1、毛家山隧道工程设计摘要毛家山隧道，右线隧道长 4821m 左线隧道长 4762m。为双洞四车道，左、右线隧道分离布设，江门端和肇庆端均有一段小净距，其余为正常间距。设计行车速度为100km/h。隧道采用爆破开挖与机械开挖相结合的方法，浅埋段和进洞开挖采用机械掘进。钻爆发开挖掘进时采用光面爆破法。II、III 级围岩采用全断面开挖法开挖， IV、V 级围岩采用台阶分部法开挖。采用复合式衬砌，并做好对隧道防水、排水的设计。加强对隧道的量测监控以指导隧道顺利施工。隧道采用削竹式洞门，进洞时采用管棚辅助施工以保证安全。对于洞身中较差地质情况的地段采用超前锚杆和超前小导管的辅助施工方法。施工过程中应做好
2、洞内的通风照明及施工用电、用水。关键词：隧道；围岩；辅助施工；防、排水全套图纸加 153893706THE PRELIMINARY DESIGN OF THE TUNNEL MAOJIASHANABSTRACTMaojiashan tunnel, the right line tunnel length 4821 m, the tunnel of the left line is 4762 m long. For double hole fouth-lane, left and right line separated tunnel layout, jiangmen end and zhaoq
3、ing end has a small clear distance, the rest is normal spacing. Design speed of 100 km/h.Combined with mechanical excavation tunnel by blasting excavation method, using mechanical drivage excavating shallow buried segment and into the hole. Drill explosion excavation smooth blasting in excavation. L
4、evel II and III surrounding rock excavation by full face excavation method, IV, V class surrounding rock excavation by steps division method. Composite lining is adopted, and completes the design of tunnel waterproof and drainage. Strengthen the measure of tunnel monitoring to guide tunnel construct
5、ion smoothly.Tunnel used for cutting bamboo burrows, came into the hole by pipe roof support to ensure the safety of construction. For poor geological condition in the hole on the body of the location by the aid of advanced anchor and advance small duct construction method. Should do well in the ven
6、tilation and lighting in the hole in the construction process and construction of electricity and water.Key words: tunnel; surrounding rock; auxiliary construction; prevention, drainage.目录第一章 概述 .11.1 工程概况 .11.2 工程地质条件 .11.2.1 地形地貌 11.2.2 地质构造 11.2.3 地层岩性 21.2.4 地表水与地下水 21.2.5 地震基本烈度 21.2.6 地应力测试 31
