承秦高速公路黄土梁子隧道设计

论文总字数：74071字

摘 要

隧道交通是国家基础建设重要的设施，不仅应当满足正常使用要求，还需注重对环境的保护，增强防震抗灾能力，保证施工和使用过程中的安全性。本次设计为承秦高速公路段黄土梁子隧道，考虑沿线地质与水文构造，选定隧道设计方案。隧道左线长755m，右线长770m，采用规范规定标准断面。根据隧道地理位置、围岩特性及工程特性等，主要设计横断面、围岩及支护结构内力、洞口洞身洞门结构部分、通风照明部分。设计时首先选线定洞口，确定净空界限及断面；然后进行围岩压力的计算，并根据结果合力设计并选定衬砌；在交通量和运营状况得到保证下进行通风照明的设计，并根据实际情况进行调整；最后考虑了防排水的设计以及施工组织设计，包括衬砌、支护的施工、开挖出渣与运输等。

关键词：隧道，衬砌，围岩压力，通风照明，支护，施工组织

Abstract

Tunnel traffic plays a important role in national infrastructure,it doesn’t only meet the demand of normal operation,it also need put more attention on environment protection, enhance the ability of earthquake disaster mitigation,ensure the security of tunnel in the construction and using. The design of Huangtuliangzi tunnel in Chengqin highway selects scheme of tunnel design according to the geological and hydrogeological structure around the line. The left part of tunnel line’s length is 755m, the other part is 770m, and the option of tunnel cross-section is based on the norm. The paper mainly designs the cross-section, rock-mass stress, supporting structure stress, structure of opening and trunk, tunnel portal, ventilation and illumination in tunnel. At the beginning, the route and tunnel opening are determined, the clearance limit and cross-section are also considered; Then calculation of surrounding rock’s pressure is completed, which also ensure the correct shape of lining; After that under the warranty of traffic volume and operation situation, the ventilation and illumination part are designed, in this section the result should be adjusted in the light of spot situation; In the end, the method of waterproof and drainage as well as construction organization are designed, which including lining, supporting construction, taphole, excavation, transportation and so on.

Key words: Tunnel engineering, design, structure, ventilation, lighting, drainage, construction organization

目录

第一章 设计原始资料 1

1.1设计原则概述 1

1.2技术标准及设计标准规范 1

1.2.1主要技术标准 1

1.2.2设计依据规范 1

1.2隧道建设地区工程地质条件 2

1.2.1地形地貌 2

1.2.2气象条件 2

1.2.3地质构造 2

1.2.4水文地质条件 3

1.2.5地层岩性 3

1.2.6隧道进出口工程地质评价 5

1.2.7不良地质与特殊岩土 5

第二章 隧道总体设计 6

2.1隧道选址 6

2.2洞口选址和线形考虑 6

2.3纵断面设计 7

2.4横断面设计 7

2.4.1建筑界限 7

2.4.2隧道内轮廓 9

2.5隧道衬砌结构 9

2.5.1衬砌结构概述 9

2.5.2衬砌设计注意点 10

2.5.3衬砌设计概述 10

2.6隧道路面 11

2.7隧道防排水设计 11

2.8通风照明设计 12

2.9内部装饰和其他结构 13

2.10施工方法概述 13

2.10.1施工方法 13

2.10.2注意事项 14

2.11环境保护 14

第三章 衬砌内力计算 15

3.1基本资料 16

3.2荷载确定 16

3.2.1隧道深浅埋判别 16

3.2.2围岩压力计算 17

3.3衬砌几何要素 19

3.3.1衬砌几何尺寸 19

3.3.2半拱轴线长度S及分段轴长ΔS 20

3.3.3各分块接缝（截面）中心几何要素 20

3.4计算位移 22

3.4.1单位位移 22

3.4.2载位移——主动荷载在基本结构中引起的位移 24

3.4.3载位移——单位弹性抗力及相应的摩擦力引起的位移 28

3.4.4墙底（弹性地基上的刚性梁）位移 32

3.5解力法方程 33

3.6计算主动荷载和被动荷载（）分别产生的衬砌内力 34

3.7最大抗力值的求解 35

3.8计算衬砌总内力 36

3.9.2截面7 38

3.9.3墙底 38

3.10内力图 38

3.11围岩的配筋计算及验算 39

3.11.1基本公式参数 39

3.11.2配筋计算 40

3.11.3裂缝宽度验算 42

3.12电算校核 42

3.12.1计算程序 42

3.12.2计算方法 42

3.12.3计算参数 42

3.12.4荷载 44

3.12.5内力计算结果 45

3.12.6配筋及正常使用极限状态验算相关参数 47

3.12.7节点位移计算结果 48

3.12.8考虑地震荷载情况： 48

3.12.9结果比较 51

第四章 洞口及洞门设计 52

4.1设计规定与取值： 53

4.2洞口工程 53

4.3洞门工程 54

4.3.1构造要求与一般规定 54

4.3.2洞门设计原则要求 55

4.3.3洞口与明洞防排水 55

4.3.4洞门计算 56

第五章 通风计算 62

5.1隧道需风量计算 63

5.1.1 按稀释CO计算通风量 63

5.1.2稀释空气内烟雾的需风量 65

5.1.3稀释空气内异味的需风量 67

5.1.4考虑火灾时排烟的需风量 67

5.1.5结论 68

5.2单向交通隧道通风方式计算 68

5.2.1计算条件 68

5.2.2通风方式选择 69

5.2.3射流风通风方式 70

5.2.4风机的选型和布置 71

第六章 照明 71

6.1隧道照明系统 72

6.1.1中间段照明 72

6.1.2入口段照 72

（1）入口段亮度计算 73

6.1.3过渡段照明 73

6.1.4出口段照明 73

6.1.5照明其他注意事项 74

6.2照明计算及灯具布置 74

6.2.1利用系数曲线图计算 74

6.2.2各段照明计算情况 74

6.3光源与灯具 75

6.3.1光源要求 75

6.3.2灯具要求 76

第七章 隧道施工设计 76

7.1施工准备 77

7.2洞口工程 77

7.2.1洞口施工前 78

7.2.2开挖进洞 78

7.3开挖 78

7.3.1开挖方法选择 79

7.3.1边墙开挖 79

7.3.2仰拱施工办法： 79

7.3.3施工中可能发生的问题 80

7.4爆破、出渣与运输 80

7.4.1爆破 80

7.4.2出渣 80

7.4.3运输 80

7.5施工支护 81

7.5.1初期支护 81

7.5.1.1锚杆支护 81

7.5.1.2喷射混凝土支护 82

7.5.1.3钢筋网施工 83

7.5.1.4钢拱架施工 83

7.5.1.5模筑衬砌 84

7.5.2二次衬砌 85

7.6隧道施工现场的监控量测 87

7.6.1隧道现场监测的任务 87

7.6.2黄土梁子隧道现场监测方案 88

7.6.3量测数据分析与反馈 88

第八章 总结与致谢 89

8.1设计过程总结 90

8.2致谢 90

参考文献 90

附录 Ⅴ级围岩浅埋段衬砌内力计算 91

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