鐵路隧道畢業(yè)設(shè)計(jì).doc

西 南 交 通 大 學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)廈門深圳鐵路客運(yùn)專線巖腳隧道設(shè)計(jì)年 級(jí):2003級(jí)學(xué) 號(hào):20030241姓 名:韓松專 業(yè):地下工程與隧道工程指導(dǎo)老師:鐘新樵 2007年6 月 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第I頁院 系 土木工程系 專 業(yè) 地下工程與隧道工程 年 級(jí) 2003 姓 名 韓松 題 目 廈門深圳鐵路客運(yùn)專線巖腳隧道（單線電氣化）設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師 鐘新樵 評(píng) 語 指導(dǎo)教師 (簽章)評(píng) 閱 人評(píng) 語 評(píng) 閱 人 (簽章)成 績(jī) 答辯委員會(huì)主任 (簽章) 年 月 日 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第III頁畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書班 級(jí) 03地隧2班 學(xué)生姓名 韓松 學(xué)號(hào) 20030241 發(fā)題日期：2007 年 4 月23 日 完成日期： 6 月20 日題目：廈門深圳鐵路客運(yùn)專線巖腳隧道（單線電氣化）設(shè)計(jì) 1、本論文的目的、意義：目的:畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)大學(xué)四年學(xué)習(xí)知識(shí)的檢驗(yàn)和考察，通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使學(xué)生對(duì)本專業(yè)的知識(shí)有更深一步的了解，和更深一步的掌握，以便在以后的學(xué)習(xí)工作中能靈活的運(yùn)用所學(xué)專業(yè)的知識(shí)。意義：畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)四年來最重要的一項(xiàng)學(xué)習(xí)內(nèi)容，是對(duì)四年所學(xué)知識(shí)的總結(jié)與運(yùn)用。通過大學(xué)四年的學(xué)習(xí)，在課程設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用學(xué)過的基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識(shí)，結(jié)合工程實(shí)際，參考國(guó)家有關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、工程設(shè)計(jì)圖集及其他參考資料，獨(dú)立地完成所要求的設(shè)計(jì)任務(wù)。同時(shí)要系統(tǒng)的掌握設(shè)計(jì)計(jì)算步驟、方法，培養(yǎng)我們分析、解決問題的能力，為以后的走上工作崗位，從事有關(guān)設(shè)計(jì)、施工等具體實(shí)踐工作奠定基礎(chǔ)。2、學(xué)生應(yīng)完成的任務(wù) (1) 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書一份(15000)； (2) 隧道平、縱斷面設(shè)計(jì)圖各一張(2號(hào)圖紙)； (3) 隧道進(jìn)、出口洞門(結(jié)構(gòu))設(shè)計(jì)圖各一張(2號(hào)圖紙)； (4) 隧道內(nèi)各級(jí)圍巖支護(hù)結(jié)構(gòu)圖一張(3號(hào)圖紙)； (5) 隧道施工程序圖一張(2號(hào)圖紙)； (6) 隧道防排水布置圖一張(3號(hào)圖紙)； (7) 10000字符的英文獻(xiàn)翻譯 。 3、設(shè)計(jì)各部分內(nèi)容及時(shí)間分配：（共10周）第一部分 布置設(shè)計(jì)任務(wù)，熟悉設(shè)計(jì)資料及要求，確定隧道內(nèi)凈空 （ 1周 ） 第一部分 隧道進(jìn)出、口位置的確定 （0.5周） 第三部分 隧道平、縱斷面設(shè)計(jì)（洞門設(shè)計(jì)） （1.5周） 第四部分 級(jí)圍巖支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算（兩種方法） （2.5周） 第五部分 選擇施工方法 （1.5周） 第六部分 外文翻譯、繪圖及文整工作，機(jī)動(dòng)（實(shí)習(xí)） （ 2周） 評(píng)閱及答辯 （ 1周） 備 注 指導(dǎo)教師：鐘新樵 2007年4月 20 日審 批 人： 年 月 日 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第VIII頁摘 要 客運(yùn)專線是以客運(yùn)為主的快速鐵路。目前在我國(guó)，鐵路等級(jí)除、級(jí)外又增加了“客運(yùn)專線”等級(jí)，時(shí)速200至350km/h的鐵路統(tǒng)稱為客運(yùn)專線，曲線半徑一般在2200m以上。本設(shè)計(jì)是廈門深圳鐵路客運(yùn)專線巖腳隧道（單線電氣化）初步設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)速度為250km/h。里程為DK112+734DK114+225。 