隧道工程課程設(shè)計

15/15河南城建學(xué)院2010-2011學(xué)年第二學(xué)期交通工程專業(yè)《隧道工程》課程設(shè)計任務(wù)書設(shè)計題目:隧道工程的相關(guān)設(shè)計（題目較多）設(shè)計周數(shù):兩周班級：0224081/2班指導(dǎo)教師：郭金敏劉東霞羅從雙張永存發(fā)題日期：2011完成日期：2011河南城建學(xué)院市政工程系交通工程專業(yè)0224081/2班《隧道工程》課程設(shè)計任務(wù)書一、課程設(shè)計的目的1、通過課程設(shè)計，使學(xué)生所獲得的專業(yè)理論知識加以系統(tǒng)化，整體化，以便于鞏固和擴(kuò)大所學(xué)的專業(yè)知識；2、培養(yǎng)學(xué)生獨立分析，解決實際問題的能力；3、提高設(shè)計技巧和編寫講明書及繪圖能力；4、為適應(yīng)工作需要打好基礎(chǔ)?？紤]美觀以及便于施工等要求，依照可能和合理方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較選定合理的布局、材料和施工方法等。二、設(shè)計題目：隧道的設(shè)計三、設(shè)計依據(jù)１、《公路隧道設(shè)計規(guī)范》JTGD70-2004２、《隧道工程》教材及相關(guān)參考書３、《隧道工程設(shè)計要點集》，關(guān)寶樹編著，人民交通出版社，２００３年１２月四、設(shè)計的原始資料（一）第一種情況原始資料要求一：公路等級為高速公路；設(shè)計行車速度為：1、120Km/h2、100Km/h3、80Km/h4、60要求二：公路等級為二、三級公路；設(shè)計行車速度：1、80Km/h2、60Km/h3、40Km/h4、30Km/h5、1、工程簡介隧道位于湖北省武昌市西北方向的青山嶺，距離市區(qū)約50km，屬于青山嶺高速公路的一段。青山嶺高速公路隧道，采納單向行車雙車道、上下行車道分離式設(shè)計，上、下行兩隧道相距35Km。上行隧道位于上行線K100+010—K100+846.0之間，全長836m；下行隧道位于下行線K100+000—K100+848.0之間，全長為848m，兩隧道均為直線隧道，縱坡均為1.5%，上下行隧道累計總長1684m，隧道一般地段埋深為100～200m，最大埋深為350m。工程于2006年9月開工建設(shè)，到2009年9月竣工，工期為3年。2、地形與地貌概況路線跨越區(qū)域為山嶺重丘區(qū)，相對高差較大。受構(gòu)造阻礙，山勢陡峻，山型凌亂，溝谷縱橫，透視條件十分困難。山體植被發(fā)育情況比較一般，要緊植被為荒草。隧道為山嶺重丘區(qū)，地勢呈北高南低勢，溝谷縱橫交錯，地勢起伏大，地勢陡峭,出口至終點地勢較低。3、氣象與水文概況隧道所處的山嶺重丘區(qū)，屬暖溫帶季風(fēng)性濕潤氣候，春暖多雨，夏季干熱，秋季涼快，冬季嚴(yán)寒，四季分明，嚴(yán)寒期短，暑熱期長。平均降雨量1250.0mm，平均降雨天數(shù)147.6天，多集中在4~8月，平均降雪天數(shù)10.7天，極端最高氣溫38.7oc，極端最低氣溫-2oc，晝夜溫差較大，一般在12oc左右，霜凍期一般在30天左右。4、工程地質(zhì)擬建隧道圍巖類不要緊是III級和IV級，其中IV級圍巖占83.1%，III級圍巖占16.9%。隧道巖性以褐灰、淺灰、灰綠色流紋巖為主，風(fēng)化厚度大，巖體多以碎裂結(jié)構(gòu)為主，不同風(fēng)化程度的流紋巖，力學(xué)性質(zhì)差不較大。區(qū)域性地質(zhì)構(gòu)造為單斜構(gòu)造，巖層層里平緩，傾角6o-11o。