隧道工程專業(yè)畢業(yè)設計正文

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　緒 論1</b></p><p>　　第一章洞口位置、形式選擇及檢算2</p><p>　　第一節(jié) 洞口位置的確定2</p><p>　　一、選擇洞口位置的原則2</p><p>　　二

2、、用作圖法確定進洞里程和洞口邊、仰坡開挖線3</p><p>　　第二節(jié) 洞門的選擇及其穩(wěn)定性檢算6</p><p><b>　　一、洞門的選擇6</b></p><p>　　二、洞門強度及穩(wěn)定性檢算6</p><p>　　第二章 隧道襯砌設計及強度檢算17</p><p>　　第一節(jié)

3、 隧道襯砌的類型及建筑材料17</p><p>　　一、隧道襯砌的形式17</p><p>　　二、隧道襯砌的建筑材料及要求19</p><p>　　第二節(jié) 隧道襯砌的一般構(gòu)造要求19</p><p>　　一、曲線隧道凈空加寬19</p><p>　　二、隧道縱斷面設計21</p><

4、;p>　　三、元和觀一號隧道防排水措施22</p><p>　　四、隧道襯砌的其他構(gòu)造要求23</p><p>　　第三節(jié) 隧道襯砌檢算24</p><p>　　一、襯砌檢算模型24</p><p>　　二、襯砌結(jié)構(gòu)的選擇24</p><p>　　三、圍巖壓力計算24</p><p

5、>　　四、襯砌內(nèi)力計算：25</p><p>　　第三章 施工組織設計38</p><p><b>　　第一節(jié) 概述38</b></p><p><b>　　一、隧道概況38</b></p><p><b>　　二、施工原則38</b></p>&

6、lt;p>　　第二節(jié) 工程量計算39</p><p>　　一、開挖土方量39</p><p>　　二、洞門部分工程量39</p><p>　　三、襯砌部分工程量40</p><p>　　第三節(jié) 施工進度、工期和布置40</p><p>　　一、工期進度安排40</p><p&g

7、t;　　二、施工任務劃分41</p><p>　　三、施工場地布置42</p><p>　　第四節(jié) 主要工程項目施工44</p><p><b>　　一、控制測量44</b></p><p><b>　　二、洞口工程44</b></p><p>　　三、 洞內(nèi)施工

8、46</p><p>　　第五節(jié) 施工要求及保證措施48</p><p><b>　　一、質(zhì)量目標48</b></p><p><b>　　二、質(zhì)量標準48</b></p><p>　　三、質(zhì)量保證措施51</p><p><b>　　結(jié)束語55<

9、/b></p><p><b>　　致謝56</b></p><p><b>　　參考文獻57</b></p><p><b>　　緒 論</b></p><p>　　為達到各種不同的使用目的，在山體內(nèi)或地面下修建的建筑物，統(tǒng)稱為“地下工程”。在地下工程中，用以保持

10、地下空間作為運輸孔道的，稱之為“隧道”。</p><p>　　隧道包括的范圍很大，且種類繁多，從不同角度來區(qū)分就有不同的分類方法。從隧道所處地質(zhì)條件可將隧道分為土質(zhì)隧道和石質(zhì)隧道；從埋置的深度來分，可以分為深埋隧道和淺埋隧道；從隧道所在的位置來分，可將隧道分為山嶺隧道、水底隧道和城市隧道；從隧道使用功能即用途的不同可分為交通隧道、水工隧道、市政隧道、和礦山隧道等。本畢業(yè)設計主要涉及交通隧道中鐵路隧道的設計和施工方

11、法。</p><p>　　隧道工程修建時，首先要把施工地區(qū)的地質(zhì)和水文情況勘察清楚，將勘察到的資料結(jié)合工程使用的要求，進行結(jié)構(gòu)設計和施工方法的抉擇。然后通過施工組織設計的指導，有步驟的進行施工，并在施工的過程中，隨時進行各種測量，不斷有針對性的修正支護結(jié)構(gòu)設計和施工方案，使之更趨于合理。</p><p>　　我國內(nèi)地大多是山區(qū)，地勢起伏、山巒縱橫，鐵路穿越這些地區(qū)時，往往會遇到高程障礙。而

12、鐵路限坡平緩，無法拔起所需要的高度，同時，限于地形又無法繞避，這時，開挖隧道直接穿山而過最為合理。它既可使線路順直，避免許多無謂的展線，使線路縮短，又可以減小坡度，使運營條件得以改善，從而提高牽引定數(shù)，多拉快跑。所以，在鐵路線上，尤其是在山區(qū)鐵路線上，隧道的方案常為人們所選用，修建的數(shù)目也越來越多。</p><p>　　本次畢業(yè)設計，是我們在畢業(yè)前最后的學習機會，是對大學本科學習的一個總結(jié)。它對培養(yǎng)我們這些土木工

13、程專業(yè)學生的綜合素質(zhì)、工程實踐能力和創(chuàng)新能力都起著非常重要的作用。因此，我們要對此次畢業(yè)設計給予充分重視。通過畢業(yè)設計這一專業(yè)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)土木工程專業(yè)本科生綜合應用所學基礎課、專業(yè)課和相應技能，解決具體的綜合能力和創(chuàng)新能力。</p><p>　　本設計為元和觀一號隧道，全長101米，坡度為5‰，V級圍巖。設計的主要內(nèi)容有： 確定洞門位置，隧道長度，洞門類型，洞口開挖范圍；洞門結(jié)構(gòu)設計及檢算；繪制進出口洞門圖和縱斷面

14、圖；襯砌結(jié)構(gòu)設計及檢算；繪制襯砌結(jié)構(gòu)橫斷面圖；施工方案的選擇，組織機構(gòu)設置和施工隊伍的分工；臨時工程和總體工程進度安排，監(jiān)控量測和施工控制測量；安全、質(zhì)量、工期和環(huán)境保證等措施。</p><p>　　洞口位置、形式選擇及檢算</p><p>　　第一節(jié) 洞口位置的確定</p><p>　　一、選擇洞口位置的原則</p><p>　　隧道位置

