特長鐵路隧道設(shè)計與施工

1、石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計特長鐵路隧道設(shè)計與施工Design and Construction of Long Railway Tunnel 2010 屆 土木工程 學(xué)院專 業(yè) 土木工程 學(xué) 號 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 完成日期 2010年06月16日畢業(yè)設(shè)計成績單學(xué)生姓名學(xué)號班級專業(yè)地下工程畢業(yè)設(shè)計題目特長鐵路隧道設(shè)計與施工指導(dǎo)教師姓名指導(dǎo)教師職稱副教授評 定 成 績指導(dǎo)教師得分評閱人得分答辯小組組長得分成績：院長(主任) 簽字：年 月 日畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書題目特長鐵路隧道設(shè)計與施工 專 業(yè)土木工程班 級地下061學(xué)生姓名承擔(dān)指導(dǎo)任務(wù)單位土木工程分院導(dǎo)師姓名導(dǎo)師職稱副教授隧道名稱：太行山隧道一、設(shè)計內(nèi)容

2、以太行山隧道進口為工程背景，主要進行以下內(nèi)容：1.國內(nèi)外現(xiàn)狀調(diào)研(包括國內(nèi)外特長鐵路隧道發(fā)展現(xiàn)狀及典型工程實例、與自己的研究對象有關(guān)的不良地質(zhì)隧道的國內(nèi)外現(xiàn)狀等)。2.根據(jù)具體工程環(huán)境及地質(zhì)條件確定具體施工方法。3.設(shè)計依據(jù)及原則：包括設(shè)計應(yīng)遵循的主要規(guī)范規(guī)程及主要原則。4.隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計：包括襯砌斷面擬定、荷載確定、計算模型的建立、襯砌結(jié)構(gòu)計算及整理、結(jié)構(gòu)配筋計算。5.施工組織設(shè)計：包括施工總體部署（主要應(yīng)包括施工準備、施工場地布置、施工臨時設(shè)施設(shè)計、不同區(qū)段的施工方法等），主要施工方法、工序及工藝(包括爆破、出碴運輸、超前支護、噴射混凝土、錨桿、鋼架、防排水、二次襯砌、施工監(jiān)測等)，施工輔助

3、作業(yè)、不良地質(zhì)地段的工程措施、機械配套、指導(dǎo)性施工進度計劃等。應(yīng)附圖：工程平面圖、地質(zhì)縱剖面圖，襯砌結(jié)構(gòu)橫剖面圖，計算模型及計算結(jié)果圖，施工方法圖平、橫、剖面圖，典型工法步序圖、施工監(jiān)測測點布置圖等。6.外文翻譯等相關(guān)文檔和完整的設(shè)計報告書。二、基本要求1.通過調(diào)研，掌握特長鐵路隧道的主要施工方法及其適用條件；2.熟悉隧道襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計計算方法及計算內(nèi)容；3.掌握隧道施工中主要施工工藝及施工步序。三、主要技術(shù)指標(另見具體資料)四、應(yīng)收集的資料及參考文獻1.現(xiàn)行鐵路隧道設(shè)計規(guī)范；2.現(xiàn)行鐵路隧道施工規(guī)范；3.隧道工程朱永全 宋玉香編；4.現(xiàn)行混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范；5鐵路工程設(shè)計技術(shù)手冊.隧道五、進

4、度計劃第1周 熟悉資料，查閱文獻，選擇設(shè)計區(qū)段；第2周 寫出開題報告；第3周 外文翻譯；第47周 隧道襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計；第811周 施工組織設(shè)計；第12周 文整；第13周 答辯畢業(yè)設(shè)計開題報告題目特長鐵路隧道設(shè)計與施工學(xué)生姓名羅翔學(xué)號20060029班級地下061專業(yè)土木工程課題研究背景太行山特長隧道位于石太客運專線小寨車站和盂縣車站之間。隧道穿過高度為1311米的太行山山脈主峰越宵山，起止里程為DK69+255DK97+094(左線)、YDK69+271YDK97+119(右線)，設(shè)計為雙洞單線隧道，最大埋深445cm，兩線間距35m。左線隧道長27839 m，右線27848m,旅客列車設(shè)計行車

5、速度250km/h。太行山隧道位于直線上，左線、右線隧道的縱向設(shè)計坡度基本一致，除進口段長74m的坡度為6的上坡，出口段長68m的坡度為11的上坡，其余部分的坡度為13的上坡。石家莊端洞口路肩設(shè)計高程為614.2m，太原段洞口路肩設(shè)計高程為976.0m。太行山隧道地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，極易發(fā)生坍塌和大變形。在建設(shè)過程中，建設(shè)、設(shè)計、監(jiān)理、施工單位，采用鉆爆法施工，全隧道共設(shè)進口1個、斜井9個、出口1個，共11處施工通道，在24個工作面同時展開施工。在太行山隧道施工過程中，工作人員通過采用長隧道硬質(zhì)圍巖快速施工技術(shù)、長距離掘進施工通風(fēng)技術(shù)研究、雙車道斜井無軌運輸快速施工技術(shù)、軌道斜井有軌運輸快速施工技術(shù)

6、、長隧道控制測量技術(shù)等，以及多斜井多工作面同時開挖的高效組織模式，為國際和國內(nèi)形成膨脹巖石膨脹勢判定統(tǒng)一標準提供了寶貴的參考依據(jù)，為中國特長隧道建設(shè)積累了寶貴經(jīng)驗。二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀隨著我國城市經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，城市地下空間資源已經(jīng)被視作一種寶貴的空間資源，已經(jīng)成為城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的發(fā)展方向。鐵路隧道是修建在地下或水下并鋪設(shè)鐵路供機車車輛通行的建筑物。20世紀初期，歐美一些國家就已經(jīng)建成了一些特長鐵路隧道，如瑞士和意大利間的修建的辛普朗鐵路隧道長19.8公里。進入新世紀后，越來越多的特長隧道相繼建成：2000年挪威的萊爾多（Laerdal）隧道全長24500m；1980年

