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1、 贵州六盘高速公路吴家寨隧道左线六盘端初步设计 贵州六盘高速公路贵州六盘高速公路 吴家寨隧道左线六盘端初步设计吴家寨隧道左线六盘端初步设计 摘要摘要 随着科技的发展、社会的不断进步，高速公路的重要性越来越显著，而作为公 路的一部分隧道，对于施工和设计的要求也越来越高。本设计课题为高速公路 隧道，重点研究新奥法施工。 贵州六盘高速公路吴家寨隧道为分离式单向行驶两车道隧道，左线全长 298m，围岩的基本情况为：级围岩长 155m；级围岩长 90m；级围岩长 53m。 隧道洞门设计成翼墙式洞门；隧道采用新奥法施工，隧道衬砌采用复合式衬砌； 隧道开挖、级围岩使用全断面开挖法，级围岩使用台阶分部开挖法，
2、采用钻 爆法开挖；隧道的辅助施工方法有超前小导管注浆和超前锚杆；隧道通风方式为自 然通风。 隧道经过多次计算和验算后，洞门、衬砌、照明和通风合格，可以正常施工。 关键词：隧道； 新奥法； 围岩； 复合式衬砌 贵州六盘高速公路吴家寨隧道左线六盘端初步设计 THE PRELIMINARY DESIGN OF THE LEFT LANE OF THE WUJIAZHAI TUNNEL IN GUIZHOU LIUPAN EXPRESSWAY ABSTRACT With the development of science and technology, social progress, the im
3、portance of highway becoming more and more obvious, and as part of the road - the tunnel, for construction and design requirements have become more sophisticated. The design issues for highway tunnels, focuses on the construction of New Austrian Tunneling Method（NATM）. The left lane of the tunnel Wu
4、jiazhai in Guizhou Liupan Expressway separate one-way traffic for the two-lane tunnel, a total length of the left hand lane 298m, The basic situation of the surrounding rock：grade rock long 155m; grade rock long 90m; grade rock long 53m. Portal designed wing of the tunnel wall Portal; Tunnel NATM co
5、nstruction, tunnel lining using cmposite lining; tunnel excavation , -class surrounding the use of full-face excavation method, grade level divisions surrounding the use of open digging method, using drill and blast excavation method; tunnel construction methods of supporting small catheter advanced
6、 and ahead of grouting bolt; tunnel ventilation for natural ventilation. After several rounds of the tunnel after the calculation and checking, portal, lining, lighting and ventilation qualified to normal construction. Key words: tunnel; New Austrian Tunneling Method; rock; cmposite lining 贵州六盘高速公路吴