依照地質(zhì)調(diào)查點及鉆孔資料綜合分析，巖體多呈薄片及中厚層狀構(gòu)造，巖石質(zhì)軟，易風(fēng)化瓦解，節(jié)理裂隙發(fā)育，未發(fā)覺大的斷裂構(gòu)造及不良工程地質(zhì)現(xiàn)象，工作區(qū)內(nèi)無大的地表水體，巖石含水性、導(dǎo)水性差，隧道處在隔水層中，水文地質(zhì)條件比較簡單。依照調(diào)查勘探所掌握的地質(zhì)材料,在K100+010—K100+350.5、K100+000—k100+350.5、K100+492.5—K100+846.0和K100+492.5至k100+848.0標(biāo)段處為IV級巖石，然而與出入口接觸地點巖石，風(fēng)化強(qiáng)烈，節(jié)理裂隙發(fā)育，結(jié)構(gòu)松散，受地表水阻礙，圍巖穩(wěn)定性差。表1是隧道不同地段的地質(zhì)情況描述：表1隧道分段地質(zhì)描述表序號圍巖級不樁號長度（m）工程地質(zhì)情況1IVK100+010—K100+350.5K100+000—k100+350.5691.0泥質(zhì)砂巖，石英砂巖，砂質(zhì)頁巖互層，節(jié)理裂隙發(fā)育，呈塊石，碎石狀鑲嵌結(jié)構(gòu)，巖層為后層，中厚層狀，層間結(jié)合較差，基巖內(nèi)含微弱風(fēng)化裂隙水，圍巖穩(wěn)固性一般。2IIIK100+350.5—K100+492.5K100+350.5—k100+492.5284.0泥質(zhì)砂巖，石英砂巖，砂質(zhì)頁巖互層，巖石新奇，節(jié)理裂隙不甚發(fā)育，呈大塊砌體結(jié)構(gòu)，巖層為薄層，中厚層狀，層間結(jié)合一般，基巖內(nèi)含微弱風(fēng)化裂隙水，圍巖屬隔水地層，地下水對隧道阻礙小，圍巖穩(wěn)固性較好。3IVK100+492.5—K100+846.0K100+492.5—k100+848.0709.0泥質(zhì)砂巖，石英砂巖，砂質(zhì)頁巖互層，節(jié)理裂隙發(fā)育，呈塊石，碎石狀鑲嵌結(jié)構(gòu)，巖層為后層，中厚層狀，層間結(jié)合較差，基巖內(nèi)含微弱風(fēng)化裂隙水，圍巖穩(wěn)固性一般。（二）第二種情況原始資料1、工程簡介洛陽至南陽高速公路大安至寄料段全線設(shè)一處隧道，即上臺隧道為分離式隧道，左右路線間距為24米，隧道軸線間距35.6米，左線隧道全長1968米，右線隧道全長2079米。2、地形地貌隧道址區(qū)地貌單元屬低山區(qū)，進(jìn)口端地形坡度10～200，出口端地形坡度15～250，隧道上覆低矮灌木和雜草，植被較發(fā)育。地面高程374.22～552.72m，相對高差178.5m。該山嶺北坡陡，南坡緩，隧道最大埋深176.76米3、地層巖性依照地表工程地質(zhì)調(diào)匯及鉆孔揭露：隧址區(qū)隧道進(jìn)口、出口路段山坡上有少量坡洪積亞粘土，下伏基巖為中元古界汝陽群（Pt22ry）及熊耳群（Pt22xn）?，F(xiàn)將揭示深度范圍內(nèi)各巖土層差不多特征由上之下（由新至老）分述如下：（1）第四系坡洪積亞粘土（Qe1+d1）：見于進(jìn)出口地表，褐黃色，含碎石，碎石成分為石英砂巖、安山巖，棱角狀，d=2～8cm不等，含量約20～30%，亞粘土，稍濕，松散，下部稍密，本次鉆探揭露厚度為0.5～4.9m。（2）中元古界汝陽群（Pt22ry）分布在山頂上，里程為K11+780～K12+640路段，厚度4～51m，巖性為砂巖、礫巖夾泥巖頁巖。砂巖（Pt22ry）：紫紅色，細(xì)晶結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，礦物成分要緊為長石、石英，硅質(zhì)膠結(jié)，全風(fēng)化～弱風(fēng)化，節(jié)理裂隙發(fā)育程度與風(fēng)化程度有關(guān)，分布在上臺隧道山嶺頂部，中夾薄層紫紅色泥巖、頁巖，隧道本身不接觸。