隧道洞门设计计算书

1、附件三(隧道工程课程设计)设计规格陇东隧道洞口设计陇东隧道支护设计起止日期：2012年12月17日至2012年12月21日学生姓名包兄弟班级道桥1001学生身份证1000000000成就讲师(签名)唐老师包装土木教学系2012年12月21日目录前言31.1设计基础和一般原则41.2隧道设计参考规范和数据41.2.1实施的标准、规范和程序：41.2.3隧道施工规模41.3隧道工程地质条件51.3.1自然和地理条件51.3.2工程地质条件51)第四纪更新世(qp)52)板溪群五强溪组61.4区域地质构造61.5地震61.6水文地质条件71.7不良地质71.8地下气体71.9工程地质评价71.9.1

2、区域地质稳定性评价71.9.2隧道工程地质评价71 . 9 . 3 8号隧道长沙端洞口及边仰坡稳定性评价1.9.4湘潭隧道洞口、边坡和仰坡稳定性评价81.9.5隧道体围岩稳定性评价81.9 .6水文地质评价91.10.1结论和建议91.10.2隧道平面和纵向平面的设计101.10.3联系方式和救援通道102隧道洞口设计112.1门户表单的选择112.2土压力的计算112.3戴维14的稳定性计算2.4洞口排水设计图如下：203孔支撑和二次衬砌设计213.1内轮廓的设计213.2衬里的支撑设计223.2.1初始支持223.2.2二次衬里223.3围岩压力计算233.3.1计算部分参数的确定233.

3、3.2负载的确定233.3.3衬里24的几何尺寸3.4计算位移253.4.1单位位移253.4.2荷载位移-基础结构中主动荷载引起的位移263.4.3荷载位移-单位弹性阻力引起的位移283.4.4墙底位移(弹性地基上的刚性梁)303.4.5求解力法方程313.4.6分别计算主动和被动荷载产生的衬砌内力(h=1)。3.4.7最大电阻值的解决方案323.4.8计算衬里33的总内力3.4.9衬砌截面强度的验算333.4.10内力图343.4.11钢筋的计算34附录课程设计任务手册37贡品39前言隧道是建在地下的工程建筑，两端都有出口，供车辆、行人、水流和管道通过。随着科学技术和经济的发展，人们越来越

4、重视人与自然的和谐，逐渐放弃以往的大开挖场景，取而代之的是隧道工程。本次设计是为了设计陇东隧道的结构。本设计主要基于公路隧道设计规范 (jtg d70-2004)。通过这次设计，我系统地巩固了自己的专业知识，对隧道工程进行了前所未有的探索。通过本次设计，我们掌握了直墙拱隧道的设计步骤、施工原理、计算理论和计算方法，对直墙拱隧道的各方面知识有了全面、系统、深入的了解，从而锻炼了查阅照片资料和独立思考的能力。本次设计主要进行了初期支护设计、二次衬砌设计和洞口设计，并对初期支护设计和二次衬砌设计进行了详细的阐述和探讨。在设计过程中，我要感谢唐文彪先生和朱先生的精心指导和热情帮助。同学们也给了我很大的

5、帮助和支持，使我的设计顺利完成。在此，我要向所有的老师和学生表示衷心的感谢。由于我的水平有限，设计中有一些缺点和错误。请你的老师和同学批评和纠正我。我会谦逊地接受并纠正他们。1.1设计基础和一般原则隧道设计规范和隧道纵向剖面图。采用高速公路建设标准，设计速度120公里/小时，全线按四车道设计，路基宽度34.5米.隧道穿越是隧道内紧急情况下的避难设施，包括车辆穿越和行人穿越。a.隧道路面横坡：单向坡度-2%(直线段)。b.隧道最大纵坡：3%；最小纵坡：0.3%。公路工程技术标准 (jtg d20-2006)公路路线设计规范 (jtg d70-2004)公路隧道设计规范 (jtj026.1-199

6、9)公路隧道通风照明技术规范 (jtg d40-2002)公路水泥混凝士路面设计规范 (jtj004-89)公路工程抗震设计规范 (jtj042-94)公路隧道施工技术规范 (gb 50108-2001)地下工程防水技术规范 (gb 50086-2001)锚杆喷射混凝土支护技术规范 tb 10003-2001公路隧道设计细则铁路工程技术手册隧道 tb 10108-20021.2.3隧道建设规模隧道长度和桩号列表表3.1隧道名称隧道长度长沙段洞口湘潭段洞口开口桩号设计标高(米)开口桩号设计标高(米)陇东隧道左洞658zk146 162103.56zk146 820122.19右洞605k146

