畢業(yè)論文高速鐵路隧道工程設(shè)計

1、目錄第一章 緒論11.1國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀11.2 隧道的工程概況21.2.1 工程概況21.2.2 氣象特征21.2.3地層巖性21.2.4水文地質(zhì)條件31.2.6工程地址條件評價41.3 設(shè)計原則及有關(guān)技術(shù)指標41.4設(shè)計遵循的規(guī)范6第二章 隧道洞口位置及形式選擇72.1洞門位置選擇：72.1.1.根據(jù)地形條件選擇洞口位置：72.1.2.根據(jù)地質(zhì)條件選定洞口位置：72.2洞門形式的選擇：82.3洞門確定：8第三章 隧道洞門設(shè)計及強度、穩(wěn)定性檢算103.1洞門設(shè)計：103.2洞門穩(wěn)定性及強度檢算：103.2.1進出口洞門的檢算：進口采用帶耳墻式洞門10第四章 隧道洞身設(shè)計及配筋134.1 級圍巖隧

2、道洞身設(shè)計及配筋134.1.1荷載計算134.1.2內(nèi)力計算144.1.3配筋計算及檢算174.2 級圍巖隧道洞身設(shè)計及配筋224.2.1荷載計算224.2.2內(nèi)力計算234.2.3 配筋計算及檢算254.3 級圍巖隧道洞身設(shè)計及配筋314.3.1荷載計算314.3.2內(nèi)力計算324.3.3配筋計算及檢算33第五章 隧道施工組織設(shè)計395.1隧道概述：395.1.1資料依據(jù)：395.1.2施工準備工作405.2施工方法：405.2.1施工方法選擇的原則405.4 棄碴處理42第六章 隧道工程數(shù)量計算436.1 進口開挖：436.2 出口挖方44第一章 緒論1.1國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀實現(xiàn)高速鐵路隧道修建

3、技術(shù)的創(chuàng)新與突破，是當前中國鐵路技術(shù)進步的重要課題之一。截至2015年底，我國已成功修建了7500多座、總長超過4300 km的鐵路隧道，隧道數(shù)量和總長度均居世界前列?！笆濉逼陂g，我國將修建超過3000km的鐵路隧道，其中客運專線隧道超過1000km?，F(xiàn)階段正是我國大力修建高速客運專線的時候,在建的有哈大線、京滬線、合武線、石太線、鄭西線、武廣線等。我國現(xiàn)階段對于鐵路隧道的研究雖然已經(jīng)走在了世界的前列，但是要與日本的青函隧道（目前世界最長的鐵路隧道，全長53.9km，海底長度23.3km）和英法海底隧道（世界第二長的鐵路隧道，長度50.5km，海底長度37.9km）相比我國還有一定的差距。

4、對于隧道的設(shè)計與計算理論的發(fā)展，其中支護結(jié)構(gòu)體系是隧道設(shè)計的最重要的組成部分，多年來，隧道支護體系系統(tǒng)的設(shè)計經(jīng)歷了結(jié)構(gòu)從單一到多樣，計算從簡到繁，從經(jīng)驗設(shè)計逐步上升到理論分析等階段。新奧法（NATM）的出現(xiàn)將噴錨支護的作用提高到一個新的理論高度，并迅速在各項地下工程中廣泛采用。我國在20世紀60年代中期開始采用以后，逐漸取代了耗費大量木材的木支撐。我國又在70年代末，開始用格柵或鋼拱支撐加噴混凝土以提高支護的強度和剛度。隨著不良地層施工技術(shù)的發(fā)展，小導(dǎo)管注漿等超前預(yù)支護和地層加固技術(shù)已廣泛應(yīng)用。意大利、日本等國把管棚、旋噴拱、預(yù)支護（預(yù)切槽）稱作先進的預(yù)支護技術(shù)。管棚在我國已經(jīng)成功推廣，旋噴拱

5、和預(yù)切槽正在研究實驗階段。1.2 隧道的工程概況1.2.1 工程概況隧址位于榜山鎮(zhèn)林美村與后塘村之間，屬低山丘陵地貌，地形起伏較大，相對高差達201.1m；自然坡度為10-15度，偶見陡坡，植被發(fā)育。1.2.2 氣象特征測區(qū)屬亞熱帶海洋性季風氣候，常年氣候溫和濕潤，陽關(guān)充足，雨水充沛，年平均氣溫約21.2，年平均降雨量1763.90mm，四至九月暴雨較為集中，為汛期，降雨量占全年的70%-80%，沿線各地每年不同程度地受臺風襲擊，7-9月臺風威脅最大。1.2.3地層巖性區(qū)內(nèi)地層由新到老依次出露有：第四系全新統(tǒng)坡殘積層（Q4dl+el)，下伏燕山早期侵入花崗閃長巖（52（3），各地層分述如下：&

