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1工程技术设计阶段交通运输洞设计大纲主编单位:主编单位总工程师:参编单位:主要编写人员:软件开发单位:软件编写人员:勘测设计研究院年月2目录1..........................................................42设计依据文件和规范43549596117118观测设计和运行要求1791710技术专题研究18111812应提供的设计成果19附录A锚喷支护的理论设计20附录B23附录C25附录D2731引言1.1工程位于，是以为主，兼有等综合利用的水利水电枢纽工程。电站总装机容量ＭＷ，年发电量ｋＷ·ｈ，电站为厂房，厂房高ｍ，宽ｍ，长ｍ。本工程初步设计报告于年1.2（1）水电站地下厂房交通运输洞技术设计；（2）平洞和斜洞（α≤30°）；（3）不包括竖井部分。2设计依据文件和规范2.1有关本工程的文件（1）工程初步设计报告；（2）工程初步设计报告审批文件；（3）工程技术设计任务书。2.2主要设计规范（1）SDJ20－78水工钢筋混凝土结构设计规范（试行）；（2）JTJ26－89公路隧道设计规范；（3）SD134－84水工隧洞设计规范；（4）SDJ10－78水工建筑物抗震设计规范（试行）；（5）GBJ3－88砌体结构设计规范；（6）JTJ14－86公路柔性路面设计规范；（7）JTJ12－84公路水泥混凝土路面设计规范；（8）GBJ86－85锚杆喷射混凝土支护技术规范；（9）SL47－94水工建筑物岩石基础工程施工技术规范；（10）TBJ3－85铁路隧道设计规范；（11）SDJ212－83水工建筑物地下开挖工程施工技术规范。2.3主要参考资料（1）水利水电工程地下建筑物设计手册水规总院等编四川科学技术出版社1993年（2）水工隧洞的设计理论和计算汪胡桢著水利电力出版社1990年（3）水电站厂房设计水利电力出版社1987年3基43.1（1）工程等别为等；（2）建筑物级别为级。3.2地震烈度（1）基本地震烈度为度；（2）设计地震烈度为度。3.3洪水标准设计洪水重现期：Tｓ＝a；校核洪水重现期：Tｘ＝a。3.4水位和洪水流量水位和洪水流量，见表1。表1水位和洪水流量表项目单位TｓTｘ洪水流量ｍ3／ｓ水位ｍ3.5气象（1）月平均气温表2月平均气温表（年至年）单位：℃月份123456789101112全年平均气温（2）绝对最高气温绝对最低气温（3）冰冻期：月～3.6(1)地下水位及涌水量，见表3表3地下水位及涌水量表桩号……地下水位，m涌水量，m3/(d·m)……(2)交通洞沿线断层汇总，见表4。表4方位断层编号断层产状，(°)宽度，ｍ主要特征走向倾向倾角破碎带影响带(3)交通洞岩体裂隙统计，见表55表5岩体裂隙统计表岩性位置组号密度条／ｍ2裂隙产状，(°)裂隙发育特征走向倾向倾角(4)交通洞围岩物理力学指标，见表6表6围岩物理力学指标表桩号，m主要岩性风化类型岩体类别容重kN/m3干饱和饱和吸水率，％弹性模量Mpa水平铅直变形模量Mpa水平铅直抗压强度Mpa干饱和泊桑比内摩擦角，(°)凝聚力，Mpa岩体纵波速度，m/s岩体完整性系数岩体坚固系数围岩强度Rb·Kv，Mpa稳定性评价单位弹性抗力系数，kN/m3提示：单位弹性抗力系数是非常重要的一个参数，以下所列的各种岩体的单位弹性抗力系数仅可作为参考之用。岩石坚硬程度代表性岩石节理间距cm单位弹性抗力系数N/cm3105kN/m3坚硬石英岩、花岗岩、流纹岩、安山岩、玄武岩、硅质石灰岩30以上10000～20000100～2005～305000～1000050～1005以下3000～500030～50中等坚硬砂岩、石灰岩、白云岩、砾岩30以上5000～1000050～1005～303000～500030～505以下1000～300010～30较软砂质岩互层、粘土质页岩、泥灰岩30以上2000～500020～505～301000～200010～205以下＜1000＜10松软风化页岩、风化泥灰岩、粘土、黄土、小麓堆积物＜500＜563.7材料特性3.7.1建筑材料(1)洞门建筑材料，见表7表7洞门建筑材料工程部位材料种类混凝土或钢筋混凝土构件混凝土片石混凝土砌体端墙顶帽翼墙和洞口挡土墙侧沟、截水沟、护坡等(2)衬砌建筑材料，见表8表8衬砌建筑材料工程部位材料种类混凝土片石混凝土钢筋混凝土构件混凝土喷射混凝土砌体拱圈边墙仰拱棚洞盖板仰拱填充水沟沟身及电缆槽身水沟盖板及电缆槽盖板(3)路面材料。