双阴山公路隧道设计土木毕业设计.doc

本科学生毕业设计

双阴山公路隧道设计

系部名称： 土木与建筑工程学院
专业班级： 土木工程（岩土）10-2班
学生姓名： 齐　秀
指导教师： 夏岩昆　马桂军
职 称： 正高工　教 授

黑 龙 江 工 程 学 院
二○一四年六月

The Graduation Design for Bachelor's Degree

Design of the Shuangyin Hill
Highway Tunnel

Candidate：Qi Xiu
Specialty：Civil Engineering（Geotechnical）
Class：10-2
Supervisors：Pro-Senior Engineer Xia Yankun
Prof. Ma Guijun

Heilongjiang Institute of Technology
2014-06·Harbin

黑龙江工程学院本科生毕业设计
摘　　要
本设计为双阴山公路隧道设计，该隧道位于伊春—鹤岗公路第三标段，为直线型分离式单向行驶两车道长隧道，上行线桩号为K20+163～K21+587，全长1424m；下行线桩号为K20+155～K21+600，全长1445m。所处围岩级别为III、IV级。隧道采用双向坡，坡度均为1%。隧道衬砌采用复合式衬砌，断面形式为曲墙拱形断面，洞门为翼墙式洞门，明洞与暗洞形式相同，明洞采用明挖法施工，暗洞采用新奥法施工。
本次设计主要内容为隧道总体设计、明洞设计、衬砌设计、通风照明设计、防排水设计、施工方案设计。通过总体设计确定了隧道平面、纵断面、横断面线形及人、车行横通道位置；通过洞门设计确定了洞门的位置及形式；通过明洞和衬砌设计确定了明洞长度、明洞及衬砌结构形式；最后确定了通风照明防排水及施工方案并绘制了27张图纸。
通过以上设计，经验算后，确定本次设计合理，方案可行。

关键词：隧道；衬砌；明洞；洞门；明挖法；新奥法
ABSTRACT
This is the highway tunnel design of Shuangyin hill . The tunnel is located at the 3th section of the highway of Yichun to Hegang . It is a linear separated one-way tunnel with two lanes on eachside . The uplink is K20+163～K21+587 , and its total length is 1424m . The downlink mileage is K20+155～K21+600 , and its total length is 1445m .The strength of the surrounding rock of the tunnel belongs to III and IV level. This tunnel is designed as double slope, and the slope is 1% . The combined type is used linking . The cross section form of the tunnel is curved wall’s aches, and the tunnel portal is designed as the wing wall. Meanwhile, the open cut hole and the dark hole have the same form . The open excavation method is used to construct the open cut hole, and the dark hole was constructed by NATM .
The main content of this design includes the overall tunnel design, the open cut hole design , the lining design , ventilation and lighting design , waterproof and drainage design, construction scheme design . According to the overall tunnel design determined the tunnel plane , vertical section and cross section , and the cross channel positions for pedestrians and vehicles. Cross section the location and the form of the tunnel portal are determined , and identified the length of tunnel , strctural formsof the open cut hole and the lining are confirmed . At last, it determined the design for lighting and ventilation , and drainage construction schemes , and made twenty-seven drawings .
According to the above design, after checking , proved the design is reasonable and the scheme is feasible .

Keywords:Tunnel;Linings;The open cut hole;Portal;open excavation method; NATM
II
黑龙江工程学院本科生毕业设计

