1、1 设计总说明书11 设计总说明书1.1 线路方案比选1.1.1 隧道选址选线原则综合分析本隧道的地形地质图，考虑到线路的特性，地形地质条件对施工难易程度的影响，根据以下原则对隧道进行选址：（1）隧道位置应尽可能选择在地质构造简单、节理裂隙不发育，岩性较好，稳定的地层中通过。应注意避免岩层软弱结构面、断层，必须通过时，应使隧道的通过长度最小。（2）隧道穿越两种岩性迥然不同的岩层接触带时，应避免平行和接近平行，应尽可能垂直或接近垂直方向穿越接触带。（3）当隧道通过单斜构造时，隧道中线以垂直岩层走向穿越最为有利。当隧道中线与非水平岩层走向一致或斜交角很小时，应力求将隧道置于岩性较好、强度较高的层内
2、。如岩层倾角较大，又有粘着力较差的软弱夹层时，应注意有产生顺层滑动的可能。（4）当隧道用过褶曲构造时，隧道位置选择在褶曲构造一翼或背斜褶皱中轴处通过较为有利。不宜将隧道置于向斜轴部通过。（5）越岭隧道首先可以从地形角度选择隧道穿越分水岭的不同高程及不同方向的垭口，选择时要着重考虑在线路总方向上的垭口，地质条件和隧道长度，最后拟定该垭口处越岭标高及两侧相应的展线方案。综合考虑工期、经济效益、技术难度等，选择适合的临界标高。（6)选择隧道的临界标高时，宜采用低标高并应注意下列因素：要尽可能把隧道埋置于较好的地层中；应使洞口位置处于较好的工程地质、水文地质的地方，便于施工场地布置；隧道长度应考虑施工
3、期限和施工技术条件。（7）隧道内的线路宜设置为直线，当因地形、地质等条件限制时，可以设置为曲线，但是宜采用较大的曲线半径，慎用最小曲线半径，并宜将曲线设置在洞口附近；隧道内不宜设置反向曲线。1.1.2 金昭梁公路隧道选址及方案比选西安工业大学毕业设计（论文）2根据隧道选址的原则，结合本地段的地形地质情况，本隧道的选址尽量保证隧道入口和出口段与地形图等高线垂直。以下为隧道线型的两个方案：方案一：隧道选址从起点桩号 K2+100 到终点桩号 K3+795.5，隧道全线为直线型，长度为 1695.5m；起点地面高程为 659.856m，设计高程为 634.576m，终点地面高程为 597.974m，
4、设计高程为 597.435m；线路的围岩类别为III、 IV、V 级。西安工业大学毕业设计（论文）3优点：可以缩短行车时间，确保行车视距，线形基本符合规范，对周围环境和景观影响较小；不经过村落，可忽略噪声等不利因素产生的影响；安全性好且通风、照明及养护施工相对简单、管理费用较小；相对施工工期短；可以提高隧道的运营效率；缺点：隧道进出口与地形适应性较差，受地形限制较大，增加了局部施工难度，使局部建设费用相应增加。方案二：隧道为曲线型，从隧道入口起第一段为长度 909.0m 的直线段，第二段是半径为 5250m 的圆曲线段，曲线段长度为 670.7m，最后通过 709.3m 长的直线段到达隧道终点
5、；线路的围岩类别大部分为 IV、V 级。优点：隧道能够较好的适应地形条件，整体施工难度较小；路线延长对邻近地区的影响小，前后线形衔接合理；出口引线和隧道的衔接协调，无较大的急转弯；缺点：需要设置超高和加宽，增加施工的难度；行车时间长，降低运营效率；隧道长度增加，导致开挖土石量增加，建筑限界需要加宽，整体投资预算增加；通风、照明及养护管理费用大；相对施工难度增加、工期长；对自然环境破坏较大。结论：经过综合分析比对，考虑到隧道平面的线形原则上采用直线，避免采用曲线，并且考虑到经济条件和施工的难易程度，因此线形选择应适当顺应地形。为了保证建设投资的经济性， 营运通风规模，施工作业效率和防排水效率，以
6、及与当地环境和景观的协调等因素，最终确定为方案一为最优方案。1.2 隧道纵断面设计隧道内线路坡度可设置为单面坡和人字坡。坡道形式的选择依据和纵坡坡度的主要控制因素为行车安全性、环境保护、施工作业效率和排水要求。单面坡多数出在越岭线路的展线及沿河线隧道中，单面坡隧道有利于隧道运营时的通风、排水。考虑到金昭梁公路隧道所处的地质条件和地形特征以及隧道长度（全长为 1695.5m，属于长隧道） ，结合隧道的起点和终点高程，决定本设计中该隧道采用单面坡。根据规范隧道纵坡应以行车安全、排水、通风、防灾为基础并根据施工期间的排水、出渣、材料运输等要求确定，隧道内最小纵坡不应小于 0.3%，特长、长隧道宜控制
7、在 2.5%以下，所以该隧道 K1+100K3+795.5设计为 2.2%的下坡。同时，在 K2+500、K2+950 、 K3+350 处设置人行横通道；在 K2+850 处设有车行横通道。西安工业大学毕业设计（论文）41.3 隧道横断面设计1.3.1 建筑限界设计西安工业大学毕业设计（论文）5（1）隧道建筑限界金昭梁公路隧道的建筑限界按 100km/h 的时速进行设计，建筑限界横断面各参数如下表所示：表 3.1 隧道建筑限界横断面参数（cm）车道宽度 侧向宽度 检修道 J 顶角宽度设计速度(km/h) W 左侧 右侧 左侧 右侧 左侧 右侧100 2375 75 100 75 100 75
