设计3

摘要
高岭隧道群位于广西都安县北西约18KM处的岩溶峰丛中，隧道群的隧道均设置为双向分离式隧道，洞高7.25米，洞宽11.7米，隧道断面采用单心圆曲墙式断面，半径R=5米，隧道建筑界限净宽为15米，净高为5米。

根据隧道洞口地形地质条件，隧道进出口均采用端墙式洞门。

隧道共设置4 处行人横洞、1 处行车横洞，左右线各设一处紧急停车带。

隧区所处Ⅳ、Ⅲ级围岩，衬砌结构根据围岩地质条件、施工条件，分为明洞衬砌、洞身复合式衬砌，复合式衬砌采用新奥法原理设计和施工，以锚杆、喷混凝土、钢筋网、钢拱架或格栅钢架为初期支护，模筑混凝土或钢筋混凝土为二次衬砌，共同组成永久性承载结构。

本设计的主要内容包括有：隧道平纵断面设计、隧道横断设计、洞门与明洞设计、衬砌与支护设计、施工方案设计、通风照明设计等。

关键词：隧道，衬砌，明洞，洞门，新奥法
Abstract
Gaoling tunnel group are located in karst peak cluster, about 18km northwest of DuanCounty ,Guangxi Province. The tunnels all use two-way separated tunnel, the hole is 7.25m height and 11.7m wide. Tunnel section choices round curved wall section, r=5m, the width of tunnel's building boundary is 15m and the height is 5m.
According to topographic and geological conditions of tunnel's hole, the entrance and exit of tunnel all use side wall openings. There are four pedestrian adits and one car adit in the tunnel. And there has an emergency parking strip both in the left and right side. The tunnel atIV.IIIsurrounding rock and construction condition is divided into open cut tunnel and composite lining of tunnel. The later uses principle design of NATM theory and also chooses rock bolts, spurting concrete, reinforcement nets, steel arch or the grid steel frame as preliminary support. Choosing mold concrete or reinforced concrete as secondary lining. They compose permanent load bearing structure .The main content of this design include plain and profile design of tunnel ,tunnel of portal and open cut tunnel, lining and support design construction scheme design, construction safety design ,water proofing drainage design ect. It uses engineering analogy method and combines《code for design of highway tunnel》protocols relevant support forms and via necessary theoretical analysis and calculations into check. After checking, all design parameters are met standard requirements and explain it is safe and reasonable.
Keywords: tunnel lining, Myeong-dong, Portal, NATM
目录
1
1 设计原始资料 (5)
1.1技术标准及设计标准规范 (6)
1.2隧道概况 (6)
1.3隧道工程地质概况 (6)
2隧道总体设计 (6)
2.1纵断面设计 (7)
2.2横断面设计 (7)
3隧道通风设计 (9)
3.1通风方式的确定 (10)
3.2.2稀释CO需风量 (13)
3.2.3烟雾排放量计算 (13)
3.3.4稀释烟雾需风量 (15)
3.2.5稀释空气内异味的需风量 (16)
3.2.6考虑火灾时排烟的需风量 (16)
3.3通风计算 (16)
3.3.1 计算条件 (16)
3.3.2 隧道内所需升压力 (16)
3.3.3 通风机所需台数 (17)
3.3.4 风机布置 (18)
4. 隧道照明设计 (19)
4.1 洞外接近段照明 (19)
4.1.1洞外亮度L20（S）的确定 (19)
4.2 洞内照明 (20)
4.3 照明计算 (22)
4.3.1 中间段照明计算 (22)
4.3.2 入口段照明计算 (23)
4.3.3 过渡段照明计算 (23)
4.3.4 出口段照明计算 (24)
5 隧道衬砌设计 (25)
5.1初期支护 (25)
5.2二次衬砌 (26)
5.3断面参数 (27)
5.4 材料截面参数 (28)
5.5 围岩基本参数 (28)
5.6 地层弹簧参数 (28)
5.7 荷载 (28)
5.7.1 围岩压力 (28)
5.8计算参数 (29)
5.8.1断面参数 (29)
5.9 材料截面参数 (30)
5.10 围岩基本参数 (30)
5.11 地层弹簧参数 (30)
5.12 荷载 (30)
5.12.1 围岩压力 (30)
6 计算成果 (31)
6.1 内力计算成果 (31)
6.1.1 内力图 (31)
6.1.2 当前工况的衬砌内力计算结果 (32)
6.2 配筋及正常使用极限状态验算相关参数 (34)
6.2.1 混凝土参数 (34)
6.2.2 钢筋参数 (34)
6.2.3 计算方法 (34)
6.3 配筋及正常极限状态验算结果 (34)
6.4 节点位移计算成果 (46)
6.4.1 变形图及矢量图 (46)
6.4.2 节点位移计算结果 (48)
7.配筋计算 (50)
结论 (53)
致谢 (54)
参考文献 (55)
前言
本设计是按照山东交通学院交通土建工程学院2016年毕业设计要求做的毕业设计，题目为高岭三号隧道分离式二车道隧道施工设计，通过查阅所学相关专业资料和文献以及对现场资料的收集整理，本文详细的论述了一个隧道前期地质勘察，测绘，相关资料整理，隧道平纵断面设计，隧道内轮廓线并对隧道主动的进行了衬砌内力计算，防排水设计，隧道支护设计。

