隧道工程實(shí)訓(xùn)報(bào)告

1、隧道工程綜合實(shí)訓(xùn)報(bào)告（2011-2012學(xué)年第二學(xué)期）級(jí)：10城軌（1）班號(hào)：名:指導(dǎo)教師：蔣英禮完成日期：2012-05-30洛陽(yáng)至南陽(yáng)高速公路大安至寄料段隧道初步設(shè)計(jì)摘要隨著科技的發(fā)展，社會(huì)的不斷發(fā)展，高速公路的重要性 越來(lái)越顯著，而作為公路的一部分一一隧道，對(duì)于施工和設(shè) 計(jì)的要求也越來(lái)越高。本設(shè)計(jì)課題為高速公路隧道，重點(diǎn)研 究新奧法施工。洛陽(yáng)至南陽(yáng)高速公路大安至寄料段全線設(shè)一處隧道，即上臺(tái)隧道 為分離式隧道，左右路線間距為24米，隧道軸線間距35.6米，左線 隧道全長(zhǎng)1968米，右線隧道全長(zhǎng)2079米。隧址區(qū)位于華北地臺(tái)南緣豫西褶皺帶，未發(fā)現(xiàn)大的斷層。工程地 質(zhì)調(diào)繪和物探工作亦未發(fā)現(xiàn)斷層

2、跡象，故認(rèn)為場(chǎng)地范圍內(nèi)沒(méi)有斷層。 巖性為安山巖，肉紅色，粒狀結(jié)構(gòu)，杏仁狀構(gòu)造，質(zhì)堅(jiān)硬，節(jié)理裂隙 較發(fā)育，微風(fēng)化全風(fēng)化，分布于隧道址全區(qū)。本隧道圍巖全為安山 巖，節(jié)理裂隙的發(fā)育程度與該巖層埋深、風(fēng)化程度強(qiáng)弱有關(guān)。目錄第一章設(shè)計(jì)原始資料1.1采用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范1.1.1主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)1.1.2主要設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范1.2工程概況1.3地形地貌1.4地層巖性1.5地質(zhì)構(gòu)造1.6隧址區(qū)氣象水文地質(zhì)條件1.7隧道洞室圍巖級(jí)別1.8地震烈度第二章總體設(shè)計(jì)2.1選址的考慮2.2縱斷面設(shè)計(jì)2.3橫斷面設(shè)計(jì)2.3.1建筑界限2.3.2緊急停車帶和橫向通道2.3.3內(nèi)輪廓設(shè)計(jì)第三章襯砌設(shè)計(jì)3.1初期支護(hù)3.2二

3、次襯砌3.3圍巖壓力的計(jì)算3.3.1斷面參數(shù)的確定3.3.2計(jì)算垂直均布?jí)毫?.3.3圍巖壓力計(jì)算3.3.4淺埋和深埋隧道的界限第四章施工設(shè)計(jì)4.1施工準(zhǔn)備4.2輔助施工方法4.2.1超前錨桿4.2.2超前小導(dǎo)管注漿4.3施工設(shè)計(jì)4.3.1總體方案和部署4.3.2 洞口施工4.3.3隧道內(nèi)施工參考文獻(xiàn)致謝吳家寨隧道左線六盤端初步設(shè)計(jì)第一章設(shè)計(jì)原始資料1.1采用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范1.1.1主要的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（1）隧道按規(guī)定的遠(yuǎn)期的交通量設(shè)計(jì)，采用單向行車雙車道、 上下行車道分離式設(shè)計(jì)。（2）隧道設(shè)計(jì)車速，隧道的幾何線型與凈空按60km/h設(shè)計(jì)，隧 道照明設(shè)計(jì)速度按60km/h設(shè)計(jì)。1.1.2主

4、要設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范（1）公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范JTJ026-90（2）公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)JTJ001-97（3）公路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范JTJ004-89（4）錨桿噴射混凝土支護(hù)技術(shù)規(guī)范GB50086-2001（5）隧道圍巖級(jí)別按公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范JTJ026-901.2工程概況洛陽(yáng)至南陽(yáng)高速公路大安全寄料段全線設(shè)一處隧道，即上臺(tái)隧道為分離式隧 道，左右路線間距為24米，隧道軸線間距35.6米，左線隧道全長(zhǎng)1968米，右 線隧道全長(zhǎng)2079米。1.3地形地貌隧道址區(qū)地貌單元屬低山區(qū)，進(jìn)口端地形坡度10200，出口端地形坡度 15250，隧道上覆低矮灌木和雜草，植被較發(fā)育。地面高程374.22552.72m，

