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东牧护高速公路隧道综合设计
1.12.2 路面 ........................................................................................................... 27 1.12.3 弃渣方案 ................................................................................................... 27 1.13 监控量测 ............................................................................................................. 28 1.14 环境保护 ............................................................................................................. 28 1.15 施工组织设计 ..................................................................................................... 28
1.15.1 总述 ........................................................................................................... 29 1.15.2 重要意义 ................................................................................................... 29 1.15.3 本区段场地布置 ....................................................................................... 29
第二章 方案比选说明 ................................................................................. 31
2.1 概述： ................................................................................................................... 31 2.2 选线原则： ........................................................................................................... 31
2.2.1 线路方向的选定 ......................................................................................... 31 2.2.2 决定线路方向的主要因素： ..................................................................... 31 2.3 隧道位置的选定 ................................................................................................... 32
2.3.1 地形条件 ..................................................................................................... 32 2.3.2 地质条件 ..................................................................................................... 32 2.4 线路方案比选 ....................................................................................................... 32
2.4.1 方案比选的要点 ......................................................................................... 32 2.4.2 方案比较及确定最佳方案 ......................................................................... 33
第三章 结构计算 ......................................................................................... 36
3.1 基本资料 ............................................................................................................... 36 3.2 荷载确定 ............................................................................................................... 36 3.3 衬砌几何要素 ....................................................................................................... 37 3.4 计算位移 ............................................................................................................... 39 3.5 解力法方程 ........................................................................................................... 47 3.6 计算主动荷载和被动荷载（?h?1）分别产生的衬砌内力 ............................. 48 3.7 最大抗力值的求解 .............................................................................................. 49 3.8 计算衬砌总内力 ................................................................................................... 50 3.9 衬砌截面强度检算 ............................................................................................... 51 3.10 内力图 ................................................................................................................. 52