7、家寨隧道左线六盘端初步设计 目录 第 1 章 设计原始资料.1 1.1 采用的技术标准及设计标准规范 1 1.1.1 主要技术标准1 1.1.2 主要设计标准规范1 1.2 工程概况 1 1.3 工程地质概况.1 第 2 章 总体设计.3 2.1 选址的考虑.3 2.2 洞口选择及线形考虑.3 2.3 纵断面设计 4 2.4 横断面设计 4 2.4.1 建筑限界.4 2.4.2 紧急停车带及横向通道5 2.4.3 内轮廓设计5 第 3 章 洞门设计及强度与稳定性验算.6 3.1 洞口段地质评价 6 3.1.1 六盘水端6 3.1.2 盘县端6 3.2 洞门设计 6 3.2.1 洞门类型选择6
8、3.2.2 洞门设计6 第 4 章 衬砌设计.10 4.1 初期支护 10 贵州六盘高速公路吴家寨隧道左线六盘端初步设计 4.2 二次衬砌 11 4.3 围岩压力的计算 13 4.3.1 断面参数确定.13 4.3.2 计算垂直均布压力：.13 4.3.2 浅埋和深埋隧道的分界：15 4.3.3 围岩压力计算.16 第 5 章 防排水设计.20 5.1 防排水要求 20 5.2 防排水的原则.20 5.3 本隧道的防排水措施.21 5.3.1 防水措施21 5.3.2 排水措施21 5.3.3 衬砌的排水措施：22 5.3.4 洞口排水设计：23 第 6 章 通风照明设计.24 6.1 通风
9、24 6.1.1 通风计的标准：.24 6.1.2 需风量计算：25 6.1.3 确定通风方式；28 6.2 照明设计 29 6.2.1 照明设计的选择和布置.29 6.2.2 照明计算.30 6.2.3 照明设计：.33 第 7 章 隧道路面设计.37 第 8 章 施工设计.39 8.1 施工准备 39 8.2 辅助施工方法 39 8.2.1 超前锚杆40 贵州六盘高速公路吴家寨隧道左线六盘端初步设计 8.2.2 超前小导管注浆40 8.3 施工设计.42 8.3.1 总体方案和部署42 8.3.2 洞口施工42 8.3.3 隧道内施工43 8.4 现场监控量测 54 8.4.1 施工的监控
10、量测.54 8.4.2 监控量测的任务.54 8.4.3 监控量测的内容和方法.54 8.4.4 营运阶段的监控量测.56 参考文献.57 致谢.58 附录 A：衬砌结构验算电算结果59 贵州六盘高速公路吴家寨隧道左线六盘端初步设计 第 0 页 共 86 页 第 1 章 设计原始资料 1.1 采用的技术标准及设计标准规范 1.1.1 主要技术标准 （1）隧道按规定的远期的交通量设计，采用分离式单向行驶两车道隧道（上、下 行分离） 。 （2）隧道设计车速，隧道几何线形与净空按 100km/h 设计，隧道照明设计速度按 照 100km/h 设计。 1.1.2 主要设计标准规范 （1） 公路隧道设计
11、规范 JTJ026-90； （2） 公路隧道通风照明设计规范 JTJ026.1-1999； （3） 公路工程技术标准 JTJ001-97； （4） 公路工程抗震设计规范 JTJ004-89； （5） 锚杆喷射混凝土支护技术规范 GB50086-2001； （6） 地下工程防水技术规范GB50108-2001； （7） 隧道围岩级别按公路隧道设计规范 JTJ026-90。 1.2 工程概况 吴家寨隧道为分离式短隧道，隧道轴线走向 234，左线隧道进口桩号为 K26+260，出口桩号为 K26+558，隧道底高程为 1190.91184.5m，隧道宽 10.75m，高 5.0m，全长 298m；右