7、瑞士的圣哥達（SaintGothard）隧道全長16918m；1978年奧地利的阿爾貝格（Arlberg）隧道全長13972m。 在國內(nèi)，特長鐵路隧道的修建也比較廣泛。如秦嶺隧道全長18456m，最大埋深1600m，是目前我國洞身最長、埋置最深、工程規(guī)模最大的隧道。設(shè)計時速為80公里，走完全程大約需要15分鐘的時間；2006年8月日上午中國最長的鐵路隧道2005公里的烏鞘嶺特長隧道實現(xiàn)雙線開通，其中左線彈性整體道床設(shè)計時速為200km/h；東秦嶺隧道位于秦嶺山脈深處,是西南鐵路的“咽喉”動脈工程,也是我國已通車的長大雙線鐵路隧道之一，該隧道全長12.26 km。隧道的修建，不僅給地理資源節(jié)約了

8、空間，而且給各種運輸節(jié)約了時間。三、設(shè)計研究內(nèi)容1.隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計依據(jù)隧道施工的相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范，例如鐵路隧道設(shè)計規(guī)范、鐵路隧道施工規(guī)范、客運專線鐵路隧道工程施工技術(shù)指南等對隧道進行設(shè)計，其設(shè)計內(nèi)容主要包括：二次襯砌斷面的幾何尺寸擬定、荷載計算、計算模型的建立、襯砌結(jié)構(gòu)的計算及其對計算結(jié)果的整理，通過對計算結(jié)果的分析和強度檢算，對不符合要求的結(jié)構(gòu)的進行配筋計算。2施工組織設(shè)計施工組織主要內(nèi)容：包括施工總體部署（主要應(yīng)包括施工準備、施工場地布置、施工臨時設(shè)施設(shè)計、不同區(qū)段的施工方法等），主要施工方法、工序及工藝(包括爆破、出碴運輸、超前支護、噴射混凝土、錨桿、鋼架、防排水、二次襯砌、施工監(jiān)測等)，施

9、工輔助作業(yè)、不良地質(zhì)地段的工程措施、機械配套、指導(dǎo)性施工進度計劃等。依據(jù)鐵路隧道設(shè)計規(guī)范、鐵路隧道施工規(guī)范及具體工程環(huán)境及其水文地質(zhì)條件將項目劃分為不同的區(qū)段，并設(shè)計各區(qū)段豎井、斜井或其他輔助坑道的數(shù)目及其具體位置, 努力做到依靠科技、精心組織、合理安排。做到與施工單位、監(jiān)理單位和設(shè)計單位協(xié)作，合理運用施工人員、機具、物料、資金和信息，實現(xiàn)施工質(zhì)量與造價在保證工期和安全施工的前提下的最佳解決方法。四、主要研究方法根據(jù)設(shè)計隧道的工程環(huán)境、施工要求及相應(yīng)的水文地質(zhì)條件，擬定隧道的襯砌斷面形式、荷載確定并且建立計算模型。隧道的結(jié)構(gòu)計算利用ANSYS軟件建立結(jié)構(gòu)荷載模型，對隧道的結(jié)構(gòu)安全性和結(jié)構(gòu)在修建

10、過程中的可靠性做出評價。根據(jù)工程環(huán)境和圍巖地質(zhì)條件對隧道選擇不同施工方法、初期支護、二次襯砌以及其他防護措施等。例如在該工程級圍巖中斷層破碎帶及影響帶選擇臺階法開挖；又如礦山法隧道復(fù)合式結(jié)構(gòu)的襯砌結(jié)構(gòu)按“荷載結(jié)構(gòu)”計算模式，按局部變形理論計算地層被動壓力。明確各種施工工藝的主要技術(shù)指標和施工中的運輸方式、考慮各種變形影響。準備各種施工應(yīng)附圖以及編寫好工程適用的施工組織設(shè)計：組織相關(guān)管理人員認真研究本工程各項目的特點，針對項目特點及時討論達成共識并迅速進行目標分解及貫徹進行；合理安排工期并盡快展開平行作業(yè)工序，保證各環(huán)節(jié)銜接緊密；迅速出臺與本工程相關(guān)的各項保證制度及管理辦法；結(jié)合工程進展程度合理

11、安排各項資源的投入及協(xié)調(diào)。五、預(yù)期目標1.通過本次設(shè)計，掌握隧道設(shè)計原則及有關(guān)技術(shù)指標；2.通過本次設(shè)計，掌握特長鐵路隧道的主要施工方法及其適用的地質(zhì)條件；3.通過本次設(shè)計，熟悉隧道襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計的選擇、計算內(nèi)容及計算方法；4.通過本次設(shè)計，學(xué)會各種工程軟件的使用（ANSYS軟件、CAD制圖軟件）；5.通過本次設(shè)計，掌握隧道施工中主要的施工工藝及施工步序；6.通過本次設(shè)計，了解施工組織設(shè)計的編制與應(yīng)用；7.通過本次設(shè)計，訓(xùn)練和提高分析設(shè)計能力、理論計算能力、外語等應(yīng)用能力。 六、進度計劃第1周 熟悉資料，查閱文獻，選擇設(shè)計區(qū)段； 第2周 寫出開題報告；第3周 外文翻譯；第47周 隧道襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計

