薛家沟高速公路隧道综合设计
1.隧道选题的目的和意义
毕业设计是实现本科培养目标要求的重要阶段，是基础理论学习深化与升华的重要环节，是学生毕业及学位资格认证的重要依据。

其目的是：掌握公路隧道施工技术、施工组织设计以及隧道结构构件验算的方法；巩固、深化、拓宽所学过的基础课程、专业基础课和专业课知识，提高综合运用这些知识独立进行分析和解决实际问题的能力，提升自己的专业技术素质。

2.本设计的主要内容
设计主要内容为公路隧道综合设计，具体包括资料整理分析与开题报告的撰写、路线方案比选、平纵横断面设计、洞门及明洞设计、衬砌结构设计、防排水设计、通风照明设计，编制设计文件和绘制图纸等。

3.设计采用的方法
3.1设计总说明
薛家沟公路隧道位于陕西省延安市延川县，薛家沟公路隧道全长1231m，为长隧道。

隧道为上、下行分离式隧道，行车道宽度均按设计行车速度80km/h 考虑，内设紧急停车带1处，人行横通道2处和车行横通道1处。

隧道围岩黄土、板岩、石灰岩为主，围岩级别主要为Ⅳ和Ⅴ级。

隧道衬砌结构设计采用“新奥法”复合式衬砌，土质围岩较差区段采用超前小导管注浆、岩质围岩段采用超前锚杆预支护、进出口采用超前大管棚等方法处理。

灯具布置出中间段采用中央侧偏布置外，其余采用双排布置，高压钠灯光电照明。

3.2隧道主要技术标准
本隧道采用分离式双向四车道隧道。

公路等级：高速公路；
设计交通量：近期21000辆/日（2025年），远期34000辆/日（2035年）；
隧道设计车速：80km/h；
隧道建筑限界
隧道净宽：10.25m ( 3.75×2+0.75+0.5+0.75+0.75)；
隧道净高： 5.0m。

隧道内卫生标准
CO允许浓度：144.225ppm；
阻滞情况下CO 允许浓度： 150ppm ；
烟雾允许浓度K ： 0.0070-1m 。

3.3隧道断面设计
正常段隧道路面横坡采用 1.5%的单坡。

本隧道根据《公路隧道设计规范》对设
计车速为v=80km/h 情况下的横断面规定，断面为三心圆，cm r 543
1=，cm r 7932=，cm r 1003=，cm r 15004=。

紧急停车带的总宽度13.0m ，包含右侧向宽度应取3.5m ，其余均和正常隧道建筑限界相同，停车带的路面横坡取0%。

紧急停车带位于Ⅳ级围岩中，取cm r 5431=，cm r 7932=，cm r 1503=，cm r 18004=，cm r 7375=作紧急停车带横断面。

3.4隧道二次衬砌结构计算
二次衬砌的计算采用“荷载结构法”，属于结构力学方法，设计中的衬砌为拱形曲墙式，故用假定抗力法来计算。

由于仰拱是在曲墙和拱圈受力之后修建的，因此计算中通常不考虑仰拱的影响。

其计算模型为拱脚弹性固定而两侧受围岩约束的无铰拱。

具体计算时，首先从拱顶切开，以一对悬臂曲梁为基本结构，切开处赘余力为X1，X2，在主动和在和弹性抗力的共同作用下，根据位移连续条件，可解得衬砌内力。

计算采用Ⅴ级围岩深埋段隧道衬砌结构。

3.5隧道衬砌设计
Ⅳ级围岩段：初期支护采用径向系统锚杆、超前锚杆，钢拱支撑配合钢筋网喷射混凝土形成整体。

系统锚杆采用中空注浆锚杆，直径为25mm ；超前锚杆采用直径为22mm 的钢筋。

喷射C25混凝土厚度为15cm ，钢架型号为I16。

Ⅴ级围岩深埋段：初期支护采用径向系统锚杆、超前小导管周壁预注浆，钢拱支撑配合钢筋网喷射混凝土形成整体。

系统锚杆采用中空注浆锚杆，直径为25mm ；超前小导管采用直径为42mm 的无缝钢管，喷射C25混凝土厚度为20cm ，钢架型号为I18。

Ⅴ级围岩浅埋段：同Ⅴ级围岩深埋段，锚杆、小导管设置间距有所不同。

喷射C25混凝土厚度为25cm ，钢架型号为I20a 。

3.6隧道防排水设计
隧道二次衬砌与初期支护之间（除仰拱外）均铺满复合防水层（含350g/㎡），隧道二次衬砌混凝土采用抗渗等级不小于S6的防水混凝土，全隧道衬砌两侧边墙脚内均沿纵向设置Φ120PVC 双壁波纹管，50m 设一检查孔。

中心沟每250m 设
置一处检查井。

隧道拱墙设直径50mm塑料半管作为环向盲管，环向盲管每隔5m 设置，并每隔10m纵向在水沟外侧留泄水孔，并采用三通连接纵向盲管与中心排水沟。

3.7通风照明设计
由规范可知，隧道的照明由基本照明和加强照明两部分组成，基本照明按中间段照明考虑。

灯具布置以远期数据为准，实际布置灯距只可比上述灯具小才能满足照明要求，根据上面计算可计算得：
入口段1需布置400W的高压钠灯12组（间距3.2m，布置35m）洞口7m内不设置照明；
入口段2需布置250W的高压钠灯11组（间距3.8m，布置42m）。

过渡段照明时：
过渡段Ⅰ需布置150W的高压钠灯10组（间距7.2 m，布置72m）；
过渡段Ⅱ需布置100W的高压钠灯7组（间距12.7m，布置89m）；
中间段按中央侧偏布置，需布置100W的高压钠灯93组（间距10m，布置926m）。

出口段1照明需布置100W的高压钠灯6组（间距6.5m，布置30m）。

出口段2照明需布置150W的高压钠灯4组（间距6.8m，布置30m）
除中间段外，余均为对称布置。

隧道需风量计算包括跟工况车速下稀释CO需风量、稀释烟雾需风量、稀释异味需风量、考虑火灾排烟的需风量四部分计算，再计算各工况下隧道内的风压，比较选择最大的的风机数作为设计风机数，火灾情况下交通风压设计为0。

经计算知：近期风机布置按照火灾条件下的通风要求设计；远期按照阻滞情况下稀释CO布置风机。

该隧道采用射流风机纵向通风，远期和近期需要布置风机都为4组8台900型风机，隧道内的近期风速会达到7.25m/s，符合规范要求。

3.8洞门设计
隧道进口设计为削竹式洞门，主要以为进口处围岩的强度比较好，围岩比较完整，洞口地形坡度比较缓；隧道出口地形较陡，围岩较破碎，因此采用端墙式洞门。

3.9隧道施工及开挖方法
本隧道主要以Ⅳ、Ⅴ级围岩为主，地质条件较差，隧道设计施工以新奥法理论为基础.
新奥法是以柔性支护手段来保持围岩强度，控制围岩变形，以发挥围岩的自承能力，并通过施工监控量测来指导设计和施工。

Ⅳ级围岩主要采用上下台阶法开挖，Ⅴ级围岩主要采用上下台阶预留核心土开挖法开挖。

4.总结
本次隧道的毕业课程设计，让我对大学四年所学的专业知识进行了一次系统的整理、检验，是对大学期间所学的专业知识的一次系统总结。

使我不仅掌握了知识要点，而且能够在实际设计中的运用所学知识，去解决工程实际问题。