6、lt;15-2>粉質(zhì)黏土（Q4dl+el)：褐黃色、灰黃色，硬塑，成份以黏粉粒為主，含有15%中粗砂，黏性一般。主要分布在隧道區(qū)域表層，屬級普通土，C組填料。<17-1>花崗閃長巖W4（52（3）：全風化，褐紅色、灰黃色，原巖結(jié)構(gòu)已破壞，巖芯呈土柱狀，礦物以長石、石英為主、含少量黑云母，除石英礦物外，其他礦物基本分化成黏土狀，遇水易軟化、崩解，屬級硬土，C組填料。<17-2>花崗閃長巖W3（52（3）：強風化，灰黃色、灰褐色，中粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要礦物成分由石英、長石、角閃石及少量黑云母等組成，裂隙很發(fā)育，巖芯呈碎塊狀，錘擊易碎，屬級軟石，A組填料。<17

7、-3>花崗閃長巖W2（52（3）：弱風化，灰白色，中粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，巖質(zhì)新鮮，成分以長石、石英、角閃石為主，巖體裂隙較發(fā)育，巖芯呈柱狀，錘擊聲較脆，較難碎，巖體完整程度為較破碎，屬級次堅石，A組填料。1.2.4水文地質(zhì)條件（1）地表水測區(qū)地表水主要為沖溝水，多為季節(jié)性沖溝，主要接受大氣降水補給，地表水多沿溝槽排泄，溝槽內(nèi)地表水流量隨季節(jié)變化，雨季時較大，可增大數(shù)倍。（2）地下水地下水主要為第四系孔隙水和基巖裂隙水。測區(qū)表層第四系覆蓋層較薄，以粉質(zhì)黏土為主，第四系孔隙潛水不發(fā)育，并且隨季節(jié)動態(tài)變化大，由地表水補給；地下水主要為基巖裂隙水，賦存于花崗閃長巖的裂隙中，主要接受大氣降水及地下水

8、側(cè)向補給，水量變幅較大，由于上覆粉質(zhì)黏土為較好的隔水層，地形坡度較大，大氣降水多沿坡面往下徑流，入滲水量較小，基巖裂隙水發(fā)育程度受基巖風化程度、裂隙發(fā)育程度、裂隙貫通性的影響，全風化巖屬弱含水層，富水性差，強風化巖和弱風化巖的導(dǎo)水性和富水性主要受構(gòu)造裂隙控制，具各向異性，總體地下水量不大。地下水運動主要受地形、地貌控制。（3）水化學(xué)特征及其侵蝕性測區(qū)段內(nèi)采取地下水進行水質(zhì)簡分析，水質(zhì)類型為HCO3-·SO42-·Cl-Na+·Ca2+型，水質(zhì)呈弱酸性，根據(jù)鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計暫行規(guī)定（鐵建設(shè)2005157號），在環(huán)境作用類別為氯鹽環(huán)境和化學(xué)環(huán)境環(huán)境時，地下水對

9、鋼筋混凝土具有侵蝕性。（4）隧道涌水量預(yù)測采用大氣降水入滲法預(yù)測隧道涌水量。大氣降水入滲法：Q=2.74 FaW式中：W隧址區(qū)多年平均降水量（mm），本地區(qū)為1763.9mm。F隧道通過各含水巖體地段的滲入補給面積（km2）, 本隧道集水面積為1.108×3 km2。a入滲系數(shù)（根據(jù)含水巖組巖性、入滲能力取地區(qū)經(jīng)驗值，凝灰熔巖類取0.15。Q涌水量（m3/d）隧道正常涌水量為：Q=2.74 FaW=2.74×1.108×3×0.15×1763.9=2409.78（m3/d）1.2.6工程地址條件評價隧道洞身主要穿越燕山早期侵入花崗閃長巖，總體上

10、巖體節(jié)理、裂隙一般發(fā)育，側(cè)壁基本穩(wěn)定。局部地段巖體較碎，裂隙發(fā)育，可能發(fā)生掉塊，巖崩等病害，裂隙發(fā)育段有利于地下水的聚居，隧道施工中可能出現(xiàn)涌水，其中DK9+310DK9+420為小凹槽，為雨水重要匯集排泄區(qū)域，凹槽最低埋深約22.3m，地面橫坡約23%。地表植被較發(fā)育巖層，巖土層強度較低，遇水可能發(fā)生軟化，崩解，工程地質(zhì)條件一般。1.3 設(shè)計原則及有關(guān)技術(shù)指標(1)主要構(gòu)件的使用年限為100年。根據(jù)承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)的要求，采取有效措施，保證結(jié)構(gòu)剛度、強度，滿足結(jié)構(gòu)耐久性要求(2)根據(jù)工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，結(jié)合周圍地面建筑物，地下構(gòu)筑物狀況，通過對技術(shù)、經(jīng)濟、環(huán)保及使用功能

11、的綜合比較，合理選擇結(jié)構(gòu)形式。(3)結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)滿足施工、運營、環(huán)境保護、防災(zāi)等要求。(4)結(jié)構(gòu)的凈空尺寸除應(yīng)滿足建筑限界要求外，尚應(yīng)考慮施工誤差、測量誤差、結(jié)構(gòu)變形和沉陷等因素。(5)斷面形狀和襯砌形式應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)及水文地質(zhì)、埋深、施工方法等條件，從地層穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)受力合理和環(huán)境保護等方面綜合確定。(6)隧道結(jié)構(gòu)按結(jié)構(gòu)“破損階段”法，以材料的極限強度進行設(shè)計。(7)施工引起的地層沉降應(yīng)控制在環(huán)境條件允許的范圍內(nèi)。(8)隧道建設(shè)應(yīng)盡量考慮減少施工中和建成后對環(huán)境造成的不利影響。(9)設(shè)計中除參照畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)書外，尚應(yīng)符合鐵路隧道設(shè)計規(guī)范或地鐵設(shè)計規(guī)范等相關(guān)國家現(xiàn)行的有關(guān)強制性標準的規(guī)定。(10)