12、； 第811周 施工組織設(shè)計；第12周 文整； 第13周 答辯。指導(dǎo)教師簽字時 間摘要 隨著社會的快速發(fā)展，人們對鐵路交通系統(tǒng)的需求量已變得越來越大。特長鐵路隧道的修建在國內(nèi)外交通領(lǐng)域里都已經(jīng)占據(jù)了很重要的位置。目前在世界上比較具有代表性的特長鐵路隧道有挪威的萊爾多隧道，瑞士的圣哥達隧道，以及我們國內(nèi)近年來已經(jīng)建成投入使用的烏鞘嶺特長隧道和太行山隧道等。本次設(shè)計主要介紹了關(guān)于太行山隧道(DK69+255DK74+160)標段的設(shè)計與施工。具體內(nèi)容主要是根據(jù)隧道所在的地理位置的工程地質(zhì)和水文條件等來設(shè)計隧道斷面襯砌形式以及選擇比較合理的施工方案，保證工程施工的效率和安全性。本標段隧道設(shè)計的主要任

13、務(wù)是關(guān)于全斷面法和臺階法施工的開挖工序和支護工序，光面爆破的鉆眼、布眼設(shè)計，工程的防水設(shè)施和輔助設(shè)施以及施工監(jiān)控量測的設(shè)計和施工組織的編制等，還介紹了在本標段隧道施工中遇見特殊地質(zhì)問題時所采取的應(yīng)對措施和各種輔助坑道(斜井)、輔助設(shè)施(橫通道)的設(shè)計。通過本次設(shè)計學(xué)會將各種施工方法更好的與工程實際地質(zhì)環(huán)境結(jié)合于一體，以及怎樣更好地編制工程的施工組織。關(guān)鍵詞：特長隧道 全斷面法 臺階法 施工組織AbstractWith the rapid development of society, people demand for railway transport system has been gro

14、wing. Long railway tunnels construction in the traffic field of domestic and international have occupied an important position. Currently in the world, more and more representative of the long railway tunnel such as the Laerdal in Norway Lyle and the SaintGothard tunnel in Switzerlands , as well as

15、has been built and put into use this years Wushaoling tunnel and Taihang Mountain Tunnel in our country.This design introduces a tunnels Design and Construction on a Section of the Taihang Mountains (DK69 +255 DK74 +160) . Mainly to design the tunnel lining section of the form and choose a more reas

16、onable construction plan based on the specific content of the tunnel where the location of the engineering geological and hydrological conditions , to Assure the safety and efficiency of construction. The tenders of the main tasks of the tunnel design is on the construction of full-face method and s

17、tep methods excavation process and supporting processes ,the drill hole , cloth eye design of the Smooth blasting , water facilities and support facilities and Monitoring and Measurement of constructions design preparation on a project , And the compilation of construction organization , and so on .

18、 Also introduced the response program to solve specific geological problems encountered during the construction and the settings of various auxiliary tunnel(shaft), ancillary facilities (cross channel) of the tunnel . Key words: Long Tunnel Full-face method Step method Construction Organization目 錄 T

19、OC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc264447921 第1章 緒論 PAGEREF _Toc264447921 h 1 HYPERLINK l _Toc264447922 1.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc264447922 h 1 HYPERLINK l _Toc264447923 1.2 主要內(nèi)容 PAGEREF _Toc264447923 h 1 HYPERLINK l _Toc264447924 隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計 PAGEREF _Toc264447924 h 1 HYPERLINK l _Toc264447925 施工組織設(shè)計 PAGEREF _

20、Toc264447925 h 2 HYPERLINK l _Toc264447926 1.2.3 外文翻譯等相關(guān)文檔和完整的設(shè)計報告書 PAGEREF _Toc264447926 h 2 HYPERLINK l _Toc264447927 應(yīng)附圖 PAGEREF _Toc264447927 h 2 HYPERLINK l _Toc264447928 1.3 主要研究方法 PAGEREF _Toc264447928 h 2 HYPERLINK l _Toc264447929 1.4 預(yù)期目標 PAGEREF _Toc264447929 h 3 HYPERLINK l _Toc264447930

21、第2章 工程概況 PAGEREF _Toc264447930 h 4 HYPERLINK l _Toc264447931 2.1 工程地理位置 PAGEREF _Toc264447931 h 4 HYPERLINK l _Toc264447932 2.2 工程數(shù)量 PAGEREF _Toc264447932 h 4 HYPERLINK l _Toc264447933 2.3 工程地質(zhì)和水文條件 PAGEREF _Toc264447933 h 4 HYPERLINK l _Toc264447934 地形地貌 PAGEREF _Toc264447934 h 4 HYPERLINK l _Toc26

22、4447935 2.3.2 地層巖性 PAGEREF _Toc264447935 h 4 HYPERLINK l _Toc264447936 2.3.3 地下水情況 PAGEREF _Toc264447936 h 5 HYPERLINK l _Toc264447937 2.4 施工條件 PAGEREF _Toc264447937 h 6 HYPERLINK l _Toc264447938 2.4.1 氣象特征 PAGEREF _Toc264447938 h 6 HYPERLINK l _Toc264447939 交通情況 PAGEREF _Toc264447939 h 6 HYPERLINK

23、l _Toc264447940 施工用電情況 PAGEREF _Toc264447940 h 6 HYPERLINK l _Toc264447941 施工用水、施工場地和通信情況 PAGEREF _Toc264447941 h 6 HYPERLINK l _Toc264447942 物資供應(yīng)情況 PAGEREF _Toc264447942 h 6 HYPERLINK l _Toc264447943 第3章 結(jié)構(gòu)設(shè)計 PAGEREF _Toc264447943 h 7 HYPERLINK l _Toc264447944 3.1 設(shè)計依據(jù)和設(shè)計原則 PAGEREF _Toc264447944 h