本設(shè)計(jì)主要包括：隧道進(jìn)、出口洞口位置比選及洞門形式的選擇，隧道平、縱斷面設(shè)計(jì)及構(gòu)造設(shè)計(jì)，V級(jí)圍巖襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、計(jì)算及檢算，施工組織設(shè)計(jì)及工程量計(jì)算四個(gè)部分。 洞口位置比選和洞門形式的選擇主要根據(jù)地形條件，結(jié)合防排水要求，以“早進(jìn)洞，晚出洞”為原則確定洞口位置，并根據(jù)土壓力的大小確定本隧道的進(jìn)口洞門形式為擋墻式洞門。出口 平、縱斷面設(shè)計(jì)及構(gòu)造設(shè)計(jì)主要包括平面線形和縱坡形式及坡率的確定，平面設(shè)計(jì)包括直線和曲線（R=7000m，L=1426.22m，T=714.63m，l=220m），縱坡形式采用單向坡，坡率為3.5，同時(shí)對(duì)建筑限界的確定做了較為詳細(xì)的說明。 襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)計(jì)算是本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。首先根據(jù)規(guī)范的要求初步擬定橫斷面的斷面形式和各部分尺寸，計(jì)算作用在隧道結(jié)構(gòu)上的荷載并將其轉(zhuǎn)化為集中力，運(yùn)用ANSYS軟件計(jì)算出結(jié)構(gòu)的內(nèi)力并繪制內(nèi)力圖和變形圖。 施工組織設(shè)計(jì)主要包括施工方法選擇、施工組織措施、施工進(jìn)度計(jì)劃和工程量計(jì)算等。關(guān)鍵詞： 客運(yùn)專線；隧道；單車道；初步設(shè)計(jì)AbstractThe passenger transportation special line is by the passenger transportation primarily fast railroad. At present in our country, the rail road rank except I, II, III level outside increased the passenger transportation special line the rank, the speed has been called 200 to the 350km/h railroad as the passenger transportation special line, the curve radius generally above 2200m. This design is the Xiamen - Shenzhen railway transportation special line crag foot tunnel (single track electrification) the preliminary design, the speed of the design is 250km/h. The course is DK112+744 - DK114+225. This design mainly contains: choosing the entrance and outlet position and the portal form; plane and longitudinal section design , tectonics design; structural design , calculate for the fifth level surrounding rock and check out the result; design for organizing the construction and calculation of volume.Choosing the entrance, outlet position and the portal form mainly based on topographic condition and considering waterproof and drainage requirement, abidance the principle of “the earlier entrance, the late outlet”.Choose a reasonable portal form based on the amount of earth pressure. Plane and longitudinal section design, tectonics design mainly contains designing the plane alignment, grade form and gradient. Plane and longitudinal section design include straight lines and curve lines(R=7000m，L=1426.22m，T=714.63m，l=220m)，the grade form is unidirectional, and gradient is 3.5， At the same time, this paper make a detailed declaration on determination of building line.The structure design and calculate for tunnel lining is the focal point. According to the requirement of specification, define the form of cross