隧道工程課程設(shè)計報告書.docx

1、.隧道工程課程設(shè)計姓名：業(yè)學(xué)號： 2013104213班級： 20131042 班指導(dǎo)老師：敬輝w.日期：2016 年 7 月 1號設(shè)計說明書目錄一、原始資料二、設(shè)計任務(wù)及要求三、設(shè)計步驟四、施工法的選擇w.五、參考文獻(xiàn)一、 原始資料(一)地質(zhì)及水文地質(zhì)條件風(fēng)門凹隧道穿過山地丘陵，按小凈距隧道設(shè)置。隧道區(qū)地層巖性主要由第四系坡積亞粘土及老虎坳組砂巖層組成，具體如下：a、覆蓋層：主要為坡積亞粘土（Q d l ），為隧道區(qū)表土層，黃色，略帶紅色，稍濕，硬可塑硬塑， 含少量砂礫及碎，表層含少量植物根系，坡積成因。層厚不均勻，最薄處為1 . 1 0 m見于 ZK144 號，最厚處為 4.00m 見于

2、ZK143 號，地層編號為9。做標(biāo)貫試驗 1 次，實測 24 擊。其主要的物理力學(xué)指標(biāo)為：含水率=21.5% ，天然密度 2.06g/cm3 ，直剪凝聚力 = 2 3 . 7 k P a ， 摩擦角 =24.7 。b、基底：按風(fēng)化層分為全 微風(fēng)化巖層。1）、全風(fēng)化砂巖（ Qe l ） ： 黃色為主，局部夾褐色等雜色，巖芯已風(fēng)化呈亞粘土狀， 含少量砂礫，礦w.物基本已完全風(fēng)化， 難辨原巖結(jié)構(gòu)， 稍濕， 硬塑 堅硬土狀。主要見于 Z K 1 4 3 號鉆一帶， 層厚為 9 . 0 m 。地層編號為 1 3 - 1 - 6。做標(biāo)貫試驗 3 次： 實測擊數(shù)最大值 =46 、最小值 =39 、平均值 =

3、42 。直剪凝聚力 =30kPa ，摩擦角 =31 ，壓縮模量 =1 0MP a ，容承載力 0 = 2 8 0 k P a 。2 ）、強(qiáng)風(fēng)化砂巖（D 2 l ）：黃色，褐色，巖芯呈半巖半土狀，礦物大部分已風(fēng)化，略可辨原巖結(jié)構(gòu)，夾少量弱風(fēng)化碎塊，底部分含量變大，巖質(zhì)軟，手捏易散，遇水易軟化。廣泛分布，層厚 1 0 . 4 2 6 . 0m 。地層編號為 1 5 - 2 - 6 。3 ）、弱風(fēng)化粉砂巖（D2 l ） ： 灰色、褐色，、巖芯十分破碎，節(jié)理裂隙發(fā)育，取芯困難，鉆進(jìn)容易。見于 Z K 1 4 4 號鉆，揭示厚度 2 3 . 5 m 。地層編號為 1 5 - 3 - 4。巖完整性系數(shù)KV

4、 0.29 。4 ）、弱風(fēng)化砂巖（D2 l ）：褐黃色，夾紅色，黑色等雜色，巖芯呈碎、碎塊狀，裂隙很發(fā)育，鉆進(jìn)較慢，巖質(zhì)較硬，敲擊聲稍沉，略有回彈，局部巖質(zhì)堅硬，風(fēng)化程度低，較新鮮，接近微風(fēng)化，破碎較上部完整， 鉆進(jìn)緩慢，錘擊聲清脆，震手， 有回彈感。層厚極不均勻，最薄處為 3.7 0 m 見于 ZK 144 號， 最厚處為 1 5 . 0 0 m 見于 ZK143 號，平均厚度為9 . 3 5 m 。地層編號為 1 5 - 3 - 6 。5 ）、微風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖（D2 l ） ： 灰白色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，手摸有滑膩感，指甲可刻動，鉆進(jìn)較易，w.巖較完整，呈短柱 -長柱狀，錘擊易碎， 節(jié)理裂隙較發(fā)育