12、隧道主體工程等級為一級、防水等級為二級，耐火等級為一級。(11)隧道結(jié)構(gòu)的抗震等級按二級考慮，按抗震烈度8度設(shè)防。(12)結(jié)構(gòu)設(shè)計在滿足強度、剛度和穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，應(yīng)根據(jù)地下水位和地下水腐蝕性等情況，滿足防水和防腐設(shè)計要求。當結(jié)構(gòu)處于有腐蝕性地下水時應(yīng)采取抗侵蝕措施，混凝土抗侵蝕系數(shù)不低于0.8。(13)在永久荷載基本荷載組合作用下，應(yīng)按荷載效應(yīng)標準組合并考慮長期作用影響進行結(jié)構(gòu)構(gòu)件裂縫驗算。二類環(huán)境混凝土構(gòu)件的裂縫寬度(迎土面)應(yīng)不大于0.2mm，一類環(huán)境(非迎土面及內(nèi)部混凝土構(gòu)件)混凝土構(gòu)件的裂縫寬度均應(yīng)不大于0.3mm。當計及地震、人防或其它偶然荷載作用時，可不驗算結(jié)構(gòu)的裂縫寬度。(14

13、)混凝土和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中用混凝土的極限強度應(yīng)按采用。區(qū)間隧道襯砌采用鋼筋混凝土時其混凝土強度不應(yīng)低于C30。 (15)噴射混凝土強度等級不得小于C20。C20噴射混凝土的極限強度可采用：軸心抗壓15MPa，彎曲抗壓18MPa，抗拉1.3MPa，彈性模量為22GPa。噴射混凝土與地層的粘結(jié)力不低于0.5MPa。(注：噴射混凝土的強度等級指采用噴射大板切割法，制作成邊長為10cm的立方體試塊，在標準實驗方法所得的極限抗壓強度乘以0.95的系數(shù)；噴射混凝土與地層的粘結(jié)強度可采用預(yù)留試件拉拔法或鉆心法。)1.4設(shè)計遵循的規(guī)范(1)地下鐵道設(shè)計與施工陜西科學(xué)出版社(2)地鐵設(shè)計規(guī)范（501572003

14、）(3)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GB500102002）(4)鐵路隧道設(shè)計規(guī)范（TB100032001）(5)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB50009-2001）(6)鐵路工程抗震設(shè)計規(guī)范（GB 50111-2006)第二章 隧道洞口位置及形式選擇2.1洞門位置選擇：一般應(yīng)依據(jù)具體工點的地形、地質(zhì)、水文等條件，結(jié)合工程施工安全、環(huán)境保護要求、洞口相關(guān)工程加以全面研究，綜合比較其經(jīng)濟、技術(shù)上的合理性和安全性。同時注意在城鎮(zhèn)附近或與公路交叉的地段應(yīng)與周圍景觀和交叉方式相協(xié)調(diào)。2.1.1.根據(jù)地形條件選擇洞口位置：隧道進出口線路中線應(yīng)力求與地形等高線相垂直。（以減少工程量，有利于施工）。當斜交角較大時，且?guī)r層整

15、體性較好、無不良地質(zhì)現(xiàn)象時，可采用斜交進洞，松散地層中不宜采用斜交洞口。傍山隧道洞口，靠山一側(cè)邊坡較高時，看是否有塌方、落石病害發(fā)生，如有應(yīng)早進洞或接長明洞；對塹坡外自然坡面的穩(wěn)定性要認真調(diào)查（必要時防護），特別注意洞口段的地層情況及覆蓋厚度（是否受偏壓）。防止坍頂和破壞山體的穩(wěn)定。在漫坡地形選擇洞口時，考慮洞外路基填、挖方情況，排水條件、有利于快速施工條件。結(jié)合少占農(nóng)田，改土造田等要求。隧道位于城鎮(zhèn)、風景區(qū)附近時，盡量少做長拉溝進洞，可適當延長明洞為宜。橋隧緊接，應(yīng)考慮洞口與橋跨布局，結(jié)構(gòu)處理的整體性，不能忽視橋隧工程施工相互干擾的因素。2.1.2.根據(jù)地質(zhì)條件選定洞口位置：洞口位置應(yīng)選擇在