I
目　　录
摘要 I
Abstract II
第 1 章 绪论 1
1.1 选题的目的和意义 1
1.2 国内外隧道工程发展现状 2
1.2.1 国外隧道工程发展现状 2
1.2.2 我国隧道工程的发展现状 4
1.3 设计依据 5
1.3.1 主要技术标准 5
1.3.2 技术标准及技术规范 5
1.4 设计内容 6
1.5 建筑材料选用 6
1.6 拟解决的主要问题 7
第 2 章 隧道总体设计 8
2.1 隧道工程概述 8
2.2 隧道水文地质概况 8
2.2.1 地形地貌 8
2.2.2 工程地质 8
2.2.3 水文地质 10
2.2.4 地震烈度等级的确定 10
2.3 围岩等级确定 10
2.4 隧道选址 11
2.5 隧道洞口位置选择 11
2.6 隧道线型设计 11
2.6.1 平面设计 11
2.6.2 隧道纵断面设计 12
2.6.3 隧道横断面设计 14
2.7 本章小结 16
第 3 章 洞门设计 17
3.1 洞口段地质评价 17
3.1.1 入口端地质评价 17
3.1.2 出口端地质评价 17
3.2 洞门设计 17
3.2.1 洞门类型选择 17
3.2.2 洞门设计 17
3.3 本章小结 19
第 4 章 隧道明洞设计 20
4.1 明洞的应用 20
4.2 明洞长度确定 20
4.3 明洞类型选择 21
4.4 本章小结 22
第 5 章 隧道衬砌设计 23
5.1 概述 23
5.2 深埋与浅埋分界截面的判断 24
5.3 围岩压力计算 24
5.3.1 深埋与浅埋分界截面围岩压力计算 24
5.3.2 III级与IV级围岩分界截面围岩压力计算 25
5.4 深埋与浅埋分界截面衬砌内力计算 26
5.4.1 衬砌几何要素 26
5.4.2 位移计算 28
5.4.3 解力法方程 36
5.4.4 计算主动荷载和被动荷载分别产生的衬砌内力 37
5.4.5 计算最大抗力值 38
5.4.6 计算衬砌总内力 39
5.4.7 内力图 41
5.5 深埋与浅埋分界截面衬砌强度验算 42
5.5.1 拱顶截面 42
5.5.2 最大轴力面 44
5.5.3 拱脚截面 45
5.6 III级与IV级围岩分界截面衬砌内力计算 47
5.6.1 衬砌几何要素 47
5.6.2 位移计算 49
5.6.3 解力法方程 58
5.6.4 计算主动荷载和被动荷载分别产生的衬砌内力 59
5.6.5 计算最大抗力值 60
5.6.6 计算衬砌总内力 61
5.6.7 内力图 62
5.7 III级与IV级围岩分界截面衬砌强度验算 63
5.7.1 拱顶截面 63
5.7.2 最大轴力面 65
5.7.3 拱脚截面 66
5.8 本章小结 68
第 6 章 隧道防水排水设计 69
6.1 防水排水设计原则 69
6.1.1 一级公路的隧道防排水应满足下列要求 69
6.1.2 常用方法 69
6.2 隧道防水设计方案 69
6.2.1 一般规定 69
6.2.2 复合式衬砌防水系统 70
6.2.3 二次衬砌防水系统 70
6.3 隧道排水设计方案 70
6.3.1 洞身部分 71
6.3.2 洞口部分 73
6.3.3 路面排水 73
6.3.4 洞口防排水 75
6.4 本章小结 75
第 7 章 隧道通风设计 76
7.1 通风设计 76
7.1.1 一般规定 76
7.1.2 通风方式 76
7.2 有害物质容许浓度 76
7.2.1 CO设计浓度 76
7.2.2 烟雾设计浓度 76
7.3 需风量计算 77
7.3.1 按稀释CO浓度计算需风量 77
7.3.2 按稀释烟雾浓度计算需风量 78
7.4 通风机布置计算 79
7.4.1 自然风阻力 79
7.4.2 交通风力 79
7.4.3 通风机布置 80
7.5 本章小结 81
第 8 章 隧道照明设计 82
8.1 概述 82
8.2 照明亮度及长度计算 82
8.2.1 入口段照明亮度及长度计算 82
8.2.2 过渡段照明亮度及长度计算 83
8.2.3 中间段照明亮度及长度计算 84
8.2.4 出口段照明亮度及长度计算 84
8.3 照明设计 85
8.3.1 入口段照明设计 85
8.3.2 过渡段照明设计 86
8.3.3 中间段照明设计 86
8.3.4 出口段照明设计 86
8.4 本章小结 87
第 9 章 隧道施工方案 88
9.1 施工方法的选择 88
9.1.1 主要优点 88
9.1.2 主要缺点 88
9.2 施工设计 88
9.2.1 总体方案和部署 88
9.2.2 隧道洞口施工 90
9.2.3 明洞施工 90
9.2.4 暗洞施工 91
9.2.5 施工现场的监控量测 93
9.3 本章小结 93
结论 95
参考文献 96
致谢 98