12、线隧道进口桩号为 YK26+292，出口桩号为 YK26+558，隧道底 高程为 1189.31183.4m，隧道宽 10.75m，高 5.0m，全长 266m。隧道最大埋深位于 K26+460，最大埋深 71.1m，隧道纵坡整体为一单坡，纵坡坡度为-1.80%。 1.3 工程地质概况 该隧道洞口六盘水端隧道围岩级别为级，岩性为强风化下带弱风化玄武岩为主， 岩石柱状节理很发育，岩质较硬，完整性差。盘县端隧道围岩级别为级岩性为强风 化下带弱风化玄武岩为主，岩石柱状节理很发育，岩质较硬，完整性差。隧道 K26+295K26+349 段围岩级别为级，岩性为弱风化玄武岩，属硬质岩，岩石柱状 贵州六盘高
13、速公路吴家寨隧道左线六盘端初步设计 第 1 页 共 86 页 节理较发育，裂隙块状结构镶嵌碎裂结构，节理裂隙面结合一般，岩质硬坚硬， 较完整。K26+504K26+540 段围岩级别为级，岩性为弱风化玄武岩，属硬质岩， 岩石柱状节理较发育，裂隙块状结构镶嵌碎裂结构，节理裂隙面结合一般，岩质 硬坚硬，较完整。K26+349K26+504 段围岩级别为级，岩性为弱风化、微风化 玄武岩，属硬质岩，岩石柱状节理不发育，块状整体结构岩体，较完整。 表表 1-1 各类围岩主要物理力学指标表各类围岩主要物理力学指标表 围岩级别围岩级别 力学指标力学指标 备备 注注 密度 (103kg/m3)2.502.60
14、2.602.802.702.90 弹性抗力系数 K(MPa/m)4005001000120014001600 弹性模量(静态) E(Gpa)8.010.015.020.025.030.0 泊松比 0.250.200.200.150.160.12 计算内摩擦角 ()505455606065 容许承载力 。(kPa)150020002600300030003500 饱和抗压强度 Rb (Mpa)12.020.035.060.050.080.0 摩擦系数 f(圬工与围岩)0.450.550.60 、级围岩为表面不光滑 时 详细地质情况参见隧道纵断面设计图。 贵州六盘高速公路吴家寨隧道左线六盘端初步设
15、计 第 2 页 共 86 页 第 2 章 总体设计 2.1 选址的考虑 隧道总体设计应遵循以下原则： （1）在地形、地貌、地质、气象、社会人文和环境等调查基础上，综合必选隧道 各轴线方案的走向、平纵线形、洞口位置等，提出推荐方案。地质 条件很差时，特长 隧道的位置应控制路线走向，以避开不良地质地段；长隧道位置亦应尽可能避开不良 地质地段，并与路线走向综合考虑；中、短隧道可服从路线走向。 （2）根据公路等级和设计速度确定车道数和建筑界限。在满足隧道功能和结构受 力良好的前提下，确定经济合理的断面内轮廓。隧道内外、纵线形应协调，以满足行 车的安全、舒适要求。 （3）根据隧道长度、交通量及其构成、交
16、通方向及环保要求等，选择合理的通风 方式，确定通风、照明、交通监控等机电设施的设置规模。必要时特长隧道应做防灾 专项设计。 （4）应结合公路等级、隧道长度、施工方法、工期和运营要求，对隧道内外防排 水系统、消防给水系统、辅助通道、弃渣处理、管理设施、交通工程设施、环境保护 等做综合考虑。 （5）当隧道与相邻建筑物互有影响是，应在设计与施工中采取必要的措施。 吴家寨隧道位置选择包括洞身位置和洞口位置的选择两项，主要以地形、地质为主 等进行综合考虑，宜首先排除显著不良地质地段，按地形条件拟定隧道及接线方案， 在进行深入的地址调查，综合各方面因素，选定隧道位置。 2.2 洞口选择及线形考虑 （1）隧
17、道洞口位置应根据地形、工程地质及水文地质情况，着重考虑隧道仰坡、 边坡的稳定，保证施工及运营的安全，并结合洞口有关工程及施工条件，综合研究比 选确定。一般情况隧道宜早进洞、晚出洞。 （2）洞口端岩层为二叠系峨眉山玄武岩组（P2）地层，岩性为强风化下带弱风 化玄武岩为主，岩石柱状节理很发育，充填铁锰质、泥质，岩体破碎多呈块状、碎石 贵州六盘高速公路吴家寨隧道左线六盘端初步设计 第 3 页 共 86 页 状，碎裂状或裂隙块状结构，岩质较硬，完整性差，未见断层等构造发育，但洞口附 近主要为强风化玄武岩下带，岩石柱状节理裂隙发育，对进口段边坡稳定性有一定影 响，应进行防护。 （3）隧道洞口及洞身基本在