16、坡面穩(wěn)定、地質(zhì)條件較好、無不良地質(zhì)現(xiàn)象處。不應(yīng)在山體不穩(wěn)或有明顯偏壓、滑坡、崩坍、松散堆積體、泥石流溝等地段進洞。當巖層傾斜，層理、片理結(jié)合很差或存在軟弱結(jié)構(gòu)面時，不宜大挖，避免斬斷巖腳，以防止順層滑動或塌方。宜盡量早進洞或設(shè)明洞引進。不能避開堆積層進洞時（不宜采用清方的辦法縮短洞口）必要時接長明洞。洞口為軟巖或軟硬巖互層時，應(yīng)適當降低邊仰坡高度，以減少風化暴露面，同時對軟巖坡面可作適當?shù)姆雷o。2.2洞門形式的選擇：洞門形式的選擇應(yīng)適應(yīng)地形、地質(zhì)的需要，同時考慮施工方法和施工需要。一般地形等高線與線路中線斜交角度在45° 65°之間，地面橫坡較陡，地質(zhì)條件好，無落石掉塊現(xiàn)象

17、時，可選擇斜交洞門；當斜交角度大于65°時，地面橫坡較陡，或一側(cè)地形凸出，可考慮用臺階洞門；當斜交角度小于45°時，地面橫坡較陡，邊仰坡刷方較高，有落石掉塊掉塊威脅運營安全時，考慮接長明洞。2.3洞門確定：1.進出口確定：從縱斷面圖上看出洞口接近巖腳，土層穩(wěn)定性差，圍巖易坍塌，故采用帶耳墻式洞門。從本隧道進口地形平面圖可見地形等高線與線路中心斜交角小，地面橫坡較緩，在進口位置選擇上主要考慮邊仰坡穩(wěn)定及土石方量大小，確定進出口洞縱斷面圖和橫斷面圖。位置如圖：從圖中可見無論從開挖量大小還是從邊仰坡穩(wěn)定考慮，同時為考慮遵循“早進洞”原則、減小隧道長度及經(jīng)濟問題，故進口位置選擇在D

18、K8+607里程處，出口位置選擇在DK9+757里程處。圖（31） 圖（32）第三章 隧道洞門設(shè)計及強度、穩(wěn)定性檢算3.1洞門設(shè)計：進洞口采用一般隧道門，該處土層穩(wěn)定性差，圍巖易坍塌，故可采用帶耳墻翼墻式洞門。出洞口采用一般隧道門，該處埋深較淺，圖層比較穩(wěn)定，故可采用明洞門。3.2洞門穩(wěn)定性及強度檢算：3.2.1進口洞門的檢算檢算翼墻時取洞門端墻前之翼墻寬1m的條帶“，按擋土墻檢算偏心、強度及穩(wěn)定性。檢算端墻與翼墻共同作用部分“的滑動穩(wěn)定性。檢算條帶“”1.壓力的計算（1）各項物理學(xué)指標f=0.6（2）土壓力系數(shù)的計算：（3）土壓力的計算：穩(wěn)定性及強度的檢算：傾覆穩(wěn)定的驗算： 滿足傾覆穩(wěn)定的要

19、求?；瑒臃€(wěn)定的驗算： 滿足滑動穩(wěn)定的要求。（3）合力的偏心距的驗算：滿足基底合力的偏心距。（4）基底壓應(yīng)力的驗算：滿足基底壓應(yīng)力的要求。檢算條帶“”土壓力的計算：由以上計算知： 2 墻身截面偏心的驗算：偏心距滿足墻身截面偏心的要求。應(yīng)力因為出現(xiàn)負值，故尚因檢算不考慮圬工承受拉力時受壓區(qū)應(yīng)力重分布的最大壓應(yīng)力。通過應(yīng)力從分布，受壓區(qū)的最大壓應(yīng)力滿足墻身截面強度的要求。3.2.1出口洞門的檢算檢算翼墻時取洞門端墻前之翼墻寬1m的條帶“，按擋土墻檢算偏心、強度及穩(wěn)定性。檢算端墻與翼墻共同作用部分“的滑動穩(wěn)定性。檢算條帶“”1.壓力的計算（1）各項物理學(xué)指標f=0.6（2）土壓力系數(shù)的計算：（3）土壓

20、力的計算：穩(wěn)定性及強度的檢算：傾覆穩(wěn)定的驗算： 滿足傾覆穩(wěn)定的要求?；瑒臃€(wěn)定的驗算： 滿足滑動穩(wěn)定的要求。（3）合力的偏心距的驗算：滿足基底合力的偏心距。（4）基底壓應(yīng)力的驗算：滿足基底壓應(yīng)力的要求。檢算條帶“”土壓力的計算：由以上計算知： 2 墻身截面偏心的驗算：偏心距滿足墻身截面偏心的要求。應(yīng)力因為出現(xiàn)負值，故尚因檢算不考慮圬工承受拉力時受壓區(qū)應(yīng)力重分布的最大壓應(yīng)力。通過應(yīng)力從分布，受壓區(qū)的最大壓應(yīng)力滿足墻身截面強度的要求。第四章 隧道洞身設(shè)計及配筋4.1 級圍巖隧道洞身設(shè)計及配筋4.1.1荷載計算根據(jù)分析并結(jié)合工程地質(zhì)條件最終選定里程為DK8+720處的斷面作為級圍巖計算截面，隧道開挖寬

