高鐵隧道畢業(yè)設計

1、目錄第一章 緒論11.1課題研究的目的、意義11.2國內外發(fā)展現狀11.3 論文研究的主要內容21.4長邊隧道工程概況21.4.1工程概況21.4.2地層巖性21.4.3水文地質條件31.5工程地址條件評價41.6設計原則及有關技術指標41.7設計遵循的規(guī)范5第二章 隧道洞口設計72.1隧道洞口位置及形式選擇72.1.1洞門位置選擇72.1.2洞門形式的選擇82.1.3洞門確定82.2隧道洞門設計及強度、穩(wěn)定性檢算82.2.1洞門穩(wěn)定性及強度檢算：82.2.2出口洞門的檢算11第三章 隧道洞身設計及配筋153.1 級圍巖隧道洞身設計及配筋153.1.1荷載計算153.1.2內力計算163.1.

2、3配筋計算及檢算193.2 級圍巖隧道洞身設計及配筋243.2.1荷載計算243.2.2內力計算253.2.3 配筋計算及檢算273.3級圍巖隧道洞身設計及配筋323.3.1荷載計算323.3.2內力計算333.3.3配筋計算及檢算35第四章 隧道施工組織設計415.1施工準備工作414.2總體施工方案414.3施工工藝424.2.1小導管超前注漿424.3.2 初期支護434.3.2二次襯砌464.4編制施工組織設計的基本原則47第五章 防水施工工藝495.1EVA復合防水板施工工藝495.2施工縫、變形縫處理52第一章 緒論1.1課題研究的目的、意義實現高速鐵路隧道修建技術的創(chuàng)新與突破，是

3、當前中國鐵路技術進步的重要課題之一。截至2015年底，我國已成功修建了7500多座、總長超過4300km的鐵路隧道，隧道數量和總長度均居世界前列?！笆濉逼陂g，我國將修建超過3000km的鐵路隧道，其中客運專線隧道超過1000km?，F階段正是我國大力修建高速客運專線的時候,在建的有哈大線、京滬線、合武線、石太線、鄭西線、武廣線等。由此可見，隧道在山區(qū)鐵路線上的作用。1.2國內外發(fā)展現狀我國現階段對于鐵路隧道的研究雖然已經走在了世界的前列，但是要與日本的青函隧道（目前世界最長的鐵路隧道，全長53.9km，海底長度23.3km）和英法海底隧道（世界第二長的鐵路隧道，長度50.5km，海底長度37

4、.9km）相比我國還有一定的差距。對于隧道的設計與計算理論的發(fā)展，其中支護結構體系是隧道設計的最重要的組成部分，多年來，隧道支護體系系統的設計經歷了結構從單一到多樣，計算從簡到繁，從經驗設計逐步上升到理論分析等階段。新奧法（NATM）的出現將噴錨支護的作用提高到一個新的理論高度，并迅速在各項地下工程中廣泛采用。我國在20世紀60年代中期開始采用以后，逐漸取代了耗費大量木材的木支撐。我國又在70年代末，開始用格柵或鋼拱支撐加噴混凝土以提高支護的強度和剛度。隨著不良地層施工技術的發(fā)展，小導管注漿等超前預支護和地層加固技術已廣泛應用。意大利、日本等國把管棚、旋噴拱、預支護（預切槽）稱作先進的預支護技

5、術。管棚在我國已經成功推廣，旋噴拱和預切槽正在研究實驗階段。1.3 論文研究的主要內容(1)認識長邊隧道工程地質條件、水文地質條件、在此基礎上利用荷載-結構法進行荷載計算，包括內力計算、結構配筋、裂縫檢算。(2)制定區(qū)間隧道總體施工方案，包括施工方案、施工總體部署。(3)制定區(qū)間隧道結構施工方法、施工工藝。(4)防水設計。(5)監(jiān)控量測設計。1.4長邊隧道工程概況1.4.1工程概況該隧道位于顏盾鎮(zhèn)長邊村，屬低山丘陵地貌，地形起伏較大，地面高程為19.6-91m，區(qū)間最高點為大寨尾主峰，高程91.90m，最低點為隧道進口附近的魚塘，高程8.50m，相對高差83.4m，自然坡度10-45度，偶見陡

6、坎，山體覆蓋層較薄，植被發(fā)育良好，出口左側為一機裝廠，亂挖比較嚴重，隧道進出口附近分布村莊，進出口僅有小路可達，交通條件差。該隧道區(qū)屬亞熱帶海洋性季風氣候區(qū)，常年氣候溫和濕潤，陽光充沛，年平均氣溫21.1度。年平均降水量1763.9mm，四至九月暴風雨較為集中，為汛期，將于量占全年的百分之八十左右，沿線各地每年不同程度受臺風襲擊，7-9月臺風威脅最大。該隧道設計進口里程SDK1+010，出口設計里程為SDK1+861，隧道中心里程SDK1+435.5，隧道全長851m。1.4.2地層巖性區(qū)內地層由新到老依次出露有：第四系全新統坡殘積層（Q4dl+el)，下伏燕山早期侵入花崗閃長巖（52（3），

7、各地層分述如下：<15-2>粉質黏土（Q4dl+el)：褐黃色、灰黃色，硬塑，成份以黏粉粒為主，含有15%中粗砂，黏性一般。主要分布在隧道區(qū)域表層，屬級普通土，C組填料。<17-1>花崗閃長巖W4（52（3）：全風化，褐紅色、灰黃色，原巖結構已破壞，巖芯呈土柱狀，礦物以長石、石英為主、含少量黑云母，除石英礦物外，其他礦物基本分化成黏土狀，遇水易軟化、崩解，屬級硬土，C組填料。<17-2>花崗閃長巖W3（52（3）：強風化，灰黃色、灰褐色，中粒結構，塊狀構造，主要礦物成分由石英、長石、角閃石及少量黑云母等組成，裂隙很發(fā)育，巖芯呈碎塊狀，錘擊易碎，屬級軟石，A組

