隧道類畢業(yè)設(shè)計大南山隧道1#斜井施工方案設(shè)計

1、山 東 科 技 大 學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 題 目 大南山隧道1#斜井施工方案設(shè)計 學(xué) 院 名 稱 土木工程與建筑學(xué)院 專業(yè)班級 城市地下空間工程2011級 學(xué)生姓名 學(xué) 號 指 導(dǎo) 教 師 填表時間： 2015 年 3 月 26 日設(shè)計（論文）題 目大南山隧道1#斜井施工方案設(shè)計設(shè)計（論文）類型（劃“”）工程實際科研項目實驗室建設(shè)理論研究其 它一、 本課題的研究目的和意義1. 選題目的（1）通過畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)，使我們將大學(xué)四年所學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)課程、技術(shù)基礎(chǔ)課程、專業(yè)方面課程等方面知識，系統(tǒng)有效的串聯(lián)在一起，進行一次全面綜合的復(fù)習(xí)。即是所學(xué)理論知識鞏固深化的過程，也是理論與實踐相結(jié)合的過程。

2、（2）培養(yǎng)我們綜合運用所學(xué)知識解決工程實際中的問題。（3）提高對隧道設(shè)計、施工組織設(shè)計等方面的認識和表現(xiàn)能力。（4）提高我們的自學(xué)能力，培養(yǎng)其獨立研究能力。（5）通過這次畢業(yè)設(shè)計，使我熟悉國家的有關(guān)規(guī)范，了解隧道工程有關(guān)設(shè)計和施工規(guī)范，并能較為系統(tǒng)的掌握隧道工程的基本理論和設(shè)計方法。2. 選題意義21世紀是大力開發(fā)地下空間的世紀，對于城市建設(shè)來說，利用地下空間立體式交叉建設(shè)，解決地面緊張、交叉路口的擁擠阻塞，疏導(dǎo)交通，保護環(huán)境，提高社會綜合效益，并最終建成能滿足城市可持續(xù)發(fā)展的現(xiàn)代化城市主體交通體系，使城市成為人和自然相和諧、具備可持續(xù)發(fā)展能力的綠色城市。隧道在山嶺地區(qū)可利用隧道工程克服地形或

3、高程障礙，改善線形，提高車速，縮短里程，節(jié)約燃料，節(jié)省時間，減少對植被的破壞，保護生態(tài)環(huán)境；還可克服落石、坍方、雪崩、雪堆等危害，既能保證路線平順、行車安全、提高舒適性和節(jié)約運費，又能增加隱蔽性、提高防護能力和不受氣候影響。21世紀是隧道和地下空間大力發(fā)展的的世紀，隧道發(fā)展是解決地面交通緊張，土地資源保護的有力措施，從而滿足交通，保護環(huán)境，是城市成為人與自然和諧相處。隧道的開發(fā)利用可以大大縮短行車路程，提高行車效率同時，隧道的建設(shè)環(huán)境也是多方面的，在山嶺地帶，可以克服高程障礙，縮短行程、節(jié)省燃料、節(jié)約時間、改變道路線性，是行車更加舒適、減少植被破壞、保護生態(tài)環(huán)境；還可以克服塌方、雪崩、泥石流等

4、地質(zhì)災(zāi)害對行車造成的影響。隧道的建設(shè)過程也同樣不受地面環(huán)境的的影響，而且適合各種地形，所以隧道的發(fā)展是廣闊的。二、 本課題的主要研究內(nèi)容（提綱）本課題是一個實際工程的支護問題，包括支護形式，支護剛度，支護時間，支護受力情況的合理性和支護的經(jīng)濟性。因此，針對這一實際工程首先應(yīng)該進行合理的支護設(shè)計進而選擇合適的支護方案，其次針對所選的支護方案進行相關(guān)的與其他配套設(shè)計。在設(shè)計過程中，通過經(jīng)驗類比法及計算選擇一種支護效果好、經(jīng)濟有效的支護方案。其主要涉及的內(nèi)容包括以下幾個方面的內(nèi)容：1 隧道輪廓及尺寸的確定在我接觸到設(shè)計題目的時候，我首先要考慮隧道尺寸安排，圍巖壓力的不同會影響隧道尺寸的安排，也會影響