第 1 章 绪　　论
1.1 选题的目的和意义
交通是一个国家经济发展的重要因素，那么公路就是便是组成交通最重要的一部分，由于其特有的灵活性和优越性，发挥着其他运输方式不可替代的作用。而不同的地形和地质条件也决定了公路的形式，其中，公路隧道便是公路工程结构的重要组成部分。
隧道的修建克服了地形和高程的障碍，不仅可以改善地形、提高车速、缩短里程，在资源环境保护方面，可以节约燃料、节省时间、减少对植被的破坏。同时，在山岭地区，可以用作克服落石、塌方、雪崩、崩塌等危害；在城市中，可以减少用地，构成立体交叉，解决交叉路口的拥挤阻塞和疏导交通；在江河港湾地区，可以不影响水路的航运。总之，修建隧道可以使路线平顺、行车安全、提高舒适度，战时能增加隐蔽性和提高防御能力，并不受气候的影响。
本次毕业设计的意义在于培养我们的综合能力,更是自我检验的过程。根据土木工程专业（岩土与地下工程方向）的培养目标及我们毕业的主要工作去向，通过毕业设计，能使我们把所学的基础理论、专业知识和基本技能全面应用于实际工程设计中，综合培养我们应用现行规范、调查研究、检索中外文献资料、方案制定、设计与计算、计算机应用、数据处理、文件撰写、口头表达等方面的能力，提高我们独立思考问题、分析问题和解决一般工程技术问题的能力，是实现土木工程专业培养目标要求的重要阶段。
四年来，从最初接触到的专业课《地质学基础》开始，到之后学习的《土力学》，然后到《岩体力学》和《岩土工程勘察》，了解到隧道工程最基本的岩土体的勘察和性质，之后便接触到了《隧道工程》。可以说，本次毕业设计的目的就是把四年所学到的知识做一个汇总，将相关的理论知识，结合工程实际，检验自己在大学里的学习成果和理论联系实际的能力，为即将步入到工作岗位做进一步的准备。通过这一环节,进一步掌握隧道与地下工程的勘察、设计、施工等方面内容,巩固理论知识、扩大知识面,提高综合运用所学知识的能力,同时掌握隧道与地下工程的设计、施工、工程绘图及撰写科学技术论文的方法,进行一次工程技术人员基本技能的训练,以期能独立地、系统地完成一个工程设计的全过程，为我们毕业参加工作奠定良好基础。
本次毕业设计选题为双阴山公路隧道设计。此隧道位于伊春—鹤岗公路第三标段，该公路为一级公路，途经美溪和金山屯旅游区，极大地方便了伊春市与东部城市如鹤岗和佳木斯之间的交通运输。伊春区动植物资源极为丰富。小兴安岭的森林中，栖息着东北虎、马鹿、黑熊、犴、猞猁等60多种珍稀野生动物，260多种鸟类。小兴安岭特殊的地理位置和生态环境，孕育了种类繁多、分布相对集中、疗效显著、质量好、经济价值高和独具特色的300多种野生药材。伊春市药材资源在黑龙江省所占比重为35%左右，其中鹿茸、熊胆、麝香、獾油、林蛙油、人参、刺五加等十分名贵。森林中有1390多种植物，是山野果、山野菜的丰产区。有松籽、榛子、山葡萄、猕猴桃、都柿等山野果20多种，蘑菇、木耳、刺嫩芽、猴腿、蕨菜等已被采集利用的山野菜20多种。山野菜年允采量84万吨，开发利用潜力巨大。伊春矿产资源丰富，地貌景观奇特。据初步勘探，有金、银、铁、铅、锌、铝、铜等金属矿藏20多种，已探明的金属矿床、矿点达100多处，黄金储备量居全省首位。非金属矿产资源分布更为广泛。有石灰石、大理石、水晶石、玛瑙石、花岗岩、珍珠岩、紫砂陶土、褐煤等25种，矿点140多处。为了使得本地木材和木产品，矿藏向外运输更方便，同时为了满足该旅游地区及其周边旅游事业的发展，经过交通调查和当地有关部门的论证，拟修一条伊春—鹤岗公路，该公路需要跨越双阴山，为了减少行程，提高经济效益，拟建一条隧道。
本设计段有三种可选方案：绕行、穿越、翻过。最后结合各种数据选择穿越方案，即修建隧道。此方案不仅节省资金，对植被的影响最小、保护环境，而且缩短里程，节约了时间和燃料，所以选择修建双阴山隧道。
