榆樹坪隧道綜合設計(長安大學公路學院西安710064)摘要：本設計按照“新奧法”施工的規定，對某山嶺二級公路上的榆樹坪隧道進行了綜合設計。重要內容涉及：路線方案的擬定比選、隧道橫縱斷面設計、隧道襯砌結構設計、路基路面防排水及管線溝槽設計以及施工組織設計，并進行了隧道二次襯砌的結構計算，IV級圍巖隧道施工階段分析，同時還完畢了隧道通風、照明的計算及設計。關鍵詞：隧道新奧法防排水襯砌結構通風照明監控測量結構計算隧道設計說明書設計概況榆樹坪隧道位于吳旗縣，是連接劉河灣，勝利山，賀石灣，洛源橋，榆樹坪地區的山嶺二級公路區段上重要的通道，該地區為構造剝蝕侵蝕低山地貌，地質地形復雜，擬建隧道通過區域地表地形整體起伏較大，其中最低標高1252.0m,最高標高1512.0m。該隧道擬設計為單洞雙向隧道，該隧道為整體一段，入口樁號K0+015，出口樁號K2+140.87，全長2125.87m，采用雙坡，坡度為第一段1.25%，第二段-1.5%。隧道行車道寬度按照設計行車速度60km/m考慮。明洞施工按明挖法施工，暗洞按“新奧法”施工。隧道襯砌結構設計采用“新奧法”復合式襯砌，并采用高壓鈉燈光電照明、射流風機機械通風；隧道洞門形式根據地形條件采用入口削竹式，出口端墻式洞門。隧道圍巖以較為破碎的白云巖、片麻巖、玄武巖、頁巖、變質砂巖為主，圍巖級別以Ⅲ，Ⅳ、Ⅴ級為主。隧道重要技術標準定的遠景交通量設計，采用單洞雙向隧道公路等級：山嶺重丘二級公路設計交通量：262輛/h（近期）,540/h（遠期）隧道設計車速：60km/h隧道建筑限界根據《公路隧道設計規范》（JTGD70—2023）規定擬定：行車道：W=2×3.50m側向寬度：LL=0.50m余寬：C=0.25m人行道寬：R=1.00m限界凈高：5.00m隧道凈高：7.09m檢修道高：0.25m隧道設計標準規范《公路隧道設計規范》（JTGD70—2023）《公路隧道施工技術規范》（JTJ042—94）《公路隧道通風照明設計規范》（JTJ026.1—1999）《公路隧道勘測技術規范》（JTJ063－85）《公路工程技術標準》（JTJ001—97）隧道工程水文、地質自然地理概況地形地貌隧道地處北大巴山加里東褶皺帶，該褶皺束位于北大巴山加里東褶皺帶的北部，山脈大體呈西北——東南走向，該處主峰勝利山海拔1512.0m,山脊呈南北走向，南側山坡陡峭，坡度一般在40°左右，局部達成55°，北側山坡平緩，坡度一般在20°左右。地貌上屬于有變質巖、沉積巖組成的低山地貌。氣象水文該地區屬暖溫帶半濕潤季風氣候地帶。具有溫暖、雨量適中、四季分明、雨熱同季。年平均氣溫13℃，≥0℃積溫4826.7℃，連續期長達299天；≥10℃積溫4224.6℃，連續期長達204天；≥20℃積溫2488.0℃，連續期長達98天，無霜期212天。數年平均降水量為833.3mm地質構造特性地層巖性強風化砂質板巖：灰至灰黑色，變余結構，板狀構造，礦物成分以砂質、絹云母為主，巖石較軟手掰不易斷，節理裂隙發育，巖芯多呈短柱狀至長柱狀。玄武巖灰黑至灰色，重要礦物成分為斜長石和輝石呈隱晶質細粒或斑狀結構氣孔或杏仁狀構造，致密性堅硬、脆性，強度很高。大理巖由灰石巖或白云巖經重結晶變質而成，等力變晶結構，塊狀構造。重要礦物成分為方解石，遇稀鹽酸強烈起泡，長呈白色，淺紅色淡綠色，深灰色。白云巖重要礦物為白云石，也有方解石和粘土礦物，結晶結構硬度較高穩定性較石灰巖好。片麻巖具有典型的片麻狀構造變晶或變余結構，一般晶粒粗大，重要礦物為適應和長石，尚有云母，角閃石，輝石等。顏色視深色礦物含量多少而定，其強度較高。頁巖由粘土脫水膠結而成，以粘土礦物為主。大部分有明顯的薄層理，成葉片狀，易風化，強度低與水作用易于軟化而喪失穩定性。砂巖砂質結構由50%以上粒徑介于0.05―0.2mm的砂粒膠結而成粘土含量小于25%，結構疏松強度和穩定性不高。閃長巖灰黑至黑，重要礦物成分為斜長石、輝石和角閃石，呈斑狀結構，塊狀構造或條帶構造，致密性堅硬、脆性，強度很高。構造特性隧道地處北大巴山加里東褶皺帶，該褶皺束位于北大巴山加里東褶皺帶的北部。隧址區位于高坪——老縣街復向斜，有斷層通過，隧道進出口段斜坡巖層產狀為，隧道出口巖層產狀為，節理及發育。斷層隧道區內斷層較發育，已查明斷層2條，以北東向斷層為主，次為近西向，亦見南北向斷層。斷層性質以壓紐性、壓性、扭性為主，個別為張性、張扭性。斷層多期活動的特點，初期以壓性、壓紐性、扭性為主，且規模較大，晚期以張性為主，規模小。對隧道有影響的斷層沒有。地震活動及地殼穩定性概略分析勘查區位于揚子板塊西北緣，根據板塊運動的觀點，其構造運動薄弱，故勘查區在大地構造位置上屬穩定地段。勘查區屬華南地震區秦巴地震亞區漢中地震帶，雖斷裂構造發育但活動性斷裂不甚發育，地震活動薄弱，屬弱地震活動區。該地震帶多為3級以下弱震，4級以上地震自公元前1177年至980年間共發生8次，重要分布在漢中市區（3次），新集（1次），略陽（1次）陽縣（1次）等處，最大震級為5.5級，發生于1636年，震中位于漢中市區。根據國家地震局資料，勘查區的地震基本烈度為Ⅵ度預測未來最大震級為5級，因此，可以認為勘查區為相對穩定區。水文地質條件榆樹坪隧道全長2125.87m，最大埋深約為357m，屬于深埋長隧道。根據地表調查，隧道區重要接受大氣降雨垂直補給，總體水量較豐富。地下水重要接受大氣降雨的垂直補給，按照隧道用水分類標準，進出口V級圍巖范圍內，由于巖體極破碎，雨水會沿裂隙下滲，出現淋雨狀，當巖體較完整時，出水狀態屬于滲滴涌水。本次涌水量估算方法采用極限狀態下(數年日最大降水量)降水入滲法：進行計算。不良地質現象據地面調查，隧道區無崩塌、滑坡、泥石流、危巖等不良地質現象，場地天然穩定性良好。隧道圍巖類別隧道圍巖級別劃分依據和原則隧道圍巖類別重要依據巖石彈性波速度，巖石飽和極限抗壓強度、巖石質量指標，并結合巖石風化限度、完整性、堅硬限度、節理發育限度、斷層及地下水影響限度等進行綜合分類。依據上述實際資料在擬定隧道圍巖級別時，制定以下原則：以交通部行業標準《公路隧道設計規范》（JTJ026-90）提供數據為圍巖級別劃分標準。遇斷層破碎帶，圍堰類別較同類巖石減少1--2級，影響帶推至洞底以上40—80m與斷層交界處。為便于隧道施工，按隧道開挖過程中也許碰到的地層情況分段進行評價。未有鉆孔控制段，參照勘查區同類巖石已有資料進行類比分類隧道圍巖級別劃分按上述圍巖級別劃分原則，將隧道圍巖級別劃分匯入下表。圍巖級別劃分總表圍巖級別隧道名稱Ⅲ級（米）Ⅴ級（米）Ⅳ級（米）總長（米）南古莊溝隧道（—）715.9282.99971.572125.87各類圍巖比例（%）(一)33.68%13.31%45.7%100%隧道穩定性評價洞室穩定性評價在工程地質測繪和勘探的基礎上，綜合分析評價認為隧道進口段為極不穩定地段；整體強度很低，多呈彈塑性變形，穩定性很差，進出口基巖淺埋段，巖石風化強烈，穩定性差，為易失穩段；其余洞段，巖石較破碎，巖體呈碎石塊狀或塊（石）碎（石）狀鑲嵌結構，風化中檔，巖石較軟，整體強度較低，穩定性較差。