5、相對(duì)高差178.5m。該山嶺北坡陡，南坡緩，隧道最大埋深176.76米。1.4地層巖性根據(jù)地表工程地質(zhì)調(diào)匯及鉆孔揭露：隧址區(qū)隧道進(jìn)口、出口路段山坡上有少 量坡洪積亞粘土，下伏基巖為中元古界汝陽(yáng)群（Pt22ry）及熊耳群（Pt22xn）。 現(xiàn)將揭示深度范圍內(nèi)各巖土層基本特征由上之下（由新全老）分述如下：（1）第四系坡洪積亞粘土（Qe1+d1）：見(jiàn)于進(jìn)出口地表，褐黃色，含碎石，碎石成分為 石英砂巖、安山巖，棱角狀，d=28cm不等，含量約2030%，亞粘土，稍濕， 松散，下部稍密，本次鉆探揭露厚度為0.54.9m。（2）中元古界汝陽(yáng)群（Pt22ry ）分布在山頂上，里程為K11+780K12+64

6、0路段，厚度451m，巖性為砂巖、 礫巖夾泥巖頁(yè)巖。砂巖（Pt22ry）：紫紅色，細(xì)品結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，礦物成分主要為長(zhǎng)石、石 英，硅質(zhì)膠結(jié)，全風(fēng)化弱風(fēng)化，節(jié)理裂隙發(fā)育程度與風(fēng)化程度有關(guān)，分布在上 臺(tái)隧道山嶺頂部，中夾薄層紫紅色泥巖、頁(yè)巖，隧道本身不接觸。礫巖夾泥巖頁(yè)巖(Pt22ry):雜色，礫狀結(jié)構(gòu)，塊狀結(jié)構(gòu)，硅質(zhì)膠結(jié)，礫石 成分為石英砂巖、砂巖碎塊，礫徑1020mm。中夾薄層紫紅色泥巖、頁(yè)巖。泥 巖夾層構(gòu)成軟弱結(jié)構(gòu)面。中元古界熊耳群(Pt22xn )：巖性為安山巖，肉紅色，粒狀結(jié)構(gòu)，杏仁狀構(gòu)造，質(zhì)堅(jiān)硬，節(jié)理裂隙較發(fā)育， 微風(fēng)化全風(fēng)化，分布于隧道址全區(qū)。本隧道圍巖全為安山巖，節(jié)理裂隙的發(fā)育 程

7、度與該巖層埋深、風(fēng)化程度強(qiáng)弱有關(guān)。1.5地質(zhì)構(gòu)造隧址區(qū)位于華北地臺(tái)南緣豫西褶皺帶，未發(fā)現(xiàn)大的斷層。工程地質(zhì)調(diào)繪和物 探工作亦未發(fā)現(xiàn)斷層跡象，故認(rèn)為場(chǎng)地范圍內(nèi)沒(méi)有斷層。根據(jù)場(chǎng)地基巖露頭測(cè)量統(tǒng)計(jì)，遂址區(qū)巖體構(gòu)造節(jié)理、裂隙較發(fā)育。主要發(fā)育 有五組，裂隙產(chǎn)狀為：500 Z630，930 Z620，1400 Z900，1470 Z630，1700 Z720，2200 Z880O微張，裂面平直，節(jié)理間距0.10.4m。1.6隧址區(qū)氣象水文地質(zhì)條件氣象本項(xiàng)目處于北亞熱帶向溫帶過(guò)渡帶，屬大陸季風(fēng)氣候區(qū)，四季分明，無(wú)霜 期長(zhǎng)，光照適宜，雨量充沛。多年平均氣溫14.015.7C，歷年極端最高氣溫 41.1C，極端

