隧道工程課程設(shè)計(jì)--挖隧道結(jié)構(gòu)與施工設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　XXX大學(xué)</b></p><p>　　《隧道工程》課程設(shè)計(jì)</p><p>　　設(shè)計(jì)題目：過街明挖隧道結(jié)構(gòu)與施工設(shè)計(jì)</p><p><b>　　建筑與土木工程學(xué)院</b></p><p><b>　　二零一二年一月</b></p>

2、<p>　學(xué)生姓名：XX</p><p>　專 業(yè)：土木工程（地下工程方向）</p><p>　班 級：土木工程0805班</p><p>　學(xué) 號：</p><p>　指導(dǎo)老師：XX</p><p>　設(shè)計(jì)時間：2012年1月</p><p>　　過街明挖隧道結(jié)構(gòu)

3、與施工設(shè)計(jì)說明書</p><p>　　摘要：過街明挖隧道設(shè)計(jì)包括隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、基坑支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工方案確定、施工過程、施工輔助設(shè)計(jì)等方面的內(nèi)容。</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1</b></p><p>　　1.1襯砌結(jié)構(gòu)斷面擬定1<

4、/p><p><b>　　1.2荷載計(jì)算1</b></p><p>　　1.2.1豎向荷載計(jì)算1</p><p>　　1.2.2水平荷載計(jì)算2</p><p><b>　　1.3內(nèi)力計(jì)算2</b></p><p>　　1.4截面驗(yàn)算，確定截面尺寸與鋼筋配置6</p

5、><p>　　1.4.1正截面抗彎承載力驗(yàn)算6</p><p>　　1.4.2斜截面抗剪承載力驗(yàn)算7</p><p>　　1.4.3正截面抗壓承載力驗(yàn)算7</p><p>　　2基坑支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)8</p><p>　　1.2板樁入土深度計(jì)算9</p><p>　　1.2頂撐計(jì)算與選擇11

6、</p><p>　　1.2板樁厚度計(jì)算11</p><p>　　3施工方案確定11</p><p><b>　　4施工過程12</b></p><p>　　4.1施工準(zhǔn)備12</p><p>　　4.2施工場地布置12</p><p>　　4.3土體開挖12&

7、lt;/p><p>　　4.4隧道基礎(chǔ)處理13</p><p>　　4.5隧道構(gòu)筑施工13</p><p>　　4.6隧道防水及基坑回填13</p><p>　　4.7恢復(fù)交通13</p><p>　　4.8隧道內(nèi)裝飾施工13</p><p>　　5隧道輔助施工13</p>

8、<p>　　5.1定位測量，供水，供電，施工場地布置圖13</p><p>　　5.2施工組織與管理14</p><p>　　5.3施工主要工序及循環(huán)14</p><p>　　5.4主要工種與勞動力組織14</p><p>　　5.5施工進(jìn)度安排14</p><p>　　5.6其他施工措施及說明

9、14</p><p><b>　　1隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　1.1襯砌結(jié)構(gòu)斷面擬定</p><p>　　參考公路箱涵圖集擬定襯砌結(jié)構(gòu)斷面，如圖1所示。</p><p>　　圖 1襯砌斷面尺寸示意圖</p><p>　　取δ=t=450mm，c1=c2=50mm，h0=3500m

10、m，l0=5100。則l=5550，h=3950，L=6000，H=4400。</p><p>　　襯砌采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)?；炷劣肅30級，自重γ0=25KN/m3，立方體抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fc=14.3N/mm2，抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值ft=1.43N/mm2。受力鋼筋采用HRB400級，抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fy=360N/mm2，抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fy′=360N/mm2，構(gòu)造筋采用HPB300級。</p><

11、;p><b>　　1.2荷載計(jì)算</b></p><p>　　1.2.1豎向荷載計(jì)算</p><p><b>　　地面超載取</b></p><p><b>　　KPa</b></p><p><b>　　垂直土壓力</b></p>&

12、lt;p><b>　　KPa</b></p><p><b>　　頂板自重</b></p><p><b>　　KPa</b></p><p><b>　　頂板壓力</b></p><p><b>　　KPa</b></p

13、><p><b>　　底板壓力</b></p><p><b>　　KPa</b></p><p>　　1.2.2水平荷載計(jì)算</p><p>　　根據(jù)朗肯土壓力公式計(jì)算水平荷載，</p><p><b>　　頂板處水平壓力</b></p>&

