杵岭隧道毕业设计说明书.docx
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1、杵岭隧道毕业设计说明书杵岭隧道毕业设计说明书 书目 摘要 1 ABSTRACT 2 1 绪论 3 2 杵岭隧道方案确定 4 3 概述 5 3.1 隧道设计技术标准 5 3.2 设计依据与执行主要标准 5 3.3 隧道设计原则 5 3.4 工程建设标准强制性条文执行状况 5 3.5 隧道规模 6 3.5.1 隧道长度 6 3.5.2 各级围岩所占隧道的比例 6 4 工程概况 7 4.1 隧址区自然条件 7 4.1.1 地理位置及地形地貌 7 4.1.2 气候及地质概况 7 4.2 工程地质条件 7 4.2.1 地层岩性 7 4.2.2 地质构造 7 4.2.3 水文地质条件 8 4.3 不良地质
2、现象 8 4.4 隧道工程地质评价 9 4.4.1 隧道洞室围岩级别的划分 9 4.4.2 隧道围岩稳定性评价 9 4.5 地震基本烈度 10 5 隧道主体工程 11 5.1 隧道平面线形设计 11 5.1.1 隧道平面 11 5.2 隧道纵断面设计 11 5.3 隧道横断面设计 11 5.3.1 横断面设计 11 5.3.2 衬砌内轮廓 11 5.4 隧道洞门设计 12 5.4.1 洞门设计原则 12 5.4.2 洞门设计 12 5.5 隧道衬砌结构设计 12 5.5.1 隧道衬砌结构设计原则 12 5.5.2 洞身材支护参数 13 5.5.3 特别洞身结构设计 13 5.6 隧道防排水工程
3、设计 14 5.6.1 隧道洞内防排水 14 5.6.2 施工缝、变形缝防水 14 5.6.3 隧道洞口防排水 15 5.7 隧道路面及洞内装饰 15 5.8 隧道检修道及人行道设计 15 6 隧道动态施工、设计 16 6.1 隧道现场监控量测 16 6.1.1必测项目 16 6.1.2选测项目 16 7 隧道施工方案设计 17 7.1 施工工艺要求 17 7.2 施工方案设计 17 8 隧道弃渣方案及临时工程 19 9 隧道通风设计 20 10 隧道照明设计 21 10.1 照明设计亮度 21 10.2 灯具及灯具布置形式 21 10.3 洞外引道照明 21 10.4 照明组合方式 21 1
4、1监控系统及防灾系统 22 11.1 系统概况 22 11.2 交通监视限制系统 22 11.3 通信系统 22 11.4 通风系统 22 11.5 通报、报警系统 23 11.6 消防系统 23 11.7 救援系统 23 11.8 供电系统 23 11.9 中心限制系统 23 12 环境爱护 24 13拱形曲墙式衬砌结构计算 25 13.1 基本资料 25 13.2 荷载确定 25 13.2.1 围岩竖向压力 25 13.2.2 计算衬砌自重 26 13.3 衬砌几何要素 26 13.3.1 衬砌几何尺寸 26 13.3.2 半拱轴线长度S及分段轴长S 26 13.3.3 各分块截面中心几何
5、要素 27 13.4 计算位移 27 13.4.1 单位位移: 27 13.4.2 载位移主动荷载在基本结构中引起的位移 28 13.4.3 载位移单位弹性抗力及相应的摩擦力引起的位移 32 13.4.4 墙底(弹性地基上的刚性梁)位移 35 13.5 解力法方程 36 13.6 计算主动荷载和被动荷载分别产生的衬砌内力 37 13.7 计算最大抗力值 38 13.8 计算衬砌总内力 38 13.9 检验截面强度 40 13.9.1 拱顶(截面0): 40 13.9.2 截面7: 40 13.9.3 墙底(截面8)偏心检查: 40 13.10内力图 41 14 隧道通风计算 42 14.1 基
6、本条件: 42 14.2 车辆组成 42 14.3 需风量计算 42 14.3.1 设计浓度 42 14.3.2 CO排放量及稀释CO的需风量 43 14.3.3 雾排放量及稀释烟雾需风量 44 14.3.3 稀释空气异味的需风量 44 14.4 通风设计计算 45 14.4.1 计算条件 45 14.4.2 通风阻抗力 45 14.4.4 交通通风力 46 14.4.5 风机的选型及配置 46 15 隧道照明计算 48 15.1 基本条件 48 15.2 白天各照明区段的长度及照明要求 48 15.2.1 老城区段 48 15.2.2 新城区段 49 15.3 夜间各照明区段的长度及照明要求
7、 51 15.4 照明计算 51 15.4.1 照度计算: 51 15.4.2 应急照明 52 15.4.3 洞外引道照明 52 15.4.4 接近段减光措施 52 结论 53 参考文献 54 致谢 55 摘要 本设计对隧道的设计内容主要包括从地质、地形、经济、环保的方面对路途的方案确定;对隧道平面、纵断面、横断面的设计以满意经济、合理、平安、施工简单等要求;对隧道衬砌结构设计和计算以保证衬砌能够满意围岩压力的要求;在排水设计遵循“防、排、截、堵相结合,因地制宜,综合治理”的原则下,采纳完整的防排水体系,使隧道内防水牢靠,排水通畅,保证运营期间隧道内不渗不漏,基本干燥;依据隧道进出口地形和工程
8、地质条件,结合开挖边仰坡的稳定性及洞口防排水须要,选用经济、美观并有利于视线诱导的洞门形式;在考虑尽量少刷坡和隧道“早进洞、晚出洞”的原则确定洞门位置;选择合适隧道施工方案使之满意本隧道围岩节理发育、围岩不稳定易发生变形等要求;隧道通风、照明的设计和计算。关键词:方案比选;衬砌结构;施工方法;结构计算;排水;洞门;通风;照明 Abstract The routes selection of the tunnel design are mainly from the geological, topographical, economic, and environmental protection