(4)其它材料，见表9。表9其它材料材料名称直径级别钢筋提示：端墙砌体可选用100＃水泥砂浆砌片石、块石镶面或混凝土预制块镶面。顶帽砌体可选用100＃水泥砂浆砌粗料石。翼墙和洞口挡土墙砌体可选用水泥砂浆砌片石。提示：(1)表7～8所述材料种类应根据结构强度和耐久性的要求及其抗冻、抗渗和抗侵蚀性的需要选用；(2)如果侵蚀性水经常作用时，结构物的混凝土或砂浆均应采用具有抗侵蚀性能的特种水泥；(3)在严寒及寒冷地区隧道受冻害影响的地段，宜采用整体式混凝土衬砌，且应满足抗冻性要求。提示：交通洞内路面材料一般为混凝土路面，其标号可选用150号或150号以上。路面材料可参考交通部颁发的《公路柔性路面设计规范》（JTJ014－86）、《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTJ012－84）的有关规定。7锚杆3.7.2(1)建筑材料容重，见表10。表10建筑材料容重单位：kN/m3材料名称混凝土片石混凝土钢筋混凝土浆砌粗料石浆砌块石浆砌片石喷射混凝土容重(2)混凝土的设计强度及弹性模量，见表11、表12表11混凝土的设计强度单位：ＭPａ强度种类混凝土标号轴心抗压弯曲抗压抗拉抗裂表12混凝土的弹性模量单位：ＭPａ混凝土标号弹性模量（3）砌体的设计强度，见表13表13砌体的设计强度单位：ＭPａ强度种类截面砌体种类砂浆标号抗压强度直接抗剪通缝齿缝弯曲抗拉通缝齿缝（4）钢筋的强度及弹性模量，见表14表14钢筋的设计强度及弹性模量单位：MPａ钢筋种类符号受拉钢筋设计强度受压钢筋设计强度弹性模量（5）喷射混凝土指标，见表15表15喷射混凝土设计指标表单位：MP标号轴心抗压弯曲抗压抗拉弹性模量粘结力3.8运输方式及运输构件最大尺寸(1)运输方式为。(2)运输构件的最大尺寸：81)长ｍ；2)宽ｍ；3)高ｍ。44.1线路布置，见表16表16交通运输洞各控制点座标及路面高程点号桩号座标，ｍ路面高程ｍ转弯半径ｍXY（起点）1（终点）4.25洞口及洞脸5.15.1.15.1.2提示：可参照SD134－84第三章“隧洞布置”和JTJ026－89第二章“总体设计”并结合具体工程实际情况进行。提示：横断面设计应根据运输车辆、运输构件尺寸、施工方法及不同地质情况进行复核并以简图方式表示。提示：洞口位置应根据地形、地质、水文条件并考虑边坡及仰坡的稳定，从保证施工和营运安全出发，通过经济、技术比较，综合研究确定。(1)洞口的边坡及仰坡必须保持稳定，避免大挖大刷、大填；(2)洞口位置应设在山坡稳定、地质条件较好处；(3)位于悬崖陡壁下的洞口，一般不宜切削厚山坡；当坡面及岩顶稳定，无落石或坍塌的可能时，可贴壁进洞；要避免在不稳定的悬岩陡壁下进洞，否则应延伸洞口设置明洞，或采取其它措施，以保证安全；(4)沿沟侧进洞时，应考虑水文情况，结合防排水工程，充分比选后确定洞口位置；(5)洞口设计应考虑和附近的地面建筑及地下埋设物的相互影响，并采取防患措施。95.1.3洞口参数的选定（1）洞口的边坡；设计开挖高度ｍ；（2）洞口的仰坡；（3）明洞的长度ｍ；（4）排水沟及截水沟断面尺寸ｍ×ｍ；（5）边坡防护措施。5.25.2.1洞脸形式洞脸的形式为5.2.2（1）洞脸墙顶高程（2）洞脸墙伸缩缝间距ｍ；墙厚度（3）洞脸墙基底高程6结构设计结构设计，见表17。表17结构设计表相同断面断面简图初选支护型式灌浆孔布置排距×孔距灌浆压力排水布置起始桩号终了桩号衬砌厚度喷锚厚度w提示：（1）洞口边坡、仰坡顶面及其周围，应根据实际情况设置排水沟及截水沟，并和路堑排水系统综合考虑布置；（2）洞口边坡、仰坡应根据实际情况采取坡面防护措施，做到不留后患、保证安全、经济合理。