14、lt;p><b>　　KPa</b></p><p><b>　　底板處水平壓力</b></p><p><b>　　KPa</b></p><p><b>　　1.3內(nèi)力計(jì)算</b></p><p>　　襯砌結(jié)構(gòu)采用對稱配筋，使頂板與底板配筋對稱，

15、左右墻配筋對稱。</p><p>　　用結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算，計(jì)算簡圖如圖2所示。</p><p><b>　　計(jì)算程序如下：</b></p><p><b>　　結(jié)點(diǎn),1,0,0</b></p><p>　　結(jié)點(diǎn),2,-2.775,0</p><p>　　結(jié)點(diǎn),3,-

16、2.775,3.95</p><p>　　結(jié)點(diǎn),4,0,3.95</p><p>　　單元,1,2,1,1,1,1,1,1</p><p>　　單元,2,3,1,1,1,1,1,1</p><p>　　單元,3,4,1,1,1,1,1,1</p><p>　　結(jié)點(diǎn)支承,4,5,90,0,0</p><

17、;p>　　結(jié)點(diǎn)支承,1,6,90,0,0,0</p><p>　　單元荷載,3,3,1.3655e5,0,1,90</p><p>　　單元荷載,1,3,1.631e5,0,1,90</p><p>　　單元荷載,2,5,1.628e4,0,0,0.59,90</p><p>　　單元材料性質(zhì),1,3,-1,-1,0,0,-1</

18、p><p>　　圖 2襯砌結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖</p><p>　　彎矩圖、剪力圖、軸力圖分別見圖3、4、5。</p><p>　　圖 3襯砌結(jié)構(gòu)彎矩圖</p><p>　　圖 4襯砌結(jié)構(gòu)剪力圖</p><p>　　圖 5襯砌結(jié)構(gòu)軸力圖</p><p>　　1.4截面驗(yàn)算，確定截面尺寸與鋼筋配置&l

19、t;/p><p>　　1.4.1正截面抗彎承載力驗(yàn)算</p><p>　　頂板與底板跨中設(shè)計(jì)彎矩為315.81KN·m，支座處設(shè)計(jì)彎矩為：</p><p><b>　　KN·m。</b></p><p>　　側(cè)墻設(shè)計(jì)彎矩為-207.6KN·m。</p><p>　　混凝土

20、保護(hù)層厚度取mm，則mm。查表得，，。最小配筋率</p><p><b>　　%</b></p><p>　　正截面抗彎設(shè)計(jì)計(jì)算見表1。</p><p>　　表 1正截面抗彎設(shè)計(jì)計(jì)算表</p><p>　　側(cè)墻內(nèi)側(cè)豎向受力鋼筋及水平分布鋼筋按構(gòu)造要求配，選用φ14鋼筋。根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50010—2010）

21、9.4.4條規(guī)定，墻水平和豎向分布鋼筋配筋率不宜小于0.20%，則：</p><p><b>　　豎向分布筋間距</b></p><p><b>　　mm，取mm。</b></p><p><b>　　水平分布鋼筋間距</b></p><p><b>　　mm，取mm

22、。</b></p><p>　　板縱向分布鋼筋根據(jù)構(gòu)造配，選用φ14鋼筋。根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50010—2010）9.1.6條規(guī)定，單位寬度內(nèi)配筋面積不宜小于受力方向跨中板底鋼筋截面面積的1/3，則板縱向分布鋼筋間距</p><p><b>　　mm，取mm。</b></p><p>　　1.4.2斜截面抗剪承載力驗(yàn)算&l

23、t;/p><p>　　根據(jù)剪力圖，板的剪力設(shè)計(jì)值為347.81KN。</p><p>　　根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50010—2010）6.3.3條規(guī)定，</p><p>　?。?lt;800，取=800），</p><p>　　KN>V=347.81KN，</p><p>　　故抗剪承載力滿足要求。</p

24、><p>　　1.4.3正截面抗壓承載力驗(yàn)算</p><p>　　從軸力圖上可以看出，頂板與底板軸力非常小，故僅對側(cè)墻進(jìn)行抗壓驗(yàn)算即可。側(cè)墻所受軸力設(shè)計(jì)值為378.93KN。</p><p><b>　　m=548mm</b></p><p><b>　　mm</b></p><p&

25、gt;<b>　　mm</b></p><p><b>　　，取</b></p><p><b>　　，取</b></p><p><b>　　mm</b></p><p><b>　　<（滿足要求）</b></p>

