鐵路隧道畢業(yè)設(shè)計論文

1、-. z.西 南 交 通 大 學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計*鐵路客運專線巖腳隧道設(shè)計年 級:2003級學(xué) 號:20030241姓 名:韓松專 業(yè):地下工程與隧道工程指導(dǎo)教師:鐘新樵2007年6 月-. z.院 系 土木工程系 專 業(yè) 地下工程與隧道工程 年 級 2003 姓 名 韓松 題 目 *鐵路客運專線巖腳隧道單線電氣化設(shè)計指導(dǎo)教師 鐘新樵 評 語 指導(dǎo)教師 (簽章)評 閱 人評 語評 閱 人(簽章)成 績辯論委員會主任 (簽章) 年 月 日-. z.畢業(yè)設(shè)計論文任務(wù)書班 級 03地隧2班 學(xué)生* 韓松 * 20030241 發(fā)題日期：2007 年 4 月23 日 完成日期： 6 月20 日題目：*鐵路

2、客運專線巖腳隧道單線電氣化設(shè)計1、本論文的目的、意義：目的:畢業(yè)設(shè)計是對大學(xué)四年學(xué)習(xí)知識的檢驗和考察，通過這次畢業(yè)設(shè)計使學(xué)生對本專業(yè)的知識有更深一步的了解，和更深一步的掌握，以便在以后的學(xué)習(xí)工作中能靈活的運用所學(xué)專業(yè)的知識。意義：畢業(yè)設(shè)計是大學(xué)四年來最重要的一項學(xué)習(xí)內(nèi)容，是對四年所學(xué)知識的總結(jié)與運用。通過大學(xué)四年的學(xué)習(xí)，在課程設(shè)計的根底上，運用學(xué)過的根底理論和專業(yè)知識，結(jié)合工程實際，參考國家有關(guān)規(guī)*、標(biāo)準(zhǔn)、工程設(shè)計圖集及其他參考資料，獨立地完成所要求的設(shè)計任務(wù)。同時要系統(tǒng)的掌握設(shè)計計算步驟、方法，培養(yǎng)我們分析、解決問題的能力，為以后的走上工作崗位，從事有關(guān)設(shè)計、施工等具體實踐工作奠定根底。2、

3、學(xué)生應(yīng)完成的任務(wù) (1) 畢業(yè)設(shè)計說明書一份(15000)； (2) 隧道平、縱斷面設(shè)計圖各一*(2號圖紙)； (3) 隧道進(jìn)、出口洞門(構(gòu)造)設(shè)計圖各一*(2號圖紙)； (4) 隧道內(nèi)各級圍巖支護(hù)構(gòu)造圖一*(3號圖紙)； (5) 隧道施工程序圖一*(2號圖紙)； (6) 隧道防排水布置圖一*(3號圖紙)； (7) 10000字符的英文獻(xiàn)翻譯 。 3、設(shè)計各局部內(nèi)容及時間分配：共10周第一局部 布置設(shè)計任務(wù)，熟悉設(shè)計資料及要求，確定隧道內(nèi)凈空 1周 第一局部 隧道進(jìn)出、口位置確實定 0.5周 第三局部 隧道平、縱斷面設(shè)計洞門設(shè)計 1.5周 第四局部級圍巖支護(hù)構(gòu)造設(shè)計計算兩種方法 2.5周 第五

4、局部 選擇施工方法 1.5周 第六局部 外文翻譯、繪圖及文整工作，機動實習(xí) 2周 評閱及辯論 1周 備 注指導(dǎo)教師：鐘新樵 2007年4月 20 日審 批 人： 年 月 日-. z.摘 要 客運專線是以客運為主的快速鐵路。目前在我國，鐵路等級除、級外又增加了客運專線等級，時速200至350km/h的鐵路統(tǒng)稱為客運專線，曲線半徑一般在2200m以上。本設(shè)計是*鐵路客運專線巖腳隧道單線電氣化初步設(shè)計，設(shè)計速度為250km/h。里程為DK112+734DK114+225。 本設(shè)計主要包括：隧道進(jìn)、出口洞口位置比選及洞門形式的選擇，隧道平、縱斷面設(shè)計及構(gòu)造設(shè)計，V級圍巖襯砌構(gòu)造設(shè)計、計算及檢算，施工組

5、織設(shè)計及工程量計算四個局部。 洞口位置比選和洞門形式的選擇主要根據(jù)地形條件，結(jié)合防排水要求，以早進(jìn)洞，晚出洞為原則確定洞口位置，并根據(jù)土壓力的大小確定本隧道的進(jìn)口洞門形式為擋墻式洞門。出口 平、縱斷面設(shè)計及構(gòu)造設(shè)計主要包括平面線形和縱坡形式及坡率確實定，平面設(shè)計包括直線和曲線R=7000m，L=1426.22m，T=714.63m，l=220m，縱坡形式采用單向坡，坡率為3.5，同時對建筑限界確實定做了較為詳細(xì)的說明。 襯砌構(gòu)造設(shè)計和構(gòu)造計算是本設(shè)計的重點。首先根據(jù)規(guī)*的要求初步擬定橫斷面的斷面形式和各局部尺寸，計算作用在隧道構(gòu)造上的荷載并將其轉(zhuǎn)化為集中力，運用ANSYS軟件計算出構(gòu)造的內(nèi)力并

6、繪制內(nèi)力圖和變形圖。 施工組織設(shè)計主要包括施工方法選擇、施工組織措施、施工進(jìn)度方案和工程量計算等。關(guān)鍵詞：客運專線；隧道；單車道；初步設(shè)計AbstractThe passenger transportation special line is by the passengertransportation primarily fast railroad. At present in our country, therailroad rank e*cept I, II, III level outside increased the passengertransportation special

7、line the rank, the speed has been called 200to the 350km/h railroad as the passenger transportation special line,the curve radius generally above 2200m.This design is the *iamen - Shenzhen railway transportation specialline crag foot tunnel (single track electrification) the preliminarydesign, thesp

8、eed of the design is 250km/h. The course is DK112+744 - DK114+225. This design mainly contains: choosing the entrance and outlet position and the portal form;plane and longitudinal section design ,tectonics design; structural design ,calculate for the fifth level surrounding rock and check out the r

9、esult; design for organizing the construction and calculation of volume.Choosing the entrance, outlet position and the portal form mainly based on topographic condition and considering waterproof and drainage requirement, abidance the principle of the earlier entrance, the late outlet.Choose a reaso

