青岛至兰州公路陕西境壶口至雷家角高速公路地段隧道施工设计毕业论文.docx

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1、青岛至兰州公路陕西境壶口至雷家角高速公路地段隧道施工设计毕业论文目录第1章设计总说明41.1 设计原则概述41.2 技术标准21.3 隧道建设地区工程地质条件21.3.1 区域地形、地貌21.3.2 水文与气象21.3.3 地质条件31.4 横断面设计41.4.1 建筑限界41.4.2 隧道内轮廓51.5 隧道衬砌结构51.5.1 围岩划分51.5.2 衬砌设计51.6 防排水设计61.7 通风设计61.8 照明设计71.9 洞门设计71.9.1 洞口位置选择71.9.2 洞门选择71.10 环境保护8第2章用收敛约束法验算初期支护82.1 确定计算参数82.2 计算隧道周边设计支护阻力与径向

2、位移片92.3 计算初期支护能提供的总支护阻力P,，和允许隧道洞壁产生的总径向位移4112.4 初期支护总阻力和位移的校核15第3章二次衬砌验算153.1 基本计算数据163.2 衬砌几何要素173.2.1 衬砌几何尺寸173.2.2 绘分块图173.2.3 求半拱的轴线长度173.2.4 求各分块接缝中心几何要素173.3 计算位移193.3.1 单位位移193.3.2 载位移主动荷载在基本结构中引起的位移192.3.4墙底（弹性地基上的刚性梁）位移262.4 解力法方程272.5 计算主动荷载和被动荷载（%=1）分别产生的衬砌内力292.6 最大抗力值的求解302.7 计算衬砌总内力312

3、.8 衬砌截面强度验算332.9 内力图34第4章通风计算354.1 基本资料354.2 需风量的计算： 354.2.1 设计浓度： 35422 co排放量：354.2.4 烟雾排放量：37425稀释烟雾的需风量： 384.2.6 稀释空气中异味的需风量394.3 通风设计计算394.3.1 自然风阻力394.3.2 通风阻抗力404.3.3 交通通风力404.4 风机选型42第5章隧道照明435.1 入口段照明435.1.1 入口段亮度：435.1.2 入口段长度：435.2 过渡段照明445.2.1 过渡段亮度445.2.2 过度段长度445.3 中间段照明445.4 出口段照明45第6章

4、施工说明466.1 施工内容466.2 施工方案设计466.3 弃渣方案476.4 施工中存在问题及解决方案476.5 环境保护47第7章外文翻译（原文）49第8章外文翻译（译文）66参考文献80致谢81第1章设计总说明1.1 设计原则概述该项目位于青岛至兰州公路陕西境壶口至雷家角高速公路地段。老君公路隧道位于此高速公路上，起始桩号左线为K30+150至K27+580,总长约为2570m、右线为K27+580至K30+100,总长约为2520m。隧道行车道宽度均按设计行车速度120km/h考虑；隧道衬砌结构设计采用“新奥法”复合式衬砌、高压钠灯光电照明、机械通风；隧道洞门型式主要采用台阶式洞门

5、。隧道围岩岩性以黄土为主，围岩级别以V级为主。该隧道对克服地形障碍,改善线形，提高车速，缩短里程，节约燃料，节省时间，减少对植被的破坏以及保护生态环境起到了重要作用。设计依据及执行规范:5公路工程技术标准(JTGB012003)公路隧道设计规范(JTGD702004)公路隧道设计细则(JTG/TD702010)公路隧道施工技术规范(JTGF602009)公路隧道通风照明设计规范(JTJ026.11999)1.2 技术标准公路等级设计行车速度隧道净宽隧道净高设计荷载高速公路120km/h11.5m( 3.75x2+1 + 1+0.75+1.25)5.0m公路I级1.3 隧道建设地区工程地质条件1

