第四章-隧道总体设计
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-- 4 隧道总体设计
4.1 隧道选址
大青山公路隧道一号线位置的选择满足《公路隧道设计规范》的要求。隧道里程为K16+215～K18+030段，全长1815m,地貌属中低山区。该隧道为一级公路标准的长隧道。在确定线路时，要在多个路线方案中，根据地形图和各种资料进行技术、经济的比较之后，最后确定一条路线，线形对隧道很重要，一般隧道的平面线形以采用直线或大半径曲线为好。隧道位置选择在稳定的地层中，尽量避免穿越工程地质和水文地质极为复杂以及严重不良地段，当必须通过时，要有切实可靠的工程措施。该隧道范围内主要发育坝底山间沟谷。拟建隧道横穿坝顶山。
4.2 隧道纵断面设计
隧道内的纵坡形式，根据《公路隧道设计规范》（JTG D70-2004），可设置单面坡和人字坡两种。两种坡型适用于不同的隧道。对位于紧坡地段，要争取高程的区段上的隧道、位于越岭隧道两端展线上的隧道、地下水不大的隧道，可以采用单面坡型。对于长达隧道、越岭隧道、地下水丰富而抽水设备不足的隧道，宜采用人字坡型。
纵坡坡度以不妨碍排水的缓坡为宜。在变坡点应放入足够的竖曲线。隧道纵坡过大，不论是在汽车的行驶还是在施工及养护管理上都不利，公路隧道控制坡度的主要因素是通风问题，汽车排出的有害物质随着坡度的增大而急剧增多，一般把纵坡保持在2%以下比较好，超过2%时有害物质的排出量迅速增加；纵坡大于3%是不可取的。从施工中和竣工后的排水需要考虑，在隧道内不应采用平坡。在施工时，为了使隧道涌水和施工用水能在坑道内的施工排水侧沟中流出，需要0.3%的坡度。如果预计涌水量相当大，则需采用0.5%的坡度。竣工后的排水，包括涌水、漏水、清洗隧道用水、消防用水等，如果能满足施工排水的需要，其最小坡度不应小于0.2%。陡坡隧道且涌水量又大时，应考虑减缓坡度。
综合以上所述，该段地形起伏大，山势险峻，海拔高程在1339～1790m，相对高差大于450m，需要争取高程，并且该区域地下水水量小，水质优良，所以选择单面坡型。但在丰水季节施工时，大的降水有可能引起局部的坍塌及--
-- 小量的涌水，为了使隧道涌水和施工用水能在坑道内的施工排水侧沟中流出，采用0.3%的坡度。
4.3 隧道横断面设计
隧道设计应满足公路交通规划的要求，其建筑界限、断面净空、隧道主体结构以及通风、照明等设施，应按《公路工程技术标准》进行设计。
隧道横断面设计主要是对隧道净空的设计。隧道净空是指隧道衬砌的内轮廓线所包围的空间。隧道净空是根据“建筑限界”确定的。“限界”是一种规定的轮廓线，这种轮廓线以内的空间是保证车辆安全运行所必需的。是建筑物不得侵入的一种限界。公路隧道建筑限界包括车道、路肩、路缘带、检修道等的宽度及车道、检修道的净高。如图3.1所示。
i% 图4.1公路隧道建筑限界标准图
图中：
H——建筑限界高度；
W——行车道宽度；
LL-——左侧向宽度；
LR——右侧向宽度；
J——检修道；
R——人行道宽度； --
-- h——检修道或人行道高度；
EL——建筑限界左顶角宽度，EL=ER；
ER——建筑限界右顶角宽度，当LR≤1m时，EL=ER，当LR＞1m时，ER=1m。
各参数的取值规范如表4.1和表4.2：
表4.1 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） 侧向宽度
余宽C 人行道R 检修道J 隧道建筑净宽
左侧LL 右侧LR 左侧 右侧 设检修道 设人行 道 不设人行道、检修道
高速公路一级公路 120 3.75×2 0.75 1.25 0.75 0.75 11
高速公路一级公路 100 3.75×2 0.5 1 0.75 0.75 10.5
80 3.75×2 0.5 0.75 0.75 0.75 10.25
60 3.50×2 0.5 0.75 0.75 0.75 9.75
二级公路三级公路四级公路 80 3.75×2 0.75 0.75 1 11
60 3.50×2 0.5 0.5 1 10
40 3.50×2 0.25 0.25 0.75 9
30 3.25×2 0.25 0.25 0.25 7.5
20 3.00×2 0.25 0.25 0.25 7
表4.2 步道、检修道高度h
设计速度（km/h） 120 100 80 60 40～20
h（cm） 80～60 60～40 40～30 30～25 25或20
根据表4.1和表4.2，结合实际情况，对各参数进行取值：
设计时速：80km/h； --
-- 车道宽度：W=2×3.75m；
侧向宽度：LL＝0.5m，LR＝0.75m；
检修道宽：J＝0.75m；
检修道高度：1h＝0.4m；
顶角宽度：LL＝LR＝0.50m，ER＝LR＝0.75m；
隧道建筑界限高度：H=5.0m；
隧道建筑界限净宽：10.25m；
隧道内横向采用单面坡，坡度1.5％。
如图4.2所示：
7550750757510254025011010050050751.5%
图4.2 大青山公路隧道建筑限界（单位:cm）
4.4 隧道衬砌标准内轮廓设计
根据《公路隧道设计规范》（JTG D70-2004）规定，隧道的内轮廓标准拱部为单心半圆R1=543cm，侧墙大圆弧半径R2=1052cm，仰拱圆弧半径R4=1500cm，仰拱与侧墙间用一个小半径圆弧连接R3=104cm。如图3.3所示。 --
-- O1O2R3=100=19°44'37"H2'=133.53R4=1496.78θ3=59°7'56"R2=684.5=16°47'43"R1=551.75H2=200H1=165θ1'=11°7'27"θ2θ1
图4.3 两车道80km/h标准内轮廓图（单位:cm）
图中：R1：拱部圆弧半径，R1=551.75cm；
R2：侧墙圆弧半径，R2=684.50cm；
R3：侧墙与仰拱连接段圆弧半径，R3=100cm；
R4：仰拱圆弧半径，R4=1496.78cm；
H1：路面至起拱线的高度，H1=165cm；
H2：侧墙结构高度，H2=200cm；
H2’：侧墙与仰拱连接点至起拱线的高度，H2’’=133.53cm；
θ1：起拱线与R2的夹角，θ1=16°47′43″；
θ1’：设仰拱时起拱线与R2的夹角，θ1’=11°7′27″；
θ2：隧道结构中心线与R4的夹角，θ2=19°44′37″；
θ3：θ3=90°-（θ1’+θ2），θ3=59°7′56″。
