大连交通大学《隧道工程》课程设计
第一章 工程概况
1.1 隧道位置
三架岭公路隧道是辽宁本 (溪) 桓 (仁) 线卧龙至 小市一级公路改建工程的主体工程 ,为辽宁省重点工程 。
1.2 隧道工程的地质概况
隧道洞体穿越地层岩性为中 、下寒武系页岩、灰岩、、砂岩等。围岩中的张夏组鲕粒灰岩 、馒头组膏溶角砾岩 、灰岩等均属于富水性较强的岩层 。F1、F2、F3、F4、F5扭性断层和F6压 性 断 层 均 全 部 通 过 隧道 ,岩心多较破碎 ,且严重漏水 ,断层带富水性很强 。隧道围岩级别为Ⅲ级。
隧道区附近沟谷纵横交错 ,断层带透水性很强 , 这些断层均切割区内所有地层 ,将各水层连通 ,隧道 区水文地质条件中等到复杂 。
1.3 隧道设计标准及遵循规范
1.3.1公路等级 一级公路 设计行车速度 60km/h
隧道建筑限界
隧道净宽 9.75m（3.50×2+0.75+0.5+0.75+0.75） 隧道净高 5.0m 1.3.2遵循规范 （1）《公路隧道设计规范》 JTGD70-2004 （2）《公路工程技术标准》 JTG B01-2003 (3)《公路隧道设计细则》 JTG/T D70-2010
（4）《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB50086-2001））
第二章 隧道整体设计
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2.1 一般规定与设计原则
2.1.1 一般规定
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 B01-2003)》规定的预测交通量进行设计。当近期交通量不大时，可采取一次设计分期修建。 2.1.2 设计原则
（1）在地形、地貌、地质、气象、社会人文和环境等调查的基础上，综合比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。
（2）地质条件很差时，特长隧道的位置应控制路线走向，以避免不良地质地段；长隧道的位置亦尽可能避开不良地质地段，并与隧道的走向综合考虑；中、短隧道可服从路线走向。
（3）根据公路等级和设计速度的确定车道数和建筑限界。在满足隧道功能和结构良好的前提下，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）根据隧道长度、交通量及其构成、交通方向以及环保要求等，选择合理的通风方式，确定通风、照明、交通监控等要点设施的设置规模。必要时特长隧道应做防火专项设计。
（6）应结合公路等级、隧道长度、施工方法、工期和营运要求，对隧道内外排水系统、消防结合系统、辅助通道、弃渣处理、管道设施、交通工程措施、环境保护等作综合考虑。
（7）当隧道与相邻建筑物互有影响时，应在设计与施工中采取必要的措施。
2.2 隧道横断面设计原则
隧道横断面设计原则如下所示： （1）隧道限界高度
高速公路、一级公路、二级公路取5m；三、四级公路取4.5m。 （2）余宽设置
当设置检修道和人行道时，不设余宽；当不设置检修道或人行道时，应设不小于25cm的余宽。
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检修道J 公路等级 设计速度（KM/h） 120 100 80 60 80 60 40 30 20 车道宽度W 3.75*2 3.75*2 3.75*2 3.50*2 3.75*2 3.50*2 3.50*2 3.25*2 3.00*2 侧向宽度L 余宽C 人行道R 左侧 右侧 大连交通大学《隧道工程》课程设计 1.00 1.00 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 设检修道 隧道建筑限界净宽 设人行道 不设检修人行道 高速公路一级公路 二级公路三级公路四级公路 0.75 1.25 0.5 1.00 0.5 0.75 0.5 0.75 0.75 0.75 0.5 0.5 0.25 0.25 11.00 10.50 10.25 9.75 11.00 10.00 9.00 7.50 7.00 0.75 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 （3）隧道路面横坡 当隧道为单向交通时，应取单面坡，当隧道为双向交通时，可取双面坡，坡度应根据隧道的长度，平、纵线形等因素综合分析确定，一般可采用1.5%─2.0%。
当路面采用单面坡时，建筑限界底边线应与路面重合；当采用双面坡时，建筑限界底边线应水平置于路面最高处。
（4）单车道四级公路的隧道应按双车道四级公路修建。 （5）隧道内轮廓设计
隧道内轮廓设计除了应满足隧道限界的规定外，还应满足洞内路面、排水设施、装饰的要求，并为通风、照明、消防、监控管理等设施提供安装空间，同时考虑围岩变形、施工方法影响的预留富裕量，使确定的断面形式及尺寸符合安全经济、合理的原则。
（6）公路隧道的建筑限界
公路隧道的建筑限界，不仅要提供汽车行驶的空间，还要考虑汽车行驶的安全、快捷、舒适和防灾，因此要求设计中应充分研究各种车道的与公路设施之间所处的空间关系，任何部件（包括通风、照明、安全、监控和内装饰等附属设施）均不得侵入隧道建筑限界之内。
（7）公路隧道建筑界限横断面组成最小宽度（单位m）
2.3 隧道建筑界限
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三架岭公路隧道为单向双车道，设计时速为60km/h，如上图.根据的有关规定：隧道建筑限界高度：H=5.0m；检修道高度：h=0.5 m；车道宽度：W=3.50×2 m；左侧向宽度：LL=0.5m；右侧向宽度：LR=0.75m；左顶角宽度：EL=0.5 m；右侧向宽度：ER=0.75m；检修道左侧：J=0.75m；检修道右侧：J=0.75 m；路面坡度：i=1%；隧道建筑限界净宽：9.75 m。
2.4 隧道衬砌内轮廓设计
根据《公路隧道设计规范》（JTG D70-2004）规定，隧道的内轮廓拱部为半径R1=514cm的半圆，侧墙也为半径R1=764cm圆弧，仰拱圆弧半径R3=1500cm，仰拱与侧墙间用一个小半径R2=100cm的圆弧连接。两车道的60km/h内轮廓图如图 : 错误！未找到引用源。
紧急停车带示意图： 错误！未找到引用源。
第三章 隧道洞身初期支护设计
3.1 支护形式的选择及参数确定
由于该公路隧道为高速公路隧道，Ⅱ级围岩自稳能力较好洞条件较好。根据公路使用要求，隧道围岩地质条件和施工条件，按照按照《公路隧道设计规范》（JTG D70-2004）中衬砌结构设计规定，按新奥法原理设计，该公路隧道应采用复合式衬砌，即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，其中初期支护采用喷、锚、网、钢拱架支护。
工程类比法公路隧道锚、喷、网、钢拱架的相关参数见下规范表4.1.2-1（摘自《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB50086-2001））
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按照规范V级围岩，跨度为5~10米的毛洞采用（1）150~200mm厚钢筋网喷射混凝土，设置2~3米长的锚杆。
3.2 初期支护设计相关参数
该隧道锚杆设计采用全长粘结型锚杆，沿隧道开挖轮廓线径向布置，设计为按梅花型方式布置。考虑该隧道为高速公路隧道，隧道围岩地质条件和施工条件，按《公路隧道设计规范》（JTG D70-2004）设计喷射混凝土内布置钢筋网。由于本隧道的围岩分级为Ⅲ级。考虑到锚杆的衬托，各级围岩均采用钢拱架支护具体见表5.1。因在隧道中设置了紧急停车带，断面增大，所以该处的径向系统锚杆长度为3.5m，间距为100cmX100cm,喷射混凝土厚度为15cm.
初期支护参数表
围岩级别
Ⅲ 10 Φ22 250
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项 目
喷射混凝C25防水混凝
土 径向锚杆
单位
Ⅳ 22 Φ25 300
V 26 Φ25 300
土 直 径 长 度
cm mm cm