6、.3.1 区域地形、地貌本项目所在区位于陕西省北部，延安市东南，总体地势呈西南高东北低。隧道岩性主要以黄土为主，区内最高点为1150米，最低点位于起点南川河河道，海拔865.0米。路线穿越区多在南川河河谷及其两侧，南川河河谷多位耕地，植被覆盖率较高。台嫄北部斜坡长期遭受台塘塘面自北而南水流冲刷，水土流失相当严重，植被覆盖率较差。1.3.2 水文与气象隧道区内地下水类型主要有第四系的孔隙潜水和泥盆系的基岩裂隙水：第四系孔隙潜水主要存在与冲洪积和洪积物中，次为残坡积物中，水量不大，一般0.10.6 L/s,主要补给来自于大气降水，次为地表沟谷水渗透补给；基岩裂隙水，主要赋存于泥盆系石英砂岩层中，砂

7、岩裂隙较发育，岩性呈刚性坚硬，易产生剪切裂隙，裂隙较多平直紧闭，在该层地势较低处或上覆坡残积物较厚处，赋存一定量的地下水，根据SZa钻探成果，钻进中，石英砂岩、砂岩中有水涌出，其水头为0.8m左右，用水量0.15 L/s,水质类型为(W6)HC03Camg型水,PH值7.0。项目区属北温带大陆性半干旱季风气候区，多年平均气温9.8。年平均最高气温7月份23.3。最低气温1月份5.7。&多年平均降雨量514.6mm, 一般冻土深度0.7m,冬季干旱、少雨、多风，夏季温热多暴雨炎热，其它季节冷热多变、温差大；冬春干旱，降雨集中。1.3.3 地质条件1)主要岩土类特征含角砾粘质粉土褐红色，湿，硬塑，

8、稍密。成分以粘粉粒为主，角砾含量510%,砂含量1015%,砂粒、角砾成分为白云岩，土体较均匀。含碎石、角砾粘质砂土褐红色,湿，结构疏松。碎石、角砾含量2025%,粘粉粒含量2025%,砂粒含量50-60%,碎石角砾成分主要为白云岩，局部为泥岩、粉砂质泥岩、砂岩等，多为棱角状，分布较均匀，土体较均匀。细晶白云岩灰白色，细晶，团块状结构，块状构造。主要矿物白云岩，含量大于90%,方解石210%,有机质少量。白云石部分已重结晶，颗粒较大，一般0.20.6mm,重结晶的白云石呈团块状分布，表面较干净，部分未结晶白云石，粒径小于0.05mm,表面浑浊不清。岩石较坚硬，整体完整性较差，较破碎，分化较严重

9、。饱和抗压强度27.3-82.6MPa,抗剪强度 C=1L422.3MPa, 0=36.2-40.3,泊松比 0.180.33,软化系数 0.40.87。含灰质白云岩浅灰色，细晶结构，条纹状构造。主要矿物白云石，含量8590%,方.解石含量10-15%,泥质、有机质少量。白云石粒径一般0.050.15mm,呈镶嵌状分布，其上散布有泥质及有机质，表面浑浊不清。方解石粒径一般0.2mm左右，分布不均匀，呈条带状分布，岩石较坚硬，整体完整性较差，较破碎，分化较严重。含砾微晶灰岩灰浅灰色，岩石中的砾石为沉积时的混入物，其粒径215cm,为次园-棱角状，分布不均，含量520%,成分为泥晶白云岩。微晶灰岩

10、呈微晶结构，生物碎屑结构，块状构造。主要矿物为方解石，含量不小于95%,少量有机质(2%)及生物碎屑(3%)o方解石粒径一般0.010.001mm,少部分未结晶灰质粒径0.001mm。岩石较坚硬，整体完整性较差，抗分化能力较强。细粒长石石英砂岩灰白色、细粒砂状结构，块状结构。碎屑成分主要为石英，含量大于75%,次为长石1015%,硅质岩屑小于1%,粒径一般0.10.25mm,少数0.250.4mm。填隙物成分主要为硅质（58%）及少量粘土质。岩石为颗粒支撑接触式胶结。岩石坚硬，整体完整性较好，抗风化能力较强。泥岩黄色，泥质结构，块状构造。主要成份为粘土矿物，含少量粉砂粒。岩石软弱，整体完整性差