5、隧道外形的設(shè)計，圍巖壓力越大，外形的幾何過度需要更加緩慢，減少應(yīng)力集中的區(qū)域。隧道尺寸的安排還需要考慮交通的便捷，比如車道數(shù)，是否有緊急停車帶等。2 圍巖壓力及襯砌荷載的計算圍巖壓力是開挖隧道后圍巖變形和應(yīng)力重分布的一種物理現(xiàn)象影響圍巖壓力的因素有：硐室形狀和大小、地質(zhì)構(gòu)造、支護形式和剛度、硐室埋深，以及時間因素和施工方法等。圍巖壓力的性質(zhì)、大小和分布規(guī)律是正確進行隧道和硐室支護中必須要考慮的，同時也是非常關(guān)鍵的問題，因為它涉及支護方案的選型以及具體的支護參素的確定。3 支護參素的設(shè)計對于隧道工程設(shè)計，支護參素的設(shè)計是與隧道開挖方式同等重要的的一個待解決的問題。隧道參素設(shè)計是隧道支護設(shè)計實現(xiàn)定

6、量決策的關(guān)鍵所在，當支護方式確定以后，參素設(shè)計正確與否，直接影響到支護效果和經(jīng)濟效益，當支護參素提供的支護強度不夠，即使支護方式合理，頁游肯可能控制不住隧道圍巖的嚴重變形和破壞，最終導(dǎo)致隧道坍塌，造成施工的返工和工作人員收到傷害，影響隧道的工期和后期運營；當支護參素設(shè)計國語保守，必然能保證隧道在服務(wù)期間的穩(wěn)定狀況，但支護成本必然很高。因此必須科學(xué)的尋找支護參素在經(jīng)濟和效益這兩方面之間的最佳點是至關(guān)重要的。4 支護效果驗算與數(shù)值模擬隧道開挖以后會出現(xiàn)兩種應(yīng)力狀態(tài)，一種是開挖后的二次應(yīng)力狀態(tài)依然是彈性的；支護效果的驗算不僅是對數(shù)據(jù)的核算，更是發(fā)現(xiàn)問題的很重要的步驟，因此在設(shè)計中應(yīng)予以重視。有條件還

7、要進行必要的數(shù)值模擬，從而核算設(shè)計的安全性和經(jīng)濟性。三、文獻綜述（國內(nèi)外研究情況及其發(fā)展） 1 國外地下空間開發(fā)利用現(xiàn)狀從1963年英國倫敦建成世界第一條地鐵開始，國外地下空間的發(fā)展已經(jīng)歷了相當長的一段時間，國外地下空間的開發(fā)利用從大型建筑物想地下的自然延伸發(fā)展到復(fù)雜的地下綜合體（地下街）到地下城（與地下快速軌道交通系統(tǒng)相結(jié)合的地下街系統(tǒng)），地下建筑在舊城改造的再開發(fā)中發(fā)揮了重要作用。同時地下市政設(shè)施也從地下供排水網(wǎng)發(fā)展到大興地下供水系統(tǒng)，地下生活垃圾的清除。處理和回收系統(tǒng)，以及地下綜合管線廊道（共同溝）。與舊城改造及歷史文化建筑擴建相隨，在北美、西歐級日本出現(xiàn)了相當數(shù)量的大型地下公共建筑：有

8、公共圖書館與大學(xué)圖書館、會議中心、展銷中心以及體育館、音樂廳、大型實驗室等地下文化體育教育設(shè)施。地下建筑的環(huán)境質(zhì)量，防災(zāi)措施以及運營管理都達到了較高水平。地下空間利用規(guī)劃從專項規(guī)劃入手，逐步形成系統(tǒng)的規(guī)劃。其中以地鐵規(guī)劃和市政設(shè)施規(guī)劃最為突出。一些地下空間利用較早和較為充分的國家，如北歐的芬蘭、挪威、瑞典和日本加拿大等，正從城市的某個區(qū)域的綜合規(guī)劃走向整個城市和某些系統(tǒng)的綜合規(guī)劃。各個國家的地下空間開發(fā)利用在其發(fā)展過程中形成了各自獨有的特色。日本國土狹小，城市用地緊張。1930年，日本東京上野火車站地下步行通道兩側(cè)開設(shè)商業(yè)柜臺形成了“地下商業(yè)街之端”。至今，地下街已從單純的商業(yè)性質(zhì)演變?yōu)榘?/p>