15、選定以后，隧道長度由它的兩端洞口位置確定（即隧道長度為其進出口洞門墻外表面與線路內(nèi)軌頂面標高線交點之間的距離）。</p><p>　　洞口是隧道進出的咽喉，又是隧道施工中的主要通道。洞口位置選擇是否合理，將對隧道的施工工期、造價、運營安全等有重大的影響。所以在隧道線路設計中，洞口位置的選擇是一項很重要的工作。</p><p>　　根據(jù)我國多年實踐經(jīng)驗，總結(jié)出“早進晚出”的原則，即在決定隧道

16、洞口位置時，為了確保施工、運營的安全，寧可早一點進洞，晚一點出洞，這樣雖然隧道修長了一些，卻較安全可靠。當然，并不是進洞越早越好，而應從安全等多方面比較確定。</p><p>　　理想的洞口位置應該選擇地質(zhì)條件良好，地勢開闊，施工方便，技術、經(jīng)濟合理之處。但在實際工程中難以完全滿足這些要求。為此，在選擇隧道洞口位置時應注意以下幾個原則：</p><p>　　1.洞口不宜設在埡口溝谷的中心或

17、溝底低洼處，不要與水爭路。因為，在一般情況</p><p>　　下，埡口溝谷在地質(zhì)構(gòu)造上是最薄弱的環(huán)節(jié)，常會遇到斷層帶、古坍方、沖積土等不良地質(zhì)。此外，地表流水都匯集在溝底，再加上洞口路塹開挖，破壞了山體原有的平衡，更容易引起坍方，甚至不能進洞。所以，洞口最好選在溝谷一測，讓出溝心作為泄水的通道。</p><p>　　2.洞口應避開不良地質(zhì)地段，如斷層、滑坡、巖堆、巖溶、流砂、泥石流、鹽巖

18、、多年凍土、雪崩、冰川等，以及避開地表水匯集處。</p><p>　　3.不破壞或少破壞地表坡面。當隧道線路通過巖壁陡立，基巖裸露處時，最好不刷動或少刷動原生地表，以保護山體的天然平衡。此時，洞口位置應根據(jù)具體情況，采取貼壁進洞或設置一段明洞（當山坡上有落石、掉塊而難以清除時）；或修建特殊結(jié)構(gòu)洞門，如懸臂式洞門；鋼筋混凝土錨桿洞門；洞門橋臺聯(lián)合結(jié)構(gòu)；懸臂式托盤基礎洞門；長腿式洞門等。</p><

19、;p>　　4.減少洞口路塹段長度，延長隧道提前進洞。對處于漫坡地形的隧道，其洞門位置變動范圍較大。一般應采取延長隧道的方法，以解決路塹棄及排水的困難。如工期允許，可根據(jù)“土方調(diào)配”來確定隧道洞口位置。</p><p>　　5.洞口線路宜與等高線正交。使隧道正面進入山體，洞口結(jié)構(gòu)物不致受到偏側(cè)壓力。對于傍山隧道因限于地形，有時無法與等高線正交，只能斜交進洞時，其交角不應太?。ú恍∮?5°）。并根據(jù)具

20、體情況，采取斜交進洞、臺階式正交洞門或者修建一段明洞。</p><p>　　6.當線路位于有可能被水淹沒的河灘或水庫回水影響范圍以內(nèi)時，隧道洞口標高應高出洪水位加波浪高度，以防洪水灌入隧道。</p><p>　　7.為了確保洞口的穩(wěn)定和安全，邊坡及仰坡均不宜開挖過高。過去，從單純的經(jīng)濟條件出發(fā)，把隧道洞口位置選定在所謂的隧道與明洞的等價點上。即開挖每米明塹的造價和每延米隧道的施工與運營換算

21、造價相等時的隧道“經(jīng)濟洞口”位置上。此時，往往隧道定得偏短，明塹挖得過深，邊仰坡很高。這樣，不僅施工時容易發(fā)生坍方，行車后邊坡也常常滾石掉塊，危機行車安全，最后不得不再修建明洞接長隧道。這不但增加了投資，還對施工和運營造成后患，教訓十分深刻。所以，應根據(jù)開挖控制高度及坡度來決定洞口位置。</p><p>　　8.當洞口附近遇有水溝和水渠橫跨線路時，可設置拉槽開溝的橋梁或涵洞，排泄水流。如水量較大，上述方法不能滿足

22、要求時，應修建明洞接長隧道把水引到洞頂水溝中排走。</p><p>　　9.當洞口地勢開闊，有利于施工場地布置時，可利用棄碴有計劃、有目的地改造洞口場地，以便布置運輸便道，材料堆放場，生產(chǎn)設備用地及生產(chǎn)、生活用房等。另外，在橋梁相連時，應注意防止因棄碴亂堆造成堵塞橋孔或推壞橋墩臺建筑物。</p><p>　　總之，隧道洞口位置的選擇，應根據(jù)地形、地質(zhì)條件，考慮邊坡、仰坡的穩(wěn)定，結(jié)合洞外有關

23、工程及施工難易程度，本著“早進晚出”的知道思想，全面綜合地分析確定。</p><p>　　二、用作圖法確定進洞里程和洞口邊、仰坡開挖線</p><p><b>　　1、進洞里程的確定</b></p><p>　　在洞口地形平面圖上用作圖法確定進洞里程的具體步驟為：</p><p>　?、佟⒃诙纯诘匦纹矫鎴D上找出控制等高線

24、。</p><p>　　根據(jù)表1-1選定仰坡的極限開挖高度H=13m，在隧道縱斷面圖上粗略地擬定安康端洞口里程為ZDK74+605處，定出進洞的路基標高：=5×5‰+198．81=198．84m，則：=+H=198.84+13=211.84m。為了在平面圖上查找方便，取整數(shù)=211m?？梢姌O限開挖高度H=12.16m在H〈15m的范圍之內(nèi)。</p><p>　　表1-1 洞口邊仰

25、坡控制</p><p>　　同理，假設襄樊端洞口取在里程為ZDK74+520處，則襄樊端洞口數(shù)據(jù)（極限開挖高度取15m）為：=198.44m，控制等高線標高：=+H=198.44+15=213.44m。同樣取整數(shù)：=213m，可見H=14.56m在H〈15m范圍之內(nèi)。</p><p>　?、?、在預先選定的洞口附近，以洞門墻寬度B=6.96m為距離，作對稱于線路中心線的平行線1-1和2-2，

