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1、目 录第一章 绪论11.1国内发展现状11.2 隧道的工程概况21.2.1 工程概况21.2.2 气象特征21.2.3地层岩性21.2.4水文地质条件31.2.6工程地址条件评价41.3 设计原则及有关技术指标41.4设计遵循的规范6第二章 隧道洞口位置及形式选择72.1洞门位置选择：72.1.1.根据地形条件选择洞口位置：72.1.2.根据地质条件选定洞口位置：72.2洞门形式的选择：82.3洞门确定：8第三章 隧道洞门设计及强度、稳定性检算103.1洞门设计：103.2洞门稳定性及强度检算：103.2.1进出口洞门的检算：进口采用带耳墙式洞门10第四章 隧道洞身设计及配筋134.1 级围岩
2、隧道洞身设计及配筋134.1.1荷载计算134.1.2内力计算144.1.3配筋计算及检算174.2 级围岩隧道洞身设计及配筋224.2.1荷载计算224.2.2内力计算234.2.3 配筋计算及检算254.3 级围岩隧道洞身设计及配筋314.3.1荷载计算314.3.2内力计算324.3.3配筋计算及检算33第五章 隧道施工组织设计395.1隧道概述：395.1.1资料依据：395.1.2施工准备工作405.2施工方法：405.2.1施工方法选择的原则405.4 弃碴处理42第六章 隧道工程数量计算436.1 进口开挖：436.2 出口挖方44I第一章 绪论1.1国内发展现状实现高速铁路隧道
3、修建技术的创新与突破，是当前中国铁路技术进步的重要课题之一。截至2015年底，我国已成功修建了7500多座、总长超过4300 km的铁路隧道，隧道数量和总长度均居世界前列。“十二五”期间，我国将修建超过3000km的铁路隧道，其中客运专线隧道超过1000km。现阶段正是我国大力修建高速客运专线的时候,在建的有哈大线、京沪线、合武线、石太线、郑西线、武广线等。我国现阶段对于铁路隧道的研究虽然已经走在了世界的前列，但是要与日本的青函隧道（目前世界最长的铁路隧道，全长53.9km，海底长度23.3km）和英法海底隧道（世界第二长的铁路隧道，长度50.5km，海底长度37.9km）相比我国还有一定的差
4、距。对于隧道的设计与计算理论的发展，其中支护结构体系是隧道设计的最重要的组成部分，多年来，隧道支护体系系统的设计经历了结构从单一到多样，计算从简到繁，从经验设计逐步上升到理论分析等阶段。新奥法（NATM）的出现将喷锚支护的作用提高到一个新的理论高度，并迅速在各项地下工程中广泛采用。我国在20世纪60年代中期开始采用以后，逐渐取代了耗费大量木材的木支撑。我国又在70年代末，开始用格栅或钢拱支撑加喷混凝土以提高支护的强度和刚度。随着不良地层施工技术的发展，小导管注浆等超前预支护和地层加固技术已广泛应用。意大利、日本等国把管棚、旋喷拱、预支护（预切槽）称作先进的预支护技术。管棚在我国已经成功推广，旋
5、喷拱和预切槽正在研究实验阶段。1.2 隧道的工程概况1.2.1 工程概况隧址位于榜山镇林美村与后塘村之间，属低山丘陵地貌，地形起伏较大，相对高差达201.1m；自然坡度为10-15度，偶见陡坡，植被发育。1.2.2 气象特征测区属亚热带海洋性季风气候，常年气候温和湿润，阳关充足，雨水充沛，年平均气温约21.2，年平均降雨量1763.90mm，四至九月暴雨较为集中，为汛期，降雨量占全年的70%-80%，沿线各地每年不同程度地受台风袭击，7-9月台风威胁最大。1.2.3地层岩性区内地层由新到老依次出露有：第四系全新统坡残积层（Q4dl+el)，下伏燕山早期侵入花岗闪长岩（52（3），各地层分述如下
