隧道工程课程设计计算书——优秀

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中南大学隧道工程课程设计

一、原始资料

（一）地质及水文条件

长坞岭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450米。详细地质资料示于隧道地质纵断面图中。

（二）路线条件

隧道系一级公路隧道，设计行车速度为80公里/小时,洞门外路堑底宽度约为11米，洞口附近路面标高：进口，190.00～210.00米；出口，190.00～200.00米。线路坡度及平、纵面见附图。

（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CAD电子图：

1. 洞口附近地形平面图；

2. 隧道地质纵断面图。

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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Ⅲ级围岩地段复合式衬砌横断面图一张；

（四）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；

（五）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。

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二、设计步骤

（一）确定隧道内轮廓与建筑限界

2.1.1 确定内轮廓线

隧道系一级公路隧道，设计行车速度为80公里/小时,根据《公路隧道设计规范》4.4.3，选用v=80km/h的标准断面。

该标准断面拱部为单心半圆，侧墙为大半径圆弧，仰拱与侧墙间用小半径圆弧连接。

V=80km/h标准断面示意图：

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2.1.2 确定建筑限界

参考公路隧道设计规范（JTG D70-2004）4.4.1有以下规定

（1）建筑限界高度，高速公路、一级公路、二级公路取 5 .0m，故这里取H=5.0m；（2）当设置检修道或人行道时，不设余宽；

（3）隧道路面横坡，当隧道为单向交通时，应取单面坡，这里取横坡为1.5%；

（4）当路面采用单面破时，建筑限界底边线与路面重合。

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按要求画出建筑限界示意图如下所示：

图1 建筑限界示意图（单位：cm）

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（二）选择洞门结构类型

2.2.1 地形条件

根据长坞岭隧道地形平面图，可见隧道出口处地形对称无偏压（偏压不明显），故选择洞门结构时无需考虑偏压。

2.2.2 工程地质条件

由长坞岭隧道工程地质纵断面设计图中可知，隧道出口附近30m左右，围岩稳

定性较差，围岩级别为V级，具体工程地质条件及评价如下：

全风化千枚岩，黄褐至浅灰色，岩芯呈砂状，碎石状，湿，密实，岩体结构，构造已破裂，呈砂，碎石状结构，整体性差，Vp=500~900m/s，Vm=200~300m/s，围岩稳定性差。V级围岩。

综上，选择翼墙式洞门。翼墙式洞门示意图如下：

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（三）确定洞口位置

2.3.1 出口里程及设计高程

本设计只要求设计长坞岭隧道出口，根据长坞岭隧道工程地质纵断面设计图可知，出口里程大致为1364.133，设计高程为189.711m，地面高程为201.239m。

2.3.2 边仰坡率及洞门参数

根据工程地质条件，V级围岩，取边仰坡坡率为1:1.5，取边仰坡最大开挖高度

为10m。翼墙顶面斜坡坡度，取1:0.75，则C=7.5m。端墙为直墙，略向后倾斜，坡度取10:1。洞门位置至仰坡坡脚水平距离不小于1.5m，本设计b取2.5m。

2.3.3 开挖方法及开挖参数计算

本设计采用甲式开挖，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。甲式开挖示意图如下：

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甲式开挖参数计算如下：

C=7.5m

Bm为墙顶半宽，即Bm=R1=5.43m

H=189.7m，H=10m

设计路基故：H=H+H=189.7+10=199.7m d=H×m=15m 设计设计控制路基作图方法：1．在地形平面图上找出数值为H控制的等高线；

2．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；3．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；

4．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；

具体作图见洞口地形平面图。

2.3.4 确定隧道长度

根据隧道长度L=出口里程-入口里程

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得隧道长度L=1364-599=765m

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（四）洞口仰坡和边坡开挖线的确定

所谓边仰坡开挖线是指洞口地段边仰坡面与地表面的交线。

2.4.1 绘制原理

绘制原理：地形平面图是用来表示所测范围内地形、地物各处的标高和地表自然坡度的情况的。同理，洞口边仰坡面的平面位置和陡坡也可用等高线的形式在平面图上表示。作边仰坡开挖线就是要在地形平面图找出规则图（边坡、仰坡面等）与不规则图（地表面）的交线。

下面，分别计算仰坡和边坡开挖线：

2.4.2 确定仰坡开挖线

1、仰坡开挖线

隧道进口仰坡坡脚标高为189.7m，仰坡坡率为1：1.5，为了求得仰坡与地表面的交线，先计算仰坡的等高线距仰坡坡脚的水平距离d1、d2、d3……等。

对196m等高线

d1=(196－189.7)×m=6.3×1.5=9.45m