24、7 HYPERLINK l _Toc264447945 3.1.1 設(shè)計依據(jù) PAGEREF _Toc264447945 h 7 HYPERLINK l _Toc264447946 3.1.2 設(shè)計原則 PAGEREF _Toc264447946 h 7 HYPERLINK l _Toc264447947 3.2 主體結(jié)構(gòu)設(shè)計 PAGEREF _Toc264447947 h 8 HYPERLINK l _Toc264447948 3.2.1 設(shè)計思路 PAGEREF _Toc264447948 h 8 HYPERLINK l _Toc264447949 3.2.2 隧道平面位置、洞口位置和縱斷

25、面 PAGEREF _Toc264447949 h 8 HYPERLINK l _Toc264447950 3.2.3 隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計 PAGEREF _Toc264447950 h 8 HYPERLINK l _Toc264447951 3.2.4 建筑限界以及內(nèi)輪廓 PAGEREF _Toc264447951 h 9 HYPERLINK l _Toc264447952 3.3 工程材料 PAGEREF _Toc264447952 h 9 HYPERLINK l _Toc264447953 3.3.1 混凝土和鋼筋 PAGEREF _Toc264447953 h 9 HYPERLINK l _

26、Toc264447954 3.3.2 隧道襯砌橫截面形狀及尺寸擬定 PAGEREF _Toc264447954 h 10 HYPERLINK l _Toc264447955 3.4 荷載設(shè)計 PAGEREF _Toc264447955 h 11 HYPERLINK l _Toc264447956 3.4.1 荷載計算原理 PAGEREF _Toc264447956 h 11 HYPERLINK l _Toc264447957 3.4.2 結(jié)構(gòu)配筋計算 PAGEREF _Toc264447957 h 13 HYPERLINK l _Toc264447958 3.4.3 級圍巖結(jié)襯砌構(gòu)內(nèi)力計算和強

27、度驗算 PAGEREF _Toc264447958 h 14 HYPERLINK l _Toc264447959 3.4.4 級圍巖襯砌結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算和強度驗算 PAGEREF _Toc264447959 h 19 HYPERLINK l _Toc264447960 3.4.5 級圍巖結(jié)襯砌構(gòu)內(nèi)力計算和強度驗算 PAGEREF _Toc264447960 h 23 HYPERLINK l _Toc264447961 3.4.6 級圍巖結(jié)襯砌構(gòu)內(nèi)力計算和強度驗算 PAGEREF _Toc264447961 h 27 HYPERLINK l _Toc264447962 3.5 各級圍巖復(fù)合式襯砌參數(shù)

28、確定 PAGEREF _Toc264447962 h 30 HYPERLINK l _Toc264447963 3.6 各級圍巖斷面開挖尺寸確定 PAGEREF _Toc264447963 h 31 HYPERLINK l _Toc264447964 第4章 施工組織 PAGEREF _Toc264447964 h 32 HYPERLINK l _Toc264447965 4.1 編制依據(jù)及編制原則 PAGEREF _Toc264447965 h 32 HYPERLINK l _Toc264447966 4.1.1 編制依據(jù) PAGEREF _Toc264447966 h 32 HYPERLI

29、NK l _Toc264447967 4.1.2 編制原則 PAGEREF _Toc264447967 h 32 HYPERLINK l _Toc264447968 4.1.3 編制范圍 PAGEREF _Toc264447968 h 32 HYPERLINK l _Toc264447969 4.2 施工準備 PAGEREF _Toc264447969 h 32 HYPERLINK l _Toc264447970 4.2.1 技術(shù)準備 PAGEREF _Toc264447970 h 32 HYPERLINK l _Toc264447971 4.2.2 施工現(xiàn)場準備 PAGEREF _Toc26

30、4447971 h 32 HYPERLINK l _Toc264447972 4.2.3 施工測量 PAGEREF _Toc264447972 h 33 HYPERLINK l _Toc264447973 4.2.4 雨季施工準備 PAGEREF _Toc264447973 h 34 HYPERLINK l _Toc264447974 4.2.5 主要施工機械、設(shè)備準備 PAGEREF _Toc264447974 h 34 HYPERLINK l _Toc264447975 4.3 隧道施工總體方案 PAGEREF _Toc264447975 h 35 HYPERLINK l _Toc2644

31、47976 4.3.1 各區(qū)段施工方案 PAGEREF _Toc264447976 h 36 HYPERLINK l _Toc264447977 4.4 隧道施工 PAGEREF _Toc264447977 h 36 HYPERLINK l _Toc264447978 4.4.1 不良地質(zhì)地段施工方案 PAGEREF _Toc264447978 h 37 HYPERLINK l _Toc264447979 4.4.2 全斷面法施工 PAGEREF _Toc264447979 h 38 HYPERLINK l _Toc264447980 4.4.3 臺階法施工 PAGEREF _Toc26444

32、7980 h 39 HYPERLINK l _Toc264447981 4.4.4 正洞各級圍巖主要開挖法步驟及施工方法 PAGEREF _Toc264447981 h 40 HYPERLINK l _Toc264447982 4.4.5 明挖法施工 PAGEREF _Toc264447982 h 41 HYPERLINK l _Toc264447983 4.5 爆破施工設(shè)計 PAGEREF _Toc264447983 h 41 HYPERLINK l _Toc264447984 4.5.1 爆破施工控制標準 PAGEREF _Toc264447984 h 41 HYPERLINK l _To

