隧道工程实训报告

1、隧道工程综合实训报告（2011-2012学年第二学期）级：10城轨（1）班号：名:指导教师：蒋英礼完成日期：2012-05-30洛阳至南阳高速公路大安至寄料段隧道初步设计摘要随着科技的发展，社会的不断发展，高速公路的重要性 越来越显著，而作为公路的一部分一一隧道，对于施工和设 计的要求也越来越高。本设计课题为高速公路隧道，重点研 究新奥法施工。洛阳至南阳高速公路大安至寄料段全线设一处隧道，即上台隧道 为分离式隧道，左右路线间距为24米，隧道轴线间距35.6米，左线 隧道全长1968米，右线隧道全长2079米。隧址区位于华北地台南缘豫西褶皱带，未发现大的断层。工程地 质调绘和物探工作亦未发现断层

2、迹象，故认为场地范围内没有断层。 岩性为安山岩，肉红色，粒状结构，杏仁状构造，质坚硬，节理裂隙 较发育，微风化全风化，分布于隧道址全区。本隧道围岩全为安山 岩，节理裂隙的发育程度与该岩层埋深、风化程度强弱有关。目录第一章设计原始资料1.1采用的技术标准和设计标准规范1.1.1主要技术标准1.1.2主要设计标准规范1.2工程概况1.3地形地貌1.4地层岩性1.5地质构造1.6隧址区气象水文地质条件1.7隧道洞室围岩级别1.8地震烈度第二章总体设计2.1选址的考虑2.2纵断面设计2.3横断面设计2.3.1建筑界限2.3.2紧急停车带和横向通道2.3.3内轮廓设计第三章衬砌设计3.1初期支护3.2二

3、次衬砌3.3围岩压力的计算3.3.1断面参数的确定3.3.2计算垂直均布压力3.3.3围岩压力计算3.3.4浅埋和深埋隧道的界限第四章施工设计4.1施工准备4.2辅助施工方法4.2.1超前锚杆4.2.2超前小导管注浆4.3施工设计4.3.1总体方案和部署4.3.2 洞口施工4.3.3隧道内施工参考文献致谢吴家寨隧道左线六盘端初步设计第一章设计原始资料1.1采用的技术标准和设计标准规范1.1.1主要的技术标准（1）隧道按规定的远期的交通量设计，采用单向行车双车道、 上下行车道分离式设计。（2）隧道设计车速，隧道的几何线型与净空按60km/h设计，隧 道照明设计速度按60km/h设计。1.1.2主

4、要设计标准与规范（1）公路隧道设计规范JTJ026-90（2）公路工程技术标准JTJ001-97（3）公路工程抗震设计规范JTJ004-89（4）锚杆喷射混凝土支护技术规范GB50086-2001（5）隧道围岩级别按公路隧道设计规范JTJ026-901.2工程概况洛阳至南阳高速公路大安全寄料段全线设一处隧道，即上台隧道为分离式隧 道，左右路线间距为24米，隧道轴线间距35.6米，左线隧道全长1968米，右 线隧道全长2079米。1.3地形地貌隧道址区地貌单元属低山区，进口端地形坡度10200，出口端地形坡度 15250，隧道上覆低矮灌木和杂草，植被较发育。地面高程374.22552.72m，

5、相对高差178.5m。该山岭北坡陡，南坡缓，隧道最大埋深176.76米。1.4地层岩性根据地表工程地质调汇及钻孔揭露：隧址区隧道进口、出口路段山坡上有少 量坡洪积亚粘土，下伏基岩为中元古界汝阳群（Pt22ry）及熊耳群（Pt22xn）。 现将揭示深度范围内各岩土层基本特征由上之下（由新全老）分述如下：（1）第四系坡洪积亚粘土（Qe1+d1）：见于进出口地表，褐黄色，含碎石，碎石成分为 石英砂岩、安山岩，棱角状，d=28cm不等，含量约2030%，亚粘土，稍湿， 松散，下部稍密，本次钻探揭露厚度为0.54.9m。（2）中元古界汝阳群（Pt22ry ）分布在山顶上，里程为K11+780K12+64