8、填料。<17-3>花崗閃長巖W2（52（3）：弱風化，灰白色，中粒結構，塊狀構造，巖質新鮮，成分以長石、石英、角閃石為主，巖體裂隙較發(fā)育，巖芯呈柱狀，錘擊聲較脆，較難碎，巖體完整程度為較破碎，屬級次堅石，A組填料。1.4.3水文地質條件（1）地表水測區(qū)地表水主要為沖溝水，多為季節(jié)性沖溝，主要接受大氣降水補給，地表水多沿溝槽排泄，溝槽內地表水流量隨季節(jié)變化，雨季時較大，可增大數倍。（2）地下水地下水主要為第四系孔隙水和基巖裂隙水。測區(qū)表層第四系覆蓋層較薄，以粉質黏土為主，第四系孔隙潛水不發(fā)育，并且隨季節(jié)動態(tài)變化大，由地表水補給；地下水主要為基巖裂隙水，賦存于花崗閃長巖的裂隙中，主要接

9、受大氣降水及地下水側向補給，水量變幅較大，由于上覆粉質黏土為較好的隔水層，地形坡度較大，大氣降水多沿坡面往下徑流，入滲水量較小，基巖裂隙水發(fā)育程度受基巖風化程度、裂隙發(fā)育程度、裂隙貫通性的影響，全風化巖屬弱含水層，富水性差，強風化巖和弱風化巖的導水性和富水性主要受構造裂隙控制，具各向異性，總體地下水量不大。地下水運動主要受地形、地貌控制。1.5工程地址條件評價隧道洞身主要穿越燕山早期侵入花崗閃長巖，總體上巖體節(jié)理、裂隙一般發(fā)育，側壁基本穩(wěn)定。局部地段巖體較碎，裂隙發(fā)育，可能發(fā)生掉塊，巖崩等病害，裂隙發(fā)育段有利于地下水的聚居，隧道施工中可能出現涌水，其中DK9+310DK9+420為小凹槽，為雨

10、水重要匯集排泄區(qū)域，凹槽最低埋深約22.3m，地面橫坡約23%。地表植被較發(fā)育巖層，巖土層強度較低，遇水可能發(fā)生軟化，崩解，工程地質條件一般。1.6設計原則及有關技術指標(1)主要構件的使用年限為100年。根據承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)的要求，采取有效措施，保證結構剛度、強度，滿足結構耐久性要求(2)根據工程地質和水文地質條件，結合周圍地面建筑物，地下構筑物狀況，通過對技術、經濟、環(huán)保及使用功能的綜合比較，合理選擇結構形式。(3)結構設計應滿足施工、運營、環(huán)境保護、防災等要求。(4)結構的凈空尺寸除應滿足建筑限界要求外，尚應考慮施工誤差、測量誤差、結構變形和沉陷等因素。(5)斷面形狀和

11、襯砌形式應根據工程地質及水文地質、埋深、施工方法等條件，從地層穩(wěn)定、結構受力合理和環(huán)境保護等方面綜合確定。(6)隧道結構按結構“破損階段”法，以材料的極限強度進行設計。(7)施工引起的地層沉降應控制在環(huán)境條件允許的范圍內。(8)隧道建設應盡量考慮減少施工中和建成后對環(huán)境造成的不利影響。(9)設計中除參照畢業(yè)設計指導書外，尚應符合鐵路隧道設計規(guī)范或地鐵設計規(guī)范等相關國家現行的有關強制性標準的規(guī)定。(10)隧道主體工程等級為一級、防水等級為二級，耐火等級為一級。(11)隧道結構的抗震等級按二級考慮，按抗震烈度8度設防。(12)結構設計在滿足強度、剛度和穩(wěn)定性的基礎上，應根據地下水位和地下水腐蝕性等

12、情況，滿足防水和防腐設計要求。當結構處于有腐蝕性地下水時應采取抗侵蝕措施，混凝土抗侵蝕系數不低于0.8。(13)在永久荷載基本荷載組合作用下，應按荷載效應標準組合并考慮長期作用影響進行結構構件裂縫驗算。二類環(huán)境混凝土構件的裂縫寬度(迎土面)應不大于0.2mm，一類環(huán)境(非迎土面及內部混凝土構件)混凝土構件的裂縫寬度均應不大于0.3mm。當計及地震、人防或其它偶然荷載作用時，可不驗算結構的裂縫寬度。(14)混凝土和鋼筋混凝土結構中用混凝土的極限強度應按規(guī)范采用。區(qū)間隧道襯砌采用鋼筋混凝土時其混凝土強度不應低于C30。 (17)噴射混凝土強度等級不得小于C20。C20噴射混凝土的極限強度可采用：軸

13、心抗壓15MPa，彎曲抗壓18MPa，抗拉1.3MPa，彈性模量為22GPa。噴射混凝土與地層的粘結力不低于0.5MPa。(注：噴射混凝土的強度等級指采用噴射大板切割法，制作成邊長為10cm的立方體試塊，在標準實驗方法所得的極限抗壓強度乘以0.95的系數；噴射混凝土與地層的粘結強度可采用預留試件拉拔法或鉆心法。)1.7設計遵循的規(guī)范(1)隧道工程中國鐵道出版社(2)鐵路路隧道施工技術規(guī)范（JTJ042-94）(3)混凝土結構設計規(guī)范（GB500102002）(4)鐵路隧道設計規(guī)范（TB100032001）(5)建筑結構荷載規(guī)范（GB50009-2001） (6)鐵路隧道設計規(guī)范（TB10003

14、-2005）(7)鐵路隧道施工規(guī)范（TB10204-2002）(8)標準軌距鐵路建筑限界（GB146.2-83）(9)鐵路混凝土結構耐久性設計暫行規(guī)定（鐵建設【2005】1號）(10)鐵路隧道噴錨構筑法技術規(guī)范（TB10108-2002）(11)鐵路工程抗震設計規(guī)范（GB50111-2006）(12)鐵路隧道防排水技術規(guī)范（TB10119-2000）(13)鐵路混凝土工程施工技術指南（TZ210-2005）(14)鐵路隧道運營通風設計規(guī)范（TB1）(15)鐵路混凝土與砌體工程施工質量驗收標準（TB10424-2003）第二章 隧道洞口設計2.1隧道洞口位置及形式選擇2.1.1洞門位置選擇一般應