21、度B=14.5m，高度H=12.3m，埋深H1=32m。鐵路隧道設(shè)計規(guī)范計算圍巖松動壓力的統(tǒng)計公式。式中，hq等效荷載高度值；s圍巖級別，如級圍巖，則s3；圍巖容重，kN/m3；寬度影響系數(shù)，且；B坑道的寬度，m ；i以B=5m為基準，B每增減1m時的圍巖壓力增減率，當B5m時，取i0.2，B5m時，取i0.1。等效荷載高度值hq=14.04m，H1=32m時，屬于淺埋條件。計算淺埋隧道圍巖壓力此時4.1.2內(nèi)力計算隧道工程建筑物是埋置于地層中的結(jié)構(gòu)物，它的受力和變形與圍巖密切相關(guān)，支護結(jié)構(gòu)與圍巖作為一個統(tǒng)一的受力體系相互約束，共同工作。這種共同作用正是地下結(jié)構(gòu)與地面結(jié)構(gòu)的主要區(qū)別。根據(jù)本工程

22、淺埋及松散地層的特點，使用階段結(jié)構(gòu)安全性檢算采用“荷載結(jié)構(gòu)”模式，即將支護和圍巖分開考慮，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。支護結(jié)構(gòu)與圍巖的相互作用是通過彈性支承對支護結(jié)構(gòu)施加約束來實現(xiàn)的。計算模型中，二襯結(jié)構(gòu)采用彈性平面梁單元模擬，彈性抗力以及地基均采用彈簧單元模擬。組合荷載根據(jù)不同作用方向分別轉(zhuǎn)換成等效節(jié)點力施加在相應(yīng)的單元結(jié)點上。荷載組合為永久荷載、可變荷載和偶然荷載這三種荷載類型的組合形式，結(jié)構(gòu)計算荷載為上述三類荷載同時存在的可能性進行最不利組合。為此將上述荷載乘以分項系數(shù)1.35。具體計算模型見圖。圖4-1 計算模型圖采用ANSYS結(jié)構(gòu)分析軟件對結(jié)構(gòu)進行荷載

23、分析并計算結(jié)果得隧道斷面的變形圖、軸力圖、彎矩圖。圖4-2 變形圖圖4-3 彎矩圖圖4-4 軸力圖4.1.3配筋計算及檢算根據(jù)內(nèi)力圖知道：最大正彎矩為M183045N·m；軸力為N=1745900N。最大負彎矩為 M=-189587N·m；軸力為N=1453400N；襯砌單元截面為b×h=1000mm500mm，考慮撓度影響的軸向力偏心距增大系數(shù)，對隧道襯砌取=1.0，襯砌混凝土等級為C35，混凝土彎曲抗壓強=14.3Mpa，鋼筋采用HRB400，抗拉、抗壓強度=360MPa，=0.56。取=50mm，則=450mm。一、配筋計算 1結(jié)構(gòu)承受最大正彎矩的配筋計算：

24、矩形截面的配筋計算：M=183045N·m N=1745900N 初始偏心距e0: ；所以要考慮附加偏心矩的影響，故取此時的初始偏心矩為：； 大小偏心距的判別： 按鐵路隧道設(shè)計規(guī)范（TB100032001）有：所以按小偏心計算。此時離縱向力較遠的一側(cè)鋼筋取：由于N=775381N故可不按離軸向力較遠一側(cè)混凝土先壓壞情況驗算面積選為充分發(fā)揮混凝土的受壓特點補充如下方程：0.56；取：41017；非少筋。非超筋。滿足要求！2結(jié)構(gòu)承受最大負彎矩的配筋計算：矩形截面的配筋計算：M=189587N·m N=1453400N 初始偏心距e0: ；所以要考慮附加偏心矩的影響，故取此時的初

25、始偏心矩為：； 大小偏心距的判別： 按鐵路隧道設(shè)計規(guī)范（TB100032001）有：所以按大偏心計算。設(shè)縱向受拉鋼筋的面積為As（離軸力N比較近）；離軸力比較遠的鋼筋面積為As；根據(jù)平衡方程得：； ； 公式中：; 為充分發(fā)揮混凝土的受壓特點補充如下方程：0.56；聯(lián)解以上方程得： 式中：；但根據(jù)規(guī)范要求，鋼筋混凝土的配筋不得小于規(guī)定得最小配筋（構(gòu)造配筋）。所以，此處按構(gòu)造配筋：?。?1256；非少筋。非超筋。滿足要求！以上是隧道襯砌的最大正彎矩和最大負彎矩的配筋計算，但對于一個就要承受最大正彎矩又要承受最大負彎矩的構(gòu)件來說，它的上緣筋就應(yīng)該是其承受最大負彎矩時的受拉筋，同樣，它的下緣筋就應(yīng)該是

26、其承受最大正彎矩時的受拉筋。根據(jù)上面的計算可以得知：對于本設(shè)計襯砌的配筋應(yīng)該同樣是：420非少筋。非超筋。驗算合格！二級圍巖襯砌安全性評價：1.抗拉檢算：由于，不需要檢算抗壓強度，只要檢算抗拉強度和裂縫。根據(jù)鐵路隧道設(shè)計規(guī)范（TB100032001）的規(guī)定：隧道襯砌大偏心受壓混凝土構(gòu)件，在最后的檢算主要是受拉裂縫的檢算，主要裂縫檢算合格，就可以不驗算此項。2.裂縫驗算：（1）、最大正彎矩裂縫檢算因為：所以不需要進行裂縫驗算。（2）、最大負彎矩裂縫檢算因為：所以不需要進行裂縫驗算。3.截面強度檢算根據(jù)鐵路隧道設(shè)計規(guī)范（TB100032001）的有關(guān)規(guī)定：鋼筋混凝土矩形截面的偏心構(gòu)件（），其截面強