毕业设计是大学本科教育培养目标实现的重要阶段，是毕业前的综合学习阶段，是深化，拓展，综合教学的重要过程是对大学期间所学专业知识的全面总结。

过去的四年使我已经对专业基础知识有了一定程度的了解，毕业设计前又对《隧道工程》、《隧道结构力学计算》等相关规范进行了细致的研究。

毕业设计期间在老师的帮助下，经过资料查阅、设计计算、计算书的撰写以及外文的翻译，加深了对新规范、规程、手册的相关内容的理解。

巩固了专业知识、提高了综合分析、解决问题的能力。

在绘图和计算式熟练的掌握了AutoCAD、Excel等辅助软件。

衬砌结构设计计算是本设计的主要内容，设计计算工作量大主要借助于Excel计算及辅助矫正。

由于自己的专业知识水平有限，难免有不妥和疏忽之处。

敬请各位老师批评指正。

1设计原始资料
1.1技术标准及设计标准规范
分离式双向行驶二车道（上下行分离），设计速度100km/h，设计交通量1300辆/h。

1、公路隧道通风照明设计规范
2、公路隧道施工技术细则
3、公路隧道施工技术规范(JTG+F60-2009)
4、TB10003-2005铁路隧道设计规范
5、JTG_D70-2004_公路隧道设计规范
6、GB_50086-2001_锚杆喷射混凝土支护技术规范
1.2隧道概况
高岭三号分离式单向行驶二车道隧道（上下行分离）。

高岭三号隧道右线起止桩号为YK64+461~YK65+211,设计长度为1150米，进、出洞口路面设计高程分别为261.397米，243.313米，最大埋深约272米左右，左线起止桩号为ZK64+505~ ZK65+220，设计长度为1130米，进、出洞口路面设计高程分别为，260.379米、243.203米，最大埋深约268米左右。

1.3隧道工程地质概况
高岭隧道群位于广西都安县北西约18KM处的岩溶峰丛中，勘测区域起止桩号为K61+600~K69+600全程约8KM，主要构筑物为高岭一号至五号隧道，五座隧道共占全长的约百分之九十二，其余均为路基。

本隧道群的隧道设计为双向分离式隧道。

2隧道总体设计
2.1 隧道平面线形设计
隧道平面线形总体上由路线总体布局控制，服从路线走向，但隧址区地质、地形、隧道洞口条件及进出口接线方案等也是需要考虑的必要因素。

本项目按照“地质选线”的原则，结合整体路线方案进行选线。

根据总体路线布局控制，选线时尽量避开采空区、煤系地层、滑坡体、断层等不良地质，以及避免出现隧道严重偏压、浅埋较长等现象。

特殊情况下，洞口段可采用合理的科学方法进行工程特殊处理。

（1）在满足路线平面布设要求的前提下，优先采用分离式隧道方案；当受地形条件限制时，隧道洞口段或短隧道采用小净距隧道。

（2）隧道一般采用直线线形，当需设置平曲线时其超高值一般不大于3%。

（3）分离式隧道布置平行双洞，为便于两洞间横通道设置，左右洞高差使横通道纵坡控制在5%以内。

（4）洞外接线与隧道线形相协调，满足“3S”要求；洞内线形技术指标满足停车视距和会车视距的要求。

2.2断面设计
隧道内纵断线形应考虑行车安全、运营通风规模、施工作业效率和排水要求，综合确定。

最小坡度：≥0.3%，最大坡度：一般要求，≤3%。

施工中出渣或材料运输的作业效率；运营期间车辆行驶的安全性和舒适性；运营通风的要求。

表2.1 隧道纵断面设计一览表
隧道名称洞门桩号长度坡度（%）/坡长（m）备注
高岭三号YK64+461~YK65+211525+2.6/525 ZK64+505~ ZK65+220
530+2.7/530
2.3断面设计
1.1.1公路隧道建筑限界设计
公路隧道建筑限界由车道宽度、侧向宽度、余宽、检修道或人行道组成。

如图1所示，各部分的取值见表1.
建筑限界高度，高速公路、一级公路、二级公路取5.0m；三、四级公路取4.5m。

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，一般可取1.5～2.0％。

当路面采用单面坡时，建筑限界底线与路面重合；当采用双面坡时，建筑限界底边线应水平置于路面最高处。

根据公路等级、设计速度以及交通量等资料便可设计出公路隧道建筑限界。

筑界限横断面宽度如下表：
表2-1建筑限界设置 (单位：m)
设计速度（km/h ） 车道宽度
W
侧向宽度L 检修道J 顶角宽度 左侧 右侧 左侧
右侧 左侧
右侧 100
3.75*2 0.50
1.00
0.75
0.75
0.50
1.00
内轮廓设计
5.00
4.00
2.50
4.00
2.50
0.75
1.00
1.00
1.00
0.50
1.00
2*3.75
根据三心圆，得出各断面内轮廓如下图：
74.76°
54.
02°54.
02°
21.76
°
1.25
6.
6
8.
18
2.75
4.4
8
4.48
R 1
.00路面标高
起拱线
15.02°
3隧道通风设计
3.1通风方式的确定
1）双向交通隧道，当符合下式条件时，宜设置机械通风
5106⨯≥∙N L
其中，L 表示隧道长度（m ），N 表示设计交通量（辆/h ）。