18、基岩中通过，对地面影响甚微，即使在埋深小的地段， 只要及时支护，也不会产生地面塌陷等地质灾害。洞身围岩主要为弱微风化岩层， 为弱透水层，且隧道地处孤山，无地表水体，隧道开挖及运营过程中不会产生疏干地 表水等危害。 因此，吴家寨隧道根据上述分析，并结合地质图，本隧道洞口及洞身基本在基岩 中通过，隧道围岩较好，隧道选线条件较宽松。隧道左线六盘水端洞口设置在 K26+260，盘县端洞口设置在 K26+558；右线六盘水端洞口设置在 YK26+292，盘县端 洞口设置在 YK26+558。隧道为小曲率隧道，详细情况参见吴家寨隧道（地质）平面图。 2.3 纵断面设计 本隧道的基本坡道形式设为单坡。坡道形
19、式的选择依据和纵坡坡度的主要控制因素 为通风问题和对汽车行驶的利害。隧道的纵坡以不防碍排水的缓坡为宜，坡度过大， 对汽车行驶、隧道施工和养护管理都不利。单向通行的隧道设计成单坡对通风是非常 有利的，因汽车都是单坡行驶，发动机产生的有害气体少，对通风也很有利。因此， 吴家寨隧道纵坡整体设计为单坡，纵坡坡度为-1.80%。 2.4 横断面设计 2.4.1 建筑限界 吴家寨隧道的建筑限界按 100km/h 时速设计，建筑限界取值如下： 建筑限界横断面宽度如下表： 表表2-1 建筑限界设置建筑限界设置 （单位：m） 侧向宽度检修道J顶角宽度 设计速度 （km/h） 车道宽度W 左侧右侧左侧右侧左侧右侧
20、 1002x3.750.501.000.750.750.500.50 贵州六盘高速公路吴家寨隧道左线六盘端初步设计 第 4 页 共 86 页 隧 道 中 心 线 行 车 道 中 心 线 图 2-1 隧道建筑界限 （单位：cm） 2.4.22.4.2 紧急停车带及横向通道 鉴于本隧道属于短隧道，所以本隧道不设置紧急停车带和横向通道。 2.4.32.4.3 内轮廓设计 根据建筑限界，利用三心圆法，得出隧道断面内轮廓图如下： O O O O O R3=100 起拱线 行 车 道 中 心 线 隧 道 中 线 图2-2 隧道内轮廓线 （单位：cm） 贵州六盘高速公路吴家寨隧道左线六盘端初步设计 第 5
21、页 共 86 页 第 3 章 洞门设计及强度与稳定性验算 3.1 洞口段地质评价 3.1.1 六盘水端 根据隧道地质纵断面图，隧道六盘水端洞口位于斜坡上，洞口附近隧道轴线与地 形线呈47度角相交，斜坡自然坡度约42，洞口端岩层为二叠系峨眉山玄武岩组 （P2）地层，岩性为强风化下带弱风化玄武岩为主，岩石柱状节理很发育，充填铁 锰质、泥质，岩体破碎多呈块状、碎石状，碎裂状或裂隙块状结构，岩质较硬，完整 性差，未见断层等构造发育，但洞口附近主要为强风化玄武岩下带，岩石柱状节理裂 隙发育。 3.1.2 盘县端 隧道盘县端洞口位于陡坡上，洞口附近隧道轴线与地形线基本正交，山坡自然坡 度约72。盘县端洞口
22、岩层为二叠系峨眉山玄武岩组（P2）地层，岩性为强风化下 带弱风化玄武岩为主，岩石柱状节理很发育，岩体破碎多呈块状、碎石状，碎裂状 结构或裂隙块状结构，未见断层等构造发育，但洞口附近主要为强风化玄武岩下带， 岩石柱状节理裂隙发育，对进口段边坡稳定性有一定影响。 3.2 洞门设计 3.2.1 洞门类型选择 本隧道六盘水端和盘县端洞口围岩基本相同，为级围岩，地质状况一般，拟采 用翼墙式洞门。 3.2.2 洞门设计 （1） 参数设定 翼墙式洞门的正墙斜度取 1：0.1，仰坡坡率取 1：0.75，设端墙厚度为 B=2.4m 设基础埋深为1m，衬砌拱顶外缘至洞门顶部的距离取为3m,设墙高H=13m。 （2
23、） 各项物理指标 f=0.5 0 60 3 24/kN m 贵州六盘高速公路吴家寨隧道左线六盘端初步设计 第 6 页 共 86 页 1 .537 . 5MPa6 . 1 水泥砂浆砌片石 3 22/ a kN m （3） 土压力计算 最危险破裂面与垂直面夹角 22 2 tantantan(1tan)(tantan )(tantan)(1tantan ) tan tan (1tan)tan (1tantan ) (3-1) = ）（）（ ）（）（）（）（ 33 . 1 1 . 01732 . 1 3133 . 1 33 . 1 1 . 011 . 0732 . 1 33 . 1 732 . 1 3
