隧道工程课程设计

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1、河南城建学院2010-2011学年第二学期交通工程专业隧道工程设计题目： 设计周数： 班 级: 指导教师： 发题日期： 完成日期：课程设计任务书隧道工程的相关设计（题目较多）两周0224081/2 班郭金敏 刘东霞 罗从双 张永存2011年5月8日2011年6月13日河南城建学院市政工程系交通工程专业0224081/2班隧道工程课程设计任务书一、课程设计的目的1、通过课程设计，使学生所获得的专业理论知识加以系统化，整体化，以便于巩固和扩大 所学的专业知识；2、培养学生独立分析，解决实际问题的能力；3、提高设计技巧和编写说明书及绘图能力；4、为适应工作需要打好基础。考虑美观以及便于施工等要求，根

2、据可能和合理方案进行技 术经济比较选定合理的布局、材料和施工方法等。二、设计题目：隧道的设计三、设计依据1、公路隧道设计规范JTG D70-20042、隧道工程教材及相关参考书3、隧道工程设计要点集，关宝树编著，人民交通出版社，2 0 0 3年12月四、设计的原始资料（一）第一种情况原始资料要求一：公路等级为高速公路；设计行车速度为：1、120Km/h 2、100Km/h 3、80Km/h4、60 Km/h要求二：公路等级为二、三级公路；设计行车速度：1、80Km/h 2、60Km/h 3、40Km/h4、30Km/h 5、20Km/h1、工程简介隧道位于湖北省武昌市西北方向的青山岭，距离市区

3、约50km，属于青山岭高速公路的一段。青山岭高速公路隧道，采用单向行车双车道、上下行车道分离式设计，上、下行两隧道相距35Km。上行隧道位于上行线 K100+010 K100+846.0 之间，全长836m ；下行隧道位于下行线 K100+000 K100+848.0之间，全长为848m,两隧道均为直线隧道， 纵坡均为1.5%，上下行隧道累 计总长1684m,隧道一般地段埋深为 100200m,最大埋深为350m。工程于2006年9月开工建设， 到2009年9月竣工，工期为 3年。2、地形与地貌概况路线跨越区域为山岭重丘区，相对高差较大。受构造影响，山势陡峻，山型凌乱，沟谷纵横， 透视条件十分

4、困难。山体植被发育情况比较一般，主要植被为荒草。隧道为山岭重丘区，地势呈北 高南低势，沟谷纵横交错，地势起伏大，地势陡峭，出口至终点地势较低。3、气象与水文概况隧道所处的山岭重丘区，属暖温带季风性湿润气候，春暖多雨，夏季干热，秋季凉爽，冬季寒冷，四季分明，严寒期短，暑热期长。平均降雨量1250.0mm，平均降雨天数 147.6天，多集中在48月，平均降雪天数 10.7天，极端最高气温 38.78，极端最低气温-2oc，昼夜温差较大，一般在 12oc左右，霜冻期一般在 30天左右。4、工程地质拟建隧道围岩类别主要是 III级和IV级，其中IV级围岩占83.1%，III级围岩占16.9%。隧道 岩

5、性以褐灰、浅灰、灰绿色流纹岩为主，风化厚度大，岩体多以碎裂结构为主，不同风化程度的流纹岩，力学性质差别较大。区域性地质构造为单斜构造，岩层层里平缓，倾角6o11a根据地质调查点及钻孔资料综合分析，岩体多呈薄片及中厚层状构造，岩石质软，易风化瓦解，节理裂隙发育，未发现大的断裂构造及不良工程地质现象，工作区内无大的地表水体，岩石含水性、导水性差，隧 道处在隔水层中，水文地质条件比较简单。根据调 查勘探所掌握的地质材料,在 K100+010 K100+350.5、K100+000 k100+350.5、K100+492.5 K100+846.0和K100+492.5至k100+848.0标段处为IV