26、如圖1.1所示。</p><p>　?、?、以仰坡坡腳至開挖高度控制點的水平距離d 為半徑，用分規(guī)沿1-1(或2-2）線移動，找出與控制等高線相切于a點(即控制點)的圓心o。其中：d＝(H－h(huán))m, h為路基面至仰坡坡腳的高度，H是仰坡的極限開挖高度。</p><p>　　從標準圖中可計算出：h=9.44m.</p><p>　　安康端洞口：d=(H－h(huán))m =(12

27、.16-9.44)×1.25=3.40m.</p><p>　　襄樊端洞口：d=(H－h(huán))m =(14.56-9.44)×1.25=6.40m.</p><p>　　④、過o點作線路中心線的垂線。</p><p>　?、?、以洞口里程至仰坡坡腳的水平距離b=3.10m（由洞門圖計算得到）為間距，作線的平行線,則線為安康端洞口里程位置(如圖1.1所示

28、)。</p><p>　　圖1.1 洞口里程的確定示意圖</p><p>　　在實際設計中，若有幾個控制點時，可根據(jù)“早進晚出”的原則，綜合考慮洞口附近的地形、工程地質(zhì)及水文地質(zhì)情況，經(jīng)詳細比較，才能最后確定洞口位置的最佳方案。</p><p>　　綜上，可以得到進口里程ZDK74+526，出口里程ZDK74+627，故隧道全長101m。</p>&

29、lt;p>　　2、繪制隧道洞口邊、仰坡開挖線</p><p>　　洞口里程確定以后，對安康端洞口：</p><p>　　仰坡坡腳標高：=+h=198.84+9.44=208m</p><p>　　邊坡坡腳標高：=198m</p><p>　　邊坡：=(210-208)×1.25=2.50m</p><p&g

30、t;　　=(209-208)×1.25=1.25m</p><p>　　仰坡：=(199-198)×1.25=1.25m</p><p>　　=(200-198)×1.25=2.50m</p><p>　　=(201-198)×1.25=3.75m</p><p>　　=(202-198)×1

31、.25=5.00m</p><p>　　=(203-198)×1.25=6.25m</p><p>　　=(204-198)×1.25=7.50m</p><p>　　=(205-198)×1.25=8.75m</p><p>　　=(206-198)×1.25=10.0m</p><

32、;p>　　=(207-198)×1.25=11.25m</p><p>　　洞門地形圖上，作與洞門墻平行相距為的1-1線交210m等高線于①點，作與洞門墻相距為的2-2線交209m等高線于②點，……，以此類推。連接a, ①,②,…,即為仰坡開挖線。同理，作與路塹坡腳線平行且相距，交等高線于各點并連接即得邊坡開挖線，如圖1.2所示。</p><p>　　圖1.2 繪制邊仰坡

33、開挖線示意圖</p><p>　　襄樊端洞口計算數(shù)據(jù)：</p><p>　　仰坡坡腳標高：=+h==198.44+9.44=208m</p><p>　　邊坡坡腳標高：=198m</p><p>　　邊坡：=(212-208)×1.25=5.00m</p><p>　　=(211-208)×1.25

34、=3.75m</p><p>　　仰坡： =(199-198)×1.25=1.25m</p><p>　　=(201-198)×1.25=2.50m</p><p>　　=(202-198)×1.25=3.75m</p><p>　　=(203-198)×1.25=5.00m</p>&l

35、t;p>　　=(204-198)×1.25=6.25m</p><p>　　=(205-198)×1.25=7.50m</p><p>　　=(206-198)×1.25=8.75m</p><p>　　=(207-198)×1.25=10.0m</p><p>　　=(200-198)×

36、;1.25=2.50m</p><p>　　襄樊端洞口邊仰坡開挖線繪制過程同上，此處不再贅述。具體邊仰坡坡開挖線見附圖。</p><p>　　第二節(jié) 洞門的選擇及其穩(wěn)定性檢算</p><p><b>　　一、洞門的選擇</b></p><p>　　元和觀一號隧道安康端洞口和襄樊端洞口均為V級圍巖，故可選翼墻式洞門，其標準

37、尺寸見附圖。</p><p>　　二、洞門強度及穩(wěn)定性檢算</p><p>　　1、洞門強度檢算的設計參數(shù)</p><p>　　安康端和襄樊端洞口附近圍巖級別均為V級，可從規(guī)范中查得檢算數(shù)據(jù)如下所示：</p><p>　　邊、仰坡坡度：1：1.25，配合V級圍巖曲墻襯砌。</p><p>　　地層容重：18 kN/&l

38、t;/p><p>　　地層計算摩擦角：=45°</p><p>　　基底摩擦系數(shù)：f=0.4</p><p>　　基底控制壓應力：[] =0.3 MPa</p><p>　　頂帽采用C20混凝土容重：=23 kN/</p><p>　　端、翼墻水泥砂漿片石容重：=22 kN/</p><p&g

39、t;　　M10號水泥砂漿砌片石容許壓應力：[] =1.5 MPa</p><p>　　M10號水泥砂漿砌片石容許拉應力：[] =0.2 MPa</p><p><b>　　2、翼墻檢算</b></p><p>　?、?、翼墻墻身截面檢算</p><p>　　I、翼墻墻背主動土壓力E</p><p>

40、　　取距翼墻基底1.0m的截面為檢算截面，計算截面寬度取1.0m（如圖1.3所示截面I）。翼墻計算高度：</p><p>　　最危險破裂面與垂直面夾角：</p><p>　　（其中＝45°，＝0.1，＝0.3508（取</p><p><b>　　由此可得：。</b></p><p>　　圖1.3 翼墻檢算條

41、帶</p><p><b>　　土壓力系數(shù)：</b></p><p><b>　　II、傾覆力矩：</b></p><p><b>　　III、穩(wěn)定力矩：</b></p><p>　　P＝[1.0×（0.3+0.2）×23-（0.4+0.5）×0.