27、度檢算應(yīng)按照以下公式進行：其中：K安全系數(shù)，按規(guī)范有關(guān)規(guī)定采用；混凝土彎曲抗壓極限強度；鋼筋的抗拉或抗壓計算強度；受拉和受壓區(qū)鋼筋的截面面積；在本設(shè)計中，以上參數(shù)的取值為：（1）最大正彎矩K2.4，21.0MPa,=520MPa,b=1000mm, x=122.1mm;代入計算有：左邊2190160N；右邊2564100N;左邊<右邊滿足要求?。?）最大負彎矩相關(guān)參數(shù)如下：K2.4，21.0MPa,=520MPa,b=1000mm ， x=130m帶入計算有：左邊=1901060N右邊=3163100N顯然左邊右邊滿足要求！ 對于本設(shè)計的襯砌配筋就按以上計算的選取，對稱配筋每側(cè)鋼筋為42

28、0。4.2 級圍巖隧道洞身設(shè)計及配筋4.2.1荷載計算根據(jù)分析隧道平面圖、隧道縱斷面圖、隧道橫斷面圖并結(jié)合工程地質(zhì)條件最終選定里程為DK8+780處的斷面作為級圍巖計算截面，隧道開挖寬度B=14.3m，高度Ht=12.2m，埋深48m鐵路隧道設(shè)計規(guī)范計算圍巖松動壓力的統(tǒng)計公式。式中，hq等效荷載高度值；s圍巖級別，如級圍巖，則s3；圍巖容重，kN/m3；寬度影響系數(shù)，且；B坑道的寬度，m ；i以B=5m為基準，B每增減1m時的圍巖壓力增減率，當B5m時，取i0.2，B5m時，取i0.1。等效荷載高度值hq=6.95m，H1=48m時，屬于深埋條件。垂直荷載 水平荷載 考慮水壓力的作用后垂直荷載

29、 水平荷載 拱頂處 仰拱處 4.2.2內(nèi)力計算采用ANSYS結(jié)構(gòu)分析軟件對結(jié)構(gòu)進行荷載分析并計算結(jié)果得隧道斷面的變形圖、軸力圖、彎矩圖。圖4-5 變形圖圖4-6 彎矩圖圖4-7 軸力圖4.2.3 配筋計算及檢算根據(jù)內(nèi)力圖知道：最大正彎矩為M176180N·m；軸力為N=1964000N。最大負彎矩為M=-14595N·m；軸力為N=1453400N；襯砌單元截面為b×h=1000mm450mm，考慮撓度影響的軸向力偏心距增大系數(shù)，對隧道襯砌取=1.0，襯砌混凝土等級為C35，混凝土彎曲抗壓強=14.3Mpa，鋼筋采用HRB400，抗拉、抗壓強度=360MPa，=0

30、.56。取=35mm，則=415mm。1結(jié)構(gòu)承受最大正彎矩的配筋計算：矩形截面的配筋計算：M=176180N·m N=1964000N初始偏心距e0: ；所以要考慮附加偏心矩的影響，故取此時的初始偏心矩為：；大小偏心距的判別：按鐵路隧道設(shè)計規(guī)范（TB100032001）有：所以按小偏心計算。由于N=1964000N故可不按離軸向力較遠一側(cè)混凝土先壓壞情況驗算面積選為充分發(fā)揮混凝土的受壓特點補充如下方程：0.56；?。?1017；非少筋。非超筋。滿足要求！2結(jié)構(gòu)承受最大負彎矩的配筋計算：矩形截面的配筋計算：M=-145950N·m N=1453400N 初始偏心距e0: ；所

31、以要考慮附加偏心矩的影響，故取此時的初始偏心矩為：； 大小偏心距的判別： 按鐵路隧道設(shè)計規(guī)范（TB100032001）有：所以按小偏心計算。此時離縱向力較遠的一側(cè)鋼筋取：由于N=1453400N故可不按離軸向力較遠一側(cè)混凝土先壓壞情況驗算面積選 為充分發(fā)揮混凝土的受壓特點補充如下方程：0.56；取：41017；非少筋。非超筋。滿足要求！以上是隧道襯砌的最大正彎矩和最大負彎矩的配筋計算，但對于一個就要承受最大正彎矩又要承受最大負彎矩的構(gòu)件來說，它的上緣筋就應(yīng)該是其承受最大負彎矩時的受拉筋，同樣，它的下緣筋就應(yīng)該是其承受最大正彎矩時的受拉筋。根據(jù)上面的計算可以得知：對于本設(shè)計襯砌的配筋應(yīng)該同樣是：

