高速公路双向四车道隧道设计.doc

设计资料： 工程概况： 焦晋高速二号隧道通过Ⅳ级围岩(即S=4)，埋深H=20m，隧道围岩天然容重γ=25KN/m3，计算摩擦角ф=50 , 隧道轴线与山脊走向基本垂直。 地形地质等条件： 作区属温带季风气候区，其特点为夏季温暖，冬季较冷，年降水量500—1000毫米，主要集中在夏季，冬夏温差由南向北增大，降水量由南向北减少。 3、设计标准 设计等级：高速公路双向四车道； 地震设防烈度：7级 4、计算断面资料： 桩号：K120+910.00； 地面高程：906.2m； 设计高程：886.2m； 围岩类别：Ⅳ类； 复合式衬砌类型：单心断面； 工程地质条件及评价：该段隧道通过微风化粉砂岩地段，节理裂隙不发育，埋置较浅，围岩稳定性较好。 5、设计计算内容 （1）确定隧道开挖方式及隧道断面布置图； （2）围岩压力计算； （3）隧道支护设计图； （4）隧道衬砌设计图。 6、设计依据 （（1） 中华人民共和国行业标准《公路隧道设计规范》JTG D70-2004,人民交通出版社，2004年9月； （2） 中华人民共和国行业标准《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62-2004,人民交通出版社，2004年； （3） 夏永旭 编著《隧道结构力学计算》，人民交通出版社，2004年； （4） 本课程教材《隧道工程》，中南大学出版社； 5、设计计算内容 （1）确定隧道开挖方式及隧道断面布置图； （2）围岩压力计算； （3）隧道支护设计图； （4）隧道衬砌设计图。 6、设计依据 （1）《公路隧道设计规范》（JTG D70-2004）； （2）《公路隧道施工技术规范》（JTJ042-94）； （3）《隧道工程》王毅才 主编 人民交通出版社； （4）《地下结构静力计算》 天津大学建筑工程系地下建筑工程教研室 编 中国建筑工业出版社。 （P29）本高速公路位于豫北山区，取设计时速为，则建筑限界高度H＝5.0m。且当时，检修道J的宽度不宜小于0.75m，取J左=J右=1.20m，检修道高度h＝0.5m。设检修道时，不设余宽，即：C=0。取行车道宽度W=3.75m×2＝7.5m，侧向宽度为：，建筑限界顶角宽度为：，隧道纵坡不应小于0.3％，不应大于3％，本处取1.5％。具体建筑限界见图一所示。 图一 公路隧道建筑限界（单位：mm） （P61）由《公路隧道设计规范》（JTG D70-2004）4.4.6有：上、下行分离式独立双洞的公路隧道之间应设置横向通道。本隧道长168m，设置一处人行横道即可，人行横通道的断面建筑限界如下图二所示。 图二 人行横通道的断面建筑限界（单位：cm） 故：隧道限界净宽为：11.9m； 其中：行车道宽度：W=3.75m×2＝7.5m； 侧向宽度为：； 检修道宽度：；J左=J右=1.20m 隧道限界净高：5m； 内轮廓形式：单心圆R=7m； 净高：7m； 净宽：12m； 向外取衬砌厚度0.5m，则：隧道开挖宽度Bt=13m；隧道开挖高度：Ht=7.5m； 取两分离式洞口之间左右间距为50m；该段隧道的埋深H＝20m。 洞口的开挖方式见施工组织设计。 二、围岩压力计算 隧道支护结构的垂直均布压力： 其中：s=4，取=25KN/m3， 因B>5m,取i＝0.1，， ， 荷载等效高度：； 深、浅埋隧道分界深度：， 故为深埋隧道。 水平均布围岩压力：，取e=30KPa。 三、隧道支护 查看《公路隧道设计规范》（JTG D70-2004），则： 公路隧道应作衬砌，根据隧道围岩地质条件、施工条件和使用要求可分别采用喷锚衬砌、整体式衬砌、复合式衬砌。高速公路应采用复合式衬砌。 复合式衬砌是由初期支护和二次衬砌及中间夹放水层组合而成的衬砌形式。复合式衬砌设计应复合下列规定： 1、初期支护宜采用锚喷支护，即由喷射混凝土、锚杆、钢筋网和钢架等支护形式单独或组合使用，锚杆支护宜采用全长粘结锚杆。 2、二次衬砌宜采用模筑混凝土或模筑钢筋混凝土结构，衬砌截面宜采用连接圆顺的等厚衬砌断面，仰拱厚度宜与拱墙厚度相同。 复合式衬砌可采用工程类比法进行设计，并通过理论分析进行验算。初期支护及二次衬砌的支护参数可参照表选用。 由表，对于Ⅲ级围岩，有： 初期支护：拱部、边墙的喷射混凝土厚度为8～12cm，拱、墙锚杆长度为2.0～3.0m，间距1.0～1.5m；钢筋网：局部@25×25； 二次衬砌厚度：拱、墙混凝土厚度为35cm。 本隧道大部分地段为深埋隧道。深埋隧道外层支护，根据《规范》规定，采用锚喷支护，锚杆采用水泥砂浆全长粘结锚杆，规格22×2500mm，间距1.0～1.5m，锚喷混凝土厚度120mm；钢筋网：局部@25×25。 四、隧道衬砌设计与计算 因围岩稳定性较好，二衬作为安全储备，按构造要求设计，采用直墙式衬砌，拱顶采用单心圆。 取衬砌