15、依據具體工點的地形、地質、水文等條件，結合工程施工安全、環(huán)境保護要求、洞口相關工程加以全面研究，綜合比較其經濟、技術上的合理性和安全性。同時注意在城鎮(zhèn)附近或與公路交叉的地段應與周圍景觀和交叉方式相協調。1根據地形條件選擇洞口位置隧道進出口線路中線應力求與地形等高線相垂直。（以減少工程量，有利于施工）。當斜交角較大時，且?guī)r層整體性較好、無不良地質現象時，可采用斜交進洞，松散地層中不宜采用斜交洞口。傍山隧道洞口，靠山一側邊坡較高時，看是否有塌方、落石病害發(fā)生，如有應早進洞或接長明洞；對塹坡外自然坡面的穩(wěn)定性要認真調查（必要時防護），特別注意洞口段的地層情況及覆蓋厚度（是否受偏壓）。防止坍頂和破壞山

16、體的穩(wěn)定。在漫坡地形選擇洞口時，考慮洞外路基填、挖方情況，排水條件、有利于快速施工條件。結合少占農田，改土造田等要求。隧道位于城鎮(zhèn)、風景區(qū)附近時，盡量少做長拉溝進洞，可適當延長明洞為宜。橋隧緊接，應考慮洞口與橋跨布局，結構處理的整體性，不能忽視橋隧工程施工相互干擾的因素。2根據地質條件選定洞口位置：洞口位置應選擇在坡面穩(wěn)定、地質條件較好、無不良地質現象處。不應在山體不穩(wěn)或有明顯偏壓、滑坡、崩坍、松散堆積體、泥石流溝等地段進洞。當巖層傾斜，層理、片理結合很差或存在軟弱結構面時，不宜大挖，避免斬斷巖腳，以防止順層滑動或塌方。宜盡量早進洞或設明洞引進。不能避開堆積層進洞時（不宜采用清方的辦法縮短洞口

17、）必要時接長明洞。洞口為軟巖或軟硬巖互層時，應適當降低邊仰坡高度，以減少風化暴露面，同時對軟巖坡面可作適當的防護。2.1.2洞門形式的選擇洞門形式的選擇應適應地形、地質的需要，同時考慮施工方法和施工需要。一般地形等高線與線路中線斜交角度在45° 65°之間，地面橫坡較陡，地質條件好，無落石掉塊現象時，可選擇斜交洞門；當斜交角度大于65°時，地面橫坡較陡，或一側地形凸出，可考慮用臺階洞門；當斜交角度小于45°時，地面橫坡較陡，邊仰坡刷方較高，有落石掉塊掉塊威脅運營安全時，考慮接長明洞。2.1.3洞門確定從縱斷面圖上看出洞口接近巖腳，土層穩(wěn)定性差，圍巖易坍塌

18、，故采用帶耳墻式洞門。從本隧道進口地形平面圖可見地形等高線與線路中心斜交角小，地面橫坡較緩，在進口位置選擇上主要考慮邊仰坡穩(wěn)定及土石方量大小，確定進出口洞縱斷面圖和橫斷面圖。進洞采用斜切式，出洞采用柱式。2.2隧道洞門設計及強度、穩(wěn)定性檢算2.2.1洞門穩(wěn)定性及強度檢算：進出口洞門的檢算： 檢算柱時取洞門端墻前之翼墻寬1m（注柱比較寬，可以考慮單位寬度）的條帶“，按擋土墻檢算偏心、強度及穩(wěn)定性。檢算端墻與翼墻共同作用部分“的滑動穩(wěn)定性。柱式洞門穩(wěn)定性及強度檢算：檢算條帶“”（一）、洞門的檢算： 1、壓力的計算（1）各項物理學指標 f=0.6 （2）土壓力系數的計算： （3）土壓力的計算：穩(wěn)定性

19、及強度的檢算：傾覆穩(wěn)定的驗算： 滿足傾覆穩(wěn)定的要求?；瑒臃€(wěn)定的驗算： 滿足滑動穩(wěn)定的要求。（3）合力的偏心距的驗算：滿足基底合力的偏心距。（4）基底壓應力的驗算： 滿足基底壓應力的要求。檢算條帶“”土壓力的計算：由以上計算知： 2 墻身截面偏心的驗算：偏心距滿足墻身截面偏心的要求。應力因為出現負值，故尚因檢算不考慮圬工承受拉力時受壓區(qū)應力重分布的最大壓應力。通過應力從分布，受壓區(qū)的最大壓應力滿足墻身截面強度的要求。2.2.2出口洞門的檢算出口采用帶耳墻式洞門，檢算翼墻時取洞門端墻前之翼墻寬1m的條帶“，按擋土墻檢算偏心、強度及穩(wěn)定性。檢算端墻與翼墻共同作用部分“的滑動穩(wěn)定性。檢算條帶“”1、土

20、壓力的計算（1）各項物理學指標 f=0.6 （2）土壓力系數的計算： （3）土壓力的計算：2 穩(wěn)定性及強度的檢算：（1） 傾覆穩(wěn)定的驗算： 滿足傾覆穩(wěn)定的要求。（2） 滑動穩(wěn)定的驗算： 滿足滑動穩(wěn)定的要求。（3）合力的偏心距的驗算：滿足基底合力的偏心距。（4）基底壓應力的驗算： 滿足基底壓應力的要求。檢算條帶“”1 土壓力的計算：由以上計算知： 2 墻身截面偏心的驗算：偏心距滿足墻身截面偏心的要求。應力因為出現負值，故尚因檢算不考慮圬工承受拉力時受壓區(qū)應力重分布的最大壓應力。通過應力從分布，受壓區(qū)的最大壓應力滿足墻身截面強度的要求。第三章 隧道洞身設計及配筋3.1 級圍巖隧道洞身設計及配筋3.