32、418非少筋。非超筋。驗算合格！二襯砌安全性評價：1抗壓強度檢算：根據(jù)鐵路隧道設(shè)計規(guī)范（TB100032001）的規(guī)定：混凝土矩形截面軸心和偏心受壓構(gòu)件的抗壓強度應(yīng)按照以下公式進行：其中：混凝土的抗壓極限強度； K安全系數(shù)； B截面寬度； H截面厚度；構(gòu)件縱向彎曲系數(shù)；軸向力的偏心影響系數(shù)；由于，不需要檢算抗壓強度，只要檢算抗拉強度和裂縫。2.裂縫驗算：（1）最大正彎矩裂縫檢算因為：所以不需要進行裂縫驗算。（2） 最大負彎矩裂縫檢算因為：所以不需要進行裂縫驗算。3 截面強度檢算根據(jù)鐵路隧道設(shè)計規(guī)范（TB100032001）的有關(guān)規(guī)定：鋼筋混凝土矩形截面的偏心構(gòu)件（），其截面強度檢算應(yīng)按照以下公

33、式進行：其中：K安全系數(shù)，按規(guī)范有關(guān)規(guī)定采用；混凝土彎曲抗壓極限強度；鋼筋的抗拉或抗壓計算強度；受拉和受壓區(qū)鋼筋的截面面積；在本設(shè)計中，以上參數(shù)的取值為：（1）最大正彎矩K2.4，21.0MPa,=520MPa,b=1000mm, x=137.3mm;代入計算有：左邊4713600N；右邊28833000N;左邊<右邊滿足要求?。?）最大負彎矩相關(guān)參數(shù)如下：K2.4，21.0MPa,=520MPa,b=1000mm ， x=101.7m帶入計算有：左邊=4238160N右邊=21357000N左邊右邊滿足要求！對于本設(shè)計的襯砌配筋就按以上計算的選取對稱配筋對稱配筋每側(cè)鋼筋為418。4.3

34、 級圍巖隧道洞身設(shè)計及配筋4.3.1荷載計算根據(jù)分析隧道平面圖、隧道縱斷面圖、隧道橫斷面圖并結(jié)合工程地質(zhì)條件最終選定里程為DK8+950處的斷面作為級圍巖計算截面，隧道開挖寬度B=14.1m，高度Ht=12.1m，埋深102m鐵路隧道設(shè)計規(guī)范計算圍巖松動壓力的統(tǒng)計公式。式中，hq等效荷載高度值；s圍巖級別，如級圍巖，則s3；圍巖容重，kN/m3；寬度影響系數(shù)，且；B坑道的寬度，m ；i以B=5m為基準，B每增減1m時的圍巖壓力增減率，當B5m時，取i0.2，B5m時，取i0.1。等效荷載高度值hq=3.44m，H1=102m時，屬于深埋條件。垂直荷載 水平荷載 考慮水壓力的作用后垂直荷載 水平

35、荷載 拱頂處 仰拱處 4.3.2內(nèi)力計算采用ANSYS結(jié)構(gòu)分析軟件對結(jié)構(gòu)進行荷載分析并計算結(jié)果得隧道斷面的變形圖、軸力圖、彎矩圖。圖4-8 變形圖圖4-9 彎矩圖圖4-10 軸力圖4.3.3配筋計算及檢算根據(jù)內(nèi)力圖知道：最大正彎矩為M104850N·m；軸力為N=1467100N。最大負彎矩為 M=-88988N·m；軸力為N=1327800N；襯砌單元截面為b×h=1000mm400mm，考慮撓度影響的軸向力偏心距增大系數(shù)，對隧道襯砌取=1.0，襯砌混凝土等級為C35，混凝土彎曲抗壓強=14.3Mpa，鋼筋采用HRB400，抗拉、抗壓強度=360MPa，=0.5

36、6。取=35mm，則=365mm。1結(jié)構(gòu)承受最大正彎矩的配筋計算：矩形截面的配筋計算：M=104850N·m N=1467100N初始偏心距e0: ；所以要考慮附加偏心矩的影響，故取此時的初始偏心矩為：； 大小偏心距的判別： 按鐵路隧道設(shè)計規(guī)范（TB100032001）有：所以按小偏心計算。此時離縱向力較遠的一側(cè)鋼筋取：由于N=1467100N故可不按離軸向力較遠一側(cè)混凝土先壓壞情況驗算面積選為充分發(fā)揮混凝土的受壓特點補充如下方程：0.56；?。?1017；非少筋。非超筋。滿足要求！2結(jié)構(gòu)承受最大負彎矩的配筋計算：矩形截面的配筋計算：M=-88988N·m N=132780

37、0N 初始偏心距e0: ；所以要考慮附加偏心矩的影響，故取此時的初始偏心矩為：； 大小偏心距的判別： 按鐵路隧道設(shè)計規(guī)范（TB100032001）有：所以按小偏心計算。此時離縱向力較遠的一側(cè)鋼筋?。河捎贜=1327800N故可不按離軸向力較遠一側(cè)混凝土先壓壞情況驗算面積選為充分發(fā)揮混凝土的受壓特點補充如下方程：0.56；?。?1017；非少筋。非超筋。滿足要求！以上是隧道襯砌的最大正彎矩和最大負彎矩的配筋計算，但對于一個就要承受最大正彎矩又要承受最大負彎矩的構(gòu)件來說，它的上緣筋就應(yīng)該是其承受最大負彎矩時的受拉筋，同樣，它的下緣筋就應(yīng)該是其承受最大正彎矩時的受拉筋。根據(jù)上面的計算可以得知：對于本