綜合分析諸影響因素，隧道多數地段為III、Ⅳ級圍巖，洞室處在較穩定狀態，少數地段為V級圍巖，洞室穩定性較差。隧道洞室底部地基，除洞口段穩定性較差外，其余地段均處在穩定狀態。洞口斜坡穩定性評價影響洞門斜坡穩性的重要因素是地層巖性，結構面與斜坡坡面產狀的組合關系及水文地質條件等。按組成斜坡的巖性，進出口斜坡均屬土體斜坡，現對其穩定性評價如下：洞口斜坡均屬碎石土類斜坡。巖性為含粘粉質碎塊石，洞門附近該層厚約3-5m。土體較松散，未見地下水出露，粘粉質含量低，基本不具粘聚力，內摩擦角370左右，極易坍塌至地表，洞門不穩定。據計算與綜合分析，該類土邊坡，當邊坡角下于土的內摩擦角370時，處在穩定狀態。方案比選方案介紹方案一：采用沿河方案設計，線路全長4414.79m，不設隧道，沿洛河經川道，陳子溝，漩水川，吳旗鎮到達榆樹坪。方案二：采用兩條短隧道，經廟臺到達榆樹坪。道路全長3437.98m，第一條隧道長155.90m，第二條隧道長914.18，第一條隧道屬于短隧道，第二條隧道屬于中隧道，兩條隧道采用46.8m長橋梁鏈接。方案三：采用劉河灣至榆樹坪航空線進行路線布置，線路全長3121.7m,路線采用2125.87m隧道，為長隧道。。比選根據地形地質條件，施工量，施工難易限度，經濟意義，環境保護將三個方案進行比較并擬定方案。地形地質條件方案一，地形較為平坦，地質情況比較單一，多為沿河河岸河灘地形。方案二和方案三，地質地形情況基本相同，懂采用隧道架橋通過不良地質和復雜地形。施工量方案1：線路總長4414.79米，多為平原路堤構造。方案2：線路總長4379.8米，其中隧道1070.8米，隧道圍巖等級分別為V級、IV級，圍巖強度較差。方案3：線路總長3121.7米，其中隧道2125.87米，隧道圍巖等級為V級、IV級、III級。施工難度方案1：線路較長，道路線性較差，其中要穿越吳起鎮、漩水川等人員比較密集的居民區，施工難度較大，施工過程的場地布置困難，施工期間占用原有道路，將導致市區內交通擁堵等狀況。方案2：線路較短，隧道標高較高，在K1+073處地面高程遠小于隧道標高，需采用高架橋通過，再經K1+120修建914.18m的隧道，隧址處多為強風化巖層，圍巖強度較差且次方案隧道處在淺埋段的長度大大增長，施工難度較大，且與方案三相比線路長度增長1258m增長近40%線路長度。方案3：為兩點間最短線路，選線近似于航空線路，為單條隧道通過，隧道大多處在深埋區段，圍巖穩定性較好。隧道以外展線較短，線路幾何條件較好，有助于形成安全，施工難度較低。營運及養護費用方案1：線路全長4414.79m,全線無隧道，多為跨線橋和立交橋設計，道路養護費用較低。方案2：兩條隧道共長1070m，營運及養護費用稍低，但道路養護費用較高。方案3：隧道全長2125.87m，隧道運營成本較高，但綜合交通量和道路全段養護費用，與方案2基本持平。對周邊居民帶來的經濟效應方案1：對洛河沿岸和川道沿岸的漩水川，陳子溝，甜水溝附近的地區帶來經濟效益，特別是方便吳起縣政府和周邊居民出行。方案2：對賀石灣、洛源橋周邊經濟影響較大。方案3：除影響方案2所述地區經濟外，還使劉河灣至賀石灣、洛源橋、榆樹坪地區的距離大大縮短，減少了商品運送成本，使兩地居民出行更加方便快捷安全，使山中的礦產運送加工成本減少，大大增長吳旗縣地區礦產總量，帶動區域。環境保護方案1：無開挖，對山體破壞最小，但是公路離居民區較近噪聲污染較嚴重，公路線性較差，尾氣污染較大。方案2：開挖較少，對山體破壞較小。但因其淺埋段較長，會對山體進行刷坡，山坡植被破壞較嚴重。且因其為兩段隧道，故在隧道進出口處對山嶺原有自然環境的破壞比較嚴重。方案3：開挖較大，但因其多為深埋隧道，故對山體破壞較小，對山中自然生態環境影響較小。線路筆直，有助于行車安全，減少尾氣排放。綜述：方案1和其他兩個方案差別較大，施工量最少，施工周期最短。但出于線形和環境因素方面因素，方案1不做考慮。方案2與方案3相類似，但是方案2的線線形較方案3相比較差，方案2與方案3總體運營和養護費用持平。方案2施工難度較大，淺埋段隧道施工難度較大，道路展線較長，不利于行車。方案3大大縮短兩地距離減少礦產運營成本，有效帶動區域經濟發展。且環境方面，方案3尾氣對山林原始生態環境影響較小。故綜合以上因素采用方案3進行線路的總體布置和設計。隧道設計概要隧道洞口設計結合隧道進出口地形、地貌、工程地質和水文條件，同時結合環境保護、洞外有關工程及施工營運條件，并考慮到施工開挖邊仰坡的穩定性，本著“早進晚出”、“少開挖”的原則，擬定隧道洞口位置、明洞型式，洞門型式的選擇力求結構簡樸，并與洞口地形、地貌協調一致。隧道進口洞門采用削竹式洞門，出口洞門采用端墻式洞門，并進行了必要的裝飾，明洞采用全斷面整體式鋼筋混凝土襯砌。洞口地段邊、仰坡根據實際情況采用一定的加固防護措施，暗洞進出洞口仰坡面采用錨噴混凝土臨時防護措施，保證進洞安全。隧道橫斷面設計榆樹坪隧道的建設標準為：山嶺二級公路。根據《公路隧道設計規范》的規定，按單洞雙向隧道設計，其行車道寬度3.50*2m,隧道的有效凈寬10.0m,有效凈高5.0m。在滿足上述凈空限界標準的前提下，根據電纜槽和檢修道的設立對空間的需求及照明、襯砌結構受力的合理性和開挖面積最小等條件，通過對各種襯砌內輪廓形式和參數的優化，最后選擇了凈寬10.51m,有效凈寬10.0m,凈高7.0869m,有效凈高5.0米的圓拱形式。隧道內輪廓通過對單心圓、扁平三心圓和三心圓幾種斷面形式進行綜合比較，結合隧道襯砌結構受力特性以及工程造價等因素，采用拱頂R-525cm、側墻R-764cm的三心圓形式。橫斷面采用復合式襯砌。路面采用人字雙坡設計，路面兩側側均設設縱向排水溝，路基中心設中心排水溝。隧道右側檢修道溝槽設電力電纜槽，左側設通訊信號電纜槽。洞門設計為保證營運安全，并與環境協調，根據隧道進出口地形和工程地質條件，結合開挖邊仰坡的穩定性和路塹支擋及排水條件，進口設立削竹式洞門，出口設立端墻式洞門并修飾周邊景觀使洞門與之協調，洞門與隧道軸線正交，洞門結構應當滿足抗震規定。襯砌結構設計榆樹坪隧道采用“新奧法”原理設計，襯砌形式為：以錨噴混凝土作為初期支護，內層用模注混凝土作為二次襯砌的復合式襯砌結構，兩層襯砌之間設立防水層，對于軟弱圍巖及斷層破碎帶采用適當的預支護措施，保證開挖面的穩定和初期支護的施作。根據該隧道的工程地質及水文地質條件，采用工程類比法的方法擬定了各類圍巖（深、淺埋）的襯砌參數，同時根據各類圍巖的物理力學指標，采用有限元法驗算襯砌結構強度，并根據結果修正初擬的襯砌參數，最后擬定了本隧道的各類圍巖的襯砌參數見下表。各類圍巖的襯砌參數表在隧道進出口淺埋段，根據圍巖類別、破碎限度及地下水情況分別采用了不同形式的預支護措施，使淺埋圍巖在隧道開挖后及時形成壓力拱，保證開挖后的裸洞具有一定的自穩時間以利初期支護的施作，同時具有止水的作用。