土木工程專業(yè)隧道工程課程設(shè)計(jì)

目錄TOC\o"1-3"\h\z\u16360一、設(shè)計(jì)任務(wù) 頁《隧道工程》課程設(shè)計(jì)任務(wù)書專業(yè)班級土隧101姓名1111學(xué)號222222222211分組第三組開題日期：2013年11月11日完成日期：2013年11月22日題目石家莊公路隧道工程設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)的目的（1）掌握隧道襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；（2）掌握隧道施工方法；（3）掌握隧道鉆爆設(shè)計(jì)過程；二、設(shè)計(jì)的內(nèi)容及要求（1）根據(jù)提供的隧道工程設(shè)計(jì)區(qū)段條件，采用工程類比法設(shè)計(jì)隧道襯砌橫斷面，確定襯砌斷面形狀及各部尺寸，繪制隧道內(nèi)輪廓圖及隧道復(fù)合襯砌結(jié)構(gòu)圖；（2）根據(jù)所確定的隧道斷面及其它工程條件，制定隧道施工方案，確定相應(yīng)斷面開挖和支護(hù)方法并繪制相應(yīng)施工斷面圖；（3）針對所確定的開挖方法，確定各炮眼類型的炮眼數(shù)目；編制鉆爆參數(shù)表；繪制鉆爆設(shè)計(jì)圖；繪制爆破網(wǎng)絡(luò)圖。（4）上交設(shè)計(jì)說明書及設(shè)計(jì)圖紙一套。三、指導(dǎo)教師評語四、成績指導(dǎo)教師(簽章)年月日石家莊公路隧道工程設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)任務(wù)1、隧道名稱：石家莊公路隧道2、位置和線形：石家莊隧道位于寧武縣石家莊鎮(zhèn)，隧址區(qū)屬構(gòu)造剝蝕基巖小起伏低中山區(qū)，海拔高程1550-1405米，相對高差55米。微地貌為基巖山梁、陡坡，隧址區(qū)基巖裸露。進(jìn)口里程為HK70+220，出口里程為HK70+525，全長305米。隧道位于直線上，隧道洞內(nèi)縱坡為0.882%。隧道底板最大埋深55米。屬短隧道。全線采用四車道高速公路建設(shè)，設(shè)計(jì)速度采用60Km/h。3、洞口段地質(zhì)情況：洞口段圍巖為第四系碎石土，含砂巖、頁巖等，結(jié)構(gòu)松散。圍巖穩(wěn)定性較差，圍巖級別為Ⅴ級。隧道洞口采用采用端墻式洞門。石家莊隧道圍巖分級表：里程長度（H）圍巖級別HK70+220~HK70+24525ⅤHK70+500~HK70+52525Ⅴ二、主體工程設(shè)計(jì)1、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)①設(shè)計(jì)速度：60Km／h；②建筑限界：凈寬9.75米，凈高5.0米；③車道數(shù)目與行車方式：采用雙洞四車道。2、平縱面設(shè)計(jì)隧道軸線全線設(shè)計(jì)為直線，隧道平面布置原則采用“雙連拱斷面”。隧道位于直線上，隧道洞內(nèi)縱坡采用單面坡，坡度設(shè)為0.882%，隧道底板最大埋深55米。3、隧道橫斷面該隧道位于長度超過3000m的長距離直線上，如果設(shè)置分離式隧道，將造成分離路基長度偏長，隧道前后段路基工程量增加較大，所以設(shè)計(jì)為“雙連拱隧道”。