隧道畢業(yè)設計開題報告

3/3隧道畢業(yè)設計開題報告題目：吳家莊隧道結構設計與施工方案設計

一、隧道工程概論

交通是國家基礎建設重要的設施，在國民經濟發(fā)展中占有十分重要的地位。世界各國經濟發(fā)展經驗表明，快速的交通網是經濟發(fā)展必不可少的條件。

改革開放以后，國民經濟蓬勃發(fā)展，運輸量大幅度增長，原有的鐵路和公路通行能力不足的矛盾日益突出，迫切需要提高公路等級和技術標準，高速公路將成為中國公路建設的主流。過去公路在云、貴、川等山區(qū)，由于受到當時的經濟實力和技術水平，通行時多采用盤山、繞行，如位于川藏線上“怒江72拐”，很少采用隧道方案。但高速公路對線型和坡度有特殊要求，盤山和繞行的方案已經不能適應快速、舒適、安全等要求了。

因此，公路越嶺必然要求越來越多的采用隧道方案，這既能克服地形和高程障礙，改善線路，提高車速，縮短里程，節(jié)約燃料，節(jié)省時間，減少對植被的破壞，保護生態(tài)環(huán)境；又可有效防止落石、塌方、雪崩和崩塌等自然條件，提高了行車的安全性、可靠性和舒適度，同時又能和當地環(huán)境相協(xié)調級保全自然景觀。

隧道技術的發(fā)展表明：今后隧道技術的研究方向為非爆破的機械化施工、合理規(guī)劃與環(huán)境保護、設計可靠合理、使用安全的方面。我國是發(fā)展中國家，經濟和技術力量基礎還不太強，在隧道技術開發(fā)研究時，應在引進同時，立足于國家技術力量，提高我國的隧道技術水平。

二、隧道工程特點及技術難題

隧道工程施工過程通常包括：在地層中挖出土石，形成符合設計輪廓尺寸的坑道；進行必要的初期設計和砌筑最后的永久襯砌，以控制坑道圍巖變形，保證隧道長期地安全使用。在進行隧道施工時，必須充分考慮隧道工程的特點，才能在保證隧道安全的條件下開速、優(yōu)質、低價地建成隧道建筑物。隧道工程的特點，可簡要歸納如下：

（1）整個工程埋設于地下，因此工程地質和水文地質條件對隧道施工的成敗起著重要的、甚至是決定性的作用。

（2）公路隧道是一個形狀扁平的建筑物，正常情況下只有進、出口兩個工作面，施工速度比較慢，工期也比較長，往往使一些長大隧道成為控制新建公路通車的關鍵工程。

（3）地下施工環(huán)境較差，甚至在施工中還可能使之惡化，例如爆破產生有害氣體等。

（4）公路隧道大多穿越崇山峻嶺，因此，施工工地一般比較偏遠，運輸不便，供應困難。

（5）隧道埋設于地下，一旦建成就難以更改，施工中要做到不留后患。

（6）施工中可不受或少受晝夜更替、季節(jié)變換、氣候變化等自然條件改變的影響，可以竟日終年、穩(wěn)定地安排施工。

近年來我國隧道工程的建設取得了很大成就，隧道技術有了相當大的發(fā)展，但是還存在許多問題和有待研究提高的地方：

（1）圍巖的性質還只能從定性的角度去衡量；

（2）工程應用中偏差較大；

（3）計算模型的選用和計算理論還不完全符合實際；

（4）施工技術水平和管理方法還比較落后。

三、施工方法

一個多世紀以來，世界各國的隧道工在實踐中已經創(chuàng)造出能夠適應各種圍巖的多種隧道施工方法。習慣上將它們分為：礦山法（傳統(tǒng)法和新奧法）、掘進機法（隧道掘進機和盾構掘進機）、沉管法、頂進法、明挖法等。

選擇施工方案時，要考慮的因素有如下幾個方面：

（1）工程的重要性一般由工程的規(guī)模、使用上的特殊要求，以及工期的緩急體現出來；

（2）隧道所處的工程地質和水文條件；

（3）施工技術條件和機械裝備狀況；

（4）施工中動力和原材料供應情況；

（5）工程投資與運營后的社會效益和經濟效益；

（6）施工安全狀況；

（7）有關污染、地面沉降等環(huán)境方面的要求和限制。

目前，從我國公路隧道發(fā)展趨勢來看，今后很長一段時間內，山區(qū)仍以采用新奧法為主，這也是符合世界潮流。它是以控制爆破（光面爆破、預裂爆破等）為開挖方法，以噴射混凝土和錨桿作為主要支護手段，通過監(jiān)測控制圍巖的變形，動態(tài)修正設計參數和變動施工方法的一種隧道施工法，其核心內容是充分發(fā)揮圍巖的自承能力?；驹瓌t是保護圍巖，減少對圍巖的擾動；充分發(fā)揮圍巖的自稱能力；盡快使支護結構閉合；加強監(jiān)測，根據監(jiān)測數據指導施工?？啥笠母爬椤吧贁_動，早噴錨，勤量測，緊封閉”。