8、最低氣溫-21.0C，多年降雨量在665.31173.4mm之間，雨季為 69月，為洪水多發(fā)季節(jié)。地表水進(jìn)出口為一小型沖溝，平時(shí)無(wú)水，僅降雨后有短時(shí)小股水流，硫量較小。地下水隧址區(qū)基巖裸露，進(jìn)出洞口處，有少量坡洪積亞粘土，賦存少量孔隙水，風(fēng) 化基巖賦存裂隙水，主要靠大氣降水補(bǔ)給。鉆孔中均見(jiàn)地下水，地下水埋深均高 于隧道頂設(shè)計(jì)高程。遂址進(jìn)出口處有松散沉積物孔隙水賦存條件，由于土層薄， 地形陡，故水量較小，開(kāi)挖后可出現(xiàn)滲水。安山巖及石英砂巖風(fēng)化裂隙發(fā)育，雨 后可賦存少量地下水，由于山勢(shì)陡峻，坡度大，排水條件好，故水量不豐，開(kāi)挖 后可出現(xiàn)滲水或線狀流水。雨季施工，裂隙特別發(fā)育處可出現(xiàn)局部涌水現(xiàn)象，施

9、 工時(shí)應(yīng)采取設(shè)防措施。經(jīng)水質(zhì)分析，地下水對(duì)混凝土無(wú)腐蝕性。1.7隧道洞室圍巖級(jí)別隧道圍巖級(jí)別及長(zhǎng)度見(jiàn)表1。表1隧道圍巖級(jí)別及長(zhǎng)度統(tǒng)計(jì)表隧道名稱里程樁號(hào)長(zhǎng)度(m)圍巖級(jí)別長(zhǎng)度(m)VWIII上臺(tái)隧道ZK11+051ZK12+00094969269611YK10+991YK12+0001009107.688813.41.8地震烈度本地區(qū)地震等級(jí)為七度，隧道的抗震性與地層密切相關(guān)，震害多發(fā)生在地層 條件變化大和產(chǎn)生地層破壞的地點(diǎn).地震受害的模式，大體上有三種：（1）洞門、洞口受害，一般說(shuō),洞門、洞口多處于軟弱的土砂地層種，地層的位 移大，因而易于受害；（2）不良地質(zhì)區(qū)間的受害，不良地質(zhì)區(qū)間在埋深大的

10、場(chǎng)合，較難受震害，發(fā)生 的比較少.此種震害都集中在有特殊條件的，如構(gòu)造上有缺陷（厚度不足、背后有 空洞等）；（3）斷層錯(cuò)動(dòng)的受害,隧道貫穿斷層的場(chǎng)合，伴隨斷層的殘留位移而受害.第二章總體設(shè)計(jì)2.1選址的考慮隧道設(shè)計(jì)應(yīng)附合以下原則：（1）在地形、地貌、地質(zhì)、氣象、社會(huì)人文和環(huán)境等調(diào)查基礎(chǔ)上， 綜合必選隧道各軸線方案的走向、平縱線形、洞口位置等，提出推 薦方案。地質(zhì)條件很差時(shí)，特長(zhǎng)隧道的位置應(yīng)控制路線走向，以避 開(kāi)不良地質(zhì)地地段；長(zhǎng)隧道位置也應(yīng)可能避開(kāi)不良地質(zhì)地段，并與 路線走向綜合考慮；中，短隧道可服從路線走向。（2）根據(jù)公路等級(jí)和設(shè)計(jì)速度確定車道數(shù)與隧道界限。在滿足隧 道功能的結(jié)構(gòu)受力良好的前

11、提下，確定經(jīng)濟(jì)合理的斷面輪廓。隧道 內(nèi)外、縱線形應(yīng)協(xié)調(diào)，以滿足行車的安全，舒適要求。（3）根據(jù)隧道長(zhǎng)度，交通量及其構(gòu)造、交通方向及環(huán)保要求等， 選擇合理的通風(fēng)方式，確定通風(fēng)、照明、交通監(jiān)控等機(jī)電設(shè)備的設(shè) 計(jì)規(guī)模。必要時(shí)特長(zhǎng)隧道要做防火專項(xiàng)設(shè)計(jì)。（4）應(yīng)結(jié)合公路等級(jí)，隧道長(zhǎng)度、施工方法、工期與運(yùn)營(yíng)要求， 對(duì)隧道內(nèi)外防排水系統(tǒng)、消防給水系統(tǒng)、輔助通道、管理設(shè)施等做 綜合考慮。（5）當(dāng)隧道與鄰近建筑有影響時(shí)，應(yīng)在設(shè)計(jì)與施工中采取必要的 措施。大安全寄料段隧道位置包括洞身和洞口的兩項(xiàng)，主要以地形，地質(zhì) 為主等進(jìn)行綜合考慮，宜首先排除不良地質(zhì)地段，按地形條件擬 定隧道及接線方案，在進(jìn)行深入的地質(zhì)調(diào)查，綜