24、133 . 1 1 . 03 =0.4 21.9 土压力系数按下式计算： (3-2) (tantan)(1tantan ) tan()(1tantan ) =0.08 ）（ ）（）（ 33 . 1 4 . 0103 . 7 33 . 1 1 . 011 . 04 . 0 土压力按下式计算： E= （3- 2 0 1 2 H 3） =mKN /24.16208 . 0 1324 2 1 2 墙体自重按下式计算： G = （3- aHB 4） =mKN / 4 . 6864 . 21322 （4）稳定性及强度验算 抗倾覆稳定的验算 根据公式 （3- 0 0 y M k M 5） 贵州六盘高速公路吴
25、家寨隧道左线六盘端初步设计 第 7 页 共 86 页 （3- fzxy xEGxM 0 6） （3- faxz EM 0 7） 又 =162.24KN/m ax E =16.224KN/m zx E 85 . 1 1 . 013 2 1 2 . 11 . 0 2 1 2 0 H B x 83 . 2 1 . 013 3 1 4 . 21 . 0 3 1 HBxf 33 . 4 3 13 3 H zf 分别代入公式（3-6） 、 （3-7）得 75.131583 . 2 224.1685 . 1 4 . 686 y M 04.70333 . 4 224.162 0 M 6 . 187 . 1 0
26、4.703 75.1315 0 0 M M k y 满足抗倾覆要求。 滑动稳定性验算 （3- E Gf KC 8） GG EE5 . 0f 代入公式（3-8）得 3 . 112 . 2 24.162 5 . 0 4 . 686 c K 墙身截面偏心验算 （3- N M eb 9） 11 () 23 MEH 贵州六盘高速公路吴家寨隧道左线六盘端初步设计 第 8 页 共 86 页 =MKN 52.35113 6 1 24.162 代入（3-9）得偏心距： 0.3B=0.7251 . 0 686.4 52.351 N M eb 合力的偏心距的验算： 89 . 0 4 . 686 04.70375.1
27、315 0 G MM C y 31 . 0 89 . 0 2 4 . 2 2 C B e6 . 0 4 B 满足基底合力的偏心距。 墙身截面强度验算 应力计算： 4 . 0 6 B e （3-）（ B e B N W M F N6 1 10） 又 mKNGN/ 4 . 686 mB4 . 231 . 0 e 代入(3-10)得 ) 6 1 ( B e B N ) 4 . 2 31 . 0 6 1 ( 4 . 2 4 . 686 得到 Kpa65.221 min Mpa6 . 1 Kpa65.507 max Mpa6 . 1 满足墙身截面强度的要求。 由以上验算，确定出主墙墙厚为 2.4m。 贵
28、州六盘高速公路吴家寨隧道左线六盘端初步设计 第 9 页 共 86 页 第 4 章 衬砌设计 吴家寨隧道支护结构采复合式衬砌，分初期支护和二次支护，初期支护采用喷锚 支护，二次衬砌采用现浇模筑混凝土。 根据吴家寨隧道地质纵断面图可以得到隧道围岩分布情况见下表： 表表 4-1 围岩分布情况围岩分布情况 标段每段围岩长度(单位：m)围岩级别 K26+260K26+29535 K26+295K26+34954 K26+349K26+504155 K26+504K26+54036 K26+540K26+55818 4.1 初期支护 初期支护采用喷锚支护，由喷射混凝土、锚杆、钢筋网和钢架等支护形式组合使
29、用，根据不同围岩级别区别组合。锚杆支护采用全长粘结锚杆。由工程类比法，结合 公路隧道设计规范 ， 初期支护喷射混凝土材料采用 C20 级混凝土，支护参数取值 如下表： 表表 4-2 初期支护参数表初期支护参数表 围岩 级别 喷射砼厚度(cm)锚杆(m)钢筋网钢拱架 贵州六盘高速公路吴家寨隧道左线六盘端初步设计 第 10 页 共 86 页 拱墙仰拱位置长度间距杆体材料 8-局部2.0- 20MnSi 钢筋 - 12- 拱、 墙 2.51.0 20MnSi 钢筋 拱、墙 25x25 - 15-拱墙3.01.2 20MnSi 钢筋 拱、墙(双层) 25x25 - 其他参数、锚杆布置见衬砌断面图。 4