6、0路段，厚度451m，岩性为砂岩、 砾岩夹泥岩页岩。砂岩（Pt22ry）：紫红色，细品结构，层状构造，矿物成分主要为长石、石 英，硅质胶结，全风化弱风化，节理裂隙发育程度与风化程度有关，分布在上 台隧道山岭顶部，中夹薄层紫红色泥岩、页岩，隧道本身不接触。砾岩夹泥岩页岩(Pt22ry):杂色，砾状结构，块状结构，硅质胶结，砾石 成分为石英砂岩、砂岩碎块，砾径1020mm。中夹薄层紫红色泥岩、页岩。泥 岩夹层构成软弱结构面。中元古界熊耳群(Pt22xn )：岩性为安山岩，肉红色，粒状结构，杏仁状构造，质坚硬，节理裂隙较发育， 微风化全风化，分布于隧道址全区。本隧道围岩全为安山岩，节理裂隙的发育 程

7、度与该岩层埋深、风化程度强弱有关。1.5地质构造隧址区位于华北地台南缘豫西褶皱带，未发现大的断层。工程地质调绘和物 探工作亦未发现断层迹象，故认为场地范围内没有断层。根据场地基岩露头测量统计，遂址区岩体构造节理、裂隙较发育。主要发育 有五组，裂隙产状为：500 Z630，930 Z620，1400 Z900，1470 Z630，1700 Z720，2200 Z880O微张，裂面平直，节理间距0.10.4m。1.6隧址区气象水文地质条件气象本项目处于北亚热带向温带过渡带，属大陆季风气候区，四季分明，无霜 期长，光照适宜，雨量充沛。多年平均气温14.015.7C，历年极端最高气温 41.1C，极端

8、最低气温-21.0C，多年降雨量在665.31173.4mm之间，雨季为 69月，为洪水多发季节。地表水进出口为一小型冲沟，平时无水，仅降雨后有短时小股水流，硫量较小。地下水隧址区基岩裸露，进出洞口处，有少量坡洪积亚粘土，赋存少量孔隙水，风 化基岩赋存裂隙水，主要靠大气降水补给。钻孔中均见地下水，地下水埋深均高 于隧道顶设计高程。遂址进出口处有松散沉积物孔隙水赋存条件，由于土层薄， 地形陡，故水量较小，开挖后可出现渗水。安山岩及石英砂岩风化裂隙发育，雨 后可赋存少量地下水，由于山势陡峻，坡度大，排水条件好，故水量不丰，开挖 后可出现渗水或线状流水。雨季施工，裂隙特别发育处可出现局部涌水现象，施

9、 工时应采取设防措施。经水质分析，地下水对混凝土无腐蚀性。1.7隧道洞室围岩级别隧道围岩级别及长度见表1。表1隧道围岩级别及长度统计表隧道名称里程桩号长度(m)围岩级别长度(m)VWIII上台隧道ZK11+051ZK12+00094969269611YK10+991YK12+0001009107.688813.41.8地震烈度本地区地震等级为七度，隧道的抗震性与地层密切相关，震害多发生在地层 条件变化大和产生地层破坏的地点.地震受害的模式，大体上有三种：（1）洞门、洞口受害，一般说,洞门、洞口多处于软弱的土砂地层种，地层的位 移大，因而易于受害；（2）不良地质区间的受害，不良地质区间在埋深大的