施工時應先進行水泥單漿液的現場注漿實驗，實驗用水泥單漿液添加5%（重量比）水玻璃，如注漿效果良好可以達成固結圍巖、堵水之目的，可以改用上述實驗的水泥漿液注漿，否則，按設計用的水泥、水玻璃雙液進行現場注漿實驗，注漿參數根據現場實驗結果按實際情況調整，以利施工。無論采用何種漿液，注漿結束標準必須滿足設計圖規定。明洞襯砌結構為整體式鋼筋混凝土結構。明洞結構計算方法采用荷載結構模型，根據作用在支護結構上的荷載按彈性地基上的拱形平面桿系結構計算結構內力，并以此來進行截面設計和配筋設計。防排水設計隧道防排水應遵循“防、排、截、堵相結合，因地制宜，綜合處置”的原則，保證隧道結構物和營運設備的正常使用和行車安全。隧道防排水設計應對地表水、地下水妥善解決，洞內外應形成一個完整通暢的防排水系統。對于高速公路隧道防排水應當滿足下列規定：1、拱部、邊墻、路面、設備箱等不滲水。2、有凍害地段的隧道襯砌背后不積水，排水溝不凍結。沿隧道全長在道路中心線以下設立中心排水溝，道路一邊設立開口式排水側溝。洞內復合式襯砌段采用橡塑防水板防水，土工布、第三代軟式透水管和塑料排水板等排水。明洞段采用橡塑防水板、土工布及粘土隔水層防水。干砌片石盲溝及軟式透水管排水。工作縫、伸縮縫、沉降縫處均加設橡膠止水帶，洞內二次襯砌后墻底部設立縱向排水管，與襯砌內的環向排水管相連，并通過橫向排水管與中央排水溝相通。洞門上方設截排水溝，引地表水至路基邊溝或洞門外端自然溝谷，以此形成完善的洞內外排水系統。處在單坡標高的洞門端，洞門外1m的地方均設路基橫向截水溝，防止洞外路基路面水順坡流入洞室。路面及內裝飾設計隧道內采用35#水泥混凝土路面，路面厚24cm。路面下設15cm厚10#素混凝土整平層。隧道內裝飾：根據土建設計規定，隧道洞身內的涂裝工程采用SD型高溫隔熱防火涂料。該涂料是根據隧道施工的特殊規定，借鑒國外隧道防火涂料技術，針對公路隧道混凝土結構的防火規定，以無機絕熱材料為重要成分的隔熱型公路隧道專用防火涂料。而無機防火涂料可連續保護隧道混凝土結構，使其在規定的耐火時間內與熱隔絕。緊急停車帶設計對于長隧道在隧道行車方向右急停車帶設計側應每隔500-750m設立緊急停車帶一處，寬3.5m。長4.0m。檢修道設計為了便于行人因需要徒步穿過以及洞內設施的維修養護，隧道內設立檢修道，為防止汽車沖上人行道，并避免隧道維修養護人員在其上行走不至于因其與路面高差過大而產生不安全感，以及考慮到洞內發生事故時便與人員疏散，同時結合纜線槽設立的規定，設計檢修道高度為25cm，寬度為25cm。現場監控量測現場監控量測是新奧法復合式襯砌設計、施工的核心技術之一。通過施工現場監測可以掌握圍巖和支護在施工過程中的力學動態及穩定限度，保障施工安全，為評價和修改初期支護參數，力學分析及二次襯砌施作時間提供信息。根據本次項目中隧道具體條件，建議施工中進行以下量測項目：圍巖初始應力場測試在隧道開挖過程中選擇有代表性的地段采用鉆孔應力解除法進行地應力測試，分析對支護襯砌結構的影響，以修改預設計和指導施工。隧道變形量測通過洞內收斂量測來監控洞室穩定情況和評價隧道變形特性。該項目為重要量測項目，涉及凈空收斂量測、拱頂下沉量測、圍巖內部位移量測。應力-應變量測采用應力、應變盒、測力計等監測鋼拱架、格柵支撐、錨桿和襯砌受力變形情況，進而檢查和評價支護效果。圍巖穩定性和支護效果分析通過對量測數據的整理和回歸分析，找出其內在的規律，對圍巖穩定性和支護效果進行評價，然后采用位移反分析法，反求圍巖初始應力場合圍巖綜合物理力學參數，與實測結果進行對比、驗證。通風照明通風榆樹坪隧道為單洞雙向隧道，長度2125.87米。入口樁號K0+015,K0+015至K0+916.79坡度為1.25%,K0+916.79至K2+1411坡度為-1.5%，出口樁號K2+126.第一段平均海拔1321.57米,第二段平均海拔1319.72米,設計行車速度60km/h,設計高峰小時交通量540輛/小時,大型車混入率19%,通風段面積58.016㎡,當量直徑7.818m。通風控制：（1）正常狀態：CO≤275ppm;煙霧濃度VI≤0.0075m-1(透過率47.5%);（2）阻滯狀態：20min內CO≤300ppm；（3）火災發生時風機采用緊急狀況進行排煙，洞內縱向風速3.04m/s。在綜合考慮隧道所處的自然條件、交通量、車輛狀況、工程造價、維修保養費以及車輛行駛的活塞風作用下，通過計算擬定在設計行車速度狀態下，需要機械通風。擬定通風量時，還應在設計行車速度以下各工況車速按20km/h為一檔分別進行計算，并考慮交通阻滯狀態，取其較大者作為設計需風量。據此需風量在進行具體的通風計算，擬定風機數量。因此，依據交通量、交通特性、自然地理條件、工程條件、經濟和技術條件最后經計算擬定此隧道的需風量為176.126m3/s，采用照明為有效解決隧道進出口的“黑洞”“白框”效應，使行車更加安全、舒適，根據《公路隧道設計規范》對于長度大于100米的隧道應當設立照明系統。隧道照明應當綜合考慮環境條件、交通狀況、土建結構設計、供電條件、建設及營運費用等。本隧道照明系統涉及入口段照明、過渡段照明、中間段照明、接近段減光設施、應急照明、洞外引導照明等六個部分。隧道各段長度及所需亮度、燈具布置列如下表：隧道照明布置表區段燈具瓦數(W)光通量（lm）間距（m）長度（m）燈具盞數南口入口段400400003.540.0511組22盞過渡段Tr1段250280004.54410組10盞Tr2段1501600010.5676組6盞中間段及基本照明15016000222126（總）97組97盞北口入口段40040000340.514組28盞過渡段Tr1段250280003.54413組13盞Tr2段150160009678組8盞環境保護隧道設計時考慮了環境保護因素，盡也許避免因人為的因素而導致新的山體病害的產生，減少對工程附近的建筑、居民生活、生產和環境的不良影響，為此，在環境保護設計中重要考慮了以下方面：采用合理的爆破技術減少粉塵污染重要有：水封爆破——即在炮眼底部裝入炸藥后，用木塞或黃泥封嚴(最佳用專用封口器)，封口后向孔內注水，再進行爆破。炸藥爆炸時所形成的高溫高壓隧道使水迅速汽化，然后冷凝形成微小水滴，微小的水滴和粉塵碰撞結合并使粉塵沉降而不致飛揚。水炮泥-——是將水裝入塑料袋內放到炮眼中來代替部分炮泥。炸藥應有防水性，在放入時應加小心勿使搞破，再在其上用黃泥封堵，其滅塵作用與"水封爆破"基本相同。水幕降塵——其原理是以高壓水經噴頭霧化成微小水滴而射到空氣中，當它與塵粒接觸，這些塵粒即附著于水滴上，或與被濕潤的塵粒碰撞，而凝聚成較大的顆粒，從而加速沉降，達成降塵的目的。此外，在隧道路面上定期灑水和對巖面不時加以沖洗，可防止車輛運營時或爆破沖擊波而導致積塵二次飛揚。