section and each size. Calculate loads on the tunnel and convert it into concentrated force. Make out the internal force and diagram by ANSYS, draw the internal force and deformation diagram.The design for organizing the construction mainly contains the choosing of job practice, measures of job practice, construction schedule program, and calculation of volume, and so on.Keywords: passenger dedicated railway line; tunnel; One-lane; preliminary design 目 錄第1章 緒 論11.1 設(shè)計(jì)依據(jù)與原則11.1.1 設(shè)計(jì)依據(jù)11.1.2 主要設(shè)計(jì)原則11.2 工程地質(zhì)及水文地質(zhì)21.2.1 概況21.2.2 地層巖性21.2.3 地質(zhì)構(gòu)造及地震動(dòng)參數(shù)31.2.4 水文地質(zhì)條件31.2.5 環(huán)境工程地質(zhì)31.2.6 隧道工程地質(zhì)條件4第2章 隧道平、縱斷面設(shè)計(jì)72.1 隧道平面設(shè)計(jì)72.2 隧道縱斷面設(shè)計(jì)72.2.1 隧道內(nèi)縱坡形式確定72.2.2 隧道內(nèi)縱坡坡率的確定72.3 隧道凈空的確定82.3.1 限界8第3章 隧道洞口位置和洞門的確定113.1 隧道洞口位置確定的要求：113.2 隧道洞口位置的比選：113.2.1 方案的擬定113.2.2 方案的比選：123.3 隧道洞門的設(shè)計(jì)133.3.1 隧道洞門的設(shè)計(jì)原則:133.3.2 隧道洞門形式的選擇：133.3.3 洞門構(gòu)造及基礎(chǔ)設(shè)置應(yīng)遵循下列規(guī)定：14第4章 V級(jí)圍巖襯砌結(jié)構(gòu)計(jì)算及檢算154.1 襯砌形式確定154.2 襯砌設(shè)計(jì)規(guī)定154.3 復(fù)合式襯砌154.4 模型理想化164.4.1 支護(hù)結(jié)構(gòu)的理想化164.4.2 圍巖的理想化174.4.3 外荷載理想化等效節(jié)點(diǎn)荷載174.4.4單元和節(jié)點(diǎn)編號(hào)，邊界條件174.5 荷載計(jì)算及二次襯砌計(jì)算184.5.1 深淺埋段的確定184.5.2 V級(jí)圍巖襯砌結(jié)構(gòu)計(jì)算：18第5章 其他洞內(nèi)附屬設(shè)施設(shè)計(jì)235.1 防排水設(shè)計(jì)235.1.1 一般規(guī)定235.1.2 防水235.1.3 排水245.1.4 洞口防排水245.2 運(yùn)營(yíng)通風(fēng)和照明255.2.1 運(yùn)營(yíng)通風(fēng)255.2.2 照明255.3 其它設(shè)施255.3.1消防設(shè)施25第6章 施工組織設(shè)計(jì)266.1 概述266.1.1 編制原則266.1.2 施工原則276.2 施工方法的選擇276.3 各種施工工藝296.3.1 砂漿錨桿施工工藝和方法296.3.2濕噴砼施工工藝和方法306.3.3 隧道防排水板施工工藝和方法316.4 二次襯砌施工工藝和方法326.4.1 施工工藝326.4.2 施工方法326.5 施工進(jìn)度計(jì)劃356.5.1 施工進(jìn)度計(jì)劃概述356.5.2 施工進(jìn)度計(jì)劃的編制原則和內(nèi)容36第7章 工程量的計(jì)算387.1 進(jìn)口洞口及洞門工程量計(jì)算387.1.1 挖方量計(jì)算387.1.1.2 圬工量計(jì)算397.2 出口洞口及洞門工程量計(jì)算407.2.1 挖方量計(jì)算407.2.2 圬工量計(jì)算41設(shè)計(jì)總結(jié)43致謝44參 考 文 獻(xiàn)45附錄1 ANSYS 各節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)應(yīng)力表46附錄2 ANSYS 計(jì)算隧道二次襯砌內(nèi)力表49 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第52頁第1章 緒 論1.1 設(shè)計(jì)依據(jù)與原則1.1.1 設(shè)計(jì)依據(jù)1 由設(shè)計(jì)院提供的廈門深圳鐵路客運(yùn)專線巖腳隧道平、縱斷面和橫斷面圖；2 鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范行車速度：250km/h； 隧道內(nèi)設(shè)整體道床、鋼軌60kg/m。1.1.2 主要設(shè)計(jì)原則1.1.2.1 設(shè)計(jì)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)查的基礎(chǔ)上，綜合比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。2 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，以避開不良地質(zhì)地段；長(zhǎng)隧道的位置亦應(yīng)盡可能避開不良地質(zhì)地段，并與路線走向綜合考慮；中、短隧道可服從路線走向。