21、1.1荷載計算根據分析并結合工程地質條件最終選定里程為SDK1+140處的斷面作為級圍巖計算截面，隧道開挖寬度B=14.5m，高度H=12.3m，埋深H1=24.8m，水位距拱頂6.5m。鐵路隧道設計規(guī)范計算圍巖松動壓力的統計公式。式中，hq等效荷載高度值；s圍巖級別，如級圍巖，則s3；圍巖容重，kN/m3；寬度影響系數，且；B坑道的寬度，m ；i以B=5m為基準，B每增減1m時的圍巖壓力增減率，當B5m時，取i0.2，B5m時，取i0.1。等效荷載高度值hq=14.04m，H1=24.8m時，屬于淺埋條件。計算淺埋隧道圍巖壓力此時 水壓力3.1.2內力計算隧道工程建筑物是埋置于地層中的結構物

22、，它的受力和變形與圍巖密切相關，支護結構與圍巖作為一個統一的受力體系相互約束，共同工作。這種共同作用正是地下結構與地面結構的主要區(qū)別。根據本工程淺埋及松散地層的特點，使用階段結構安全性檢算采用“荷載結構”模式，即將支護和圍巖分開考慮，支護結構是承載主體，圍巖作為荷載的來源和支護結構的彈性支承。支護結構與圍巖的相互作用是通過彈性支承對支護結構施加約束來實現的。計算模型中，二襯結構采用彈性平面梁單元模擬，彈性抗力以及地基均采用彈簧單元模擬。組合荷載根據不同作用方向分別轉換成等效節(jié)點力施加在相應的單元結點上。荷載組合為土壓力和水壓力這兩種荷載類型的組合形式，結構計算荷載為上述進行最不利組合。為此將上

23、述荷載乘以分項系數1.35。具體計算模型見圖。圖4-1 計算模型圖采用ANSYS結構分析軟件對結構進行荷載分析并計算結果得隧道斷面的變形圖、軸力圖、彎矩圖。圖4-2 變形圖圖4-3 彎矩圖圖4-3 軸力圖3.1.3配筋計算及檢算根據內力圖知道：最大正彎矩為M702930N·m；軸力為N=5546700N。最大負彎矩為 M=-818600N·m；軸力為N=4544500N；襯砌單元截面為b×h=1000mm550mm，考慮撓度影響的軸向力偏心距增大系數，對隧道襯砌取=1.0，襯砌混凝土等級為C35，混凝土彎曲抗壓強=14.3Mpa，鋼筋采用HRB400，抗拉、抗壓強

24、度=360MPa，=0.56。取=35mm，則=515mm。一、配筋計算 1結構承受最大正彎矩的配筋計算：矩形截面的配筋計算：M=702930N·m N=5546700N 初始偏心距e0: ；所以要考慮附加偏心矩的影響，故取此時的初始偏心矩為：； 大小偏心距的判別： 按鐵路隧道設計規(guī)范（TB100032001）有： 所以按小偏心計算。此時離縱向力較遠的一側鋼筋?。河捎贜=5546700N故可不按離軸向力較遠一側混凝土先壓壞情況驗算面積選 為充分發(fā)揮混凝土的受壓特點補充如下方程：0.56； ?。? 1256；非少筋。滿足要求！2結構承受最大負彎矩的配筋計算：矩形截面的配筋計算：M=-8

25、18600N·m N=4544500N 初始偏心距e0: ； 大小偏心距的判別： 按鐵路隧道設計規(guī)范（TB100032001）有： 所以按大偏心計算。設縱向受拉鋼筋的面積為As（離軸力N比較近）；離軸力比較遠的鋼筋面積為As；根據平衡方程得： ； ； 公式中：; 為充分發(fā)揮混凝土的受壓特點補充如下方程：0.56；聯解以上方程得： 式中： ； ； 取：5 1570； 非少筋。滿足要求！以上是隧道襯砌的最大正彎矩和最大負彎矩的配筋計算，但對于一個就要承受最大正彎矩又要承受最大負彎矩的構件來說，它的上緣筋就應該是其承受最大負彎矩時的受拉筋，同樣，它的下緣筋就應該是其承受最大正彎矩時的受拉筋

26、。根據上面的計算可以得知：對于本設計襯砌的配筋應該是：520二級圍巖襯砌安全性評價：1.抗拉檢算：由于，不需要檢算抗壓強度，只要檢算抗拉強度和裂縫。根據鐵路隧道設計規(guī)范（TB100032001）的規(guī)定：隧道襯砌大偏心受壓混凝土構件，在最后的檢算主要是受拉裂縫的檢算，主要裂縫檢算合格，就可以不驗算此項。2.裂縫驗算：（1）、最大正彎矩裂縫檢算因為：所以不需要進行裂縫驗算。（2）、最大負彎矩裂縫檢算因為：所以不需要進行裂縫驗算。3.截面強度檢算根據鐵路隧道設計規(guī)范（TB100032001）的有關規(guī)定：鋼筋混凝土矩形截面的偏心構件（），其截面強度檢算應按照以下公式進行：其中：K安全系數，按規(guī)范有關規(guī)

27、定采用；混凝土彎曲抗壓極限強度；鋼筋的抗拉或抗壓計算強度；受拉和受壓區(qū)鋼筋的截面面積；在本設計中，以上參數的取值為：（1）最大正彎矩K2.4，21.0MPa, =520MPa,b=1000mm,代入計算有：左邊<右邊滿足要求！（2）最大負彎矩相關參數如下：K2.4，21.0MPa, =520MPa,b=1000mm 帶入計算有：左邊右邊滿足要求！對于本設計的襯砌配筋就按以上計算的選取，對稱配筋每側鋼筋為520。3.2 級圍巖隧道洞身設計及配筋3.2.1荷載計算根據分析隧道平面圖、隧道縱斷面圖、隧道橫斷面圖并結合工程地質條件最終選定里程為SDK1+390處的斷面作為級圍巖計算截面，隧道開挖

