JT2公路隧道毕业设计杨维钧.doc

本科毕业论文（设计）论文（设计）题目： JT2号公路隧道设计学 院： XX大学明德学院 专 业： 交通土建方向 班 级： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 2010年 6 月 15 日贵州大学本科毕业论文（设计）诚信责任书本人郑重声明：本人所呈交的毕业论文（设计），是在导师的指导下独立进行研究所完成。毕业论文（设计）中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。特此声明。论文（设计）作者签名： 日 期： 目 录摘要IIAbstractIII绪 论1第一章 设计任务及原始资料211 设计任务及要求2111设计任务2112设计要求2113 毕业设计(论文)完成时应提交的文件212 设计原始资料2121线路条件和技术指标2122 工程地质和水文地质条件2123 技术经济条件3124 施工方法3125 隧道洞身围岩分级3126 隧道稳定性分析评析和主要工程地质问题评价413 设计指导提纲5131注意事项5132 主要设计内容及步骤5133设计成果7134设计的几点要求8第二章 隧道平面设计、纵断面设计921隧道平面设计9211平面设计的一般要求9212隧道洞口选择922隧道纵断面设计10221隧道纵断面设计的一般规定102.2.2 JT2号公路隧道纵坡11第三章 隧道结构横断面1231 隧道断面形状设计时需考虑的因素1232 主要设计步骤1233 隧道建筑限界12331 隧道建筑限界的定义12332 一般规定13333 TJ2号公路隧道的建筑限界1434 公路隧道横断面内轮廓14341 公路隧道横断面内轮廓概念14342 公路隧道内轮廓的基本形式1535 隧道衬砌结构的一般规定1536 复合式衬砌16361 复合式衬砌应符合的规定16362 衬砌设计方法1637 JT2号公路隧道采用的复合式衬砌参数1738 隧道洞身结构内力分析及检算18381荷载的一般规定18382永久荷载19383可变荷载20384偶然荷载21385 隧道深浅埋划分的计算21386各类围岩垂直压力及水平压力的计算22387结构内力分析与检算输出结果24第四章 洞口及洞门设计4241一般规定4242隧道洞口两端路线的平纵横技术指标应符合以下规定：4243洞口工程4244 洞门工程43441 一般要求43442 洞门实际构思时应考虑的原则43443 洞门形式及方案比选4445 洞门构造要求及洞门位置确定44451 构造要求45452 洞门位置确定4646 洞口与明洞防水与排水46461 一般规定46462 明洞防排水要求47463 JT2号公路隧道洞口及明洞防排水措施474.7 洞门尺寸拟定47471根据设计规范构造要求，初步拟定设计参数如下47472计算要求4848洞门计算48481计算要求48482洞门厚度设计48483极限状态发计算洞门的承载力51第五章 施工组织设计5451 概念5452 概述5453 施工方案比选54531 施工方案选择所需要考虑的因素54532 新奥法施工方法比选55533 明洞施工方法比选5654施工布置57541 生产房屋和生产设施的布置57542 生活房屋布置5855 总体施工方案5856 辅助施工措施设计58561 一般规定58562 JT2号公路隧道采用的辅助施工措施59参考文献63致谢64附录A钢筋直径及重量查询表65附录B JT2号公路隧道结构设计图纸66JT2号公路隧道设计摘要根据毕业设计任务书给定的资料和要求，对 JT2 号公路隧道进行设计。设计的主要内容：隧道平纵横断面设计，衬砌结构断面设计及衬砌结构配筋，隧道防排水设计，洞门设计，隧道施工组织设计，工程量计算，洞口位置确定和洞门结构设计。 JT2 号公路隧道全长为 475米，围岩类别共 2 类，即 、 。