礫巖夾泥巖頁巖（Pt22ry）：雜色，礫狀結(jié)構(gòu)，塊狀結(jié)構(gòu)，硅質(zhì)膠結(jié)，礫石成分為石英砂巖、砂巖碎塊，礫徑10～20mm。中夾薄層紫紅色泥巖、頁巖。泥巖夾層構(gòu)成軟弱結(jié)構(gòu)面。（3）中元古界熊耳群（Pt22xn）：巖性為安山巖，肉紅色，粒狀結(jié)構(gòu)，杏仁狀構(gòu)造，質(zhì)堅硬，節(jié)理裂隙較發(fā)育，微風(fēng)化～全風(fēng)化，分布于隧道址全區(qū)。本隧道圍巖全為安山巖，節(jié)理裂隙的發(fā)育程度與該巖層埋深、風(fēng)化程度強(qiáng)弱有關(guān)。4、地質(zhì)構(gòu)造隧址區(qū)位于華北地臺南緣豫西褶皺帶，未發(fā)覺大的斷層。工程地質(zhì)調(diào)繪和物探工作亦未發(fā)覺斷層跡象，故認(rèn)為場地范圍內(nèi)沒有斷層。依照場地基巖露頭測量統(tǒng)計，遂址區(qū)巖體構(gòu)造節(jié)理、裂隙較發(fā)育。要緊發(fā)育有五組，裂隙產(chǎn)狀為：500∠630，930∠620，1400∠900，1470∠630，1700∠720，2200∠880。微張，裂面平直，節(jié)理間距0.1～0.4m5、隧址區(qū)氣象水文地質(zhì)條件（1）氣象本項目處于北亞熱帶向溫帶過渡帶，屬大陸季風(fēng)氣候區(qū)，四季分明，無霜期長，光照適宜，雨量充沛。多年平均氣溫14.0～15.7℃，歷年極端最高氣溫41.1℃，極端最低氣溫-21.0℃（2）地表水進(jìn)出口為一小型沖溝，平常無水，僅降雨后有短時小股水流，硫量較小。（3）地下水隧址區(qū)基巖裸露，進(jìn)出洞口處，有少量坡洪積亞粘土，賦存少量孔隙水，風(fēng)化基巖賦存裂隙水，要緊靠大氣降水補(bǔ)給。鉆孔中均見地下水，地下水埋深均高于隧道頂設(shè)計高程。遂址進(jìn)出口處有松散沉積物孔隙水賦存條件，由于土層薄，地形陡，故水量較小，開挖后可出現(xiàn)滲水。安山巖及石英砂巖風(fēng)化裂隙發(fā)育，雨后可賦存少量地下水，由于山勢陡峻，坡度大，排水條件好，故水量不豐，開挖后可出現(xiàn)滲水或線狀流水。雨季施工，裂隙特不發(fā)育處可出現(xiàn)局部涌水現(xiàn)象，施工時應(yīng)采取設(shè)防措施。經(jīng)水質(zhì)分析，地下水對混凝土無腐蝕性。6、隧道洞室圍巖級不隧道圍巖級不及長度見表1。表1隧道圍巖級不及長度統(tǒng)計表隧道名稱里程樁號長度（m）圍巖級不長度（m）ⅤⅣⅢ上臺隧道ZK11+051～ZK12+00094969269611YK10+991～YK12+0001009107.688813.47、地震烈度本地區(qū)地震等級為七度,隧道的抗震性與地層緊密相關(guān),震害多發(fā)生在地層條件變化大和產(chǎn)生地層破壞的地點.地震受害的模式,大體上有三種:(1)洞門、洞口受害,一般講,洞門、洞口多處于軟弱的土砂地層種,地層的位移大,因而易于受害；(2)不良地質(zhì)區(qū)間的受害,不良地質(zhì)區(qū)間在埋深大的場合,較難受震害,發(fā)生的比較少.此種震害都集中在有專門條件的,如構(gòu)造上有缺陷(厚度不足、背后有空洞等);(3)斷層錯動的受害,隧道貫穿斷層的場合,伴隨斷層的殘留位移而受害.五、課程設(shè)計任務(wù)1.學(xué)號單號按第一情況的原始資料進(jìn)行隧道設(shè)計，學(xué)號雙號按第二種情況的原始資料進(jìn)行隧道設(shè)計。2.所有學(xué)生均進(jìn)行隧道的總體設(shè)計，要求如下：a.學(xué)號末尾數(shù)字為0、1、2、3、4的學(xué)生設(shè)計公路的等級為高速公路；設(shè)計行車速度分不為：120Km/h、120Km/h、100Km/h、80Km/h、60Km/h。