口附近地层为寒武系上统（C3）以碎屑灰岩、页岩夹灰岩、灰岩为主，碎屑灰岩弱风化，岩石较坚硬，岩体完整较完整、呈中厚层结构，页岩夹灰岩岩性较软弱，岩体较完整 较破碎，灰岩：灰色
27、夹黄、红色斑块，中厚层状，隐细晶结构，缝合线构造较发育；夹薄层状泥质灰岩、泥灰岩；裂隙发育，充填黄、红色泥质岩及砂质岩，呈不规则斑块状；弱风化，岩石坚硬，岩体完整较完整，呈现块（石）碎（石）状镶嵌结构。隧道进口段围岩级别详见工程地质纵断面图 。3.2 洞门设计 3.2.1 方案比选 本隧道青岛端与济南端洞口围岩基本相同，其中济南端为级围岩、青岛端为 III级围岩，地质条件较差，隧道上覆地层厚度很薄，但该处地形相对较为对称和不太陡峭，地势开阔，便于施工场地的布置，且洞口段地下水贫乏，不用设置特殊防排水措施。考虑到支护和施工上的便利及“早进洞，晚出洞” ，均设置明洞，上、下行线洞门形式选择为均为接
28、长明洞设置削竹式洞门。肖家坳隧道工程设计第 12 页 共 65 页第四章 衬砌结构设计 公路隧道应作衬砌，高速公路、一级公路、二级公路的隧道应采用复合式衬砌。复合式衬砌是目前隧道工程常采用的衬砌形式，其设计、施工工艺过程与其相应的衬砌及围岩受力状态均较合理；其质量可靠，能够达到较高的防水要求；也便于锚喷、钢支撑等工艺。 4.1 衬砌设计 复合式衬砌是由初期支护和二次衬砌及中间夹防水层组合而成的衬砌形式。初期支护采用喷锚支护，由喷射混凝土、锚杆、钢筋网和钢架等支护形式组合使用，根据不同围岩级别区别组合。锚杆支护采用全长粘结锚杆。由工程类比法，结合公路隧道设计规范 ，初期支护喷射混凝土材料采用 C
29、20 级混凝土，二次衬砌采用现浇模筑混凝土，支护参数取值如下表： 表 4-1 复合式衬砌设计参数表 初期支护 二次衬砌厚度（cm）喷射混凝土厚度锚杆（m）围岩级别预留变形量 拱部、边墙 位置 长度 间距钢筋网 钢架 拱、墙混凝土仰拱混凝土 3 10 拱、墙 2.0 1.51.5局部252535 7 15 拱、墙 2.5 1.21.2拱、墙2525拱、墙 35 35注：钢筋网直径 8；锚杆直径 20，全长型粘结锚杆 钢架采用工字形钢，纵向拉筋直径 22 肖家坳隧道工程设计第 13 页 共 65 页4.2 各级围岩衬砌断面 根据以上设计可以得到各级围岩初步衬砌设计的断面图。施工时应根据围岩具体情况
30、和监测结果修正支护参数。以下各图锚杆均为梅花型布置。 图 4.1 级围岩衬砌断面图4.2 级围岩衬砌断面图 肖家坳隧道工程设计第 14 页 共 65 页4.3 围岩深浅埋确定 坍落拱高度按下式计算： h =0.45 2 1+i(B-5)q1s级围岩：H =2h =2 0.45 4 （1+0.1 (10.75-5)=5.67mpq根据肖家坳隧道地质资料，可判断级围岩所在地段部分处于浅埋段，部分处于深埋段 级围岩：H =2h =2 0.45 8 （1+0.1 (10.75-5)=11.34mpq根据肖家坳隧道地质资料，可判断级围岩所在地段部分处于浅埋段，部分处于深埋段。4.4 衬砌验算 围岩衬砌验
31、算采用直刚法，结果见附录 A。肖家坳隧道工程设计第 15 页 共 65 页第五章 隧道防水与排水 水对隧道的危害是多方面的，漏水的长期作用可能造成隧道的侵蚀破坏，危害隧道的结构耐久性；寒冷地区，尤其是严寒地区，隧道衬砌渗水反复的冻融循环在衬砌的内部造成衬砌混凝土冻胀开裂破坏；隧道漏水还将使隧道拱部和侧墙产生冰凌侵入净空；隧道滴水将使路面结冰，降低轮胎与路面的附着力，恶化隧道的营运条件，危及行车安全；隧道渗漏水还将极大地降低隧道内各种设施的使用功能和寿命。因此，隧道的防排水环节至关重要，不容忽视。 5.1 防排水要求 一般规定： （1）拱部、边墙、路面、设备箱洞不渗水； （2）有冻害地段的隧道衬