隧道單洞凈寬9.75米，行車道寬7.00米（2×3.50），左、右側(cè)路緣帶分別寬為0.5米和0.75米。隧道按設(shè)計(jì)規(guī)范要求，50米的高速公路短隧道無需設(shè)置緊急停車帶和人行橫洞。隧道內(nèi)輪廓圖4、洞口與洞門工程（1）、洞口隧道遵循“早進(jìn)晚出”的原則，不大挖大刷，確保邊坡及仰坡的穩(wěn)定。洞口邊坡、仰坡頂面及其周圍，設(shè)置排水溝和截水溝，與路基排水系統(tǒng)綜合考慮布置。洞口邊坡、仰坡采取加固措施，采用綠化護(hù)坡。考慮到與環(huán)境的相互協(xié)調(diào)，和“出洞上橋”的設(shè)計(jì)方案，隧道洞口采用端墻式洞門。使建筑結(jié)構(gòu)極大程度的融入到自然環(huán)境中，使之既美觀又符合功能要求，達(dá)到渾然天成的效果。洞口邊、仰坡控制高度設(shè)計(jì)：圍巖分級Ⅴ級圍巖邊、仰坡坡率1:1.25高度（m）15（2）、洞門1、洞門仰坡坡腳至洞門墻背的水平居設(shè)為1.5m，洞門端墻與仰坡之間水溝的溝底至襯砌拱頂外緣的高度設(shè)為1.0m，洞門墻頂高出仰坡腳設(shè)為0.5m；洞門根據(jù)本隧道實(shí)際，設(shè)置伸縮縫、沉降縫和泄水孔，洞門強(qiáng)厚度設(shè)為0.5m；洞門墻基礎(chǔ)設(shè)置在穩(wěn)固地基上，保證洞門穩(wěn)定?；浊度霂r石地基深度為0.5m。洞門混凝土端墻設(shè)計(jì)參數(shù)：洞門砌體端墻設(shè)計(jì)參數(shù)：5、襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)隧道襯砌結(jié)構(gòu)根據(jù)隧道所通過巖層的圍巖條件、隧道埋深受力特點(diǎn)，高速公路應(yīng)采用復(fù)合式襯砌方案。1、初期支護(hù)采用錨噴支護(hù)，即由噴射混凝土、錨桿、鋼筋網(wǎng)和鋼架等支護(hù)形式單獨(dú)或組合使用。錨桿支護(hù)采用全長粘結(jié)錨桿；2、二次襯砌采用模筑混凝土或模筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，襯砌截面采用連接圓順的等厚襯砌斷面，仰拱厚度于拱墻厚度相同；3、隧道洞口結(jié)構(gòu)松軟，設(shè)置加強(qiáng)襯砌。根據(jù)地形、地質(zhì)和環(huán)境條件等，本隧道加強(qiáng)段設(shè)置為15m（兩車道隧道不小于10m）；4、在確定開挖斷面時(shí)，除應(yīng)滿足隧道凈空和結(jié)構(gòu)尺寸外，還應(yīng)考慮初期支護(hù)并預(yù)留適當(dāng)?shù)淖冃瘟?。預(yù)留變形量的大小可根據(jù)圍巖級別、斷面大小、埋置深度、施工方法和支護(hù)情況等、采用工程類比法預(yù)測。Ⅴ級圍巖預(yù)留變形量為：圍巖級別兩車道隧道Ⅴ80-120mm兩車道隧道復(fù)合式襯砌設(shè)計(jì)參數(shù)：圍巖級別初期支護(hù)二次襯砌厚度噴射混凝土厚度（cm）錨桿（m）鋼筋網(wǎng)鋼架拱、墻混凝土仰拱混凝土拱部、邊墻仰拱位置長度間距Ⅴ15-25拱、墻3.0-4.00.8-1.2拱、墻@20×20拱、墻、仰拱4545隧道復(fù)合襯砌結(jié)構(gòu)圖：三、防排水設(shè)計(jì)1、防水1、本隧道采用復(fù)合式襯砌，在初期支護(hù)與二次襯砌之間設(shè)置防水板和無紡布（其中防水板采用防水卷材，厚度1.5mm，接縫搭接長度為100mm。