8、 100隧道建筑限界断面图如下所示：图 3.1 隧道建筑限界（单位：cm）（2）紧急停车带建筑限界102525025753753751010西安工业大学毕业设计（论文）6图 3.2 紧急停车带建筑限界（单位：cm）1.3.2 隧道内轮廓设计金昭梁公路隧道为等级为汽车专用高速公路，设计速度按 100km/h 的时速进行设计几何尺寸如下表所示：表 3.2 两车道隧道内轮廓几何尺寸（cm）公路等级 设计速度（km/h ） 1R23R41H5R一般部 570 820 100 1500 160.6 高速公路 100紧急停车带 570 820 150 1800 162.4 747（1）隧道标准断面内轮廓根
9、据建筑限界，利用三心圆画法，作出隧道内轮廓图如下图 3.4 所示。10125250255075 375 375 3501010西安工业大学毕业设计（论文）7图 3.4 隧道标准断面内轮廓（单位：cm）（2）紧急停车带内轮廓O1O2O2R4=150R2=8025R3=10 .0%25135.614.1250230.673.6160.570160.23.6575375 37510015130R1=5701840“1=57094“1342“ 76201“76201“5西安工业大学毕业设计（论文）8图 3.5 紧急停车带内轮廓（单位：cm）1.3.3 紧急停车带设计金昭梁公路隧道为长隧道，因此在行车方
10、向的右侧设置紧急停车带，其在隧道中具体位于里程桩号 K2+700 处。其横向坡度设计为 2%，长度和宽度设计如下图所示：图 3.3 紧急停车带长度和宽度图（单位：cm）1.4 洞门设计金昭梁公路隧道入口，部分基岩裸露，岩体为强、中等风化花岗岩，结构面结合程度差，岩体破碎。隧道出口部分基岩裸露，坡体稳定，岩体为中风化3503050 50 O2O2OR2=80R3=150R5=74 R5=74R1=570450“ 450“147“10155775 5215 1380284.0784.050162.420 2.0%14=18018359“9“西安工业大学毕业设计（论文）9花岗岩，结构面结合程度差，岩
11、体破碎。隧道进出口均位于 V 类围岩，根据地质条件，选择适用于地质较差的 IV 级以下围岩的翼墙式洞门，洞门墙面坡度为1:0.1，仰坡坡度为 1:1。洞门构造示意图如下：图 3.6 翼墙式洞门立面及剖面图（单位：cm）1.5 隧道防排水设计水，不仅是影响隧道正常施工的主要因素之一，也是影响隧道正常运营的重要因素之一，所以隧道防排水是非常重要的。隧道防排水工程是一个复杂的有机联系的系统工程，无论是设计、施工还是运营过程中的任何细小的疏忽或缺陷，都可能造成隧道防排水失败。隧道防排水是保证隧道适用性以及衬砌结构、路面、设备耐久性的关键。设计标准为使衬砌内壁不渗水。隧道防排水应遵循“以排为主，防、排、
12、截、堵相结合”的原则，保证隧道结构物和营运设备的正常使用和行车安全。1.5.1 隧道防水（1）防水措施 公路隧道首先要重视防止地表水的下渗，其措施为填平、铺砌、勾补、抹面等； 公路隧道衬砌防水，首先采取引排措施，然后修建复合式衬砌，采用夹层防水层； 混凝土应满足抗渗要求，本设计中抗渗等级不得小于 S8； 施工缝、抗震缝、变形缝等处的防渗应采用专门的防水措施。（2）复合式衬砌的防水系统2.0%II50cm厚 夯 填 土 防 水 层洞 顶 截 水 沟 0.1%0.1%2.0%3.0% 3.0%2.0%1: 1: 1:1: 10:截 水 沟?15cm排 水 管洞 顶 截 水 沟 1:5浆砌 粗 料
13、石 砌 筑 墙 体C15片 石 混 凝 土 铺 底西安工业大学毕业设计（论文）10本隧道设计采用复合式衬砌，在初期支护和二次衬砌之间铺设防水板和无纺布组成的防水层，以防地表水渗漏进入隧道内，无纺布的单位面积质量为350g/ ，防水板采用易于焊接的高分子柔性防水卷材，厚度为 1.5mm，搭接2m长度为 110mm。隧道二次衬砌的施工缝、沉降缝、伸缩缝应采取可靠的防水措施。施工缝采取背贴式止水带与中埋式缓膨胀性橡胶止水条组合形成防水构造；沉降缝采用背贴式止水带与与中埋式橡胶止水带组合形式的防水构造；伸缩缝采用背贴式止水带防水构造。1.5.2 隧道排水（1）围岩排水在隧道周围铺设环向塑料盲管，将水引
14、入边墙两侧 10cm 的纵向塑料排水管，然后通过 10cmPVC 横向排水管将水引入两侧 16cm 的侧式排水管，最后引入 40cm 中心排水管，从而排出洞外。路缘通缝式排水沟、洞内管沟与洞外的天沟、排水沟、截水沟形成完整的排水系统。电缆沟底部设横向及纵向集水沟，将可能流入电缆沟的水，通过纵向集水沟引出洞外。（2）路侧边沟排水 路侧边沟主要引排营运过程中隧道内的清洗污水、消防污水和其它污水，电缆沟内的集水也计划引入路侧边沟。路侧边沟低于路面垫层，避免边沟水对路面结构产生不利影响。隧道洞内纵向排水沟坡度为 2.0%，与隧道横向坡度保持一致，以便顺利排水。路侧边沟采用开口式明沟，便于清洗，不易产生淤泥，不需要设沉砂池，采用预制结构，施工速度快，其结构如图 3.7 所示。路 缘开 口 式 明 沟 复 合 式 路 面
