隧道通风照明课程设计.docx

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题目三车道公路隧道规划设计

学 院
专 业
班 级
学生姓名
学 号
12月 12 日至12月16日共 1 周
指引教师(签字)
院长(主任)(签字)

年12 月 16 日
目录
第1章设计原始资料
技术原则及设计原则规范


第2章隧道总体设计
纵断面设计

隧道设立形式设计
第3章隧道主体构造构造设计

衬砌设计
第4章 隧道通风设计

需风量计算








隧道内所需升压力


第5章 隧道照明设计
洞外接近段照明


中间段照明计算
入口段照明计算


参照文献
图纸部分
第1章设计原始资料


(1)隧道按规定的远期交通量设计,采用分离式单向行驶三车道隧道。
(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100km/h设计。
重要设计原则规范
(1)《公路隧道设计规范》JTJ026-90;
(2) 《公路隧道通风照明设计规范》-1999;
(3) 《公路工程技术原则》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-;
(6)《地下工程防水技术规范》GB50108-;
(7)隧道围岩级别按《公路隧道设计规范》JTJ026-90。
工程概况
隧道位于鄂西南褶皱山区,为分离式单向行驶三车道隧道(上下行分离)。隧道左洞桩号:ZK253+182~ZK255+350,长2168m。右洞桩号:YK253+162~YK255+375,长2213m。设计标高为:进洞口为1120m,出洞口为:1185m。该隧道采用
新奥法施工。
设计速度:100km/h
设计交通量为:2800辆/h。
交通量构成为:汽油车:小型客车:31%,小型货车:20%,中型货车:15%
柴油车:中型客车:9%,大型客车:18%,大型货车: 7%

隧道地处鄂西南褶皱山区。总体上地势陡峻,冲沟发育,为构造剥蚀、溶蚀低中山地貌景观。构造剥蚀碎屑岩区属峰丛峡谷低中山地貌,地面标高高程1030~1570m,相对高程100-500m,地形起伏大,冲沟发育,地形陡峻,山顶呈浑圆状,自然坡度多在25°~60°左右,山脉沿北东走向延伸,山上植被发育较好;山坡较缓,局部陡峻,坡角一般15°~40°,冲沟不甚发育,洼地宽阔平缓。
隧道处在白果背斜的北西翼、金子山复向斜南东翼,呈现单斜构造特性,依次出露志留系至三迭系地层,地层倾向310°~330°,进口段倾角为30°~40°,出口段倾角变缓,约8°~10°。断裂构造不发育。碎屑岩中重要发育两组节理裂隙,走向分别为300~340°及220~250°,呈闭合状。
左洞桩号及地质状况:
里程桩号
围岩级别
长度(m)
工程地质条件
水文地质
ZK253+182~
ZK253+200
Ⅴ
18
龙马溪组(S1l)强-弱风化页岩夹泥质粉砂岩、粉砂质页岩;裂隙发育,岩石破碎。Vp=~,
轻度渗水
ZK253+200 ~
ZK253+500
Ⅳ
300
龙马溪组(S1l)灰绿、黄绿色弱风化页岩夹泥质粉砂岩,裂隙发育, Vp=~。
轻度渗水
ZK253+500~
ZK254+000
Ⅲ
500
龙马溪组(S1l)灰绿、黄绿色弱风化页岩夹泥质粉砂岩,岩石节理裂隙不发育,Vp=~。
硐室干燥
ZK254+000~
ZK254+270
Ⅳ
270
龙马溪组(S1l)灰绿、黄绿色弱风化页岩夹泥质粉砂岩,裂隙发育,Vp=~。
轻度渗水
ZK254+270~
ZK254+560
Ⅲ
290
罗惹坪组(S1l)灰绿、黄绿色弱风化页岩夹泥质粉砂岩,岩石节理裂隙不发育,Vp=~。
硐室干燥
ZK254+560~
ZK254+730
Ⅳ
170
罗惹坪组(S1l)灰绿、黄绿色弱风化页岩夹泥质粉砂岩,岩石节理裂隙发育,Vp=~。
轻度渗水
ZK254+730~
ZK255+160
Ⅲ
430
志留系纱帽组页岩、粉砂岩,岩石节理裂隙不发育,Vp=~。
硐室干燥
ZK255+160~ZK255+350
Ⅳ
190
大冶组第三段(T1d3)薄层夹中厚层细晶~微晶灰岩。
轻度渗水
右洞桩号及地质状况:
里程桩号
围岩级别
长度(m)
工程地质条件
水文地质
YK253+162~
YK253+190
Ⅴ
28
龙马溪组(S1l)强-弱风化页岩夹泥质粉砂岩、粉砂质页岩;裂隙发育,岩石破碎。Vp=~,
轻度渗水或滴水
YK253+190~
YK253+450
Ⅳ
260
龙马溪组(S1l)灰绿、黄绿色弱风化页岩夹泥质粉砂岩,裂隙发育, Vp=~。
轻度渗水
YK253+450~
YK253+950
Ⅲ
500
龙马溪组(S1l)灰绿、黄绿色弱风化页岩夹泥质粉砂岩,岩石节理裂隙不发育,Vp=~。
硐室干燥
YK253+950~
YK254+250
Ⅳ
300
龙马溪组(S1l)灰绿、黄绿色弱风化页岩夹泥质粉砂岩,裂隙发育, Vp=~。
轻度渗水
YK254+250~
YK254+510
Ⅲ
260
罗惹坪组(S1l)灰绿、黄绿色弱风化页岩夹泥质粉砂岩,岩石节理裂隙不发育,Vp=~。
硐室干燥
YK254+510~
YK254+880
Ⅳ
370
罗惹坪组(S1l)灰绿、黄绿色弱风化页岩夹泥质粉砂岩,岩石节理裂隙发育,Vp=~。
轻度渗水或滴水
YK254+880~
YK255+300
Ⅲ
420
志留系纱帽组页岩、粉砂岩,岩石节理裂隙不发育,Vp=~。
硐室干燥
YK255+300~YK255+375
Ⅳ
75
大冶组第三段(T1d3)薄层夹中厚层细晶~微晶灰岩。Vp=~
轻度渗水
隧道总体设计