5、， 呈閉合狀。見于 Z K 1 4 4 號鉆一帶，厚度為 3 . 6 0m 。地層編號為 1 5 - 4 - 4 。6 ）、微風(fēng)化砂巖（D2 l ） ： 灰白、灰黃色，30 m 以上巖芯十分破碎，巖芯呈碎塊狀，巖質(zhì)堅硬，較微硅化，采取率低，錘擊不易碎，30 - 41. 4 m 巖堅硬較完整，鉆進(jìn)緩慢，硅化，4 1 . 4 - 5 5 . 2 m 較破碎， 呈碎塊狀 -短柱狀，硅化。見于ZK 1 4 4 號鉆一帶，厚度為4 7 . 7 0 m 。地層編號為 1 5 - 4 - 6。巖完整性系數(shù) KV 0.61 0.90 。(詳細(xì)地質(zhì)資料示于隧道地質(zhì)縱斷面圖中)。(二)線路條件隧道建設(shè)規(guī)模按雙洞六

6、車道修建，設(shè)計行車速度為1 2 0 k m / h 。，線路坡度及平、縱面見附圖，隧道建筑限界高 5m ， 洞路面寬度 1 1 . 2 5 m， 兩側(cè)設(shè)路緣帶及檢修道。詳見“隧道輪廓及建筑限界圖” 。w.(三)施工條件具有一般常用的施工機(jī)具及設(shè)備, 交通便 , 原材料供應(yīng)正常 , 工期不受控制。附：(1) 1:2000 的風(fēng)門凹地形平面圖二；(2) 隧道地質(zhì)縱斷面圖一。二、設(shè)計任務(wù)及要求(一) 確定隧道進(jìn)、出口洞門位置，定出隧道長度w.(二) 在 1:2000 的地形平面圖上繪制隧道進(jìn)口、出口邊坡及仰坡開挖線；(三) 確定洞身支護(hù)結(jié)構(gòu)類型及相應(yīng)長度，并繪制類圍巖地段復(fù)合式襯砌橫斷面圖一(比例

7、1:100)；(四) 人行橫通道布置示意圖以及射流風(fēng)機(jī)布置示意圖(五) 按所給定的地質(zhì)資料及技術(shù)條件選擇適當(dāng)?shù)氖┕し?，并繪制施工案橫斷面分塊圖及縱斷面工序展開圖(六) 將設(shè)計選定的有關(guān)數(shù)據(jù)分別填入隧道縱斷面總布置圖的相應(yīng)欄三、設(shè)計步驟（一）隧道洞門位置的確定洞門位置的確定與洞門結(jié)構(gòu)形式、邊仰坡開挖式、洞口附近地形、地質(zhì)及水文地質(zhì)條件有關(guān)。先在1:200的洞口地形平面圖上用作圖法初步確定洞門位置, 然后在實地加以核對和修正。為了保證施工及運營的安全,隧規(guī)提出了“在一般情況下，隧道宜早進(jìn)洞，晚出洞”的原則。即盡量避免開挖深路塹，以確保洞口邊、仰坡穩(wěn)定。洞口圍巖級別V，邊坡仰坡的坡率取1:1.5，控

8、制高度 18 米。w.采用作圖法確定洞門位置，左線選擇翼墻式洞門、右線選擇端墻式洞門。1. 左線翼墻式洞門（甲式開挖）甲式開挖后的邊、仰坡圍由六個面組成：即一個仰坡面，兩個邊坡面，兩個邊仰坡的弧形聯(lián)接面和一個路基面構(gòu)成。在確定洞門位置時，可以近似將洞口路基面視為一個水平基準(zhǔn)面。具體步驟如下：（ 1）根據(jù)選定的洞門結(jié)構(gòu)型式查得洞門墻頂半寬Bm =15.45m ，翼墻端點至洞門里程的距離C=6m （見圖 1）w.(2) 計算H 路基 H 軌頂 =93.292m-0.9m=92.393m注：在標(biāo)準(zhǔn)圖中是用h2 表示。H 控制 H 路基 H 設(shè)計 =92.393m+18m=110.393mdH 設(shè)計