通过双阴山隧道设计，可以把所学过的有关隧道课程的基本理论和专业知识综合应用于实际隧道工程设计中，同时能综合训练我们应用各种手段查询资料、获取信息的基本能力和计算机应用能力，以及提高独立思考问题、分析问题和解决问题的能力，使我们具有独立解决一条隧道的设计和施工的能力，毕业之后能较快的胜任工作。
1.2 国内外隧道工程发展现状
1.2.1 国外隧道工程发展现状
隧道工程是既古老又年轻的学科古老是因为在几千年前人类就掌握了开挖隧道的技术。现代的隧道技术是在火药的发明和19世纪产业革命以后出现的，尤其是铁路隧道的出现对隧道建造起到了很大的推动作用。第一座隧道出现在1826～1830年修建的英国利物浦到曼彻斯特的铁路线上，全长1190米。火药的改进和钻眼工具的创制，促使隧道的修建技术有了显著的提高。在1898年建成的穿越阿尔卑斯山的辛普郎隧道中，第一次使用了TNT炸药和凿岩机。1971年日本新干线上修建了大清水隧道，全长22230米，是目前世界上最长的铁路山岭隧道。
隧道工程经过了多年的发展，现在隧道的建设的技术和理论已在不断补充和完善。特别是最近30多年随着长大隧道和特殊地质隧道的增多中和机械化施工技术的采用和相关学科的发展，现代隧道设计、施工理念和方法发生了重大的变化和改观。新奥法的出现，为隧道设计和施工提供了新的理念。从传统的完全依靠衬砌和钢木构件支撑围岩到现在充分发挥围岩的自承能力，是人们对隧道与地下工程问题的进一步认识和理解。另外伴随隧道监测仪器的改进，监测技术的提高，隧道施工监测成为隧道施工必不可少的部分，得到了人们越来越多重视。新型防排水材料的研究与应用大大降低了地下水对隧道的危害，同时减少地下水排放给周围环境带来的破坏。同时通风、照明和消防技术有了新的进步，使隧道在使用中更加人性化。
新奥法是新奥地利施工法（NATM）的简称，是由奥地利土木工程师L.V.rabcewicz等人在二十世纪六十年代根据岩石力学新观点“岩承理论”创立的。NATM法应用“岩承理论”，以维护和利用围岩自身自稳能力为出发点，适时进行喷-锚支护，控制围岩变形与松弛，形成围岩—支护符合承载的力学动态，为二次支护提供合理的构筑时机，通过监测信息指导隧道与地下工程的设计和施工。该法设计理论—施工方法—支承结构状态更符合地下工程实际，在世界范围内得到了广泛的应用。
新奥法施工的基本要点为：
（1）作业多采用光面爆破和预裂爆破，并经量采用大断面或者较大断面开挖，以减少对围岩的扰动。
（2）根据围岩特征采用不同的支护类型和参数，及时施作密贴于围岩的柔性 喷射混凝土和锚杆初期支护，以控制围岩的变形和松弛。
（3）在软弱的破碎围岩地段，使断面及早闭合，以有效的发挥支护体系的作用，保证隧道稳定。
（4）二次衬砌原则上是在围岩和初期支护变形基本稳定的条件下修筑的，围岩与支护结构形成一个整体，从而支护体系的安全度。
（5）尽量使隧道断面周边轮廓圆顺，避免棱角突出处应力集中。
（6）通过施工中对围岩和支护的动态观察、量测，合理安排施工进度，进行设计变更及日常施工管理。
由上所述，NATM法的支护原则是：围岩不仅是载物体，而且是承载结构；围岩承载圈和支护体组成巷道的统一体，是一个力学体系；巷道的开挖和支护都是为保持改善与提高围岩的自身支撑能力服务。
1.2.2 我国隧道工程的发展现状
早期修建的公路隧道多为双洞分离式，近年来出现了中隔墙共用的连拱公路隧道，两洞之间的净间距从早期的四五十米缩小到几米，占地面积小，拆迁量少；在山区可以灵活布置路线，线形缩小山体挖填面积与防护工程量保护环境与生态，同时有利于降低建成后的通风、照明、消防等运营费用。我国隧道建造技术已得到了飞速发展，成为了世界上隧道技术发展最快、建造数量最多的国家之一。在我国隧道工程技术发展过程中，隧道工程师们学习和借鉴国外先进的技术，先后引进了NATM法、挪威法、TBM法等，同时针对我国复杂的地质条件创造性的提出了浅埋暗挖法、富水岩溶隧道释能降压法等施工方法，有力促进了世界隧道建设的技术进步。