焦家山隧道设计报告

成都理工大学成都理工大学课程： 地下工程课程设计学院： 环境与土木工程学院姓名： 学号： 指导老师： 地下工程课程设计：焦家山隧道120112011目录目录 contentscontents一、一、 工程概况工程概况4 41.1 工程背景.41.1.1 隧道位置.41.2 工程地质及不良地质条件.41.2.1 地质条件.41.2.2 地形、地貌、气候.41.2.3 地层岩性.41.2.4 地震.4二、二、 焦家山隧道总体设计焦家山隧道总体设计5 52.1 设计采用的相关规范.5《《公路隧道设计规范公路隧道设计规范》》 （（JTGJTG D70-2004D70-2004））5 5《《隧道结构力学计算隧道结构力学计算》》5 52.2 衬砌断面设计.52.2.1 公路隧道建筑限界.52.2.2 人行横通道建筑限界.62.2.3 隧道内轮廓设计.6三、三、 围岩荷载计算围岩荷载计算7 73.13.1 围岩压力围岩压力 7 73.1.1 竖向围岩压力计算 73.1.23.1.2 深埋和浅埋地下隧道的判定深埋和浅埋地下隧道的判定 7 73.1.3 水平围岩压力计算.83.2、单位位移的计算 .103.3、载位移△1p、△2p的计算 .133.4、弹性抗力位移的计算 14地下工程课程设计：焦家山隧道1201120113.5、墙顶位移计算 163.6、求解力法方程 183.7、最大抗力值 σh计算 .193.8、拱部各截面的 20四，洞口及洞门四，洞口及洞门21214.14.1 一般规定一般规定21214.2 洞口工程 .21洞口工程应符合下列要求： .211. 洞口的边坡及仰坡必须保证稳定。

有条件时，应贴壁进洞；条件限制时，边坡及仰坡设计开挖最大高度围岩 III 级，边坡，仰坡坡率：1:0.5，高度：20m，边坡，仰坡坡率：1:0.75，高度：25m 212. 洞口位置应设于山坡稳定，地质条件较好处 213. 位于悬崖陡壁下的洞口，不宜切削原山坡；应避免在不稳定的悬崖陡壁下进洞214. 跨沟或沿沟进洞时，应考虑水文情况，结合防排水工程，充分比选后确定 215. 漫坡地段的洞口位置，应结合洞外路堑地质，弃渣，排水及施工等因素综合分析确定 .216. 洞口设计应考虑与附近的地面建筑及地下埋设物的相互影响，必要时采取防范措施 .21洞口工程的设计应遵循下列规定： .221. 洞口边坡，仰坡应根据实际情况加固防范措施，有条件时应优先采取绿化护坡222. 当洞口处有塌方，落石，泥石流等时，应采取清刷，延伸洞口，设置明洞或支档结构物等措施 .22五，衬砌结构设计 .225.1 初期支护设计225.2 二次衬砌设计23六、六、 结构计算结构计算23236.16.1 一般规定一般规定23236.26.2 衬砌计算衬砌计算 2323七、施工组织设计七、施工组织设计25251、施工方案 25地下工程课程设计：焦家山隧道2201120112、施工方法及其措施 25(1)洞口施工 25(2)明洞钢筋砼施工 26（3）洞身开挖施工方法 26（4）隧道通风及排水 28（5）超前支护与初期支护 29（6）隧道二次衬砌 30（8）内砼路面施工方法及洞内附属施工 33参考文献参考文献3535地下工程课程设计：焦家山隧道320112011设计总说明设计总说明一、一、 工程概况工程概况1.11.1 工程背景工程背景安徽省铜汤高速公路要穿越黄山的焦家山，需建一山岭隧道，即焦家山隧道。