30、.2 二次衬砌 二次衬砌采用现浇模筑混凝土，利用荷载结构法进行衬砌内力计算和验算。二次 衬砌厚度设置如下表： 表表 4-34-3 二次衬砌支护参数二次衬砌支护参数 单位：单位：cm 围岩级别拱、墙混凝土厚度仰拱混凝土厚度 30_ 35_ 3535 贵州六盘高速公路吴家寨隧道左线六盘端初步设计 第 11 页 共 86 页 隧 道 中 心 线 行 车 道 中 心 线 初期支护 预留变形量 暂定5厘米 防火涂料 二次衬砌 25号模筑防水混凝土 厚35厘米 防排水隔离层 25号钢纤维喷射混泥土 厚15cm 20锚杆 单根长3.0m 间距0.8m0.8m 图 4-1 级围岩衬砌图 (单位：cm) 贵州六
31、盘高速公路吴家寨隧道左线六盘端初步设计 第 12 页 共 86 页 O 衬 砌 中 心 线 车 道 中 心 线 初期支护 预留变形量 暂定4厘米 防火涂料 二次衬砌 25号模筑防水混凝土 厚35厘米 防排水隔离层 20号喷射钢纤维混泥土 厚12cm 20锚杆 单根长2.5m 间距为1m1m 图 4-2 级围岩衬砌图 （单位：cm） O 衬 砌 中 心 线 车 道 中 心 线 初期支护 不设预留变形量 防火涂料 二次衬砌 25号模筑防水混凝土 厚30厘米 防排水隔离层 20号喷射刚纤维混凝土，厚8厘米 20锚杆 单根长度2.0m 图 4-3 级围岩衬砌图 （单位：cm） 贵州六盘高速公路吴家寨隧
32、道左线六盘端初步设计 第 13 页 共 86 页 4.3 围岩压力的计算 4.3.1 断面参数确定 隧道高度 h=内轮廓线高度+衬砌厚度+预留变形量 隧道跨度 b=内轮廓线宽度+衬砌厚度+预留变形量 表表 4-44-4 预留变形量预留变形量 单位：单位：mm 围岩级别两车道隧道 - 2050 5080 注：围岩破碎时取大值；围岩完整时取小值。 所以：预留变形量 级围岩为 0；级围岩为 0.004m；围岩为 0.005m 得出： 级围岩 mh06 . 9 008 . 0 98 . 8 mb78.11038 . 0 40.11 级围岩 mh104 . 9 004 . 0 12 . 0 98 . 8
33、 mb874.11004 . 0 47. 040.11 级围岩 mh485 . 9 005 . 0 50 . 0 98 . 8 mb905.11005 . 0 50 . 0 40.11 4.3.2 计算垂直均布压力： 垂直均布压力计算式： （4-qh 1） 而 （4- 1 0.45 21(5) s hi B 2） 将（4-2）代入（4-1）得 1 0.45 21(5) s qi B 式中：为围岩重度，此处：级围岩；级围岩； 3 2 25/kN m 3 3 24/kN m 贵州六盘高速公路吴家寨隧道左线六盘端初步设计 第 14 页 共 86 页 级围岩。 3 4 22/kN m 为每增加 1m
34、时围岩压力的增减率，以=5m 的围岩垂直均布压力iBB 为准，当5m 时，取 =0.2，当5m 时，取 =0.1。BiBi 为隧道开挖高度，级围岩；级围岩； B 2 11.7Bm 3 11.754Bm 级围岩。 4 11.755Bm 为围岩类别，级围岩；级围岩；级围岩。s2s3s 4s （1）级围岩段围岩均布压力计算 开挖宽度 mB78.11 2 开挖高度 mH06 . 9 2 围岩容重 3 2 25/kN m 5m，取 =0.1Bi 又 7 . 1769 . 0 78.11 06 . 9 t t B H 经计算 )578.11(1 . 01 245 . 0 25 12 2 q =37.575
35、 2 /kNm （2）级围岩段围岩均布压力计算 已知： 开挖宽度 mB874.11 3 开挖高度 mH104 . 9 3 围岩容重 3 3 24/kN m 5m，取 =0.1Bi 高宽比 1.7765 . 0 874.11 104 . 9 B H 经计算： 贵州六盘高速公路吴家寨隧道左线六盘端初步设计 第 15 页 共 86 页 )5874.11(1 . 01 245 . 0 24 13 3 q =72.377 2 /kNm （3）级围岩段围岩均布压力计算 已知 开挖宽度 mB905.11 4 开挖高度 mH485. 9 4 围岩容重 3 4 22/kN m 5m，取 =0.1Bi 高宽比 1