1150³1300=1495000>,应设置机械通风。

3.2需风量计算 3.2.1 co 排放量计算 Co 排放量应按下式计算：
()∑=∙∙∙∙∙∙∙∙⨯=n
m m m iv h d a CO CO
f N L f f f f q Q 16106.31
式中，CO Q 表示隧道全长CO 排放量（m 3/s ）；CO q 表示CO 基准排放量（m 3/辆²km ），
可取0.01 m 3/辆²km ；a f 考虑CO 的车况系数；d f 车密度系数；h f 考虑CO 的海拔高度系数；m f 考虑CO 的车型系数；iv f 考虑CO 的纵坡—车速系数；n 车型类比数；
5
106⨯
m N 相应车型的设计交通量（辆/h ），应按高峰小时交通量计算，还应考虑到上下行的
分配比例。

()∑=∙n
m m m f N 1
表示各种车型这算交通量的总和。

L 隧道长度（m ）。

交通量分解：
汽油车：小型客车：184小型货车：312 中型货车：180 柴油车：中型客车：198大型客车：211 大型货车：215
计算各工况下全隧道CO 排放量：
工况车速 （km/h ）
100
80
60
40
20
10
CO 排放量 （m³/s ）
0.0991 0.1031 0.1375 0.206 0.331 0.662
由上式可以看出当车速为10km/h 时，最大CO 排放量为0.662m ³/s 。

3.2.2稀释CO 需风量
稀释CO 的需风量：
60
0)(10⨯∙∙
=
T T
p p Q Q CO
CO req δ
=
)(CO req Q 隧道全长稀释CO 的需风量（m 3/s ）
0p 标准大气压（KN/m 2）:取101.325 KN/m 2
p 隧址设计气压（KN/m 2）:无实测值，按气象学公示求得101.831KN/m 2
0T 标准气温（K ）:取273K
T 隧道夏季的设计气温（K ）:273+20=293K
δ表示CO 设计浓度:100ppm
最后求得
=1070.007m 3/s
3.2.3烟雾排放量计算
烟雾排放量的计算
()∑=∙∙∙∙∙∙∙∙⨯=D
n m VI m m VI iv VI h d VI a VI VI f N L f f f f q Q 1
)()()()(6
106.31
式中，VI Q 表示隧道全长CO 排放量（m 2/s ）；VI q 表示烟雾基准排放量（m 2/辆²km ），可取2.5 m 2/辆²km ；)(VI a f 考虑烟雾的车况修正系数；d f 车密度系数；)(VI h f 考虑烟雾的海拔高度系数；)(VI m f 考虑烟雾的车型系数；)(VI iv f 考
虑烟雾的纵坡—车速系数；D n 柴油车车型类别数；m N 相应车型的设计交通量（辆
)
(CO req Q
/h ），应按高峰小时交通量计算，还应考虑到上下行的分配比例。

()∑=∙n
m VI m m f N 1
)(表示
各种车型这算交通量的总和。

L 隧道长度（m ）。

交通量分解：
汽油车：小型客车：170小型货车：315 中型货车：170 柴油车：中型客车：440大型客车：147 大型货车：58
工况车速 （km/h ）
70
60
40
20
10
烟雾量（m³/s ）
4.260 4.556
5.809 11.6178 23.2356
烟雾最大排放量=23.2356m ³/s 3.3.4稀释烟雾需风量
稀释烟雾的需风量
K Q Q VI
VI req
)(
)
(VI req Q 隧道全长稀释烟雾的需风量（m3/s ）
VI Q
K 烟雾设计浓度（m-1）:K=0.007
=3319.371m3/s
3.2.5稀释空气内异味的需风量
取每小时换气次数为5次，则有：
()s m n t L A Q r req /701.171536001150
5.1073=⨯⨯=⨯=
异
3.2.6考虑火灾时排烟的需风量
取火灾排烟风速为s m v r /3=，则需风量为：
()s
m v A Q r r req /5.32235.1073=⨯=⋅=火
结论，综合以上计算可知，本隧道通风量由稀释烟雾需风量决定，为=
re q Q
3319.371m3/s
3.3通风计算
3.3.1 计算条件
隧道长度：L=1150m 隧道断面积：Ar=107.5
隧道当量直径：Dr=9.5m 设计交通量：1300辆/h 大型车混入率：=19%
计算行车速度：s m h km v t /78.27/100== 需风量：=req Q 3319.371m 3/s
隧道设计风速：
s
m s m A Q v r
req r /8.10/2.11>==
隧址空气密度：ρ=1.2 kg /
3.3.2 隧道内所需升压力
)
(VI req Q
通风阻抗力
()
2
22/248.3352.1122.15.101150025.06.0121m n Pa v D L p r r r e r =⨯⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯++=∙∙⎪⎪⎭
⎫ ⎝
⎛∙++=∆ρλξ自然风阻力 Pa v D L
p n r r e m 25.234322.15.101150025.06.012122=⨯⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯++=∙∙⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛∙++=∆ρλξ 交通通风力 汽车等效阻抗面积
()()2
11883.10.137.519.05.013.219.011m A r A r A cl
cl cs cs m =⨯⨯+⨯⨯-=∙∙+∙∙-=ξξ
当s m h km v t /78.27/100==时， 隧道内车辆数
辆95.1478
.27360011501300=⨯⨯=n
()()
Pa
v v n A A p r t r m t 675.235.1578.2795.142
2.15.10788
3.122
2=-⨯⨯⨯=-∙∙∙=
∆ρ 因此，隧道内所需的升压力为：
Pa p p p p t m r 823.525675.2325.234248.334=-+=∆-∆+∆=∆
3.3.3 通风机所需台数
900型射流式风机每台的升压力为
Pa
v v A A v p j
r
r j j j 25.291.0259.3015.107636.0252.1122=⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯⨯⨯=⋅⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛-⋅⋅⋅=∆ηρ 台台242558.24225
.2823
.525≈==∆∆-∆+∆=
j t m r p p p p i
合计需要148台射流式风机，按每组2台布置，可布置141组共242台，间距为4.75
1120型射流风机所需台数 1120射流式风机每台的升压力为
Pa
v v A A v p j r
r j j j 99.491.0252.1115.10798.0302.1122=⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯⨯⨯=⋅⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛-⋅⋅⋅=∆ηρ 台台10637.10599
.4823
.525≈==∆∆-∆+∆=
j t m r p p p p i
合计需要106台射流式风机，按每组2台布置，可布置53组共106台，间距为10.84m 。