7、.2.7 隧道围岩分级、分段及工程特性 31.2.8 工程地质评价 31.3 隧道建设规模 .41.4 主要技术标准 .4第二章 隧道总体设计 .62.1 隧道位置的选择 .62.2 隧道线形设计 .72.2.1 平面线线行 72.2.2 纵线设计 72.2.3 最小净距 72.3 隧道横断面设计 .72.3.1 隧道建筑限界 72.4 隧道内轮廓设计 .10第三章 隧道洞门设计 .133.1 一般规定 .133.2 隧道洞口设计 .143.2.1 肇庆端洞口洞门类型的选择 143.2.2 洞门设计 143.3 隧道洞门墙体验算 .15第四章 衬砌设计 .174.1 衬砌设计 .174.1.1
8、 各级围岩衬砌断面图 204.2 隧道深浅埋确定 .224.3 衬砌验算 .22第五章 隧道防水与排水 .235.1 防水要求 .235.2 隧道施工辅助措施设计 .245.3 洞口防排水设置 .255.3.1 排水沟 .255.3.2 截水沟 .255.4 洞身防排水设计 .26第六章 隧道内路基与路面工程 .276.1 一般规定 276.2 路基设计 286.3 路面设计 29第七章 隧道内通风与照明设计 .307.1 需风量设计 317.2 通风设计 317.2.1 需风量计算 317.3 照明设计 397.3.1 照明的必要性及区段的划分 .397.3.2 各区段照明长度及亮度 407
9、.3.3 洞外接近段的减光建筑物与减光措施 427.4 照明设计 .427.4.1 照明计算 43第八章 隧道组织施工设计 .478.1 施工准备 .478.2 隧道洞口施工 .478.3 开挖掘进 .488.3.1 开挖方式 .488.3.2 开挖方法 .488.4 支护与衬砌 498.4.1 初期支护 .498.4.2 二次衬砌 .508.5 辅助施工方法 528.5.1 超前锚杆 .528.5.2 管棚 .528.5.3 超前小导管 .538.6 其他 538.6.1 施工用电 .538.6.2 施工用水 .538.6.3 高压供风 .548.6.4 隧道三管两路设置 .54第九章 消防
10、设计（专题部分） .549.1 研究毛家山隧道现状 549.1.2 火灾对隧道衬砌结构的影响 .559.1.3 火灾的通风及防排烟 .569.2 隧道的消防系统 579.2.1 隧道的防火涂料 .579.2.2 隧道的防火设施 .589.2.3 隧道内消防方案 .619.3 隧道防火系统的设置 639.4 消防突发紧急预案程序 65第十章 隧道施工的监控量测 .6610.1 监控量测在施工中的作用和意义 6610.2 监控量测内容与方法 6710.2.1 量测项目 .6710.2.2 必测项目的量测方法 .679.2.3 数据处理 70参考文献 .71致谢 .72附录 A 衬砌验算附件 1 开
11、题报告附件 2 英文译文及原文影印件毛家山隧道工程设计 页第 1 页 共 89第一章 概述1.1 工程概况毛家山隧道经过低山丘陵地貌区，为分离式隧道，采用左右线设置，左线隧道里程为 LK72+688LK77+515，隧长 4827m，两端洞门类型采用削竹式；右线隧道里程为 RK72+699RK77+534，隧长 4835m，洞口设计高程，左线为 51.59269.845m，右线为 51.57425.581m，双向“人” 字形排水，江门端长度 1000m,肇庆端长度 3800m。隧道最大埋深约 375m。详勘共施钻了 19 个钻孔，并进行了工程地质调绘，进行了取样试验、标准贯入及抽水、注水试验，
12、完成了折射波法工程物探、钻孔声波测试、地应力及地温测试等工作。本次详勘采用了综合的勘察手段，基本探明了隧道硐室围岩特征和两端洞门岩土层分布及进出口围岩特征，并查明了隧道水文地质条件。1.2 工程地质条件1.2.1 地形地貌本隧道通过矮山陵地貌区域 ，山体走向总体呈近东西向，沟谷与山脊相间。山体植被茂密，主要生长竹林、松树和杂草。1.2.2 地质构造(1)区域地质构造毛家山隧道隧址区域地质构造发育区域上主要为栏柯山背斜和栏柯山断裂带发育部位。 a)褶皱被近东西向断裂切割。隧道轴线与该背斜近直交。b)断裂发育于选线地段中部的栏柯山一带，近东西向延伸，向北倾斜，隧道轴线与该背斜近直交。(2)隧址区断