26、<p><b>　　mm<mm</b></p><p><b>　　mm<mm</b></p><p>　　故不考慮墻內(nèi)側(cè)鋼筋的受壓承載力進(jìn)行驗(yàn)算。</p><p><b>　　<（滿足要求）</b></p><p>　　mm<mm（滿足要

27、求）</p><p>　　故抗壓承載力滿足要求。</p><p>　　綜上所述，截面配筋滿足要求，襯砌結(jié)構(gòu)配筋圖見附圖。</p><p><b>　　2基坑支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　基坑采用鋼板樁支護(hù)。</p><p>　　1.2板樁入土深度計(jì)算</p><p&

28、gt;　　根據(jù)驗(yàn)算，取板樁入土深度為3m。</p><p>　　基坑支護(hù)計(jì)算簡圖見圖6</p><p><b>　　KPa</b></p><p><b>　　KPa</b></p><p><b>　　KPa</b></p><p><b>

29、　　KPa</b></p><p><b>　　=-24.3KPa</b></p><p><b>　　KPa</b></p><p>　　基坑開挖面以下不考慮土的粘聚力，作為安全儲備。</p><p><b>　　=68.04KPa</b></p>

30、<p><b>　　=86.92KPa</b></p><p><b>　　KPa</b></p><p><b>　　KPa</b></p><p>　　取每延米支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算。</p><p>　　O點(diǎn)為設(shè)計(jì)彎矩零點(diǎn)。</p><p>　

31、　圖 6基坑支護(hù)計(jì)算簡圖</p><p>　　KN，KN，KN，m，m，</p><p><b>　　m，,m</b></p><p><b>　　m</b></p><p><b>　　m</b></p><p><b>　　m</b

32、></p><p><b>　　m</b></p><p><b>　　=20.75KN</b></p><p>　　=23.6KN·m>0</p><p>　　滿足要求，故鋼板樁入土深度取3m。</p><p>　　1.2頂撐計(jì)算與選擇</p&g

33、t;<p>　　根據(jù)1.2.1的計(jì)算可知，每延米作用在頂撐上的軸力為20.75KN。</p><p>　　頂撐選擇為9mm厚φ500的鋼管，間距取5m。</p><p><b>　　則頂撐的正應(yīng)力為</b></p><p><b>　　N/mm2</b></p><p>　　遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于鋼

34、材的屈服應(yīng)力，故頂撐滿足要求。</p><p><b>　　1.2板樁厚度計(jì)算</b></p><p>　　由板樁彎矩圖可以看出，最大正彎矩出現(xiàn)在的作用點(diǎn)，則支護(hù)結(jié)構(gòu)所受最大彎矩為</p><p><b>　　KN·m</b></p><p><b>　　板樁設(shè)計(jì)彎矩</b

35、></p><p><b>　　KN·m</b></p><p>　　鋼板樁選擇400×125的熱軋U型鋼板樁，鋼材牌號為Q235級，強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為215N/mm2，每延米板面抗彎剛度為1340cm3。則</p><p>　　N/mm2<215N/mm2</p><p>　　故鋼板樁強(qiáng)度滿足

36、要求。</p><p><b>　　3施工方案確定</b></p><p>　　采用明挖法施工，將整個隧道分為兩部分進(jìn)行先后施工，以減少對交通的妨礙。</p><p>　　基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用400×125的U型熱軋型鋼，實(shí)行小鎖口打入。打樁時采用機(jī)械打入，施工完畢鋼板樁進(jìn)行回收。</p><p>　　施工工藝流程

37、：根據(jù)施工圖及高程放設(shè)沉樁定位線→按定位線控設(shè)沉樁導(dǎo)向槽→整修平整施工機(jī)械行走線→沉設(shè)圍護(hù)鋼板樁→將圍護(hù)鋼板樁送至指定標(biāo)高→挖土→澆筑水泥砂漿墊層→鋪防水層→主體結(jié)構(gòu)施工→填土→拔除鋼板樁→路面恢復(fù)</p><p><b>　　4施工過程</b></p><p><b>　　4.1施工準(zhǔn)備</b></p><p>　　對施