雁门关隧道2003年建成通车，工程质量优良，并形成了长大隧道建设与运营管理成套技术，长大隧道及高危边坡工程地质病害处治应用技术、隧道监控系统设计技术等，中铁十二局集团采用国际领先的新技术、新设备创造了特殊不良地质条件下最高月掘进347米的全国高速公路隧道施工新纪录，仅用19个月就完成了主体工程。并且采取了一系列突破性的技术措施和管理措施：包括了tsp203地质超前预报技术的应用，莱卡tcr1101全站仪量测技术及综合应用，瑞典阿特拉斯353e三臂掘岩台车施工技术，斜井混和通风技术的研究与应用，流砂、断层破碎带施工技术研究与应用，12米长液压大模板穿行式衬砌台车的研究与应用，隧道防渗漏新技术的应用等十多项高新技术的应用，做到了双线长大隧道无钉防水板铺设混凝土衬砌无渗漏。隧道贯通的精度、误差不到8毫米，为中国地下工程的科研和施工积累了成功经验。在隧道建设过程中成功解决了长大隧道普遍存在的渗水难题[10]。
我国公路隧道建设在近几年得到了突飞猛进的发展，隧道工程设计形式多样，并有了不断的创新和突破，隧道施工也创造了很多成功。陆路公路隧道和海底公路隧道无论从总长度上还是从规模上，都占据着重要的地位。雪峰山隧道位于上海到瑞丽高速公路湖南邵阳至怀化路段之间，为双洞双车道隧道，全长6950米，是目前全国高速公路第三长隧道。采用了目前我国最先进的NATM法进行施工，即是以控制爆破为主要掘进手段、以锚杆和喷射混凝土为主要支付方式、以理论和量测及经验相结合。施工采用薄层支护手段抑制围岩变形、保持围岩强度，并充分发挥围岩的自身承载能力。且始终牢记和遵守“爱护围岩、内实外美、重视环境、动态施工”的隧道施工理念，“先治水、短开控、弱爆破、强支付、早衬砌、勤检查、勤量测、稳步前”的隧道施工原则[17]。
山岭公路隧道的洞口景观问题，随着隧道工程的迅速发展已经显得愈发突出。文章中在对我国公路隧道工程发展总体情况及公路隧道洞口景观问题研究现状进行综合分析归纳的基础上，阐述了我国公路隧道洞口景观研究中的存在的问题，分析了洞口景观的主要作用，包括消除旅途疲倦，文化展示和传递地标及环保等作用，进而对公路隧道洞口景观设计的过程及表现形式等展开了探讨，分析结果表明，公路隧道洞口景观艺术作为一门涉及众多学科的系统工程，亟待更多隧道工程专业技术人员开展交叉学科的研究；华丽的洞口景观是否又对安全行车造成了不利影响，以及公路隧道洞口景观的评价问题值得开展更深入的研究[18]。
随着经济的飞速发展，我国的公路建设速度不断加快，公路隧道的建设日益增多，我国也引进了多种施工技术手段。改革开放20余年来，随着公路建设的投入的加大，特别是高等级公路的加速建设，我国公路隧道在数量和规模上有了很大的发展，施工技术水平提高很快。目前隧道工程矿山法施工中一般采用新奥法原理，岩石隧道施工中一般采用钻爆法掘进，并采用先进高效的隧道掘进机施工；城市道路浅埋隧道明挖或盖挖法施工中开始采用的地下连续墙，以及暗挖施工时采用的盾构法和浅埋暗挖法都具有较高的技术水平；过江过海隧道采用的沉管法施工，我国也是沉管修建水底隧道数量较多的国家之一[19]。
1.3 设计依据
1.3.1 主要技术标准
（1）双阴山地形图；
（2）双阴山隧道起终点里程及坐标；
（3）双阴山地区地质志及区域规划图；
（4）设计车速，交通量及增长率；
（5）各级围岩的物理力学指标标准值。
1.3.2 技术标准及技术规范
（1）《公路勘测规范》（JTG C10-2007）
（2）《公路隧道设计规范》（JTG D70-2004）
（3）《公路隧道施工技术规范》（JTG F60-2009）
（4）《公路工程技术标准》（JTG B01-2003）
（5）《公路隧道交通与辅助设施施工技术规范》（JTG/TF72-2011）
（6）《公路隧道交通工程设计规范》（JTG/T D71-2004）
（7）《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB 50086-2001）