32、砌背后不积水，排水沟不冻结； （3）车行横通道、人行横通道等服务通道拱部不滴水，边墙不淌水。 （4）当隧道内渗水引起地表水减少，影响居民生产、生活用水时，应对围岩采取堵水措施，减少地下水的渗漏，同时应注意保护自然环境。 高速公路隧道的防水要求，隧道采用复合式衬砌时，在初期支护与二次衬砌之间应设置防水板及无纺布。要求：无纺不密度不小于 300g/m2；防水板应采用易于焊接的防水卷材，厚度不小于 1.0mm，接缝搭接长度不小于 100mm。二次衬砌应满足抗渗要求。 排水要求，隧道洞内宜按地下水和运营清洗污水、消防污水分离排放的原则设置纵向排水系统，应能保证排水畅通，避免洞内积水。 5.2 防排水的
33、原则 隧道防排水应根据“ 防、排、截、堵结合，综合治理” 的原则，采取切实可靠的设计、施工措施，达到防水可靠、排水畅通、经济合理的目的。 肖家坳隧道工程设计第 16 页 共 65 页隧道防排水工作，应结合水文地质条件、施工技术水平、材料来源和成本等，因地制宜，选择适宜的方法，以满足保证使用期内结构和设备的“正常使用和行车安全”的目的。 5.3 本隧道的防排水措施 该隧道的衬砌设计采用的复合式衬砌，根据全面的考虑对防水设计采用在初期支护与二次衬砌之间设置防水板及无纺布。 5.3.1 防水措施 本设计采取的措施：无纺布密度为 320g/m2；防水板采用易于焊接的防水卷材，厚度为 1.0mm，接缝搭
34、接长度为 150mm。 5.3.2 排水措施 （1）洞内排水: 在路面两侧设纵向排水沟，引排运营清洗水，消防水和其他水。 隧道纵向排水坡与隧道纵坡一致。 在路侧边沟设置开口式明沟。 在检修道设置 1.5%的横坡。 图 5.1 开口式明沟（2）路面底部排水： 在路面结构下设纵向中心水沟，集中引排地下水。 在隧道底设置直径为 100mm，横向坡度为 2%，纵向间距为 40m 的横向导水管。用来连接中心水沟和衬砌墙被排水盲管。 见下图，中心水沟示意图。肖家坳隧道工程设计第 17 页 共 65 页图 5.2 中心水沟图图 5.3 中心水沟纵向间距例肖家坳隧道工程设计第 18 页 共 65 页5.3.3
35、 衬砌的排水措施 （1）在衬砌的两侧边墙背后的底部设置沿隧道的纵向排水盲管（沟） ，其孔径为100mm。沿衬砌背后环向设置导水盲管，其纵向间距为 20m，环向盲管、竖向盲管的直径为 50mm。 （2）环向盲管、竖向盲管与边墙底部的纵向排水盲管（沟）连通；纵向排水盲管应与横向导水管连通，以形成完整的纵横向排水系统。环向盲管、竖向盲管、纵向盲管应用无纺布包裹。 图 5.4 路基排水5.3.4 洞口与明洞排水设计：隧道、辅助坑道的洞口及明洞应设置截水沟和排水沟，洞口边坡、仰坡应采取防护措施，防止地表水的下渗和冲刷。为防止洞外水流入隧道内，可在洞口外设置反向排水沟或采取截流措施。肖家坳隧道工程设计第
36、19 页 共 65 页第六章 通风照明设计 6.1 隧道通风设计 在隧道运营期间，隧道内保持良好的空气是行车安全的必要条件。为了有效降低隧道内有害气体与烟雾的浓度，保证司乘人员及洞内工作人员的身体健康，提高行车的安全性和舒适性，公路隧道应做好通风设计保证隧道良好通风。 肖家坳隧道通风设计主要考虑以下因素： （1）隧道长度及线形，肖家坳隧道左线长度为 1695m，为长隧道，风阻力大，自然风量小；隧道纵断面采用单向坡，隧道进出口高程较大，因此出口段的有害气体浓度相对较大，设计时给予注意。 （2）交通量，肖家坳隧道设计交通量为 2500 辆/h 。（3）隧道内交通事故、火灾等非常情况。 （4）隧道工