衬砌结构采用复合式衬砌，洞门型式 端墙式 ，设计的施工方法为 新奥法 。具体设计工作如下：1设计资料的收集及设计条件分析2. 路线方案比较和选择3、隧道几何设计4. 围岩分级及围岩压力计算5. 隧道洞身衬砌设计6隧道洞身结构分析7工程量计算8施工组织设计9. 隧道洞门设计10隧道防排水设计11.洞口位置和洞口段设计关键词：双车道；衬砌；设计；施工；公路隧道JT2 Highway tunnel designAbstractAccording to the book for a given design task graduation information and requirements of JT2 Highway tunnel design. The main design elements: vertical and horizontal tunnel section level design, lining and lining reinforcement section design, Waterproof and drainage design, Portal design, tunnel construction design, engineering calculation, the hole locations to identify and Portal Design.   JT2 Highway tunnel length of 475 m, rock type 2 categories, namely, , . Lining composite lining, Portal type side wall, the construction method for the design of new Austrian method. Detailed design work is as follows: 1. Design data collection and analysis of design conditions 2. Line scheme comparison and selection 3, the geometric design of the tunnel 4. Rock Classification and Rock Pressure 5. Tunnel Lining Design hole body 6. Tunnel in Body Structure 7. Engineering Calculation 8. Construction Design 9. Tunnel Portal Design 10. Tunnel Drainage Design 11. The location and entrance hole design Key words: Double Drive; lining; design; construction; highway tunnel绪 论随着技术的不断发展和运营的需要，公路隧道趋势是越修越长、越修越宽，技术越来越难、越复杂。公路隧道的修建涉及到结构、防排水、岩土、地质、地下水、空气动力、光学、消防、交通工程、自动控制、环境保护、工程机构等多种学科，是综合复合技术，需要多学科进行联合研究、进行攻关。 目前，我国公路隧道修筑技术已有长足的发展，对围岩动态量测反馈分析技术，组合式通风技术，运营交通简易监控技术，新型防水、排水、堵水技术，围岩稳定技术，支护及衬砌结构技术等都有许多成功实例，其中大部分成果已处于国内领先水平，还有一些成果已达到国际先进水平。 在大规模的建设过程中，国内隧道建设也暴露出一些不足。首先是规范落后于现实。公路中的许多规范已经陈旧，编写规范的人多属脱离现场较长，深刻了解内在规律的人不多，理论不结合实际的多，因此，不要急于编规范。