隧道设计书

2014级本科课程设计隧道工程（高速铁路）

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班级：1班

指导老师：***

目录

1 绪论 (4)

1.1隧道简介 (4)

1.1.1隧道及其分类 (4)

1.1.2隧道的作用及其优点 (4)

1.1.3隧道工程及其发展 (4)

1.1.4新奥法施工 (5)

1.2目的和意义 (5)

2 设计资料 (6)

2.1工程概况 (6)

2.2 工程地质条件 (6)

2.2.1地层特性 (6)

2.2.2地质构造 (6)

2.2.3 岩石分级指标 (7)

2.3 气象及水文地质条件 (8)

2.4 抗震设计参数及地震效应 (8)

2.5 区域稳定性评价 (8)

2.6 不良地质现象 (8)

2.7设计标准 (9)

2.8计算断面资料 (9)

3 初步设计 (10)

3.1 围岩分类 (10)

3.2隧道平面设计要点 (10)

3.3隧道纵断面设计要点 (10)

3.3.1 坡道形式 (10)

3.3.2坡度大小 (11)

3.3.3 坡段长度 (12)

3.3.4 坡段连接 (13)

3.4 横断面设计要点 (13)

3.4.1 净空 (13)

3.4.2 曲线隧道净空加宽 (13)

3.4.3横断面构造 (13)

3.5隧道衬砌标准内轮廓设计 (14)

4 洞门设计 (15)

4.1洞门设计要求 (15)

4.2洞门类型的确定 (15)

5 防排水和通风设计 (16)

5.1 防排水 (16)

5.2运营通风 (16)

6 隧道衬砌设计 (17)

6.1围岩压力计算（曲墙式） (17)

6.1.1 隧道的宽度B与高度Ht的确定 (18)

6.1.2 判断隧道深、浅埋 (18)

6.1.3浅埋隧道围岩压力的确定 (19)

6.2 衬砌结构计算 (20)

6.2.1 基本设计参数 (20)

6.2.2 衬砌几何尺寸 (20)

6.2.3半拱轴线长度 (21)

6.2.4各分块接缝（截面）中心几何要素 (21)

6.3 计算位移 (22)

6.3.1 单位位移 (22)

6.3.2 载位移—主动荷载在基本结构中引起的位移 (23)

6.3.3 载位移—单位弹性抗力及相应的摩擦力引起的位移 (26)

6.3.4 墙底位移 (28)

6.4 解力法方程 (28)

6.5 计算主动荷载和被动荷载分别产生的衬砌内力 (29)

6.6 最大抗力值的求解 (30)

6.7 计算衬砌总内力 (31)

6.8 衬砌截面强度验算 (32)

7 隧道施工设计 (34)

7.1主题动身施工 (34)

7.2 洞口施工方法 (35)

7.3 辅助施工设计 (35)

7.3.1 超前锚杆 (35)

7.3.2 超前注浆小导管 (36)

1 绪论

1.1隧道简介

1.1.1隧道及其分类

隧道通常指作用地下通道的工程建筑物。一般可分为两大类：一类是修建在岩层中的，称为岩石隧道；一类是修建在土层中的，称为软土隧道，埋深较浅的隧道，一般采用明挖法施工，埋置较深的隧道则多采用暗挖法施工。隧道按其所处的位置不同可分为山岭隧道、水下隧道(河底和海底)以及城市隧道等。

隧道按其横断面形状分为圆形、椭圆形、马蹄形、眼镜形(孪生形)等。

隧道按其用途可分为交通隧道(包括公路隧道、铁路隧道、城市地铁、人行隧道等)和运输隧道(包括输水隧道、输气隧道、输液隧道等)。

公路隧道按其长度的不同又分为四类,见表1-1所示：

表1.1 公路隧道分类

同路线中线交点间的距离，并以此作为计量支付的依据。尽管隧道有各种用途、不同长度及横断面形状，但其构造组成大体相同，均由主体建筑物和附属建筑物两大部分组成。

1.1.2隧道的作用及其优点

隧道在山岭地区可用做克服地形或高程障碍，改善线形，提高车速，缩短里程，节约燃料，节省时间，减少对植被的破坏，保护生态环境；还可用做克服落石、坍方、雪崩、雪堆等危害。在城市可减少用地，构成立体交叉，解决交叉路口的拥挤阻塞，疏导交通，保护环境，提高社会综合效益。在江河、海峡、港湾地区，可不影响水路通航。修建隧道既能保证路线平顺、行车安全、提高舒适性和节约运费，又能增加隐蔽性、提高防护能力和不受气候影响。

1.1.3隧道工程及其发展

隧道工程从原始的洞室开挖（明挖法，盖挖法），经历了钻爆开挖，发展到现在的盾构法，沉管法，顶管法和沉箱法。计算理论也经历也一发展阶段，依次经历了刚性理论，弹性理论，弹塑性理论，连续介质理论和数值分析和反馈理论。隧道施工的应用范围也不断地扩大，由岩质隧道扩展到现在的土质隧道和水工隧道，由铁

路隧道扩展到公路隧道，地铁隧道，水工隧道，地下管线隧道，观光隧道，相应的施工方法也由单一的木支撑开始，经历了钢支撑，发展到现在的柔性支付（复合式支护）。对于开挖的隧道柔性支护应用越来频繁，设计理论由荷载结构法发展到现在的地层结构法。荷载结构法计算比较简单，但没有考虑围岩和结构之间的相互作用，与工程实际相比误差较大。目前，地层结构法还处于发展阶段，国内外诸多学者提出许多计算模型，例如，同济大学孙军院士提出隧道网络神经分析法，侯学渊教授提出的同济大学模型，PECK.R.B教授提出PECK公式等，对地层结构法的发展和完善起着极大的推动作用。随着隧道向软土等复杂地质条件下的应用，盾构技术也越来越受到重视，作为一种非开挖技术，盾构法能够有效地控制地面沉降，提高施工效率等，盾构机机型也不断增加，主要有泥土静压平衡盾构，泥水静压平衡盾构，网格挤压盾构，网格水力机械出土盾构等，能够适应不同的地质情况，大大地扩展了施工范围。随着计算理论的发展，数值分析的应用，施工监测和信息反馈不断发展，施工经验的积累，隧道工程技术不断也不断地向前迈进

1.1.4新奥法施工

新奥法是本世纪四十年代开始发展起来的，它是以喷混凝土和锚杆为主要支护手段的一种方法。这种方法把坑道的衬砌支护与围岩看作是互相作用的一个整体，既发挥围岩的自承能力，又使支护起到加固围岩的作用。在确保坑道稳定的基础上，使设计更加合理、经济。目前这种方法还处于经验设计阶段，需在实施过程中根据现场测量数据加以修正。新奥法与传统的矿山法相比，更能结合实际地质条件。随着理论上的日益完善，将会在地下工程中得到更加广泛的应用。

1.2目的和意义

课程设计是对本课程学习知识的检验和考察，通过这次课程设计使学生对本专业的知识有更深一步的了解，和更深一步的掌握，以便在以后的学习工作中能灵活的运用所学专业的知识。

本项设计是沈阳至丹东高速铁路隧道设计，技术标准高，将其作为设计课题，把所学的基础理论、专业知识、基本技能综合运用于实际工程设计中的一次完美组合，本项设计有针对性地在隧道选线、隧道衬切、支护设计、隧道洞门设计、隧道防排水设计、隧道通风照明设计、隧道爆破设计、隧道施工组织设计等方面进行了深入研究，通过比较的研究方法，能够使我掌握各分项设计中的重难点，掌握计算的方法及计算要点，满足我以后工作和继续深造的需要。