在洞內對施工機械如空氣壓縮機、混凝土拌和機、送風機等加設隔音罩、隔音墻等設施；在爆破方面要規定放炮時間，增設隔音門；采用特殊爆破方式，同時進行周密的爆破管理。當隧道通過對振動有嚴格規定的結構物或地區時，應采用低振動的爆破方法，必要時還可采用隧道掘進機施工，以減小振動。對廢料的解決與運用。隧道施工時產生的廢渣，應作妥善放置，不能隨便堆放，以免阻塞河道導致水土流失或占用本地農田。對優質石碴可加以運用，如防護用的片石、路面骨料和混凝土集料可分類堆放，以便充足運用，有條件時也可運用荒溝，在其中筑壩填入廢碴，變荒溝成良田，增長耕地。隧道建設中所需的石材，在選擇料場時，應遠離隧位，采用集中料場取料，切忌隨意布置小料場。對山坡及其植被不要肆意破壞，否則既影響環境面貌，也容易引發坍方、滑坡等不良災害。在隧道竣工通車后，在已被破壞的地方加栽樹木和種植花草等，達成保護生態、恢復原貌的目的。結合隧道工程實際情況，設立人工景點，供人休息和欣賞，美化環境。施工方法及施工注意事項施工方法明洞施工方案：采用明挖法，開挖時需要時刻注意邊坡、仰坡穩定性，并根據實際施工情況及時進行錨噴混凝土封閉坡面。開挖到暗洞進洞時，按進出口相應圍巖類別初期支護措施安全進洞。明洞采用就地模筑全斷面鋼筋混凝土襯砌，明洞回填時，拱腳以下均采用7.5號漿砌片石回填，其上對稱回填土石并分層夯實，層厚不得小于50cm，明洞回填到原地面進行綠化。暗洞施工方案：采用新奧法，具體為暗洞Ⅴ級圍巖采用臺階分步開挖，即環形開挖中心留核心土法，每環進尺寸控制在0.5-1.0米為宜，臺階長度不小于6米，采用光面爆破或機械開挖，及時進行初期支護封閉圍巖。下半斷面應采用拉中心槽，兩側留足臺階土，馬口跳槽開挖落地，馬口長度不宜大于2米，應及時完畢初期支護。Ⅲ,Ⅳ級圍巖采用正臺階開挖法，Ⅲ,Ⅳ級圍巖緊急停車帶采用臺階分步開挖，最終全斷面模筑二次混凝土襯砌。圍巖監控量測：隧道施工中，掌子面開挖成型后，必須立即噴射不小于5cm厚的混凝土及時封閉圍巖，緊跟監控量測，否則工作人員不得進入掌子面作業。只有通過對圍巖進行監控量測，才干對的地掌握圍巖與支護之間的收斂動態，客觀的評價圍巖的穩定性，進一步了解圍巖的彈朔性區域，裂隙發育限度，從而達成調整初期支護參數計指導設計和施工的目的。施工中注意事項隧道施工必須嚴格執行《公路隧道施工技術規范》（JTJ0425-94）的各項規定規定。隧道應當遵循“早進洞、晚出洞”原則，不得大挖大刷，保證邊坡及仰坡穩定；復合式襯砌施工時，嚴格執行圍巖的監控量測程序，初期支護必須跟上，并且以圍巖的監控量測信息指導設計與施工；施工中時刻注意：若圍巖級別劃分與實際不符合時，應及時提出，以便設計施工密切配合，妥善解決，避免冒頂和塌方；初期支護鋼支撐和ps格構梁盡也許與圍巖密貼，與鎖腳錨桿焊接成整體，超挖時必須用噴射混凝土充填密實；初期支護中，根據圍巖量測結果，提成2-4層噴射混凝土，在先期噴射混凝土表面發現有束流地下水處，采用彈簧排水管貼面排水，并在軟管外周噴射混凝土及時密封，使其與隧道襯砌墻角縱向排水管連通，規定初期支護完畢后，表面無滲漏，才干進行防水層的施工；隧道運營期間的監控照明等設施，施工中必須做好預埋件的埋設工作；隧道施工必須按照《公路公程施工安全技術規范》（JTJ076-95）執行，規定安全施工，避免傷亡和設備受損。隧道施工時，一方面施作洞門工程和明洞工程，涉及截排水溝，洞門邊仰坡防護工程，洞門工程和明洞回填工程等，待其完畢后，方可進洞。且明洞和洞門工程施工時盡也許避開雨季。隧道進出口埋深淺，覆蓋層薄，地質條件差，明洞可以視實際開挖邊仰坡穩定情況酌情調整；在明洞拉槽開挖前應結合路基情況事先做好排水工作，洞口環形截水溝應先期完畢。當明洞結構基礎一側在基巖上，另一側在土層上時，為防止不均勻沉降，土層區段的明洞基礎，路基床均應挖至基巖面，且基巖面應挖成臺階形，再砌筑漿砌片基礎石后，方可做明洞結構及路基基層。明洞應落在穩固基礎上，明洞基礎底標高不宜高于隧道側溝溝底標高或路面基層標高。當基巖埋深較淺時，基礎可以設立在基巖上；當基礎位于軟弱地基上時，采用仰拱整體式鋼筋混凝土底板。如遇基礎不穩，應進行解決，具體方法，視實際情況擬定，明洞基礎承載力規定400kpa。對于Ⅴ類圍巖采用管棚或小導管注漿預支護地區段，在初期支護完畢后，為防止過大變形，并從安全的角度出發應及時施作二次襯砌。初期支護與二次襯砌間超挖部分的解決：在允許超挖范圍內，采用同級混凝土回填。超挖大于允許值時，在起拱線和墻基于以上1米范圍用同級混凝土回填，其余超挖部分可用同級混凝土漿砌片石回填。初期支護與二次襯砌之間的孔隙應壓注水泥砂漿填滿。監控系統及防災系統系統概況南古莊溝公路隧道屬長隧道，在重點保證運營安全的前提下，本著“實用、可靠、經濟”的原則，考慮設立監控系統及防災系統。該公路隧道按其長度和交通狀況，交通工程等級為A級。設立八個監控系統及防災系統：（1）交通監視和控制系統；（2）通訊系統；（3）環境檢測系統；（4）運營通風系統；（5）照明系統；（6）報警、消防系統；（7）供電系統；（8）中央控制系統。交通監視控制系統系統由中控室的交通監控計算機、閉路電視系統、可變情報板、可變限速標志、視頻車輛檢測器、入口信號燈及車道表達器等組成。閉路電視系統：洞內攝像機間距160m，洞口各設一臺，以及與其相關的顯示及傳輸、控制系統。視頻車輛檢測器攝像頭與CCTV系統合用。交通信號燈或車道表達器：洞內250m,洞口各一道。可變情報板：洞內3000m，洞口各一道。可變限速標志：洞內1000m，洞口各一道。洞口各設一道超高監測系統。通信系統系統由緊急電話、電視監控、廣播和無線通信組成。緊急電話系統：洞內250m一處，設于前進方向右側。有線廣播系統：間距160m，設于前進方向左側。無線通信：由四信道基站、光中繼器、天線、光傳輸設備等組成。環境檢測系統CO檢測儀：間距500m。VI檢測儀：間距500m。風速風向測定儀：間距1500m。通風系統