10、nable portal form based on the amount of earth pressure. Plane and longitudinal section design, tectonics design mainly contains designing the plane alignment,grade form and gradient. Plane and longitudinal section design include straightlines and curve lines(R=7000m，L=1426.22m，T=714.63m，l=220m)，the

11、 grade form is unidirectional,and gradient is 3.5， At the same time, this paper make a detailed declaration on determination of building line.The structure design and calculate for tunnel lining is the focal point.According to the requirement of specification, define the form of cross section and ea

12、ch size. Calculate loads on the tunnel and convert it into concentrated force. Make out the internal force and diagram by ANSYS, draw the internal force and deformation diagram.The design for organizing the construction mainly contains the choosing of job practice,measures of job practice,constructi

13、on schedule program, and calculation of volume, and so on.Keywords: passenger dedicated railway line; tunnel;One-lane; preliminary design 目 錄TOC o 1-3 h z uHYPERLINK l _Toc170633827第1章 緒 論 PAGEREF _Toc170633827 h 1HYPERLINK l _Toc1706338281.1 設(shè)計依據(jù)與原則 PAGEREF _Toc170633828 h 1HYPERLINK l _Toc17063382

14、91.1.1 設(shè)計依據(jù) PAGEREF _Toc170633829 h 1HYPERLINK l _Toc1706338301.1.2 主要設(shè)計原則 PAGEREF _Toc170633830 h 1HYPERLINK l _Toc1706338311.2 工程地質(zhì)及水文地質(zhì) PAGEREF _Toc170633831 h 2HYPERLINK l _Toc1706338321.2.1 概況 PAGEREF _Toc170633832 h 2HYPERLINK l _Toc1706338331.2.2 地層巖性 PAGEREF _Toc170633833 h 2HYPERLINK l _Toc

15、1706338341.2.3 地質(zhì)構(gòu)造及地震動參數(shù) PAGEREF _Toc170633834 h 3HYPERLINK l _Toc1706338351.2.4 水文地質(zhì)條件 PAGEREF _Toc170633835 h 3HYPERLINK l _Toc1706338361.2.5 環(huán)境工程地質(zhì) PAGEREF _Toc170633836 h 3HYPERLINK l _Toc1706338371.2.6 隧道工程地質(zhì)條件 PAGEREF _Toc170633837 h 4HYPERLINK l _Toc170633838第2章隧道平、縱斷面設(shè)計 PAGEREF _Toc17063383

16、8 h 7HYPERLINK l _Toc1706338392.1 隧道平面設(shè)計 PAGEREF _Toc170633839 h 7HYPERLINK l _Toc1706338402.2 隧道縱斷面設(shè)計 PAGEREF _Toc170633840 h 7HYPERLINK l _Toc1706338412.2.1 隧道內(nèi)縱坡形式確定 PAGEREF _Toc170633841 h 7HYPERLINK l _Toc1706338422.2.2 隧道內(nèi)縱坡坡率確實定 PAGEREF _Toc170633842 h 7HYPERLINK l _Toc1706338432.3 隧道凈空確實定 PA

17、GEREF _Toc170633843 h 8HYPERLINK l _Toc1706338442.3.1 限界 PAGEREF _Toc170633844 h 8HYPERLINK l _Toc170633845第3章隧道洞口位置和洞門確實定 PAGEREF _Toc170633845 h 11HYPERLINK l _Toc1706338463.1 隧道洞口位置確定的要求： PAGEREF _Toc170633846 h 11HYPERLINK l _Toc1706338473.2 隧道洞口位置的比選： PAGEREF _Toc170633847 h 11HYPERLINK l _Toc1

18、706338483.2.1 方案的擬定 PAGEREF _Toc170633848 h 11HYPERLINK l _Toc1706338493.2.2 方案的比選： PAGEREF _Toc170633849 h 12HYPERLINK l _Toc1706338503.3 隧道洞門的設(shè)計 PAGEREF _Toc170633850 h 13HYPERLINK l _Toc1706338513.3.1 隧道洞門的設(shè)計原則: PAGEREF _Toc170633851 h 13HYPERLINK l _Toc1706338523.3.2 隧道洞門形式的選擇： PAGEREF _Toc17063

19、3852 h 13HYPERLINK l _Toc1706338533.3.3 洞門構(gòu)造及根底設(shè)置應(yīng)遵循以下規(guī)定： PAGEREF _Toc170633853 h 14HYPERLINK l _Toc170633854第4章 V級圍巖襯砌構(gòu)造計算及檢算 PAGEREF _Toc170633854 h 15HYPERLINK l _Toc1706338554.1 襯砌形式確定 PAGEREF _Toc170633855 h 15HYPERLINK l _Toc1706338564.2 襯砌設(shè)計規(guī)定 PAGEREF _Toc170633856 h 15HYPERLINK l _Toc1706338

20、574.3 復(fù)合式襯砌 PAGEREF _Toc170633857 h 15HYPERLINK l _Toc1706338584.4 模型理想化 PAGEREF _Toc170633858 h 16HYPERLINK l _Toc1706338594.4.1 支護(hù)構(gòu)造的理想化 PAGEREF _Toc170633859 h 16HYPERLINK l _Toc1706338604.4.2 圍巖的理想化 PAGEREF _Toc170633860 h 17HYPERLINK l _Toc1706338614.4.3 外荷載理想化等效節(jié)點荷載 PAGEREF _Toc170633861 h 17H

21、YPERLINK l _Toc170633862單元和節(jié)點編號，邊界條件 PAGEREF _Toc170633862 h 17HYPERLINK l _Toc1706338634.5 荷載計算及二次襯砌計算 PAGEREF _Toc170633863 h 18HYPERLINK l _Toc1706338644.5.1 深淺埋段確實定 PAGEREF _Toc170633864 h 18HYPERLINK l _Toc1706338654.5.2 V級圍巖襯砌構(gòu)造計算： PAGEREF _Toc170633865 h 18HYPERLINK l _Toc170633866第5章其他洞內(nèi)附屬設(shè)施