3.3.4 风机布置
合计需要106台射流式风机，按每组2台布置，可布置53组共106台，间距为10.84m 。

如图
4. 隧道照明设计
4.1 洞外接近段照明
4.1.1洞外亮度L20（S）的确定
若没有实测资料，设计时根据下表选取洞外亮度。

洞外亮度参照规范取值为4000cd/m2。

在洞口土建完成时，应采用黑度法进行洞外亮度实测。

实测值与设计值的误差。

如超出±25%，应调整照明系统的设计。

4.1.2洞外接近段长度确定
接近段长度应取洞外一个照明停车视距。

.照明停车视距可根据纵坡坡率及设计车速从规范表中取值。

表（m）
照明停车视距D
S
纵坡（%）-4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 100 179 173 168 163 158 154 149 145 142
80 112 110 106 103 100 98 95 93 90
60 62 60 58 57 56 55 54 53 52
40 29 28 27 27 26 26 25 25 25
4.2 洞内照明
入口段照明亮度
()220/5.2024500045.0m cd S L k L th =⨯=∙=
k 表示入口段亮度折减系数，可根据设计交通量与计算行车速度从规范中选取。

入口段亮度折减系数表
设计交通量N （辆/h ） k
计算行车速度v （km/h ）
双车道单向交通 双车道双向交通
100 80 60 40 ≥2400 ≥1300 0.045 0.035 0.022 0.012 ≤700
≤360
0.035
0.025
0.015
0.01
入口段长度
m h D D S th 216.132176.05
.15.8154154.110tan 5.1154.10
=--⨯=--
=
D s 照明停车视距，h 洞口内净空高度 入口段灯具布置
（1）入口段的照明由基本照明和加强照明两部分组成，前者的灯具布置应按中间段照明考虑，后者可用功率较大的灯具加强照明。

入口段的加强照明所用灯具，可以从洞口以内10m 处开始布设。

（2）入口段照明由基本照明和加强照明两部分组成，基本照明灯具布置与中间段相同，同样选用功率为150W 的夜灯（兼紧急照明，UPS 供电），灯具对称排列布置，加强照明由功率为400W 的加强灯组成，间距为0.8m ，入口段灯具从洞口以内10 m 处开始布置。

过渡段
在隧道照明中，介于入口段与中间段之间的照明区段称为过渡段。

其任务是 解决从入口段高亮度到中间段低亮度的剧烈变化给司机造成的不适应现象，使之能有充分的适应时间。

过渡段由TR1，TR2，TR3 三个照明段组成。

th tr th tr th tr L L L L L L 035.0,1.0,3.0321=== 4.3.2.2过渡段长度计算
根据计算行车速度可按下表取值
过渡段照明措施
TR1段照明：基本照明于中间段相同，加强照明由250W 功率的加强灯间距2m 对称排列布置。

TR2段照明：基本照明与中间段相同，加强照明由功率为250W 的加强灯组成，对称排列布置，间距8m，均匀布置在基本照明之间。

TR3段照明：采用基本照明，不设加强照明。

出口段
一般规定
在单向交通隧道中，应设置出口段照明；出口段长度宜取60m，亮度宜取中间段亮度的5倍。

在双向交通隧道中，可不设出口段照明。

具体设计
基本照明设置与中间段相同，加强照明为功率为400W 的加强灯，设置数量与基本照明灯相同。

中间段
中间段亮度指标
中间段照明的基本任务是保证停车视距，中间段的照明水平与空气透过率（即通风条件）、行车速度以及交通量等因素有关。

在正常通风条件下，可根据计算行车速度、交通条件等选择中间亮度L in。

（因此在照明设计时应首先确定中间段亮度Lin）中间段亮度可根据计算行车速度与交通量等按下表取值。

中间段亮度in
L表
计算行车速度（km/h）
Lin(cd/m2)
双车道单向交通N>2400辆/h
双车道双向交通N>1300辆/h
双车道单向交通N≤2400辆/h
双车道双向交通N≤1300辆/h
100 9.0 4
80 4.5 2
60 2.5 1.5
40 1.5 1.5
当双车道单向交通700辆/h<N<2400辆/h，双车道双向交通360辆/h<N<1300辆/h 且通过隧道的行车时间超过135s时，可按上表的80%取值。