針對隧道的交通量、交通特性、自然地理條件、工程條件、經濟和技術條件，綜合比選后采用射流風機縱向式通風。通風設計按單洞雙向行車考慮。通風控制：（1）正常狀態：CO≤250ppm;煙霧濃度VI≤0.0075m-1(透過率47.5%);（2）阻滯狀態：20min內CO≤300ppm；（3）火災發生時風機采用緊急狀況進行排煙，洞內縱向風速2.5m/s。照明系統依據《公路隧道通風照明設計規范》擬定入口段、過渡段、中間段的燈間距。在隧道拱部兩側對稱布置燈具。照明控制：（1）在洞口及隧道照明引入段各設一臺亮度檢測儀；（2）按晴天（或白天）、陰天（或早、晚）、夜晚三種天候控制；（3）應急照明：由設立在箱變中的UPS電源供電，開亮誘導明燈。通報、報警系統（1）手動報警按鈕：50m一處，設于消防栓箱上；（2）自動報警裝置：設于消防栓箱上；（3）火災檢測器：貫穿全隧道的感溫光纖電纜；（4）緊急電話：50m一處；（5）交通信號燈、情報板：按有關上述規定設立。消防系統（1）滅火器：50m一處，2個一組，設于消防栓箱中；（2）消防栓箱：50m一處，既能噴水，也能噴泡沫；救援系統（1）洞口均設隧道管理所消防隊，消防車2輛（其中一輛為干粉消防車），救援車一輛；（2）地方專業消防隊。供電系統供電電源：均由110kv變電站出線，用35kv架空線路分別供至兩洞口，在兩端洞口各設35/10kv變電所向隧道供電。隧道兩端洞口電源互為備用（單回路供電）。本隧道照明、通信、信號、監控、報警、監測、消防、通風等電力負荷均為一級負荷。洞口及洞內風機房變配電設施均設立防雷接地設施。中央控制系統本系統重要由綜合控制臺、模擬顯示屏幕、監視器柜、中心計算機網絡構成。實行中心控制的項目有：通風控制、照明、交通流檢測與控制、環境檢測、光強檢測、閉路電視、緊急電話、無線廣播、無線通信、火災報警等。各系統的啟動、運營與停止的控制裝置集中設立于管理所內。監控中心計算機網絡由雙中心計算通過以太網工作站、模擬顯示屏幕操作站、通信工作站組成。二次襯砌內力計算基本資料劉河灣至榆樹坪二級公路榆樹坪隧道，結構斷面圖如圖1所示。圍巖類別為V級，容重,圍巖的彈性抗力系，襯砌材料為C25混凝土，彈性模量為，容重h。圖1襯砌結構斷面圖荷載擬定根據式，圍巖豎向均布壓力：式中：s——圍巖類別，此處s=5——圍巖容重，此處；——跨度影響系數，，毛洞跨度,其中0.06m為一側平均超挖量，時，，此處.所以，有：此處超挖回填層忽略不計。圍巖水平均布壓力：襯砌幾何要素襯砌幾何尺寸內輪廓線半徑內徑所畫圓曲線的終點截面與豎直軸的夾角；拱頂截面厚度墻底截面厚度此處墻底截面為自內輪廓半徑的圓心向內輪廓墻底做連線并延長至與外輪廓相交，其交點到內輪廓墻底間的連線。外輪廓線半徑：拱軸線半徑：拱軸線各段圓弧中心角：半拱軸線長度S及分段軸長分段軸線長度：半拱線長度：將半拱軸線等分為8段，每段軸長為：各分塊接縫（截面）中心幾何要素與豎直軸夾角另一方面，角度閉合差。（因墻底面水平，計算襯砌內力時用）接縫中心點坐標計算由圖2上直接量出圖2襯砌計算圖計算位移單位位移用辛普生法近似計算，按計算列表進行。單位位移的計算見附表1。單位位移值計算如下：計算精度校核為：閉合差。注：1、I—截面慣性矩，，b取單位長度。2、不考慮軸力的影響。載位移—積極荷載在基本結構中引起的位移每一楔塊上的作用力豎向力：式中：--襯砌外緣相鄰兩個截面之間的水平投影長度，由圖2量得：（校核）水平壓力：式中：--襯砌外緣相鄰兩截面之間的豎直線投影長度，由圖2量得：（校核）自重力：式中：--接縫i的襯砌截面厚度。注:計算G8時，應使第8個楔塊的面積乘以。作用在各楔塊上的力均列入附表2，各集中力均通過相應圖形的形心。外荷載在基本結構中產生的內力楔塊上各集中力對下一接縫的力臂由圖2中量得，分別記為。內力按下式計算（見圖三）。彎矩：圖3內力計算圖示軸力：式中：--相鄰兩接縫中心點的坐標增值，按下式計算：的計算見附表2、附表3及附表4。基本結構中，積極荷載產生彎矩的校核為：另一方面，從附表2中得到閉合差積極荷載位移（計算過程見附表5）計算過程見附表5.計算精度校核閉合差。載位移—單位彈性抗力及相應的摩擦力引起的位移各接縫處的抗力強度抗力上零點假定在接縫3，；最大抗力值假定在接縫6，；最大抗力值以上各截面抗力強度按下式計算：查附表1，算得：最大抗力值以下各截面抗力強度按下式計算：式中：--所考察截面外緣點到h點的垂直距離；--墻角外緣點到h點的垂直距離。由圖1中量得：則：按比例將所求得的抗力繪于圖1上。各楔塊上抗力集中力按下式近似計算：式中：--楔快i外緣長度，可通過量取夾角，用弧長公式求得，的方向垂直于襯砌外緣，并通過楔塊上抗力圖形的形心。抗力集中力與摩擦力的合力按下式計算：式中：--圍巖與襯砌間的摩擦系數，此處取=0.2。則：其作用方向與抗力集中力的夾角。由于摩擦阻力的方向與襯砌位移的方向相反，其方向向上。畫圖時，也可取切向：徑向=1：5的比例求出合力的方向。的作用即為與襯砌外緣的交點。將的方向線延長，使之交于豎直軸，量取夾角，將分解為水平與豎直兩個分力：以上計算列入附表6.計算單位抗力及其相應的摩擦力在基本結構中產生的內力彎矩：軸力：式中：--力至接縫中心點的力臂，由圖1量得。計算見附表7，8。單位抗力及相應摩擦力產生的載位移計算見附表9。校核為：閉合差。墻底（彈性地基上的剛性梁）位移單位彎矩作用下的轉角：積極荷載作用下的轉角：單位抗力及相應摩擦力作用下的轉角：解力法方程襯砌矢高計算力法方程的系數為：以上將單位抗力及相應摩擦力產生的位移乘以，即為被動荷載的載位移。求解方程為：式中：以上解得的值應代入原方程，校核計算是否對的，此處從略。計算積極荷載和被動荷載（）分別產生的襯砌內力計算公式為：計算過程列入附表10，11。最大抗力值的求解一方面求出最大抗力方向內的位移。考慮到接縫5的徑向位移與水平方向有一定得偏離，因此修正后有：計算過程列入附表12，位移值為：最大抗力值為：計算襯砌總內力按下式計算襯砌總內力：計算過程列入附表13。計算精度的校核為以下內容：根據拱頂切開點的相對轉角和相對水平位移應為零的條件來檢查：式中：閉合差：式中：閉合差：襯砌截面強度檢算檢算幾個控制截面：拱頂（截面0）又有： 式中：--混凝土極端限抗壓強度，取。截面7墻底（截面8）偏心檢查 其他各截面偏心距均小于0.45d內力圖將內力計算結果按比列繪制成彎矩圖M與軸力圖N，如圖4所示。圖4襯砌內力圖IV級圍巖隧道施工階段分析運營GTS打開GTS程序；點擊文獻>新建打開新項目；彈出項目設定對話框在項目名稱里輸入‘VI級圍巖施工階段分析’將模型類型設定為‘2D’將分析約束設定為‘X-Z平面’重力方向自動指為‘Z’其它的直接使用程序設定的默認值點擊確認生成分析用數據屬性生成圍巖屬性在主菜單中選擇模型〉特性〉屬性;在屬性對話框中選擇添加按鈕中的‘平面’；在添加/修改平面屬性對話框中確認號制定為‘1’；在名稱里輸入‘IV級圍巖’；在單元類型里確認是否制定為‘平面應變’；為生成材料點擊材料右側的添加；在添加/修改巖土材料對話框中確認號指定為‘1’；在名稱里輸入‘IV級圍巖’；點擊顏色按鈕到設定顏色；在材料參數的彈性模型（E）里輸入‘2400000’；泊松比（v）里輸入‘0.33’；容重(Y)里輸入‘21’；容重（飽和）里輸入‘21’；粘聚力（C）里輸入‘300’；摩擦角（Φ）里輸入‘30’；初始應力參數中K。輸入‘1.5’；將模型類型指定為‘摩爾-庫倫’；確認排水參數指定為‘排水’；點擊確認按鈕；在添加/修改平面屬性對話框中確認材料指定為‘IV級圍巖’；點擊合用；點擊添加；在屬性對話框中確認是否生成了‘IV級圍巖’屬性。如圖1、2。