隧道工程课程设计报告书.docx

1、.隧道工程课程设计姓名：业学号： 2013104213班级： 20131042 班指导老师：敬辉w.日期：2016 年 7 月 1号设计说明书目录一、原始资料二、设计任务及要求三、设计步骤四、施工法的选择w.五、参考文献一、 原始资料(一)地质及水文地质条件风门凹隧道穿过山地丘陵，按小净距隧道设置。隧道区地层岩性主要由第四系坡积亚粘土及老虎坳组砂岩层组成，具体如下：a、覆盖层：主要为坡积亚粘土（Q d l ），为隧道区表土层，黄色，略带红色，稍湿，硬可塑硬塑， 含少量砂砾及碎，表层含少量植物根系，坡积成因。层厚不均匀，最薄处为1 . 1 0 m见于 ZK144 号，最厚处为 4.00m 见于

2、ZK143 号，地层编号为9。做标贯试验 1 次，实测 24 击。其主要的物理力学指标为：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：按风化层分为全 微风化岩层。1）、全风化砂岩（ Qe l ） ： 黄色为主，局部夹褐色等杂色，岩芯已风化呈亚粘土状， 含少量砂砾，矿w.物基本已完全风化， 难辨原岩结构， 稍湿， 硬塑 坚硬土状。主要见于 Z K 1 4 3 号钻一带， 层厚为 9 . 0 m 。地层编号为 1 3 - 1 - 6。做标贯试验 3 次： 实测击数最大值 =46 、最小值 =39 、平均值 =

3、42 。直剪凝聚力 =30kPa ，摩擦角 =31 ，压缩模量 =1 0MP a ，容承载力 0 = 2 8 0 k P a 。2 ）、强风化砂岩（D 2 l ）：黄色，褐色，岩芯呈半岩半土状，矿物大部分已风化，略可辨原岩结构，夹少量弱风化碎块，底部分含量变大，岩质软，手捏易散，遇水易软化。广泛分布，层厚 1 0 . 4 2 6 . 0m 。地层编号为 1 5 - 2 - 6 。3 ）、弱风化粉砂岩（D2 l ） ： 灰色、褐色，、岩芯十分破碎，节理裂隙发育，取芯困难，钻进容易。见于 Z K 1 4 4 号钻，揭示厚度 2 3 . 5 m 。地层编号为 1 5 - 3 - 4。岩完整性系数KV

4、 0.29 。4 ）、弱风化砂岩（D2 l ）：褐黄色，夹红色，黑色等杂色，岩芯呈碎、碎块状，裂隙很发育，钻进较慢，岩质较硬，敲击声稍沉，略有回弹，局部岩质坚硬，风化程度低，较新鲜，接近微风化，破碎较上部完整， 钻进缓慢，锤击声清脆，震手， 有回弹感。层厚极不均匀，最薄处为 3.7 0 m 见于 ZK 144 号， 最厚处为 1 5 . 0 0 m 见于 ZK143 号，平均厚度为9 . 3 5 m 。地层编号为 1 5 - 3 - 6 。5 ）、微风化泥质粉砂岩（D2 l ） ： 灰白色，泥质结构，手摸有滑腻感，指甲可刻动，钻进较易，w.岩较完整，呈短柱 -长柱状，锤击易碎， 节理裂隙较发育

5、， 呈闭合状。见于 Z K 1 4 4 号钻一带，厚度为 3 . 6 0m 。地层编号为 1 5 - 4 - 4 。6 ）、微风化砂岩（D2 l ） ： 灰白、灰黄色，30 m 以上岩芯十分破碎，岩芯呈碎块状，岩质坚硬，较微硅化，采取率低，锤击不易碎，30 - 41. 4 m 岩坚硬较完整，钻进缓慢，硅化，4 1 . 4 - 5 5 . 2 m 较破碎， 呈碎块状 -短柱状，硅化。见于ZK 1 4 4 号钻一带，厚度为4 7 . 7 0 m 。地层编号为 1 5 - 4 - 6。岩完整性系数 KV 0.61 0.90 。(详细地质资料示于隧道地质纵断面图中)。(二)线路条件隧道建设规模按双洞六