隧址区属构造剥蚀低山区，海拔 105.2m—231.1m，相对高差 125.9m山脊走向 35 度左右，隧道轴线与山脊走向基本垂直高速公路设计为双向四车道1.1.11.1.1 隧道位置隧道位置焦家山隧道进口里程为 K16+900.00，出口里程为 K17+420.00 ，全长 520米地面高程 205.76m，设计高程 138.673m不设紧急停车带1.21.2 工程地质及不良地质条件工程地质及不良地质条件1.2.11.2.1 地质条件地质条件工程地质条件及评价：该段隧道通过微风化粉砂岩地段，节理裂隙不发育，埋置较深，围岩稳定性较好围岩类别为Ⅲ类，复合式衬砌类型Ⅲ类1.2.21.2.2 地形、地貌、气候地形、地貌、气候工作区属亚热带湿润季风气候区，梅雨区 40 天左右，年平均气温为15.2—17.3 度，最高日平均气温为 42 度，最低日平均气温为－20 度七、八月气温最高，一月气温最低区内雨量充沛，多年平均年降雨量为 1673.5mm，最大为 2525.7mm，最小为 627.9mm，多锋面雨及地形雨，山区冬季风速较大，一般为 4～5 级1.2.31.2.3 地层岩性地层岩性地层岩性主要为志留系畈村组粉砂岩（）和第四系全新统崩坡积成因fnS2的碎石土（Q4col+dl） 。

地下工程课程设计：焦家山隧道4201120111.2.41.2.4 地震地震地震设防烈度：7 级二、二、 焦家山隧道总体设计焦家山隧道总体设计2.12.1 设计采用的相关规范设计采用的相关规范《公路隧道设计规范》 （JTG D70-2004）《公路隧道施工技术规范》 （JTJ042-94）《隧道结构力学计算》《地下结构静力计算》中国建筑工业出版社《混凝土结构设计规范》 （GB 50010-2002）2.22.2 衬砌断面设计衬砌断面设计2.2.12.2.1 公路隧道建筑限界公路隧道建筑限界因围岩条件较好，选隧道断面形式为直墙式本公路设计等级为高速公路双向四车道本隧道入口处桩号为：K16+900.00,出口处桩号为：K17+420.00，全长 520 米，为短隧道参照由《公路隧道设计规范》（JTG D70-2004），高速公路隧道建筑限界横断面组成：隧道设计为上、下行分离的独立双洞建筑限界高度 H＝5.0m本高速公路位于皖南山区，取设计时速为 V=100km/h；检修道 J=1.00m，高度 h＝0.5m设检修道时，不设余宽，即：C=0取行车道宽度 W=3.75m×2＝7.5m不需设紧急停车带。

侧向宽度 LL＝1.0m，LR＝1.0m建筑限界顶角宽度为：E L =E R =1.00m隧道纵坡不应小于 0.3％，不应大于 3％，本处取 2％向外取衬砌厚度 0.4m，即隧道开挖宽度 B=12.5m；隧道开挖高度H=7.4m地下工程课程设计：焦家山隧道520112011取两分离式洞口之间左右间距为 40m；该段隧道的埋深 H＝67.087m公路隧道各建筑限界见图一所示2.2.22.2.2 人行横通道建筑限界人行横通道建筑限界由《公路隧道设计规范》（JTG D70-2004）：设置上、下行分离式独立双洞的公路隧道之间设置横向通道包括一处人行横道，及一处车行横道人行及车行横通道的断面建筑限界如下图二所示其中，人行横通道宽 200cm，高 250cm车行横通道宽 400cm，高 525cm2.2.32.2.3 隧道内轮廓设计隧道内轮廓设计图一图二 横通道的断面建筑限界 a)人行横道 b)车行横 道地下工程课程设计：焦家山隧道620112011内轮廓设计满足隧道内路面、排水设施、装饰的需要，并考虑围岩变形等因素，设计为单心圆 R=6.8m；三、三、 围岩荷载计算围岩荷载计算3.13.1 围岩压力围岩压力3.1.13.1.1 竖向围岩压力计算竖向围岩压力计算因为，且不产生显著偏压力及膨胀力、围岩压力作7 . 1592. 05 .124 . 7tt BH为主动地压。