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规定,综合拟定。
最小坡度:≥%,以隧道建成后洞内水能自然排泄为原则,又考虑到隧道施工误差。最大坡度:一般规定,≤3%。施工中出渣或材料运送的作业效率;运营期间车辆行驶的安全性和舒服性;运营通风的规定。
纵坡形式:一般宜采用单向坡;地下水发育的长隧道、特长隧道可采用双向坡。从行车舒服性和运营通风效率来看,采用单向坡较好,但是施工会浮现逆坡排水问题。
该隧道的基本坡道形式设为单坡。坡道形式的选择根据和纵坡坡度的重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。该隧道位于鄂西南褶皱山区,总体上地势陡峻,冲沟发育,为构造剥蚀、溶蚀低中山地貌景观。车流量很大,且隧道埋深较大,围岩很差,设立竖井通风施工难度较大;隧道围岩地下水重要以裂隙水为主,水量贫乏,对施工无太大影响;该隧道由于路线需要,进出口段高程相差很大,设立人字坡将会使隧道长度增长;鉴于以上因素,该隧道决定采用有变坡点的单坡。
坡度计算为,因此该隧道采用的坡度为3%。

该隧道的建筑限界隧道的建筑限界按100km/h时速进行设计,建筑限界取值拟定如下:
设计速(km/h)
车道宽度W
建筑限界高度H
检修道高度h
侧向宽度L
检修道J
顶角宽度E
左侧
右侧
左侧
右侧
左侧
右侧
100
3×
5







详见图纸部分:隧道建筑限界图。

在地质条件相似的状况下,分离式隧道造价最低,施工速度较快且比较安全,一般用于长隧道。该隧道2213m,属于长隧道,因此采用分离式隧道。
隧道主体构造构造设计

该隧道左、右洞进口处均处在裂隙发育,岩石破碎的地质区域内,围岩级别均为Ⅴ级,围岩极差,水文地质状况为轻度渗水或滴水。因此采用翼墙式洞门,翼墙式洞门由端墙和翼墙构成,翼墙是为了增长端墙的稳定性而设立的,同步对路堑边坡也起支撑作用。
隧道左、右洞的出口处也处在裂隙发育,岩石破碎的地质区域内,围岩级别均为Ⅳ级,围岩极差,水文地质状况为轻度渗水。同样也采用翼墙式洞门。
衬砌设计