圖1圖2生成噴射混凝土屬性點擊屬性對話框中添加按鈕中的‘線’；在添加/修改線屬性對話框中確認號指定為‘2’；在名稱里輸入‘C20噴射混凝土’；將單元類型指定為‘梁’；為了生成材料點擊材料右側的添加；在添加/修改結構材料對話框中擬定號指定為‘2’；在名稱里輸入‘C20噴射混凝土’；點擊顏色按鈕設定顏色；在彈性模量（E）里輸入‘22500000’；泊松比處輸入‘0.2’；重量密度處輸入‘23’；點擊確認；為生成特性點擊特性右側的添加按鈕；在添加/修改特性對話框中確認號制定為‘1’；在名稱里輸入‘噴混’；點擊顏色右邊的按鈕設定顏色；確認類型制定為‘梁’；勾選對話框下端的截面庫；點擊截面庫按鈕；在截面庫對話框中確認指定號為‘方形’；在H里輸入‘0.22’；在B里輸入‘1’；確認偏移是否制定為‘中--中’；在截面庫對話框中點擊確認按鈕；在添加/修改特性對話框中確認特性里輸入了特性值；；在添加/修改特性對話框里點擊確認按鈕；在添加/修改線屬性對話框里點擊合用按鈕；如圖3、4、5、6。圖3圖4圖4圖5生成錨桿屬性在添加/修改線屬性對話框中確認號制定為‘3’；在名稱里輸入‘錨桿’；將單元類型制定為‘桁架’；為生成材料點擊材料右側的添加；在添加/修改結構材料對話框里確認號制定為‘3’；在名稱里輸入‘錨桿’；點擊顏色按鈕設定顏色；在彈性模量（E）里輸入‘20230000’；泊松比處輸入‘0.3’；重量密度處輸入‘78.5’；點擊確認；為生成特性點擊特性右側的添加按鈕；在添加/修改特性對話框中確認號制定為‘2’；在名稱里輸入‘錨桿’；點擊顏色右邊的按鈕設定顏色；確認類型制定為‘桁架/植入式桁架’；勾選對話框下端的截面庫；點擊截面庫按鈕；在截面庫對話框中確認指定號為‘圓形’；在D里輸入‘0.22’；確認偏移是否制定為‘中--中’；在截面庫對話框中點擊確認按鈕；在添加/修改特性對話框中確認特性里輸入了特性值；在添加/修改特性對話框里點擊確認按鈕；在添加/修改線屬性對話框里點擊合用按鈕；如圖7、8、9、10。圖7圖8圖9圖10生成二次襯砌混凝土屬性點擊屬性對話框中添加按鈕中的‘線’；在添加/修改線屬性對話框中確認號指定為‘4’；在名稱里輸入‘C25鋼筋混凝土’；將單元類型指定為‘梁’；為了生成材料點擊材料右側的添加；在添加/修改結構材料對話框中擬定號指定為‘4’；在名稱里輸入‘C25鋼筋混凝土’；點擊顏色按鈕設定顏色；在彈性模量（E）里輸入‘28000000’；泊松比處輸入‘0.2’；重量密度處輸入‘23’；點擊確認；為生成特性點擊特性右側的添加按鈕；在添加/修改特性對話框中確認號制定為‘3’；在名稱里輸入‘澆筑混凝土’；點擊顏色右邊的按鈕設定顏色；確認類型制定為‘梁’；勾選對話框下端的截面庫；點擊截面庫按鈕；在截面庫對話框中確認指定號為‘方形’；在H里輸入‘0.4’；在B里輸入‘1’；確認偏移是否制定為‘中--中’；在截面庫對話框中點擊確認按鈕；在添加/修改特性對話框中確認特性里輸入了特性值；；在添加/修改特性對話框里點擊確認按鈕；在添加/修改線屬性對話框里點擊合用按鈕；如圖11、12、13、14。圖11圖12圖13圖14二維幾何建模主菜單里選擇幾何>曲線>在工作平面上建立>二維隧道（線組）；隧道類型選擇‘三心圓仰拱’；R1處輸入5.25+0.4+0.22+0.08=5.95；A1處輸入90；R2處輸入7.64+0.4+0.08=8.12；A2處輸入16.07；勾選包含錨桿，錨桿數量26，長度3m；取消勾選生成線組；點擊確認；確認在模型工作目錄樹的幾何>曲線里確認生成4個‘隧道截面’曲線；主菜單里選擇幾何>曲線>在工作平面上建立>二維多段線組生成圍巖幾何模型；如圖14、15。圖14圖15形狀顏色，檢查反復輸入在主菜單里選擇幾何〉形狀顏色；選擇對象形狀狀態下通過點擊選擇工具條里的已顯示按鈕選擇所有的線；形狀類型里勾選線；顏色類型指定為‘隨機顏色’；點擊確認按鈕；在主菜單里選擇幾何〉檢查〉檢查反復輸入；確認勾選了僅顯示形狀選項；確認誤差指定為‘le-006’；勾選檢查反復線/線組；點擊合用；確認窗口里沒有任何標記為紅色的線；點擊取消關閉對話框；生成多段線在動態縮放工具條里點擊縮放窗口；放大顯示兩個隧道部分；在主菜單中選擇幾何〉曲線〉在工作平面上建立〉二維多段線（線組）；在捕獲工具條里點擊頂點捕獲；捕獲到A點后點擊鼠標左鍵；沿著順時針方向點擊錨桿的各終點，直到B點以畫多線段；確認未勾選閉合；確認未勾選生成面；點擊鼠標右鍵完畢多線段；點擊取消。交叉分割，刪除短線在動態視圖工具條里通過點擊縮放所有使在模型窗口中顯示所有的線；在主菜單里選擇幾何〉曲線〉交叉分割；在選擇工具條里通過點擊已顯示選擇所有的線；點擊合用；點擊取消；在主菜單里選擇幾何〉刪除〉刪除面/線；將對話框上的小面改為‘短線；’選擇檢核對象的線狀態下通過點擊選擇工具條里的已顯示選擇所有的線；確認長度指定為‘0.1’；點擊查看；在模型窗口中確認標記為紅色的邊；在刪除面/線對話框中的選擇信息中確認已選中該線；確認短位置后點擊取消來關閉對話框；在動態視圖工具條里點擊縮放窗口；放大顯示兩個隧道部分；在主菜單里選擇幾何〉曲線〉合并線；選擇線狀態下選擇用四邊形標記的包含EdgeA,edgeB在內的所有線；確認誤差里指定為‘0.0001’；點擊確認；生成二維網絡顯隱網格播種信息，網格尺寸控制在選擇工具條里通過點擊已顯示選擇所有的線來進行指定。需選中整個隧道部分；在主菜單里選擇網絡〉網格尺寸控制〉顯隱網絡播種信息；在顯示網絡種子對話框中指定‘顯示網格種子’；點擊確認按鈕；在主菜單里選擇網絡〉網格尺寸控制〉線；選擇線狀態下選擇構成隧道的側面墻及天棚的線以及在前面運用多段線生成的所有線；在播種方法指定為‘分割數量’；在分割數量里輸入‘2’；點擊預覽按鈕確認是否正常的指定了單元的尺寸；點擊合用按鈕；在選擇工具條里點擊多段線選擇；選擇線狀態下在模型窗口通過畫多段線來選擇錨桿；確認播種方法是否指定為‘分割數量’；在分割數量里輸入‘4’；點擊預覽按鈕確認是否正常的指定了單元的尺寸；點擊合用按鈕；在選擇工具條里點擊拾取/窗口選擇；請選擇線狀態下選擇構成隧道的線中沒有指定網絡尺寸控制的所有線；將播種方法指定為‘單元長度’；在節點間隔里輸入‘1’；點擊確認按鈕；在選擇工具條里點擊已顯示按鈕選擇所有的線，需選中所有的隧道部分；在主菜單里選擇網絡〉網格尺寸控制〉顯隱網絡播種信息；在顯隱網絡播種信息對話框指定‘隱藏網絡播種信息’；點擊確認,如圖16。圖16自動劃分網絡—平面在視圖工具條里點擊前視圖；在主菜單里選擇網絡〉自動劃分網絡〉平面；在選擇工具條里點擊多邊形；請選擇線狀態下通過畫多段線選擇線；確認網絡劃分方法指定為‘循環網格法’；確認類型指定為‘四邊形’；確認勾選生成偏移單元；勾選劃分內部區域；在網格尺寸的單元尺寸處輸入‘5’；在屬性里輸入‘1’；指定‘IV級圍巖’；在網格組里刪除自動網格后輸入‘IV級圍巖’；確認勾選添加到網絡組；確認未勾選獨立注冊各面網格；確認勾選合并節點；確認未勾選生成高次單元；點擊合用；如圖17。