38、設(shè)計襯砌的配筋應(yīng)該同樣是：418非少筋。非超筋。驗算合格！二襯砌安全性評價：根據(jù)鐵路隧道設(shè)計規(guī)范（TB100032001）的規(guī)定：混凝土矩形截面軸心和偏心受壓構(gòu)件的抗壓強度應(yīng)按照以下公式進行：其中：混凝土的抗壓極限強度； K安全系數(shù)； B截面寬度； H截面厚度；構(gòu)件縱向彎曲系數(shù)；軸向力的偏心影響系數(shù)；最大正彎矩和最大負彎矩均屬于小偏心，需按下面方式檢算。（1）最大正彎矩：K=2.0 N=1467100N 滿足要求。（2）最大負彎矩：K=2.0 N=1327800N 所以有滿足要求。對于本設(shè)計的襯砌配筋選取對稱配筋每側(cè)鋼筋為418。第五章 隧道施工組織設(shè)計5.1隧道概述：隧址位于榜山鎮(zhèn)林美村與后

39、塘村之間，屬低山丘陵地貌，地形起伏較大，相對高差達201.1m；自然坡度為10-15度，偶見陡坡，植被發(fā)育。本隧道起點里程為DK8+597，訖點里程為DK9+767，全長932m，位于直線上，隧道縱坡度為-1%。其主要巖性為：1.粉質(zhì)黏土：褐黃色、灰黃色，硬塑，成份以黏粉粒為主，含有15%中粗砂，黏性一般。主要分布在隧道區(qū)域表層，屬級普通土，C組填料。2.花崗閃長巖W4：全風化，褐紅色、灰黃色，原巖結(jié)構(gòu)已破壞，巖芯呈土柱狀，礦物以長石、石英為主、含少量黑云母，除石英礦物外，其他礦物基本分化成黏土狀，遇水易軟化、崩解，屬級硬土，C組填料。3.花崗閃長巖：強風化，灰黃色、灰褐色，中粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造

40、，主要礦物成分由石英、長石、角閃石及少量黑云母等組成，裂隙很發(fā)育，巖芯呈碎塊狀，錘擊易碎，屬級軟石，A組填料。4.花崗閃長巖：弱風化，灰白色，中粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，巖質(zhì)新鮮，成分以長石、石英、角閃石為主，巖體裂隙較發(fā)育，巖芯呈柱狀，錘擊聲較脆，較難碎，巖體完整程度為較破碎，屬級次堅石，A組填料。5.1.1資料依據(jù)：（1）施工期限，根據(jù)指導(dǎo)性施工組織安排本隧道施工的總期限。（2）設(shè)計和施工規(guī)范及有關(guān)技術(shù)原則。（3）初步設(shè)計（擴大初步設(shè)計）或技術(shù)設(shè)計以及施工調(diào)查資料。（4）概算定額或統(tǒng)計分析資料。5.1.2施工準備工作施工準備工作應(yīng)根據(jù)調(diào)查資料，對洞外相鄰工程、既有建筑及其他設(shè)施的拆遷作出施工安排；

41、研究和分析施工地段交通運輸條件的利用程度，并對擬建施工運輸?shù)缆纷鞒霰冗x方案；根據(jù)洞口可供施工場地布置的條件提出分期用地、材料供應(yīng)、供水和節(jié)約能源等方案；對施工中和運營后周圍環(huán)境的影響（污水、廢氣、噪聲等）提出必要的防治措施。同時應(yīng)考慮修建臨時運輸便道、輕型軌道，臨時房屋、臨時通信、給水、照明、附屬企業(yè)、料庫以及施工場地平整，材料機具配備運送，洞外天溝、側(cè)溝及場地排水，改移道路及拆遷建筑物等的工程數(shù)量及需要時間，這些工作可與洞外土石方同步進行，在進洞前應(yīng)先對洞口工程作出安排；凡對隧道出渣有干擾的橋涵（含泄水洞）要先安排施工。5.2施工方法：5.2.1施工方法選擇的原則隧道施工方法應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)和水文地質(zhì)資料、開挖斷面的大小、襯砌類型、隧道長度、工期要求等綜合因素研究確定。對地質(zhì)條件變化較大的隧道，選用的施工方法，應(yīng)有較大的適應(yīng)性，當需要變更施工方法時，以較少影響施工進度為原則，一般不宜考慮多種施工方法，但應(yīng)考慮對某些地層變化情況所采用相應(yīng)的輔助施工方法。隧道采用鉆爆法施工，一般選用全斷面法，臺階法和導(dǎo)坑法，但應(yīng)優(yōu)先選用全斷面及臺階法，應(yīng)盡量減少對地層的多次擾動和破壞。本隧道施工方法為上導(dǎo)坑法開挖，噴錨施工支護。1.洞口開挖：洞口開挖前應(yīng)作好天溝等防排水設(shè)施，再進行開挖邊、仰坡，盡早修建洞門，以策安全。施工時應(yīng)逐段