6、级岩石，但是与出入口接触地 方岩石，风化强烈，节理裂隙发育，结构松散，受地表水影响，围岩稳定性差。表1是隧道不同地段的地质情况描述：表1隧道分段地质描述表序号围岩级别桩号长度（m）工程地质情况1IVK100+010 K100+350.5K100+000 k100+350.5691.0泥质砂岩，石英砂岩，砂质页岩 互层，节理裂隙发育，呈块石，碎石 状镶嵌结构，岩层为后层，中厚层状， 层间结合较差，基岩内含微弱风化裂 隙水，围岩稳固性一般。2IIIK100+350.5 K100+492.5K100+350.5 k100+492.5284.0泥质砂岩，石英砂岩，砂质页岩 互层，岩石新鲜，节理裂隙不甚

7、发育， 呈大块砌体结构，岩层为薄层，中厚 层状，层间结合一般，基岩内含微弱 风化裂隙水，围岩属隔水地层，地下 水对隧道影响小，围岩稳固性较好。3IVK100+492.5 K100+846.0K100+492.5 k100+848.0709.0泥质砂岩，石英砂岩，砂质页岩 互层，节理裂隙发育，呈块石，碎石 状镶嵌结构，岩层为后层，中厚层状， 层间结合较差，基岩内含微弱风化裂 隙水，围岩稳固性一般。（二）第二种情况原始资料1、工程简介洛阳至南阳高速公路大安至寄料段全线设一处隧道，即上台隧道为分离式隧道，左右路线间距 为24米，隧道轴线间距 35.6米，左线隧道全长 1968米，右线隧道全长 207

8、9米。2、地形地貌隧道址区地貌单元属低山区，进口端地形坡度10200,出口端地形坡度 15250,隧道上覆低矮灌木和杂草，植被较发育。地面高程 374.22552.72m，相对高差178.5m。该山岭北坡陡，南 坡缓，隧道最大埋深 176.76米。3、地层岩性根据地表工程地质调汇及钻孔揭露：隧址区隧道进口、出口路段山坡上有少量坡洪积亚粘土， 下伏基岩为中元古界汝阳群（Pt22ry ）及熊耳群（Pt22xn ）。现将揭示深度范围内各岩土层基本特征由上之下（由新至老）分述如下：（1）第四系坡洪积亚粘土( Qe1+d1):见于进出口地表，褐黄色，含碎石，碎石成分为石英砂岩、安山岩， 棱角状，d=28

9、cm不等，含量约2030%亚粘土，稍湿，松散，下部稍密，本次钻探揭露厚度为 0.5 4.9m。(2) 中元古界汝阳群(Pt22ry )分布在山顶上，里程为 K11+780K12+640路段，厚度451m,岩性为砂岩、砾岩夹泥岩页岩。砂岩(Pt22ry )：紫红色，细晶结构，层状构造，矿物成分主要为长石、石英，硅质胶结，全 风化弱风化，节理裂隙发育程度与风化程度有关，分布在上台隧道山岭顶部，中夹薄层紫红色泥 岩、页岩，隧道本身不接触。砾岩夹泥岩页岩(Pt22ry ):杂色，砾状结构，块状结构，硅质胶结，砾石成分为石英砂岩、 砂岩碎块，砾径1020mm中夹薄层紫红色泥岩、页岩。泥岩夹层构成软弱结构

10、面。(3) 中元古界熊耳群(Pt22xn ):岩性为安山岩，肉红色，粒状结构，杏仁状构造，质坚硬，节理裂隙较发育，微风化全风化， 分布于隧道址全区。本隧道围岩全为安山岩，节理裂隙的发育程度与该岩层埋深、风化程度强弱有 关。4、地质构造隧址区位于华北地台南缘豫西褶皱带，未发现大的断层。工程地质调绘和物探工作亦未发现断 层迹象，故认为场地范围内没有断层。根据场地基岩露头测量统计，遂址区岩体构造节理、裂隙较发育。主要发育有五组，裂隙产状为：500 / 630, 930 / 620, 1400 / 900, 1470 / 630, 1700 / 720, 2200 / 880。微张，裂面平 直，节理间