38、工場地進(jìn)行圍擋，設(shè)置警告標(biāo)志、交通導(dǎo)向標(biāo)志。設(shè)計(jì)施工期間臨時交通路線。</p><p>　　對施工場地進(jìn)行清理，管線移位，場地內(nèi)的樹木、綠化帶、建筑物、構(gòu)筑物進(jìn)行清理、拆除或搬遷，在施工完成以后按要求恢復(fù)。</p><p>　　查找施工場地附近可用的水源、電源、通信網(wǎng)絡(luò)等，實(shí)現(xiàn)通水、通電、通信。</p><p>　　組織施工設(shè)備、人員、材料進(jìn)入施工場地，為施工做好準(zhǔn)

39、備。</p><p><b>　　4.2施工場地布置</b></p><p>　　施工場地布置充分考慮施工作業(yè)的空間要求，材料堆放要求，材料加工車間的空間需要，以及臨時生產(chǎn)、生活設(shè)施的需要。施工場地布置見施工場地布置圖。</p><p><b>　　4.3土體開挖</b></p><p>　　基坑支

40、護(hù)結(jié)構(gòu)施工之后方可進(jìn)行土體開挖。在基坑的一端進(jìn)行放坡，以利于施工機(jī)械出入。用反鏟式挖掘機(jī)挖土、裝土，渣土車運(yùn)土至棄渣場。運(yùn)土過程應(yīng)注意對環(huán)境的保護(hù)。</p><p>　　土體開挖到一定高度設(shè)置頂撐。</p><p><b>　　4.4隧道基礎(chǔ)處理</b></p><p>　　土體開挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高時，澆筑300厚的水泥砂漿墊層。墊層上設(shè)置兩氈兩油防

41、水層。再進(jìn)行主體結(jié)構(gòu)施工。</p><p><b>　　4.5隧道構(gòu)筑施工</b></p><p>　　隧道構(gòu)筑施工過程，應(yīng)控制測量精度，使隧道尺寸達(dá)到設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　在隧道中央設(shè)置一道變形縫，將隧道分為兩部分施工。每段內(nèi)澆筑混凝土應(yīng)連續(xù)澆筑，變形縫處做好防水處理?；炷两涌p處設(shè)置施工縫，做好防水。</p><

42、;p>　　綁扎鋼筋時，應(yīng)注意勿使鋼筋穿透防水層，破壞防水效果。</p><p>　　4.6隧道防水及基坑回填</p><p>　　防水層施工時要嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，特別注意防水卷材間的搭接寬度。避免施工過程對防水層的破壞。</p><p>　　基坑回填時應(yīng)按照相關(guān)要求恢復(fù)管線等。最終恢復(fù)路面。</p><p><b>　　4.7

43、恢復(fù)交通</b></p><p>　　施工完畢，路面恢復(fù)以后即可恢復(fù)交通。撤除標(biāo)識語、警告牌等。</p><p>　　4.8隧道內(nèi)裝飾施工</p><p>　　隧道內(nèi)部墻、頂進(jìn)行涂料粉刷，底板采用料石鋪面。</p><p><b>　　5隧道輔助施工</b></p><p>　　5.1

44、定位測量，供水，供電，施工場地布置圖</p><p><b>　　見施工場地布置圖</b></p><p>　　5.2施工組織與管理</p><p>　　成立項(xiàng)目部，確定相關(guān)管理人員、勞務(wù)人員。確定施工工期，對人員、機(jī)械、材料進(jìn)行管理。</p><p>　　5.3施工主要工序及循環(huán)</p><p>

45、;<b>　　鋼板樁施工</b></p><p><b>　　基坑開挖與架設(shè)頂撐</b></p><p><b>　　澆筑基礎(chǔ)墊層</b></p><p><b>　　隧道外防水層施工</b></p><p><b>　　主體結(jié)構(gòu)施工</b

46、></p><p>　　5.4主要工種與勞動力組織</p><p>　　鋼筋工、木工、腳手架工、混凝土工</p><p><b>　　5.5施工進(jìn)度安排</b></p><p><b>　　保證按期完工</b></p><p>　　5.6其他施工措施及說明</p&

47、gt;<p><b>　　特殊工種憑證上崗。</b></p><p>　　加強(qiáng)風(fēng)險意識，及時發(fā)現(xiàn)排除危險源。</p><p>　　施工設(shè)備經(jīng)常檢修，保證其正常工作。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50010-2010）<

48、/p><p>　　公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D62—2004）</p><p>　　建筑基坑工程技術(shù)規(guī)范（YB9258——97）</p><p>　　建筑基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造（11SG814）</p><p>　　賀永年，劉志強(qiáng)．隧道工程．徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社．2002</p><p>　　陳忠漢，