人车混合通行的隧道中，中间段亮度不得低于2.5 cd/m2。

隧道两侧墙面2m 高范围内，宜铺设反射率不小于0.7的墙面材料。

根据《公路隧道通风照明设计规范》，中间段照明为9cd/m 2，中间段的照明选用功率为150W 的夜灯（兼紧急照明，UPS 供电），灯具对称排列布置，灯具横向安装范围为行车道左右5.5 m 处，安装高度为距路面5.1 m ，纵向间距为5 m ，灯具纵向与路面保持水平，横向倾角为10°。

如图
4.3 照明计算
4.3.1 中间段照明计算
中间段照明计算表
光源 低压钠灯 路面类型 水泥砼路面 功率 150W 路面宽度 W=12.75m 灯具 TG87 灯具安装方式 对称排列布置 灯具利用系数 η=0.4 灯具间距 S=6m 灯具光通量 Φ= 15000 lm
灯具养护系数
M=0.7
灯具布置系数
本设计为对称布置N=2
路面平均水平照度计算
lx WS MN E av 804.1096
75.1227.0150004.0=⨯⨯⨯⨯==ηφ
路面亮度计算
根据《公路隧道通风照明设计规范》可知，对于水泥砼路面，平均亮度和平均照度之间的关系可按下式计算：
()
13~10av
av E L =
本设计取换算系数为11，
22/9/982.911804
.10911m cd m cd E L av av >===
4.3.2 入口段照明计算
本段照明有基本照明和加强照明组成，基本照明的照度和亮度与中间段相同，加强段照明计算见下表。

入口段照明计算表
光源 高压钠灯 路面类型 水泥砼路面 功率 400W 路面宽度 W=12.75m
灯具 TG87 灯具安装方式 对称排列布置 灯具利用系数 η=0.4 灯具间距 S=0.8m 灯具光通量 Φ=40000 lm
灯具养护系数
M=0.7
灯具布置系数
本设计为对称布置N=2
加强照明对路面的平均水平照度为：
lx WS MN E av 08.21968
.075.1227.0400004.0=⨯⨯⨯⨯=='ηφ
2/64.19911
08.219611m cd E L av av
===' 22/5.202/62.20998.964.199m cd m cd L av >=+=
4.3.3 过渡段照明计算
R1过渡段照明计算，加强照明计算资料如下表
光源 高压钠灯 路面类型 水泥砼路面 功率 250W 路面宽度 W=12.75 灯具 TG87 灯具安装方式 对称排列布置 灯具利用系数 η=0.4 灯具间距 S=2.0m 灯具光通量 Φ= 25000 lm
灯具养护系数
M=0.7
灯具布置系数
本设计为对称布置N=2
加强照明对路面的平均水平照度为： lx WS MN E av 02.5492
75.1227.0250004.0=⨯⨯⨯⨯=='ηφ
2/94.4911
02.54911m cd E L av av
==='
接近与22/75.60/89.5998.991.49m cd m cd L av =+=
TR2过渡段照明计算，加强照明计算资料如下表
光源 高压钠灯 路面类型 水泥砼路面 功率 250W 路面宽度 W=9.5 灯具 TG87 灯具安装方式 对称排列布置 灯具利用系数 η=0.4 灯具间距 S=8m 灯具光通量 Φ= 25000 lm
灯具养护系数
M=0.7
灯具布置系数
本设计为对称布置N=2
加强照明对路面的平均水平照度为：
lx WS MN E av 25.1378
75.1227.0250004.0=⨯⨯⨯⨯=='ηφ
2/48.1211
25.13711m cd E L av av
===' 22/25.20/46.2298.948.12m cd m cd L av ≥=+= 4.3.4 出口段照明计算
出口段照明计算表如下：
光源 高压钠灯 路面类型 水泥砼路面 功率 400W 路面宽度 W=12.75m 灯具 TG87 灯具安装方式 对称排列布置 灯具利用系数 η=0.4 灯具间距 S=4.0m 灯具光通量 Φ=40000 lm
灯具养护系数
M=0.7
灯具布置系数
本设计为对称布置N=2
加强照明对路面的平均水平照度为： lx WS MN E av 22.4394
75.1227.0400004.0=⨯⨯⨯⨯=='ηφ
2/93.3911
22.43911m cd E L av av
===' 22/45/91.4998.993.39m cd m cd L av ≥=+=
5隧道衬砌设计
5.1初期支护
隧道施工过程中，隧道初期支护可以迅速封闭围岩，避免围岩因为长时间的裸露，
受水、空气等影响发生风化、水化而发生坍塌。