第四章 隧道通风计算 ................................................................................. 53
4.1隧道需风量计算 ................................................................................................... 53 4.2单向交通隧道射流风机纵向通风计算 ............................................................... 58
第五章 照明计算 ......................................................................................... 61
5.1基本资料 ............................................................................................................... 61 5.2接近段 ................................................................................................................... 61 5.3基本照明计算 ....................................................................................................... 61 5.4加强照明计算 ....................................................................................................... 62 5.5结论 ....................................................................................................................... 64 5.6调光 ....................................................................................................................... 64
第六章 施工组织设计 ................................................................................... 66
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东牧护高速公路隧道综合设计
6.1概述 ....................................................................................................................... 66
6.1.1 工程内容 ..................................................................................................... 66 6.1.2 施工安排 ..................................................................................................... 66 6.1.3 施工顺序 ..................................................................................................... 66 6.2施工方法及工艺 ................................................................................................... 66
6.2.1 工程特点及主要技术措施 ......................................................................... 66 6.2.2 进洞施工方法 ............................................................................................. 67 6.2.3 明洞施工 ..................................................................................................... 67 6.2.4主要工序的施工 .......................................................................................... 70 6.2.5 施工通风 ..................................................................................................... 75 6.2.6 施工用风、水、电 ..................................................................................... 76 6.3环境保护 ............................................................................................................... 76
致 谢 ............................................................................................................... 78 参考文献 ......................................................................................................... 79 附件 英文文献翻译 ..................................................................................... 80 CAD 图 .......................................................................................................... 91
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东牧护高速公路隧道综合设计
第一章 设计总说明
1.1 隧道设计概况