選用密度為300的無紡布）；洞口和洞深圍巖破碎，向圍巖內(nèi)預(yù)注漿。2、排水1、隧道縱向排水坡設(shè)置為0.882%，與隧道縱坡一致；2、路側(cè)邊溝設(shè)置為開口式暗溝。設(shè)沉沙池、濾水篦，其間距為25米，鑒于隧道較短，可直接設(shè)置在隧道中央；3、隧底設(shè)置導(dǎo)水槽，以連接中心水溝（管）與襯砌墻排水盲道。橫向?qū)苤睆綖?00mm，橫向坡度為2%；4、路面底部設(shè)置1.5%的橫向排水坡度；5、在襯砌兩側(cè)邊墻背后底部設(shè)沿隧道的縱向排水盲管（溝），孔徑為80mm；6、沿襯砌背后環(huán)向設(shè)置導(dǎo)水盲管，縱向間距為20m，環(huán)向、豎向盲管直徑為50mm。四、隧道施工1、輔助施工措施本段隧道為雙車道隧道,在洞口淺埋地段及Ⅴ級軟弱圍巖地段施工難度較大,必須采取強(qiáng)有力的輔助施工措施與初期支護(hù)相結(jié)合,相輔相成,才能完成隧道施工任務(wù)。隧道設(shè)計(jì)采用的輔助施工措施有:管棚法、超前小導(dǎo)管、超前鉆孔注漿、超前錨桿以等。管棚法：1、導(dǎo)管環(huán)向根據(jù)本隧道地層性質(zhì)、地層壓力、導(dǎo)向設(shè)置部位、鉆孔機(jī)具和隧道開挖方式等條件確定為40cm，縱向兩組管棚水平搭接長度為3.0m；2、導(dǎo)管選用熱軋無縫鋼管，外徑設(shè)為150mm，長度為30m，分段安裝，分段長5m；3、導(dǎo)管上的注漿孔孔徑設(shè)為10mm，間距設(shè)為15cm，呈梅花形布置；4、考慮本隧道地質(zhì)松軟，部分易破碎，需在鋼管內(nèi)注入水泥砂漿；5、在護(hù)拱上沿隧道開挖輪廓線縱向鉆設(shè)的管棚孔不得侵入隧道開挖輪廓線?？咨钤O(shè)計(jì)為30m。護(hù)拱的基礎(chǔ)放在穩(wěn)定的基礎(chǔ)上。①超前小導(dǎo)管：1、小導(dǎo)管采用直徑45mm的無縫鋼管，長度設(shè)計(jì)為4m；2、小導(dǎo)管前部注漿孔孔徑設(shè)計(jì)為6mm，間距設(shè)計(jì)為15cm，呈梅花形布置，尾部長度設(shè)計(jì)為30cm；3、小導(dǎo)管環(huán)向設(shè)置間距設(shè)計(jì)為30cm，外插角為，兩組小導(dǎo)管間縱向水平搭接長度設(shè)計(jì)為100cm；4、小導(dǎo)管與格棚鋼架組成支護(hù)系統(tǒng)。②超前鉆孔注漿：1、注漿孔徑設(shè)計(jì)為110mm，注漿壓力根據(jù)現(xiàn)場試驗(yàn)確定；2、注漿材料為水泥漿或水泥砂漿。③超前錨桿：1、拱部超前錨桿設(shè)計(jì)為隧道拱部外弧長的1/3；2、錨桿直徑選為20mm；3、錨桿長度設(shè)計(jì)為4m，拱部超前錨桿縱向兩排應(yīng)有1m的水平搭接段；4、錨孔直徑設(shè)計(jì)為40mm，設(shè)置兩排錨孔；5、超前錨桿外插角選為；6、填充砂漿選用早強(qiáng)砂漿，強(qiáng)度等級不低于M20。2、隧道總體施工方法石家莊隧道位于寧白公路及石黃公路附近，交通條件較好，隧道進(jìn)出洞口均與橋梁相連，需修建便道出渣。建議隧道施工方案為從保德端開始施工。石家莊隧道出渣量不大，廢渣可棄于路線北側(cè)溝谷。棄渣場頂部需平整，必須設(shè)置排水溝，以防止雨水的沖刷。