3 根據(jù)鐵路等級(jí)和設(shè)計(jì)速度確建筑限界。在滿足隧道功能和結(jié)構(gòu)受力良好的前提下，確定經(jīng)濟(jì)合理的斷面內(nèi)輪廓。4 隧道內(nèi)外平、縱線形應(yīng)協(xié)調(diào)，以滿足行車的安全、舒適要求。5 根據(jù)隧道長(zhǎng)度、交通量及其構(gòu)成、交通方向以及環(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)施的設(shè)置規(guī)模。必要時(shí)特長(zhǎng)隧道應(yīng)作防災(zāi)專項(xiàng)設(shè)計(jì)。6 應(yīng)結(jié)合鐵路等級(jí)、隧道長(zhǎng)度、施工方法、工期和營(yíng)運(yùn)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、棄渣處理、管理設(shè)施、交通工程設(shè)施、環(huán)境保護(hù)等作綜合考慮。 7 當(dāng)隧道與相鄰建筑物互有影響時(shí)，應(yīng)在設(shè)計(jì)與施工中采取必要的措施。1.2 工程地質(zhì)及水文地質(zhì) 1.2.1 概況該隧道長(zhǎng)1481m，測(cè)區(qū)屬低山丘陵地貌，相對(duì)高差約30210米，最高峰標(biāo)高為222 m，山坡的自然坡度為1040，局部為較陡，進(jìn)、出口為緩坡，被全、強(qiáng)風(fēng)化層所覆蓋，其余地段大部基巖裸露，緩坡及山頂雜草，竹木叢生，植被茂密，進(jìn)口有水泥路通達(dá)，交通較為方便，出口處有山間小路，交通不便。1.2.2 地層巖性測(cè)區(qū)覆蓋層為第四系全新統(tǒng)：坡、洪積（Q4dl+pl）粉質(zhì)黏土及坡、殘積（Q4dl+el）粉質(zhì)黏土；下伏基巖為燕山早期第三次侵入黑云母花崗巖（52（3）c）及上侏羅統(tǒng)上組中段兜嶺群組凝灰熔巖（J3dl2b），各層巖性由新至老分述如下：坡、洪積層（Q4dl+pl）粉質(zhì)黏土：褐黃色，硬塑,其中夾有少量的花崗巖質(zhì)角礫，厚26m。屬級(jí)普通土。分布于隧道進(jìn)口附近低洼溝槽處。坡、殘積層（Q4dl+el）粉質(zhì)黏土：褐黃色、褐紅色，硬塑,其中夾有少量的花崗巖質(zhì)角礫，厚02m。屬級(jí)普通土。廣泛分布于隧道范圍內(nèi)地表。凝灰熔巖（J3dl2b）：暗綠色、灰色、灰白色、黃褐色，碎屑結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，節(jié)理裂隙發(fā)育極其發(fā)育，節(jié)理面呈銹黃色，有次生礦物，隧道測(cè)區(qū)內(nèi)主要出露弱風(fēng)化帶，與下伏黑云母花崗巖呈角度不整合接觸。 黑云母花崗巖（52（3）c）：灰白色，中粗粒花崗結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要由斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石、石英和黑云母及少量鋯石組成，全風(fēng)化層厚度變化較大，進(jìn)口附近處厚1025m，出口附近厚1015m，屬級(jí)硬土。強(qiáng)風(fēng)化層進(jìn)口附近處厚08m，出口附近厚014m，為級(jí)軟石，夾粒徑0.53m的弱風(fēng)化球狀體 。弱風(fēng)化層節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖體較破碎，屬級(jí)次堅(jiān)石。1.2.3 地質(zhì)構(gòu)造及地震動(dòng)參數(shù)隧道測(cè)區(qū)內(nèi)未見斷層出露，在隧道洞身位置DK112+779m及DK113+883m處為凝灰熔巖與黑云母花崗巖的接觸帶，接觸帶附近地下水發(fā)育，巖體較破碎。測(cè)區(qū)處地震動(dòng)峰值加速度為0.10g，地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期為0.40s。1.2.4 水文地質(zhì)條件（一）地表水進(jìn)口處附近緊鄰漳江，出口處亦緊鄰山間河流，洪水期水量均較大。低丘地表水為地表溝水，為間歇性流水，無常年流水，水量隨季節(jié)變化大。（二）地下水地下水主要為表現(xiàn)為第四系孔隙水及基巖裂隙水兩類：地下水主要為第四系孔隙水和基巖裂隙水。由于洞身范圍內(nèi)第四系覆蓋層厚度不大，以粘性土為主，第四系孔隙潛水不發(fā)育，并且隨季節(jié)動(dòng)態(tài)變化大，由地表水補(bǔ)給?；鶐r裂隙水發(fā)育程度受基巖風(fēng)化程度、裂隙發(fā)育程度、裂隙貫通性的影響。全風(fēng)化巖屬弱含水層，富水性差，強(qiáng)風(fēng)化巖和弱風(fēng)化巖的導(dǎo)水性和富水性主要受構(gòu)造裂隙控制，具各向異性，總體地下水量不大，但分布不均，局部可能水量較大。（三）水化學(xué)特征及其侵蝕性根據(jù)相鄰工點(diǎn)取地表水作水質(zhì)分析，屬HCO3-.Cl-Na+型，對(duì)砼具中等溶出型及中等硫酸型酸性侵蝕。取地下水作水質(zhì)簡(jiǎn)分析, 屬HCO3-.Cl-Na+.Ca2+型，對(duì)砼具中等溶出型及中等硫酸型酸性侵蝕。根據(jù)鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)規(guī)范，在環(huán)境作用類別為化學(xué)腐蝕環(huán)境時(shí)，水中相關(guān)離子對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕作用等級(jí)為H1。