13、裂构造a)22342245 点断裂：分布于隧道 LK72+850 山脊，断层走向 NENEE，倾向320350，倾角 5070。主要表现为强烈的挤压破碎及碎裂硅化岩带，宽 3m，毛家山隧道工程设计 页第 2 页 共 89可见延伸数米。b)3312 点断裂：分布于 LK73+600 左 100m 的大路边，断层走向 NW，倾向 40，倾角 50。c)0182 点断裂：分布于 K77+190 东 110m 的沟谷旁，该断裂主要表现为硅化岩带和碎裂岩带。(3)节理裂隙本隧道岩层走向 62107，倾向南东 152或北东 17，倾角中等，42 57，岩层走向与隧道轴线交角 4990 。1.2.3 地层岩
14、性隧道区覆盖层为第四系坡积亚粘土，地层为震旦系变质砂岩及其风化层和中泥盆系老虎坳组和春湾组碎屑沉积岩。仅存在一个明显的波速及波阻抗差异界面，差异界面对应于弱风化顶面，差异界面以上由耕植土、亚粘土、全风化、强风化层组成。微风化层围岩级别为类，但在与细砂岩接触带附近为类，在断裂通过部位附近围岩级别为级。1.2.4 地表水与地下水(1)地表水根据地形图和现场调查，隧道通过的区域为栏柯山、丫髻顶、RK74+86、毛家山一线为分水岭，分水岭两侧共有 6 条溪流存在。(2)地下水隧道区地下水类型为基岩裂隙水，主要赋存于微风化岩的开放性节理、裂隙中，分布极不均匀，弱风化微风化层为弱透含水层。地下水以大气降雨
15、入渗、溪流及侧向径流方式接受补给，以蒸发、下降泉、侧向径流方式排泄。含水岩层的渗透系数 K根据抽水试验、注水试验确定。注意各参数的求得，是在丰水季节进行的。由于区内地下水动态受降水影响，变化较大，非雨季施工时隧道涌水量可能有一定的减少。1.2.5 地震基本烈度本工点区地震动峰值加速度系数为 0.05g。根据公路工程抗震设计规范要求，隧道按提高一级（即加速度系数 0.1g）考虑抗震措施。毛家山隧道工程设计 页第 3 页 共 891.2.6 地应力测试（1）测区原地应力场状态以 NWNWW 向挤压为主，最大主应力方向一般为N4865W 。（2）根据一个孔翔实的测试分析结果表明，工程区的水平应力作用
16、相对较强，三向应力关系表现为 SH Sh Sv，局部地段应力值偏低，与钻孔所揭露的岩体相对较为破碎有关。（3）在洞身部位的最大水平主应力值范围为 9.29 MPa11.22MPa，最小水平主应力值范围为 7.22 MPa7.34MPa 。据现场地形分析可知，该钻孔位于一山谷中，而且钻孔及其附近的岩体较完整，因此该测孔所得原地应力值和方向受地形起伏的应力集中效应影响明显。钻孔所揭露的岩体相对十分完整，而且隧道埋深较浅（200m） ，实测所得原地应力绝对量值不高，因此在隧道开挖过程中，发生严重的弹射性岩爆灾害的可能性不大。1.2.7 隧道围岩分级、分段及工程特性根据隧道围岩分级标准公路隧道设计规范
17、 JTG D70-2004 ，综合物探、钻探资料及地调成果，本隧道围岩可划分为、等四个级别。1.2.8 工程地质评价(1) 区域稳定性评价隧道址区没有发现断层，根据中国地震动参数区划图 （GB18306-2001 ）勘察地区对应地震的基本烈度为VI 度。因此，区域的稳定性良好,适宜于本隧道的工程建筑建设。(2)隧道两端洞口的工程地质评价两端洞口松散的岩层厚度较小不大，刷坡整饰后就可以进洞，对分布范围不大的松散岩层需加强支护，即可保证安全稳定进洞。(3) 隧道进出口工程地质评价隧道进口所在山坡的坡度大概为 45，出露岩性大部分为泥盆系石英砂岩，地表植被发育良好，斜坡上未发现崩塌、滑坡、塌滑等不良
18、地质现象。隧道出口端地处栏柯山山地丘陵和西江冲积平原交接处，出口端沉积坡处洪积块石、碎石、亚粘土，堆积物成分比较复杂，碎屑大悬殊较小，胶结差。出口端地形毛家山隧道工程设计 页第 4 页 共 89有不大的起伏，洞口选择应结合地层岩性和地质特点，不易设置过长的明洞。建议出口端洞口里程选择在 LK77+480，过长浅埋会引起隧道冒顶等一系列不利于施工及运营的工程问题。出口端应加大路挡长度，对平缓坡积层边坡适当进行边坡防护，可保适当安全和稳定。（4）隧道主体及洞身工程地质评价隧道主体穿越坚硬的中厚层变质砂岩、砂岩、粉砂岩岩组，工程地质条件一般比较好，围岩级别主要为级。洞身级围岩饱和单轴抗压强度较高，属