42、3/2×23+（6.64-0.5</p><p>　　×1.0×22+（6.64-2.0）×（1.6-1.0）×22+（0.2×2.0/2+2</p><p>　　×0.4）×18] ×1.0＝11.50-3.10+135.08+61.24+3.60+14.40</p><p>

43、;<b>　?。?22.72KN</b></p><p>　　圖1.4 翼墻自重計算圖式</p><p>　?。?1.5×（0.5+6.39×0.1+0.5）-3.10×（0.5+6.49×0.1+0.5）</p><p>　　+135.08×（0.5+3.07×0.1+0.5）+61

44、.24×（1+0.3+2.32</p><p>　　×0.1+0.5）+3.6×（1.0+0.5+0.464+2/3×0.2）+14.4×</p><p>　?。?.5+1.0+0.464+0.2+0.2）</p><p>　?。?3.1-3.56+109+93.82+5.76+26.84</p>&l

45、t;p><b>　?。?44.96</b></p><p>　　IV、偏心、應力檢算：</p><p><b>　　m（滿足要求）</b></p><p>　　〈 （滿足要求）</p><p>　?、凇⒁韷捉孛鏅z算</p><p>　　I

46、、墻背主動土壓力E</p><p><b>　?。?lt;/b></p><p><b>　　II、傾覆力矩</b></p><p><b>　　III、穩(wěn)定力矩</b></p><p>　　11.5×（0.5+6.39×0.1+0.5）-3.1×（0.

47、5+6.49×0.1+0.5）+135.08×（0.5+3.07×0.1+0.5）+61.24×（1+0.3+2.32×0.1+0.5）+3.6×（1.0+0.5+0.464+2/3×0.2）+14.4×（0.5+1.0+0.464+0.2+0.2）+45.10×1.0</p><p>　　18.84-5.12+176.54

48、+124.44+7.56+34.04+90.2401.4kN﹒m</p><p>　　IV、基底偏心、應力檢算</p><p><b>　?。M足要求）</b></p><p><b>　?。M足要求）</b></p><p><b>　　V、穩(wěn)定檢算</b></p>

49、;<p>　　傾覆穩(wěn)定系數(shù)： （滿足要求）</p><p>　　滑動穩(wěn)定系數(shù)： （滿足要求）</p><p><b>　　3、端墻檢算</b></p><p>　?、佟⒍藟Ρ持鲃油翂毫</p><p>　　計算條帶取1.5圖中截面II所示。端墻計算條寬度取0.5m，據(jù)計算，計算帶高度為6.12m（也可從

50、圖中量?。嬎銞l帶中線距線路中線為3.63m。</p><p>　　b＝0.5+3.63×5﹪＝0.68m</p><p>　　a＝1.2-(0.68-0.5)×1.25-[1.1-0.5-0.3-(0.68-0.25)×0.1]</p><p><b>　　＝0.72m</b></p><p

51、><b>　　,故</b></p><p>　　圖1.5 端墻、端墻與翼墻共同作用檢算條帶示意圖 </p><p><b>　?。?.2235</b></p><p>　　(a) (b)</p><p>　　圖1.6

52、端墻檢算圖式</p><p>　　圖1.7 端墻墻背應力圖</p><p><b>　?、凇⒎€(wěn)定力矩</b></p><p><b>　?、?、傾覆力矩</b></p><p><b>　?、堋⑵?、應力檢算</b></p><p><b>　　

53、（滿足要求）</b></p><p>　　4、端墻與翼墻共同作用時穩(wěn)定性檢算</p><p>　?、佟⒍藟Ρ持鲃油翂毫</p><p>　　端墻總高度為11.0m端墻與翼墻共同作用時的計算寬度為：</p><p><b>　　﹪</b></p><p>　　a＝1.2-(0.52-

54、0.5)×1.25-[1.1-0.3-0.5-(0.72-0.25)×0.1]＝0.92m</p><p>　　圖1.8 端、翼墻共同作用墻背應力圖(KPa)</p><p><b>　　②、端墻自重</b></p><p>　　P=[（11.0-0.25）×1.1×22-1/2×0.3

55、15;0.87×22-0.21×0.87×22-1/2×0.87×0.1×0.87×22+0.6×0.25×23-1/2×0.1×0.1×23] ×1.79</p><p><b>　　=483.39kN</b></p><p><b

56、>　?、?、翼墻自重</b></p><p>　　翼墻自重的計算與設計施工要求有關，當翼墻較短時，一般要求與翼墻整體施工，其自重按整個翼墻重量計算，當翼墻較長，整體施工有困難時，可分段施工，此時可考慮最不利情況，即按第一段墻重計算，本檢算為分段施工，翼墻自重取距端墻底3m范圍內(nèi)的翼墻計算：</p><p>　　圖1.9 共同作用下翼墻自重計算示意圖</p>&

57、lt;p><b>　　由圖得：</b></p><p><b>　　KN</b></p><p><b>　　④、滑走穩(wěn)定檢算</b></p><p>　　一般僅檢算抗滑穩(wěn)定：</p><p><b>　　(滿足要求)</b></p>

58、<p>　　第二章 隧道襯砌設計及強度檢算</p><p>　　第一節(jié) 隧道襯砌的類型及建筑材料</p><p><b>　　一、隧道襯砌的形式</b></p><p>　　隧道開挖以后，坑道周圍地層原有的平衡遭到破壞，引起坑道的變形甚至崩塌。因此，除了巖體完整而又不易分化的穩(wěn)定巖層中，可以只開成毛洞以外，其他在所有的地層中的隧道

59、，都需要修建支護結(jié)構(gòu)，即襯砌。支護的方式有：外部支護，即從外部支撐著坑道的圍巖（如模筑混凝土整體式襯砌、磚石襯砌、裝配式襯砌、噴射混凝土支護等）；內(nèi)部支護，即對圍巖進行加固以提高其穩(wěn)定性（如錨桿支護、壓入漿液等）；混合支護，即內(nèi)部與外部支護同時采用的襯砌（如噴錨支護）。從襯砌施工工藝方面將隧道襯砌的形式分為以下4類：</p><p>　　1、整體式模筑混凝土襯砌</p><p>　　它是指

60、就地灌筑混凝土襯砌，也稱模筑混凝土襯砌。其工藝流程為：立?！嘀B(yǎng)生—拆模。模筑襯砌的特點是：對地質(zhì)條件的適用性較強，易于按需要成形，整體性好，抗?jié)B性強，并適用于多種施工條件，如可用木模板、鋼模板或襯砌模板臺車等。</p><p><b>　　2、裝配式襯砌</b></p><p>　　裝配式襯砌是將襯砌分成若干塊件，這些構(gòu)件在現(xiàn)場或工廠預制，然后運到坑道內(nèi)用機械將