33、c264447985 4.5.2 爆破施工工藝 PAGEREF _Toc264447985 h 41 HYPERLINK l _Toc264447986 4.5.3 各種施工方法的爆破設(shè)計 PAGEREF _Toc264447986 h 42 HYPERLINK l _Toc264447987 4.6 初期支護 PAGEREF _Toc264447987 h 49 HYPERLINK l _Toc264447988 4.6.1 初期支護中錨桿的使用 PAGEREF _Toc264447988 h 54 HYPERLINK l _Toc264447989 4.6.2 掛鋼筋網(wǎng) PAGEREF _

34、Toc264447989 h 57 HYPERLINK l _Toc264447990 4.6.3 格柵鋼架 PAGEREF _Toc264447990 h 58 HYPERLINK l _Toc264447991 4.6.4 噴射混凝土 PAGEREF _Toc264447991 h 60 HYPERLINK l _Toc264447992 4.7 隧道的防、排水設(shè)施施工 PAGEREF _Toc264447992 h 61 HYPERLINK l _Toc264447993 4.7.1 防水設(shè)施 PAGEREF _Toc264447993 h 62 HYPERLINK l _Toc2644

35、47994 4.7.2 排水設(shè)施 PAGEREF _Toc264447994 h 64 HYPERLINK l _Toc264447995 4.8 洞身襯砌 PAGEREF _Toc264447995 h 65 HYPERLINK l _Toc264447996 4.8.1 施工方法 PAGEREF _Toc264447996 h 65 HYPERLINK l _Toc264447997 4.8.2 仰拱施工 PAGEREF _Toc264447997 h 66 HYPERLINK l _Toc264447998 4.8.3 拱墻襯砌施工 PAGEREF _Toc264447998 h 67

36、HYPERLINK l _Toc264447999 4.8.4 水溝、電纜槽施工 PAGEREF _Toc264447999 h 68 HYPERLINK l _Toc264448000 4.9 施工通風(fēng)、降塵 PAGEREF _Toc264448000 h 68 HYPERLINK l _Toc264448001 4.9.1 施工通風(fēng) PAGEREF _Toc264448001 h 68 HYPERLINK l _Toc264448002 4.9.2 施工降塵、防塵 PAGEREF _Toc264448002 h 70 HYPERLINK l _Toc264448003 4.10 施工輔助設(shè)

37、施（供風(fēng)、水、電） PAGEREF _Toc264448003 h 71 HYPERLINK l _Toc264448004 4.10.1 施工供風(fēng) PAGEREF _Toc264448004 h 71 HYPERLINK l _Toc264448005 4.10.2 施工供水 PAGEREF _Toc264448005 h 71 HYPERLINK l _Toc264448006 4.10.3 施工供電 PAGEREF _Toc264448006 h 71 HYPERLINK l _Toc264448007 4.11 監(jiān)控量測 PAGEREF _Toc264448007 h 72 HYPER

38、LINK l _Toc264448008 4.11.1 監(jiān)控量測的項目 PAGEREF _Toc264448008 h 72 HYPERLINK l _Toc264448009 4.11.2 監(jiān)控量測的施工流程 PAGEREF _Toc264448009 h 73 HYPERLINK l _Toc264448010 4.11.3 監(jiān)控量測的測點布置 PAGEREF _Toc264448010 h 73 HYPERLINK l _Toc264448011 4.12 斜井 PAGEREF _Toc264448011 h 74 HYPERLINK l _Toc264448012 4.13 橫通道 P

39、AGEREF _Toc264448012 h 76 HYPERLINK l _Toc264448013 第5章 結(jié)論 PAGEREF _Toc264448013 h 78 HYPERLINK l _Toc264448014 致 謝 PAGEREF _Toc264448014 h 81 HYPERLINK l _Toc264448015 參考文獻 PAGEREF _Toc264448015 h 82 HYPERLINK l _Toc264448016 附錄 PAGEREF _Toc264448016 h 83 HYPERLINK l _Toc264448017 附錄A： 外文翻譯 PAGEREF

40、 _Toc264448017 h 83 HYPERLINK l _Toc264448018 附錄B： 設(shè)計圖紙 PAGEREF _Toc264448018 h 102第1章 緒論1.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 隨著我國城市經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，城市地下空間資源已經(jīng)被視作一種寶貴的空間資源，已經(jīng)成為城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的發(fā)展方向。鐵路隧道是修建在地下或水下并鋪設(shè)鐵路供機車車輛通行的建筑物。20世紀初期，歐美一些國家形成的鐵路網(wǎng)，瑞士和意大利間的修建了辛普朗鐵路隧道長19.8公里。在進入新世紀后，越來越多的特長隧道相繼建成：2000年挪威的萊爾多(Laerdal)隧道全長24500m；198

41、0年瑞士的圣哥達(SaintGothard)隧道全長16918m；1978年奧地利的阿爾貝格(Arlberg)隧道全長13972m。 在國內(nèi)，特長鐵路隧道的修建也比較廣泛。秦嶺隧道全長18456m，最大埋深1600m，是目前我國洞身最長、埋置最深、工程規(guī)模最大的隧道。設(shè)計時速為80公里，走完全程大約需要15分鐘的時間；2006年8月23日上午中國最長的鐵路隧道2005公里的烏鞘嶺特長隧道實現(xiàn)雙線開通，其中左線彈性整體道床設(shè)計時速為200km/h；東秦嶺隧道位于秦嶺山脈深處,是西南鐵路的“咽喉”動脈工程,也是我國已通車的長大雙線鐵路隧道之一，該隧道全長12.26 km。隧道的修建，不僅給地理資源