（3）当洞口处有落石、泥石流等时，应采取清刷、延伸洞口设置明洞或其它措施。提示：（1）洞口应修建洞脸。洞脸为交通运输洞对外设施，形式应适用、经济、美观。有条件时，尽可能在其周围植树绿化，特别是在旅游风景区应与周围环境协调；（2）如交通运输洞与地下建筑物通风相结合时，应综合考虑通风设施的修建；（3）洞脸应尽量与隧洞轴线正交。提示：基底埋入土质地基的深度不应小于1.0ｍ，嵌入岩石地基的深度不应小于0.5ｍ；地基为冻胀土层时，基底标高应在冻结线以下不小于0.25ｍ；墙基底埋设深度应大于墙边各种沟、槽基底埋设的深度。软弱地基上的基础，当地基强度不足时，可采取扩大、加固基础等措施。107结构计算7.1(1)隧道荷载，见表18。表18隧道荷载表编号荷载分类荷载名称1永久荷载（恒载）围岩压力2结构自重力3填土压力4混凝土收缩和徐变的影响力5围岩弹性抗力6可变荷载基本可变荷载公路车辆荷载，人群荷载7外水压力8回填灌浆压力9立交公路车辆荷载及其所产生的冲击力、土压力10立交铁路列车活载及其所产生的冲击力、土压力11其它可变荷载立交渡槽流水压力12温度变化的影响力13冻胀力14偶然荷载落石冲击力15地震力16施工荷载(2)荷载组合，见表19。表19荷载组合表部位荷载组合基本组合特殊组合明洞段提示：衬砌结构类型和尺寸，应根据使用要求、工程地质条件、围岩类别、埋设位置及施工条件等，通过工程类比和结构计算综合分析确定。必要时，可通过试验论证确定。本阶段可用工程类比法确定。另外应做到：(1)隧洞进／出口应设置锁口加强衬砌段，其伸入洞内深埋段长度一般不宜小于10ｍ，且不宜小于2～3倍隧洞开挖跨度；(2)围岩较差段的衬砌应向围岩较好段延伸5ｍ以上。偏压衬砌段应延伸至一般衬砌段内5ｍ以上；(3)(4)(5)浅埋地段隧道应采用浅埋衬砌；因地形或地质构造、施工等引起有明显偏压的地段，应采用偏压衬砌或特殊衬砌，并与回填、灌浆相配合。11洞口锁口段断层破碎带交岔段里端锁口段7.2(1)(2)进行静力计算时，常把衬砌断面分成若干楔块，故实际计算衬砌自重时，按单位长度每一楔块的衬砌自重作为计算单元。对于非等厚断面圆拱的自重，可近似地按图1所示分成均匀的G1和三角形G2两部分分别计算，各部分自重的数量和作用点较容易确定。计算公式如下：G1＝γｎｄ0Ｌ（1）(2）提示：（1）明洞顶回填土压力，当有落石危害需验算冲击力时，只计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）当明洞上方与公路或铁路立交时，应考虑公路车辆荷载或列车活载；（3）围岩压力应根据施工方法、围岩变形情况以及衬砌修筑时间对围岩压力的影响等因素确定。如按复合衬砌设计，考虑一期锚喷支护后，围岩已达到基本稳定，然后进行二期混凝土衬砌，故作用在衬砌上的垂直山岩压力参照铁道部经验仅考虑全部垂直山岩压力的50％；（4）一般情况下，特殊荷载中考虑回填灌浆压力时，不再计入山岩压力；（5）仅在地质条件较好的地段考虑弹性抗力；（6）灌浆压力与外水压力不需要叠加。灌浆压力大于外水压力时，顶拱部位只计灌浆压力，其余部位为外水压力；灌浆压力小于外水压力时，则可不计灌浆压力；（7）地震对地下结构的破坏作用远比对地面建筑物的破坏作用小。国内外隧洞规范规定，设计隧洞洞身时可不考虑地震荷载，对隧洞的进出口建筑物，按地面建筑物结构的有关规定执行；（8）考虑围岩抗力时，不计侧向围岩压力及底拱的反力；（9）不考虑围岩抗力时，可不计温度应力；（10）可以采取措施防止或减少灌浆压力和温度作用的不利影响。当其成为衬砌结构的控制因素时，可不考虑或少考虑计算采用值，而用相应的施工技术措施解决。提示：除文中列入有关荷载计算公式外，其余荷载计算公式参见有关规程规范。提示：（1（2）Ⅱ、Ⅲ类围岩，围岩压力：0.1～0.2）γ1·B式中：γ1——岩石容重，kN/m3；B——隧洞的开挖宽度，ｍ；ｑ——均匀