19、坚硬岩，是较理想的公路建筑材料，本着“节约、节能 ”的理念，建议对洞身挖掘出的 级围岩进行充分利用，利用前应按规范进行相应的检验试验工作。(5）隧道水文地质条件评价ZK508 钻孔抽水时，观测孔 ZK508-2 水位略有下降。考虑到隧道施工时，随着涌水量、降深增大，地下水通过渗透，岩层透水性必然增强；而隧址区溪流范围基岩大面积出露，节理裂隙较发育，随时间的推移，隧道排水形成的降水漏斗逐步扩大，可能导致溪流断流或被疏干。（6）洞口位置边坡评价隧道未见滑坡与坍塌等不良地质现象，但是第四系残坡积层、全强风化岩经人工开挖后，非常容易滑落。尤其在雨季非常容易形成不良地质。 1.3 隧道建设规模毛家山隧道
20、，左线隧道长 4762m，右线隧道长 4821m。为双洞四车道，左、右线隧道分离布设，江门端和肇庆端均有一段小净距, 其余为正常间距。设计行车速度100km/h。毛家山左线隧道江门端位于 R=4100m 的平曲线上，肇庆端位于 R=4500m 的平曲线上；毛家山右线隧道江门端位于 R=4100m 的平曲线上，肇庆端位于 R=4100m 的平曲线上，毛家山左、右线隧道路面均不设超高。1.4 主要技术标准隧道设计依据公路工程技术标准JTG B01-2003、 公路隧道设计规范JTG 毛家山隧道工程设计 页第 5 页 共 89D70-2004 及公路隧道通风照明设计规范JTJ 026.1-1999
21、等规范进行设计。1）公路等级：高速公路；2）设计行车速度：100km/h；3）隧道建筑限界及内轮廓：隧道净宽：0.75m+0.5m+2x3.75m+1.0m+1.0m=10.75m建筑限界高：5.0m内轮廓净高：7.92m内轮廓净宽：15.18m毛家山隧道工程设计 页第 6 页 共 89第二章 隧道总体设计公路隧道的设计应为永久性的构造物或建筑物。隧道设计应满足公路交通规划的要求，其建筑限界、断面净空、隧道主体结构以及通风、照明等设施应按公路工程技术标准 （JTG B01）规定的预测交通量设计。根据公路隧道设计规范 （JTG D70） ，隧道总体设计应遵循以下原则： (1) 在地形、地貌、地质
22、、气象、社会人文和环境等调查的基础上，综合起来比选隧道各个轴线方案的走向、平纵线形、洞口位置等，提出可行方案。 (2) 毛家山隧道地质条件很差，又是特长隧道的位置，就应控制好路线走向，以避免不良地质地段。 (3) 根据公路等级和设计速度确定车道数和建筑限界。满足了隧道功能和良好的结构受力，即可确定经济合理的断面内轮廓。 (4) 隧道内外平、纵线形应协调，以满足行车的安全、舒适要求。 (5) 根据隧道交通流量、长度及其构成、交通方向等，选择合理的通风方式、照明方式，确定通风、照明、交通监控等机电设施的设置规模。本隧道为特长隧道则应作防灾专项设计。 (6) 应结合公路等级、隧道长度、施工方法、工期
23、和营运要求，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、环境保护等作综合考虑。 (7)当隧道与毗邻建筑物、构筑物互有影响时，在设计与施工中采取相关措施。2.1 隧道位置的选择隧道位置的选择有两种：洞身位置的选择、洞口位置的选择。地形、地质等因素的影响比较大，经过一系列设计阶段的地质调查后，首先可以排除明显不良的地质地段。按地形条件拟定隧道长度以及接线方案；接着进行深入的地质调查，综合研究各个方面，选定隧道的位置。隧道位置应选择在稳定的地层中，尽量避免穿越工程地质和水文地质很复杂以及超级不良地质地段;如果必须通过时，应做好切实可行的措施和毛家山隧道工程设计 页