中国之大，隧道地处情况之复杂，变化很大，用一本规范是打不了天下的，所以，要看清目前规范的水平不高，不要急于功利，要在发展中去总结，有量的积累，才能有质的提高，才能有好的规范产生，当前，国家要求各行各业，每5年必须修改规范的原因也在于此。重视隧道动态设计、动态施工。 重视隧道设计前的水文地质调查、勘测的预设计（初步设计）工作，必须进行施工中的地质超前预提及变位量测工作，及时进行信息化反馈施工设计。这种动态设计、动态施工、动态管理是符合地下工程不确定性客观规律的，是克服施工中不确定性因素的重要手段，是确保安全、可靠、适用、优质建成工程的关键。 第一章 设计任务及原始资料11 设计任务及要求111设计任务根据所给工程原始资料，完成JT2号公路隧道的平纵黄断面设计，衬砌结构断面设计及衬砌结构配筋，隧道防排水设计，洞门设计，隧道施工组织设计，工程量计算，洞口位置确定和洞门结构设计及监控量测。112设计要求设计给定的时间内完成设计任务的所有内容，并达到以下要求：毕业设计说明书字数不少于3万字, 论文页数要求30页A4以上；图纸工作量A2图纸不少于2张， A3图纸不少于8张。113 毕业设计(论文)完成时应提交的文件1.设计图表： (1). 工程量清单(2). 隧道纵断面图、黄断面图、平面图2. 设计说明书设计原始资料，设计依据，设计思想，方案论证，设计计算方法及过程。12 设计原始资料121线路条件和技术指标（1）隧道对应的公路等级为一级。（2）隧道设计车速80km/h。（3）平面与纵断面：见给定图纸。（4）限制坡度：3%。（5）车道为单向双车道。（6）隧道全长为475米。122 工程地质和水文地质条件见给定地质资料。123 技术经济条件（1）建筑材料。水泥和砂石：保证供应。钢材：保证供应。木材：保证供应。（2）工程用水工地附近有水源，能保证施工需要，水质对混凝土无侵蚀性。（3）动力条件：可满足施工要求。（4）施工机具：满足要求。（5）施工技术力量及劳动力条件：可满足要求。124 施工方法本设计采用新奥法施工，即是应用岩体力学理论，以维护和利用围岩的自承能力为基点，采用锚杆和喷射混凝土为主要支护手段，及时进行支护，控制围岩变形和松弛，使围岩成为支护体系的组成部分，并通过对围岩及支护的量测、监控来指导隧道及地下工程设计施工的方法和原则。125 隧道洞身围岩分级1隧道围岩特征拟建隧道为岩质隧道。YK28+110155段，围岩为强、中风化灰岩，该段岩溶发育，节理裂隙发育，部分岩体被切割成块并剥落，岩体破碎，呈碎裂状、松散结构，岩质较硬。YK28+155320段，围岩为弱风化灰岩，岩体较完整较破碎，中厚层状结构。YK28+320430段，岩石为金山向斜，弱风化灰岩，受构造向斜影响岩溶发育，节理裂隙发育，岩体破碎，呈碎裂状、松散结构，岩质较硬。YK28+430540段，围岩为弱风化灰岩，岩体较完整较破碎，中厚层状结构。YK28+540585段，围岩为强、中风化灰岩，该段岩溶发育，节理裂隙发育，部分岩体被切割成块并剥落，岩体破碎，呈碎裂状、松散结构，岩质较硬。2 隧道洞体围岩分段原则为便于隧道围岩分级，对隧道围岩进行分段，分段原则：1)按隧道顶板以上12倍洞径至洞底板一下5m范围内岩性对围岩进行分段：2)对洞口考虑洞口浅埋、偏压、岩石风化程度等因素，将洞口埋深在弱风化岩体60.00m段按同样洞身围岩类别降低一级，具体分段情况及分段位置详见隧道设计线位综合工程地质剖面图。3 隧道围岩级别划分依据 岩石坚硬程度划分根据隧道岩石力学性质试验资料，按岩石饱和抗压强度划分隧道围岩，花岗岩为较坚硬岩石。 岩石的完整程度根据地质概况，隧址区主要处于弱微风化的花岗岩中，结合程度一般，结构类型为块状或大块状，因此由声波测井成果表明，岩体较完整。 