12、合各方面因素， 擬定隧道位置。2.2縱斷面設(shè)計(jì)本隧道的基本坡道形式為單坡，坡道形式的選擇依據(jù)與縱坡坡度 的主要控制因素為通風(fēng)問(wèn)題及汽車行駛的利害。隧道的縱坡以不防礙 排水的緩坡為宜，如果坡道過(guò)大，對(duì)汽車行駛、施工管理及養(yǎng)護(hù)管理 都不利。單向通行的隧道設(shè)計(jì)對(duì)通風(fēng)是有利的，汽車單向行駛產(chǎn)生的 廢氣少。因此，大安全寄料段高速公路隧道整體設(shè)計(jì)是單坡，縱坡坡度 為 1.5%。2.3橫斷面設(shè)計(jì)2.3.1建筑界限大安全寄料段隧道的建筑界限按60km/h時(shí)速設(shè)計(jì)，建筑界限取值 如下表：建筑界限橫斷面寬度如下表：表2.1建筑界限設(shè)置（單位：m）設(shè)計(jì)時(shí) 速車道寬 度w側(cè)向?qū)挾葯z修道J頂角寬度左側(cè)右側(cè)左側(cè)右側(cè)左側(cè)右

13、側(cè)60km/h7.50.751.250.750.750.50.5表2.1隧道建筑界限（單位：m）2.3.2緊急停車帶和橫向通道鑒于本隧道是長(zhǎng)隧道，需要設(shè)置緊急停車帶和橫向通道。設(shè)置寬 2.5m、長(zhǎng)2540m 的緊急停車帶，間隔為750m。設(shè)有橫向行人和行 車通道。2.3.3內(nèi)輪廓設(shè)計(jì)根據(jù)隧道界限，利用三心圓法，得出隧道斷面內(nèi)輪廓圖如下:表2.3隧道內(nèi)輪廓（單位：m）第三章襯砌設(shè)計(jì)本隧道采用復(fù)合式襯砌，分初期支護(hù)和二次支護(hù)。初期支護(hù)采 用噴錨支護(hù)，二次支護(hù)采用混凝土襯砌。3.1初期襯砌初期支護(hù)采用噴錨支護(hù)，由噴射混凝土、錨桿、鋼筋網(wǎng)和鋼架等支 護(hù)形式組合使用。根據(jù)不同圍巖區(qū)別組合，錨桿支護(hù)采用全

14、長(zhǎng)粘結(jié)錨 桿。由工程類比法，結(jié)合公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范，初期支護(hù)噴射混凝 土材料采用C25級(jí)混凝土，支護(hù)參數(shù)取值如下：表3.2初級(jí)支護(hù)參數(shù)表圍巖 級(jí)別噴射砼厚度（cm）錨桿（m ）鋼筋網(wǎng)鋼拱 架拱墻仰拱位置長(zhǎng)度間距桿件材 料III3535拱墻3.01.020MnSi鋼筋拱墻25 x 25W4040拱墻3.51.220MnSi鋼筋拱墻（雙 層）25 x 25其他參數(shù)、錨桿布置見(jiàn)襯砌斷面圖。3.2二次襯砌二次襯砌采用現(xiàn)澆模筑混凝土，利用荷載結(jié)構(gòu)法進(jìn)行襯砌內(nèi)力計(jì) 算。二次襯砌厚度設(shè)置如下表：表3.3二次襯砌支護(hù)參數(shù)圍巖等級(jí)拱、墻混凝土厚度仰拱混凝土厚度m35-W4035圖3.1 W級(jí)圍巖襯砌圖（單位：m）

15、圖3.2 III級(jí)圍巖襯砌圖（單位：m）3.3圍巖壓力的計(jì)算對(duì)于IV級(jí)圍巖，各力如下：軸力最大的結(jié)點(diǎn)58,軸力199.283，剪力2.879,彎矩-11.216，位移0.000。 剪力最大的結(jié)點(diǎn)27，軸力-97.310，剪力28.080，彎矩18.270，位移0.000。 彎矩最大的結(jié)點(diǎn)27，軸力-97.310，剪力28.080，彎矩18.270，位移0.000。 位移最大的結(jié)點(diǎn)2，軸力135.158，剪力6.225，彎矩17.330，位移0.001。啟 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 IJ . 00.00.00 . 00.0.0t 00.0 0 . U-1.0 0.10.6-