9、 programs . Plane of the tunnel, vertical section of the tunnel, cross-sectional of the tunnel design to meet the needs of the economy, a reasonable, safe, easy construction, etc. Structural design of tunnel lining and calculation to ensure the lining to meet the requirements of pressure of surround
10、ing rock . In the drainage design to follow, “defense, platoon, section, block by combining the light of local conditions in a comprehensive way“ principle, adopting a complete drainage system make water inside the tunnel reliable, efficient drainage to ensure that operators do not dialysis during t
11、he tunnel does not leak, basic dry; Import and Export under the tunnel and engineering geological conditions of the terrain, combined with the excavation side slope stability and Yang drainage holes need to choose the economic, aesthetic and conducive to the form of attention-induced portal; Brush a
12、s little as possible in considering the slope and tunnel “geting in the tunnel portal as aerly as possible and getting out the tunnel portal as late as possible“ principle to determine the location of Portal; Choosing the right tunnel construction program to meet the joint development of tunnel surr
13、ounding rock, rock deformation prone to instability, etc.; Designing and calculating of ventilation and illumination of the tunnel. Key words:routes selection;structure lining; Construction method ; structural calculation;drainage;Portal;Ventilation;illumination 1 绪论 随着我国经济形势的发展,现有的交通远远不能满意城市交通的发展需求
14、,我国的各重要城市经常出现交通拥挤的现象,同时过长的的通行时间严峻阻碍各经济发达地区之间的沟通和经济发展,因此发展地铁等成为 一个解决交通问题的重要工具,它不但可以承受具大的交通量,还可以缩短各城市的距离大大提高运行效率,全面促进城市的经济旺盛。我国提出了大力发展西部地区经济的战略规划,所谓要致富先修路,解决路的问题就解决了经济发展的大部分问题。而我国的西部基本上是山区,在修铁路和高速马路的时候必需穿越很多的山地,因此必需修建大量的隧道,我们从宜铁路恩施段就可清晰看到这种现象。在这种形势下,对隧道工程的需求将会越来越大,隧道工程的数量将大幅度增加,隧道的长度也将明显增长。 因此,通过结合工程实
15、际进行毕业设计,有助于我们在充分考虑的经济、地质、文化等方面因素状况下制定合理的隧道设计方法,为今后的工作累积阅历,打下基础。 本隧道的设计内容主要包括方案的比选,隧道平面、纵断面、横断面的设计;隧道衬砌结构设计和计算;洞门的设计;隧道照明、隧道通风的计算;确定合适的施工工艺。 2 杵岭隧道方案确定 下面我将从工程设置目的,综合分析了工程所在位置的地形、地质工程条件、环境、平安、经济、合理、环保的原则,同时考虑投入运用后的养护管理等方面分析修建隧道的优越性。 石台县新老城区之间被一座山阻隔开来,两个城区之间虽有道路相连,但道路的距离很大,奢侈时间、运行效率不高,不能适应当地的交通发展和将来经济