9、種城市功能的、有交通、商業(yè)及其他設(shè)施共同組成的相互依存的地下綜合體。北美的加拿大和美國雖然國土遼闊，但因城市高度集中，城市矛盾仍十分尖銳。美國紐約市地鐵在世界上運營線路最長，車站數(shù)量最多，每天接待510萬人次，每年接近20億人次，紐約中心商業(yè)區(qū)有五分之四的上班族都是采用公共交通。加拿大的多倫多和蒙特利爾市，也有很發(fā)達的地下步行道系統(tǒng)，以其龐大的規(guī)模，方便的交通系統(tǒng)，綜合的服務(wù)措施和優(yōu)美的環(huán)境享有盛名，保證了那里在漫長的嚴冬氣候下各種商業(yè)、文化和其他社會事務(wù)交流活動的進行。北歐的瑞典是首先試驗用管道清運垃圾的國家，在60年代戶就開始研制空氣吹送系統(tǒng)。瑞典的斯特哥爾摩擁有地下共同溝30公里長，建在

10、巖石中，直徑8米，在戰(zhàn)時可以當做民房工程。芬蘭的地下空間利用除了眾多的市政設(shè)施外，就是發(fā)達的文化體育娛樂設(shè)施。巴黎的地下建設(shè)了83做地下車庫，課容納43000多輛車，大量建設(shè)停車場是城市運轉(zhuǎn)的必要條件，停車場建在地下可節(jié)約大量土地。2 國內(nèi)城市地下空間利用現(xiàn)狀自1888年我國修建第一條隧道獅球嶺隧道以來，經(jīng)過120余年艱難曲折的發(fā)展歷程，中國隧道修建技術(shù)從衡廣復(fù)線大瑤山雙線鐵路隧道開始采用新原理、新方法、新結(jié)構(gòu)、新技術(shù)、新設(shè)備、新工藝全面建成開始，已步人了世界先進水平的行列，在勘測設(shè)計、施工、運營、科研等方面取得了許多重大的成就和創(chuàng)新。經(jīng)濟建設(shè)的快速發(fā)展為地下工程描繪了廣闊的發(fā)展前景。隨著城市

11、人口密度的加大和工業(yè)化進程的加快，為緩解或從根本上解決由此帶來的城市交通壓力，修建公路、鐵路、地下鐵道等交通工程，已成為世界各國解決上述問題的主要途徑。秦嶺隧道、烏鞘嶺隧道、秦嶺終南山隧道、太行山隧道等一批越嶺特長交通隧道已經(jīng)建成，跨越水域的武漢長江隧道、上海崇明島隧道、南京長江隧道、廈門翔安海底隧道、青島海底隧道等內(nèi)陸水域及海域隧道也已建成，瓊州海峽隧道、港珠澳橋隧大通道、渤海灣橋隧工程正在規(guī)劃，北京、南京、西安、成都、深圳、廣州、鄭州、青島等30多個城市的地鐵正處在建設(shè)與規(guī)劃的熱潮中。遼寧省直徑8m的大伙房水庫輸水隧道長度達到85.32 km，已建成投入使用，這條隧道已成為月前世界上已經(jīng)建

12、成的最長隧道。規(guī)模宏大的葛洲壩、三峽、溪洛渡等水電站的建成，說明我國在修建大型復(fù)雜地下工程中的技術(shù)水平已位居國際前列口可以白豪地說，中國已經(jīng)躋身世界隧道大國的行列。而且，大量工程的修建已證明：我國已經(jīng)成為世界上隧道數(shù)量最多、發(fā)展速度最快、地質(zhì)條件與施工環(huán)境最復(fù)雜、隧道結(jié)構(gòu)形式多樣的國家。我國建成隧道最多。截至2007年底，我國已營業(yè)線路的鐵路隧道5941座、3750271延長米。其中，長度10000m以上的特長隧道7座，長度300010000m的長隧道169座，長度5003000m中長隧道1811座，長度不足500m的短隧道3954座?，F(xiàn)代運輸業(yè)建設(shè)的關(guān)鍵是用提速來增加運量和縮短時間，速度是非

