隧道整体工程设计与分析毕业论文.docx

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1、隧道整体工程设计与分析毕业论文目录第一章 工程概述-1-1.1 工程地质条件-1 -1.1.1 地形地貌-1 -1.1.2 地层岩性-1 -1.1.3 区域地质构造-1 -1.1.4 地震情况-1 -1.1.5 水文地质条件-1 -1.1.6 隧道围岩分类-1-1.1.7 围岩物理力学性质指标-2-1.2 工程地质评价-2-1.3 隧道设计说明设计标准及遵循规范-2-第二章 隧道整体设计-4-2.1 一般规定与设计原则-4-2.1.1 一般规定-4-2.1.2 设计原则-4-2.2 隧道横断面设计原则-4-2.3 隧道建筑限界-5-2.4 隧道衬砌内轮廓设计-6-第三章洞门设计-7-3.1 洞

2、口地质条件-7-3.2 洞门的设计方案-7-3.2.1 洞门形式的选择-7-3.2.2 洞门构造要求-7-3.2.3 验算满足条件-8-3.3 洞门结构设计计算-9-3.3.1 计算参数-9-3.3.2 建筑材料的容重和容许应力-9 -3.3.3 洞门各部尺寸拟定-9-3.4 洞门验算-9-3.4.1 洞门土压力计算-9-3.4.2 抗倾覆验算-11-3.4.3 抗滑动验算-12-3.4.4 基底合力偏心矩验算-13-3.4.5 墙身截面偏心矩及强度验算-13 -3.5 洞口边坡锚固设计-14-第四章 隧道洞身初期支护设计-15-4.1 支护形式的选择及参数确定-15-4.2 IV、V级围岩的

3、初期支护设计-15-4.2.1 隧道的宽度片与高度Ht确定-15-4.2.2 判断隧道深、浅埋-15-4.2.3 隧道围岩压力计算-16-4.3 锚喷支护的计算与设计-20-4.3.1 计算 Pi，Pa，Q及 Uar - 20 -4.3.2 V级围岩段锚喷支护设计-26-4.3.3 IV级围岩段锚喷支护设计-31 -4.3.4 构造要求-35-第五章 二衬设计计算-36-5.1 V级围岩二衬受力计算与配筋设计-36 -5.2 IV级围岩二衬受力计算与配筋设计-46-第六章 钻孔爆破开挖-59-6.1 爆破材料的选取-59-6.2 V级围岩爆破开挖-59-6.3 IV级围岩爆破开挖-59-6.3

4、.1 炮眼直径的确定-59-6.3.2 炮眼深度的确定-60-6.3.3 炸药消耗量计算-60-第七章 隧道防排水设计-63.7.1 隧道防排水的一般规定-63-7.1.1 高速公路隧道防排水规定-63-7.1.2 隧道内排水规定-63-7.1.3 路面结构底部排水设施规定-63-7.1.4 隧道衬砌外排水设施规定-64-7.2 隧道防水的总体布置-64-7.3 洞门截排水设计-64-7.4 洞顶截水天沟设计-64-7.5 隧道复合式衬砌防水设计-65-7.6 洞内防排水设计-65-7.7 变形缝和施工缝处理-66-7.8 洞内外排水衔接-66-7.9 治水过程中的环境问题-66 -第八章 施

5、工组织设计-67-8.1 工程概况-67-8.2 预定目标承诺-67 -8.3 编制说明-67-8.4 工程施工总体部署-68 -8.4.1 施工原则-68-8.4.2 施工主要对策-68-8.5 施工指导思想-69-8.6 隧道工程的施工顺序-69 -8.7 工程质量和工期的保证措施-69-8.7.1 质量保证措施-69-8.7.2 工期保证措施-71 -8.8 质量、安全保证体系-71 -8.8.1 质量保证体系-71 -8.8.2 安全保证体系-72-8.9 施工方案和施工方法-72-8.9.1 工程区段的划分-72-8.9.2 具体施工方法-72-8.9.3 钻爆施工-73-8.9.4