东牧护高速公路隧道位于陕西省商洛市，是本段高速公路修建中的控制性工程。东牧护高速公路隧道分为1号隧道和2号隧道，其中1号隧道起点桩号为K0+000，终点桩号为K3+920，全长3920mm；2号隧道起点桩号为K0+000，终点桩号为 K3+920,全长为3920m。隧道为上、下行分离式隧道，行车道宽度均按设计行车速度100km/h考虑，内设紧急停车带1处,人行横通道3处和车行横通道1处。隧道围岩以风化、弱风化的白云岩、石灰岩和花岗岩为主，围岩级别主要为Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级。隧道衬砌结构设计采用“新奥法”复合式衬砌，围岩较差区段采用超前小导管注浆、超前大管棚等方法处理。1、2号隧道灯具布置采用双排布置，高压钠灯光电照明。通风方式选择风机纵向机械通风，需要布置18组共36台1120型风机。1号隧道洞门型式主要采用端墙式洞门和台阶式洞门，2号隧道洞门型式主要采用柱式洞门和削竹式洞门。该公路能有效解决当地交通问题，对克服地形障碍、改善线形、提高车速、缩短里程、节约燃料、加强地区间交流、降低运输成本、节省运输时间、促进经济发展将会起到显著的作用。
1.2 隧道设计标准规范
1.2.1 《公路隧道设计规范》（JTGD70—2004） 1.2.2 《公路隧道施工技术规范》（JTG F60—2009） 1.2.3 《公路隧道通风照明设计规范》（JTJ026.1—1999） 1.2.4 《公路隧道勘测技术规范》（JTJ063－85） 1.2.5 《公路工程技术标准》（JTJ001—97）
1.3 隧道主要技术标准
本隧道采用单洞双向隧道。 公路等级： 高速公路；
设计交通量： 近期20000辆/日（2025年），远期32000辆/日（2035年）； 隧道设计车速： 100km/h； 隧道建筑限界：
隧道净宽： 10.5m ( 3.75×2+1.0+0.5+0.75+0.75)； 隧道净高： 5.0m； 隧道内卫生标准
CO允许浓度： 300ppm； 烟雾允许浓度K： 0.0065m。
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东牧护高速公路隧道综合设计
1.4 隧道建设地区工程概况
1.4.1 区域地形、地貌
本项目位于陕西省西安市商洛市，平均海拔1200m以上，地形起伏较大。此区段山脉走向大致为南北向，总体地势特征为东高西低，地貌类型分河谷冲积阶地、黄土台塬、黄土丘陵、山地，区域地貌地形复杂。
东牧护隧道横穿山脉，地形崎岖，地势险要，地形起伏较大，植被茂密。区内海拔一般在1100以上，隧道西口为东牧护，最低高程为1260m，附近有沟谷，为东-西走向，由北向南海拔逐渐降低；隧道洞身经过深埋和浅埋两种差异较大地质情况，最大埋深处海拔1266m，埋深296m，较小埋深14m，河谷多为“V”字形,，地势相对相对平缓，较宽阔，方便场地布置和建筑施工的进行。项目所在地围岩等级主要是Ⅲ级、Ⅳ级和Ⅴ级。
2.4.2 水文与气象
受地势影响，该处属海拔1000m左右的中高山区，为温带大陆性季风气候，由于受山地气候垂直变化的影响，气候差异也较大，区内气候一月份平均气温0.6?C，7月份平均气温31.2℃，年平均气温25℃，极端最低气温-12.3℃，早霜期始于10月下旬，晚霜期终于3月下旬，无霜期225天，年降水量800～1000mm，而雨季一般集中在7月至9月，具有春寒、伏旱、夏洪、秋涝的特点。年平均风速1.9米/秒，最大风速17米/秒。降雪期为11月至翌年2月，积雪厚度一般为2～4cm，最大18cm，高山气候阴湿，中低山区雨量充沛。
1.4.3 地质条件
1、构造特征
该地区岩体构造主要为断层和节理，未见褶皱，岩层仅为向西南倾斜的单斜层。 （1）断层
该区段内断层较发育，已查明断层达4条，以南北走向断层为主，其次为近西走向。断层性质以压扭性、压性、扭性为主，个别为张性、张扭性。断层呈多期活动的特点，早期以压性、压扭性、扭性为主，且规模较大；晚期主要以张性为主，规模相对小。本区段断层主要为早期断层。
对隧道有影响的断层有1条，为脆性断层，走向为南北走向，有一定长度的断层破碎带和断层影响带，岩石破碎，富水性较强，对隧道影响严重。
（2）节理
勘察区主要发育有四组节理，其走向分别为10-200，50－600，290－3000，330－3400，节理多具扭性特征。
节理发育的密度在不同的岩石中和统一岩石不同的部位部位差异较大，在中厚层细晶白云岩中，一般发育两组，每组3-12条/米，在断层破碎带两侧一般发育2-4组，每组一般5-15条/米，最密可达30条/米；在薄-中层白云岩中，一般发育2组，每组3-8条/米，在断层破碎带两侧，一
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东牧护高速公路隧道综合设计
般发育2组，每组4-13条/米；在厚-巨厚层含砾微晶灰岩中，一般发育两组，每组一般3-6条/米；在中厚层花岗岩中，一般发育2组，每组1—3条/米。
节理的存在对围岩稳定性有较大影响，它会使完整围岩开裂破碎，加剧其风化，又是降水下渗、地下水运移的通道和储存的空间，致使围岩稳定性降低。节理的走向与隧道轴线夹角以及节理的倾角不同，其对隧道稳定的影响程度相应的就会不同。区内对隧道稳定影响较大的节理使其走向（290～3000，330～3400）与隧道轴线呈小角度斜交，对隧道稳定不利，洞顶易发生掉块，坍塌等。
2.地震活动及地壳稳定性概略分析
根据国家地震局资料，勘查区的地震基本烈度为Ⅵ度预测未来最大震级为5级，因此，可以认为勘查区为相对稳定。 3.岩石类型
（1）结晶白云岩
灰白色，细晶，团块状结构，块状构造。主要矿物为白云岩，含量大于90%，方解石2～10%，少量有机质。白云岩部分已重结晶，颗粒较大，一般0.2～0.6mm，重结晶的白云石呈团块状分布，表面较干净，部分未结晶白云石，粒度小于0.05mm，表面浑浊不清。岩石较坚硬，但风化较严重，较破碎，整体完整性较差。
（2）千枚岩
显微变晶片理发育面上呈绢丝光泽的低级变质岩。典型的矿物组合为绢云母、绿泥石和石英，可含少量长石及碳质、铁质等物质。有时还有少量方解石、雏晶黑云母、黑硬绿泥石或锰铝榴石等变斑晶。常为细粒鳞片变晶结构，粒度小于0.1毫米，在片理面上常有小皱纹构造。原岩为黏土岩、粉砂岩或中酸性凝灰岩，是低级区域变质作用的产物。因原岩类型不同，矿物组合也有所不同，从而形成不同类型的千枚岩。
（3）强风化花岗岩
褐黄加灰白色，中粗粒花岗结构，块状构造，岩石风化强烈，结构、构造大多已破坏，矿物成分为石英、长石、云母等，少量矿物略有风化，部分矿物已经失去原有光泽，裂隙很发育，岩芯多呈现碎块状，RQD=50～75%，岩质较软，锤击声闷，采取率65%～89%。碎块状。
（4）中风化花岗岩
灰白色加黑色斑点，中粗粒花岗结构，块状构造，矿物成分主要为石英、长石、角闪石、云母等，岩石节理裂隙稍发育，岩石较完整，多呈现10～50厘米的柱状、长柱状，偶夹3-8厘米碎块状，RQD=75-95%，岩质较硬，锤击声脆，采取率90%以上。大部分较完整，局部破碎。
（5）石灰岩
以方解石为主要成分的碳酸盐岩。有时含有白云石、粘土矿物和碎屑矿物，有灰、灰白、灰黑、黄、浅红、褐红等色，结构较为复杂，有碎屑结构和晶粒结构两种。碎屑结构多由颗粒、泥晶基质和亮晶胶结物构成。岩石较坚硬，岩体完整性不佳，浅层较风化。
（6）泥岩
黄色，泥质结构，块状构造。主要成份为粘土矿物，含少量粉砂粒。岩石软弱，整体完整性差。物理力学性质差，接近于半成岩的粘性土。
综上所述，此地区围岩整体工程地质性质较差。千枚岩分布范围较少；白云岩和石灰岩虽较坚硬，但隧道埋深较浅处，较破碎，风化较严重，整体完整性较差；花岗岩虽坚硬，抗风化能力
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