10、场合，较难受震害，发生 的比较少.此种震害都集中在有特殊条件的，如构造上有缺陷（厚度不足、背后有 空洞等）；（3）断层错动的受害,隧道贯穿断层的场合，伴随断层的残留位移而受害.第二章总体设计2.1选址的考虑隧道设计应附合以下原则：（1）在地形、地貌、地质、气象、社会人文和环境等调查基础上， 综合必选隧道各轴线方案的走向、平纵线形、洞口位置等，提出推 荐方案。地质条件很差时，特长隧道的位置应控制路线走向，以避 开不良地质地地段；长隧道位置也应可能避开不良地质地段，并与 路线走向综合考虑；中，短隧道可服从路线走向。（2）根据公路等级和设计速度确定车道数与隧道界限。在满足隧 道功能的结构受力良好的前

11、提下，确定经济合理的断面轮廓。隧道 内外、纵线形应协调，以满足行车的安全，舒适要求。（3）根据隧道长度，交通量及其构造、交通方向及环保要求等， 选择合理的通风方式，确定通风、照明、交通监控等机电设备的设 计规模。必要时特长隧道要做防火专项设计。（4）应结合公路等级，隧道长度、施工方法、工期与运营要求， 对隧道内外防排水系统、消防给水系统、辅助通道、管理设施等做 综合考虑。（5）当隧道与邻近建筑有影响时，应在设计与施工中采取必要的 措施。大安全寄料段隧道位置包括洞身和洞口的两项，主要以地形，地质 为主等进行综合考虑，宜首先排除不良地质地段，按地形条件拟 定隧道及接线方案，在进行深入的地质调查，综

12、合各方面因素， 拟定隧道位置。2.2纵断面设计本隧道的基本坡道形式为单坡，坡道形式的选择依据与纵坡坡度 的主要控制因素为通风问题及汽车行驶的利害。隧道的纵坡以不防碍 排水的缓坡为宜，如果坡道过大，对汽车行驶、施工管理及养护管理 都不利。单向通行的隧道设计对通风是有利的，汽车单向行驶产生的 废气少。因此，大安全寄料段高速公路隧道整体设计是单坡，纵坡坡度 为 1.5%。2.3横断面设计2.3.1建筑界限大安全寄料段隧道的建筑界限按60km/h时速设计，建筑界限取值 如下表：建筑界限横断面宽度如下表：表2.1建筑界限设置（单位：m）设计时 速车道宽 度w侧向宽度检修道J顶角宽度左侧右侧左侧右侧左侧右

13、侧60km/h7.50.751.250.750.750.50.5表2.1隧道建筑界限（单位：m）2.3.2紧急停车带和横向通道鉴于本隧道是长隧道，需要设置紧急停车带和横向通道。设置宽 2.5m、长2540m 的紧急停车带，间隔为750m。设有横向行人和行 车通道。2.3.3内轮廓设计根据隧道界限，利用三心圆法，得出隧道断面内轮廓图如下:表2.3隧道内轮廓（单位：m）第三章衬砌设计本隧道采用复合式衬砌，分初期支护和二次支护。初期支护采 用喷锚支护，二次支护采用混凝土衬砌。3.1初期衬砌初期支护采用喷锚支护，由喷射混凝土、锚杆、钢筋网和钢架等支 护形式组合使用。根据不同围岩区别组合，锚杆支护采用全

14、长粘结锚 杆。由工程类比法，结合公路隧道设计规范，初期支护喷射混凝 土材料采用C25级混凝土，支护参数取值如下：表3.2初级支护参数表围岩 级别喷射砼厚度（cm）锚杆（m ）钢筋网钢拱 架拱墙仰拱位置长度间距杆件材 料III3535拱墙3.01.020MnSi钢筋拱墙25 x 25W4040拱墙3.51.220MnSi钢筋拱墙（双 层）25 x 25其他参数、锚杆布置见衬砌断面图。3.2二次衬砌二次衬砌采用现浇模筑混凝土，利用荷载结构法进行衬砌内力计 算。二次衬砌厚度设置如下表：表3.3二次衬砌支护参数围岩等级拱、墙混凝土厚度仰拱混凝土厚度m35-W4035图3.1 W级围岩衬砌图（单位：m）