28、寬度B=14.3m，高度Ht=12.2m，埋深59.2m，地下水位靠近拱頂。鐵路隧道設計規(guī)范計算圍巖松動壓力的統計公式。式中，hq等效荷載高度值；s圍巖級別，如級圍巖，則s3；圍巖容重，kN/m3；寬度影響系數，且；B坑道的寬度，m ；i以B=5m為基準，B每增減1m時的圍巖壓力增減率，當B5m時，取i0.2，B5m時，取i0.1。等效荷載高度值hq=6.95m，H1=59.2m時，屬于深埋條件。垂直荷載 水平荷載 拱頂處 仰拱處 3.2.2內力計算采用ANSYS結構分析軟件對結構進行荷載分析并計算結果得隧道斷面的變形圖、軸力圖、彎矩圖。圖4-5 變形圖圖4-6 彎矩圖圖4-7 軸力圖3.2.

29、3 配筋計算及檢算根據內力圖知道：最大正彎矩為M181820N·m；軸力為N=1713800N。最大負彎矩為M=-138710N·m；軸力為N=1513900N；襯砌單元截面為b×h=1000mm500mm，考慮撓度影響的軸向力偏心距增大系數，對隧道襯砌取=1.0，襯砌混凝土等級為C35，混凝土彎曲抗壓強=14.3Mpa，鋼筋采用HRB400，抗拉、抗壓強度=360MPa，=0.56。取=35mm，則=465mm。1結構承受最大正彎矩的配筋計算：矩形截面的配筋計算：M=181820N·m N=1713800N初始偏心距e0: ；所以要考慮附加偏心矩的影響

30、，故取此時的初始偏心矩為：；大小偏心距的判別：按鐵路隧道設計規(guī)范（TB100032001）有： 所以按小偏心計算。由于N=1713800N故可不按離軸向力較遠一側混凝土先壓壞情況驗算面積選 為充分發(fā)揮混凝土的受壓特點補充如下方程：0.56； ?。? 1017； 非少筋。非超筋。滿足要求！2結構承受最大負彎矩的配筋計算：矩形截面的配筋計算：M=-138710N·m N=1513900N 初始偏心距e0: ；所以要考慮附加偏心矩的影響，故取此時的初始偏心矩為：； 大小偏心距的判別： 按鐵路隧道設計規(guī)范（TB100032001）有： 所以按小偏心計算。此時離縱向力較遠的一側鋼筋取：由于N=

31、1513900N故可不按離軸向力較遠一側混凝土先壓壞情況驗算面積選 為充分發(fā)揮混凝土的受壓特點補充如下方程：0.56； ?。? 1017； 非少筋。非超筋。滿足要求！以上是隧道襯砌的最大正彎矩和最大負彎矩的配筋計算，但對于一個就要承受最大正彎矩又要承受最大負彎矩的構件來說，它的上緣筋就應該是其承受最大負彎矩時的受拉筋，同樣，它的下緣筋就應該是其承受最大正彎矩時的受拉筋。根據上面的計算可以得知：對于本設計襯砌的配筋應該是：418 非少筋。非超筋。驗算合格！二襯砌安全性評價：1抗壓強度檢算：根據鐵路隧道設計規(guī)范（TB100032001）的規(guī)定：混凝土矩形截面軸心和偏心受壓構件的抗壓強度應按照以下公

32、式進行：其中：混凝土的抗壓極限強度； K安全系數； B截面寬度； H截面厚度； 構件縱向彎曲系數； 軸向力的偏心影響系數；由于，不需要檢算抗壓強度，只要檢算抗拉強度和裂縫。2.裂縫驗算：（1）最大正彎矩裂縫檢算因為：所以不需要進行裂縫驗算。（2） 最大負彎矩裂縫檢算因為：所以不需要進行裂縫驗算。3 截面強度檢算根據鐵路隧道設計規(guī)范（TB100032001）的有關規(guī)定：鋼筋混凝土矩形截面的偏心構件（），其截面強度檢算應按照以下公式進行：其中：K安全系數，按規(guī)范有關規(guī)定采用；混凝土彎曲抗壓極限強度；鋼筋的抗拉或抗壓計算強度；受拉和受壓區(qū)鋼筋的截面面積；在本設計中，以上參數的取值為：（1）最大正彎矩

33、K2.4，21.0MPa, =520MPa,b=1000mm, x=119.8mm;代入計算有：左邊<右邊滿足要求！（2）最大負彎矩相關參數如下：K2.4，21.0MPa, =520MPa,b=1000mm ， x=105.8mm帶入計算有：左邊右邊滿足要求！對于本設計的襯砌配筋就按以上計算的選取對稱配筋每側鋼筋為418。3.3級圍巖隧道洞身設計及配筋3.3.1荷載計算根據分析隧道平面圖、隧道縱斷面圖、隧道橫斷面圖并結合工程地質條件最終選定里程為SDK1+490處的斷面作為級圍巖計算截面，隧道開挖寬度B=14.1m，高度Ht=12.1m，埋深108m，地下水位靠近拱頂。鐵路隧道設計規(guī)范計

34、算圍巖松動壓力的統計公式。式中，hq等效荷載高度值；s圍巖級別，如級圍巖，則s3；圍巖容重，kN/m3；寬度影響系數，且；B坑道的寬度，m ；i以B=5m為基準，B每增減1m時的圍巖壓力增減率，當B5m時，取i0.2，B5m時，取i0.1。等效荷載高度值hq=3.44m，H1=108m時，屬于深埋條件。垂直荷載 水平荷載 考慮水壓力的作用后水平荷載 拱頂處 仰拱處 3.3.2內力計算采用ANSYS結構分析軟件對結構進行荷載分析并計算結果得隧道斷面的變形圖、軸力圖、彎矩圖。圖4-8 變形圖圖4-9 彎矩圖圖4-10 軸力圖3.3.3配筋計算及檢算根據內力圖知道：最大正彎矩為M84835N