36、.7796 . 0 905.11 485 . 9 B H 经计算 )5905.11(1 . 01 245 . 0 22 14 4 q =131.076 2 /kNm 4.3.2 浅埋和深埋隧道的分界： （1） 浅埋和深埋隧道的分界，按荷载等效高度值，并结合地质条件、施工方 法等因素综合判定。荷载等效高度值的计算公式如下： （4- qp hH)5 . 22( 3） 式中：浅埋隧道分界深度（） p Hm 荷载等效高度（） ，q 为由式（4-3）算出的深埋隧 q hm q q h 道垂直均布压力（） ；为围岩的重度（） 。 2 /kNm 3 /kNm 在矿山法施工条件下，级围岩取；级围岩取。 qp
37、hH5 . 22 pq Hh 因此，、级围岩的等效荷载高度值分别为 级围岩 2 2 2 37.575 1.503 25 q q hm 贵州六盘高速公路吴家寨隧道左线六盘端初步设计 第 16 页 共 86 页 级围岩 3 3 3 72.377 3.015 24 q q hm 级围岩 4 4 4 131.076 5.958 22 q q hm 故，浅埋隧道分界深度 p H 级围岩 22 22 1.5033.006 pp Hhm 级围岩 33 22 3.0156.030 pp Hhm 级围岩 44 22 5.95811.916 pp Hhm （2）浅埋段的确定 六盘水端：坡度大约为 42左右，纵断面
38、坡度 1.80%，设进口段 xm 处埋深 为 ，根据几何关系： p H tan421.8% o P xxH 12.975xm 所以有 12.975m 的浅埋段。 盘县端：坡度大约为 72左右，纵断面坡度-1.80%，设出口段 xm 处埋深为 ，根据几何关系： p H tan721.8% o p xxH 3.895xm 则盘县端有 3.895m 的浅埋段。 4.3.3 围岩压力计算 4.3.3.1 深埋隧道围岩压力计算深埋隧道围岩压力计算 由式（4-1） ，坍落拱高度，由式（4-2） ，垂直压力 1 0.45 21(5) s hi B ，水平均布压力根据围岩计算如下表：qh 贵州六盘高速公路吴家
39、寨隧道左线六盘端初步设计 第 17 页 共 86 页 表表 4-5 水平均布压力计算表水平均布压力计算表 围岩级别 水平均布压力 e 0 0.14q0.25q 注：均小于 1.7。 H B 4.3.3.2 浅埋隧道围岩压力计算浅埋隧道围岩压力计算 （1）埋深小于或等于等效荷载高度的隧道 垂直压力： （4-qH 4） H隧道埋深 侧向压力： （4- 2 1 ()tan (45) 22 c t eH H 5） 隧道高度，围岩计算摩擦角。 t H c （2） 埋深大于等效荷载高度时的围岩压力计算 垂直力： （4-(1tan ) t H qH B 6） 隧道宽度 t B 水平侧压力： 水平侧压力视为均
40、布压力时按下式计算： （4- 12 1 () 2 eee 7） （4- 12 ,eHeh 贵州六盘高速公路吴家寨隧道左线六盘端初步设计 第 18 页 共 86 页 8） 隧道底部至地面的高度 h 侧压力系数计算： （4- tantan tan1tan(tantan )tantan c cc 9） （4- 2 (tan1)tan tantan tantan cc c c 10） 各级围岩的值见下表： 表表 4-6 各级围岩的各级围岩的值值 围岩级别、 0.9 c 0.8 c 0.6 c 利用上述公式，计算各级围岩压力如下： 级围岩： 该围岩处于深埋段 故 2 37.575/qhkN m 0e 级