四、選題依據

畢業(yè)設計是大學本科教育的最后一個教學環(huán)節(jié)，也是最重要的教學環(huán)節(jié)之一。經過三年半的學習，學生大都已掌握了公共基礎課、專業(yè)基礎課和專業(yè)課的許多理論知識。但如何運用這些理論知識去解決工程實際問題，卻往往知之甚少。畢業(yè)設計階段，即使所學理論知識鞏固深化過程，也是理論和實踐結合的過程。畢業(yè)設計是培養(yǎng)學生綜合運用所學基本理論知識和基本技能，去解決實際問題和進一步提高運算、制圖以及使用技術資料的技巧、完成工程技術和科學技術基本訓練的重要環(huán)節(jié)，是學生從中受到工程師所必需的綜合訓練，并相應的提高各種能力，如調查研究、理論分析、設計計算、繪圖、試驗研究、技術經濟分析、組織、撰寫論文和說明書等等，培養(yǎng)實事求是、謙虛謹慎、刻苦鉆研、勇于創(chuàng)新的科研態(tài)度和科學精神。經過嚴格的畢業(yè)設計訓練，大學生進入工作崗位后，可以較快的適應工作。

五、主要研究內容

（1）進行隧道橫斷面優(yōu)化設計；

（2）隧道襯砌設計（包括結構設計、內力驗算與分析）；

（3）隧道支護結構設計（包括結構設計、內力驗算與分析）；

（4）根據規(guī)范規(guī)定確定洞門及洞門結構設計（包括洞口位置的確定、洞門形式的比選及其結構驗算）；

（5）隧道附屬設施設計（包括防排水及路面設計、通風設計、照明設計和消防設計）；

（6）隧道施工方案設計；

（7）監(jiān)控量測設計。

六、研究思路及方案

（1）隧道橫斷面設計

隧道橫斷面包括隧道建筑限界、通風以及其他所需的斷面積，斷面的形狀和尺寸應根據圍巖壓力求得最經濟值。

隧道建筑限界是為了保證隧道內各種交通的正常運行與安全，而規(guī)定在一定寬度和高度范圍內不得有任何障礙物的空間限界。設計時，應滿足《公路工程技術標準》（JTGB01－2003)中規(guī)定值，設計公路隧道建筑限界橫斷面。

橫斷面設計時要考慮通風對斷面的影響。通風方式選擇時主要考慮隧道長度

和交通條件，同時還要考慮氣象、環(huán)境、地形、以及地質等條件。在充分考慮各種因素后，選擇既有效又經濟的通風方式。

（2）隧道襯砌設計（包括結構設計、內力驗算與分析）

設計初襯砌斷面主要解決內內輪廓線、軸線、和厚度。內輪廓線原則應盡可能的接近建筑限界，力求開挖和襯砌的數量最小。襯砌斷面的軸線也盡可能與斷面壓力曲線重合，使各截面主要承受壓應力，根據受力狀態(tài)選擇內襯的截面形式，可以根據作圖法確定道路隧道襯砌內輪廓線。

（3）隧道支護結構設計（包括結構設計、內力驗算與分析）

由于錨噴結構能及時支護和有效地控制圍巖的變形，防止巖塊墜落和坍塌的產生，充分發(fā)揮圍巖的自承能力，適合新奧法的設計思想，所以錨噴支護結構比模注混凝土襯砌的受力更合理。錨噴支護能大量節(jié)省混凝土、木材和勞動力，加快施工進度，工程造價可大幅度降低，并有利于機械化程度的改進和勞動條件的改善等。此外，錨噴支護是一種符合巖體加固原理的積極支護方法，與圍巖密貼并封閉巖體的張性裂隙和節(jié)理，加固圍巖結構面，有效的發(fā)揮和利用巖塊間的鑲嵌咬合和自鎖作用，從而提高巖體自身的強度、自身能力和整體性。（應配合光面爆破等控制爆破技術）

（4）根據規(guī)范規(guī)定確定洞門及洞門結構設計（包括洞口位置的確定、洞門形式的比選及其結構驗算）

結合洞門處附近的圍巖，地質條件，以及實際地段，參考規(guī)范上的建議，選擇合適的幾種洞門形式，然后再綜合考慮造價、施工難易程度等方面的因素，在所選的洞門中進行必選。