16、U.S -1.0 0.2-0 . 0 -0.2 -0.0 -0.0 -0.2 -0.40. 1zj6-10.30.00.41 .00.90.8 0. 1 0.3 0.20. 10. 10. 1 -0.0-0.3-0.3岬方救/377.97七卷】 .9 /5.0 r3：3 . 0 02.3 1168.092.363.637.213.6 -6.8 -23.6 -36.3對(duì)于III級(jí)圍巖，各力如下：軸力最大的結(jié)點(diǎn)58,軸力199.283，剪力2.879,彎矩-11.216，位移0.000。 剪力最大的結(jié)點(diǎn)27，軸力-97.310，剪力28.080，彎矩18.270，位移0.000。 彎矩最大的結(jié)點(diǎn)2

17、7，軸力-97.310，剪力28.080，彎矩18.270，位移0.000。 位移最大的結(jié)點(diǎn)2，軸力135.158，剪力6.225，彎矩17.330，位移0.001。O O3.3.1斷面參數(shù)確定隧道高度h=內(nèi)輪廓高度+襯砌厚度+預(yù)留變形量隧道跨度b=內(nèi)輪廓寬度+襯砌厚度+預(yù)留變形量表3.3預(yù)留變形量（單位：mm）圍巖級(jí)別兩車道隧道m(xù)20 50IV50 80注：圍巖破碎時(shí)取大值；圍巖完整時(shí)取小值。所以：預(yù)留變形量，III級(jí)圍巖為0.004m;IV 圍巖為0.005m. 得出：級(jí)圍巖 h=8.89+0.15+0.04=8.98mb=11.40+0.50+0.004=11.904m級(jí)圍巖 h=8.8

18、9+0.50+0.005=9.485mb=11.40+0.50+0.005=11.905m3.3.2計(jì)算垂直壓力：垂直均布?jí)毫τ?jì)算式：q =yh(3-1)而 h = 0.45 x 2-1 x 1+ i(B - 5)( 3-2)將3-1代入3-2得q = 0.45 x 2s-i x 1+ i(B - 5)式中的y為圍巖重度，此處III圍巖Y 3 = 2kN /m，IV級(jí)圍巖為Y 4 = 22kN / m3i為B每增加1m時(shí)圍巖壓力的增減率，以B=5m的圍巖垂直均布?jí)毫?為準(zhǔn)，當(dāng)B5m時(shí)，取i=0.1。B為隧道開(kāi)挖高度，III級(jí)圍巖B3 = 11.754m ； IV級(jí)圍巖B4 = 9.485m。s

19、為圍巖類別，III級(jí)圍巖s=3; IV級(jí)圍巖s=4.(1) III級(jí)圍巖均布?jí)毫τ?jì)算已知：開(kāi)挖寬度B3=11.904開(kāi)挖高度 H 3 = 8.9m圍巖容重y 3 = 24kN/mB5m,取 i=0.1高寬比 H = 8. 98 =0. 7525m,取 i=0.1高寬比 H = 9. 485=0. 797OO OQQ0管壁梅花形布置注漿圖4.3超前小導(dǎo)管鋼管構(gòu)造圖（單位：cm）4.3施工設(shè)計(jì)4.3.1施工總體設(shè)計(jì)（1）隧道隧道整體高寬比都小于1.7，可以采用光面爆破開(kāi)挖，但應(yīng)控制好 爆破用藥量，減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)，保證開(kāi)挖輪廓圓順，減少超挖，不允許欠挖。（2）初次支護(hù)緊跟開(kāi)挖面，爆破以后立即對(duì)圍巖進(jìn)行初噴、打設(shè)錨桿、掛鋼筋 網(wǎng)、 初噴厚度不小于4mm，噴射砼分13次復(fù)噴達(dá)到設(shè)計(jì)要求，并覆蓋鋼筋網(wǎng)和錨 桿露頭。中空錨桿施工采用專門設(shè)備和專用工藝。要求注漿飽滿。（3）鋼筋網(wǎng)必須單根現(xiàn)場(chǎng)綁扎，并隨巖面起伏，貼巖面。（4）初期支