37、程造价的维修保养费用等。 根据公路隧道工程设计规范 ，本隧道通风应满足下列要求： （1） 单向交通的隧道设计风速不宜大于 10m/s，特殊情况下可取 12 m/s，双向交通的隧道设计风速不应大于 8 m/s，人车混合通行的隧道设计风速不应大于 7 m/s。 （2）风机产生的噪声及隧道中废气的集中排放均应符合环保的有关规定。 （3）确定的通风方式在交通条件等发生改变时，应具有较高的稳定性，并能适应火灾工况下的通风要求。 （4）隧道运营通风的主流方向不应频繁变化。 （5）CO 允许浓度：175ppm 6.1.1 通风方式的确定肖家坳隧道长 1695m，交通量 2500 辆/h，单向交通隧道。LN=
38、16952500=4.2381062105肖家坳隧道工程设计第 20 页 共 65 页故：本隧道采用机械通风。6.1.2 通风设计 根据公路隧道通风照明设计规范 CO 设计含量：23310-6ppm 烟雾设计含量：0.0065k/m -1异味稀释：隧道内不间断换气频率为每小时 5 次需风量计算 确定需风量时应对行车速度以下各工况车速按 20km/h 为一档分别进行计算，取其较大值作为设计需风量 （1）CO 含量计算 6 1130cocoadhivmQqffL(Nf). 式中： 隧道全长 CO 排放量（ /s） ； co 3CO 基准排放量（ /辆km）,取 0.01；q考虑 CO 的车况系数，
39、取 1.0； af车密度系数，按表 1 取值；d考虑 CO 的纵坡车速系数按表 6-1 取值 ；ivf表 6-1 不同工况下的速度修正系数和车密度修正系数取值工况车速 100 80 70 60 50 40 30 20 10ivfi=-3% 1.2 1 1 1 1 1 0.8 0.8 0.8d0.6 0.75 0.85 1 1.2 1.5 2 3 6考虑 CO 的海拔高度系数，取 1.06； hf相应车型的设计交通量（辆/h） ；mN考虑 CO 的车型系数，按表 6-2 取值；fL隧道长度肖家坳隧道工程设计第 21 页 共 65 页表 6-2 设计交通量及相应的车型系数汽油车车型 柴油车小客车
40、旅行车、轻型货车中型货车 大型客车、挂拖车mf1.0 1.0 2.5 5.0 7.0N800 800 500 200 200代入计算，当工况车速为 10km/h 时取得最大值,=0.1258106102695036coQV=100km/h 时，=0.0189co稀释 CO 的需风量计算 601coreq()QpT式中： 隧道全长稀释 co 的需风量（m 3/s） ；req(co)Po1 标准大气压（kn/m 2） ，取 101.325 kn/m2;P隧道设计气压（kn/m 2） ，取 p=po ;To标准气温（ K） ，取 273K；T隧道夏季设计气温（K）,取 300K；co 设计浓度， 2
41、33ppm ;=593（m 3/s）)(coreqQ610273158.0（2）按稀释烟雾含量计算 dncovia(i)dh(vi)m(vi)6 11ffLNf3.0式中： 隧道全长烟雾排放量（m 3/s） ；viQ肖家坳隧道工程设计第 22 页 共 65 页烟雾基准排放量（m 2/辆kN） ，取 2.5；viq考虑烟雾的车况系数，取 1；a(i)f车密度系数，按表 6-3 取值；d表 6-3 车密度系数 df工况车速 100 80 70 60 50 40 30 20 10df0.6 0.75 0.85 1 1.2 1.5 2 3 6考虑烟雾的海拔系数，取 1；h(vi)考虑烟雾的车型系数，按
42、表 6-4 取值；m(i)f表 6-4 考虑烟雾的车型系数 m(vi)f柴油车车型 轻型货车 中型货车 大型客车、挂拖车 集装箱车m(vi)f0.4 1 1.5 34Nm 300 300 100 100考虑烟雾的纵坡车速系数，按表 5 取值；iv()f表 6-5 考虑烟雾的纵坡车速系数 iv()f工况车速 80 70 60 50 40 30 20 10iv()fi=-3% 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.36 0.36ND车型类别数；L隧道长度。代入计算，得工况车速为 20km/h 时去的最大值，=2.466261250361957030viQ.稀释烟雾需风量vireqiK