隧道初期支护是确保施工安全的关键，
它能充分发挥围岩自身的承载能力，并和二次衬砌共同形成结构承担荷载。

初期支护一
般由锚杆、喷射混凝土、钢架、钢筋网等其他的组合组成。

初期支护施作后即成为永久
性承载结构的一部分，他以为演共同构成了永久性的隧道结构承载体系。

喷锚支护具有
灵活性、及时性、深入性、柔性等特点。

锚杆的支护效应有支撑围岩、加固围岩、提高
层间摩阻力，形成“组合梁”、及“悬吊”作用。

喷射混凝土有支撑围岩、“卸载”作用、填
平补强围岩、覆盖围岩表面、阻止围岩松动及分配外力的作用。

本隧道喷锚设计将工程
类比法与监控量测法结合起来，来保障施工的进度与安全。

根据工程类比，选择支护参
数、支护设计及及施工方法，而监控量测用来调整支护参数，修正支护设计。

由工程类
比法，结合《公路隧道设计规范》，可得到隧道不同区段的初期支护参数。

表3.1-1 初期支护参数表
喷射砼厚度（cm）锚杆（m）钢筋网钢拱架围岩级
别
拱墙仰拱位置长度间距杆体材料
III 15 —拱墙 3.0 1.2 20Mnsi钢筋拱、墙
—
@25³25 IV 20 —拱墙 4.0 1.0 20Mnsi钢筋拱、墙
—
@20³20
其他参数、锚杆见衬砌断面图。

5.2二次衬砌
二次衬砌采用现浇模铸混凝土，利用荷载结构法进行衬砌内力计算和验算。

二次衬砌厚度见下表：
表3.2-1 二次衬砌参数表
围岩级别 拱墙混凝土（cm ）
仰拱混凝土（cm ）
砼级别 钢筋种类 钢筋直径 钢筋面积（mm2）
III
45 45 C20 — — — IV 50.钢筋混凝土 50 C25 HRB335 25 1473 V 60.钢筋混凝土 60.钢筋混凝土 C25 HRB335 25 1964 V 级浅埋 60.钢筋混凝土 60.钢筋混凝土 C25 HRB335 25 1945 V 级超浅埋
60.钢筋混凝土
60.钢筋混凝土
C25
HRB335
25
2454
注：钢筋面积为纵每米断面的面积。

其他参数详见衬砌结构图。

工程类比法：
工程类比法主要是在根据工程勘察划分围岩级别的基础上，依据工程断面尺寸或隧道毛跨，结合已建类似工程经验，直接确定锚喷支护参数与施工的方法。

工程类比法是目前应用最广的方法，在工程设计中占主导地位。

工程对比法通常有直接对比法和间接对比法两种。

长滩隧道围岩由Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级围岩组成，在洞口段是由Ⅳ、Ⅴ级围岩组成的浅埋段，洞身段为Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级围岩组成的深埋段，根据“工程岩体分级”和“锚喷支护参数表”，确定其支护参数如下表：
表3.2-2 分离式隧道洞口浅埋加强段支护参数表
项目
Ⅴ级围岩
Ⅳ级围岩 衬砌类型 Sa5t Sa5y S4a 初期支护 C20喷砼 24cm 24cm 22cm Φ6.5钢筋网
@20³20 @20³20 @25³25 Φ22药卷锚
杆
@50³120cm, R25N,L=3.5m
@60³120cm, L=3.5m @80³120cm, L=3.0m 预留变形量（cm ） 12
10
10
二次衬砌拱墙
55cmC25钢筋砼
50cmC25钢筋砼
45cmC25钢筋砼
V 30
— 拱墙
5.0 0.8
20Mnsi 钢筋
拱、墙（双层） @20³20
—
V 浅埋
30
— 拱墙
5.0 0.8
20Mnsi 钢筋
拱、墙（双层） @20³20 拱、墙、仰拱
仰拱55cmC25钢筋砼50cmC25钢筋砼45cmC25钢筋砼
辅助施工措施超前大管棚/超前
小导管超前大管棚/超前小
导管
超前小导管
初期支护加劲措施18工字钢@50cm 18工字钢@60cm 16工字钢@80cm
表3.2-3 分离式隧道洞身深埋段支护参数表
项目Ⅲ级围岩Ⅳ级围岩Ⅴ级围岩
衬砌类型S3 S4b/S4c S5
初期支护C20喷砼10cm 18cm/18cm 22cm Φ6.5钢
筋网
@25³25cm(局部) @25³25cm @20³20cm
Φ22药
卷锚杆
@120³120cm,
L=2.5m
@100³120cm/
@100³120cm,
L=2.5m
@80³120cm,
L=3.5m
预留变形量（cm） 3 6/6 12 二次衬砌拱墙35cmC25素砼40cm/40cmC25素砼45cmC25素砼仰拱/ 40cmC25素砼/无45cmC25素砼辅助施工措施/ 超前锚杆/超前锚杆超前小导管初期支护加劲措施/ 格栅拱@100cm/格栅
拱@100cm
格栅拱@80cm 5.3断面参数
断面模型图
隧道断面类型：两车道标准断面设仰拱(二衬)__分离式隧道
隧道断面参数表
参数名参数值
拱部圆弧半径R1 5.000 m
侧墙圆弧半径R2 8.500 m
侧墙与仰拱连接段圆弧半径R3 1.000 m
仰拱圆弧半径R4 15.000 m
侧墙结构高度H2' 1.600 m
拱顶厚度D1 0.500 m
侧墙结构顶部厚度D2 0.500 m
侧墙结构底部厚度D3 0.500 m
侧墙与仰拱连接段处的厚度D4 0.500 m
仰拱底部厚度D5 0.500 m 5.4材料截面参数
材料参数表
材料名称重度γ
kN/m^3 弹性模量
MPa
泊松比板厚
m
二衬梁22.000 29500.000 0.200
初衬梁22.000 29500.000 0.200
中墙平面23.000 33500.000 0.250 1.000
截面参数表
截面名称面积A
m^2 惯性矩Iz
m^4
惯性矩Iz
m^4
500 0.500 0.010 0.042 说明：截面名称代表截面的厚度或半径，单位mm。