6、车道修建，设计行车速度为1 2 0 k m / h 。，线路坡度及平、纵面见附图，隧道建筑限界高 5m ， 洞路面宽度 1 1 . 2 5 m， 两侧设路缘带及检修道。详见“隧道轮廓及建筑限界图” 。w.(三)施工条件具有一般常用的施工机具及设备, 交通便 , 原材料供应正常 , 工期不受控制。附：(1) 1:2000 的风门凹地形平面图二；(2) 隧道地质纵断面图一。二、设计任务及要求(一) 确定隧道进、出口洞门位置，定出隧道长度w.(二) 在 1:2000 的地形平面图上绘制隧道进口、出口边坡及仰坡开挖线；(三) 确定洞身支护结构类型及相应长度，并绘制类围岩地段复合式衬砌横断面图一(比例

7、1:100)；(四) 人行横通道布置示意图以及射流风机布置示意图(五) 按所给定的地质资料及技术条件选择适当的施工法，并绘制施工案横断面分块图及纵断面工序展开图(六) 将设计选定的有关数据分别填入隧道纵断面总布置图的相应栏三、设计步骤（一）隧道洞门位置的确定洞门位置的确定与洞门结构形式、边仰坡开挖式、洞口附近地形、地质及水文地质条件有关。先在1:200的洞口地形平面图上用作图法初步确定洞门位置, 然后在实地加以核对和修正。为了保证施工及运营的安全,隧规提出了“在一般情况下，隧道宜早进洞，晚出洞”的原则。即尽量避免开挖深路堑，以确保洞口边、仰坡稳定。洞口围岩级别V，边坡仰坡的坡率取1:1.5，控

8、制高度 18 米。w.采用作图法确定洞门位置，左线选择翼墙式洞门、右线选择端墙式洞门。1. 左线翼墙式洞门（甲式开挖）甲式开挖后的边、仰坡围由六个面组成：即一个仰坡面，两个边坡面，两个边仰坡的弧形联接面和一个路基面构成。在确定洞门位置时，可以近似将洞口路基面视为一个水平基准面。具体步骤如下：（ 1）根据选定的洞门结构型式查得洞门墙顶半宽Bm =15.45m ，翼墙端点至洞门里程的距离C=6m （见图 1）w.(2) 计算H 路基 H 轨顶 =93.292m-0.9m=92.393m注：在标准图中是用h2 表示。H 控制 H 路基 H 设计 =92.393m+18m=110.393mdH 设计

9、m=18m 1.5=27mw.式中： H 路基 路基面设计标高；H 轨顶 轨顶面标高；H 设计 最大设计开挖高度；H 控制 控制等高线标高 ; 由轨顶面至路基面的垂直距离；1：m 边、仰坡坡率；d 边坡坡脚至等高线上控制点 a 的水平距离；b 洞门位置至仰坡坡脚水平距离 (可由标准图中查得 )；(3) 在 1：500 地形平面图上找出数值为 H 控制的等高线；(4) 沿线路中心线两侧作宽度为路堑底宽度之半的两根平行线、；(5) 以 d 为半径，沿（或）线移动，找出与控制等高线相切的点a 后，在线（或线）上标出圆心O 点；(6) 从 O 点向洞向移动 C 的距离得一点 P，过 P 点作线路中心线

10、的垂线 PP，则PP即为甲式开挖时的洞门位置；(7) 按比例在 1：500 地形平面图上绘出洞门结构平面示意图。w.2. 右线端墙式洞门（乙式开挖）乙式开挖围比较复杂，由10 个面组成，即一个仰坡面、二个弧形联接面、两个洞门墙顶的边坡面、两个不同路基宽度联接面、二个边坡面和一个路基面，其具体步骤如下：(1)根据选定的洞门结构型式找出洞门墙顶半宽度Bm=19.35m ，仰坡脚至洞门起点的水平距离b=2.5m以及仰坡脚至路基面的垂直距离h 顶沟 =8m （见图 2）；w.(2) 计算H 路基 =H 轨顶 =97.399m-0.9m=96.499mH 控制 H 路基 H 设计 =96.499m+18