22、設(shè)計 PAGEREF _Toc170633866 h 23HYPERLINK l _Toc1706338675.1 防排水設(shè)計 PAGEREF _Toc170633867 h 23HYPERLINK l _Toc1706338685.1.1 一般規(guī)定 PAGEREF _Toc170633868 h 23HYPERLINK l _Toc1706338695.1.2 防水 PAGEREF _Toc170633869 h 23HYPERLINK l _Toc1706338705.1.3 排水 PAGEREF _Toc170633870 h 24HYPERLINK l _Toc1706338715.1

23、.4 洞口防排水 PAGEREF _Toc170633871 h 24HYPERLINK l _Toc1706338725.2 運營通風(fēng)和照明 PAGEREF _Toc170633872 h 25HYPERLINK l _Toc1706338735.2.1 運營通風(fēng) PAGEREF _Toc170633873 h 25HYPERLINK l _Toc1706338745.2.2 照明 PAGEREF _Toc170633874 h 25HYPERLINK l _Toc1706338755.3 其它設(shè)施 PAGEREF _Toc170633875 h 25HYPERLINK l _Toc1706

24、33876消防設(shè)施 PAGEREF _Toc170633876 h 25HYPERLINK l _Toc170633877第6章施工組織設(shè)計 PAGEREF _Toc170633877 h 26HYPERLINK l _Toc1706338786.1 概述 PAGEREF _Toc170633878 h 26HYPERLINK l _Toc1706338796.1.1 編制原則 PAGEREF _Toc170633879 h 26HYPERLINK l _Toc1706338806.1.2 施工原則 PAGEREF _Toc170633880 h 27HYPERLINK l _Toc17063

25、38816.2 施工方法的選擇 PAGEREF _Toc170633881 h 27HYPERLINK l _Toc1706338826.3 各種施工工藝 PAGEREF _Toc170633882 h 29HYPERLINK l _Toc1706338836.3.1 砂漿錨桿施工工藝和方法 PAGEREF _Toc170633883 h 29HYPERLINK l _Toc170633884濕噴砼施工工藝和方法 PAGEREF _Toc170633884 h 30HYPERLINK l _Toc1706338856.3.3 隧道防排水板施工工藝和方法 PAGEREF _Toc17063388

26、5 h 31HYPERLINK l _Toc1706338866.4 二次襯砌施工工藝和方法 PAGEREF _Toc170633886 h 32HYPERLINK l _Toc1706338876.4.1 施工工藝 PAGEREF _Toc170633887 h 32HYPERLINK l _Toc1706338886.4.2 施工方法 PAGEREF _Toc170633888 h 32HYPERLINK l _Toc1706338896.5 施工進(jìn)度方案 PAGEREF _Toc170633889 h 35HYPERLINK l _Toc1706338906.5.1 施工進(jìn)度方案概述 P

27、AGEREF _Toc170633890 h 35HYPERLINK l _Toc1706338916.5.2 施工進(jìn)度方案的編制原則和內(nèi)容 PAGEREF _Toc170633891 h 36HYPERLINK l _Toc170633892第7章工程量的計算 PAGEREF _Toc170633892 h 38HYPERLINK l _Toc1706338937.1 進(jìn)口洞口及洞門工程量計算 PAGEREF _Toc170633893 h 38HYPERLINK l _Toc1706338947.1.1 挖方量計算 PAGEREF _Toc170633894 h 38HYPERLINK l

28、 _Toc1706338957.1.1.2 圬工量計算 PAGEREF _Toc170633895 h 39HYPERLINK l _Toc1706338967.2 出口洞口及洞門工程量計算 PAGEREF _Toc170633896 h 40HYPERLINK l _Toc1706338977.2.1 挖方量計算 PAGEREF _Toc170633897 h 40HYPERLINK l _Toc1706338987.2.2 圬工量計算 PAGEREF _Toc170633898 h 41HYPERLINK l _Toc170633899設(shè)計總結(jié) PAGEREF _Toc170633899

29、h 43HYPERLINK l _Toc170633900致謝 PAGEREF _Toc170633900 h 44HYPERLINK l _Toc170633901參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc170633901 h 45HYPERLINK l _Toc170633902附錄1 ANSYS 各節(jié)點坐標(biāo)應(yīng)力表 PAGEREF _Toc170633902 h 46HYPERLINK l _Toc170633903附錄2 ANSYS 計算隧道二次襯砌內(nèi)力表 PAGEREF _Toc170633903 h 49-PAGE . z.第1章 緒 論1.1 設(shè)計依據(jù)與原則 設(shè)計依據(jù)1 由*提供的*鐵路

30、客運專線巖腳隧道平、縱斷面和橫斷面圖；2 鐵路隧道設(shè)計規(guī)*行車速度：250km/h； 隧道內(nèi)設(shè)整體道床、鋼軌60kg/m。 主要設(shè)計原則.1 設(shè)計原則1在地形、地貌、地質(zhì)、氣象、社會人文和環(huán)境等調(diào)查的根底上，綜合比選隧道各軸線方案的走向、平縱線形、洞口位置等，提出推薦方案。2地質(zhì)條件很差時，特長隧道的位置應(yīng)控制路線走向，以避開不良地質(zhì)地段；長隧道的位置亦應(yīng)盡可能避開不良地質(zhì)地段，并與路線走向綜合考慮；中、短隧道可服從路線走向。3根據(jù)鐵路等級和設(shè)計速度確建筑限界。在滿足隧道功能和構(gòu)造受力良好的前提下，確定經(jīng)濟合理的斷面內(nèi)輪廓。4隧道內(nèi)外平、縱線形應(yīng)協(xié)調(diào)，以滿足行車的平安、舒適要求。5根據(jù)隧道長度

31、、交通量及其構(gòu)成、交通方向以及環(huán)保要求等，選擇合理的通風(fēng)方式，確定通風(fēng)、照明、交通監(jiān)控等機電設(shè)施的設(shè)置規(guī)模。必要時特長隧道應(yīng)作防災(zāi)專項設(shè)計。6應(yīng)結(jié)合鐵路等級、隧道長度、施工方法、工期和營運要求，對隧道內(nèi)外防排水系統(tǒng)、消防給水系統(tǒng)、輔助通道、棄渣處理、管理設(shè)施、交通工程設(shè)施、環(huán)境保護(hù)等作綜合考慮。 7當(dāng)隧道與相鄰建筑物互有影響時，應(yīng)在設(shè)計與施工中采取必要的措施。1.2 工程地質(zhì)及水文地質(zhì)概況該隧道長1481m，測區(qū)屬低山丘陵地貌，相對高差約30210米，最頂峰標(biāo)高為222 m，山坡的自然坡度為1040，局部為較陡，進(jìn)、出口為緩坡，被全、強風(fēng)化層所覆蓋，其余地段大部基巖裸露，緩坡及山頂雜草，竹木叢