42、節(jié)約了空間，而且給各種運輸節(jié)約了時間。1.2 主要內(nèi)容 太行山隧道為雙洞單線鐵路隧道，隧道全長27839m，兩線間距35m,位于石太客運專線小寨車站和盂縣車站之間，通過該段太行山山脈的主峰越宵山。本設(shè)計標段為太行山隧道的進口段，起止里程為DK69+255DK74+160，全長4905m(共計：9810m)，旅客列車設(shè)計行車速度250km/h。 隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計依據(jù)隧道施工的相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范，例如鐵路隧道設(shè)計規(guī)范、鐵路隧道施工規(guī)范、客運專線鐵路隧道工程施工技術(shù)指南等對隧道進行設(shè)計，其設(shè)計內(nèi)容主要包括：二次襯砌斷面的幾何尺寸擬定、荷載計算、計算模型的建立、襯砌結(jié)構(gòu)的計算及其對計算結(jié)果的整理，通過對計算結(jié)

43、果的分析和強度檢算，對不符合要求的結(jié)構(gòu)的進行配筋計算。 施工組織設(shè)計施工組織主要內(nèi)容：包括施工總體部署（主要應(yīng)包括施工準備、施工場地布置、施工臨時設(shè)施設(shè)計、不同區(qū)段的施工方法等），主要施工方法、工序及工藝(包括爆破、出碴運輸、超前支護、噴射混凝土、錨桿、鋼架、防排水、二次襯砌、施工監(jiān)測等)，施工輔助作業(yè)、不良地質(zhì)地段的工程措施、機械配套、指導(dǎo)性施工進度計劃等。施工方法設(shè)計：根據(jù)具體工程環(huán)境及地質(zhì)條件確定所選區(qū)間段的具體施工方法。包括主要施工方法、施工工序和工法轉(zhuǎn)換等內(nèi)容。依據(jù)鐵路隧道設(shè)計規(guī)范、鐵路隧道施工規(guī)范及具體工程環(huán)境及其水文地質(zhì)條件將項目劃分為不同的區(qū)段，并設(shè)計各區(qū)段豎井、斜井或其他輔助

44、坑道的數(shù)目及其具體位置, 努力做到依靠科技、精心組織、合理安排。做到與施工單位、監(jiān)理單位和設(shè)計單位協(xié)作，合理運用施工人員、機具、物料、資金和信息，實現(xiàn)施工質(zhì)量與造價在保證工期和安全施工的前提下的最佳解決方法。 外文翻譯等相關(guān)文檔和完整的設(shè)計報告書 應(yīng)附圖地質(zhì)縱剖面圖，襯砌結(jié)構(gòu)橫剖面圖，計算模型及計算結(jié)果圖，施工方法圖，平、橫、剖面圖，典型工法步序圖、施工監(jiān)控測測點布置圖等。1.3 主要研究方法根據(jù)設(shè)計隧道的工程環(huán)境、施工要求及相應(yīng)的水文地質(zhì)條件，擬定隧道的襯砌斷面形式、荷載確定并且建立計算模型。隧道的結(jié)構(gòu)計算利用ANSYS軟件建立結(jié)構(gòu)荷載模型，對隧道的結(jié)構(gòu)安全性和結(jié)構(gòu)在修建過程中的可靠性做出評

45、價。根據(jù)工程環(huán)境和圍巖地質(zhì)條件對隧道選擇不同施工方法、初期支護、二次襯砌以及其他防護措施等。例如在該工程級圍巖中斷層破碎帶及影響帶選擇臺階法開挖；又如礦山法隧道復(fù)合式結(jié)構(gòu)的襯砌結(jié)構(gòu)按“荷載結(jié)構(gòu)”計算模式，按局部變形理論計算地層被動壓力。明確各種施工工藝的主要技術(shù)指標和施工中的運輸方式、考慮各種變形影響。準備各種施工附圖以及編寫好工程適用的施工組織設(shè)計：(1)組織相關(guān)管理人員認真研究本工程各項目的特點，針對項目特點及時討論達成共識并迅速進行目標分解及貫徹進行；(2)合理安排工期并盡快展開平行作業(yè)工序，保證各環(huán)節(jié)銜接緊密；(3)迅速出臺與本工程相關(guān)的各項保證制度及管理辦法；(4)結(jié)合工程進展程度合

46、理安排各項資源的投入及協(xié)調(diào)。1.4 預(yù)期目標通過本次設(shè)計，讓自己掌握隧道設(shè)計原則及有關(guān)技術(shù)指標和特長鐵路隧道的主要施工方法及其適用條件。熟悉隧道襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計的選擇、計算方法及計算內(nèi)容，學(xué)會各種工程軟件的使用（ANSYS軟件、CAD制圖軟件）。掌握隧道施工中主要施工工藝及施工步序，了解施工組織設(shè)計的編制與應(yīng)用。第2章 工程概況2.1 工程地理位置新建鐵路石家莊至太原客運專線工程起自石家莊北站K4+475.7, 途徑河北省石家莊市、鹿泉市、井陘縣，再經(jīng)山西省盂縣、壽陽縣、陽曲縣，止于太原站K228+213，正線全長188.4公里。太行山隧道設(shè)計為雙洞單線鐵路隧道，隧道起止里程為DK69+255DK

