隧道畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告

3/3隧道畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告題目：吳家莊隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工方案設(shè)計(jì)

一、隧道工程概論

交通是國家基礎(chǔ)建設(shè)重要的設(shè)施，在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有十分重要的地位。世界各國經(jīng)濟(jì)發(fā)展經(jīng)驗(yàn)表明，快速的交通網(wǎng)是經(jīng)濟(jì)發(fā)展必不可少的條件。

改革開放以后，國民經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展，運(yùn)輸量大幅度增長，原有的鐵路和公路通行能力不足的矛盾日益突出，迫切需要提高公路等級和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，高速公路將成為中國公路建設(shè)的主流。過去公路在云、貴、川等山區(qū)，由于受到當(dāng)時(shí)的經(jīng)濟(jì)實(shí)力和技術(shù)水平，通行時(shí)多采用盤山、繞行，如位于川藏線上“怒江72拐”，很少采用隧道方案。但高速公路對線型和坡度有特殊要求，盤山和繞行的方案已經(jīng)不能適應(yīng)快速、舒適、安全等要求了。

因此，公路越嶺必然要求越來越多的采用隧道方案，這既能克服地形和高程障礙，改善線路，提高車速，縮短里程，節(jié)約燃料，節(jié)省時(shí)間，減少對植被的破壞，保護(hù)生態(tài)環(huán)境；又可有效防止落石、塌方、雪崩和崩塌等自然條件，提高了行車的安全性、可靠性和舒適度，同時(shí)又能和當(dāng)?shù)丨h(huán)境相協(xié)調(diào)級保全自然景觀。

隧道技術(shù)的發(fā)展表明：今后隧道技術(shù)的研究方向?yàn)榉潜频臋C(jī)械化施工、合理規(guī)劃與環(huán)境保護(hù)、設(shè)計(jì)可靠合理、使用安全的方面。我國是發(fā)展中國家，經(jīng)濟(jì)和技術(shù)力量基礎(chǔ)還不太強(qiáng)，在隧道技術(shù)開發(fā)研究時(shí)，應(yīng)在引進(jìn)同時(shí)，立足于國家技術(shù)力量，提高我國的隧道技術(shù)水平。

二、隧道工程特點(diǎn)及技術(shù)難題

隧道工程施工過程通常包括：在地層中挖出土石，形成符合設(shè)計(jì)輪廓尺寸的坑道；進(jìn)行必要的初期設(shè)計(jì)和砌筑最后的永久襯砌，以控制坑道圍巖變形，保證隧道長期地安全使用。在進(jìn)行隧道施工時(shí)，必須充分考慮隧道工程的特點(diǎn)，才能在保證隧道安全的條件下開速、優(yōu)質(zhì)、低價(jià)地建成隧道建筑物。隧道工程的特點(diǎn)，可簡要?dú)w納如下：

（1）整個(gè)工程埋設(shè)于地下，因此工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件對隧道施工的成敗起著重要的、甚至是決定性的作用。

（2）公路隧道是一個(gè)形狀扁平的建筑物，正常情況下只有進(jìn)、出口兩個(gè)工作面，施工速度比較慢，工期也比較長，往往使一些長大隧道成為控制新建公路通車的關(guān)鍵工程。