32、生，植被茂密，進(jìn)口有水泥路通達(dá)，交通較為方便，出口處有山間小路，交通不便。地層巖性測區(qū)覆蓋層為第四系全新統(tǒng)：坡、洪積Q4dl+pl粉質(zhì)黏土及坡、殘積Q4dl+el粉質(zhì)黏土；下伏基巖為燕山早期第三次侵入黑云母花崗巖523c及上侏羅統(tǒng)上組中段兜嶺群組凝灰熔巖J3dl2b，各層巖性由新至老分述如下：坡、洪積層Q4dl+pl粉質(zhì)黏土：褐黃色，硬塑,其中夾有少量的花崗巖質(zhì)角礫，厚26m。屬級普通土。分布于隧道進(jìn)口附近低洼溝槽處。坡、殘積層Q4dl+el粉質(zhì)黏土：褐黃色、褐紅色，硬塑,其中夾有少量的花崗巖質(zhì)角礫，厚02m。屬級普通土。廣泛分布于隧道*圍內(nèi)地表。凝灰熔巖J3dl2b：暗綠色、灰色、灰白色、黃

33、褐色，碎屑構(gòu)造，塊狀構(gòu)造，節(jié)理裂隙發(fā)育極其發(fā)育，節(jié)理面呈銹黃色，有次生礦物，隧道測區(qū)內(nèi)主要出露弱風(fēng)化帶，與下伏黑云母花崗巖呈角度不整合接觸。 黑云母花崗巖523c：灰白色，中粗?；◢彉?gòu)造，塊狀構(gòu)造，主要由斜長石、鉀長石、石英和黑云母及少量鋯石組成，全風(fēng)化層厚度變化較大，進(jìn)口附近處厚1025m，出口附近厚1015m，屬級硬土。強風(fēng)化層進(jìn)口附近處厚08m，出口附近厚014m，為級軟石，夾粒徑0.53m的弱風(fēng)化球狀體 。弱風(fēng)化層節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖體較破碎，屬級次堅石。地質(zhì)構(gòu)造及地震動參數(shù)隧道測區(qū)內(nèi)未見斷層出露，在隧道洞身位置DK112+779m及DK113+883m處為凝灰熔巖與黑云母花崗巖的接觸帶

34、，接觸帶附近地下水發(fā)育，巖體較破碎。測區(qū)處地震動峰值加速度為0.10g，地震動反響譜特征周期為0.40s。水文地質(zhì)條件一地表水進(jìn)口處附近緊鄰漳江，出口處亦緊鄰山間河流，洪水期水量均較大。低丘地表水為地表溝水，為間歇性流水，無常年流水，水量隨季節(jié)變化大。二地下水地下水主要為表現(xiàn)為第四系孔隙水及基巖裂隙水兩類：地下水主要為第四系孔隙水和基巖裂隙水。由于洞身*圍內(nèi)第四系覆蓋層厚度不大，以粘性土為主，第四系孔隙潛水不發(fā)育，并且隨季節(jié)動態(tài)變化大，由地表水補給?；鶐r裂隙水發(fā)育程度受基巖風(fēng)化程度、裂隙發(fā)育程度、裂隙貫穿性的影響。全風(fēng)化巖屬弱含水層，富水性差，強風(fēng)化巖和弱風(fēng)化巖的導(dǎo)水性和富水性主要受構(gòu)造裂隙控

35、制，具各向異性，總體地下水量不大，但分布不均，局部可能水量較大。三水化學(xué)特征及其侵蝕性根據(jù)相鄰工點取地表水作水質(zhì)分析，屬HCO3-.Cl-Na+型，對砼具中等溶出型及中等硫酸型酸性侵蝕。取地下水作水質(zhì)簡分析, 屬HCO3-.Cl-Na+.Ca2+型，對砼具中等溶出型及中等硫酸型酸性侵蝕。根據(jù)鐵路混凝土構(gòu)造耐久性設(shè)計規(guī)*，在環(huán)境作用類別為化學(xué)腐蝕環(huán)境時，水中相關(guān)離子對鋼筋混凝土構(gòu)造的腐蝕作用等級為H1。環(huán)境工程地質(zhì)該隧道*圍內(nèi)植被茂密，灌木雜草叢生，水土保持良好，環(huán)境工程地質(zhì)條件好，鐵路建立易造成植被破壞，水土流失，對環(huán)境地質(zhì)造成一定程度上的破壞，具體表現(xiàn)為：1隧道施工將會大量砍伐林木、破壞植被

36、，易造成水土流失。2 隧道洞身開挖，降低地下水位，對附近居民的生活用水及植物生長造成一定影響。3 隧道施工將會產(chǎn)生大量的棄渣，棄渣應(yīng)定點堆放；棄渣場的選擇至關(guān)重要，選擇不當(dāng)，將會誘發(fā)新的環(huán)境地質(zhì)問題，如：滑坡、泥石流等。4 隧道施工可能誘發(fā)地面塌陷及地表水漏失等破壞地質(zhì)環(huán)境條件的問題。5 花崗巖可能存在放射性,隧道開挖會對周圍環(huán)境產(chǎn)生一定影響。隧道工程地質(zhì)條件一隧道工程地質(zhì)概況及工程地質(zhì)條件評價測區(qū)屬丘陵地貌，地形稍有起伏，測區(qū)*圍覆蓋層一般厚02m，下伏基巖為燕山早期第三次侵入黑云母花崗巖523c及上侏羅統(tǒng)上組中段兜嶺群組凝灰熔巖J3dl2b，基巖風(fēng)化層厚度變化大，全風(fēng)化層進(jìn)口附近處厚102