61、它們拼裝成一環(huán)接著一環(huán)的襯砌，這種襯砌到的特點是：拼裝成環(huán)立即受力，便于機械化施工，改善勞動條件，節(jié)省勞力。目前多在使用盾構(gòu)法施工的城市地下鐵道中采用。</p><p><b>　　3、噴錨支護</b></p><p>　　噴射混凝土是以壓縮空氣為動力，將摻有速凝劑的混凝土拌和料與水匯合成為漿狀，噴射到坑道的巖壁上凝結(jié)而成的。當巖壁不夠穩(wěn)定時，可加設錨桿、金屬網(wǎng)和鋼架

62、，這樣構(gòu)成的一種支護形式，簡稱為“噴錨支護”。</p><p>　　噴錨支護是一種符合巖體力學原理的支護方法，它與圍巖密貼、支護及時、柔性好，同時封閉了圍巖壁面，防止分化，并能封閉圍巖的張性裂隙和節(jié)理，提高圍巖的固有強度,控制圍巖的變形，它能充分調(diào)動圍巖本身的自穩(wěn)能力，從而更好地起到支護作用。另外，噴錨支護有效地利用了洞內(nèi)凈空，提高了作業(yè)的安全性和作業(yè)效率，并能適應軟弱和膨脹性地層中的隧道開挖，還能用于整治塌方和

63、隧道襯砌的裂損。</p><p>　　噴錨支護包括錨桿支護、噴射混凝土支護、噴射混凝土與錨桿聯(lián)合支護、噴射混凝土鋼筋網(wǎng)聯(lián)合支護、噴射混凝土與錨桿及鋼筋網(wǎng)聯(lián)合支護、噴射鋼纖維混凝土支護、噴射鋼纖維混凝土錨桿聯(lián)合支護。</p><p>　　噴錨支護是目前常用的一種圍巖支護手段，適用于各種圍巖地質(zhì)條件，但是若作為永久襯砌，一般考慮在Ⅰ、Ⅱ級圍巖良好、完整、穩(wěn)定、的地段中采用。</p>

64、<p>　　在某些不良地質(zhì)、大面積涌水地段和特殊地段很難成形，不宜采用噴錨支護作為永久襯砌。地下水發(fā)育或大面積淋水地段，噴射混凝土很難成形，且即使成形，其強度與圍巖的粘結(jié)力無法保證，錨桿與圍巖的粘結(jié)或錨固力也極難保證，難于發(fā)揮噴錨支護所應有的作用。膨脹性圍巖和不良地質(zhì)圍巖，如黏土質(zhì)膠結(jié)的砂巖、粉砂巖、泥巖等軟巖，開挖后極易風化、潮解，遇水泥化、軟化、膨脹，造成較大的圍巖壓力，穩(wěn)定性極差，甚至流坍。堆積層、破碎帶等不良地質(zhì)，

65、往往有水，施工時缺乏足夠的自穩(wěn)能力和一定的穩(wěn)定時間。這樣，錨桿無法同膨脹性圍巖和有水堆積層、破碎帶形成可靠的黏結(jié)，噴射混凝土與圍巖面也很難形成良好的黏結(jié)。因此，噴錨支護就難于阻止圍巖的迅速變形和通過噴錨支護形成可靠、穩(wěn)定的承載圈。</p><p>　　不宜采用噴錨支護單獨作為永久襯砌的情況有：對襯砌有特殊要求的隧道或地段，如洞口地段，要求襯砌內(nèi)輪廓很整齊、平整；輔助坑道或其他隧道與主隧道的連接處及附近地段；有很高

66、的防水要求的隧道；圍巖及覆蓋太薄，且其上已有建筑物，不能沉落或拆除者等；地下水有侵蝕性，可能造成噴射混凝土和錨桿材料的腐蝕；最冷月平均氣溫低于-5℃的凍害地段。</p><p><b>　　4、復合式襯砌</b></p><p>　　復合式襯砌不同于單層厚壁的模筑混凝土襯砌，它把襯砌分成兩層或兩層以上，可以是同一種形式、方法、和材料施工的，也可以是不同形式、方法、時間

67、和材料制作的。目前多數(shù)都是外襯和內(nèi)襯兩層。按內(nèi)外襯的組合情況可以分為：①噴錨支護與混凝土襯砌；②噴錨支護和噴射混凝土襯砌；③可縮性鋼拱架（或隔柵鋼構(gòu)拱架）噴射混凝土與混凝土襯砌；④裝配式襯砌與混凝土襯砌。目前最通用的是外襯是噴錨支護，內(nèi)襯是整體式混凝土襯砌。</p><p>　　復合式襯砌是先在開挖好的洞壁表面噴射一層早強的混凝土（有時也同時施作錨桿、鋼筋網(wǎng)或局部鋼筋網(wǎng)），凝固后形成薄層柔性支護結(jié)構(gòu)（初期支護）。

68、它可以滿足初期支護施作及時、剛度小易變形的要求，且與圍巖密貼，從而能保護圍巖和加固圍巖，促使圍巖的應力調(diào)整，充分發(fā)揮圍巖的自承作用。它既能容許圍巖有一定的變形，又能限制圍巖產(chǎn)生有害變形。其厚度多在5～20cm之間，一般待初期支護與圍巖變形基本穩(wěn)定后再施作內(nèi)襯，通常為就地灌筑混凝土襯砌（二次襯砌）。二次襯砌完成后，襯砌內(nèi)表面光滑平整，可以防止外層風化，裝修內(nèi)壁，增強安全感。為了防止地下水流入或滲入隧道內(nèi)，可以在外襯和內(nèi)襯之間設防水層，其材

69、料可采用軟聚氯乙烯薄膜、聚氯乙烯片、聚乙烯等防水卷材，或用噴涂乳化瀝青及“881”等防水劑?？傊?，復合式襯砌是一種較為合理的結(jié)構(gòu)形式，適用于多種圍巖地質(zhì)條件，有其廣闊的發(fā)展前途。</p><p>　　二、隧道襯砌的建筑材料及要求</p><p>　　修建隧道襯砌的材料，應具有足夠的強度和耐久性，在某些環(huán)境中，還必須具有抗凍、抗?jié)B和抗侵蝕性。此外，還應滿足就地取材、降低造價、施工方便及易于機