岩体基本质量指标划分隧道围岩分级岩体基本质量指标BQ应根据分级因素的定量指标Rc值Kv值按下式计算：BQ=90+3Rc+250Kv (2-1)使用(1-1)时应遵守下列限制条件：当Rc>90Kv+30时，应以Rc=90Kv+30和Kv代入计算BQ;当Kv>0.04Rc+0.4时，应以Kv0.04Rc+0.4和Rc代入计算BQ。隧道围岩以花岗岩为主，在局部地带可能发育基岩裂隙水，地下水呈滴状或线状，隧道区岩体基本质量指标应按修正值BQ进行分级。根据地下水影响修正系数K1、软弱结构面产状影响修正系数K2和初始应力状态影响修正系数K3，因此修正值BQBQ-100(K1 +K2 +K3)。4. 围岩分级根据公路隧道设计规范(JTG D70-2004) 中表 3.6.5，将不同地质情况地段划分为两类围岩，即、类围岩。126 隧道稳定性分析评析和主要工程地质问题评价YK28+110155段，隧道围岩无自稳能力，易发生大塌方；打设42超前注浆小导管进行超前支护。YK28+155320段，围岩一般无自稳能力，可发生松动变形、小塌方，进而发展为中大塌方，并雨季可能会发生岩溶管道突水。YK28+320430段，隧道围岩无自稳能力，易发生大塌方；打设42超前注浆小导管进行超前支护。YK28+430540段，围岩一般无自稳能力，可发生松动变形、小塌方，进而发展为中大塌方，并雨季可能会发生岩溶管道突水。YK28+540585段，隧道围岩无自稳能力，易发生大塌方；打设42超前注浆小导管进行超前支护。13 设计指导提纲131注意事项(1) 认真阅读任务书、指导提纲及有关原始资料，明确设计条件和任务及具体要求；(2) 按照任务书所给定的条件，考虑设计中的技术问题并提出相应的技术措施；(3) 公路隧道设计应符合公路隧道设计规范（JTJD70-2004）的要求，根据公路等级、车道数目，选定隧道建筑限界，合理确定衬砌内轮廓线。设计中可参考公路隧道设计标准图。使用标准图时，应注意阅读图中的“设计说明”，了解其设计原则及意图，以便正确地选用；(4) 设计图绘制应符合工程制图规范，以使毕业设计文件规范化。图纸应整洁、美观；(5) 说明书应书写工整，文理通顺，条理清楚，要求有目录、章节，宜随设计进程陆续编写。132 主要设计内容及步骤1设计资料的收集及设计条件分析（1）设计的依据、规模及性质。（2）隧道所在地区的有关政策、经济状况，包括客货运输要求、交通量及道路网、城市规划、当地政府及有关部门意见等。（3）隧道所在地区的自然条件。包括所属的公路区自然区划、当地的自然地理、地质、水文、气候等资料。（4）施工条件。包括当地的交通，水电供应，地材的储量、质量、分布和运输距离等情况。2. 路线方案比较和选择根据路线起终点和中间控制点，拟定若干路线方案（本次设计至少两个方案），认真分析地形、地质、水文气象、城乡规划以及投资能力等各方面因素，综合比较各方案的平纵线形、工程数量和投资，选用既满足使用要求又经济合理的路线方案。3、隧道几何设计合理安排隧道平、纵、横三方面的关系，定出隧道中线的确切位置，以满足隧道各项技术指标，保证良好的行车条件。（1）定线和平面线形设计选定线位，在选定的路线上，进行平曲线设计计算。（2）纵断面设计逐段确定道路纵坡，进行竖曲线设计及高程计算。（3）横断面设计设计标准横断面。4.洞身衬砌和洞门结构初步设计根据原始资料给定的线路条件、地形以及工程地质条件，初步设计隧道衬砌及洞门结构，位于曲线上的隧道应计算净空加宽值，公路隧道曲线加宽值的计算应符合公路路线设计规范（JTJD79-2004）的有关规定。5. 隧道进出口里程设计根据上述隧道结构，结合地质条件所决定的洞口边仰坡最大开挖高度和路基标高，遵照“早进洞，晚出洞”的原则，初步定出隧道进出口里程。在确定洞口位置的过程中，需要多次前后挪动洞口位置反复比选，以确定最为合理的位置。比选时应将洞门位置和洞门结构综合考虑，并就可能的方案(除一般隧道结构外尚有明洞，偏压，斜交等结构类型)进行比较。