9、m=18m 1.5=27mw.式中： H 路基 路基面設(shè)計標(biāo)高；H 軌頂 軌頂面標(biāo)高；H 設(shè)計 最大設(shè)計開挖高度；H 控制 控制等高線標(biāo)高 ; 由軌頂面至路基面的垂直距離；1：m 邊、仰坡坡率；d 邊坡坡腳至等高線上控制點 a 的水平距離；b 洞門位置至仰坡坡腳水平距離 (可由標(biāo)準(zhǔn)圖中查得 )；(3) 在 1：500 地形平面圖上找出數(shù)值為 H 控制的等高線；(4) 沿線路中心線兩側(cè)作寬度為路塹底寬度之半的兩根平行線、；(5) 以 d 為半徑，沿（或）線移動，找出與控制等高線相切的點a 后，在線（或線）上標(biāo)出圓心O 點；(6) 從 O 點向洞向移動 C 的距離得一點 P，過 P 點作線路中心線

10、的垂線 PP，則PP即為甲式開挖時的洞門位置；(7) 按比例在 1：500 地形平面圖上繪出洞門結(jié)構(gòu)平面示意圖。w.2. 右線端墻式洞門（乙式開挖）乙式開挖圍比較復(fù)雜，由10 個面組成，即一個仰坡面、二個弧形聯(lián)接面、兩個洞門墻頂?shù)倪吰旅妗蓚€不同路基寬度聯(lián)接面、二個邊坡面和一個路基面，其具體步驟如下：(1)根據(jù)選定的洞門結(jié)構(gòu)型式找出洞門墻頂半寬度Bm=19.35m ，仰坡腳至洞門起點的水平距離b=2.5m以及仰坡腳至路基面的垂直距離h 頂溝 =8m （見圖 2）；w.(2) 計算H 路基 =H 軌頂 =97.399m-0.9m=96.499mH 控制 H 路基 H 設(shè)計 =96.499m+18

11、m=114.499md(H 設(shè)計 h 頂溝 )m=(18m-8m)1.5=15m式中：d仰坡腳至控制等高線上的控制點a 的水平距離，其他符號意義同上；(3) 在 1：500 地形平面圖上找出數(shù)據(jù)為 H 控制 的等高線；(4) 沿線路中心線兩側(cè)作寬為洞門墻頂寬度之半（即Bm )的兩根平行線、 ；(5) 以 d 為半徑沿 線（或 線），找出與控制等高線相切的點a，并在 （或 ）線上標(biāo)出圓心O 點；(6) 從 O 點向路塹向移動b 的距離，得一點 P，過 P 點作線路中心線的垂線PP，則 PP即為 乙w.式開挖時洞門位置；(7) 按比例在 1：500 地形平面圖上繪出洞門結(jié)構(gòu)平面示意圖，并標(biāo)出洞門里

12、程及其軌頂面標(biāo)高。當(dāng)進(jìn)出口洞門位置確定以后，隧道起、終點里程之差即為隧道長度。注意隧道起、終點的里程系按隧道洞門墻外表面與線路軌頂面的交點計算。(二) 繪制隧道洞口邊、仰坡開挖線1仰坡開挖線（見圖3）風(fēng)門凹左線端隧道進(jìn)口仰坡坡腳標(biāo)高為106m，仰坡坡率為 1：1.5，為了求得仰坡與地表面的交線，先計算仰坡的等高線距仰坡坡腳的水平距離d1、d2 、d 3 等。對于 108m 等高線d1=(108-106) 1.5=2 1.5=3m對于 110m 等高線d2=(110-106) m=4 1.5=6mw.然后在圖中按比例作與洞門墻平行且相距為d1 的 11 線，交 108m 等高線于點 ，作 22