43、（肖家坳隧道工程设计第 23 页 共 65 页隧道全长稀释烟雾需风量（m 3/s） ；req(vi)QK烟雾设计浓度，取 0.0065；代入计算得 246379205reqvi（3）确定隧道通风量Qreq=Qreq(co)=593m3/s（4）隧道通风计算计算条件：隧道长度：Lr=1695m；隧道断面积：Ar=69.5m 2隧道当量直径：Dr=8.6m；设计交通量：2500 辆/h大型车混入率：r1=19%；计算行车速度： t =100km/h=27.78m/s需风量： Qreq(co)=593m3/s隧道设计风速： reqvAm/s 59386rV.代入计算得 Vr = 8.53m/s隧址空
44、气密度 =1.2kg/m3（5）隧道内所需升压力隧道内所需的升压力由以下三项决定：空气在隧道内流动受到的摩擦阻力及出入口损失率： 21rrerLvPVD代入计算得 Pr = =284.96pa253.816.905.61隧道两洞口等效压差：由于无等效压差，引起隧道自然风流的两洞口等效压差取 Pn=10pa 交通风产生的风压为： 肖家坳隧道工程设计第 24 页 共 65 页22mt trrAPnV汽车等效抗阻面积：11mcscrrA=1.88A137.590.329.0- 2m隧道内车辆数： n= =42.378.26则： 254.8262184375395r .P.因此，隧道内所需要的升压力为
45、：Pr = Pr+Pn -Pt=40.134 pa(6) A1200 型射流风机所需台数1120 型射流风机每台的升压力 计算：j）-(vpfj 12=0.98；jA 284035301405698 v;h/mv; jrfrj 代入得： pa9128321-(pj ）故 台490ij合计需要 1120 型射流风机 24 台，按每组 2 台布置，可布置 12 组，共有一定安全储备。选用 1120 型射流风机，按每组 2 台布置，布置 14 组共 28 台风机，每组风机间距为 121.07m。 肖家坳隧道工程设计第 25 页 共 65 页第七章 照明公路隧道的照明，是为了把必要的视觉信息传递给司机
46、，防止因视觉信息不足而出现交通事故，提高驾驶的安全性和舒适感。隧道照明与道路照明的显著不同时白天也需要照明，而且白天照明问题比夜间更复杂。从理论上讲隧道照明与道路照明一样，也需要考虑路面也具有一定的亮度水平，同时还进一步考虑设计速度，交通量，线性等影响因素。并从驾驶上的安全性和舒适性等方面综合确定照明水平，特别是在隧道入口及其相应区段需要考虑人的视觉适应过程。 7.1 照明设计的选择和布置（1）光源的选择： 选择效率高，迷雾性能较好的光源；配光特性符合照明目的；光源使用寿命不小于 10000h；具有公路隧道防眩装置。 （2）照明工具的选择与布置 隧道的照明灯具的主要作用是控制配光及保护光源。所以防护等级不低于 IP65；性状和尺寸小而坚固；灯具结构便于更换灯泡和附件；灯具零部件应具有良好的防腐性能，必要时要施以表面处理。灯具符合设置该照明器场所的几何条件，灯具配件安装，维修方便，并能调整安装角度；对隧道墙面的配光及烟尘的污染应充分注意；灯具不得侵入隧道的建筑限界；在满足照明质量，环境条件及防触电保护的要求下，尽量选用光输出比高，利用系数高，寿命长，光通衰减少的照明器。 (3)灯具的布置方式 本设计采用双排对称布置。 7.2 照明计算 7.2.1 分段照明(1) 入口段照明 入口段照明长度计算可按下式计算