最后，按最佳方案改正原定的初步设计，将洞口里程确定下来。6.洞口地段设计布置洞口地段的排水系统(截水天沟等)，绘制洞口布置图及洞口相关工程设计图(挡墙、地表锚杆加固等)。7.进行洞门结构设计绘制洞门结构图，并应考虑洞门检查梯的布置。8. 隧道衬砌结构设计根据隧道和荷载类型的不同，设计不同衬砌形式。隧道支护结构包括临时支护与永久支护。一般，可按新奥法原理设计，采用复合式衬砌，以锚杆、喷射混凝土或钢筋网混凝土、刚拱架为初期支护，模构混凝土或钢筋混凝土为二次支护，在两次衬砌之间设PVC复合防水板作为防水层。9. 隧道支护结构分析与计算采用同济曙光公路隧道分析软件检算有关隧道衬砌结构。计算后应就计算成果进行分析，必要时修改设计重新计算。10. 隧道结构总体布置隧道结构总体布置绘制在隧道纵断面总布置图中，其主要内容有：(1). 隧道名称、全长，中桩里程；(2). 不同围岩分界处里程、隧道进、出口里程、百米标、不同加宽分界点里程、不同衬砌分段里程、附属设备中心里程等；(3). 进出口路面标高、纵断面变坡点标高、百米标标高；(4). 不同衬砌类型、曲线加宽值及隧道中线偏移值、各段衬砌的长度等。同时要注意将地质较差地段的衬砌向地质较好地段延长5m以上，例如类围岩地段的衬砌应向与其相接的类围岩地段延长5m以上；(5). 各不同围岩地段的施工方法等等。绘制隧道纵断面总布置图，注意：图中应预留总工程数量表位置，以便将陆续算出的各工程数量汇总填入其中；里程一栏应标注有工程意义的里程； 地面标高一栏，应标注沿线路中线的山体地表面的地形变化点高程，以便对隧道总体埋深有一个量化的概念。11.施工组织设计确定隧道施工方案，对有关工序进行说明；12.全面整理设计说明书及设计图，准备答辩提纲。133设计成果1.设计图表：(1). 毕业设计具体应提供哪些图表，由指导老师在下达的毕业设计任务书中规定，但应满足最基本的设计要求，然后根据具体情况要求学生选做部分内容。(2).图表规格说明：各类设计图纸，除路线平面绘制在所提供的地形图上外，微机绘图采用A3号图纸（420×297mm2）绘制，手绘图采用A2号图纸绘制。图纸应按隧道工程制图规范要求绘制。图题由指导教师统一规定。答辩后装订成册上交。(3).设计手段：提倡使用计算机编制设计文件，但应该有少量手工设计图表；使用手工绘图制表者，必须有部分计算机辅助制图的成果资料或者自编一定数量的有关毕业设计内容的电脑计算软件。2. 设计说明书按照设计内容，详细说明设计依据，设计思想，方案论证，计算方法及过程。各种计算书（例如隧道结构计算）应内容完整，过程清楚，装订成册，作为毕业设计文件附件和设计文件同时提交。134设计的几点要求1. 根据设计任务的要求，认真做好设计前的准备工作。2. 设计必须在指导教师的指导下独立完成，不得抄袭。3. 完成设计任务书规定的设计任务，提交规定的设计成果，经指导教师检查合格后方能参加答辩。第二章 隧道平面设计、纵断面设计21隧道平面设计隧道内的路中心线是整个线路中心线的一个区段,设计时，首先满足整个线路的各种技术指标，而隧道内的环境比露天要差，无论汽车运营还是维修养护，都处于不利条件下， 所以，在设计隧道内的线路时，除遵照露天线路所规定的技术指标以外，为了适应隧道的特点还要附加一些技术要求。211平面设计的一般要求很明显，线路是越直越好。线路顺直，则距离短，行车速度快，在隧道内，就更是这样。隧道位于曲线上将有以下缺点：曲线隧道的建筑界限需要加宽开尺寸相对加大，不但加大了开挖土石方数量。也增加了衬砌的圬工量。曲线上，隧道断面是变化的，不同断面上的支护和衬砌尺寸不一致，因而施工时技术上较直线复杂。因为洞身弯曲，洞壁对汽车的阻力大，使通风条件变差。由于曲线关系，洞内进行施工测量时，操作变的复杂，精度也有所降低。曲线隧道的维修养护工作条件不如直线隧道，而反向曲线隧道的条件比曲线隧道的更差。