24、第 7 页 共 89策略。2.2 隧道线形设计2.2.1 平面线线行确定隧道平面线线形是应考虑地质、地形、路线走向等因素。不宜设超高的平曲线。毛家山隧道的线形设计见毛家山隧道平面图 。2.2.2 纵线设计坡道形式的选择和纵坡坡度的主要控制因素为通风问题和对行车问题的影响。隧道的纵坡以不影响排水的缓坡为宜，坡度过大，不利于行车、隧道的施工和养护及管理。毛家山单向通行隧道设计成单坡对通风是非常有利的，汽车单坡行驶时发动机产生少量有害气体，考虑该因素对通风也比较有利。由此，本隧道的基本坡道形式宜设为单坡。根据公路隧道设计规范隧道纵坡不应小于 0.3%，一般不大于 3%。结合本隧道的实际情况，纵坡坡率
25、取 1%。2.2.3 最小净距毛家山双线隧道为左右分离且平行的独立式双洞隧道。江门端和肇庆端均有一段小净距, 其余为正常间距。最小净距可取 3.510.7537.63m，按短间距隧道设计，根据规范得知，该隧道衬砌宜采用复合式衬砌，施工中注意加强量测围岩内力以及位移的变化情况。2.3 隧道横断面设计2.3.1 隧道建筑限界公路隧道的建筑限界，需要考虑汽车行驶的空间、安全、快捷、舒适和防灾等。因此任何部件尽量不要侵入建筑限界内。1) 隧道建筑限界隧道设计时速 100km/h，四车道。建筑限界及内轮廓见表 2-1。毛家山隧道工程设计 页第 8 页 共 89表 2-1 建筑限界及内轮廓尺寸隧道净宽：0
26、.75m+0.5m+2x3.75m+1.0m+1.0m=10.75m根据以上数据可绘得主洞建筑见图 2.1图 2.1 主洞建筑限界(单位：cm)2）紧急停车带毛家山隧道为特长隧道，左右线各设紧急停车带五处。紧急停车带有效长度30m，全长 41m，宽度较正常地段加宽 2.5m。为了便于施工，紧急停车带与正常地段衬砌断面的连接宜采用直角错台增设堵头墙的相接方式。停车带的路面横坡应为水平，紧急停车带的建筑限界、宽度和长度见图 2.2 和 2.3。侧向宽度（m） 检修道 顶角宽度设计速度（km/h） 车道宽度W高度（m）左侧 右侧 左侧 右侧 左侧 右侧100 23.75 5 0.5 0.75 0.7
27、5 1.0 0.5 1.0毛家山隧道工程设计 页第 9 页 共 89图 2.2 紧急停车带建筑限界(单位：cm)图 2.3 紧急停车带宽度和长度(单位：cm)3）车行横通道毛家山隧道设车行横通道 5 处，车行横通道中线与右线隧道中线成 60夹角。车行横通道路面净宽 4m，两侧各设 0.4m 余宽，总宽 4.8m，限界净高 5.0m。车行横通道纵向设有纵坡，考虑到横通道中排水量不大，故使其顺路面两侧小沟流入管沟后再引入侧沟排走。靠右线隧道一侧车行横通道内设置门一道，门采用不锈钢卷闸门，在门的两侧均可开启，启动方式为电动及手动两种。4）人行横通道 为了便于疏散隧道发生灾害时洞内人员，隧道内设人行横
28、通道，毛家山隧道共设人行横通道 15 处，间距约 300m。人行横通道两侧各设一处平开门，为甲级防火门。人行横道及车行横道的建筑限界见图2.4和2.5。毛家山隧道工程设计 页第 10 页 共 89图2.4 人行横通道的建筑限界 图2.5 车行横通道的建筑限界（单位：cm） 2.4 隧道内轮廓设计（1）根据建筑限界，利用三心圆法，得出隧道断面内轮廓图如图 2.6。图 2.6 隧 道 断 面 内 轮 廓 图图 2.6 断面内轮廓(单位:cm）毛家山隧道工程设计 页第 11 页 共 89（2）隧道紧急停车带内轮廓图如图 2.7图 2.7 紧急停车带内轮廓(单位：cm)(3) 行人横洞内轮廓图如图 2
29、.8图 2.8 行人横洞内轮廓(单位：cm)毛家山隧道工程设计 页第 12 页 共 89(4)车行横洞内轮廓图如图 2.9图 2.9 车行横洞内轮廓(单位：cm)毛家山隧道工程设计 页第 13 页 共 89第三章 隧道洞门设计洞门是各类隧道的关键，其临近的岩土普遍比较松散，不稳定，容易产生滑坡、崩塌等失稳现象。为了保护岩土体的稳定、使过往的交通运具不受道路及隧道边坡落石等的危害，保证行车安全，根据实际情况，选择合理可靠的洞门形式,同时还应适当注意洞门的美观，并符合环保要求。洞门可拦截、汇集地表水，并通过排水渠道排离洞门进入道路两侧的排水沟，防止地表水的漫流对周围岩土体产生不良影响危及建筑物安全