37、5m，出口附近厚1015m，強風(fēng)化層進(jìn)口附近處厚08m，出口附近厚014m，花崗巖殘積層及全、強風(fēng)化具有遇水軟化、崩解，強度急劇降低的特點，隧道進(jìn)出口均從覆蓋層及全、強風(fēng)化層中穿過；隧道洞身位置DK112+779m及DK113+883m處為凝灰熔巖與黑云母花崗巖的接觸帶，附近地下水發(fā)育，巖體破碎；花崗巖可能存在放射性，地下水對砼具中等溶出型及中等硫酸型酸性侵蝕；除隧道進(jìn)、出口及接觸帶附近工程地質(zhì)條件較差外，其余地段工程地質(zhì)條件較好。二隧道工程圍巖分級及主要工程地質(zhì)問題分析表6-1 隧道工程圍巖分級及主要工程地質(zhì)問題分析編號里程*圍長度m地層及構(gòu)造圍巖分級主要工程地質(zhì)問題建議工程措施備注1DK1

38、12+744 +79046凝灰熔巖及黑云母花崗巖地下水侵蝕性、淺埋、花崗巖全、強風(fēng)化層遇水易軟化、洞身圍巖上軟下硬加強對水樣的復(fù)查，加強圍巖支護(hù)2DK112+79081020凝灰熔巖地下水侵蝕性及接觸帶影響加強對水樣的復(fù)查，加強圍巖支護(hù)3DK112+810 +86050凝灰熔巖地下水侵蝕性加強對水樣的復(fù)查4DK112+860DK113+830970凝灰熔巖地下水侵蝕性加強對水樣的復(fù)查5DK113+830+86030凝灰熔巖地下水侵蝕性加強對水樣的復(fù)查，加強圍巖支護(hù)6DK113+860 +91050凝灰熔巖地下水侵蝕性及接觸帶影響加強對水樣的復(fù)查，加強圍巖支護(hù)7DK113+910DK114+07

39、0160黑云母花崗巖地下水侵蝕性加強對水樣的復(fù)查，加強圍巖支護(hù)8DK114+07013060黑云母花崗巖地下水侵蝕性加強對水樣的復(fù)查，加強圍巖支護(hù)9DK114+13022595黑云母花崗巖地下水侵蝕性、淺埋、花崗巖全、強風(fēng)化層遇水易軟化、洞身圍巖上軟下硬加強對水樣的復(fù)查，加強圍巖支護(hù)三隧道進(jìn)出口工程地質(zhì)條件進(jìn)口段洞身位于花崗巖殘積層、全、強風(fēng)化層中，屬淺埋段，洞口附近左邊有危巖落石，工程地質(zhì)條件較差。出口段洞身位于花崗巖殘積土及強風(fēng)化層中，埋深很淺，施工中成拱困難，極易坍方，工程地質(zhì)條件較差。四物理力學(xué)參數(shù)值表1-2 物理力學(xué)參數(shù)值地層代號地層巖性巖性狀態(tài)根本承載力0kPa天然密度g/cm3凝

40、聚力ckPa內(nèi)摩擦角鉆孔樁極限摩阻力iKPa飽和極限抗壓強度(MPa)臨時邊坡率永久邊坡率粉質(zhì)黏土(Q4dl+pl)硬塑1801.85221860/1:11:1.25粉質(zhì)黏土(Q4el+dl)硬塑1801.85221860/1:11:1.25凝灰熔巖J3dl2bW42201.9252265/1:1.25W34002.3/45150/1:0.75W212002.6/65/20/1:0.3黑云母花崗巖523cW42001.9202565/1:1.25W34002.3/45150/1:0.75W215002.65/65/30/1:0.3第2章 隧道平、縱斷面設(shè)計2.1 隧道平面設(shè)計隧道平面線形凡在地

41、形、地質(zhì)條件可能情況下，應(yīng)盡量采用直線或大半徑曲線，防止小半徑曲線，這主要是基于兩點理由：第一、取直線于通風(fēng)有利，如果曲線尤其是小半徑曲線，通風(fēng)阻力增大，對自然通風(fēng)不利，同時會增大機械通風(fēng)量；第二、如果隧道取較小半徑曲線，通常需設(shè)置超高和加寬，這將使施工變得復(fù)雜，斷面不統(tǒng)一以及它們的相互過渡都給施工增加難度。巖腳隧道內(nèi)線路因地形、地質(zhì)等條件限制而需設(shè)計成曲線，里程DK112+744DK113+650為直線段，里程DK113+650DK114+230為曲線段，其曲線要素如下：圓曲線半徑 R=7000m曲線長 L=1426.22m切線長 T=714.63m緩和曲線長 l=220m2.2 隧道縱斷面

42、設(shè)計 隧道內(nèi)縱坡形式確定隧道縱坡是采用單向坡還是人字坡，國內(nèi)兩種情況均有。地下水發(fā)育的長隧道宜用人字坡。隧道坡度不宜小于3。隧道縱面線形受隧道進(jìn)、出洞口地形、地質(zhì)控制，既要盡可能減小隧道縱坡以利營運通風(fēng)，又要滿足隧道排水需要。由于巖腳隧道全長位于2700米的長坡道上，坡度為3.5，且滿足隧規(guī)要求：位于長大坡道上長度大于400m的隧道，其坡度不得大于最大坡度按規(guī)定折減后的數(shù)值，也滿足隧道通風(fēng)及排水需要，故采用單面坡方案。 隧道內(nèi)縱坡坡率確實定隧道縱面線形應(yīng)考慮行車平安性、營運通風(fēng)規(guī)模、施工作業(yè)效率和排水要求，隧道縱坡不應(yīng)小于0.3%，一般情況不應(yīng)大于3%；受地形等條件限制時,鐵路的中、短隧道可適

43、當(dāng)加大，但不宜大于4%；當(dāng)采用較大縱坡時，必須對行車平安性、通風(fēng)設(shè)備和營運費用、施工效率的影響等作充分的技術(shù)經(jīng)濟綜合論證。結(jié)合本隧道實際情況，巖腳隧道是中隧道，采用坡度為的3.5單向坡。2.3隧道凈空確實定 限界.1 限界定義 限界是確定車道周圍構(gòu)筑物凈空的大小，是管線和設(shè)備安裝相互位置的依據(jù)，是專業(yè)間共同遵守的技術(shù)規(guī)定，它應(yīng)經(jīng)濟、合理、平安可靠。.2 限界的制定原則1限界應(yīng)依據(jù)車輛的輪廓尺寸和技術(shù)參數(shù)、施工方法、設(shè)備安裝等綜合因素進(jìn)展分析計算確定。2限界一般是按平直線路的條件進(jìn)展制定。而曲線的限界應(yīng)在直線地段限界的根底上根據(jù)車輛的有關(guān)尺寸以及不同曲線半徑、超高分別進(jìn)展加寬和加高。3在制定限界