隧道线路的选择必须结合地形、地质条件对诸多因素综合研究，全面分析，以选定既节省工程量又利于隧道运营的方案。隧道对应的公路等级为一级，原则上应服从线路的基本走向，路、隧、桥综合考虑。综合以上各个因素，在地形图上选定出隧道的平面线形，见隧道平面图。212隧道洞口选择隧道位置选定后，隧道长度由它的两端洞口位置确定，洞口是隧道的咽喉，隧道洞口位置的选择是隧道勘测的重要环节之一，洞口位置的好坏，将直接影响隧道施工、造价、工期和运营安全。洞口位置选择是否合理，将对隧道的施工工期、造价、运营安全产生重要影响。所以隧道线路的设计中，洞口位置的选择是一项重要的工作。理想的洞口位置应选在地质条件良好，地势开阔，施工方便，技术、经济合理之处。隧道洞口不宜设在滑坡、坍塌、岩堆、危岩落石、泥石流等不良地质及排水困难的沟谷低洼处或不稳定的悬崖陡壁下，应遵循“早进晚出”的原则，合理选定洞口位置，避免在洞口行成高边坡和高仰坡。综上各个原则和要求，在隧道平面上确定出隧道的进出口洞口位置。22隧道纵断面设计隧道纵断面是隧道中心线展直后在垂直面上的投影。隧道内线路坡度可设置为单面坡或人字坡两种。221隧道纵断面设计的一般规定隧道内纵断面线形应考虑行车安全性，运营通风规模，施工作业效率和排水要求，公路隧道设计规范（JTG D70 2004）得隧道纵坡不小于一般情况不应大于3%；受地形等条件限制时，高速公路、一级公路的中短隧道可适当加大，但不宜大于4%；短于100m的隧道纵坡可该公路隧道外路线的指标相同。当采用较大纵坡时，必须对行车安全、通风设备和运营费用、施工效率的影响等作充分的技术经济综合论证。隧道纵坡形式有：单坡和人字坡。（如图2.1）图2.1 隧道纵坡形式（1） 单坡多于线路紧坡地段或是展线的地区，因为单坡可以争取高程，当隧道处于单坡上时，两洞口的高差较大，由此产生的气压差和热位差就能促进进洞的自然通风，在施工过程中，低位洞口有利挖掘废渣的运出，运输动力消费低，产生的废气少，水也自然的顺坡道排出；而高位洞口不利，因其是向下坡方向掘进，出渣、排水不便车辆排除废气多。（2） 隧道内的纵坡变换不益过大、过频，以保证行车安全视距和舒适性。纵坡变更的凸形竖曲线和凹形竖曲线的最小半径和最小长度应符合公路隧道设计规范（JTG D702004），见表2.1设计时速为80km/h隧道内竖曲线最小半径和最小长度。表2.1竖曲线最小半径和最小长度（m）凸形竖曲线半径凹形竖曲线半径竖曲线长度一般值极限值一般值极限值4500300030002000702.2.2 JT2号公路隧道纵坡根据隧道所在公路的总体高程要求及地质条件等综合情况，JT2号公路隧道采用单坡隧道，采用纵坡为1.3%。隧道的设计高程见隧道的纵断面图。第三章 隧道结构横断面31 隧道断面形状设计时需考虑的因素(1) 隧道的内轮廓必须符合隧道建筑限界，结构的任何部位都不应侵入限界以内。还应考虑洞内排水、通风、照明、监控、营运管理等附属设施所需要的空间，并考虑土压影响、施工等必要的富余量，使确定的断面形式及尺寸，达到安全、经济、合理。(2) 采用的施工方法能确保断面形状及尺寸有利于隧道的稳定。(3) 从经济观点出发，内轮廓线应尽量减小洞室的体积，即使土石开挖量与圬工砌筑量为最省。因此，内轮廓线一般紧贴限界。但其形状又不能如限界般曲折，要平顺圆滑，以使结构在受力及围岩稳定方面均处于有利条件。(4) 结构的轴线应尽可能符合在荷载作用下所决定的压力线。32 主要设计步骤衬砌断面结构设计大致可分为以下四个步骤：(1) 确定隧道类型，选定相应建筑限界；(2) 根据围岩类别初步拟定截面形状和厚度；(3) 编制计算机程序，对拟定的各种衬砌断面方案分别进行优化计算比较，得出它们面积最小时所对应的断面几何参数；(4) 应用结构分析程序，对得出的衬砌结构断面最优解进行力学检算，并对有关结果做出评价。