70、械化施工等要求。常用的隧道襯砌材料有：混凝土與鋼筋混凝土，隧道工程所用的混凝土強度等級不應低于C15，當最冷月平均溫度低于-15℃的地區(qū)及受凍害影響的隧道，宜采用整體式混凝土襯砌，混凝土強度等級應適當提高，洞門用混凝土整體灌筑，其強度等級不應低于C20。鋼筋混凝土材料主要用在洞門、明洞襯砌級地震區(qū)、偏壓、通過斷層破碎帶或淤泥、流沙等不良地質(zhì)地段的隧道襯砌中，其強度等級對于襯砌段不應低于C20，對于洞門不應低于C15。片石混凝土，為了節(jié)省

71、水泥，在巖層較好地段的邊墻襯砌可采用片石混凝土。石料和混凝土預制塊，用強度等級不低于M10的水泥砂漿砌筑襯砌。噴射混凝土，其強度等級采用C20，所以的水泥應優(yōu)先采用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，也可采用礦渣硅酸鹽水泥，必要時可采用特種水泥。錨桿，錨桿的桿體易用20MnSi，也可采用Q235鋼筋，縫管式錨桿宜采用16MnSi鋼管，亦可采用Q235鋼管，錨桿直徑宜為18～22mm。</p><p>　　第二節(jié) 隧道襯

72、砌的一般構(gòu)造要求</p><p>　　一、曲線隧道凈空加寬</p><p><b>　　1、曲線隧道加寬</b></p><p>　　內(nèi)側(cè)加寬：＝＋＝＋2.7(cm)</p><p>　　外側(cè)加寬：＝＝(cm)</p><p>　　總加寬： ＝＋＋＝＋2.7(cm)</p><

73、;p>　　式中 ：—曲線外軌超高值，其最大值不超過15cm,且＝（cm），其中為鐵路遠期行車速度。在本隧道設計中：R=2000m，=120km/h，可得：</p><p>　　=8450/2000+2.7×5.472=19cm 取20cm。</p><p>　　圖2.1 曲線地段隧道加寬平面示意圖</p><p>　　圖2.2 曲線地段隧道加寬橫段

74、面示意圖</p><p>　　2、曲線隧道中線與線路中線偏移距離</p><p>　　從以上計算可知，曲線隧道內(nèi)外側(cè)加寬值不同，（內(nèi)側(cè)加寬大于外側(cè)加寬），斷面</p><p>　　加寬后，隧道中線應向曲線內(nèi)側(cè)偏移一個d值。</p><p>　　隧道中線與線路中線偏移距離d為：</p><p>　　d=(-)=(16.8

75、0-2.20)=7.3 (cm) d取7cm。</p><p>　　關于W和d的取值也可直接從規(guī)范表中查得。</p><p><b>　　二、隧道縱斷面設計</b></p><p>　　為了保證隧道內(nèi)行車能安全平順地行駛，機車能夠牽引足夠的列車重量，同時考慮將隧道內(nèi)的水順利排出洞外以及通風要求等因素，必須對隧道內(nèi)線路的縱斷面進行合理設計。隧

76、道縱斷面設計的主要內(nèi)容包括選定隧道內(nèi)線路的坡道形式、坡度大小、坡段長度和坡段間的銜接。 </p><p><b>　　1、 坡道形式</b></p><p>　　隧道處于地層之內(nèi)，除了地質(zhì)有變化時以外，線路的坡形本來不受什么限制，用不著采用復雜多變的形式。一般可采用簡單的單坡形或不復雜的人字坡形，如圖2.3所示。</p><p>　　單坡多用于

77、線路的緊坡地段或是展線的地區(qū)，因為單坡可以爭取高程、拔起或降落一定的高度。此外，單坡隧道兩洞口的高程差較大，由此產(chǎn)生的氣壓差和熱位差也大，能促進洞內(nèi)的自然通風。但坡道的優(yōu)點還有施工及測量上都比較方便。它的缺點是在施工階段，下坡進洞的一端，出于上部的水自然地流向下部開挖工作面，使開挖工作受到干擾，不但需要隨時抽水外排，而且影響到電爆破的絕緣質(zhì)量；運渣時，空車下坡重車上坡，運輸效率低。本設計就采用單坡形式。</p><p

78、><b>　　圖2.3 坡道形式</b></p><p><b>　　2、坡度大小</b></p><p>　　對于線路來說，考慮到運營效率，應具有良好的行車條件，線路的坡度以平坡為最好。但是，天然地形是起伏不定的，為了能適應天然地形的形狀以減少工程數(shù)量，需要隨著地形的變化設置與之相適應的線路坡度。但坡度不能太大，若坡度超過了線路最大允許的

79、限制坡度，機車的牽引能力達不到，不是列車爬不上去，就是必須減輕列車的牽引重量。所以設計坡度時，注意應不超過限制坡度(按照線路等級規(guī)定的限制最大坡度)。</p><p>　　另一方面，考慮到隧道排水的需要，除了最大坡度限制以外，還要限制最小坡度。因為隧道內(nèi)的水全靠排水溝向外流出，如果隧道坡度設計為平坡，那么很長的水溝，按照流水的坡度要求，勢必溝槽很深，這是比較難于設置的，有時甚至是不可能的?！惰F路隧道設計規(guī)范》規(guī)定

80、，隧道內(nèi)線路不得設置為平坡，最小的允許坡度應不小于3‰，在最冷月平均氣溫低于-5℃的地區(qū)和地下水發(fā)育的隧道宜適當加大坡度。</p><p><b>　　3 、坡段長度</b></p><p>　　隧道內(nèi)線路的坡形單一，但不宜把坡段定得太長，尤其是單坡隧道，列車上坡將會使機車疲勞或超負荷。而在下坡時，由于坡段過長，制動時間過久，將使燃油失效，以致剎車失靈，發(fā)生溜車事故。

81、如果隧道很長，又不想改動坡度，可以設置緩坡段，給機車一個緩和時間。這將有利于列車的安全運行。</p><p><b>　　4、坡段聯(lián)接</b></p><p>　　為了行車平順，兩個相鄰坡段坡度的代數(shù)差值不宜太大。因為坡差太大會引起車輛間仰俯不一，車鉤受到扭力，容易發(fā)生斷鉤。因此在設計坡度時，坡間的代數(shù)差要有一定的限制。從安全的觀點出發(fā)，兩坡段間的代數(shù)差之不應大于重車

