隧道工程课程设计计算书

目录TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"第1章设计目的 1\o"CurrentDocument"第2章设计原始资料 1\o"CurrentDocument"第3章隧道洞身设计 1\o"CurrentDocument"3.1隧道横断面设计 13.1.1隧道建筑限界的确定 13.1.2隧道内轮廓线的确定 2\o"CurrentDocument"3.2隧道衬砌设计 33.2.1隧道深浅埋的确定及围岩压力计算 33.2.2隧道衬砌方案的拟定 43.2.3隧道衬砌截面强度验算 5\o"CurrentDocument"3.3隧道洞室防排水设计 5\o"CurrentDocument"3.4隧道开挖及施工方案 63.4.1施工方案： 63.4.2施工顺序： 7\o"CurrentDocument"第4章隧道洞门设计 8\o"CurrentDocument"4.1洞门的尺寸设计 84.1.1洞门类型的确定 84.1.2洞门尺寸的确定 84.2洞门检算 94.2.1条带“I”的检算 9422条带“U”的检算 11423条带“川”的检算 13\o"CurrentDocument"总结 14参考文献 15隧道工程课程设计第1章设计目的通过课程设计，使学生掌握公路隧道支护结构的基本计算设计方法，熟悉矿山法在公路隧道施工中的工艺，掌握公路隧道施工设计的基本方法，以及掌握隧道暗挖洞门的形式，洞门的结构要求，设计方法和洞门作为重力式挡土墙的各种验算。第2章设计原始资料原始资料取之于“ ”。围岩级别：1级围岩容重：26KN/m3隧道埋深：18m隧道行车要求：三车道高速公路，时速 100km/h隧道衬砌截面强度校核：N=18.588tM=-1.523tm隧道洞门验算：地基土摩擦系数 f=0.8 p45地基土容重 卢19KN/m3地基容许承载力 -J=80(kPa第3章隧道洞身设计3.1隧道横断面设计3.1.1隧道建筑限界的确定该隧道横断面设计是针对三车道高速公路I级围岩的隧道。根据《公路隧道设计规范》选取隧道建筑限界基本值如下：W——行车道宽度，取3.75X3=11.25C 余宽，本设计设置检修道，故C=0。R――人行道宽度，R=0。J――检修道宽度，左侧0.75m,右侧1.00m。H――建筑限界高度，取5.0m。Ll――左侧向宽度，取0.50m。Lr——右侧向宽度，取1.00mEl――建筑限界左顶角宽度，取0.5mEr――建筑限界右顶角宽度，取1.00mh 步道高度，取0.4mVk――设计行车速度，取100km/h隧道净宽：11.25+0.50+1.00+0.75+1.00=14.50m检修道净空高度：2.5m路面横向坡度：采用单面坡设计，参照规范横向坡度通常选 1.5%〜2%，在本设计中，取横向坡度i=2.0%。具体建筑限界设计请参考图1.1。

CCJ图1.1公路隧道建筑限界图CCJ图1.1公路隧道建筑限界图3.1.2隧道内轮廓线的确定根据《公路隧道设计规范》及设计经验，并结合实际情况，由于单心圆法确定的内轮廓线与建筑限界空余空间太多，增加了工作量，影响了施工进度，不经济，所以采取三心圆进行设计。由于为I级围岩，不需设置仰拱。具体尺寸可参考图1.2。

——I-图1.2隧道内轮廓图——I-图1.2隧道内轮廓图3.2隧道衬砌设计3.2.1隧道深浅埋的确定及围岩压力计算结合后面衬砌尺寸的初步拟定，初支厚度为8cm，二衬厚度为35cm，预留变形量为0cm，总计43cm，则需由内轮廓线向外取43cm厚度，确定开挖高度以及宽度：开挖宽度：Bt=15.00+(0.08+0.35+0)X2=15.86m开挖高度： Ht=9.65+ (0.08+0.35+0)X2=10.51m对于I级围岩：Hp=2hq又有hq=0.452S‘ 1i(B-5)1S――围岩级别B――隧道宽度