（3）地下施工環(huán)境較差，甚至在施工中還可能使之惡化，例如爆破產(chǎn)生有害氣體等。

（4）公路隧道大多穿越崇山峻嶺，因此，施工工地一般比較偏遠(yuǎn)，運(yùn)輸不便，供應(yīng)困難。

（5）隧道埋設(shè)于地下，一旦建成就難以更改，施工中要做到不留后患。

（6）施工中可不受或少受晝夜更替、季節(jié)變換、氣候變化等自然條件改變的影響，可以竟日終年、穩(wěn)定地安排施工。

近年來我國隧道工程的建設(shè)取得了很大成就，隧道技術(shù)有了相當(dāng)大的發(fā)展，但是還存在許多問題和有待研究提高的地方：

（1）圍巖的性質(zhì)還只能從定性的角度去衡量；

（2）工程應(yīng)用中偏差較大；

（3）計(jì)算模型的選用和計(jì)算理論還不完全符合實(shí)際；

（4）施工技術(shù)水平和管理方法還比較落后。

三、施工方法

一個(gè)多世紀(jì)以來，世界各國的隧道工在實(shí)踐中已經(jīng)創(chuàng)造出能夠適應(yīng)各種圍巖的多種隧道施工方法。習(xí)慣上將它們分為：礦山法（傳統(tǒng)法和新奧法）、掘進(jìn)機(jī)法（隧道掘進(jìn)機(jī)和盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)）、沉管法、頂進(jìn)法、明挖法等。

選擇施工方案時(shí)，要考慮的因素有如下幾個(gè)方面：

（1）工程的重要性一般由工程的規(guī)模、使用上的特殊要求，以及工期的緩急體現(xiàn)出來；

（2）隧道所處的工程地質(zhì)和水文條件；

（3）施工技術(shù)條件和機(jī)械裝備狀況；

（4）施工中動(dòng)力和原材料供應(yīng)情況；

（5）工程投資與運(yùn)營后的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益；

（6）施工安全狀況；

（7）有關(guān)污染、地面沉降等環(huán)境方面的要求和限制。

目前，從我國公路隧道發(fā)展趨勢來看，今后很長一段時(shí)間內(nèi)，山區(qū)仍以采用新奧法為主，這也是符合世界潮流。它是以控制爆破（光面爆破、預(yù)裂爆破等）為開挖方法，以噴射混凝土和錨桿作為主要支護(hù)手段，通過監(jiān)測控制圍巖的變形，動(dòng)態(tài)修正設(shè)計(jì)參數(shù)和變動(dòng)施工方法的一種隧道施工法，其核心內(nèi)容是充分發(fā)揮圍巖的自承能力?；驹瓌t是保護(hù)圍巖，減少對圍巖的擾動(dòng)；充分發(fā)揮圍巖的自稱能力；盡快使支護(hù)結(jié)構(gòu)閉合；加強(qiáng)監(jiān)測，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)指導(dǎo)施工?？啥笠母爬椤吧贁_動(dòng)，早噴錨，勤量測，緊封閉”。

四、選題依據(jù)

畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)本科教育的最后一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，也是最重要的教學(xué)環(huán)節(jié)之一。經(jīng)過三年半的學(xué)習(xí)，學(xué)生大都已掌握了公共基礎(chǔ)課、專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的許多理論知識。但如何運(yùn)用這些理論知識去解決工程實(shí)際問題，卻往往知之甚少。畢業(yè)設(shè)計(jì)階段，即使所學(xué)理論知識鞏固深化過程，也是理論和實(shí)踐結(jié)合的過程。畢業(yè)設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)基本理論知識和基本技能，去解決實(shí)際問題和進(jìn)一步提高運(yùn)算、制圖以及使用技術(shù)資料的技巧、完成工程技術(shù)和科學(xué)技術(shù)基本訓(xùn)練的重要環(huán)節(jié)，是學(xué)生從中受到工程師所必需的綜合訓(xùn)練，并相應(yīng)的提高各種能力，如調(diào)查研究、理論分析、設(shè)計(jì)計(jì)算、繪圖、試驗(yàn)研究、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析、組織、撰寫論文和說明書等等，培養(yǎng)實(shí)事求是、謙虛謹(jǐn)慎、刻苦鉆研、勇于創(chuàng)新的科研態(tài)度和科學(xué)精神。經(jīng)過嚴(yán)格的畢業(yè)設(shè)計(jì)訓(xùn)練，大學(xué)生進(jìn)入工作崗位后，可以較快的適應(yīng)工作。

五、主要研究內(nèi)容

（1）進(jìn)行隧道橫斷面優(yōu)化設(shè)計(jì)；

（2）隧道襯砌設(shè)計(jì)（包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、內(nèi)力驗(yàn)算與分析）；