圖17網格組選擇工作目錄樹的網格；展開網格組下拉菜單；在工作目錄樹的網絡〉網格組里點擊鼠標右鍵調出關聯菜單；選擇新網格組；在名稱欄里刪除新網格組，輸入‘上側’后按回車鍵；在工作目錄樹的網格〉網格組里點擊鼠標右鍵調出關聯菜單；選擇新網格組；在名稱欄里刪除新網格組，輸入‘下側’后按回車鍵；在工作目錄樹的網格〉網格組〉‘IV級圍巖，上側，下側’，點擊鼠標右鍵調出關聯菜單選擇僅顯示；在工作目錄樹的網格〉網格組〉‘IV級圍巖’，點擊鼠標右鍵調出關聯菜單；選擇縮小；在工作目錄樹的網格〉網格組〉上側，點擊鼠標右鍵調出關聯菜單；在關聯菜單里選擇網格組〉項的添加排除；確認指定為單元、包含；在選擇工具條里點擊多邊形；選擇單元狀態下畫多邊形選擇單元；確認勾選從其他網格組排除；點擊確認。對于下側反復12到18的環節將單元注冊到網格組下側中；如圖18、19。圖18圖19析取單元在工作目錄樹的網絡〉網格組里點擊鼠標右鍵調出關聯菜單；選擇隱藏所有；主菜單里選擇模型〉單元〉析取單元；選擇拱部線；屬性里輸入2，C20噴射混凝土；在網格組里刪除‘除析取單元’后輸入‘上側噴混’；點擊合用；選擇側墻線；屬性里輸入2，C20噴射混凝土；在網格組里刪除‘除析取單元’后輸入‘下側噴混’；點擊合用；選擇拱部錨桿線；在屬性里輸入3，指定為‘錨桿’；輸入‘上側錨桿’；點擊合用；選擇側墻錨桿線；在屬性里輸入3，指定為‘錨桿’；輸入‘下側錨桿’；選擇拱部、側墻和仰拱屬性里輸入4，‘C25鋼筋混凝土’；在網格組里輸入‘二次襯砌’；點擊確認；如圖20、21、22、23、24。圖20圖21圖22圖23圖24分析支承在工作目錄樹中選擇網格>網格組；調出關聯菜單，選擇顯示所有；選擇前視圖；選擇開關GCS三角標；在主菜單里選擇模型>邊界>支承；輸入‘永久支承’；確認類型為‘節點’；選擇兩側圍巖邊界；模式里確認指定為‘添加’；DOF里勾選‘UX’；DOF里取消勾選‘UX’，勾選‘UZ’；點擊確認；如圖25。圖25修改單元屬性在主菜單里選擇模型>邊界>修改單元屬性；在邊界組里輸入‘上側噴混硬化’；選擇工作目錄樹中網格>網格組>上側噴混；在屬性號里輸入2，指定為‘C20噴射混凝土’；在邊界組里輸入‘下側噴混硬化’；選擇‘下側噴混’屬性指定為‘C20噴設混凝土’；點擊合用；在邊界組里輸入‘二襯混凝土硬化’；選擇‘二次襯砌’屬性指定為‘C25鋼筋混凝土’；點擊確認；自重在主菜單里選擇模型>荷載>自重；在荷載組里輸入‘自重’；在自重系數的Z里輸入‘-1’；點擊確認。定義施工階段在工作目錄樹里點擊幾何；點擊鼠標右鍵調出關聯菜單選擇隱藏所有；在主菜單里選擇模型>施工階段>定義施工階段；點擊新建；在階段名稱里輸入新階段‘新階段#1-laststep’；確認階段類型指定為‘施工’；在組數據的目錄樹里選擇單元>‘IV級圍巖’、‘下側’、‘上側’拖動至激活數據；將顯示單元指定為‘激活’；在組數據的目錄樹里選擇邊界>‘永久支撐’；拖動選中的邊界組到激活數據；在組數據的目錄樹里選擇荷載>‘自重’；拖動選中的荷載組到激活數據；勾選位移清零選項；點擊保存；點擊新建輸入‘新階段#2-laststep’；勾選位移清零；點擊新建輸入‘新階段#3-laststep’；在組數據的目錄樹里選擇單元>‘上側’；拖動選中的網格組到鈍化數據；點擊LDF；在開挖邊界荷載釋放系數對話框里分別輸入，0.5、0.25、0.25的釋放荷載系；點擊確認。點擊保存；點擊新建輸入‘新階段#4-laststep’；在組數據的目錄樹里選擇單元>‘上側噴混’，‘上側錨桿’拖動至激活數據；點擊保存；點擊新建輸入‘新階段#5-laststep’；在組數據的目錄樹里選擇單元>‘上側噴混硬化’拖動至激活數據；點擊保存；點擊新建輸入‘新階段#6-laststep’；在組數據的目錄樹里選擇單元>‘下側’拖動至鈍化數據；點擊保存點擊LDF；在開挖邊界荷載釋放系數對話框里分別輸入，0.5、0.25、0.25的釋放荷載系數；點擊保存；點擊新建輸入‘新階段#7-laststep’在組數據的目錄樹里選擇單元>‘下側噴混’，‘下側錨桿’拖動至激活數據；點擊保存；點擊新建輸入‘新階段#8-laststep’；在組數據的目錄樹里選擇單元>‘下側噴混硬化’拖動至激活數據；點擊保存；點擊新建輸入‘新階段#9-laststep’在組數據的目錄樹里選擇單元>‘二次襯砌’拖動至激活數據；點擊保存；點擊新建輸入‘新階段#10-laststep’；在組數據的目錄樹里選擇單元>‘二襯混凝土硬化’拖動至激活數據；點擊保存；如圖26、27、28、29、30、31、32、33、34、35。圖26圖27圖28圖29圖30圖31圖32圖33圖34圖35分析工況在主菜單里選擇分析>分析工況；在分析工況對話框里點擊添加；在添加/修改分析控制對話框中名稱處輸入‘IV圍巖施工階段分析’；在描述里輸入‘地層結構模型分析隧道施工階段’；將分析類型指定為‘施工階段’；點擊分析控制按鈕；在分析控制對話框里確認是否選擇了施工階段表單；確認最后計算階段為‘最后階段’；勾選應力分析初始階段；確認應力分析初始階段為‘階段一’；勾選K。條件；在初始水位里輸入‘-100’；點擊確認；在分析工況對話框中點擊關閉；如圖36。圖36分析在主菜單里選擇分析>分析；分析及解決分析結果選擇工作目錄樹的邊界；點擊鼠標的右側調出關聯菜單選擇隱藏所有；選擇工作目錄樹的荷載；點擊鼠標右鍵調出關聯菜單選擇隱藏所有；選擇工作目錄樹的幾何；點擊鼠標右鍵調出關聯菜單選擇隱藏所有；不進行任何選擇的狀態下在模型窗口點擊鼠標右鍵調出關聯菜單；選擇關閉所有三角標；不進行任何選擇的狀態下在模型窗口點擊鼠標右鍵調出關聯菜單；選擇開關柵格；位移等值線（在分析結果中輸入位移云圖。先確認X方向位移）在工作目錄樹里選擇后解決表單；在工作目錄樹里雙擊CS：IV級圍巖施工階段分析>新階段#1-laststep>Displacement>‘DX’；在表單工具條里選擇后解決數據表單；點擊標記為‘新階段#1-laststep’的結果組按鈕右側的↓按鈕；移動結果組按鈕來查看各施工階段的DX變化；點擊關閉；點擊↓按鈕左側的結果組按鈕將結果組指定為‘新階段#1-laststep’；點擊后解決數據表單靠右的合用；如圖37、38、39、40、41、42、43、44、45、46。圖37圖38圖39圖40圖41圖42圖43圖44圖45圖46（確認Z方向位移。變形形狀也一起畫出來）點擊后解決數據工具條右側的實時按鈕；將后解決數據工具條的等值線數據指定為‘DZ’；將指定為‘DX’的后解決數據工具條的變形數據指定為‘DZ’；點擊變形數據左側的網格形狀按鈕選擇‘變形+未變形’；在特性窗口里選擇‘變形’選項；在特性窗口里將實際位移指定為‘True’；在系數里輸入‘100’；在特性窗口里點擊合用；如圖47、48、49、50、51、52、53、54、55、56。圖47圖48圖49圖50圖51圖52圖53圖54圖55圖56錨桿軸力圖在分析結果中查看錨桿軸力。