6、 劳动力安排-74 -8.9.5 洞内装饰-74-8.10 隧道防坍预防措施-74-第九章 动态设计与信息化施工-76-9.1 地质预报-76-9.2 监控量测-76-9.3 隧道动态设计和信息化施工-77 -第十章结论-78-参考文献-79-致 谢-80.第一章工程概述1.1 工程地质条件1.1.1 地形地貌隧道位于宿豫县蔡集桥乡玉皇村西100m处，进口桩号K42+160,出口桩号K42+295,隧道全长135m。隧址区属中低山地貌，隧道进口段基岩直接出露。山坡坡度20。30 ,地面标高在255.00293.50m之间，相对高差38.50m。山脊走向与等高线基本垂直，山脊上部较陡，下部较缓；

7、进口较缓，出口较陡。1.1.2 地层岩性隧址区分布的地层主要为白垩系上统(K2)细沙岩夹薄层泥岩。黄褐色一棕红色,泥质一细粒结构，厚度状构造。全强风化岩体，节理裂隙不发育，呈微张状，岩体呈块状-碎石状；弱风化岩体，节理不发育，呈闭合状，岩体呈巨块状。LL3区域地质构造隧址区属秦岭构造带东段，段裂构造不发育。岩层产状17。Z18 ,洞走向与岩层走向夹角为1 0见有一组节理，产状为：325 N68 ;平均每米一条。节理等结构面组合易在拱顶及侧壁形成不稳定砌型体。1.1.4 地震情况根据1： 400万中国地震动参数区划图(GB18306-2001),隧址区的地震基本烈度小于VI度；勘探区地震动峰值加

8、速度为0.05go1.1.5 水文地质条件隧址区地下水以基岩裂隙为主，赋水性相对贫乏，主要由大气降水补给，施工期间未见地下水。1.1.6 隧道围岩分类隧道围岩类别的划分，原则上按公路工程地质勘察规范(JTJ06498)进行，根据工程地质与水文地质调绘，结合钻探、岩土测试及浅层地震纵波波速值等综合分析，可划分为H、HI、IV类围岩。在进出洞口段及左线中部，地形条件差、地质条件复杂，洞顶板厚度薄，为第四系冲洪积、残坡积土层及强弱风化层，受构造作用影响，岩层破碎，呈碎石状压碎结构,施工建设条件差，划分为n类围岩；块石碎石状结构状页岩，划分为ni类围岩；在洞身顶覆盖层较厚段，为强微风化页岩，岩体相对完

9、整，呈块状砌体结构，划分为w类围U-ITT o1.1.7 围岩物理力学性质指标依据公路工程地质勘察规范（JTJ06498）附录F,现推荐各类围岩的物理力学性质指标表表1.1各类围岩的物理力学性质指标表围岩类别密度(KN/m3)弹性抗力系数KMPa/m弹性模量E（静态）Gpa泊松比计算摩擦角（P （）摩擦系数（坛工与围岩）I1.7010010.50300.25II2.0010020.45310.3III2.2020020.35430.3IV2.5050050.30550.5V2.701200200.20670.61.2 工程地质评价1、右线进出洞口稳定性评价进洞口段岩体均为全一强风化细砂岩。风化

10、强烈，裂隙较发育，稳定性较差，出口处围岩顶板较薄，开挖施工不当易坍塌，地表水易渗入洞。（1）主洞围岩稳定性评价洞身围岩主要划分为II、III类围岩。n类围岩稳定性差，洞室施工拱部支护不当时，易产生打坍塌及侧壁失稳现象，雨季有降水渗入时，有滴水现象及局部有线状水流渗入。in类围岩节理裂隙等结构面组合易在拱顶及侧壁形成不稳定楔形体，围岩稳定性一般，洞室施工拱部支护不当时，可能发生坍塌，侧壁有时失去稳定性，属弱透水层，岩体中可出现滴水现象（一般渗流）。（2）围岩特征全一强风细化沙夹泥岩，节理裂隙较发育，多呈微张状，局部泥质充填，呈碎石状松散结构一块石状镶嵌结构。RQD=60%o1.3 隧道设计说明设