13、常重要的運營指標，線路選線標準的高低，在很大程度上取決于長大隧道的修建水平，線路標準越高，隧道就越長。3 我國隧道修建技術(shù)（1）、施工控制測量 根據(jù)設(shè)計單位提供的設(shè)計資料，結(jié)合施工現(xiàn)場選取控制點，已有儀器的功能、精度、操作簡便的精密測量設(shè)備，一般采用三角網(wǎng)及布置設(shè)支導(dǎo)線進行控制，并在井口適應(yīng)位置設(shè)永久水準基點。（2）、斜井開挖開挖：采用人工手持風(fēng)槍鉆眼開挖，井外供風(fēng)，人工出碴，有軌運輸，膠車提升，礦車運碴，機械通風(fēng)的施工方法。采用光爆開挖，根據(jù)開挖斷面，圍巖級別設(shè)計周邊炮眼及其參數(shù)，盡量控制好超欠挖。（3）、錨噴砼施工： 在圍巖較差地段，應(yīng)采用小導(dǎo)管超前注漿或管棚法，支護緊跟開挖，以保證施工人

14、員安全，其施工工藝同隧道錨噴施工工藝。（4）、井室襯砌，井口段、斜井與隧道連接處及IV級圍巖地段均需襯砌加固。尤其是洞門應(yīng)隨開挖隨襯砌好后再往里掘進。襯砌前需先將墻基松碴清除干凈，如斜井傾角大于30°時，其墻基末端宜作成臺階形式，其襯砌排架立柱斜度宜為斜井傾角的一半，但最大不得大于9°。各排支撐間應(yīng)設(shè)三道縱撐支穩(wěn)，砼采用泵送入倉，井外拌合站攪拌，機械搗固。（5）、斜井與隧道交叉段支護方式 為了安全穩(wěn)妥地通過這個咽喉部位，應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場地質(zhì)情況，研究選定切實可行的施工方法及步驟。（6）、車場段開挖支護方法 當斜井開挖至車場段變坡點時，在前方向右側(cè)設(shè)置吸水倉，水泵室（也可設(shè)在正洞的

15、一側(cè)）采用大功率高揚程抽水機抽水，以防滲水浸泡圍巖使其軟化。四、 擬解決的關(guān)鍵問題 1、光面爆破； 2、隧道排水專項工程設(shè)計； 3、具體的施工方案設(shè)計； 4、隧道超前地質(zhì)預(yù)報； 5、隧道施工時及施工后的監(jiān)控測量。五，研究思路和方法 （1）隧道凈空和界限設(shè)計隧道凈空是指隧道襯砌內(nèi)輪廓線所包圍的空間。隧道凈空是根據(jù)“隧道建筑界限”確定的。隧道建筑限界是為了保證隧道內(nèi)各種交通的正常運行與安全，為規(guī)定的再一定寬度和高度范圍內(nèi)不得有任何障礙物的空間范圍。（2） 隧道襯砌斷面設(shè)計和隧道洞身支護結(jié)構(gòu)以及隧道洞門結(jié)構(gòu) 根據(jù)交通量預(yù)測結(jié)果和有關(guān)規(guī)范規(guī)定擬訂出隧道的建筑界限；根據(jù)隧道平面設(shè)計的原則及遂址處的地質(zhì)條

16、件進行隧道平面設(shè)計；依據(jù)平面布置、減少投資和縱斷面設(shè)計的原則進行隧道的縱斷面設(shè)計；根據(jù)隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計原則、結(jié)構(gòu)設(shè)計標準及計算荷載進行結(jié)構(gòu)的尺寸擬訂、設(shè)計和計算，并對結(jié)構(gòu)的強度、剛度和穩(wěn)定性進行分析。（3）圍巖壓力的計算通過所給出的地質(zhì)資料、圍巖的性質(zhì)運用合理的理論模型對隧道的圍巖進行計算。計算襯砌荷載 在本次工程中我們采用荷載-結(jié)構(gòu)計算方法。這種模式是假定已知地壓荷載和地層對結(jié)構(gòu)變形的約束抗力（前者在淺埋松散巖土荷載條件下為已知，后者均為假定）的條件下，按彈性地基上桿件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)力學(xué)原理進行襯砌內(nèi)力計算。（4）支護效果的檢驗支護效果的檢驗是對工程負責(zé)的重要步驟，在設(shè)計中難免有許多失誤的地方。通過