7、160103.65k146 765121.251.2.4本隧道采用的新技术、新工艺和新材料主要包括：(1)、采取清浊分流防排水措施：路面设置中央排水管，排出围岩水；侧沟用于清除运行中的清洗污水、消防污水和其他废水，使污水在隧道外处理后排放，清水和污水可以分开排放，以降低排水系统的压力。(2)采用连续配筋水泥混凝土路面，纵横向均设置钢筋，以延长路面使用寿命。(3)、防水卷材，采用热风双焊缝钉铺设工艺，以保证防水层的完整性和便于施工。(4)采用双组分聚硫密封胶处理沉降缝防水问题，解决沉降缝漏水问题。1.3隧道工程地质条件1.3.1自然和地理条件地理位置：拟建的陇东隧道位于长沙市岳麓区莲花乡。长沙端

8、入口位于花堡村龙洞组展龙坝东侧的同村公路旁，交通便利。湘潭端出口位于韩冲组西北侧，距吉梗路约150米，交通条件差。气象：场地属于亚热带季风湿润气候区，四季分明，春末夏初多雨，年平均气温16.8-17.3，年降水量1358毫米，无霜期260-276天。地形：隧道区属于裸露山体，山体形状不规则。这条山脉大致呈东西走向。隧道体穿过山体，山坡上植被茂密。斜坡上的沟壑呈鸡爪状向四面八方延伸。地形起伏很大。地面标高在95-235米之间变化，高差为50-130米，最大埋深为k144 580，埋深为116.9米.隧道长沙端位于坡脚，隧道轴线与等高线大角度相交。隧道门地形条件较好，边坡自然坡度为35 40，地面

9、高程由104米变为110米；湘潭端位于坡脚下的冲沟处，隧道轴线与等高线的交角约为40，左侧洞口线右侧有偏压。边坡的自然坡度约为30 35，地面高程由120 125 m变化1.3.2工程地质条件根据地质调查和勘探结果，隧道区出露的地层有第四系粉质粘土、板溪群五强溪组变质砂岩等。从新到旧描述如下：1)第四纪更新世(qp)粉质粘土：黄色，褐黄色，稍湿，硬塑，含10-20%砾石，粒径2-4厘米，由强风化砂岩组成，表层植物根系发达，约40厘米，层厚1-2米，分散于隧道区坡脚和山谷。砾石土：棕黄色，致密，稍湿，大小2-8厘米，含量60-70%，棱角状，由变质砂岩组成，夹粉质粘土，层厚0.5-1.0米，分散

10、在隧道区山坡上。2)板溪群五强溪组(1)变砂岩：中厚层，可变残留砂质结构，广泛分布于隧道区。其中，全风化，紫红色，原岩结构基本破坏，岩芯呈硬塑-硬土柱状，层厚约4m，主要分布在简家坳尽头的山坡上。强风化，紫红色，灰黄色夹灰白色，砂质结构改变，局部夹微薄凝灰岩轻度风化，紫红色夹灰绿色，砂质结构改变，块状构造，节理裂隙发育。主要有两组，一组倾角约为65，另一组倾角近垂直，稍开-闭，受褐黄色铁质影响，岩芯呈短柱状、长柱状、碎块状，rqd值为70-76%，岩体较完整。1.4区域地质构造根据野外地质调查和勘探结果及133，360，200张长沙片的区域地质资料，拟建路段位于洞庭凹陷南缘之外，属华夏构造体系

11、，构造线北北东向，形成于印支期。陇东次生背斜：主要由板溪群五强溪组变砂岩组成，轴走向为北东向，其核心和走向在k144 500-k144 600附近大致相交，交角约为60。两翼岩层倾角较大。隧道长沙端东门附近岩层产状为312-33332-57，湘潭端岩层产状为185-190 .两翼相对封闭，岩芯多为第四系覆盖，主要由砾石土和含砾石的粉质粘土组成，厚度1.5-2.5m隧道区有四组节理，分别为25850、20545、7078和31264。第二个群体是最发达的，他们中的大多数都是稍微开放的。隧道区断层构造不发育，未发现活动断层构造活动。拟建隧道区区域地质结构稳定。1.5级地震根据国家质量技术监督局20