因而可按公路隧道设计规范（JTJ026-90）29 页荷载计算：I~IV 级围岩中的深埋隧道，围岩压力为主要形变压力，其值可按释放荷载计算释放荷载可按附录 D 的公式确定由于该处围岩为 III 级围岩，所以竖直均布压力计算：q = 0.45 6 S = 0.45  s i 式中q -----围岩竖直均布压力（KN/m2);γ----围岩容重（KN/m3);其中 i=0.1，1s245. 0hs 为围岩类别Ⅲ类，即 s=3，为安全起见，取围岩容重kN/m3为宽度影响系数，当 B5m, 67. 157 .111 . 01)5(1）＝（Bi所以 q =0.45  kN/m23.1.23.1.2 深埋和浅埋地下隧道的判定深埋和浅埋地下隧道的判定因围岩压力的计算有不同模式，要确定围岩压力，首先要区分深埋和浅地下工程课程设计：焦家山隧道720112011埋隧道对于公路隧道而言，可以按照经典围岩压力理论，地质条件，施工方法等因素综合判定埋深的界限：Hp=hp (2.0~2.5)式中 Hp------ 深埋与浅埋隧道分界深度：hp ----- 荷载等效高度，=Q/γ：Q----深埋隧道垂直均布压力（KN/m^3):γ---围岩容重（KN/m^3):荷载等效高度：hpq / m深、浅埋隧道分界深度：Hp  hpm根据《铁路隧道设计规范》 （TB10003-2001,J117-2001）给出的判别范围，因围岩类别为Ⅲ类，故为深埋隧道。

3.1.33.1.3 水平围岩压力计算水平围岩压力计算水平均布围岩压；e=(0.15q~0.3q)=(10.395，20.79)KN/m^3):衬砌内轮廓、边墙的百度以及拱顶、拱脚是事先根据净空和结构的要求，结合设计和使用的经验来确定的已知：拱部内轮廓半径 r1=4.60m,r2=5.272711m；内径 r1、r2所画圆曲线的终点截面与竖直轴的夹角 φ1=30°，φ2=78.8125°；衬砌净高 H=7.8m；衬砌净宽 B=9.706454m；拱顶截面厚度 d0=0.60m；拱脚截面厚度 dn=1.00m；边墙截面厚度 dw=1.00m此处拱脚截面为计算拱脚夫截面，是自拱轴半径 r’2的圆心向内轮廓拱肢做连线并延长一对对与外轮廓相交其交点到内轮廓拱肢间的连线(与“曲墙式衬砌结构算例”有区别)地下工程课程设计：焦家山隧道820112011在此前提下，有如下二心圆变截面尺寸计算公式外轮廓线相应圆心的垂直距离：式中：代入数值，计算得到：外轮廓线半径：拱轴线与内轮廓线相应圆心的垂直距离：拱轴线半径：拱轴线各段圆弧中心角：拱轴矢高：边墙计算高度：边墙顶面中心与拱脚截面中心的水平距离以上由图 1 直接量得，也可以通过公式计算得出。

Sin(ɵ1+ɵ2）=(B/2+a2)/（r’2-0.5dn)f=r’2+a1-r’2cos(ɵ1+ɵ2)h=H+d0/2-f地下工程课程设计：焦家山隧道9201120113.2、单位位移、单位位移的计算的计算(1).半拱轴线长度 S 及分段轴长分段轴线长度：半拱轴线长度：将半拱轴线等分为 6 段，每段轴长：(2).拱部各截面与垂直轴夹角和截面中心垂直坐标 yi的计算：地下工程课程设计：焦家山隧道1020112011另一方面角度闭合差yi的计算：也可以直接图 2 中量取 yi以后的计算中，只取四位小数3).单位位移用辛普生法近似，按计算列表进行，见表 1表 1 单位位移计算表注：①I，A=bd,b 取单位长度②此例中考虑轴力的影响其中，截面厚度 d 由图 2 量得地下工程课程设计：焦家山隧道1120112011计算单位位移：计算精度校核略图 1 衬结构计算图示地下工程课程设计：焦家山隧道12201120113.3、载位移、载位移△△1p、、△△2p的计算的计算计算列表见表 2表中：为拱顶外缘到截面 i 外轮廓点的水平距离，由图 2 量得；为拱顶外缘到截面 i 外轮廓点的垂直距离，由图 2 量得；分别为相应垂直荷载和水平荷载对截面 i 中心点的力臂，由图 2 量得。

地下工程课程设计：焦家山隧道1320112011故有：3.4、弹性抗力位移、弹性抗力。