15、图3.2 III级围岩衬砌图（单位：m）3.3围岩压力的计算对于IV级围岩，各力如下：轴力最大的结点58,轴力199.283，剪力2.879,弯矩-11.216，位移0.000。 剪力最大的结点27，轴力-97.310，剪力28.080，弯矩18.270，位移0.000。 弯矩最大的结点27，轴力-97.310，剪力28.080，弯矩18.270，位移0.000。 位移最大的结点2，轴力135.158，剪力6.225，弯矩17.330，位移0.001。启 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 IJ . 00.00.00 . 00.0.0t 00.0 0 . U-1.0 0.10.6-

16、U.S -1.0 0.2-0 . 0 -0.2 -0.0 -0.0 -0.2 -0.40. 1zj6-10.30.00.41 .00.90.8 0. 1 0.3 0.20. 10. 10. 1 -0.0-0.3-0.3岬方救/377.97七卷】 .9 /5.0 r3：3 . 0 02.3 1168.092.363.637.213.6 -6.8 -23.6 -36.3对于III级围岩，各力如下：轴力最大的结点58,轴力199.283，剪力2.879,弯矩-11.216，位移0.000。 剪力最大的结点27，轴力-97.310，剪力28.080，弯矩18.270，位移0.000。 弯矩最大的结点2

17、7，轴力-97.310，剪力28.080，弯矩18.270，位移0.000。 位移最大的结点2，轴力135.158，剪力6.225，弯矩17.330，位移0.001。O O3.3.1断面参数确定隧道高度h=内轮廓高度+衬砌厚度+预留变形量隧道跨度b=内轮廓宽度+衬砌厚度+预留变形量表3.3预留变形量（单位：mm）围岩级别两车道隧道m20 50IV50 80注：围岩破碎时取大值；围岩完整时取小值。所以：预留变形量，III级围岩为0.004m;IV 围岩为0.005m. 得出：级围岩 h=8.89+0.15+0.04=8.98mb=11.40+0.50+0.004=11.904m级围岩 h=8.8

18、9+0.50+0.005=9.485mb=11.40+0.50+0.005=11.905m3.3.2计算垂直压力：垂直均布压力计算式：q =yh(3-1)而 h = 0.45 x 2-1 x 1+ i(B - 5)( 3-2)将3-1代入3-2得q = 0.45 x 2s-i x 1+ i(B - 5)式中的y为围岩重度，此处III围岩Y 3 = 2kN /m，IV级围岩为Y 4 = 22kN / m3i为B每增加1m时围岩压力的增减率，以B=5m的围岩垂直均布压力 为准，当B5m时，取i=0.1。B为隧道开挖高度，III级围岩B3 = 11.754m ； IV级围岩B4 = 9.485m。s

19、为围岩类别，III级围岩s=3; IV级围岩s=4.(1) III级围岩均布压力计算已知：开挖宽度B3=11.904开挖高度 H 3 = 8.9m围岩容重y 3 = 24kN/mB5m,取 i=0.1高宽比 H = 8. 98 =0. 7525m,取 i=0.1高宽比 H = 9. 485=0. 797OO OQQ0管壁梅花形布置注浆图4.3超前小导管钢管构造图（单位：cm）4.3施工设计4.3.1施工总体设计（1）隧道隧道整体高宽比都小于1.7，可以采用光面爆破开挖，但应控制好 爆破用药量，减少对围岩的扰动，保证开挖轮廓圆顺，减少超挖，不允许欠挖。（2）初次支护紧跟开挖面，爆破以后立即对围岩进行初喷、打设锚杆、挂钢筋 网、 初喷厚度不小于4mm，喷射砼分13次复喷达到设计要求，并覆盖钢筋网和锚 杆露头。中空锚杆施工采用专门设备和专用工艺。要求注浆饱满。（3）钢筋网必须单根现场绑扎，并随岩面起伏，贴岩面。（4）初期支