（8）《公路工程地质勘察规范》（JTG C20-2011）
1.4 设计内容
1、隧道总体设计
（1）工程地质评价；
（2）围岩等级确定；
（3）隧道选址；
（4）隧道平面、纵面、横断面设计。
2、隧道洞门设计
（1）洞口选址；
（2）确定洞门形式。
3、隧道明洞设计
（1）明洞长度计算；
（2）确定明洞形式；
（3）洞门构造设计。
4、衬砌结构设计
（1）围岩压力计算；
（2）衬砌内力计算；
（3）衬砌强度验算。
5、防水和排水设计
6、通风和照明设计
7、施工方案设计
8、施工图绘制
1.5 建筑材料选用
根据《公路隧道设计规范》，所选取的建筑材料如下：
IV级围岩：采用超前小导管的辅助施工方案；初期支护为长3mФ25普通砂浆锚杆，系统锚杆纵横间距80×80cm，梅花型布置；Ф12单层钢筋网，网格间距25×25cm，18号工字钢，间距80cm；初次衬砌采用15cm厚喷射混凝土，二次衬砌为35cm厚C25模筑混凝土带仰拱。初衬和二衬之间设置1.2mm厚的PVC防水板和300g/m2无纺布作为复合防水层不变。
III级围岩：Ⅲ级围岩部分初期支护拟采用长3mФ25普通砂浆锚杆，系统锚杆纵横间距100×100cm，梅花型布置，Ф12单层钢筋网，网格间距25×25cm，18号工字钢，间距100cm，10cm厚喷射混凝土，初次衬砌采用15cm厚喷射混凝土，二次衬砌为35cm厚C25混凝土不带仰拱。初衬和二衬之间设置1.2mm厚的PVC防水板和300g/m2无纺布作为复合防水层不变。
行人横洞衬砌设计为初期支护采用5cm厚C20喷射混凝土，局部锚杆，二次衬砌为20cm厚素混凝土，初衬和二衬之间设防水板和无纺布作为复合防水层。
行车横洞衬砌设计为初期支护采用10cm厚C20喷射混凝土，锚杆纵横间距100×100cm，梅花型布置，Ф8单层钢筋网，网格间距25×25cm，二次衬砌为35cm厚素混凝土，初衬和二衬之间设防水板和无纺布作为复合防水层。
1.6 拟解决的主要问题
（1）隧道选址；
（2）隧道洞门位置及形式选择；
（3）隧道衬砌断面设计。
第 2 章 隧道总体设计
2.1 隧道工程概述
双阴山公路隧道位于伊春地区，此隧道位于伊春—鹤岗公路第三标段，该公路是一级公路隧道属于分离式公路隧道，上行线的入口桩号K20+163，出口桩号为K21+587，长度为1424m，下行线的入口桩号K20+155，出口桩号K21+600，长度为1445m，隧道双向坡坡度均为1%，明洞采用明挖法，暗洞采用新奥法。
2.2 隧道水文地质概况
2.2.1 地形地貌
双阴山隧道地处低山地貌，场地内地形起伏大，地面高程330～470m，山坡上多为蕨类植物及经济作物，植被一般发育，表层主要为灌木丛，沿线地表植被不发育，主要为农作物，及零星分布些灌木。
2.2.2 工程地质
1、区域稳定分析评价
本地区属东北区域，地震基本烈度为IV度，隧道区内无区域深活动断裂，史上也无大的地震灾害记录，地壳基本稳定，按规范规定不设防。
隧道洞身段顶板上覆岩体主要为奥陶系爱辉组地层，岩性以强风化下带～弱风化玄武岩为主、夹火山熔岩集块岩，属硬质岩，整体强度较高，结构面互相牵制，岩体基本稳定。岩石柱状节理很发育，只具有少量贯穿性较好的节理裂隙，裂隙结构面间距0.7～1.5m，一般2～3组，有少量分离体。围岩自稳能力较差。有充填铁锰质、泥质，岩体破碎多呈块状、碎石状，断层、断面破裂带、片理、层理及层间结构面较发育，裂隙结构面间距0.25～0.5m，一般在3组以后，由许多分离体形成，岩体较破碎—破碎，碎裂状结构或裂隙块状结构。岩质较硬～硬，围岩自稳能力较差。围岩级别为III～IV级。
洞身围岩主要由玄武岩组成，岩石柱状节理裂隙发育，节理面、裂隙面等结构面的组合切割易形成不稳定的“锲形体”，于洞顶易产生坍塌或冒顶，在侧壁围岩易沿结构面或结构面组合形成的不利结构发生“追踪型”破坏，施工时应采取适当措施防护并及时做好衬砌。