44、時，對構(gòu)造施工、測量、變形誤差，設(shè)備制造和安裝誤差，設(shè)計、施工、運營過程中難于預(yù)計的其它因素在內(nèi)的平安留量等，都應(yīng)分別進(jìn)展研究確定。.3鐵路隧道的凈空。建筑限界是指隧道襯砌等任何建筑物不得侵入的一種限界。鐵路隧道由主體建筑物和附屬建筑物兩局部組成。主體建筑物是為了保持坑道穩(wěn)定，提供鐵道足夠的交通空間而修筑的。一般由洞身襯砌和洞門包括洞外的接長明洞組成；附屬建筑物是為養(yǎng)護(hù)維修、供電、通風(fēng)、通信、排水等的需要而修建的，包括大小避車間，電纜溝槽，通風(fēng)機房及風(fēng)道，通信要求的無人增音站洞，供電要求的承力索的下錨裝置和維修接觸網(wǎng)使用的絕緣梯車洞等。直線隧道凈空。鐵路隧道凈空是指隧道襯砌內(nèi)輪廓所包絡(luò)的空間。

45、新建鐵路隧道的凈空是根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的鐵路隧道建筑界限，并考慮遠(yuǎn)期隧道內(nèi)軌道的類型的要求確定。建筑界限是隧道構(gòu)造襯砌不得侵入的一種空間*圍，其制定的根底是機車車輛限界車輛限界是車輛形式在平直路段上運動的最大包絡(luò)線，再在車輛限界外側(cè)考慮洞內(nèi)設(shè)備通信、照明等設(shè)置尺寸要求，擬定出設(shè)置接近限界，最后在設(shè)備限界外側(cè)考慮隧道內(nèi)線路的可能偏移和施工、測量方法的誤差，確定建筑限界。一般隧道凈空比隧道限界稍大一些，因為凈空除了滿足限界尺寸要求外，還應(yīng)該考慮襯砌構(gòu)造受力合理等因素。曲線隧道凈空加寬列車行使在曲線上，由于車輛是剛性體造成車輛中心線兩轉(zhuǎn)向架中心軸連線與線路中心線出現(xiàn)偏移，在車輛兩端向曲線外側(cè)偏移、中間

46、局部向曲線內(nèi)側(cè)偏移。另外，由于曲線地段上線路外軌要設(shè)超高克制離心力，引車輛在垂直位置的傾斜，而造成限界向曲線內(nèi)側(cè)產(chǎn)生偏移。因此為了保證列車平安通過曲線隧道，必須將隧道凈空作適當(dāng)?shù)募訉?。這就是曲線隧道斷面加寬。結(jié)合本隧道的曲線要素，加寬值為15cm。與直線隧道內(nèi)襯砌內(nèi)輪廓各段的幾何尺寸可能多的保持一致是曲線隧道斷面加寬的根本原則。這樣可以使施工簡便。.4*單線電氣化巖腳隧道的凈空確定*客運專線巖腳隧道是是單線電氣化隧道，按250km/h客貨共線鐵路兼顧雙箱運輸?shù)碾p線隧道內(nèi)輪廓取標(biāo)準(zhǔn)凈空斷面。 各種預(yù)留空間要求如下：1. 平安空間 在隧道側(cè)邊位置設(shè)置尺寸為0.8m寬2.2m高的平安空間。平安空間內(nèi)

47、包括安放施工設(shè)施0.3m寬或開關(guān)柜0.4m寬的空間。2.救援通道 在隧道側(cè)邊位置設(shè)置貫穿的救援通道，用于自救或外部救援，尺寸為1.5m寬2.2m高，要求距中心線最少2.3m，在救援通道位置內(nèi)包括放施0.3m安放設(shè)施空間或?qū)挾葹?.4m安放開關(guān)柜的空間。建筑限界和救援通道穿插無關(guān)，因為救援通道只在車輛停頓時使用。本設(shè)計取200cm160cm的接援通道。3.技術(shù)作業(yè)空間 沿隧道襯砌預(yù)留寬為0.3m環(huán)形空間，用于安放施工輔助設(shè)施如立腳手架，作為預(yù)留的襯砌補強或安裝建筑材料的空間。但不能利用預(yù)留的空間來滿足隧道施建立的施工誤差。本設(shè)計為0.3m。第3章隧道洞口位置和洞門確實定3.1隧道洞口位置確定的要

48、求：隧道洞口位置應(yīng)根據(jù)地形,地質(zhì),水文條件,同時結(jié)合環(huán)境保護(hù),洞外有關(guān)工程及施工條件,運營要求,通過綜合分析比擬確定. 隧道應(yīng)早進(jìn)洞,晚出洞,同時應(yīng)符合以下要求:1.隧道洞口的設(shè)置,應(yīng)減少對原有坡面的破壞；2.當(dāng)洞口處有坍方,落石,泥石流等威脅時,應(yīng)盡早進(jìn)洞；3.線路跨溝或沿溝進(jìn)洞時,應(yīng)結(jié)合防排水工程,確定洞口位置；4.漫坡地形的洞口位置,宜結(jié)合棄渣的處理,填方利用,排水以及有利施工等因素,綜合分析確定；5.洞口段應(yīng)結(jié)合地形,地質(zhì)條件和施工方法等確定加固措施,必要時可采取地表注漿.3.2隧道洞口位置的比選：方案的擬定該隧道的基巖風(fēng)化層厚度變化大，全風(fēng)化層進(jìn)口附近處厚1025m，出口附近厚101

49、5m，強風(fēng)化層進(jìn)口附近處厚08m，出口附近厚014m。隧道進(jìn)口有水泥路通達(dá)，交通較為方便，出口處有山間小路，交通不便。進(jìn)口段洞身位于花崗巖殘積層、全、強風(fēng)化層中，屬淺埋段，洞口附近左邊有危巖落石，工程地質(zhì)條件較差。出口段洞身位于花崗巖殘積土及強風(fēng)化層中，埋深很淺，施工中成拱困難，極易坍方，工程地質(zhì)條件較差。遵循以上洞口位置的要求和結(jié)合平安，經(jīng)濟性綜合考慮后，分別對隧道進(jìn)口和出口各擬定三種方案進(jìn)展比選。進(jìn)口方案的擬定：方案一：設(shè)在DK112+739處方案二：設(shè)在DK112+749處方案三：設(shè)在DK498+744處出口方案的擬定： 方案一：設(shè)在DK114+220處 方案二：設(shè)在DK114+230處