82、方向的限坡值。</p><p><b>　　其中 =-</b></p><p>　　式中 ——設計中允許采用的最大坡度；</p><p>　　——按照線路等級規(guī)定的限制最大坡度；</p><p>　　——曲線阻力折算的坡度折減量。</p><p>　　三、元和觀一號隧道防排水措施</

83、p><p>　　根據(jù)工程原始地質(zhì)資料，并結(jié)合工程實際和鐵路隧道設計規(guī)范，在隧道中部襯砌內(nèi)部設雙側(cè)排水溝、彈簧軟管盲溝（如圖2.4所示）。另外，由于隧道所處地區(qū)降水相對較多，還必須做好洞頂防排水，有利于防止地表水沖刷邊仰坡和隔斷地表水對隧道圍巖內(nèi)水的補給。此外，還務必做好洞門的排水，在洞門的端墻、翼墻和邊仰坡上設置排水設施，詳細情況參看附圖VII。</p><p>　　為保證隧道襯砌、通信信號、

84、供電線路和軌道等設備正常使用，隧道襯砌應根據(jù)要求采取防水措施。可在初期支護和預留變形量之間設置一層PVC防水板。變形縫和施工縫處設置止水帶。</p><p><b>　　圖2.4 天溝 </b></p><p>　　圖2.5 彈簧軟管盲溝</p><p>　　四、隧道襯砌的其他構(gòu)造要求</p><p>　　1、隧道洞

85、口段，比隧道中段受力復雜，除了受有橫向的豎直與水平荷載以外，還受有縱向的推力荷載。所以，規(guī)范規(guī)定隧道洞口段應設置加強襯砌，并宜與洞身整體砌筑，其長度應根據(jù)地質(zhì)、地形等條件確定，一般單線隧道洞口應設置不小于5m長的模筑混凝土襯砌。</p><p>　　2、圍巖較差段的襯砌應向圍巖較好地段延伸5～10m。</p><p>　　3、偏壓襯砌段延伸至一般襯砌段內(nèi)5m以上。</p>&

86、lt;p>　　4、不設仰拱的隧道應做底板，單線隧道其厚度不得小于20cm。</p><p>　　5、對襯砌有不良影響的硬軟地層分界處，應設置變形縫。</p><p>　　6、電力牽引的隧道，其長度大于2000m及位于隧道群地段和車站兩端時，為了使接觸網(wǎng)有良好的工作和維修條件，應根據(jù)需要設置接觸網(wǎng)補償下錨的襯砌段。</p><p>　　7、運營通風洞、聯(lián)絡通道等

87、與主隧道連接處的襯砌設計應做加強處理。</p><p>　　第三節(jié) 隧道襯砌檢算</p><p><b>　　一、襯砌檢算模型</b></p><p>　　目前采用的地下結(jié)構(gòu)設計方法可以歸納為以下4種設計模型：</p><p>　　1、工程類比法：參照過去隧道工程實踐經(jīng)驗的經(jīng)驗設計法；</p><p&

88、gt;　　2、以現(xiàn)場量測和實驗室試驗為主的實用設計方法，例如以洞周位移量測值為根據(jù)的收斂—約束法；</p><p>　　3、作用與反作用模型，即荷載—結(jié)構(gòu)模型，例如彈性地基圓環(huán)計算和彈性地基框架計算等計算法；</p><p>　　4、連續(xù)介質(zhì)模型，包括解析法和數(shù)值法。數(shù)值計算法目前主要是有限單元法。</p><p>　　各種設計模型或方法各有其適用的場合，也各有自身

89、的局限性。由于地下結(jié)構(gòu)的設計受到各種復雜因素的影響，因此經(jīng)驗設計法往往占據(jù)一定的位置。</p><p>　　從各國的地下結(jié)構(gòu)設計實踐看，目前在設計隧道的結(jié)構(gòu)體系時，主要采用兩類計算模型：第一類模型是以支護結(jié)構(gòu)作為承載主體，圍巖作為荷載主要來源，同時考慮其對直支護結(jié)構(gòu)的變形起約束作用；第二類模型則相反，是以圍巖為承載主體，支護結(jié)構(gòu)則約束和限制圍巖向隧道內(nèi)變形。第一類模型又稱為傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)力學模型，它將支護結(jié)構(gòu)和圍巖分

90、開來考慮，支護結(jié)構(gòu)是承載主體，圍巖作為荷載的來源和支護結(jié)構(gòu)的彈性支承。第二類模型又稱為現(xiàn)代的巖體力學模型，它是將支護結(jié)構(gòu)與圍巖視為一體，作為共同承載的隧道結(jié)構(gòu)體系，故又稱為圍巖—結(jié)構(gòu)模型或復合整體模型。</p><p>　　本隧道襯砌內(nèi)力計算采用結(jié)構(gòu)力學模型。</p><p><b>　　二、襯砌結(jié)構(gòu)的選擇</b></p><p>　　元和觀一

91、號隧道，圍巖級別為V級，所以采用噴錨支護，復合式襯砌。初期支護采用：開挖后打入2.5m長的錨桿，在圍巖破碎段鋪設鋼筋網(wǎng)，然后噴混凝土。二次襯砌采用筑模臺車澆筑而成，厚度為35cm。</p><p>　　初期支護：需在拱、墻位置設置錨桿，錨桿長度為2.5m，間距為0.9m，并且在拱墻、仰拱鋪設鋼筋網(wǎng)，在必要時要鋪設鋼拱架。</p><p>　　二次襯砌：V級圍巖二次襯砌35cm,為曲墻式襯砌

92、。</p><p><b>　　三、圍巖壓力計算</b></p><p>　　計算圍巖壓力的公式：。式中的為圍巖重度；為圍巖級別，V級圍巖=5； </p><p><b>　　圍巖豎向壓力q：</b></p><p><b>　　圍巖水平壓力：</b></p>&

93、lt;p><b>　　四、襯砌內(nèi)力計算：</b></p><p>　　圖2.4 襯砌單元劃分</p><p><b>　　圖2.5 圍巖壓力</b></p><p>　　根據(jù)工程類比法采用:初襯20cm厚,二襯35cm厚。本設計采用結(jié)構(gòu)力學的彈性鏈桿法進行內(nèi)力計算，運算過程采用FORTRAN語言編寫的程序。</