3、洞口施工設(shè)計(jì)隧道施工應(yīng)按新奧法組織實(shí)施，主要工序采用機(jī)械化作業(yè)，隧道出渣采用無軌運(yùn)輸，二次襯砌澆注采用模板臺車，隧道施工開挖總體上要求拱部采用光面爆破，以最大限度地保護(hù)周邊巖體的完整性，同時(shí)減少超挖量，提高初期支護(hù)的承載能力。隧道施工過程中應(yīng)注意結(jié)合監(jiān)控量測結(jié)果，采取相應(yīng)的措施。隧道二次襯砌應(yīng)盡快施做，避免日久圍巖松弛失穩(wěn)。雨季是隧道施工事故多發(fā)季節(jié)，隧道開挖應(yīng)避開雨季，無法避免時(shí)應(yīng)充分作好臨時(shí)加固的物質(zhì)材料與方案準(zhǔn)備，以便及時(shí)支撐加固，避免隧道塌方。1、開挖方法：隧道整體采用中洞法和上半斷面長臺階法開挖（隧道為雙連拱隧道最適合選用中洞法；Ⅴ級圍巖，地層條件較差，因此選用上半斷面長臺階法）。①中洞法：先開挖中洞并支護(hù)，在中洞內(nèi)施作隧道中墻混凝土，對于305m的短隧道，先貫穿中洞，然后再施工兩側(cè)側(cè)洞；中洞開挖后及時(shí)施作初期支護(hù)，再分段灌注中墻混凝土，每一縱向段長度為4-10m，在中墻混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后方可拆模，并進(jìn)行臨時(shí)橫向支撐。②上半斷面長臺階法：上半斷面先進(jìn)25m，拉中槽落底，在保證圍巖穩(wěn)定的條件下，再進(jìn)行邊墻擴(kuò)大及底部開挖。上部開挖進(jìn)尺控制在1.5m一下，嚴(yán)格控制爆破藥。2、支護(hù)方式：采用初期噴、錨、格柵鋼架支護(hù)與二次模筑混凝土的復(fù)合襯砌方案。3、二次襯砌：二次襯砌澆注采用模板臺車。4、超欠挖控制：拱腳、墻角以上1m范圍內(nèi)斷面嚴(yán)禁欠挖。平均超挖如圖：項(xiàng)目規(guī)定值或允許偏差檢查方法和頻率拱部破碎巖、土（Ⅴ級圍巖）平均100，最大150水準(zhǔn)儀或斷面儀；每20m一個(gè)斷面仰拱、隧底平均100，最大250水準(zhǔn)儀每20m檢查一次在進(jìn)行洞口段開挖施工前必須施作好洞頂截水溝，防止地表水體滲入開挖面影響明洞邊坡和成洞面的穩(wěn)定；在進(jìn)行開挖過程中，邊坡防護(hù)必須與邊坡開挖同步進(jìn)行，開挖到成洞面附近時(shí)要求預(yù)留核心土體，待洞口長管棚施工完成后再開挖進(jìn)洞。洞口地質(zhì)較差，應(yīng)盡量避開雨季施工，明洞襯砌完成后應(yīng)及時(shí)回填。4、出渣與運(yùn)輸石家莊公路隧道屬于短隧道，經(jīng)濟(jì)方便等綜合考慮選用無軌運(yùn)輸作業(yè)。1、運(yùn)輸線路或道路由專人進(jìn)行維修和養(yǎng)護(hù)，線路兩側(cè)的廢渣或余渣及時(shí)清除；2、進(jìn)洞的各類施工機(jī)械和車輛，選用帶凈化裝置的柴油機(jī)動(dòng)力；3、洞內(nèi)設(shè)計(jì)鋪設(shè)簡易路面，做好排水及路面維修；4、在洞口、平交道口、狹窄的施工場地，設(shè)置明顯的警示標(biāo)志，設(shè)置專人指揮交通；5、本隧道為雙車道，雙車道凈寬設(shè)計(jì)為9.75mm，大于兩倍車寬加2.5m，會車視距大于40m；6、行車速度，在施工作業(yè)地段和錯(cuò)車時(shí)限制車速15km/h，成洞地段限制車速20km/h；7、洞內(nèi)加強(qiáng)通風(fēng)，環(huán)境符合職業(yè)健康標(biāo)準(zhǔn)。