2、隧道开挖支护与衬砌
鉴于上述隧道进出口段的工程地质条件，建议设计遵循“早进洞、晚出洞”的设计原则，在进出口段设明洞，以保持出口端坡体稳定；洞口过渡地段围岩易产生掉块、崩塌，可采用超前多层锚杆支护或管棚支护，局部节理裂隙相对发育地段应采取超前小导管注浆，以固定洞壁和洞顶易松动的围岩。在施工过程中应及时喷浆护面，做好隧道初期支护，以免洞室产生掉块、坍塌或冒顶。
3、地层岩性
隧道沿线表层覆盖层主要为奥陶系地层，以砂岩、碎石质土为主，厚度小，分布不均匀；下伏基岩为奥陶系上统峨眉山玄武岩组及爱辉组地层，其中统峨眉山玄武岩组地层以喷出岩为主，岩性为玄武岩、岩熔集块岩，隐晶质结构；爱辉组地层以沉积岩为主，岩性为砂岩、板岩夹薄层煤层为主，主要地层如下
（1）奥陶系地层
①种植土：褐灰色，土质松散，含植根，厚0～0.40m。
②碎石质土：灰色，松散，碎石母岩为砂岩、玄武岩，棱角状，粒径变化大，多为1～4cm为主，含约40%碎石，厚约0～1.6m，属坡积、崩积成因。
（2）奥陶系上统爱辉组
砂岩：灰色、灰黄色，薄层状～中厚层状，粉、细粒结构，泥质胶结，夹泥页岩及少量煤层，其中煤层多以夹层的形式出现，薄层状为主，岩芯多呈泥夹碎石状，岩质极端软，有硫磺气味；强风化层呈灰色、灰褐色，岩芯呈碎石状、块状，岩石节理裂隙发育，裂隙面见锰质浸染，岩质软，揭露厚度为1.3～9.8m；弱风化层多呈灰色、黑灰色，岩芯多数呈柱状，少数呈块状、碎石状，局部呈饼状，岩石节理裂隙较发育，岩质较硬，揭露厚度大于43.10m。
（3）奥陶系上统峨眉山玄武岩组
玄武岩：灰色、深灰色，隐晶质结构，见气孔、杏仁构造，见少量玻璃质结核，本次勘察揭露岩芯主要为弱风化岩，岩体较完整，岩芯多数呈短柱状，少数呈块状、碎石状。
4、地质构造
洞身围岩主要由玄武岩组成，岩石柱状节理裂隙发育，节理面、裂隙面等结构面的组合切割易形成不稳定的“锲形体”，于洞顶易产生坍塌或冒顶，在侧壁围岩易沿结构面或结构面组合形成的不利结构发生“追踪型”破坏，该地区构造发展多阶段，多旋回、不平衡性明显，地壳活动性较强，因此，地质构造错综复杂施工时应采取适当措施防护并及时做好衬砌。
2.2.3 水文地质
1、地表水
隧道区地表水系不发育，仅在冲沟内时有小股水流，雨季流量稍大，旱季甚微，对隧道施工及其运营影响小。
2、地下水
场地地下水主要为基岩裂隙水，主要赋存在基岩表层节理、裂隙中，主要接受大气降水补给，隧道区节理裂隙发育，覆盖层薄，但场地岩体节理裂隙一般为闭合～微张，场地山体自然坡度陡、基岩裸露，且砂岩、砂岩夹煤层地层为微透水层，雨季时，地表面流下渗补给量小，基岩裂隙水水量非常有限，对隧道施工及其运营影响不大。
2.2.4 地震烈度等级的确定
据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001），隧道所在地区地震动峰值加速度为0.05g，地震动反应谱特征周期均为0.35s。对应地震基本烈度IV度，依据《公路工程抗震设计规范》（JTJ004-89），本隧道可简易设防。
2.3 围岩等级确定
隧道洞身段顶板上覆岩体主要为奥陶系爱辉组地层，岩性以强风化下带～弱风化玄武岩为主、夹火山熔岩集块岩，属硬质岩，整体强度较高，结构面互相牵制，岩体基本稳定。岩石柱状节理很发育，只具有少量贯穿性较好的节理裂隙，有少量分离体。围岩自稳能力较差。有充填铁锰质、泥质，岩体破碎多呈块状、碎石状，断层、断面破裂带、片理、层理及层间结构面较发育，裂隙结构面间距0.25～0.5m，一般在3组以后，由许多分离体形成，岩体较破碎～破碎，碎裂状结构或裂隙块状结构。岩质较硬～硬，围岩自稳能力较差。综合考虑各种因素后，建议设计时各级别围岩主要物理力学指标使用如下参数。
表2.1 各类围岩主要物理力学指标表