i——围岩压力增减率，当B=15.86m>5m，取i=0.1则hq=0.4521J10.1(15.86-5)1-0.9387m•••Hp=2hq=20.9386=1.8772I：H=18m故隧道为深埋隧道Bt10.51Bt10.5115.86=0.66：：：1.7，可用公式q二hq由设计资料可知咐=26kN/m3，则q二hq=260.9387二24.41kN/m3•••该隧道为I级围岩•围岩水平匀布压力e=03.2.2隧道衬砌方案的拟定参考《公路隧道设计规范》(JTGD70-2004)，本设计为高速公路，采用复合式衬砌，复合式衬砌是由初期支护和二次衬砌及中间夹放水层组合而成的衬砌形式。复合式衬砌设计应复合下列规定：(1)初期支护宜采用锚喷支护，即由喷射混凝土、锚杆、钢筋网和钢架等支护形式单独或组合使用，锚杆支护宜采用全长粘结锚杆。(2)二次衬砌宜采用模筑混凝土或模筑钢筋混凝土结构，衬砌截面宜采用连接圆顺的等厚衬砌断面，仰拱厚度宜与拱墙厚度相同。由表8.4.1可知预留变形量为0。由规范中表8.4.2-2，对于三车道I级围岩，有：初期支护：拱部边墙的喷射混凝土厚度为 8cm，局部布置长度为2.5m的锚杆，局部设置钢筋网，不需设置钢架；二次衬砌厚度：拱、墙混凝土厚度为35cm。最终确定衬砌尺寸及规格如下：

深埋隧道外层初期支护：根据《规范》规定，采用锚喷支护，锚杆采用普通水泥砂浆锚杆，规格HRB335①20X2.5m，局部布设，采用梅花形布置；喷射混凝土厚度为8cm;防水板：采用塑料防水板及无纺布，且无纺布密度为 300g/m3，采用1.5mm厚EVA板防水层（满铺），搭接长度为100mm。二次衬砌：根据《规范》，厚度为35cm，抗渗等级为S6。初步拟定初期支护采用C20喷射混凝土，二次衬砌采用C20混凝土。3.2.3隧道衬砌截面强度验算根据设计资料，N=18.588t，M=-1.523m，所以得到截面的偏心距为-1.52318.588-1.52318.588=0.08193m=81.93mm因为e°=81.93mm 0.2h=0.20.35=0.07m=70mm。由规范有:对混凝土矩形截面构件，当偏心距>0.20h时，混凝土矩形截面偏心受压构件系由抗拉强度承载能力进行控制，并用下式进行计算：1.75RM6e^_1

h式中：R1——混凝土的抗拉极限强度，按《规范》表5.2.9采用；P34K――安全系数，按《规范》表9.2.4-1采用;N――轴向力（kN）;b――截面宽度（m）;h――截面厚度（m）;――构件纵向弯曲系数，贴壁式隧道衬砌、明洞拱圈及背紧密回填的边墙，可取①=1；e。一一截面的偏心距；查表可得=1.0, =0.661,Ri=1700KPa，由后面设计的衬砌尺寸可知b=1.0m,h=0.35m,K=3.6，则有：1.75R1bh=2577.35kNh而KN=3.6185.88=669.17kN::2577.35kN,故KN<1.75R1bh，满足截面强度设计要求。h3.3隧道洞室防排水设计规范要求隧道防排水应遵循防、排、截、堵结合，因地制宜，综合治理”的原则，保证隧道结构物和营运设备的正常使用和行车安全。隧道防排水设计应对地表水、地下水妥善处理，洞内外应形成一个完整通畅的防排水系统。本隧道采用复合式衬砌，在初期支护与二次衬砌之间应铺设 1.5mm厚EVA板防水层和300g/m3的无纺布；路面结构下设© 300纵向中心水沟，侧边设宽50mm、深30mm的纵向凹槽；在衬砌两侧边墙背后底部设© 100的纵向排水盲管，纵向排水盲管由©100的A类横向导水管和©150的B类横向导水管与中央排水沟连接。具体设计请参照图3.1。

路面中心线强电设备沟 水泥混凝土面板厚素混凝土基层厚［引混凝土整平层隧道轴线一中央排水沟路面中心线强电设备沟 水泥混凝土面板厚素混凝土基层厚［引混凝土整平层隧道轴线一中央排水沟初期支护纵向排水沟TT HJ强电设备沟石质路基图3.1（+石质路基图3.1隧道排水设计图二次衬砌施工缝、伸缩缝、沉降缝等是防渗漏水的薄弱环节。为此，规范提出应采取可靠的防水措施”。可靠的防水措施是指除按施工规范要求处理外，还应进行精心的设计，采用合适的防水材料和构造形式。二次衬砌施工缝、沉降缝的主要构造形式如图3.2所示。图3.2施工缝、沉降缝的主要构造形式3.4隧道开挖及施工方案3.4.1施工方案：本设计要求采用新奥法，由于围岩等级为I级，故采用全断面开挖。具体方法请参照图3.3。