35、3;m；軸力為N=1004300N。最大負彎矩為 M=-50400N·m；軸力為N=1087000N；襯砌單元截面為b×h=1000mm450mm，考慮撓度影響的軸向力偏心距增大系數，對隧道襯砌取=1.0，襯砌混凝土等級為C35，混凝土彎曲抗壓強=14.3Mpa，鋼筋采用HRB400，抗拉、抗壓強度=360MPa，=0.56。取=35mm，則=415mm。1結構承受最大正彎矩的配筋計算：矩形截面的配筋計算：M=84835N·m N=1004300N初始偏心距e0: ；所以要考慮附加偏心矩的影響，故取此時的初始偏心矩為：； 大小偏心距的判別： 按鐵路隧道設計規(guī)范（T

36、B100032001）有： 所以按小偏心計算。此時離縱向力較遠的一側鋼筋取：由于N=1004300N故可不按離軸向力較遠一側混凝土先壓壞情況驗算面積選 為充分發(fā)揮混凝土的受壓特點補充如下方程：0.56；?。? 1017；非少筋。非超筋。滿足要求！2結構承受最大負彎矩的配筋計算：矩形截面的配筋計算：M=-50400N·m N=1087000N 初始偏心距e0: ；所以要考慮附加偏心矩的影響，故取此時的初始偏心矩為：； 大小偏心距的判別： 按鐵路隧道設計規(guī)范（TB100032001）有： 所以按小偏心計算。此時離縱向力較遠的一側鋼筋?。河捎贜=1087000N故可不按離軸向力較遠一側混凝

37、土先壓壞情況驗算面積選 為充分發(fā)揮混凝土的受壓特點補充如下方程：0.56；?。? 1017； 非少筋。非超筋。滿足要求！以上是隧道襯砌的最大正彎矩和最大負彎矩的配筋計算，但對于一個就要承受最大正彎矩又要承受最大負彎矩的構件來說，它的上緣筋就應該是其承受最大負彎矩時的受拉筋，同樣，它的下緣筋就應該是其承受最大正彎矩時的受拉筋。根據上面的計算可以得知：對于本設計襯砌的配筋應該同樣是：418 非少筋。非超筋。驗算合格！二襯砌安全性評價：根據鐵路隧道設計規(guī)范（TB100032001）的規(guī)定：混凝土矩形截面軸心和偏心受壓構件的抗壓強度應按照以下公式進行：其中：混凝土的抗壓極限強度； K安全系數； B截面

38、寬度； H截面厚度； 構件縱向彎曲系數； 軸向力的偏心影響系數；最大正彎矩和最大負彎矩均屬于小偏心，需按下面方式檢算。（1）最大正彎矩：K=2.0 N=1004300N 滿足要求。（2）最大負彎矩：K=2.0 N=1087000N 所以有滿足要求。對于本設計的襯砌配筋選取對稱配筋每側鋼筋為418。第四章 隧道施工組織設計5.1施工準備工作施工準備工作應根據調查資料，對洞外相鄰工程、既有建筑及其他設施的拆遷作出施工安排；研究和分析施工地段交通運輸條件的利用程度，并對擬建施工運輸道路作出比選方案；根據洞口可供施工場地布置的條件提出分期用地、材料供應、供水和節(jié)約能源等方案；對施工中和運營后周圍環(huán)境的

39、影響（污水、廢氣、噪聲等）提出必要的防治措施。同時應考慮修建臨時運輸便道、輕型軌道，臨時房屋、臨時通信、給水、照明、附屬企業(yè)、料庫以及施工場地平整，材料機具配備運送，洞外天溝、側溝及場地排水，改移道路及拆遷建筑物等的工程數量及需要時間，這些工作可與洞外土石方同步進行，在進洞前應先對洞口工程作出安排；凡對隧道出渣有干擾的橋涵（含泄水洞）要先安排施工4.2總體施工方案級水平成層圍巖采用臺階法施工。臺階分為上下臺階兩部開挖支護；周邊眼間距40cm，采取間隔裝藥，光面爆破鉆爆施工。上臺階每循環(huán)進尺不得超過3m，上臺階長度310m，高度56m；下臺階長度4060m；仰拱距掌子面距離不得大于90m；二襯至

40、掌子面距離不得大于120m。下臺階一次開挖長度不得超過4m，及時噴砼支護。級圍巖采用臺階法施工。臺階分為上下臺階兩部開挖支護。周邊眼間距40cm，采取間隔裝藥，光面爆破鉆爆施工。上臺階每循環(huán)進尺不得大于2榀鋼架間距，上臺階長度310m，高度45m；下臺階長度2030m，下臺階一次開挖長度不得大于2榀鋼架，及時噴砼支護。隧道開挖后初期支護應及時施作封閉成環(huán)，仰拱開挖前必須完成鋼架鎖腳錨管，每循環(huán)進尺不得大于3m，仰拱距掌子面距離不得大于35m；二襯至掌子面距離不得大于90m。級圍巖臺階法分為上、中、下三部開挖支護+臨時仰拱施工，也叫三臺階增設臨時仰拱工法。上臺階高度3.5m以內，長度35m；中下

41、臺階高度34m，長度23m；施工采取短臺階循環(huán)進尺。上臺階開挖支護每循環(huán)不得大于1榀鋼架；邊墻每循環(huán)開挖支護進尺不得大于2榀鋼架。隧道開挖后初期支護應及時施作封閉成環(huán)，仰拱開挖前必須完成鋼架鎖腳錨管，每循環(huán)進尺不得大于3m，仰拱距掌子面距離不得大于35m；二襯至掌子面距離不得大于70m開挖上臺階施作上部初期支護監(jiān)控量測開挖下臺階施作下部初期支護開挖仰拱施作仰拱初期支護仰拱混凝土澆筑仰拱填充混凝土施工監(jiān)控量測評估矮邊墻施工施作二次襯砌4.3施工工藝4.2.1小導管超前注漿(1)超前小導管設計參數超前小導管規(guī)格：采用直徑42mm的無縫鋼管制作，長度3.5m，前端做成尖形，每隔20cm鉆眼，各排小導