30、。3.1 一般规定洞口位置的选择应根据地形、地质条件，同时考虑环保要求、洞外工程及相关施工条件、运营要求，通过经济、技术方案的详细比较确定。洞口位置选择的基本要求是：地质条件比较好隧道轴线尽量保持垂直或接近垂直地形等高线。洞门是隧道两端的外露部分，是隧道的标志，也是链接洞内衬砌与洞口外路堑的支护结构，因此保证洞门附近的边坡和仰坡的稳定是洞口位置选择最基本的要求。洞门的外观形式有很多种，目前我国公路隧道的洞门形式有：端墙式、翼墙式、台阶式、柱式、削竹式、喇叭口式等。洞门应该与隧道轴线正交，另外洞门构造与基础设施的设置应遵循以下规定：（1）洞门仰坡的坡脚至墙背不宜小于 1.5m，洞门端墙与仰坡之间
31、水沟的沟底至衬砌拱顶外缘的高度不小于 1.0m，洞门墙顶高出仰坡脚不小于 0.5m；（2）洞门墙应根据实际情况考虑设置伸缩缝、沉降缝和泄水孔；（3）洞门墙基础必须置于稳定的地基上，应根据地形及地质条件，埋置足够的深度，保证洞门的稳定；（4）软土地基上的基础，宜采用开挖、桩基础、置换法、排水法等地基处理方法；（5）洞门结构还必须满足抗震要求。隧道洞门的设计也要根据地形条件，设置不同的洞门形式。毛家山特长隧道宜采用端翼墙式洞门，是因为该洞门形式主要适用于毛家山隧道工程设计 页第 14 页 共 89级及 IV 级以下的围岩，设置翼墙是为了增强端墙的稳定性，同时对周边路堑边坡起到一种支撑；洞口的边坡及
32、仰坡必须保持一定的稳定，必要时应贴壁进洞；如果条件不允许，边坡及仰坡的设计开挖的最大高度可按规范定。洞门端墙部分的拱墙应与洞口衬砌用同一类型的材料，以使其更好的连接。当洞顶仰坡土石可能剥落时，坡面应清理完全后加固。洞门应尽早修建，避免在雨季等不利于施工的时间段施工。修筑洞门前应做好洞口和仰坡周围的排水、截水，以保持仰坡、边坡的稳定，并考虑整体路基的排水。3.2 隧道洞口设计3.2.1 肇庆端洞口洞门类型的选择根据地形、地貌情况，左右线隧道洞门均采用削竹式，分离式布设，左线洞口出口里程为 LK77+450，明暗分界设在 LK77+375，明洞长为 75m；右线洞口出口里程为RK77+520，明暗
33、分界设在 RK77+490，明洞长为 30m。左线隧道靠近洞口的超浅埋地段主要为碎石，洞顶覆盖层较薄，在洞口段 36m 范围内采用长管棚超前支护，保证安全进洞。设计中考虑到洞口地段主要为碎石，容易失稳，对暗挖段的碎石层进行注浆加固和采用了较长的明洞。施工过程中应加强动态设计，如果发现碎石层稳定性较好，可以提出变更方案，外延暗洞，以减小明洞长度。右线隧道靠近洞口的超浅埋地段主要为耕植土、全风化及强风化泥岩，洞顶覆盖较薄，在洞口段 30m 范围内采用长管棚超前支护，保证安全进洞。洞门边、仰坡均采用三维网喷播植草。3.2.2 洞门设计（1）参数的确定根据规范，由于毛家山隧道洞门为 V 级围岩，因此边
34、、仰坡坡率取 1:1.25，基础埋深 D=1.0m,高度取 15m。(2)各项物理力学指标=45 =18KN/m f=0.4 =0.3MPa =5.7 =30=22KN/ma毛家山隧道工程设计 页第 15 页 共 89(1)最危险破裂面与垂直面之间的夹角 2 2tantan1tatnatna1tnat 1 =0.9式中 围岩计算摩擦角；、地面坡角与墙面倾角。通过计算得 =41.99 (2)土压力的计算a.土压力系数 按下式计算 =0.086tan1tan=+ =3.75mhtan =3m(衬砌上所需的最小墙高 )0hH=15+3=18m=11.99KN201EHh b式中：E土压力（KN） ；
35、地层重度（KN/m） 侧压力系数；墙背土体破裂角；b洞门墙体计算条带宽度；毛家山隧道工程设计 页第 16 页 共 89土压力计算模式不确定性系数，取 0.6到基地的距离 d= H=6m13G = =288KNHbD3.3 隧道洞门墙体验算洞门墙可视为挡土墙来验算强度，并应验算绕墙趾倾覆及沿基底滑动的稳定性。 1）抗倾覆稳定性验算由于墙体采用相同材料回填，所以认为是均匀的，因此墙体中心即为几何中心所以可得自重对墙趾的稳定力臂：ZX=(1/3)H=6m ; ZY=(1/2)D=0.5m从而可知，=144KNyMGZ=71.94KN0XE= =2.0 K0=1.6oK147.9满足倾覆稳定要求。2）
