隧道工程课程设计报告书.doc

. .隧道工程课程设计XX：业学号：2021104213班级：20211042班指导教师：敬辉日期：2021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，矿物根本已完全风化，难辨原岩构造，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=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，矿物大局部已风化，略可辨原岩构造，夹少量弱风化碎块，底局部含量变大，岩质软，手捏易散，遇水易软化。广泛分布，层厚1 0 . 4 2 6 . 0 m。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，提醒厚度2 3 . 5 m。地层编号为1 5 - 3 - 4。岩完整性系数KV 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，泥质构造，手摸有滑腻感，指甲可刻动，钻进较易，岩较完整，呈短柱-长柱状，锤击易碎，节理裂隙较发育，呈闭合状。见于Z K 1 4 4号钻一带，厚度为3 . 6 0 m。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) 线路条件隧道建立规模按双洞六车道修建，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。(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(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) 确定洞身支护构造类型及相应长度，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确实定洞门位置确实定与洞门构造形式、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平安, ?隧规?提出了“在一般情况下，隧道宜早进洞，晚出洞的原那么。即尽量防止开挖深路堑，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，控制高度18米。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） 根据选定的洞门构造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(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=110.393m dH设计×m=18m×1.5=27m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点作线路中心线的垂线PP，那么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构造平面示意图。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)根据选定的洞门构造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；(2) 计算 H路基=H轨顶=97.399m-0.9m=96.499m H控制H路基H设计=96.499m+18m=114.499m d(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，那么PP即为乙式开挖时洞门位置；(7)按比例在1：500地形平面图上绘出洞门构造平面示意图，并标出洞门里程及其轨顶面标高。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外表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，为了求得仰坡与地外表的交线，先计算仰坡的等高线距仰坡坡脚的水平距离d1、d2、d3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=6m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 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。2. 绘制边坡开挖线的法 (参见图 3 )其原理同前，假设边坡坡脚标高为92.3m，边坡坡率1：n1：1.5，那么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(9492.3)×n2.55m C 2(9692.3)×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，采用坡率逐渐变化的法进展过渡。如假设边坡坡率1：n1：0.5，仰坡坡率1：m1：1，那么可以起坡点为圆心，每隔18°作一射线，那么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) 确定洞身衬砌构造类型及长度并绘制1:100的衬砌横断面图1确定洞身衬砌构造类型及长度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，衬砌构造设计应慎重从事，通常都予以加强，一般隧道应在洞口位置设置不小于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，有利于开挖面的稳定，两个断面相距较近。短台阶法能缩短支护构造闭合的时间，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。本卷须知：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、下沉显著时，要提前闭合。台阶的长度应在满足围岩稳定性要求的前提下，能尽量保证施工机械开展正常的工作，如果两者有矛盾，那么应以确保围岩稳定为重，而适当考虑降低机械化的程度。五参考文献1隧道教材；2铁道部第二勘测XX，铁路工程设计技术手册隧道分册，中国铁道；3. 公路隧道设计规D70-2004，公路隧道设计细那么JTG D70-20214有关标准图：相关图纸专隧(01)0013, 单线电化铁路隧道门；专隧(01)0014, 单线电化铁路隧道复合式衬砌。. .word.zl.