1.2.5 環(huán)境工程地質(zhì)該隧道范圍內(nèi)植被茂密，灌木雜草叢生，水土保持良好，環(huán)境工程地質(zhì)條件好，鐵路建設(shè)易造成植被破壞，水土流失，對(duì)環(huán)境地質(zhì)造成一定程度上的破壞，具體表現(xiàn)為：1 隧道施工將會(huì)大量砍伐林木、破壞植被，易造成水土流失。2 隧道洞身開挖，降低地下水位，對(duì)附近居民的生活用水及植物生長(zhǎng)造成一定影響。3 隧道施工將會(huì)產(chǎn)生大量的棄渣，棄渣應(yīng)定點(diǎn)堆放；棄渣場(chǎng)的選擇至關(guān)重要，選擇不當(dāng)，將會(huì)誘發(fā)新的環(huán)境地質(zhì)問題，如：滑坡、泥石流等。4 隧道施工可能誘發(fā)地面塌陷及地表水漏失等破壞地質(zhì)環(huán)境條件的問題。5 花崗巖可能存在放射性,隧道開挖會(huì)對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生一定影響。1.2.6 隧道工程地質(zhì)條件（一）隧道工程地質(zhì)概況及工程地質(zhì)條件評(píng)價(jià)測(cè)區(qū)屬丘陵地貌，地形稍有起伏，測(cè)區(qū)范圍覆蓋層一般厚02m，下伏基巖為燕山早期第三次侵入黑云母花崗巖（52（3）c）及上侏羅統(tǒng)上組中段兜嶺群組凝灰熔巖（J3dl2b），基巖風(fēng)化層厚度變化大，全風(fēng)化層進(jìn)口附近處厚1025m，出口附近厚1015m，強(qiáng)風(fēng)化層進(jìn)口附近處厚08m，出口附近厚014m，花崗巖殘積層及全、強(qiáng)風(fēng)化具有遇水軟化、崩解，強(qiáng)度急劇降低的特點(diǎn)，隧道進(jìn)出口均從覆蓋層及全、強(qiáng)風(fēng)化層中穿過；隧道洞身位置DK112+779m及DK113+883m處為凝灰熔巖與黑云母花崗巖的接觸帶，附近地下水發(fā)育，巖體破碎；花崗巖可能存在放射性，地下水對(duì)砼具中等溶出型及中等硫酸型酸性侵蝕；除隧道進(jìn)、出口及接觸帶附近工程地質(zhì)條件較差外，其余地段工程地質(zhì)條件較好。（二）隧道工程圍巖分級(jí)及主要工程地質(zhì)問題分析表6-1 隧道工程圍巖分級(jí)及主要工程地質(zhì)問題分析編號(hào)里程范圍長(zhǎng)度（m）地層及構(gòu)造圍巖分級(jí)主要工程地質(zhì)問題建議工程措施備注1DK112+744 +79046凝灰熔巖及黑云母花崗巖地下水侵蝕性、淺埋、花崗巖全、強(qiáng)風(fēng)化層遇水易軟化、洞身圍巖上軟下硬加強(qiáng)對(duì)水樣的復(fù)查，加強(qiáng)圍巖支護(hù)2DK112+79081020凝灰熔巖地下水侵蝕性及接觸帶影響加強(qiáng)對(duì)水樣的復(fù)查，加強(qiáng)圍巖支護(hù)3DK112+810 +86050凝灰熔巖地下水侵蝕性加強(qiáng)對(duì)水樣的復(fù)查4DK112+860DK113+830970凝灰熔巖地下水侵蝕性加強(qiáng)對(duì)水樣的復(fù)查5DK113+830+86030凝灰熔巖地下水侵蝕性加強(qiáng)對(duì)水樣的復(fù)查，加強(qiáng)圍巖支護(hù)6DK113+860 +91050凝灰熔巖地下水侵蝕性及接觸帶影響加強(qiáng)對(duì)水樣的復(fù)查，加強(qiáng)圍巖支護(hù)7DK113+910DK114+070160黑云母花崗巖地下水侵蝕性加強(qiáng)對(duì)水樣的復(fù)查，加強(qiáng)圍巖支護(hù)8DK114+07013060黑云母花崗巖地下水侵蝕性加強(qiáng)對(duì)水樣的復(fù)查，加強(qiáng)圍巖支護(hù)9DK114+13022595黑云母花崗巖地下水侵蝕性、淺埋、花崗巖全、強(qiáng)風(fēng)化層遇水易軟化、洞身圍巖上軟下硬加強(qiáng)對(duì)水樣的復(fù)查，加強(qiáng)圍巖支護(hù)（三）隧道進(jìn)出口工程地質(zhì)條件進(jìn)口段洞身位于花崗巖殘積層、全、強(qiáng)風(fēng)化層中，屬淺埋段，洞口附近左邊有危巖落石，工程地質(zhì)條件較差。出口段洞身位于花崗巖殘積土及強(qiáng)風(fēng)化層中，埋深很淺，施工中成拱困難，極易坍方，工程地質(zhì)條件較差。（四）物理力學(xué)參數(shù)值表1-2 物理力學(xué)參數(shù)值地層代號(hào)地層巖性巖性狀態(tài)基本承載力0kPa天然密度g/cm3凝聚力ckPa內(nèi)摩擦角（）鉆孔樁極限摩阻力i（KPa）飽和極限抗壓強(qiáng)度(MPa)臨時(shí)邊坡率永久邊坡率粉質(zhì)黏土(Q4dl+pl)硬塑1801.85221860/1:11:1.25粉質(zhì)黏土(Q4el+dl)硬塑1801.85221860/1:11:1.25凝灰熔巖（J3dl2b）W42201.9252265/1:1.25W34002.3/45150/1:0.75W212002.6/65/20/1:0.3黑云母花崗巖（52（3）c）W42001.9202565/1:1.25W34002.3/45150/1:0.75W215002.65/65/30/1:0.3第2章 隧道平、縱斷面設(shè)計(jì)2.1 隧道平面設(shè)計(jì)隧道平面線形凡在地形、地質(zhì)條件可能情況下，應(yīng)盡量采用直線或大半徑曲線，避免小半徑曲線，這主要是基于兩點(diǎn)理由：第一、取直線于通風(fēng)有利，如果曲線尤其是小半徑曲線，通風(fēng)阻力增大，對(duì)自然通風(fēng)不利，同時(shí)會(huì)增大機(jī)械通風(fēng)量；第二、如果隧道取較小半徑曲線，通常需設(shè)置超高和加寬，這將使施工變得復(fù)雜，斷面不統(tǒng)一以及它們的相互過渡都給施工增加難度。