42、管拱搭接長度1.2m。鋼管沿開挖輪廓線在拱部布置，環(huán)向間距33.3cm，外插角，注漿材料選用M20水泥砂漿。(2)超前小導管施工測量放樣，在設計孔位上標記，采用風槍鉆孔，將小導管沿孔打入。注漿前先噴射5cm厚混凝土封閉掌子面，先用高壓水沖洗清除管內雜物，然后再注漿，注漿由下向上進行。漿液用拌合機拌合。然后采用小型機具開挖，每次進尺0.5m。注漿過程中若出現堵管現象，則應及時清理錨桿、注漿軟管和注漿泵。4.3.2 初期支護(1)噴射混凝土本工程噴射混凝土均采用濕噴施工工藝，采用TK500型濕噴機?；炷敛捎肅20混凝土，混凝土在拌合站集中拌合。噴射混凝土前的準備工作。a噴射混凝土前撬去掌子面危石

43、和欠挖處理。用高壓風清除雜物。b施工所需的機具設備及原材料均已配備齊全，并且機具設備能夠正常運行，原材料經檢驗合格，粗骨料加工拌合前要再次過篩，以防止超徑骨料混入，造成堵塞。細骨料堆放在防雨料庫，以控制含水量，且滿足施工需要。c機電檢查：噴前進行電器及機械設備檢查和試轉，檢查各部分連接是否符合要求，施工作業(yè)場所配備充足照明及通風設備。濕噴法噴射混凝土a噴射機械安設調整好后，先注水、通風，清除管道內雜物，清除掌子面雜物塵埃。b噴射混凝土大堆料要儲放于儲料棚內，避免露天堆放、淋雨、環(huán)境污染和倒運材料而引起的泥污染集料，引起堵管和強度降低等現象。c噴射前，先開風，再送料，后開速凝劑閥門，以易粘結、回

44、彈小、表面濕潤光澤為準。嚴禁隨意增加速凝劑和防水劑滲量，盡量用新鮮的水泥，存放較長時間將會影響噴射混凝土的凝結時間。d噴射機的工作風壓嚴格控制在0.30.5MPa范圍內。嚴格控制好噴嘴與受噴面的距離和角度。噴嘴與受噴坡面垂直，有鋼筋時角度可調至左右，噴嘴與受噴坡面距離控制在0.8-0.9m范圍內。噴射順序自下而上，料束呈旋轉軌跡運動，旋轉半徑30cm，一圈壓半圈，縱向按蛇形狀布設。噴射過程中因及時檢查混凝土的回彈率和實際配合比。噴射混凝土的回彈率：邊墻不應大于15%，拱部不應大于25%。e噴射層厚度邊墻710cm，拱部57cm，厚度過大會削弱混凝土顆粒間的凝聚力，促使噴層因自重過大而脫落，或拱

45、頂處于圍巖面間形成空隙；如果一次噴射厚度過小，則骨料容易回彈，后一層與前一層噴射時間間隔1220min。影響噴層厚度的主要原因時混凝土坍落度、速凝劑的作用效果和氣溫。噴射混凝土厚度采用預埋鋼筋法測設，不夠設計厚度的重新加噴補夠。f噴射混凝土終凝2h后，對噴射混凝土進行養(yǎng)護，噴射混凝土由專人濕潤養(yǎng)護，養(yǎng)護時間不小于14天，以減少由于水化熱引起的開裂，若發(fā)現裂紋用紅油漆作上標識，進行觀察和監(jiān)測，確定其是否繼續(xù)發(fā)展并找出原因進行處理。對不再發(fā)展的裂紋，采取在其附近加設土釘或加噴一層混凝土的辦法處理，以策安全。(2)砂漿錨桿各段鋼架之間用鋼板栓接，接頭部位增設1根注漿錨管，端頭與格柵主筋焊接，起鎖口作

46、用，以發(fā)揮格柵鋼架的空間受力效應。在拱腳上下各1.5m范圍內，按設計要求施作長3m間距0.8×0.8m的砂漿錨桿。砂漿錨桿施工方法：采用錨桿臺車鉆孔，人工安裝錨桿。鉆孔完成后利用高壓水清孔，清孔后采用后退式注漿，以保證孔內漿液飽滿。施工的技術措施：孔徑要與錨桿直徑相匹配，錨桿孔徑應大于設計的錨桿直徑15mm，孔深比錨桿長15cm?？紫驊丛O計方向鉆進，垂直巖面。(3)鋼筋網鋼筋網的制作。鋼筋網片采用級6鋼筋焊制，在鋼筋加工場內集中加工。先用鋼筋調直機把鋼筋調直，再截成鋼筋條，鋼筋網片尺寸根據拱架間距和網片之間搭接長度綜合考慮確定。鋼筋焊接前要先將鋼筋表面的油漬、漆污、水泥漿和用錘敲擊

47、能剝落的浮皮、鐵銹等均清除干凈；加工完畢后的鋼筋網片應平整，鋼筋表面無削弱鋼筋截面的傷痕。成品的存放。制作成型的鋼筋網片必須輕抬輕放，避免摔地產生變形。鋼筋網片成品應遠離加工場地，堆放在指定的成品堆放場地上。存放和運輸過程中要避免潮濕的環(huán)境，防止銹蝕、污染和變形。掛網。按圖紙標定的位置掛設加工好的鋼筋網片，鋼筋片隨初噴面的起伏鋪設，綁扎固定于錨固裝置上，再把鋼筋片焊接成網，網片搭接長度為2個網格。(3)鋼拱架鋼架的制作a拱架加工的焊接不得有假焊，焊縫表面不得有裂紋、焊瘤等缺陷，鋼架接頭應焊接密實、焊縫飽滿，接頭處應貼10×10cm鋼板并焊接密實，每榀鋼架加工完成后應試拼，周邊誤差為&