11、。物理力学性质差，接近于半成岩的粘性土。综上所述，此地区岩土工程地质性质普遍较差。白云岩虽较坚硬，但受构造运动影响,较破碎，分化较严重，整体完整性较差。砂岩虽坚硬，抗风化能力较强，力学性质较高，整体完整性较好，但其出露宽度窄，泥岩受构造变形大，岩石软弱不完整，抗风化能力弱,其工程地质条件差。2）构造特征本区位于我国大陆地壳稳定地带，第四纪以来，以地块整体隆起一沉降特征，地壳运动相对较弱，项目区新构造运动极不活跃，断裂、褶皱构造均布发育。3）水文地质条件项目区地下水主要分为全新统冲积层孔隙水、中更新统黄土裂隙水及侏罗二叠系砂岩类裂隙孔隙潜水类型以及侏罗系裂隙承压水和三叠系裂隙承压水等承压水类型。

12、4）不良地质现象工程地质条件较差，地质灾害较发育，特殊岩土主要为湿陷性黄土。1.4 横断面设计1.4.1 建筑限界根据公路隧道设计规范，隧道高度5m,行车道宽度3.75m,双车道布置，净宽11.5m,其中左侧余宽为0.75m,右侧余宽为1.25m,左右侧检修道宽度均为1.0m,路面坡度采用2.0%；车行横通道高5.0m,路面宽度为4.5m,不设侧向余宽，左右侧检修道宽度均为0.25m；人行横通道高2.5m,路面宽2m,不设侧向余宽和检修道；并同时考虑了下列因素：（1）检修人员步行时的安全;(2)紧急情况下，驾乘人员拿取消防设备方便；(3)满足其下放置电缆、给水管等的空间尺寸要求，修道高度设为3

13、0cm。1.4.2 隧道内轮廓隧道内轮廓设计除应满足隧道建筑限界的规定以外，还应满足洞内路面、排水设施、装饰的需要，并为通风、照明、消防、监控、运营管理等设施提供安装空间，同时考虑围岩变形、施工方法影响的预留富裕量，使确定的断面形式及尺寸符合安全、经济、合理的原则。本隧道采用公路隧道设计规范附录B提供的v=120km/h情况下的标准断面，断面为三心圆,R=6.2m, R2=8.7m, Rj= 1.08m, R4为5.08m单洞湿周周长为36.31m,单洞当量面积为96.51m2o1.5 隧道衬砌结构1.5.1 围岩划分隧道围岩级别划分主要依据岩体弹性波速度、岩样饱和极限抗压强度、岩石质量指标,

14、并结合围岩分化程度、完整性、坚硬程度、节理发育程度、断层及地下水影响程度等进行综合分类。依据实际资料在确定隧道围岩级别时，制定以下原则：(1)以交通部行业标准公路隧道设计规范(JTGD70-2004)提供数据为围岩级别划分标准。(2)遇断层破碎带，围岩级别较同类岩石降低12等级，影响带推至洞底以上4080米与断层交界处。(3)为便于隧道施工，按隧道开挖过程中可能遇到的地层和构造情况分段划分评价。(4)未有钻孔控制段，参照勘测区同类岩石已有资料进行类比分级。1.5.2 衬砌设计隧道断面设计除符合建筑限界要求外，考虑到洞内排水、通风、照明、消防，监控等运营附属设施所需空间，并考虑到围岩收敛变形及施工等必要的预留量，内轮廓采用单心圆。隧道衬砌结构型式均采用“新奥法”复合式衬砌，衬砌设计参数以工程类比法并结合计算分析确定，断面型式采用等截面单圆心，对于V级围岩均采用带仰拱衬砌。V级围岩初期支护采用径向系统锚杆和超前锚杆，钢拱支撑配合喷射混凝土形成整27体。系统锚杆采用25中空注浆锚杆，长度为3.5m,环向间距为0.6mxl.0m。超前锚杆采用42无缝钢管，长度4.50m,角度15。V级围岩浅埋段喷射混凝土厚度为26cm,预留变形量为12cm,钢拱架型号为120a,间距为60