巖腳隧道內(nèi)線路因地形、地質(zhì)等條件限制而需設(shè)計(jì)成曲線，里程DK112+744DK113+650為直線段，里程DK113+650DK114+230為曲線段，其曲線要素如下：圓曲線半徑 R=7000m曲線長(zhǎng) L=1426.22m切線長(zhǎng) T=714.63m緩和曲線長(zhǎng) l=220m2.2 隧道縱斷面設(shè)計(jì)2.2.1 隧道內(nèi)縱坡形式確定隧道縱坡是采用單向坡還是人字坡，國(guó)內(nèi)兩種情況均有。地下水發(fā)育的長(zhǎng)隧道宜用人字坡。隧道坡度不宜小于3。隧道縱面線形受隧道進(jìn)、出洞口地形、地質(zhì)控制，既要盡可能減小隧道縱坡以利營(yíng)運(yùn)通風(fēng)，又要滿足隧道排水需要。由于巖腳隧道全長(zhǎng)位于2700米的長(zhǎng)坡道上，坡度為3.5，且滿足隧規(guī)要求：“位于長(zhǎng)大坡道上長(zhǎng)度大于400m的隧道，其坡度不得大于最大坡度按規(guī)定折減后的數(shù)值”，也滿足隧道通風(fēng)及排水需要，故采用單面坡方案。 2.2.2 隧道內(nèi)縱坡坡率的確定隧道縱面線形應(yīng)考慮行車安全性、營(yíng)運(yùn)通風(fēng)規(guī)模、施工作業(yè)效率和排水要求，隧道縱坡不應(yīng)小于0.3%，一般情況不應(yīng)大于3%；受地形等條件限制時(shí),鐵路的中、短隧道可適當(dāng)加大，但不宜大于4%；當(dāng)采用較大縱坡時(shí)，必須對(duì)行車安全性、通風(fēng)設(shè)備和營(yíng)運(yùn)費(fèi)用、施工效率的影響等作充分的技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合論證。結(jié)合本隧道實(shí)際情況，巖腳隧道是中隧道，采用坡度為的3.5單向坡。2.3 隧道凈空的確定2.3.1 限界2.3.1.1 限界定義 限界是確定車道周圍構(gòu)筑物凈空的大小，是管線和設(shè)備安裝相互位置的依據(jù)，是專業(yè)間共同遵守的技術(shù)規(guī)定，它應(yīng)經(jīng)濟(jì)、合理、安全可靠。2.3.1.2 限界的制定原則1 限界應(yīng)依據(jù)車輛的輪廓尺寸和技術(shù)參數(shù)、施工方法、設(shè)備安裝等綜合因素進(jìn)行分析計(jì)算確定。2 限界一般是按平直線路的條件進(jìn)行制定。而曲線的限界應(yīng)在直線地段限界的基礎(chǔ)上根據(jù)車輛的有關(guān)尺寸以及不同曲線半徑、超高分別進(jìn)行加寬和加高。3 在制定限界時(shí)，對(duì)結(jié)構(gòu)施工、測(cè)量、變形誤差，設(shè)備制造和安裝誤差，設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)過程中難于預(yù)計(jì)的其它因素在內(nèi)的安全留量等，都應(yīng)分別進(jìn)行研究確定。2.3.1.3 鐵路隧道的凈空。建筑限界是指隧道襯砌等任何建筑物不得侵入的一種限界。鐵路隧道由主體建筑物和附屬建筑物兩部分組成。主體建筑物是為了保持坑道穩(wěn)定，提供鐵道足夠的交通空間而修筑的。一般由洞身襯砌和洞門（包括洞外的接長(zhǎng)明洞）組成；附屬建筑物是為養(yǎng)護(hù)維修、供電、通風(fēng)、通信、排水等的需要而修建的，包括大小避車間，電纜溝槽，通風(fēng)機(jī)房及風(fēng)道，通信要求的無人增音站洞，供電要求的承力索的下錨裝置和維修接觸網(wǎng)使用的絕緣梯車洞等。1. 直線隧道凈空。鐵路隧道凈空是指隧道襯砌內(nèi)輪廓所包絡(luò)的空間。新建鐵路隧道的凈空是根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的鐵路隧道建筑界限，并考慮遠(yuǎn)期隧道內(nèi)軌道的類型的要求確定。建筑界限是隧道結(jié)構(gòu)（襯砌）不得侵入的一種空間范圍，其制定的基礎(chǔ)是機(jī)車車輛限界（車輛限界是車輛形式在平直路段上運(yùn)動(dòng)的最大包絡(luò)線），再在車輛限界外側(cè)考慮洞內(nèi)設(shè)備（通信、照明等）設(shè)置尺寸要求，擬定出設(shè)置接近限界，最后在設(shè)備限界外側(cè)考慮隧道內(nèi)線路的可能偏移和施工、測(cè)量方法的誤差，確定建筑限界。一般隧道凈空比隧道限界稍大一些，因?yàn)閮艨粘藵M足限界尺寸要求外，還應(yīng)該考慮襯砌結(jié)構(gòu)受力合理等因素。2. 曲線隧道凈空加寬列車行使在曲線上，由于車輛是剛性體造成車輛中心線（兩轉(zhuǎn)向架中心軸連線）與線路中心線出現(xiàn)偏移，在車輛兩端向曲線外側(cè)偏移、中間部分向曲線內(nèi)側(cè)偏移。另外，由于曲線地段上線路外軌要設(shè)超高（克服離心力），引車輛在垂直位置的傾斜，而造成限界向曲線內(nèi)側(cè)產(chǎn)生偏移。因此為了保證列車安全通過曲線隧道，必須將隧道凈空作適當(dāng)?shù)募訉?。這就是曲線隧道斷面加寬。結(jié)合本隧道的曲線要素，加寬值為15cm。與直線隧道內(nèi)襯砌內(nèi)輪廓各段的幾何尺寸可能多的保持一致是曲線隧道斷面加寬的基本原則。這樣可以使施工簡(jiǎn)便。2.3.1.4廈門深圳單線電氣化巖腳隧道的凈空確定 廈門深圳客運(yùn)專線巖腳隧道是是單線電氣化隧道，按250km/h客貨共線鐵路兼顧雙箱運(yùn)輸?shù)碾p線隧道內(nèi)輪廓取標(biāo)準(zhǔn)凈空斷面。 