33 隧道建筑限界331 隧道建筑限界的定义隧道建筑限界，即为保证行车安全的所必须提供的最小界限，在隧道建筑限界内，不得有任何部件侵入，公路隧道建筑限界，如图3.1所示：图3.1公路隧道建筑限界示意图（单位：cm）注：H建筑限界高度；左侧向宽度，右侧向宽度；c余宽；J检修道宽度；R人行道宽度；建筑限界左顶角宽度，=；建筑限界右顶角宽度，当<=1m时，=，当>1m时，=1m。332 一般规定(1) 隧道建筑限界高度，一级公路取5.0m。(2) 当设置检修道或人行道时，不设余宽。(3) 隧道路面横坡一般可采用1.5%2.0%。(4) 当路面采用单面坡，建筑限界底边线应与路面重合。各参数取值最小宽度应符合表3.1：表3.1公路隧道建筑限界横断面组成最小宽度（单位：m）公路等级设计速 度Km/h车 道宽 度w侧向宽L余宽CC人行道R检修道J隧道建筑限界净宽左侧Ll右侧Lr左侧右侧设检修 道设人行 道不设检修人行道高速公路一级公路1203.75×20.751.250.750.7511.001003.75×20.501.000.750.7510.50803.75×20.500.750.750.7510.25603.50×20.500.750.750.759.75333 TJ2号公路隧道的建筑限界由以上条件可确定JT2号公路隧道的建筑限界，详见图3.2。由表3.1知，隧道不设余宽。隧道道路路面横坡取1.8%。图3.2 JT2号公路隧道建筑限界图（单位：cm）34 公路隧道横断面内轮廓341 公路隧道横断面内轮廓概念隧道横断面形状设计时需考虑的因素（1） 隧道的内轮廓除应符合隧道建筑限界的规定外，还应考虑洞内排水、通风、照明、监控、营运管理等附属设施所需要的空间，并考虑土压影响、施工等必要的富余量，使确定的断面形式及尺寸，达到安全、经济、合理。（2）从经济观点出发，内轮廓线应尽量减小洞室的体积，即使土石开挖量与圬工砌筑量为最省。因此，内轮廓线一般紧贴限界。但其形状又不能如限界般曲折，要平顺圆滑，以使结构在受力及围岩稳定方面均处于有利条件。（3）结构的轴线应尽可能符合在荷载作用下所决定的压力线。（4）在确定隧道净空断面时，应尽力选择净断面利用率高、结构受力合理的衬砌形式。342 公路隧道内轮廓的基本形式我国公路隧道建设规模扩大，各地在设计隧道横断面时标准不统一，隧道轮廓有采用圆形衬砌断面、直墙式衬砌断面及曲墙式衬砌断面。在JT2号公路隧道中，我采用了曲墙式衬砌断面作隧道的横断面形式。其中JT2号公路隧道两车道曲墙式三心园隧道内轮廓如图3.3：图3.3 两车道三心圆内轮廓示意图35 隧道衬砌结构的一般规定公路隧道应作衬砌，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、一级公路、二级公路的隧道应采用复合式衬砌；三级和三级以下公路隧道，在、级围岩条件下，隧道洞口段应采用复合式衬砌或整体式衬砌，其他段可采用喷锚式衬砌。JT2号公路隧道是一级公路上的隧道，所以应采用复合式衬砌。隧道衬砌设计应综合考虑地质条件、断面形状、支护结构、施工条件等，并应充分利用围岩的自承能力。衬砌应有足够的强度和稳定性，保证隧道长期安全使用。衬砌设计应符合下列规定：(1) 衬砌断面宜采用曲边墙拱形断面。(2) 隧道围岩较差地段应设仰拱。(3) 隧道洞口段应设加强衬砌。一般情况下两车道隧道应不小于10m，三车道隧道应不小于15m。(4) 围岩较差地段的衬砌应向围岩较好地段延伸510m。(5) 偏压衬砌段应向一般衬砌段延伸，延伸长度应根据偏压情况而定，一般不小于10m36 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防水层组合而成的衬砌形式。361 复合式衬砌应符合的规定(1) 初期支护宜采用锚喷支护。其中喷射混凝土厚度不应小于50mm，不宜大于300mm。