47、97+094(左線)、YDK69+271YDK97+119(右線)，兩線間距35m，隧道全長27839m,位于石太客運專線小寨車站和盂縣車站之間，通過該段太行山山脈的主峰越宵山。太行山隧道是目前我國設(shè)計的最長山嶺隧道。2.2 工程數(shù)量本設(shè)計標段工程范圍為新建石家莊至太原鐵路客運專線重點工程，包括1#寺坪斜井(DK73+200.672=寺斜0+00，L=1093.18m)及太行山隧道DK69+255DK74+160段正洞的施工、竣工和缺陷修復(fù)，長度4905雙延米，包含隧道通風(fēng)、設(shè)備安裝、監(jiān)控量測等工程。以及在本設(shè)計標段中所設(shè)的10個級圍巖橫通道和1個級圍巖橫通道。2.3 工程地質(zhì)和水文條件 地形

48、地貌太行山隧道位于太行山脈中南段剝蝕低山和低中山區(qū)，沿線總的地勢特點呈現(xiàn)為西高東低，中西部最高的不對稱三角形。太行山脈剝蝕中低山區(qū)內(nèi)山峰林立，綿延起伏，形成了型態(tài)各異的陡崖、峭壁、單面山。峽谷深切，多呈“V”字型，地形起伏較大，最大高差約600余米。峽谷中無水，均為干谷。山上植被較為茂密，基巖裸露，呈現(xiàn)山地地貌的典型特征。 地層巖性地層的巖性對于隧道穿越山體位置的選擇、隧道具體施工方法的選擇是一個特別重要的因素，在施工前期應(yīng)對其進行詳細的勘測。太行山隧道本設(shè)計標段所屬范圍地層巖性見表2-1。表2-1 設(shè)計標段所屬范圍地層巖性序號里程巖性情況描述1DK69+255DK69+460隧道洞身所通過該

49、段的地層為泥質(zhì)條帶灰?guī)r，薄至中厚層狀，弱風(fēng)化，巖體較完整。呈塊狀結(jié)構(gòu)，巖層平緩，拱頂易坍塌落石。2DK69+46DK70+065隧道洞身位于的巖層為竹葉狀灰?guī)r、泥質(zhì)條帶灰?guī)r，薄至中厚層狀，弱風(fēng)化，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體完整，呈大塊狀整體結(jié)構(gòu)。3DK70+065DK70+210隧道洞身位于的巖層為竹葉狀灰?guī)r、泥質(zhì)條帶灰?guī)r，薄至中厚層狀，弱風(fēng)化，巖體較完整。呈塊狀結(jié)構(gòu)，巖層平緩，拱頂易坍塌落石。4DK70+210DK73+690隧道洞身位于的巖層為竹葉狀灰?guī)r、泥質(zhì)條帶灰?guī)r及白云巖，薄至中厚層狀，弱風(fēng)化，節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖體完整，呈大塊狀整體結(jié)構(gòu)。5DK73+690DK74+040隧道洞身位于的巖層為石

50、灰?guī)r、竹葉狀灰?guī)r、泥質(zhì)條帶灰?guī)r及頁巖，中厚層狀，弱風(fēng)化，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體較完整，呈塊狀結(jié)構(gòu)。6DK74+040DK74+160隧道洞身位于的巖層為斷層破碎帶及影響帶，巖體極破碎，呈散體狀結(jié)構(gòu)。 地下水情況本設(shè)計標段地下水對混凝土不具腐蝕性；石灰?guī)r、白云巖地下水中的侵蝕性CO2對混凝土具有中等腐蝕性。角礫狀泥灰?guī)r(膏溶角礫巖)對混凝土具有硫酸鹽弱腐蝕性。本設(shè)計標段各級圍巖區(qū)段地下裂隙水情況見表2-2。表2-2 各設(shè)計區(qū)段裂隙水情況序號區(qū)段里程地下水形式地下水水量備注1DK69+255DK69+740雨季時有基巖裂隙水Q0=0.1 m3/dm/2DK69+740DK74+030裂隙溶隙水Q0=1

51、.65 m3/dm；Qs=0.46 m3/dm/Q0=2.99 m3/dm；Qs=0.69 m3/dm/3DK74+030DK74+160構(gòu)造裂隙水Q0=1526 m3/d；Qs=162.79 m3/d小導(dǎo)管及徑向注漿堵水2.4 施工條件 氣象特征太行山隧道地處溫暖帶亞潤濕區(qū)，屬高寒山地氣候，降水稀少，氣候垂直分帶不明顯。四季分明，夏季炎熱少雨，冬季寒冷干燥，年降水量在350800mm。根據(jù)盂縣氣象局統(tǒng)計資料（19842003年）：盂縣地區(qū)多年最大降水量為797.4 mm（1995年），多年最小降水量為315.7mm（1997年），降水主要集中在59月份，約占全年降水量的64%97%；土壤最大

52、凍結(jié)深度為1.01m。 交通情況本設(shè)計標段交通便利，在DK73+200.672處的1#斜井(寺坪斜井)井口與314省道相鄰。 施工用電情況太行山隧道施工用電采用永臨結(jié)合方式，從當(dāng)?shù)刈冸娬窘右?5KV電力線，保證施工用電不間斷，考慮部分（20%）用電采用自發(fā)電。施工前期采用自發(fā)電以保證施工用電。 施工用水、施工場地和通信情況本設(shè)計標段于里程DK73+200.672處的1#(寺坪)斜井可利用附近的深井來提供1#斜井的生產(chǎn)、生活用水。1#斜井井口附近的地形比較開闊，施工場地可在井口附近布置。經(jīng)調(diào)查，本設(shè)計標段沿線有通訊線路，施工時可以與當(dāng)?shù)仉娦挪块T聯(lián)系，接入施工現(xiàn)場。 物資供應(yīng)情況物資可利用隧道旁的