各種預(yù)留空間要求如下：1. 安全空間 在隧道側(cè)邊位置設(shè)置尺寸為0.8m（寬）2.2m（高）的安全空間。安全空間內(nèi)包括安放施工設(shè)施（0.3m寬）或開關(guān)柜（0.4m寬）的空間。2. 救援通道 在隧道側(cè)邊位置設(shè)置貫通的救援通道，用于自救或外部救援，尺寸為1.5m（寬）2.2m（高），要求距中心線最少2.3m，在救援通道位置內(nèi)包括放施（0.3m安放設(shè)施空間）或?qū)挾葹?.4m安放開關(guān)柜的空間。建筑限界和救援通道交叉無關(guān)，因?yàn)榫仍ǖ乐辉谲囕v停止時(shí)使用。本設(shè)計(jì)取200cm160cm的接援通道。3. 技術(shù)作業(yè)空間 沿隧道襯砌預(yù)留寬為0.3m環(huán)形空間，用于安放施工輔助設(shè)施（如立腳手架），作為預(yù)留的襯砌補(bǔ)強(qiáng)或安裝建筑材料的空間。但不能利用預(yù)留的空間來滿足隧道施建設(shè)的施工誤差。本設(shè)計(jì)為0.3m。第3章 隧道洞口位置和洞門的確定3.1 隧道洞口位置確定的要求：隧道洞口位置應(yīng)根據(jù)地形,地質(zhì),水文條件,同時(shí)結(jié)合環(huán)境保護(hù),洞外有關(guān)工程及施工條件,運(yùn)營(yíng)要求,通過綜合分析比較確定. 隧道應(yīng)早進(jìn)洞,晚出洞,同時(shí)應(yīng)符合下列要求:1. 隧道洞口的設(shè)置,應(yīng)減少對(duì)原有坡面的破壞；2. 當(dāng)洞口處有坍方,落石,泥石流等威脅時(shí),應(yīng)盡早進(jìn)洞；3. 線路跨溝或沿溝進(jìn)洞時(shí),應(yīng)結(jié)合防排水工程,確定洞口位置；4. 漫坡地形的洞口位置,宜結(jié)合棄渣的處理,填方利用,排水以及有利施工等因素,綜合分析確定；5. 洞口段應(yīng)結(jié)合地形,地質(zhì)條件和施工方法等確定加固措施,必要時(shí)可采取地表注漿.3.2 隧道洞口位置的比選：3.2.1 方案的擬定 該隧道的基巖風(fēng)化層厚度變化大，全風(fēng)化層進(jìn)口附近處厚1025m，出口附近厚1015m，強(qiáng)風(fēng)化層進(jìn)口附近處厚08m，出口附近厚014m。隧道進(jìn)口有水泥路通達(dá)，交通較為方便，出口處有山間小路，交通不便。進(jìn)口段洞身位于花崗巖殘積層、全、強(qiáng)風(fēng)化層中，屬淺埋段，洞口附近左邊有危巖落石，工程地質(zhì)條件較差。出口段洞身位于花崗巖殘積土及強(qiáng)風(fēng)化層中，埋深很淺，施工中成拱困難，極易坍方，工程地質(zhì)條件較差。遵循以上洞口位置的要求和結(jié)合安全，經(jīng)濟(jì)性綜合考慮后，分別對(duì)隧道進(jìn)口和出口各擬定三種方案進(jìn)行比選。進(jìn)口方案的擬定：方案一：設(shè)在DK112+739處方案二：設(shè)在DK112+749處方案三：設(shè)在DK498+744處出口方案的擬定： 方案一：設(shè)在DK114+220處 方案二：設(shè)在DK114+230處 方案三：設(shè)在DK114+225處具體的位置見下圖hs1、2、3、4。3.2.2 方案的比選：3.2.2.1 隧道進(jìn)口方案的比選方案一：方案一的開挖量是三種方案中最少的，工程量也是最少的，符合“早進(jìn)洞，晚出洞”的原則，也符合“宜長(zhǎng)不宜短”的設(shè)計(jì)原則；但洞門的埋深較淺，洞門不穩(wěn)定。方案二：洞門的埋深是三種方案中最大的，洞門比較穩(wěn)定。但洞門的邊仰坡的開挖量較大，刷坡過長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)上不劃算。且該地段坡度較陡，不利于施工機(jī)具的展開和工程機(jī)械的作業(yè)，又不符合“早進(jìn)洞，晚出洞”的原則。方案三：方案三的開挖高度位于一、二方案之間，開挖量不大，且洞門較一方案穩(wěn)定，避免了“大挖大刷”，經(jīng)濟(jì)上也較三方案劃算。故選方案三。3.2.2.2 隧道出口的方案比選方案一：方案一的開挖量是三種方案中最少的，工程量也是最少的，符合“早進(jìn)洞，晚出洞”的原則，也符合“宜長(zhǎng)不宜短”的設(shè)計(jì)原則；但洞門的埋深較淺，洞門不穩(wěn)定。且洞口W3和W4的分界處，地質(zhì)條件差。方案二：洞門的埋深是三種方案中最大的，洞門比較穩(wěn)定。但洞門的邊仰坡的開挖量較大，刷坡過長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)上不劃算。且該地段坡度較陡，不利于施工機(jī)具的展開和工程機(jī)械的作業(yè)，又不符合“早進(jìn)洞，晚出洞”的原則。方案三：方案三的開挖高度位于一、二方案之間，開挖量不大，且洞門較一方案穩(wěn)定，避免了“大挖大刷”，經(jīng)濟(jì)上也較三方案劃算。故選方案三。3.3 隧道洞門的設(shè)計(jì)3.3.1 隧道洞門的設(shè)計(jì)原則:1. 隧道洞口應(yīng)設(shè)置洞門,其結(jié)構(gòu)形式有端墻式,柱式,翼墻式,臺(tái)階式,選用時(shí)應(yīng)根據(jù)洞口的地形,地質(zhì)條件和工作特點(diǎn)而定；2. 當(dāng)線路中線與洞口地形等高線斜交,經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較不宜采用正交洞門,且圍巖分類在四類及以上時(shí),可采用斜交洞門,其端墻與線路中線的交角不應(yīng)小于45度.