5.5围岩基本参数
围岩基本信息参数表
围岩分级重度γ(kN/m3) 计算内摩擦角(°) 坚固系数
Ⅳ级26.000 74.000 5.00 5.6地层弹簧参数
弹性抗力系数：1500.000 MPa/m
5.7荷载
5.7.1 围岩压力
围岩压力计算方法：深浅埋隧洞。

计算参数：
隧洞埋深：20.000 m
水平侧压力与垂直压力的比：0.300
滑面的摩擦角θ/计算摩擦角φ：0.900
( 其他围岩信息请参考“围岩基本信息参数表”)
围岩压力：
垂直均布压力q：149.760 kN/m^2
左上水平侧压力e1：44.928 kN/m^2
左下水平侧压力e1'：44.928 kN/m^2
右上水平侧压力e2：44.928 kN/m^2
右下水平侧压力e2'：44.928 kN/m^2
5.8计算参数
5.8.1断面参数
断面模型图
隧道断面类型：两车道标准断面设仰拱(二衬)__分离式隧道
隧道断面参数表
参数名参数值
拱部圆弧半径R1 5.000 m
侧墙圆弧半径R2 8.500 m
侧墙与仰拱连接段圆弧半径R3 1.000 m
仰拱圆弧半径R4 15.000 m
侧墙结构高度H2' 2.000 m
拱顶厚度D1 0.500 m
侧墙结构顶部厚度D2 0.500 m
侧墙结构底部厚度D3 0.500 m
侧墙与仰拱连接段处的厚度D4 0.500 m
仰拱底部厚度D5 0.500 m
5.9材料截面参数
材料参数表
材料名称重度γ
kN/m^3 弹性模量
MPa
泊松比板厚
m
二衬梁22.000 29500.000 0.200
初衬梁22.000 29500.000 0.200
中墙平面23.000 33500.000 0.250 1.000
截面参数表
截面名称面积A
m^2 惯性矩Iz
m^4
惯性矩Iz
m^4
500 0.500 0.010 0.042 说明：截面名称代表截面的厚度或半径，单位mm。

5.10围岩基本参数
围岩基本信息参数表
围岩分级重度γ
(kN/m3) 计算内摩擦角
(°)
坚固系数
Ⅲ级24.000 65.000 5.00 5.11地层弹簧参数
弹性抗力系数：850.000 MPa/m
5.12荷载
5.12.1 围岩压力
围岩压力计算方法：深浅埋隧洞。