11、距 0.10.4m。5、隧址区气象水文地质条件(1) 气象本项目处于北亚热带向温带过渡带，属大陆季风气候区，四季分明，无霜期长，光照适宜， 雨量充沛。多年平均气温14.015.7 C，历年极端最高气温 41.1 C，极端最低气温-21.0 C,多年降雨量在665.31173.4mm之间，雨季为69月，为洪水多发季节。(2) 地表水进出口为一小型冲沟，平时无水，仅降雨后有短时小股水流，硫量较小。(3) 地下水隧址区基岩裸露，进出洞口处，有少量坡洪积亚粘土，赋存少量孔隙水，风化基岩赋存裂隙水，主要靠大气降水补给。钻孔中均见地下水，地下水埋深均高于隧道顶设计高程。遂址进出口处有松 散沉积物孔隙水赋存

12、条件，由于土层薄，地形陡，故水量较小，开挖后可出现渗水。安山岩及石英 砂岩风化裂隙发育，雨后可赋存少量地下水，由于山势陡峻，坡度大，排水条件好，故水量不丰， 开挖后可出现渗水或线状流水。雨季施工，裂隙特别发育处可出现局部涌水现象，施工时应采取设 防措施。经水质分析，地下水对混凝土无腐蚀性。6、隧道洞室围岩级别隧道围岩级别及长度见表1。表1隧道围岩级别及长度统计表隧道里程桩号长度围岩级别长度名称(m(m)VIV出上台ZK11+051 ZK12+00094969269611隧道YK10+991 YK12+0001009107.688813.47、地震烈度本地区地震等级为七度 ,隧道的抗震性与地层密

13、切相关 , 震害多发生在地层条件变化大和产生 地层破坏的地点 . 地震受害的模式 , 大体上有三种 :（1）洞门、洞口受害 ,一般说 ,洞门、洞口多处于软弱的土砂地层种 ,地层的位移大 ,因而易于受 害；（2）不良地质区间的受害 , 不良地质区间在埋深大的场合 , 较难受震害 ,发生的比较少 . 此种震害 都集中在有特殊条件的 ,如构造上有缺陷 （ 厚度不足、背后有空洞等 ）;（3）断层错动的受害 ,隧道贯穿断层的场合 , 伴随断层的残留位移而受害 . 五、课程设计任务1. 学号单号按第一情况的原始资料进行隧道设计，学号双号按第二种情况的原始资料进行隧道 设计。2. 所有学生均进行隧道的总体设

14、计 ，要求如下：a学号末尾数字为 0、1、2、3、4的学生设计公路的等级为高速公路；设计行车速度分别为：1 20Km/h 、 1 20 Km/h 、 1 00Km/h 、 80Km/h 、 60Km/h 。b学号末尾数字为 5、6、7、8、9的学生设计公路的等级为二、三级公路；设计行车速度分别为80Km/h、60Km/h、40Km/h、30Km/h、20Km/h。若设人行道时，图示出步行道的空间尺寸。c. 根据地质情况考虑合适地段是否设仰拱，图示出隧道建筑限界的基本情况图及横断面图。有 紧急停车带的需图示出。3. 所有单号的学生进行洞门的设计、防排水设计、路面结构设计。4所有双号的学生进行照明设计， 洞外亮度为4000cd/m2，设计车速仍按学号对应的车速，不对照明灯具选型。图示出亮度曲线。5. 所有双号的学生还进行以下设计：隧道施工方法、初期支护施工作业、二次衬砌，要求图示 出围岩衬砌图、施工方法图等。6图纸要求（对所有学生）：图的比例尺为1:501:100，图例见样图。7. 鼓励采用计算机绘图，鼓励多出图纸（完成基本任务外），如车行横通道、紧急停车带断面设计图、隧道开挖工序图等。8. 若发现设计有抄袭现象，设计成绩按0 分计。六、设计成果1. 设计说明书格式统一采用 A4 大小的纸张手写。封皮统一，且第二页含指导教师评语。2. 内容必须充实，说明书页数不少于 20；字体工整，