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:
围岩
级别
喷射砼厚度(cm)
锚杆(m)
钢筋网
钢拱架
拱墙
仰拱
位置
长度
间距
杆体材料
Ⅲ
15
-
拱墙


20MnSi钢筋
拱、墙
***@25x25
-
Ⅳ
20
-
拱墙


20MnSi钢筋
拱、墙
***@20x20
-
Ⅴ
30
-
拱墙


20MnSi 钢筋
拱、墙(双层)
***@20x20
-
Ⅴ级
浅埋
30
-
拱墙


20MnSi钢筋
拱、墙(双层)
***@20x20
拱、墙、
仰拱

二次衬砌采用现浇模筑混凝土,运用荷载构造法进行衬砌内力计算和验算。
二次衬砌厚度设立如下表:
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(mm)
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
1946
Ⅴ级浅埋
60,钢筋混凝土
60,钢筋混凝土
C25
HRB335
25
2945
Ⅴ级超浅埋
60,钢筋混凝土
60,钢筋混凝土
C25
HRB335
25
2454
注:钢筋面积为纵向每 m断面的钢筋面积。
第4章隧道通风设计
在隧道运营期间,隧道内保持良好的空气是行车安全的必要条件。为了有效减少隧道内有害气体与烟雾的浓度,保证司乘人员及洞内工作人员的身体健康,提高行车的安全性和舒服性,公路隧道应做好通风设计保证隧道良好通风。
⑴该隧道通风设计重要考虑如下因素:
①隧道长度及线形,隧道左洞长度为2168m,右洞长度为 2213m,均为长隧道,风阻力大,自然风量小;隧道纵断面采用单向坡,隧道进出口高程较大,因此出口段的有害气体浓度相对较大,设计时予以注意。
②交通量,车流量大,为2800辆/h,且重要为小型货车和小型客车。
③隧道所处地区的地理、气候条件和周边环境的影响。应充足考虑运用。
④隧道内交通事故、火灾等非常状况。
⑤隧道工程造价的维修保养费用等。
⑵根据《公路隧道工程设计规范》,本隧道通风应满足下列规定:
①单向交通的隧道设计风速不适宜不小于10m/s,特殊状况下可取12m/s,双向交通的隧道设计风速不应不小于8m/s,人车混合通行的隧道设计风速不应不小于7m/s。
②风机产生的噪声及隧道中废气的集中排放均应符合环保的有关规定。
③拟定的通风方式在交通条件等发生变化时,应具有较高的稳定性,并能适应火灾工况下的通风规定。
④隧道运营通风的主流方向不应频繁变化。
⑤CO容许浓度:
正常运营:200ppm
发生事故时(15min):250ppm

隧道长度:左洞长度为2168m,右洞长度为 2213m,交通量:2800辆/h,单向交通隧道。
L·N=2213×2800=6196400 >2×106
因此采用机械通风,纵向射流式通风方式。
需风量计算
隧道通风设计基本参数:
道路级别:高速公路,分离式单向3车道(计算单洞)
行车速度:100km/h
空气密度:ρ=
设计交通量:2800辆/h
隧道内平均气温:20℃;
设计标高:进洞口1120m,出洞口1185m
隧道断面积:Ar=
交通量构成为:汽油车:小型客车:31%,小型货车:20%,中型货车:15%
柴油车:中型客车:9%,大型客车:18%,大型货车:7%
CO排放量计算
①取CO基准排放量为:qco= /辆·km
②考虑CO的车况系数为:fa=
③根据规范,分别考虑工况车速 100km/h,80km/h,60km/h,40km/h,20km/h,10km/h(阻滞),不同工况下的速度修正系数fiv和车密度修正系数fd如表所示:
工况车速(km/h)
100
80
60
40
20
10
fiv
i=3%






fd






④考虑CO 的海拔高度修正系数
平均海拔高度:h=(1120+1185)/2=。

⑤考虑CO的车型系数如表:
考虑CO的车型系数表:
车型
多种柴油车
汽油车
小客车
旅行车、轻型货车
中型货车
大型货车
fm
1
1

5
7