计算参数：
隧洞埋深：20.000 m
水平侧压力与垂直压力的比：0.000
滑面的摩擦角θ/计算摩擦角φ：0.900
( 其他围岩信息请参考“围岩基本信息参数表”)
围岩压力：
垂直均布压力q：69.120 kN/m^2
左上水平侧压力e1：0.000 kN/m^2
左下水平侧压力e1'：0.000 kN/m^2
右上水平侧压力e2：0.000 kN/m^2
右下水平侧压力e2'：0.000 kN/m^2
6计算成果
分析方法：分析设计
施工步0
6.1 内力计算成果
6.1.1 内力图
弯矩图
剪力图
轴力图
6.1.2 当前工况的衬砌内力计算结果
衬砌内力计算结果
单元
轴力N (kN)
弯矩M (kN.m )
剪力Q (kN)
单元
轴力N (kN)
弯矩M (kN.m )
剪力Q (kN)
0 384.31 -21.12 57.24 63 326.60 -17.52 23.14 1 379.62 -8.53 43.41 64 331.03 -12.06 20.72 2 375.40 0.76 30.93 65 335.38 -7.29 17.56 3 371.90 6.79 21.21 66 339.64 -3.30 14.46 4 369.05 10.33 13.51 67 343.78 -0.02 11.94 5 366.16 12.42 5.71 68 347.72 2.73 10.19 6 363.26 12.83 -2.49 69 351.42 5.14 9.21 7 360.62 11.55 -7.79 70 354.82 7.38 8.77 8 357.89 9.53 -8.49 71 357.89 9.52 8.49 9 354.82 7.38 -8.77 72 360.62 11.55 7.79 10 351.42 5.14 -9.21 73 363.27 12.83 2.50 11 347.72 2.73 -10.19 74 366.16 12.42 -5.70 12 343.77 -0.02 -11.94
75
369.38 9.92 -14.28 13 339.64 -3.30 -14.47 76 372.59 5.78 -23.12 14 335.38 -7.29
-17.56 77
375.76 0.15 -32.11 15 331.03 -12.06 -20.73 78 379.63 -8.54
-43.40
16 326.60 -17.52 -23.14 79 384.31 -21.13 -57.23 17 322.07 -23.34 -23.58 80 392.29 -32.98 -37.22 18 317.34 -28.82 -20.40 81 399.65 -37.61 0.73 19 312.23 -32.92 -12.57 82 401.08 -35.25 24.43 20
306.71 -35.15 -5.44
83
398.92 -29.10 40.91
21 300.84 -35.69 0.95 84 392.93 -18.05 57.56
22 294.70 -34.73 6.59 85 382.14 -1.34 76.01
23 288.38 -32.46 11.45 86 375.90 16.00 62.55
24 281.96 -29.09 15.52 87 376.73 27.21 27.14
25 275.48 -24.79 18.85 88 377.95 31.01 3.32
26 269.00 -19.73 21.43 89 379.39 30.04 -11.12
27 262.63 -14.12 23.27 90 380.92 26.34 -18.48
28 256.43 -8.14 24.39 91 382.43 21.42 -20.86
29 250.49 -1.97 24.82 92 383.86 16.30 -20.06
30 244.85 4.22 24.59 93 385.16 11.61 -17.47
31 239.59 10.28 23.76 94 386.34 7.61 -14.05
32 234.76 16.06 22.36 95 387.37 4.43 -10.50
33 230.41 21.43 20.46 96 388.24 2.16 -7.37
34 226.59 26.26 18.10 97 388.93 0.63 -4.84
35 223.35 30.45 15.35 98 389.50 -0.34 -2.94
36 220.71 33.91 12.28 99 389.94 -0.91 -1.62
37 218.70 36.57 8.95 100 390.26 -1.22 -0.79
38 217.36 38.37 5.45 101 390.47 -1.35 -0.32
39 216.68 39.29 1.83 102 390.57 -1.41 -0.08
40 216.68 39.29 -1.83 103 390.57 -1.41 0.08
41 217.36 38.37 -5.45 104 390.47 -1.35 0.32
42 218.71 36.57 -8.96 105 390.26 -1.22 0.79
43 220.71 33.91 -12.28 106 389.94 -0.91 1.62
44 223.35 30.45 -15.35 107 389.50 -0.35 2.94
45 226.59 26.26 -18.10 108 388.93 0.63 4.84
46 230.41 21.43 -20.46 109 388.24 2.15 7.37
47 234.76 16.06 -22.36 110 387.39 4.38 10.45
48 239.59 10.28 -23.76 111 386.38 7.49 13.94
49 244.85 4.22 -24.59 112 385.18 11.54 17.43
50 250.49 -1.97 -24.82 113 383.86 16.30 20.06
51 256.44 -8.14 -24.39 114 382.43 21.42 20.86
52 262.63 -14.12 -23.27 115 380.92 26.34 18.48
53 269.00 -19.73 -21.43 116 379.39 30.04 11.12
54 275.48 -24.79 -18.85 117 377.95 31.02 -3.32
55 281.98 -29.10 -15.51 118 376.73 27.21 -27.14
56 288.42 -32.48 -11.42 119 375.90 16.00 -62.55
57 294.72 -34.74 -6.57 120 382.14 -1.33 -76.01
58 300.85 -35.69 -0.95 121 392.93 -18.05 -57.55
59 306.72 -35.15 5.44 122 398.92 -29.09 -40.91
60 312.24 -32.92 12.57 123 401.08 -35.24 -24.43
61 317.34 -28.82 20.40 124 399.65 -37.60 -0.72
62 322.07 -23.34 23.58 125 392.29 -32.97 37.23
极值表
极值类型单元ID 轴力N(kN) 弯矩
M(kN.m)
剪力Q(kN) 最大轴力82 401.08 -35.25 24.43
最大弯矩39 216.68 39.29 1.83
最大剪力85 382.14 -1.34 76.01 6.2 配筋及正常使用极限状态验算相关参数
6.2.1 混凝土参数
混凝土标号：C25
受压区保护层厚度：35.0mm
受拉区保护层厚度：35.0mm
混凝土参数折减系数：
弹性模量Ec折减系数：1.00
抗压(极限强度)Ra折减系数：1.00
弯曲抗压(极限强度)Rw折减系数：1.00
抗拉(极限强度)Rl折减系数：1.00
6.2.2 钢筋参数
钢筋类型：HRB335(d=8～25mm)
钢筋类型：光面钢筋。

钢筋直经：22.0 mm。

钢筋参数折减系数：
弹性模量Eg折减系数：1.00
抗拉强度标准值(fstk)折减系数：1.00
抗压强度设计值(fscd)折减系数：1.00
抗拉强度设计值(fstd)折减系数：1.00
6.2.3 计算方法
按单一安全系数极限状态设计方法计算。

配筋方式：对称配筋。

6.3 配筋及正常极限状态验算结果
配筋及正常极限状态验算结果表
单元N
(k
N)
M
(k
N
²
A
g
(
m
A
g'
(
m
ρ
(
%
ρ
'
(
%。