50、 方案三：設(shè)在DK114+225處具體的位置見以下圖hs1、2、3、4。方案的比選：.1隧道進(jìn)口方案的比選方案一：方案一的開挖量是三種方案中最少的，工程量也是最少的，符合早進(jìn)洞，晚出洞的原則，也符合宜長不宜短的設(shè)計原則；但洞門的埋深較淺，洞門不穩(wěn)定。方案二：洞門的埋深是三種方案中最大的，洞門比擬穩(wěn)定。但洞門的邊仰坡的開挖量較大，刷坡過長，經(jīng)濟上不劃算。且該地段坡度較陡，不利于施工機具的展開和工程機械的作業(yè)，又不符合早進(jìn)洞，晚出洞的原則。方案三：方案三的開挖高度位于一、二方案之間，開挖量不大，且洞門較一方案穩(wěn)定，防止了大挖大刷，經(jīng)濟上也較三方案劃算。應(yīng)選方案三。.2隧道出口的方案比選方案一：方案

51、一的開挖量是三種方案中最少的，工程量也是最少的，符合早進(jìn)洞，晚出洞的原則，也符合宜長不宜短的設(shè)計原則；但洞門的埋深較淺，洞門不穩(wěn)定。且洞口W3和W4的分界處，地質(zhì)條件差。方案二：洞門的埋深是三種方案中最大的，洞門比擬穩(wěn)定。但洞門的邊仰坡的開挖量較大，刷坡過長，經(jīng)濟上不劃算。且該地段坡度較陡，不利于施工機具的展開和工程機械的作業(yè)，又不符合早進(jìn)洞，晚出洞的原則。方案三：方案三的開挖高度位于一、二方案之間，開挖量不大，且洞門較一方案穩(wěn)定，防止了大挖大刷，經(jīng)濟上也較三方案劃算。應(yīng)選方案三。3.3隧道洞門的設(shè)計隧道洞門的設(shè)計原則:1.隧道洞口應(yīng)設(shè)置洞門,其構(gòu)造形式有端墻式,柱式,翼墻式,臺階式,選用時應(yīng)

52、根據(jù)洞口的地形,地質(zhì)條件和工作特點而定；2.當(dāng)線路中線與洞口地形等高線斜交,經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比擬不宜采用正交洞門,且圍巖分類在四類及以上時,可采用斜交洞門,其端墻與線路中線的交角不應(yīng)小于45度.在松軟地層中,不宜采用斜交洞門；3.設(shè)置通風(fēng)簾幕的洞門或通風(fēng)道洞門與隧道洞門相連時,洞門的構(gòu)造形式應(yīng)結(jié)合通風(fēng)設(shè)備和要求一并考慮；4.位于城鎮(zhèn),風(fēng)景區(qū),車站附近的洞門,必要時應(yīng)考慮環(huán)境協(xié)調(diào)和建筑美觀的要求；隧道洞門形式的選擇：洞門的形式很多，從構(gòu)造形式、建筑材料以及相對位置等可以劃分許多類型。目前，我國公路隧道的洞門形式有：端墻式、翼墻式、臺階式、柱式、削竹式、喇叭口式等。它們的適用條件及特征如表3-1：表3-

53、1 各種洞門形式工程端墻式翼墻式臺階式柱式削竹式喇叭口式適用的圍巖條件軸線與坡面根本正交，邊仰坡坡率為1：0.31：0.5邊仰坡坡率為1：0.751：1.5邊仰坡坡率為1：0.51：1.25邊仰坡坡率為1：0.51：0.75洞門周圍地形平緩地形地質(zhì)條件較好，洞口周圍開闊；積雪地帶易吹入雪特征易于施工抗滑、抗傾覆性能較好可減少靠山側(cè)仰坡開挖高度，一般與偏壓襯砌配合使用洞口受地形限制，無法布置翼墻式洞門模型板、配筋較費事，耗資較大模型板、配筋較費事，耗資大巖腳隧道進(jìn)出口屬級圍巖，比擬破碎，軟弱，再綜合考慮其他地質(zhì)情況、地形條件、各種洞門形式的適用條件以及經(jīng)濟條件后，該隧道采用端墻式洞門形式。又由于

54、洞門的邊坡刷坡較大，故在洞門兩側(cè)修筑擋土墻。祥圖見hs5、6。洞門構(gòu)造及根底設(shè)置應(yīng)遵循以下規(guī)定：1洞口仰坡坡腳至洞門墻背的水平距離不宜小于1.5m，洞門端墻與仰坡之間水溝的溝底至襯砌拱頂外緣的高度不小于1.0m，洞門墻頂高出仰坡腳不小于0.5m。2. 洞門墻應(yīng)根據(jù)實際需要設(shè)置伸縮縫、沉降縫和泄水孔；洞門墻的厚度可按計算或結(jié)合其他工程類比確定。3洞門墻根底必須置于穩(wěn)固地基之上，應(yīng)視地形及地質(zhì)條件，埋置足夠的深度，保證洞門的穩(wěn)定。基底埋入土質(zhì)地基的深度不應(yīng)小于1.0m，嵌入巖石地基的深度不應(yīng)小于0.5m；基底標(biāo)高應(yīng)在最大凍結(jié)線以下不小于0.25m；地基為凍脹土層時，應(yīng)進(jìn)展防凍脹處理?；茁裰蒙疃葢?yīng)

55、大于墻邊各種溝、槽基底的埋置深度。4松軟地基上的根底，可采取加固根底措施。5洞門構(gòu)造應(yīng)滿足抗震要求。第4章 V級圍巖襯砌構(gòu)造計算及檢算4.1 襯砌形式確定依據(jù)鐵路隧道設(shè)計規(guī)*之規(guī)定：鐵路隧道應(yīng)作襯砌，根據(jù)隧道圍巖地質(zhì)條件、施工條件和使用要求可分別采用噴錨襯砌、整體式襯砌、復(fù)合式襯砌。本隧道是按時速250km/m設(shè)計，內(nèi)凈空較大,故采用復(fù)合式襯砌。4.2 襯砌設(shè)計規(guī)定襯砌設(shè)計應(yīng)符合以下規(guī)定：襯砌斷面宜采用曲邊墻拱形斷面。隧道圍巖較差地段應(yīng)設(shè)仰拱。仰拱曲率半徑應(yīng)根據(jù)隧道斷面形狀、地質(zhì)條件、地下水、隧道寬度等條件確定。路面與仰拱之間可采用混凝土或片石混凝土填充。當(dāng)隧道邊墻底以下為整體性較好的堅硬巖石