五、隧道路面1、本隧道（高速公路隧道）路面結(jié)構(gòu)采用復(fù)合式瀝青混凝土，4厘米細(xì)粒式SBS改性瀝青混凝土上面層，6厘米中粒式瀝青混凝土下面層，26厘米水泥混凝土面板，15厘米低標(biāo)號混凝土整平層；2、巖石路基的整平層混凝土的彎拉強(qiáng)度與基層相同，設(shè)計(jì)為10cm；3、基層采用素混凝土，厚度選為15cm，抗拉輕度應(yīng)不低于C20或彎拉強(qiáng)度不低于1.8MPa，設(shè)置與混凝土面層相對應(yīng)的橫向縮縫，一次鋪攤寬度設(shè)為8.0m，設(shè)置縱向縮縫；4、本高速公路隧道路面采用連續(xù)配筋混凝土面層；5、路面表面構(gòu)造采用拉毛制作；構(gòu)造深度如圖：公路等級高速公路構(gòu)造深度1.0mm6、采用復(fù)合式瀝青路面上面層，瀝青面層具有與混凝土面板粘結(jié)牢固、防水滲入、抗滑耐磨、低溫抗開裂、高溫抗車轍、抗剝離的良好性能；7、隧道復(fù)合式路面瀝青上面層鋪裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為由粘結(jié)層和瀝青面層組成，瀝青厚度選為10cm，采用雙層式瀝青面層，變面層采用抗滑表層，瀝青表面層厚度、混合料類型與洞外路段相同；8、在粘結(jié)層上設(shè)置防水層。六、隧道爆破設(shè)計(jì)1、根據(jù)地質(zhì)巖性條件，爆破技術(shù)采用光面爆破技術(shù)。2、炮眼深度、角度、間距參數(shù)設(shè)計(jì)：（1）、掏槽眼設(shè)計(jì)采用四眼菱形斜眼掏槽。掏槽眼眼口間距誤差和眼底間距誤差不大于50mm；、輔助眼眼口排距、行距誤差不大于50mm；（2）、周邊眼沿隧道設(shè)計(jì)斷面輪廓線上的間距誤差不大于50mm，周邊眼外斜率不大于50mm/m，眼底不超出開挖斷面輪廓線100mm，最大不得超過150mm；（3）、內(nèi)圈炮眼至周邊眼的排距誤差不大于50mm，炮眼深度為0.84m。3、裝藥前將炮眼內(nèi)泥漿、石屑吹洗干凈。已裝藥的炮眼應(yīng)及時(shí)堵塞密封。周邊眼的堵塞長度設(shè)計(jì)為250mm。4、爆破器材的選擇設(shè)計(jì)：（1）、炸藥：干燥地段采用2#巖石硝銨炸藥，有水地段采用乳化炸藥；（2）、雷管：在正常地段采用非電毫秒雷管。5、循環(huán)進(jìn)尺的確定主要根據(jù)地質(zhì)條件考慮，Ⅴ級圍巖每循環(huán)開挖進(jìn)尺計(jì)劃為0.8m。6、爆破參數(shù)的確定(1)炮眼直徑：50mm(2)炮眼深度L:(3)炮眼數(shù)目N：依據(jù)《爆破工程師手冊（隧道）》q-單位炸藥消耗量(設(shè)計(jì)值0.5kg/m3)s-開挖面積(設(shè)計(jì)值70.125)r-每米炮眼長度裝藥量(設(shè)計(jì)為0.5kg)V級圍巖炮眼數(shù)：每米炮眼長度裝藥量炸藥名稱炸藥有效密度每米炮眼裝藥量（kg）硝銨炸藥0.95～1.050.5安全硝銨炸藥1.0～1.150.5Ⅴ級圍巖臺階法開挖爆破參數(shù)：項(xiàng)目爆破參數(shù)周邊眼間距E(cm)50周邊眼抵抗線W(cm)50相對距E/W1.0裝藥集中度(kg/m3)0.336堵塞長度(mm)250裝藥結(jié)構(gòu)（周邊眼）間隔裝藥起爆方式非電起爆(4)炮眼布置的