16、的发展。由于老城区端的高程为65.19m,开发区的高程为74.66m,北侧最高峰为263m,南侧最高峰为298m,假如干脆修建道路要达到城市道路设计规范的要求将须要开挖200m高程差左右的山体,这是具大的开挖量同时对环境也会造成很大的损坏。从缩短城区之间的距离,提高运行效率,促进两个城区的整合和经济发展等方面考虑修建隧道都是合理的选择。它可以很好的克服地形及高程障碍、改善线形、提高车速、缩短里程、节约燃料、节约时间、削减大开挖对环境植被造成的损坏,爱护了生态环境。因此在石台县老城区和开发区修建隧道是综合各方面因素后最合理的选择。3 概述 3.1 隧道设计技术标准 1)马路等级:次干路级。2)道
17、路计算行车速度:40km/h。 隧道计算行车速度:40km/h。 3)隧道建筑限界:净宽:11.00m,净高:5.0m。4)洞内路面设计荷载 : 马路-级。5)隧道路面横坡:2%的双面坡。6)通风方式:机械通风。7)通风卫生标准: 正常状态:CO设计浓度:150ppm 烟雾设计浓度K:0.0090m-1; 交通阻滞(限制时间20分钟):CO设计浓度:300ppm 烟雾设计浓度K:0.012m-1。3.2 设计依据与执行主要标准 1)马路工程技术标准(JTG B01-2003); 2)马路隧道设计规范(JTG D70-2004); 3)马路隧道通风照明设计规范(JTG D70-2004); 4)
18、地下工程防水技术规范(GB50108-2001); 5)马路工程抗震设计规范(JTJ004-89); 6)马路水泥混凝土路面设计规范(JTG D40-2002); 7)石台县工业集中区基础设施杵岭隧道工程具体工程地质勘察报告; 8)工程建设标准强制性条文马路工程部分(2002年); 9)马路隧道交通工程设计规范(JTF/T D71-2004); 10)供配电系统设计规范(GB50052-95); 施工中涉及设计文件未列的标准、规范,应按国家有关标准、规范严格执行。3.3 隧道设计原则 1)本隧道充分考虑了隧道的设置目的及隧道自身的结构特征,并且综合分析了隧道所在位置的地形、地质工程条件、环境因
19、素等。2)隧道按平安、经济、合理、环保的原则,按新奥法理论,结合隧道实际状况进行设计,同时考虑隧道投入运用后的养护管理等,力求隧道总体平安、经济。3.4 工程建设标准强制性条文执行状况 隧道主体结构物按永久性建筑物设计,具有规定的强度、稳定性和耐久性;建筑限界内,不得有任何部件侵入;洞口边仰坡必需保证稳定,避开大挖大刷;洞门必需置于稳固地基上;隧道衬砌按隧规规定的平安系数选取;隧道应结合衬砌实行牢靠的防排水措施,保证运用期内行车平安、设备正常运用;对地表水、地下水实行妥当处理,使洞内外形成完整、畅通的防排水系统;隧道供电系统设计必需做到保障人身平安,供电牢靠;隧道内水泥混凝土路面设计弯拉强度为
20、5MPa。3.5 隧道规模 3.5.1 隧道长度 杵岭隧道位于石台县城郊,为连接老城区和开发区的重要通道,隧道长度、洞口桩号见表3-1。表3-1 隧道始终点高程 项目名称 隧道长度 老城区端洞口 开发区端洞口 桩号 高程 桩号 高程 杵岭隧道 1145.00 K1+670.00 65.91 K2+815.00 77.66 3.5.2 各级围岩所占隧道的比例 依据石台县工业集中区基础设施杵岭隧道工程具体工程地质勘察报告,杵岭隧道穿越主要围岩级别为、级两种围岩,各级围岩所占隧道比例见表3-2。表3-2 各级围岩所占隧道比例 围岩级别 级 级 长度(m)/百分比(%) 145.0/12.7 1000
21、.0/87.3 4 工程概况 4.1 隧址区自然条件 4.1.1 地理位置及地形地貌 杵岭隧道地处皖南山区的西北部石台县境内,为单洞双向行车隧道,为曲线长隧道。隧址区位于皖南山区的北缘,属于低山区。隧道轴线呈近东西向于山间展布,南北两侧为山体,其中北侧最高峰为263m,南侧为298m。山体走向近东西向,地面坡度一般在3040。 4.1.2 气候及地质概况 隧址区属于亚热带季风性气候区,气候温柔,全年最热月份在7、8两月,气温最高可达40左右,1、2月份最为寒冷,最低气温为11.5,年平均气温为16.5,年平均降雨量1100mm,无霜期210天。 隧址区大地构造单元隶属于扬子准地台江南台隆与下扬
22、子坳陷的交接部位,旁边出露的地层形成于古生代震旦纪至奥陶纪,历经印支、燕山和喜山等大的构造运动,地质构造较为困难,断层和褶皱较为发育。4.2 工程地质条件 4.2.1 地层岩性 隧址区主要出露地层为寒武系和奥陶系,在隧道所经过地层以奥陶系仑山组为主。仑山组下段(O1l)主要为灰白和深灰色厚层白云岩、灰质白云岩,下部灰岩夹层较多,白云质含量相对较少;含白云石,层理很不发育,风化面灰黑色,表面呈“刀砍状”,而且极粗糙,颗粒一般较粗,局部粗大者似糖粒状等为其特征。各处岩性稳定;局部为灰、灰黑色薄层瘤状泥质灰岩,厚度约在700m。4.2.2 地质构造 1)断层 隧址区所处四级构造单元为石台穹褶断束。石
23、台穹褶断束是沿江拱断褶带南部的次级单元,南以江南深断裂与皖南陷褶断带相接。大致位于宣城,南陵、青阳、石台及东至一带,呈北东向带状展布。隧址区所处地层为奥陶系仑山组白云岩和灰质白云岩,岩石物理属性较脆,区内主要构造形式为断层及节理裂开构造,其中主要发育了NWW、NW、NE、NNE向四组断层。隧址区断层规模都不大,对隧道工程的影响有限。断层主要性质如下: 近EW向断层 该组断层多呈270290展布,多数倾向北东,倾角中等,该组断层平行于区域构造线方位,早期显示为逆断层性质,后期断层性质主要表现为右行平移。NW向断层 该套断层走向多为290330,以向NE倾斜居多,本组断层性质以右行平移性质为主。N
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