17、必要的數(shù)值計算檢驗支護效果可以發(fā)現(xiàn)設(shè)計中的缺陷并在工程中加以修正 （5）防排水設(shè)計 隧道排水設(shè)計方案：為保證公路隧道結(jié)構(gòu)安全和必須的運營條件，因符合公路隧道設(shè)計規(guī)范。隧道排水系統(tǒng)應(yīng)當設(shè)計成為一個完整的排水體系。隧道首先應(yīng)當設(shè)計完善的地表及洞口排水管溝，隧道排水系統(tǒng)不同位置的排水能力應(yīng)根據(jù)水力計算確定。依據(jù)隧道防水設(shè)計原則、防水標準及當?shù)氐乃牡刭|(zhì)條件進行防水設(shè)計。 （6） 通風(fēng)照明設(shè)計 確定通風(fēng)方式，計算空中有害物質(zhì)容許濃度，計算需風(fēng)量，通風(fēng)計算。隧道照明設(shè)計包括中間段照明、入口段照明、過渡段照明、出口段照明和接近段減光措施。 （7）根據(jù)實際情況安排施工 根據(jù)遂址的地質(zhì)情況選擇較好的施工方法和

18、施工機械與器材，并充分考慮圍巖自身的性質(zhì)，然后依據(jù)施工條件、工期要求、施工方法等劃分施工段及制定科學(xué)合理的施工原則，用于指導(dǎo)施工。對特殊的地質(zhì)情況制定出相應(yīng)的施工方法。 六、 本課題的進度安排 3.09-3.20 填寫畢業(yè)設(shè)計開題報告 3.20-3.22 修改開題報告，并完成第一章緒論部分的寫作 3.23-3.26 對畢業(yè)實習(xí)收集的資料進行歸納，使其條理化，在此基礎(chǔ)上完成工程概況部分的寫作 3.27-3.28 第三章 隧道支護方案的確定 3.29-4.21 第四章 隧道襯砌受理計算及繪制施工圖 4.22-4.24 第五章 隧道施工組織設(shè)計 4.25-5.02 第六章 隧道檢測方案設(shè)計 5.03

19、-5.06 第七章 施工安全與對策 5.07-6.07 第八章 專項部分設(shè)計 6.08-6.09 第九章 完成英文翻譯部分工作 6.10-6.12 畢業(yè)設(shè)計打印、繪圖 6.13-6.15 畢業(yè)設(shè)計打印、裝訂 6.16-6.20 教室畢業(yè)設(shè)計評，學(xué)生畢業(yè)設(shè)計答辯，確定畢業(yè)設(shè)計成績七、 參考文獻 1Nicholas Barton.Are tunnels faster by TBM.Tunnels&Tunnelling International.2001 (6) .2Bernhard Maidl.Shotcreting developments for Cerman rail tunnel

20、s.Tunnels&Tunnelling Internationnal. 2001 (5).3楊新安，吳德康編，鐵路隧道.同濟大學(xué)出版社.2003.4呂康成，崔凌秋編隧道防排水工程指南.人民交通出版社.2005.5高爾新，楊樹仁編，爆破工程.中國礦業(yè)大學(xué)出版社.1999.6汪旭光，于亞倫，劉殿中編，爆破安全規(guī)程實施手冊.人民交通出版社.2004.7關(guān)寶樹編，隧道工程施工要點集.人民交通出版社.2003.8鐵道部隧道局編，隧道與地下工程施工技術(shù)安全管理和操作控制要點.中國鐵道出版社.1993.七、 參考文獻1Nicholas Barton.Are tunnels faster by TBM.Tunnels&Tunnelling International.2001 (6) .2Bernhard Maidl.Shotcreting developments for Cerman rail tunnels.Tunnels&Tunnelling Intern