别
级
岩
围
力学指标
IV
III
备注
密度ρ(×103kg/m3)
2.00～2.30
2.30～2.50
—
弹性抗力系数K(MPa/m)
260～500
1000～1200
—
弹性模量(静态) E(Gpa)
6.0～10.0
15.0～20.0
—
泊松比μ
0.30～0.20
0.20～0.15
—
计算内摩擦角φ(°)
50～60
60～70
—
摩擦系数f(圬工与围岩)
0.45
0.55
III级围岩为表面不光滑时
根据相关参数及地质条件，具体地质围岩分级见表2.2。

表2.2 隧道地质围岩分级表
上行线桩号标段
围岩级别
下行线桩号标段
围岩级别
K20+000～K20+575
IV
K20+000～K20+580
IV
K20+575～K21+175
III
K20+580～K21+215
III
K21+175～K21+828
IV
K21+215～K21+828
IV

2.4 隧道选址
双阴山公路隧道位于K20+000和K21+828之间，上行线桩号K20+163至K21+587，下行线桩号K21+600至K20+155，结合本地段的地形地质情况，双阴山隧道的选址归结为以下几个方面：
（1）选择合适的临界标高，在保证隧道埋深的前提下尽量减少隧道的长度；
（2）洞口段中线尽量选择与地形等高线垂直；
最终选定在此位置。
2.5 隧道洞口位置选择
综合隧道地址和洞口位置的选择，并结合地质图，本隧道洞口段均位于坡积层上，且坡度较缓，围岩极差，因此应考虑避免大挖大刷，早进洞，晚出洞。综合考虑地形地质以及路线需要。该隧道的上行线入口桩号为K20+163，出口桩号为K21+587，全长为1424m；下行线入口桩号为K21+600，出口桩号K20+155，全长为1445m，上下行线平面均设为直线。
2.6 隧道线型设计
2.6.1 平面设计
根据地质、地形、路线走向、通风等因素确定隧道的平曲线线形。隧道平面线形原则上采用直线，避免曲线。本隧道上行线K20+163～K21+587，下行线K21+600～K20+155，设置两个人行横向通道，一个车行横向通道，设计时速100km/h，根据地形地质资料，确定采用直线隧道。隧道平面设计具体位置见表2.3。
双阴山隧道为一级公路隧道。根据相关规定一级公路的隧道应设计为上下行分离的独立双洞，按对两洞结构彼此不产生有害影响的原则，分离式独立双洞的最小净距可根据规范要求取值。具体参考数据见表2.4。
表2.3 隧道平面设计具体位置
上行线
位置
下行线
位置
人横向通道（1）
K20+636
人横向通道（1）
K20+636
紧急停车带
K20+824
紧急停车带
K20+900
车横向通道
K20+861
车横向通道
K20+861
人横向通道（2）
K21+118
人横向通道（2）
K21+118

表2.4 分离式独立双洞的最小净距
围岩级别
I
II
III
IV
V
VI
最小净距（m）
1.0×B
1.5×B
2.0×B
2.5×B
3.5×B
4.0×B
注：B—隧道开挖断面的宽度。

本隧道洞口IV级围岩，根据表2.2，隧道双洞最小净距应2.5×B，即31.5m，本隧道根据洞口地形、地貌和地质条件，两洞净距实际取值为32m。如图2.1隧道平面缩图如下：

图2.1 隧道平面缩图
2.6.2 隧道纵断面设计
双阴山公路隧道纵坡设计采用纵面双向坡，均采用1%的纵坡坡率。本课题为双阴山公路隧道设计，线路起终点为K20+000～K21+828，隧道洞口内外各3秒设计速度行程长度范围的纵断面线形应一致。
隧道纵断面坡度如表2.5。
表2.5 纵断面坡度设计表
上行线
下行线
里程桩号
坡度
长度
里程桩号
坡度
长度
K20+163～K20+906
1%
753
K20+155～K20+916
1%
760.5
K20+906～K21+587
1%
671
K20+916～K21+600
1%
684.5

隧道具体纵断面缩图见图2.2。

（a）上行线纵断面缩图

（b）下行线纵断面缩图