中南大学隧道工程课程设计

铁路山岭隧道课程设计指示书

. 隧道教研室.

(注：可供公路隧道设计者参考，基本方法一样。)

一、原始资料

(一) 地质及水文地质条件

沙口坳隧道穿越地段岩层为石灰岩，地下水不发育。其地貌为一丘陵区，海拔约为150米。(详细地质资料示于隧道地质纵断面图中)。

(二) 线路条件

本隧道系Ⅰ级干线改造工程，单线电力（或非电力）牵引，远期最高行车速度为160公里/小时,外轨最大超高值为15厘米,线路上部构造为次重型，碎石道床,内轨顶面标高与路基面标高之间的高差为Δ=70厘米，线路坡度及平、纵面见附图，洞门外路堑底宽度约为11米，洞口附近内轨顶面标高：

进口：52.00米出口:50.00米

(三) 施工条件

具有一般常用的施工机具及设备, 交通方便, 原材料供应正常, 工期不受控制。附：(1) 1:500的洞口附近地形平面图二张；

(2) 隧道地质纵断面图(附有纵断面总布置图)一张。

二、设计任务及要求

(一) 确定隧道进、出口洞门位置，定出隧道长度；

(二) 在1:500的地形平面图上绘制隧道进口、出口边坡及仰坡开挖线；

(三) 确定洞身支护结构类型及相应长度，并绘制Ⅳ类围岩地段复合式衬砌横断面图一张(比例1:50)；

(四) 布置避车洞位置；

(五) 按所给定的地质资料及技术条件选择适当的施工方法，并绘制施工方案横断面

分块图及纵断面工序展开图；

(六) 将设计选定的有关数据分别填入隧道纵断面总布置图的相应栏中，并写出设计说明书一份。

三、应完成的设计文件

所有的图纸均应按工程制图要求绘制，应有图框和图标。最后交出设计文件及图纸如下：

(一) 标明了洞门位置及边、仰坡开挖线的1:500洞口附近地形平面图两张，图名为“沙口坳隧道进口洞门位置布置图”和“沙口坳隧道出口洞门位置布置图”；

(二) 参照标准图绘制的1:50衬砌横断面图一张，图名为“Ⅳ类围岩衬砌结构图”；

(三) 隧道纵断面总布置图一张，图名为“沙口坳隧道纵断面布置图”；

(四) 设计说明书一份，主要内容有：

1.原始资料

①地质及水文地质条件；

②线路条件；

③施工条件等。

2．设计任务及要求

3.设计步骤

①确定洞口位置及绘制边仰坡开挖线的过程

应列出有关参数如b、c、d等值的计算，详细表述清楚各开挖面的开挖过程；

②洞门及洞身支护结构的选择，标明各分段里程、不同加宽的里程；

③大小避车洞的布置；

④施工方案比选：

包括施工方法的横断面分块图及纵断面工序展开图。

四、设计步骤

(一) 隧道洞门位置的确定

洞门位置的确定与洞门结构形式、边仰坡开挖方式、洞口附近地形、地质及水文地质条件有关。通常采用先在1:500的洞口地形平面图上用作图法初步确定洞门位置, 然后在实地加以核对和修正。

为了保证施工及运营的安全, 《隧规》提出了“在一般情况下，隧道宜早进洞，

晚出洞”的原则。即尽量避免开挖深路堑，以确保洞口边、仰坡稳定。为此《隧道设计手册》在《铁路工程技术规范》的基础上，列出了各种不同地质条件下洞口边、仰坡的允许开挖高度及坡率（见表1）供设计时使用。

②本表仍按“围岩分类”，当采用“围岩分级”时，应注意将表中类别数字颠倒过来。

最常见的洞门结构形式有端墙式和翼墙式两大类。在开挖方式上，由于边坡与仰坡的连接方式不同，翼墙式有甲、乙两种边、仰坡开挖方式，而端墙式只有乙式开挖一种(参见图1、图2，详见专隧0011标准图)。

作图之前，先根据围岩类别在表1中选择适当的边仰坡坡率和最大设计开挖高度，并在有关标准图中根据围岩类别、牵引类型选择适当的洞门结构型式及开挖方式，以洞口附近的路基标高加上最大设计开挖高度在地形平面图上找出控制等高线（即边仰坡刷坡不宜逾越的高度），然后根据洞门结构的几何尺寸按几何关系作图，定出洞门位置。

为了说明具体作法，下面将甲、乙两种方式确定洞门位置的方法分别加以叙述。

甲式开挖后的边、仰坡范围由六个面组成：即一个仰坡面，两个边坡面，两个边仰坡的弧形联接面和一个路基面构成。在确定洞门位置时，可以近似将洞口路基面视为一个水平基准面。

其具体步骤如下：

1．根据选定的洞门结构型式查得洞门墙顶半宽B m及翼墙端点至洞门里程的距离C 值（见图1）；

2．计算

H路基＝H轨顶－Δ

注：在标准图中Δ是用h2表示。

H控制＝H路基＋H设计

d＝H设计×m

——路基面设计标高；

式中：H

路基

H轨顶——内轨顶面标高；

H设计——最大设计开挖高度；

H控制——控制等高线标高;

Δ——由轨顶面至路基面的垂直距离；

1：m——边、仰坡坡率；

d ——边坡坡脚至等高线上控制点a的水平距离；

b ——洞门位置至仰坡坡脚水平距离(可由标准图中查得)；

3．在1：500地形平面图上找出数值为H控制的等高线；

4．沿线路中心线两侧作宽度为路堑底宽度之半的两根平行线Ⅰ－Ⅰ、Ⅱ－Ⅱ；

5．以d为半径，沿Ⅰ－Ⅰ（或Ⅱ－Ⅱ）线移动，找出与控制等高线相切的点a后，

在Ⅰ－Ⅰ线（或Ⅱ－Ⅱ线）上标出圆心O点；

6．从O点向洞内方向移动C的距离得一点P，过P点作线路中心线的垂线PP′，则PP′即为甲式开挖时的洞门位置；

7．按比例在1：500地形平面图上绘出洞门结构平面示意图。

Ⅱ、乙式开挖（参见图2）

乙式开挖范围比较复杂，由10个面组成，即一个仰坡面、二个弧形联接面、两个洞门墙顶的边坡面、两个不同路基宽度联接面、二个边坡面和一个路基面，其具体步骤如下：

1．根据选定的洞门结构型式找出洞门墙顶半宽度B m，仰坡脚至洞门起点的水平距离b 以及仰坡脚至路基面的垂直距离h

（见图2）；

顶沟

2．计算

H路基=H轨顶－Δ

H控制＝H路基＋H设计

d＝(H设计－h顶沟)×m

式中：

d—仰坡脚至控制等高线上的控制点a的水平距离，

其他符号意义同上；

3．在1：500地形平面图上找出数据为H控制的等高线；

4．沿线路中心线两侧作宽为洞门墙顶宽度之半（即B m)的两根平行线