万向 ①万向 ①图3.3隧道开挖方法开挖步骤为：①全断面开挖喷锚支护模筑衬砌3.4.2施工顺序：施工准备一确定施工方法一钻爆开挖一现场监控量测一初期支护一防水层铺设f二次衬砌f路面施工f竣工。钻爆设计：采用直线形布孔，孔眼深度为 3.0m;掏槽眼采用柱状掏槽，由于设计的孔眼深度为3.0m，所以采用单临空孔型；周边眼的最小抵抗线为 75cm,间距为60cm。具体布图形式如图3.4。

图3.4爆破示意图-掏槽眼-辅助眼周边眼第4图3.4爆破示意图-掏槽眼-辅助眼周边眼4.1洞门的尺寸设计4.1.1洞门类型的确定采用端墙式洞门4.1.2洞门尺寸的确定根据规范表7.2.1可知:317.2J洞口边坡槿制离虞1"]1IUIVV•VI边'抑城城率1：051：0,51：乩$1:U.7S1l0h7S1：1BL2S1UJ51：1.5JS2025[I20t518边、仰坡坡率为1:0.3又由规范7.3.3知：洞口仰坡坡脚至洞门墙背的水平距离不宜小于1.5m，洞门端墙与仰坡之间水沟的沟底至衬砌拱顶外缘的高度不小于1.0m，洞门墙顶高出仰坡脚不小于0.5m。可取下列值为：洞口仰坡坡脚至洞门墙背的水平距离取 0.8+仁1.8m洞门端墙与仰坡之间水沟的沟底至衬砌拱顶外缘的高度取 1.5m洞门墙高出坡脚的高度取 1+0.3+0.2=1.5m洞门厚度由工程类比法取 1.0m洞门向土体倾覆的坡度取 1：0.1基底埋置石质地基的深度取1.2m4.2洞门检算翼墙式洞门是承受土石主动压力的挡土墙，它与端墙式洞门不同之处在于洞门与翼墙共同承受土石主动压力，亦即考虑结构的整体作用。洞门尺寸设计图图洞门尺寸设计图图4.3计算样图（1）各项物理学指标由设计参数和计算得下列数据:

=80°,tan=5.671, =19KN/m[f=0.8,tan:=0.1(:=5.7°),tan；=3.333(；=73.3°)(2)最危险破裂面与垂直面之间的夹角2(0.1426—0.1)(1—0.13.333)才78〔°卫(0.1426—0.1)(1—0.13.333)才78〔°卫tan(8.12° 80°)(1-0.14263.333)-.:「h二H■=196.120.00178=0.21kpa 1EH23 196.1220.00178=0.63KN2tan；(1tan :)-tan(1-tan：tan；)2tan；(1tan :)-tan(1-tan：tan；)代入已知条件后可得：tan=0.1426r：-8.12°(3)土压力计算(tan tan、Q(1…(tan tan、Q(1…tan、；tan；)tan(：_i亠'：；)(1-tanutan；)K。•••满足基底合力的偏心距(4)基底压应力的验算:minmax'、N6e"N122.41122.46汉0.6minmax'、N6e"N122.41122.46汉0.6(1丁)=493.52KPa(16°.6)=-273.195KPa1因为二出现负值，故尚因检算不考虑圬工承受拉力时受压区应力重力分布的最大压应力。通过应力重分布，受压区的最大压应力：匚max二493.52-273.195=746.715kpa：：卜.1-800kpa•••满足基底合力的偏心距综上所述，设计洞门复合要求总结这次课程设计历时两个星期多左右，通过这两个星期的学习，我发现了自己的很多不足，首先是自己的知识还有很多漏洞，其次是实践经验还比较缺乏，理论联系实际的能力还急需提高。这次的课程设计也让我看到了团队的力量，我们的工作需要我们 发扬团结协作的精神，大家互相讨论，互相指出错误，共同进步。在这个过程中，我也曾经因为实践经验的缺乏失落过，也曾经因为成功而热情高涨。生活就是这样，汗水预示着结果也见证着收获。劳动是人类生存生活永恒不变的话题。虽然这只是一次局部的隧道设计，可是平心而论，也耗费了我们不少的心血，也让我们集体通宵了好多次，这就让我不得不佩服专门搞隧道设计的技术前辈，才意识到老一辈对我们社会的付出。为了人们的生活更美好，他们为我们社会所付出多少心血啊！通过这次课程设计，我想说：为了出色地完成设计任务我们确实很辛苦，但苦中仍有乐，和同学们一起设计的这十几天日子，我们有说有笑，相互帮助，配合默