36、滑动稳定性验算：= =4.81.3CNfKE140.9满足滑动稳定性要求。3)基底应力及偏心距验算：= =0.5yOMCN147.9e=B/2-C=0.5 B/5=0.4基底两边缘（即趾部和踵部）的法向压应力 1， 212NMAW6()GEyeB毛家山隧道工程设计 页第 17 页 共 89 1=183.6KN/m2 2=248.4KN/m2max= 2=248.4KN/m2=800KN/m 2满足基底压应力验算要求。毛家山隧道工程设计 页第 18 页 共 89第四章 衬砌设计衬砌设计是公路隧道设计的主要环节，本隧道设计应采用复合式衬砌。它的设计方法、施工过程与其相应的衬砌形式及围岩受力都较合理
37、；其质量可靠，能够达到较高的防水要求；而且便于锚喷、钢支撑等施工工艺。4.1 衬砌设计按新奥法原理隧道衬砌的施工宜采用复合式衬砌，初期支护采用锚喷支护，二次衬砌为模筑混凝土衬砌，采用曲墙式衬砌，由于毛家山隧道进出口段均为小净距，故可分为正常间距段和小净距段两部分隧道衬砌支护参数见表 4-1 和 4-2。表 4-1 毛家山隧道衬砌支护参数(正常间距段)初 期 支 护二次衬砌厚度(cm) 预留沉降量(cm)二次衬砌配筋格栅或工字钢架间距(m)喷砼(cm) 锚 杆围岩级别拱、墙 位置 长度(m) 间距(m)钢筋网(cm)格栅或工字钢架拱、墙仰拱 10 局部 3.0 1.51.5 40 3 20 拱、
38、墙 3.0 1.21.26.52020H=12cm格栅45458 1.2 24 拱、墙 3.5 1.01.082020I18 工字钢 505010 5201 226(含仰拱) 拱、墙 4.0 1.00.75双层82020I20b工字钢606015 525 0.75毛家山隧道工程设计 页第 19 页 共 89表 4-2 毛家山隧道衬砌支护参数(小净距段) 24 拱、墙 3.5 1.00.7582020I18 工字钢 50 50 8522 0.75加强 28(含仰拱) 拱、墙 4.0 1.00.5双层82020I22b工字钢60 60 10 625 0.5明洞 80 60 625II 15 拱 3
39、.5 1.21.28 202050 8520紧急 24 拱、墙 4.0 1.01.08 2020I18 工字钢 55 55 2 522 1初期支护 二次衬砌厚度喷砼厚（cm）锚杆围岩级别拱、墙位置 长度（m）中岩柱侧边墙水平锚杆长度间距（m）钢筋网（cm）拱、墙（cm）仰拱（cm）预留沉降量（cm）二次衬砌配筋格栅或工字钢架格栅或工字钢架间距（m） 12 拱部 3 4 1.21.2 6.5202040 3 20 拱、墙3.5 4.5 1.01.0 6.5202045 45 8 格栅=12cm1 24 拱、墙3.5 5 1.01.0 8202050 50 10 520 I18工字钢1毛家山隧道工
40、程设计 页第 20 页 共 89注：上表中可查出隧道各级围岩衬砌初期及二次支护设计的预留变形量。26(含仰拱)拱、墙4 5 1.00.75 双层8202060 60 15 525 I20b工字钢0.75拱、墙3.5 5 1.00.75 8202055 55 8 522 I20b工字钢0.75加强 拱、墙4 5 1.00.5 双层8202060 60 10 625 I22b工字钢0.5毛家山隧道工程设计 页第 21 页 共 894.1.1 各级围岩衬砌断面图施工时据围岩具体情况和监测结果修正支护参数,以下锚杆布置均为梅花型。图 4.1.1 级围岩衬砌图图 4.1.2 级围岩衬砌图毛家山隧道工程设计 页第 22 页 共 89图 4.1.3 级围岩衬砌图图 4.1.4 级衬砌图毛家山隧道工程设计 页第 23 页 共 894.2 隧道深浅埋确定坍落度高度按下式计算： 10.4525shiB级围岩： 21h0.40752.84PHq根据规范要求，可得该围岩所在地段全部处于深埋段级围岩： 312.5.6P根据规范要求，可得该围岩所在地段全部处于深埋段级围岩： 41h0.20751.34PHq根据规范要求，可得该围岩所在地段全部处于深埋段级围岩： 512.2.68P根据规范要求，可得该围岩所在地段部分处于深埋段，部分处于浅埋段。4.3 衬砌验算采用直刚法对衬砌进行验算，具体验算见附录。