48、#177;3cm，平面翹曲應小于2cm，偏差超出規(guī)定或焊接質量達不到要求的鋼架嚴禁使用。b主要施工技術要求：型鋼拱架和鋼筋網片的鋼筋種類、型號、直徑和間距等應符合設計要求。所有加工好的鋼架必須標示明確，將各單元名稱用紅油漆標注于鋼架兩側，如：A單元應標注“A”，臨時鋼架A單元應標注“臨A”。鋼架的安裝a格柵拱架利用平板車運進洞內，人工配合機械在臺架上進行逐榀安裝。立拱時各節(jié)鋼架聯結牢固、位置正確。鋼架安裝必須嚴格按照設計間距0.5m一榀進行架設。每榀鋼架安裝時，要認真定位，不偏、不斜，輪廓要符合設計要求。b安裝前應徹底清除底腳下的虛碴及雜物。底腳標高不足時，不得用洞碴回填，必要時可用混凝土加固

49、基底。確保鋼架底腳置于牢固的基礎上。c拼裝可在開挖面以后進行，各節(jié)鋼架間連接板必須設置橡膠墊板，并同鋼架連接板密貼，然后用螺栓螺母連接牢固，螺栓連接時螺母方向應交錯開布置。鋼架與鎖腳鋼管焊接牢固，相鄰鋼架之間采用縱向鋼筋進行連接，呈梅花形布置，焊接采用點焊，同格柵鋼筋焊接牢固。d分步開挖施工時，拱架拱腳應打設42mm的鎖腳錨管，錨桿長度2.5m，每側腳板處數量為2根，并采用22“U”形鋼筋同鋼架滿焊連接。下半部開挖后鋼架應及時接長落底至基巖。e鋼架與圍巖間的間隙應用噴混凝土充填密實；噴射混凝土應全部覆蓋鋼架，保護層厚度不得小于4cm。開挖下臺階時，應在鋼架拱腳下設混凝土墊塊，混凝土墊塊、巖石和

50、鋼架連接密實、牢固。 4.3.2二次襯砌(1)鋼筋骨架制作骨架鋼筋的連接采用搭接雙面焊，鋼筋骨架制作時的分段原則為：根據鋼筋的定尺長度，合理安排，盡量做到節(jié)省材料，減少焊接的數量及作業(yè)時間。接頭錯開1.0m，主鋼筋接頭根數在同一截面不超過總數的50%。(2)鋼筋骨架安裝人工把分段后的環(huán)形鋼筋搬運至施工現場，鋼筋骨架分段對接采用雙面搭接焊，焊縫長度不少于5d。骨架鋼筋采用高強度砂漿墊塊使骨架鋼筋有足夠的保護層。安裝時骨架中心位置要與樁位中心相符，其允許誤差為±20mm。鋼筋骨架橫向要與隧道橫斷面方向平行。(3)混凝土澆筑混凝土的塌落度控制在1416cm，根據混凝土灌注部位不同，墻部混凝

51、土坍落度宜小，拱部混凝土坍落度宜大。在保證混凝土可泵性的情況下，盡量減小混凝土的坍落度，并提高混凝土的和易性、保水性，避免混凝土泌水?；炷敛捎帽盟停梅謱?、左右交替對稱澆注，每層澆筑厚度不得大于1m。兩側高差控制在50cm以內。接頭管箍避免接觸不當造成爆脫，管路用方木支墊高出地面，穿過臺車時管箍不與臺車構件相接觸?；炷凛斔凸苈范瞬吭O置一根軟管，軟管管口至澆筑面垂距控制在1.5m以內，以避免混凝土集料堆積和產生離析?；炷灵_盤前先泵送同級砂漿，砂漿量為在電覽溝底頂面上平鋪2cm，以保證電覽溝底頂面混凝土同拱墻混凝土的連接，防止模板縫隙漏漿造成混凝土泛砂或露骨；同時起到潤濕輸送泵和管路的作用。

52、振搗采用定人定位用插入式振動器搗固，保證混凝土密實；拱頂及反弧段輔以附著式平板振動器振搗。灌注過程中嚴禁用振動棒拖拉混凝土。(4)拆模按施工規(guī)范采用最后一盤封頂混凝土試件達到的強度來控制。當不承受外荷載時，混凝土強度需達到5MPa或在拆模時混凝土表面和棱角不被損壞并能承受自重時拆模；拆模時先拆兩側模板，最后拆頂模，支撐按先后順序放松，防止由于支撐絲桿放松不當使臺車模板扭曲，造成混凝土表面粘連擦傷。當襯砌施作時間提前，承受有圍巖壓力時，按規(guī)范要求進行。(5)混凝土養(yǎng)護拆模前用水沖洗模板外表面，拆模后用高壓水噴淋混凝土表面，以降低溫度，養(yǎng)護期不少于7天。4.4編制施工組織設計的基本原則1.采用分部

53、開挖時，導坑斷面尺寸應根據運輸要求、地質條件、支護類型、設備外型尺寸及技術條件，人行安全及管路布置等因素確定。若需作為通風之用，則應核算其面積。2.隧道施工程序的安排，應適應地質條件的變化和保證施工安全，工程質量以及進度等要求，一般采用平行作業(yè)。3.道施工出碴及運料，應根據施工方法、機具設備、運量要求等選擇裝碴及運輸方式。4.隧道施工防排水設施宜與運營防排水系統考慮.5.施工通風方式應根據坑道長度、施工方法和通風設備等因素確定.6.隧道施工供電照明應符合下列要求:（1）隧道施工供電電壓一般可用400/300v三相四線系統,動力線電壓一般采用380v。（2）輸電線路的容許電壓降,在線路末端不應超過10%.（3）洞內照明線路的電壓,在作業(yè)地段的額定電壓不超過36v,在成洞段或不作業(yè)地段可用220v。第五章 防水施工工藝5.1EVA復合防水板施工工藝(1)施工準備在二次襯砌施工前對初支表面進行復噴，使初支面平順。洞外防水卷材檢驗a外觀檢查：檢查卷材是否有變色、波紋、斑點、刀痕、撕裂、小孔等外觀