13、線 與 洞 門墻相距為 d2 交 110m 等高線于點， 以此類推，用虛線連接 a 、 、 各 點 即 為 仰 坡 開 挖線 。w.2. 繪制邊坡開挖線的法 (參見圖 3 )其原理同前，若邊坡坡腳標(biāo)高為92.3m ，邊坡坡率 1：n1：1.5，則不同標(biāo)高位置的邊坡頂點至邊坡坡腳的水平投影距離為：C 1(94 92.3) n2.55mC 2(96 92.3) n5.55m3. 繪制仰坡與邊坡交角處開挖線其原理同前，但是應(yīng)注意當(dāng)洞門開挖法不同時，其刷坡起算點不同，即采用甲式開挖時，起坡點為翼墻端點 G，而采用乙式開挖時，起坡點為仰坡坡腳 K(參見圖 4) 。當(dāng)仰坡坡率與邊坡坡率不同時，采用坡率逐漸

14、變化的法進(jìn)行過渡。如若邊坡坡率1：n1：0.5 ，仰坡坡率 1：m1：1，則可以起坡點為圓心， 每隔 18作一射線， 則放射線的坡率相應(yīng)為1：0.8 ，1：0.85 ，1：0.90 ，1：0.95 ，1：1，然后用前述法作出交角處的開挖線。(三) 確定洞身襯砌結(jié)構(gòu)類型及長度并繪制1:100 的襯砌橫斷面圖1確定洞身襯砌結(jié)構(gòu)類型及長度w.隧道通過地段的地質(zhì)情況常有變化，應(yīng)按其不同圍巖類別選用不同類型的襯砌。在兩類襯砌連接處，圍巖較差地段的襯砌斷面應(yīng)向圍巖較好地段作適當(dāng)?shù)难由?，一般延伸長度為510m。隧道洞口地段由于覆蓋層較薄，地質(zhì)條件差，襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)慎重從事，通常都予以加強(qiáng)，一般隧道應(yīng)在洞口位

15、置設(shè)置不小于5m 長的加強(qiáng)襯砌，襯砌加強(qiáng)地段的襯砌斷面視地形地質(zhì)實際情況，可選用低一級甚至兩級圍巖類別的襯砌斷面。對于曲線地段的襯砌斷面都要加寬。注意：計算后的數(shù)值應(yīng)取為10 的整倍數(shù)，以便現(xiàn)場制模。各類圍巖相應(yīng)的襯砌斷面，可查閱相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)圖，并將選用的襯砌斷面的標(biāo)準(zhǔn)圖號、加寬值、長度，分別逐段填入總布置圖中，各段長度一般應(yīng)取米的整數(shù)。2 繪制復(fù)合式襯砌斷面圖繪制類圍巖地段復(fù)合式襯砌橫斷面圖一，比例1：100。(四) 施工法的選擇本隧道要求采用新奧法施工中的短臺階法。此工程圍巖級別為IV 級，圍巖穩(wěn)定性差，初期支護(hù)能盡快閉合，短臺階法一次開挖的斷面較小，有利于w.開挖面的穩(wěn)定，兩個斷面相距較近。短臺階法能縮短支護(hù)結(jié)構(gòu)閉合的時間，改善初期支護(hù)的受力條件。缺點是因為上臺階的長度有限，故出渣時對下半斷面施工時的干擾較大，不能全部平行作業(yè)。注意事項：初期支護(hù)全斷面閉合一般應(yīng)在距開挖面30m 以完成，或在上斷面開挖后30d 完成，拖延過久會影響圍巖的穩(wěn)定。當(dāng)初期支護(hù)變形、下