94、p><p>　　由《鐵路隧道設計規(guī)范》可知，單線電氣化鐵路在進行節(jié)點化分時，要不少于16</p><p>　　個單元，在本設計中，把V級圍巖襯砌劃分為22個單元,如圖2.4所示。</p><p>　　1.襯砌內(nèi)力計算參數(shù)如下所示。</p><p>　　表3.1 襯砌計算參數(shù)</p><p>　　表3.2 計算輸入數(shù)據(jù)<

95、;/p><p>　　2、用FORTRAN程序計算襯砌內(nèi)力如下：</p><p>　　數(shù)據(jù)輸入格式(數(shù)據(jù)輸入.DAT)：</p><p>　　23 23 2.8e10 40.69 135.62 2.0e8 2.0e8 0.827</p><p>　　2.501 8.345 1 0 1 1 0.827</p>

96、<p>　　2.582 7.730 0 1 1 1 0.716</p><p>　　2.635 7.115 0 1 1 1 0.661</p><p>　　2.732 6.500 0 1 1 1 0.517</p><p>　　2.807 5.885 0 1 1 1 0.500</p><

97、p>　　2.863 5.270 0 1 1 1 0.417</p><p>　　2.899 4.655 0 1 1 1 0.350</p><p>　　2.864 3.441 0 1 1 1 0.350</p><p>　　2.663 2.234 0 1 1 1 0.350</p><p>

98、;　　2.050 1.030 0 1 1 1 0.350</p><p>　　1.057 0.231 1 1 1 1 0.350</p><p>　　0.000 0.000 1 1 1 1 0.350</p><p>　　-1.057 0.231 1 1 1 1 0.350</p><p>　　

99、-2.050 1.030 0 1 1 1 0.350</p><p>　　-2.663 2.234 0 1 1 1 0.350</p><p>　　-2.864 3.441 0 1 1 1 0.350</p><p>　　-2.899 4.655 0 1 1 1 0.350</p><p>　　

100、-2.863 5.270 0 1 1 1 0.417</p><p>　　-2.807 5.885 0 1 1 1 0.500</p><p>　　-2.732 6.500 0 1 1 1 0.517</p><p>　　-2.635 7.115 0 1 1 1 0.661</p><p>　　

101、-2.582 7.730 0 1 1 1 0.716</p><p>　　-2.501 8.345 1 0 1 1 0.827</p><p>　　襯砌內(nèi)力輸出(內(nèi)力輸出.DAT)：</p><p><b>　　1STEP</b></p><p>　　NO. X-DISP. Y-DISP.

102、 X-SPRING Y-SPRING R-DISP.</p><p>　　1 .000000 .000003 1 .000003</p><p>　　2 .000000 .000003 0 .000003</p><p>　　3 .000000 .000003 0 .00

103、0003</p><p>　　4 .000000 .000003 0 .000003</p><p>　　5 .000000 .000003 0 .000003</p><p>　　6 .000000 .000003 0 .000003</p><p&

104、gt;　　7 .000001 .000003 0 .000003</p><p>　　8 .000001 .000003 0 .000003</p><p>　　9 .000001 .000003 0 .000003</p><p>　　10 .000001

105、 .000004 0 .000004</p><p>　　11 .000000 .000004 1 .000004</p><p>　　12 .000000 .000005 1 .000005</p><p>　　13 .000000 .000004 1

106、 .000004</p><p>　　14 -.000001 .000004 0 .000004</p><p>　　15 -.000001 .000003 0 .000003</p><p>　　16 -.000001 .000003 0 .000003</p>

107、<p>　　17 -.000001 .000003 0 .000003</p><p>　　18 .000000 .000003 0 .000003</p><p>　　19 .000000 .000003 0 .000003</p><p>　　20

108、 .000000 .000003 0 .000003</p><p>　　21 .000000 .000003 0 .000003</p><p>　　22 .000000 .000003 0 .000003</p><p>　　23 .000000 .000003

109、 1 .000003</p><p><b>　　2STEP</b></p><p>　　NO. X-DISP. Y-DISP. X-SPRING Y-SPRING R-DISP.</p><p>　　1 .000000 .000003 0 .000003</p><p

110、>　　2 .000000 .000003 1 .000003</p><p>　　3 .000000 .000003 1 .000003</p><p>　　4 .000000 .000003 1 .000003</p><p>　　5 .000000

111、 .000003 1 .000003</p><p>　　6 .000000 .000003 1 .000003</p><p>　　7 .000000 .000003 1 .000003</p><p>　　8 .000000 .000003 1 .0

112、00003</p><p>　　9 .000000 .000003 1 .000003</p><p>　　10 .000000 .000003 1 .000003</p><p>　　11 .000000 .000003 1 .000003</p><

113、;p>　　12 .000000 .000004 0 .000004</p><p>　　13 .000000 .000003 1 .000003</p><p>　　14 .000000 .000003 1 .000003</p><p>　　15 .00

114、0000 .000003 1 .000003</p><p>　　16 .000000 .000003 1 .000003</p><p>　　17 .000000 .000003 1 .000003</p><p>　　18 .000000 .000003

115、 1 .000003</p><p>　　19 .000000 .000003 1 .000003</p><p>　　20 .000000 .000003 1 .000003</p><p>　　21 .000000 .000003 1 .000003</

116、p><p>　　22 .000000 .000003 1 .000003</p><p>　　23 .000000 .000003 0 .000003</p><p><b>　　3STEP</b></p><p>　　NO. X-DISP. Y-DIS

117、P. X-SPRING Y-SPRING R-DISP.</p><p>　　1 .000000 .000003 0 .000003</p><p>　　2 .000000 .000003 0 .000003</p><p>　　3 .000000 .000003 0 .

118、000003</p><p>　　4 .000000 .000003 0 .000003</p><p>　　5 -.000001 .000003 0 .000003</p><p>　　6 -.000001 .000003 0 .000003</p><

119、p>　　7 .000000 .000003 0 .000003</p><p>　　8 .000000 .000003 1 .000003</p><p>　　9 .000000 .000003 1 .000003</p><p>　　10 .000000

120、 .000003 1 .000003</p><p>　　11 .000000 .000003 0 .000003</p><p>　　12 .000000 .000004 0 .000004</p><p>　　13 .000000 .000003 0