（3）隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、內(nèi)力驗(yàn)算與分析）；

（4）根據(jù)規(guī)范規(guī)定確定洞門及洞門結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（包括洞口位置的確定、洞門形式的比選及其結(jié)構(gòu)驗(yàn)算）；

（5）隧道附屬設(shè)施設(shè)計(jì)（包括防排水及路面設(shè)計(jì)、通風(fēng)設(shè)計(jì)、照明設(shè)計(jì)和消防設(shè)計(jì)）；

（6）隧道施工方案設(shè)計(jì)；

（7）監(jiān)控量測設(shè)計(jì)。

六、研究思路及方案

（1）隧道橫斷面設(shè)計(jì)

隧道橫斷面包括隧道建筑限界、通風(fēng)以及其他所需的斷面積，斷面的形狀和尺寸應(yīng)根據(jù)圍巖壓力求得最經(jīng)濟(jì)值。

隧道建筑限界是為了保證隧道內(nèi)各種交通的正常運(yùn)行與安全，而規(guī)定在一定寬度和高度范圍內(nèi)不得有任何障礙物的空間限界。設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)滿足《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTGB01－2003)中規(guī)定值，設(shè)計(jì)公路隧道建筑限界橫斷面。

橫斷面設(shè)計(jì)時(shí)要考慮通風(fēng)對斷面的影響。通風(fēng)方式選擇時(shí)主要考慮隧道長度

和交通條件，同時(shí)還要考慮氣象、環(huán)境、地形、以及地質(zhì)等條件。在充分考慮各種因素后，選擇既有效又經(jīng)濟(jì)的通風(fēng)方式。

（2）隧道襯砌設(shè)計(jì)（包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、內(nèi)力驗(yàn)算與分析）

設(shè)計(jì)初襯砌斷面主要解決內(nèi)內(nèi)輪廓線、軸線、和厚度。內(nèi)輪廓線原則應(yīng)盡可能的接近建筑限界，力求開挖和襯砌的數(shù)量最小。襯砌斷面的軸線也盡可能與斷面壓力曲線重合，使各截面主要承受壓應(yīng)力，根據(jù)受力狀態(tài)選擇內(nèi)襯的截面形式，可以根據(jù)作圖法確定道路隧道襯砌內(nèi)輪廓線。

（3）隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、內(nèi)力驗(yàn)算與分析）

由于錨噴結(jié)構(gòu)能及時(shí)支護(hù)和有效地控制圍巖的變形，防止巖塊墜落和坍塌的產(chǎn)生，充分發(fā)揮圍巖的自承能力，適合新奧法的設(shè)計(jì)思想，所以錨噴支護(hù)結(jié)構(gòu)比模注混凝土襯砌的受力更合理。錨噴支護(hù)能大量節(jié)省混凝土、木材和勞動(dòng)力，加快施工進(jìn)度，工程造價(jià)可大幅度降低，并有利于機(jī)械化程度的改進(jìn)和勞動(dòng)條件的改善等。此外，錨噴支護(hù)是一種符合巖體加固原理的積極支護(hù)方法，與圍巖密貼并封閉巖體的張性裂隙和節(jié)理，加固圍巖結(jié)構(gòu)面，有效的發(fā)揮和利用巖塊間的鑲嵌咬合和自鎖作用，從而提高巖體自身的強(qiáng)度、自身能力和整體性。（應(yīng)配合光面爆破等控制爆破技術(shù)）

（4）根據(jù)規(guī)范規(guī)定確定洞門及洞門結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（包括洞口位置的確定、洞門形式的比選及其結(jié)構(gòu)驗(yàn)算）

結(jié)合洞門處附近的圍巖，地質(zhì)條件，以及實(shí)際地段，參考規(guī)范上的建議，選擇合適的幾種洞門形式，然后再綜合考慮造價(jià)、施工難易程度等方面的因素，在所選的洞門中進(jìn)行必選。