11、计标准及遵循规范1 .本隧道所处路段为双向两车道高速公路，隧道建筑限界按100km/h行车速度确定。2 .本隧道施工图设计按初步设计批复意见进行优化。3 .地质资料采用垄溪隧道工程地质勘察报告4 .遵循规范公路隧道设计规范JTG D70-2004；公路隧道通风照明设计规范JTJ026.1-1999；公路工程技术标准JTJ001-97。公路工程抗震设计规范JTJ004-89锚喷混凝土支护技术规范GBJ86-85地下工程防水技术规范GB50108-2001建筑灭火器配置设计规范GBJ140-90建筑电气设计技术规范JGJ16-83电气装置安装工程施工及验收规范GB50254.96GB50259-9

12、6第二章隧道整体设计2.1 一般规定与设计原则2.1.1 一般规定隧道设计应满足公路交通规划的要求，其建筑限界、断面净空、隧道主体结构以及通风、照明等设施，应按公路工程技术标准进行设计。当近期交通量不大时，可采取一次设计分期修建。2.1.2 设计原则(1)在地形、地貌、地质、气象、社会人文和环境等调查的基础上，综合比选隧道各轴线方案的走向、平纵线形、洞口位置等，提出推荐方案。(2)地质条件很差时，特长隧道的位置应控制路线走向，以避免不良地质地段；长隧道的位置亦尽可能避开不良地质地段，并与隧道的走向综合考虑；中、短隧道可服从路线走向。(3)根据公路等级和设计速度的确定车道数和建筑限界。在满足隧道

13、功能和结构良好的情况下，确定经济合理的断面内轮廓。(4)隧道内外平、纵线形应协调，以满足行车的安全、舒适要求。(5)根据隧道长度、交通量及其构成、交通方向以及环保要求等，选择合理的通风方式，确定通风、照明、交通监控等要点设施的设置规模。必要时特长隧道应做防火专项设计。(6)应结合公路等级、隧道长度、施工方法、工期和营运要求，对隧道内外排水系统、消防结合系统、辅助通道、弃渣处理、管道设施、交通工程措施、环境保护等作综合考虑。(7)当隧道与相邻建筑物互有影响时，应在设计与施工中采取必要的措施。2.2 隧道横断面设计原则隧道横断面设计原则如下所示：(1)隧道限界高度高速公路、一级公路、二级公路取5m

14、；三、四级公路取4.5m。(2)余宽设置当设置检修道和人行道时，不设余宽；当不设置检修道或人行道时，应设不小于25cm的余宽。(3)隧道路面横坡当隧道为单向交通时，应取单面坡，当隧道为双向交通时，可取双面坡，坡度应根据隧道的长度，平、纵线形等因素综合分析确定，一般可采用1.5%2.0%。当路面采用单面坡时，建筑限界底边线应与路面重合；当采用双面坡时，建筑限界底边线应水平置于路面最高处。(4)单车道四级公路的隧道应按双车道四级公路修建。(5)隧道内轮廓设计隧道内轮廓设计除了应满足隧道限界的规定外，还应满足洞内路面、排水设施、装饰的要求，并为通风、照明、消防、监控管理等设施提供安装空间，同时考虑围岩变形、施工方法影响的预留富裕量，使确定的断面形式及尺寸符合安全经济、合理的原则。(6)公路隧道的建筑限界公路隧道的建筑限界，不仅要提供汽车行驶的空间，还要考虑汽车行驶的安全、快捷、舒适和防灾，因此要求设计中应充分研究各种车道的与公路设施之间所处的空间关系，任