56、時，可不設(shè)仰拱。隧道洞口段應(yīng)設(shè)加強襯砌。加強襯砌段的長度應(yīng)根據(jù)地形、地質(zhì)和環(huán)境條件確定。 圍巖較差地段的襯砌應(yīng)向圍巖較好地段延伸510m。偏壓襯砌段應(yīng)向一般襯砌段延伸，延伸長度應(yīng)根據(jù)偏壓情況確定，一般不小于10m。4.3 復(fù)合式襯砌復(fù)合式襯砌是由初期支護(hù)和二次襯砌及中間夾防水層組合而成的襯砌形式。復(fù)合式襯砌設(shè)計應(yīng)符合以下規(guī)定：1初期支護(hù)宜采用錨噴支護(hù)，即由噴射混凝土、錨桿、鋼筋網(wǎng)和鋼架等支護(hù)形式單獨或組合使用。錨桿支護(hù)采用全長粘結(jié)錨桿。2二次襯砌宜采用模筑混凝土或模筑鋼筋混凝土構(gòu)造，襯砌截面宜采用連接圓順的等厚襯砌斷面，仰拱厚度宜與拱墻厚度一樣。3在確定開挖斷面時，除應(yīng)滿足隧道凈空和構(gòu)造尺寸外

57、，還應(yīng)考慮圍巖及初期支護(hù)的變形，并預(yù)留適當(dāng)?shù)淖冃瘟?。預(yù)留變形量的大小可根據(jù)圍巖級別、斷面大小、埋置深度、施工方法和支護(hù)情況等，采用工程類比法預(yù)測。巖腳隧道的圍巖等級為V級圍巖，所以預(yù)留變形量設(shè)置為60mm。4復(fù)合式襯砌可采用工程類比法進(jìn)展設(shè)計，并通過理論分析進(jìn)展驗算。初期支護(hù)及二次襯砌的支護(hù)參數(shù)可參照表4-2選用，并應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場圍巖監(jiān)控量測信息對設(shè)計支護(hù)參數(shù)進(jìn)展必要的調(diào)整。表4-1 巖腳隧道復(fù)合式襯砌設(shè)計參數(shù)圍巖級別初期支護(hù)二次襯砌厚度cm噴射混凝土厚度cm錨桿m鋼筋網(wǎng)鋼架拱、墻混凝土仰拱混凝土拱部、邊墻仰拱位置長度間距25拱、墻3.51.0拱、墻1010拱墻仰拱4545巖腳隧道為V級圍巖，故按

58、照上表中V級圍巖的規(guī)定值進(jìn)展計算。本次設(shè)計采用V級圍巖進(jìn)展二次襯砌構(gòu)造計算及檢算，采用ANSYS軟件進(jìn)展計算。地下構(gòu)造的計算模型有兩類，一類是以支護(hù)構(gòu)造作為承載主體，圍巖作為荷載同時考慮其對支護(hù)構(gòu)造的變形約束作用模型，稱為荷載構(gòu)造模型。另一類，視圍巖為承載主體，支護(hù)構(gòu)造則約束圍巖向隧道內(nèi)變形的模型，稱為地層構(gòu)造模型。荷載構(gòu)造模型認(rèn)為圍巖對支護(hù)構(gòu)造變形的約束作用是通過彈性支承來表達(dá)的，而圍巖的承載能力則在確定圍巖壓力和彈性支承的約束能力時間接地考慮。地層構(gòu)造模型將支護(hù)構(gòu)造與圍巖視為一個整體，作為共同承載的地下構(gòu)造體系。它符合當(dāng)前的施工技術(shù)水平，采用快速和早強的支護(hù)技術(shù)可以限制圍巖的變形，從而阻止

59、圍巖松動壓力的產(chǎn)生，特別適用于新奧法施工的支護(hù)構(gòu)造錨噴支護(hù)和復(fù)合式襯砌。但在經(jīng)歷不豐富時采用荷載構(gòu)造模型，本次設(shè)計采用荷載構(gòu)造模型計算。 4.4 模型理想化 支護(hù)構(gòu)造的理想化對于復(fù)合式襯砌，當(dāng)噴層較薄如5cm以下時，可以離散化為桿單元，當(dāng)噴層較厚如5cm以上時，可以離散化為梁單元；二次襯砌與整體式襯砌一樣，離散化為梁單元，噴層和二次襯砌之間用桿單元連接；噴層和二次襯砌底面處理可按整體式隧道襯砌底面處理。 圍巖的理想化對于復(fù)合式襯砌，由于噴層和二次襯砌之間設(shè)有防水層，因此，它們之間只傳遞法向力，不傳遞摩擦力，因此，噴層和二次襯砌之間的作用可用法向桿單元來模擬。 外荷載理想化等效節(jié)點荷載隧道支護(hù)構(gòu)

60、造所承受的外荷載，除了構(gòu)造的自重外，主要就是圍巖壓力，這里要著重指出的，就是在確定圍巖壓力的大小和分布規(guī)律時，除了根據(jù)圍巖的級別外，還必須根據(jù)地質(zhì)構(gòu)造、施工方法等多種因素綜合考慮。由于在有限元分析中，認(rèn)為作用在隧道構(gòu)造上的外荷載和內(nèi)力都通過節(jié)點進(jìn)展傳遞。所以隧道構(gòu)造理想化的另一個重要內(nèi)容，就是將作用在單元中間的荷載，無論是分布荷載或是集中荷載都應(yīng)置換成作用在單元節(jié)點上的荷載，稱為節(jié)點荷載。在進(jìn)展有限元分析時，嚴(yán)格的說，應(yīng)按靜力等效的原則進(jìn)展置換，即節(jié)點荷載所作的虛功應(yīng)等于單元上荷載所做的虛功。但在實際中，也常按簡支分配的原則進(jìn)展置換。如要將豎向勻布荷載q置換為節(jié)點荷載，就可按下面的方法進(jìn)展：節(jié)