由于錨桿是桁架單元所以查看桁架Fx；在后解決數據工具條里點擊變形數據左側的網格形狀按鈕；選擇為變形；在工作目錄樹里雙擊CS：IV級圍巖施工階段分析>新階段#10-laststep>1DElementForce>‘TrussFX’；在特性窗口里點擊合用；如圖57。圖57噴射混凝土軸力圖（在分析結果中查看噴射混凝土軸力。由于噴射混凝土是梁單元所以查看梁FX）在工作目錄樹里雙擊CS：IV級圍巖施工階段分析>新階段#10-laststep>1DElementForce>‘BeamFX’；如圖58。圖58噴射混凝土彎矩圖（在分析結果中查噴射混凝土彎矩。查看BeamMY）在工作目錄樹里雙擊CS：IV級圍巖施工階段分析>新階段#10-laststep>1DElementForce>‘BeamMY’在特性窗口里選擇‘內力圖’選項在系數里輸入‘1’在特性窗口里點擊合用按鈕；如圖59。圖59應力等值線（在分析結果中查看巖土應力云圖。先查看Sxx。）在工作目錄樹里雙擊CS：IV級圍巖施工階段分析>新階段#10-laststep>Plane-Strain>Stresses>‘LO-PlstrnSXX’；在特性窗口里選擇‘等值線’選項；在段數里輸入‘18’；在特性窗口點擊合用按鈕；在表單工具條里選擇后解決模式表單；在后解決模式工具條里點擊狀態切換按鈕；點擊結果數值；在特性窗口里選擇‘數值’；將數值顏色指定為黑色；將最小/最大類型指定為‘絕對值最大’；在特性窗口里點擊合用；如圖60。圖60（在分析結果中查看巖土應力值。查看Szz。）在工作目錄樹里雙擊CS：IV級圍巖施工階段分析>新階段#10-laststep>Plane-Strain>Stresses>‘LO-PlstrnSZZ’；在特性窗口里選擇‘數值’；將最小/最大類型指定為‘最小/最大；在特性窗口里點擊合用；如圖61。圖61隧道通風計算隧道需風量計算隧道通風的基本參數：道路等級：二級公路，單洞雙向二車道；計算行車速度：;空氣密度:隧道坡度：,;,隧道的斷面面積：；隧道的輪廓周長：；隧道當量直徑：高峰小時交通量：近期（2023年，為通車年）：2180輛/h；遠期（2027年，做2023考慮）：4500輛/h；上下行比例為55：45，高峰小時流量系數為0.12交通組成汽油車：小型客車34%，小型貨車23.4%，中型貨車16%；(73.4%)柴油車：中型貨車11%，大型客車8%，大型貨車7.6%；(26.6%)隧道內平均氣溫：擬定CO排放量（1）取CO基準排放量為（按每年1.5%遞減）(1995年):；（2）考慮CO的車況系數：1.0；（3）依據規范，分別考慮工況車速60km/h,40km/h,20km/h,10km/h（阻滯）。不同工況下的速度修正系數和車密度修正系數如表4-1所示。不同工況車速、值表4-1工況車速（km/h）60402010i1=1.25%1.01.01.00.8i2=-1.5%1.01.00.80.811.536（4）考慮CO的海拔高度修正系數：第一段平均海拔高度:，；第二段平均海拔高度:,.（5）考慮CO的車型系數如表4-2所示。考慮CO的車型系數表4-2車型各種柴油車汽油車小客車旅行、輕型貨車中型貨車拖掛、大型貨車1.01.02.55.07.0（6）交通量分解：2023年：設計小時交通量：；汽油車：小型客車89輛/h，小型貨車61輛/h,中型貨車42輛/h；柴油車：中型貨車29輛/h,大型客車21輛/h,大型貨車20輛/h；2032年：設計小時交通量：；汽油車：小型客車184輛/h，小型貨車126輛/h,中型貨車86輛/h；柴油車：中型貨車60輛/h,大型客車43輛/h,大型貨車41輛/h；（7）計算各工況車速下隧道CO排放量:時，同樣可以計算其他各工況下CO排放量如表5-3所示：各工況車速下CO排放量（單位：10-2m3/s）工況車速60402010近期CO排放量0.3770.5660.9971.812遠期CO排放量0.6681.0021.7643.205注：交通阻滯時按最長1000m計算，兩端分別計算后取最大值。（8）最大CO排放量：由上述計算可以看出，在工況車速為10km/h時，CO排放量最大；稀釋CO的需風量（1）根據規范，取CO設計濃度為：。（2）隧道設計溫度，換算為絕對溫度。（3）隧址大氣壓無實測值，按下式計算：式中：——標準大氣壓，101325Pa；——重力加速度，9.81m/s2；——隧址平均海拔高度：隧道平均海拔高度為1320.645m；——空氣氣體常數，287。計算可得：（4）稀釋CO的需風量為：煙霧排放量（1）取煙霧基準排放量（按每年1.5%遞減）為（1995年）：；（2）考慮煙霧的車況系數為：1.0；（3）依據規范，分別考慮工況車速60km/h,40km/h,20km/h,10km/h(阻滯)；不同工況下的速度修正系數、車密度修正系數如表4-5所示。不同工況車速、值表4-5工況車速（km/h）60402010i1=1.25%1.63751.18750.75250.7525i2=-1.5%0.650.6250.450.4511.536（4）柴油車交通量（計算過程同CO）如下：2023年：柴油車：中型貨車29輛/h,大型客車21輛/h,大型貨車20輛/h；2027年：柴油車：中型貨車60輛/h,大型客車43輛/h,大型貨車41輛/h；（5）考慮煙霧的海拔高度修正系數：第一段平均海拔高度：，；第二段平均海拔高度：,；（6）考慮煙霧車型系數如表4-6所示。考慮煙霧的車型系數附表4-6柴油車輕型貨車中型貨車重型貨車、大型客車、托掛車集裝箱車0.41.01.53-4（7）計算各工況下隧道煙霧排放量：當時，得：同樣可以計算其他工況車速下煙霧排放量如表5-7所示。各工況車速下煙霧排放量（單位：m3/s）表4-7工況車速60402010煙霧排放量（近期）0.1580.1930.2590.517煙霧排放量（遠期）0.2790.3400.4570.914注：交通阻滯時按最長1000m計算，兩端分別計算后取最大值。最大煙霧排放量：由上述計算可以看出，隧道在工況車速為10km/h時，煙霧排放量最大；稀釋煙霧的需風量（1）根據規范，取煙霧設計濃度為，則煙霧稀釋系數。（2）稀釋煙霧的需風量為：稀釋空氣內異味的需風量取每小時換氣次數為5次，則有：考慮火災時排煙的需風量取火災排煙風速為，則需風量為：結論綜合以上計算可知：隧道需風量由稀釋空氣內異味的需風量決定，為：按照設計規范，長度>1500m的雙向行車隧道應采用豎井集中排風式通風，采用豎井集中排風法試算如下：雙向交通隧道集中排風方式通風計算計算條件隧道長度：車速：交通量：所需通風量：大型車混入率：豎井高度：隧道斷面：隧道當量直徑：豎井的摩擦損失系數：匯流及彎曲損失系數：豎井的面積：豎井的當量直徑：隧道壁面摩擦損失系數：隧道匯流損失系數：通風計算豎井右側區段計算風流從右洞口以流動到豎井底，需要克服的阻力按式計算（洞口等效壓差的基準點為右洞口，因而）。空氣在隧道內流動受到的摩擦阻力及入口損失為：取,則車輛行駛產生的交通風壓力為：故得：豎井左側區