b.學(xué)號末尾數(shù)字為5、6、7、8、9的學(xué)生設(shè)計公路的等級為二、三級公路；設(shè)計行車速度分不為80Km/h、60Km/h、40Km/h、30Km/h、20Km/h。若設(shè)人行道時，圖示出步行道的空間尺寸。c.依照地質(zhì)情況考慮合適地段是否設(shè)仰拱，圖示出隧道建筑限界的差不多情況圖及橫斷面圖。有緊急停車帶的需圖示出。3.所有單號的學(xué)生進(jìn)行洞門的設(shè)計、防排水設(shè)計、路面結(jié)構(gòu)設(shè)計。4.所有雙號的學(xué)生進(jìn)行照明設(shè)計，洞外亮度為4000cd/m2，設(shè)計車速仍按學(xué)號對應(yīng)的車速，不對比明燈具選型。圖示出亮度曲線。5.所有雙號的學(xué)生還進(jìn)行以下設(shè)計：隧道施工方法、初期支護(hù)施工作業(yè)、二次襯砌，要求圖示出圍巖襯砌圖、施工方法圖等。6.圖紙要求（對所有學(xué)生）：圖的比例尺為1:50～1:100，圖例見樣圖。7.鼓舞采納計算機(jī)繪圖，鼓舞多出圖紙（完成差不多任務(wù)外），如車行橫通道、緊急停車帶斷面設(shè)計圖、隧道開挖工序圖等。8.若發(fā)覺設(shè)計有抄襲現(xiàn)象，設(shè)計成績按0分計。六、設(shè)計成果1.設(shè)計講明書格式統(tǒng)一采納A4大小的紙張手寫。封皮統(tǒng)一，且第二頁含指導(dǎo)教師評語。2.內(nèi)容必須充實，講明書頁數(shù)許多于20；字體工整，大方。七、設(shè)計時刻安排隧道工程課程設(shè)計時刻為17-18周兩周（2011年6月1.基礎(chǔ)資料收集1d2.設(shè)計提綱、方案的確定2d3.隧道的相關(guān)平面圖、剖面圖繪制3d4.整理設(shè)計計算書和講明書8d八、設(shè)計紀(jì)律要求１.設(shè)計中要自主完成，杜絕抄襲現(xiàn)象，發(fā)覺類同者，設(shè)計成績按零分計。２.正常上課期間所有設(shè)計學(xué)生必須到教室進(jìn)行設(shè)計，上午8：00~11：30，下午2：30~4：30，不得遲到和早退。３.設(shè)計期間指導(dǎo)教師實行不定期點名制度，兩次無故不到者設(shè)計成績降級。四次無故不到者設(shè)計成績?yōu)椴患案?。九、成績評定學(xué)生的課程設(shè)計成績由指導(dǎo)老師依照學(xué)生在設(shè)計期間的設(shè)計圖紙、設(shè)計計算講明書、答辯、出勤等情況綜合評定。成績分：優(yōu)、良、中、及格、不及格五個等級。其中，設(shè)計圖紙占35%，設(shè)計講明書占45%，答辯占10%（注意：十六周周五上午答辯），出勤占10%。成績評定標(biāo)準(zhǔn)如下：優(yōu)：能認(rèn)真完成設(shè)計指導(dǎo)書中的要求，設(shè)計過程中，嚴(yán)格要求自己，獨立完成設(shè)計任務(wù)，圖紙整潔、繪制標(biāo)注規(guī)范，設(shè)計方案合理，思路清晰，設(shè)計講明書內(nèi)容充實工整，應(yīng)用理論正確，有創(chuàng)新性。答辯正確，設(shè)計期間出滿勤。良：能較好的完成設(shè)計指導(dǎo)書中的要求，能獨立完成設(shè)計任務(wù)，設(shè)計思路較清晰，平面布置合理、圖紙繪制標(biāo)注規(guī)范、整潔，設(shè)計認(rèn)真，應(yīng)用理論正確，答辯正確，設(shè)計期間出滿勤。中：能完成設(shè)計指導(dǎo)書中的要求，平面布置差不多合理、圖紙繪制規(guī)范、字體和數(shù)字標(biāo)注較整潔，設(shè)計較認(rèn)真，應(yīng)用理論差不多正確，答辯差不多正確，設(shè)計期間出滿勤。設(shè)計方案差