41、围岩： 该围岩处于深埋段 故 2 72.377/qhkN m 2 0.1410.133/eqkN m 级围岩： 深埋段： 2 131.076/qhkN m 贵州六盘高速公路吴家寨隧道左线六盘端初步设计 第 19 页 共 86 页 2 0.2532.769/eqkN m 浅埋段： 时 q Hh 2 22 5.958131.076/ q qHhkN m 2 2 2 1 ()tan (45) 22 160 22 (5.958)tan (45) 2 9.3352 22 6.012 0.072 9.523/ c t eH H kN m 时2 qq HHH 2 2 (tan1)tan tantan tan
42、tan tan 601 tan60 tan60 tan60tan48 4 1.732 1.732 1.732 1.111 5.072 cc c c oo o oo tantan tan1tantantantantan c cc 5.072 1.732 5.0721 5.072 (1.732 1.111) 1.732 1.111 0.108 (1tan ) t H qH B 2 5.958 22 2 5.958 (10.108 tan48 ) 11.755 o 2 230.170/kN m 2 1 22 20.10828.312/ q eHHkN m 2 2 22 (21.25) 0.10835
43、.391/ q ehHkN m 贵州六盘高速公路吴家寨隧道左线六盘端初步设计 第 20 页 共 86 页 12 1 () 2 eee 2 28.31235.391 31.852/ 2 kN m 第 5 章 防排水设计 水对隧道的危害是多方面的，漏水的长期作用可能造成隧道的侵蚀破坏，危害隧 道的结构耐久性；寒冷地区，尤其是严寒地区，隧道衬砌渗水反复的冻融循环在衬砌 的内部造成衬砌混凝土冻胀开裂破坏；隧道漏水还将使隧道拱部和侧墙产生冰凌侵入 净空；隧道滴水将使路面结冰，降低轮胎与路面的附着力，恶化隧道的营运条件，危 及行车安全；隧道渗漏水还将极大地降低隧道内各种设施的使用功能和寿命。因此， 隧道的
44、防排水环节至关重要，不容忽视。 5.1 防排水要求 一般规定： 拱部、边墙、路面、设备箱洞不渗水； 有冻害地段的隧道衬砌背后不积水，排水沟不冻结； 车行横通道、人行横通道等服务通道拱部不滴水，边墙不淌水。 当隧道内渗水引起地表水减少，影响居民生产、生活用水时，应对围岩采取堵水 措施，减少地下水的渗漏，同时应注意保护自然环境。 贵州六盘高速公路吴家寨隧道左线六盘端初步设计 第 21 页 共 86 页 高速公路隧道的防水要求，隧道采用复合式衬砌时，在初期支护与二次衬砌之间 应设置防水板及无纺布。要求：无纺不密度不小于 300g/m2；防水板应采用易于焊 接的防水卷材，厚度不小于 1.0mm，接缝搭
45、接长度不小于 100mm。二次衬砌应满足抗 渗要求。 排水要求，隧道洞内宜按地下水和运营清洗污水、消防污水分离排放的原则设置 纵向排水系统，应能保证排水畅通，避免洞内积水。 5.2 防排水的原则 隧道防排水应根据“防、排、截、堵结合，综合治理”的原则，采取切实可靠的设 计、施工措施，达到防水可靠、排水畅通、经济合理的目的。 隧道防排水工作，应结合水文地质条件、施工技术水平、材料来源和成本等，因地 制宜，选择适宜的方法，以满足保证使用期内结构和设备的“正常使用和行车安全” 的目的。 5.3 本隧道的防排水措施 该隧道的衬砌设计采用的复合式衬砌，根据全面的考虑对防水设计采用在初期支 护与二次衬砌之
46、间设置防水板及无纺布。 5.3.1 防水措施 本设计采取的措施：无纺布密度为 300g/m2；防水板采用易于焊接的防水卷材， 厚度为 1.0mm，接缝搭接长度为 150mm。 5.3.2 排水措施 （1）洞内排水: 在路面两侧设纵向排水沟，引排运营清洗水，消防水和其他水。 隧道纵向排水坡与隧道纵坡一致。 在路侧边沟设置开口式明沟。 在检修道设置 1.5%的横坡。 贵州六盘高速公路吴家寨隧道左线六盘端初步设计 第 22 页 共 86 页 图 5-1 开口式明沟 （2）路面底部排水： 在路面结构下设纵向中心水沟，集中引排地下水。 在隧道底设置直径为 100mm，横向坡度为 2%，纵向间距为 40m 的横向导 水管。用来连接中心水沟和衬砌墙被排水盲管。 见下图，中心水