53、314省道運輸，油料和火工品等材料可由供貨商直接供應(yīng)至各工區(qū)；棄碴場擋護工程用的塊石、片石及主體工程用碎石在盂縣附近材料質(zhì)量合格的石場購買；主體工程所采用的砂，在合格砂場購買。本設(shè)計標段太行山隧道縱斷面圖見附錄B(圖號01：太行山隧道設(shè)計標段縱斷面圖)。第3章 結(jié)構(gòu)設(shè)計3.1 設(shè)計依據(jù)和設(shè)計原則 設(shè)計依據(jù)客運專線鐵路隧道工程施工技術(shù)指南 (TZ2142005)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范 (GB500102005)建筑荷載設(shè)計規(guī)范 (GBJ92001)地下工程防水技術(shù)規(guī)范 (GB501082001)鐵路隧道設(shè)計規(guī)范 (TBJ100032005)高速鐵路設(shè)計規(guī)范 (TB106212009) 設(shè)計原則(1)

54、主要構(gòu)件設(shè)計使用年限為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)強度、剛度，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，以材料極限強度進行設(shè)計；(7)

55、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)計中除參照本指導(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)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)地下水水位和地下水腐蝕性等情況，滿足防水和防腐蝕設(shè)計的要求。當(dāng)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

56、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(dāng)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。3.2 主體結(jié)構(gòu)設(shè)計 設(shè)計思路 以石太客運專線太行山隧道為對象進行設(shè)計。計劃采用新奧法施工，隧道采用有仰拱形式斷面。鐵路隧道設(shè)計規(guī)范設(shè)計隧道橫斷面，并結(jié)合工程經(jīng)驗初步確定隧道橫斷面的具體尺寸，以及二次襯砌的設(shè)計參數(shù)。判斷深淺埋，取最不利的橫截面并計算作用在結(jié)構(gòu)上的荷載。最后將荷載加到設(shè)計結(jié)構(gòu)上，利用Ansys軟件計算內(nèi)力，取最不利情況配筋以及抗裂驗算。3.2.2 隧道平面

57、位置、洞口位置和縱斷面(1)中小型隧道平面位置遵照線路選線，長大隧道遵照隧道自身工程地質(zhì)選定，洞口位置選擇遵循“早進晚出”、地質(zhì)條件良好、地勢開闊、施工方便，技術(shù)、經(jīng)濟合理之處。(2)一般情況下隧道內(nèi)的線路最好采用直線，但是，受到某些地形的限制，或是地質(zhì)的原因，往往不得不采用曲線。應(yīng)盡可能采用較短的曲線，或是半徑較大的曲線，使它的影響小一些。隧道在曲線兩端應(yīng)設(shè)緩和曲線時，最好不使洞口恰恰落在緩和曲線上。在一座隧道內(nèi)最好不設(shè)一個以上的曲線。尤其是不宜設(shè)置反向曲線或復(fù)合曲線。(3)鐵路隧道對于行車來說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(yīng)天然地形的形狀以減少工程數(shù)量，只好隨

58、著地形的變化設(shè)置與之相適應(yīng)的線路坡度。但依據(jù)地形設(shè)計坡度時，注意應(yīng)不超過限制坡度。 隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(1)隧道的建筑限界根據(jù)已定的車輛類型、行車速度、施工方法及地質(zhì)條件等按相關(guān)規(guī)范或暫行規(guī)定確定。(2)礦山法區(qū)間隧道一般采用復(fù)合式襯砌，初期支護由型鋼格柵、鋼筋網(wǎng)與噴射混凝土組成，二次襯砌采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。初期支護與二次襯砌間鋪設(shè)全包防水層。根據(jù)地層情況可采用的輔助性地層加固措施有：管棚超前支護，注漿小導(dǎo)管超前支護，鎖腳錨桿，加固注漿，回填注漿等。(3)隧道支護設(shè)計參數(shù)按工程類比選定，襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)按工程類比初選，并通過結(jié)構(gòu)受力檢算。 建筑限界以及內(nèi)輪廓根據(jù)標準軌距鐵路建筑限界GB 146.

59、2-1983確定隧道限界。本區(qū)段的建筑限界及內(nèi)輪廓設(shè)計見圖3-1。圖3-1 隧道建筑限界及內(nèi)輪廓3.3 工程材料 混凝土和鋼筋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)按表3-1采用。表3-1 混凝土的極限強度(MPa)強度種類符號混凝土強度等級C15C20C25C30C40C50抗壓Ra12.015.519.022.529.536.5彎曲抗壓Rw15.019.424.228.136.945.6抗拉Rl1.41.72.02.22.73.1混凝土的彈性模量應(yīng)按表3-2采用?；炷恋募羟袕椥阅Ａ靠砂幢?-2數(shù)值乘以0.43采用。混凝土的泊松比可采用(v=0.2)。表3-2 混凝土的彈性模量Ec(

60、GPa)混凝土強度等級C15C20C25C30C40C50彈性模量Ec262829.53133.535.5鋼筋強度和彈性模量按表3-3采用。表3-3 鋼筋的強度和彈性模量鋼筋種類屈服強度(MPa)抗拉極限強度(MPa)抗拉或抗壓計算強度(MPa)彈性模量(GPa)延伸率(%)HPB235(Q235)24038026021025HRB335(20MnSi)34052036020016噴射混凝土的強度等級不得小于C20。噴射混凝土的彈性模量見表3-4。表3-4 噴射混凝土的彈性模量(GPa)噴射混凝土強度等級C20C25C30彈性模量212325 隧道襯砌橫截面形狀及尺寸擬定襯砌類型采用復(fù)合式襯砌