在松軟地層中,不宜采用斜交洞門；3. 設(shè)置通風(fēng)簾幕的洞門或通風(fēng)道洞門與隧道洞門相連時(shí),洞門的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)結(jié)合通風(fēng)設(shè)備和要求一并考慮；4. 位于城鎮(zhèn),風(fēng)景區(qū),車站附近的洞門,必要時(shí)應(yīng)考慮環(huán)境協(xié)調(diào)和建筑美觀的要求；3.3.2 隧道洞門形式的選擇：洞門的形式很多，從構(gòu)造形式、建筑材料以及相對(duì)位置等可以劃分許多類型。目前，我國(guó)公路隧道的洞門形式有：端墻式、翼墻式、臺(tái)階式、柱式、削竹式、喇叭口式等。它們的適用條件及特征如表3-1： 表3-1 各種洞門形式項(xiàng)目端墻式翼墻式臺(tái)階式柱式削竹式喇叭口式適用的圍巖條件軸線與坡面基本正交，邊仰坡坡率為1：0.31：0.5邊仰坡坡率為1：0.751：1.5邊仰坡坡率為1：0.51：1.25邊仰坡坡率為1：0.51：0.75洞門周圍地形平緩地形地質(zhì)條件較好，洞口周圍開闊；積雪地帶易吹入雪特征易于施工抗滑、抗傾覆性能較好可減少靠山側(cè)仰坡開挖高度，一般與偏壓襯砌配合使用洞口受地形限制，無法布置翼墻式洞門模型板、配筋較費(fèi)事，耗資較大模型板、配筋較費(fèi)事，耗資大巖腳隧道進(jìn)出口屬級(jí)圍巖，比較破碎，軟弱，再綜合考慮其他地質(zhì)情況、地形條件、各種洞門形式的適用條件以及經(jīng)濟(jì)條件后，該隧道采用端墻式洞門形式。又由于洞門的邊坡刷坡較大，故在洞門兩側(cè)修筑擋土墻。祥圖見hs5、6。3.3.3 洞門構(gòu)造及基礎(chǔ)設(shè)置應(yīng)遵循下列規(guī)定：1洞口仰坡坡腳至洞門墻背的水平距離不宜小于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不小于1.0m，洞門墻頂高出仰坡腳不小于0.5m。2. 洞門墻應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置伸縮縫、沉降縫和泄水孔；洞門墻的厚度可按計(jì)算或結(jié)合其他工程類比確定。3洞門墻基礎(chǔ)必須置于穩(wěn)固地基之上，應(yīng)視地形及地質(zhì)條件，埋置足夠的深度，保證洞門的穩(wěn)定。基底埋入土質(zhì)地基的深度不應(yīng)小于1.0m，嵌入巖石地基的深度不應(yīng)小于0.5m；基底標(biāo)高應(yīng)在最大凍結(jié)線以下不小于0.25m；地基為凍脹土層時(shí)，應(yīng)進(jìn)行防凍脹處理。基底埋置深度應(yīng)大于墻邊各種溝、槽基底的埋置深度。4松軟地基上的基礎(chǔ)，可采取加固基礎(chǔ)措施。5洞門結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足抗震要求。第4章 V級(jí)圍巖襯砌結(jié)構(gòu)計(jì)算及檢算4.1 襯砌形式確定依據(jù)鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范之規(guī)定：“鐵路隧道應(yīng)作襯砌，根據(jù)隧道圍巖地質(zhì)條件、施工條件和使用要求可分別采用噴錨襯砌、整體式襯砌、復(fù)合式襯砌。本隧道是按時(shí)速250km/m設(shè)計(jì)，內(nèi)凈空較大,故采用復(fù)合式襯砌。4.2 襯砌設(shè)計(jì)規(guī)定襯砌設(shè)計(jì)應(yīng)符合下列規(guī)定：襯砌斷面宜采用曲邊墻拱形斷面。1. 隧道圍巖較差地段應(yīng)設(shè)仰拱。仰拱曲率半徑應(yīng)根據(jù)隧道斷面形狀、地質(zhì)條件、地下水、隧道寬度等條件確定。路面與仰拱之間可采用混凝土或片石混凝土填充。當(dāng)隧道邊墻底以下為整體性較好的堅(jiān)硬巖石時(shí)，可不設(shè)仰拱。2. 隧道洞口段應(yīng)設(shè)加強(qiáng)襯砌。加強(qiáng)襯砌段的長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)地形、地質(zhì)和環(huán)境條件確定。 3. 圍巖較差地段的襯砌應(yīng)向圍巖較好地段延伸510m。4. 偏壓襯砌段應(yīng)向一般襯砌段延伸，延伸長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)偏壓情況確定，一般不小于10m。4.3 復(fù)合式襯砌復(fù)合式襯砌是由初期支護(hù)和二次襯砌及中間夾防水層組合而成的襯砌形式。復(fù)合式襯砌設(shè)計(jì)應(yīng)符合下列規(guī)定：1初期支護(hù)宜采用錨噴支護(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(zhǎng)粘結(jié)錨桿。2二次襯砌宜采用模筑混凝土或模筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，襯砌截面宜采用連接圓順的等厚襯砌斷面，仰拱厚度宜與拱墻厚度相同。3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)考慮圍巖及初期支護(hù)的變形，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(jí)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(cè)。巖腳隧道的圍巖等級(jí)為V級(jí)圍巖，