12、01年2月2日发布的1:400铁路隧道喷锚构筑法技术规范 (gb 18306-2001)，隧道区地震动峰值加速度为0.05克，地震动反应谱特征周期为0.35秒，对应的基本地震烈度为度，设计地震分为第一组。1.6水文地质条件地表水：隧道穿过分水岭，地表水稀缺。在隧道两端坡脚的冲沟中，雨季有临时水流，旱季经常干涸。地下水：根据含水层特征和埋藏条件，隧道区地下水可分为两类：(1)孔隙水：主要出现在山坡和山谷的砾石土中。它的地下水通常与地表水相连并相互补充。水位和水量明显受季节影响。孔隙水以暗流和下降的泉水的形式在沟壑和洼地中排出。基岩裂隙水：主要出现在基岩风化节理裂隙、平面裂隙和结构裂隙中，主要含风

13、化裂隙中的水。含水岩组主要包括板溪组五强溪组的变砂岩等。隧道区位于分水岭地带，覆盖层薄，无固定水源。基岩裂隙水一般没有稳定的地下水位，水量随季节变化较大，但水量一般较小。勘察期间测量的钻孔水位埋深为30.2-36.4米，基岩裂隙水主要由大气降水直接补给。由于风化裂隙主要含水，地下水径流主要随地形变化，地下流域与地表流域基本一致。地下水在附近垂直或倾斜的沟中流动，并在沟或坡脚以下降泉的形式排出。地下水动态随季节变化很大，雨季一般只有水，水量很少，旱季往往会干涸。根据地质调查和其他工程水文地质试验类比，隧道区基岩节理发育，略开阔，渗透系数k=0.0211-0.0442m/d，弱透水性。1.7不良地

14、质隧道区裸露基岩为板溪群五强溪组变砂岩，不良地质不发育。1.8地下气体拟建隧道穿越板溪群五强溪组变质砂岩地层，隧道内不存在有害气体。1.9工程地质评价1.9.1区域地质稳定性评价根据地质调查和勘探结果，拟建的陇东隧道大角度穿越次生背斜，出露稳定，断层构造不发育，无活动断层构造活动痕迹。t长沙端位于山坡脚下，洞轴线与等高线呈大角度相交。洞门地形条件良好，山坡自然坡度为35 40。围岩上部为粉质粘土，砾石厚度为0.5-1.5m，下部为板溪群五强溪组变砂岩。全风化岩石为硬塑土，厚度约4m。强风化岩芯呈砾石状、碎块状、短柱状，厚度11-12米，属软岩。薄层结构，破碎岩体；主要结构面为平面和节理裂隙面，

15、结构面的不利组合对围岩有影响；地下水主要为基岩裂隙水，围岩渗透性较弱，局部可产生涓流和线状水；围岩稳定性差。隧道洞口附近岩层产状为33332，走向与路线大角度相交，上坡为顺坡。经调查未发现不利的软弱结构面。隧道洞口边坡及上坡相对稳定，但上部松散粉质粘土和全强风化变质砂岩易因雨水冲刷而坍塌。根据以上特点，建议边坡与背坡的坡比为1: 1.0-1.25，边坡应采用混凝土框架植草结合浆砌片石进行防护，边坡和背坡顶部应设置截水沟。1.9.4湘潭端洞口及隧道边仰坡稳定性评价湘潭端位于坡脚冲沟处，隧道轴线与等高线的交角约为40，左侧线洞口右侧有偏压，边坡自然坡度约为30 35。围岩上部为砾石土，厚度为0.5-1.5m，下部为板溪群五强溪组变质砂岩，强-中风化，属软岩。薄层结构，破碎岩体；主要结构面为平面和节理裂隙面，结构面的不利组合对围岩有影响；地下水主要为基岩裂隙水，围岩渗透性较弱，局部可产生涓流和线状水；围岩稳定性差。其中，左东zk144 820-zk144 915段右侧山体较弱，右侧偏。湘潭端岩层产状为185-19037-44，走向与路线大角度相交，向坡外倾斜，上坡为顺坡。经