锚杆支护主要采用全长粘结型锚杆中的普通水泥砂浆锚杆。(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。(3) 在确定开挖断面时，除应满足隧道净空和结构尺寸外，还应考虑初期支护并预留适当的变形量。预留变形量的大小可根据围岩级别、断面大小、埋置深度、施工方法和支护情况等，采用工程类比法预测。无预测值时可参照表3.2（摘自公路隧道设计规范）选用，并根据现场监控量测结果进行调整。362 衬砌设计方法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3.3（摘自公路隧道设计规范）选用。表3.2 预留变形量（mm）围岩级别两车道隧道围岩级别两车道隧道5080801202050现场量测确定表3.3 两车道隧道复合式衬砌的设计参数围岩级别初期支护二次衬砌厚度(cm)喷射混凝土厚度(cm)锚杆(m)钢筋网钢架拱、墙 混凝土仰拱 混凝土拱部、边墙仰拱位置长度间距5局部2.03058局部2.02.530812拱、墙2.03.01.01.5局部 25×25351215拱、墙2.53.01.01.2拱、墙 25×25拱、墙35351525拱、墙3.04.00.81.2拱、墙 20×20拱、墙、仰拱4545通过试验、计算确定37 JT2号公路隧道采用的复合式衬砌参数JT2号公路隧道所采用的复合式衬砌参数如下表所示：表3.4 预留变形量（mm）围岩级别两车道隧道60100表3.3 两车道隧道复合式衬砌的设计参数围岩级别初期支护二次衬砌厚度(cm)喷射混凝土厚度(cm)锚杆(m)钢筋网钢架拱、墙 混凝土仰拱 混凝土拱部、边墙仰拱位置长度间距15拱、墙2.51.0拱、墙 8 25×25拱、墙454520拱、墙3.00.8拱、墙 8 20×20拱、墙、仰拱606038 隧道洞身结构内力分析及检算381荷载的一般规定隧道结构上的荷载按表3.4分类：1）、 隧道荷载应根据隧道所处的地形、地质条件、埋置深度、结构特性和工作条件、施工方法、相邻隧道间距等因素决定。施工中如发现与实际不符，应及时修正。对于地质复杂的隧道，必要时应通过实地测量确定。2）、在隧道结构上可能同时出现的荷载，应按照承载能力和满载正常使用的检验分别进行组合，并按最不利组合进行设计。3）、明洞荷载组合应符合下列规定：（1）、计算明洞顶回填土压力，当有落石危险须检算冲击力时，可只计算洞顶实际填土重力和落石冲击力的影响，不计塌方堆积土石重力。（2）、当明洞上方与公路立交时，应考虑公路车辆荷载。公路车辆荷载计算应按公路工程技术标准（JTG BO1）的有关规定执行。表3.4 隧道荷载分类编号荷载分类荷载名称1永久荷载围岩压力2土压力3结构自重4结构附加恒载5混凝土收缩和徐变的影响力6水压力7可变荷载基本公路车辆荷载，人群荷载8可变立交公路车辆荷载及其所产生的冲击压力、土压力9荷载立交铁路列车活载及其所产生的冲击压力、土压力10其它可变荷载立交渡槽流水压力11温度变化的影响力12冻胀力13施工荷载14偶然荷载落石冲击力15地震力注：编号110为主要荷载；编号11、12、14为附加荷载；编号13、15为特殊荷载。（3）、当明洞上方与铁路立交时，应考虑列车活载。列车活载应按照铁路标准活载的有关规定计算。4)、公路隧道设计规范（JTG D70-2004）所列之外的特殊荷载，在荷载设计计算与组合时应作特殊处理。382永久荷载1）、隧道结构自重可按结构设计尺寸及材料标准重度计算，结构附加恒载一般应按实际情况计算。2）、级围岩中的深埋隧道，围岩压力为主要形变压力，其值可按释放荷载计算。释放荷载可按公路隧道设计规范（JTG D70-2004）附录D的公式确定。3）、级围岩中深埋隧道的围岩压力为松散荷载时，其垂直均布压力及水平压力可按下列公式计算：（1）、垂直均布压力按式（4-1）计算。