11、m=114.499md(H 设计 h 顶沟 )m=(18m-8m)1.5=15m式中：d仰坡脚至控制等高线上的控制点a 的水平距离，其他符号意义同上；(3) 在 1：500 地形平面图上找出数据为 H 控制 的等高线；(4) 沿线路中心线两侧作宽为洞门墙顶宽度之半（即Bm )的两根平行线、 ；(5) 以 d 为半径沿 线（或 线），找出与控制等高线相切的点a，并在 （或 ）线上标出圆心O 点；(6) 从 O 点向路堑向移动b 的距离，得一点 P，过 P 点作线路中心线的垂线PP，则 PP即为 乙w.式开挖时洞门位置；(7) 按比例在 1：500 地形平面图上绘出洞门结构平面示意图，并标出洞门里

12、程及其轨顶面标高。当进出口洞门位置确定以后，隧道起、终点里程之差即为隧道长度。注意隧道起、终点的里程系按隧道洞门墙外表面与线路轨顶面的交点计算。(二) 绘制隧道洞口边、仰坡开挖线1仰坡开挖线（见图3）风门凹左线端隧道进口仰坡坡脚标高为106m，仰坡坡率为 1：1.5，为了求得仰坡与地表面的交线，先计算仰坡的等高线距仰坡坡脚的水平距离d1、d2 、d 3 等。对于 108m 等高线d1=(108-106) 1.5=2 1.5=3m对于 110m 等高线d2=(110-106) m=4 1.5=6mw.然后在图中按比例作与洞门墙平行且相距为d1 的 11 线，交 108m 等高线于点 ，作 22

13、线 与 洞 门墙相距为 d2 交 110m 等高线于点， 以此类推，用虚线连接 a 、 、 各 点 即 为 仰 坡 开 挖线 。w.2. 绘制边坡开挖线的法 (参见图 3 )其原理同前，若边坡坡脚标高为92.3m ，边坡坡率 1：n1：1.5，则不同标高位置的边坡顶点至边坡坡脚的水平投影距离为：C 1(94 92.3) n2.55mC 2(96 92.3) n5.55m3. 绘制仰坡与边坡交角处开挖线其原理同前，但是应注意当洞门开挖法不同时，其刷坡起算点不同，即采用甲式开挖时，起坡点为翼墙端点 G，而采用乙式开挖时，起坡点为仰坡坡脚 K(参见图 4) 。当仰坡坡率与边坡坡率不同时，采用坡率逐渐

14、变化的法进行过渡。如若边坡坡率1：n1：0.5 ，仰坡坡率 1：m1：1，则可以起坡点为圆心， 每隔 18作一射线， 则放射线的坡率相应为1：0.8 ，1：0.85 ，1：0.90 ，1：0.95 ，1：1，然后用前述法作出交角处的开挖线。(三) 确定洞身衬砌结构类型及长度并绘制1:100 的衬砌横断面图1确定洞身衬砌结构类型及长度w.隧道通过地段的地质情况常有变化，应按其不同围岩类别选用不同类型的衬砌。在两类衬砌连接处，围岩较差地段的衬砌断面应向围岩较好地段作适当的延伸，一般延伸长度为510m。隧道洞口地段由于覆盖层较薄，地质条件差，衬砌结构设计应慎重从事，通常都予以加强，一般隧道应在洞口位

15、置设置不小于5m 长的加强衬砌，衬砌加强地段的衬砌断面视地形地质实际情况，可选用低一级甚至两级围岩类别的衬砌断面。对于曲线地段的衬砌断面都要加宽。注意：计算后的数值应取为10 的整倍数，以便现场制模。各类围岩相应的衬砌断面，可查阅相应的标准图，并将选用的衬砌断面的标准图号、加宽值、长度，分别逐段填入总布置图中，各段长度一般应取米的整数。2 绘制复合式衬砌断面图绘制类围岩地段复合式衬砌横断面图一，比例1：100。(四) 施工法的选择本隧道要求采用新奥法施工中的短台阶法。此工程围岩级别为IV 级，围岩稳定性差，初期支护能尽快闭合，短台阶法一次开挖的断面较小，有利于w.开挖面的稳定，两个断面相距较近。短台阶法能缩短支护结构闭合的时间，改善初期支护的受力条件。缺点是因为上台阶的长度有限，故出渣时对下半断面施工时的干扰较大，不能全部平行作业。注意事项：初期支护全断面闭合一般应在距开挖面30m 以完成，或在上断面开挖后30d 完成，拖延过久会影响围岩的稳定。当初期支护变形、下