6、：粉质黏土（Q4dl+el)：褐黄色、灰黄色，硬塑，成份以黏粉粒为主，含有15%中粗砂，黏性一般。主要分布在隧道区域表层，属级普通土，C组填料。花岗闪长岩W4（52（3）：全风化，褐红色、灰黄色，原岩结构已破坏，岩芯呈土柱状，矿物以长石、石英为主、含少量黑云母，除石英矿物外，其他矿物基本分化成黏土状，遇水易软化、崩解，属级硬土，C组填料。花岗闪长岩W3（52（3）：强风化，灰黄色、灰褐色，中粒结构，块状构造，主要矿物成分由石英、长石、角闪石及少量黑云母等组成，裂隙很发育，岩芯呈碎块状，锤击易碎，属级软石，A组填料。花岗闪长岩W2（52（3）：弱风化，灰白色，中粒结构，块状构造，岩质新鲜，成分以
7、长石、石英、角闪石为主，岩体裂隙较发育，岩芯呈柱状，锤击声较脆，较难碎，岩体完整程度为较破碎，属级次坚石，A组填料。1.2.4水文地质条件（1）地表水测区地表水主要为冲沟水，多为季节性冲沟，主要接受大气降水补给，地表水多沿沟槽排泄，沟槽内地表水流量随季节变化，雨季时较大，可增大数倍。（2）地下水地下水主要为第四系孔隙水和基岩裂隙水。测区表层第四系覆盖层较薄，以粉质黏土为主，第四系孔隙潜水不发育，并且随季节动态变化大，由地表水补给；地下水主要为基岩裂隙水，赋存于花岗闪长岩的裂隙中，主要接受大气降水及地下水侧向补给，水量变幅较大，由于上覆粉质黏土为较好的隔水层，地形坡度较大，大气降水多沿坡面往下径
8、流，入渗水量较小，基岩裂隙水发育程度受基岩风化程度、裂隙发育程度、裂隙贯通性的影响，全风化岩属弱含水层，富水性差，强风化岩和弱风化岩的导水性和富水性主要受构造裂隙控制，具各向异性，总体地下水量不大。地下水运动主要受地形、地貌控制。（3）水化学特征及其侵蚀性测区段内采取地下水进行水质简分析，水质类型为HCO3-SO42-Cl-Na+Ca2+型，水质呈弱酸性，根据铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定（铁建设2005157号），在环境作用类别为氯盐环境和化学环境环境时，地下水对钢筋混凝土具有侵蚀性。（4）隧道涌水量预测采用大气降水入渗法预测隧道涌水量。大气降水入渗法：Q=2.74 FaW式中：W隧址区多
9、年平均降水量（mm），本地区为1763.9mm。F隧道通过各含水岩体地段的渗入补给面积（km2）, 本隧道集水面积为1.1083 km2。a入渗系数（根据含水岩组岩性、入渗能力取地区经验值，凝灰熔岩类取0.15。Q涌水量（m3/d）隧道正常涌水量为：Q=2.74 FaW=2.741.10830.151763.9=2409.78（m3/d）1.2.6工程地址条件评价隧道洞身主要穿越燕山早期侵入花岗闪长岩，总体上岩体节理、裂隙一般发育，侧壁基本稳定。局部地段岩体较碎，裂隙发育，可能发生掉块，岩崩等病害，裂隙发育段有利于地下水的聚居，隧道施工中可能出现涌水，其中DK9+310DK9+420为小凹槽，
10、为雨水重要汇集排泄区域，凹槽最低埋深约22.3m，地面横坡约23%。地表植被较发育岩层，岩土层强度较低，遇水可能发生软化，崩解，工程地质条件一般。1.3 设计原则及有关技术指标(1)主要构件的使用年限为100年。根据承载能力极限状态和正常使用极限状态的要求，采取有效措施，保证结构刚度、强度，满足结构耐久性要求(2)根据工程地质和水文地质条件，结合周围地面建筑物，地下构筑物状况，通过对技术、经济、环保及使用功能的综合比较，合理选择结构形式。(3)结构设计应满足施工、运营、环境保护、防灾等要求。(4)结构的净空尺寸除应满足建筑限界要求外，尚应考虑施工误差、测量误差、结构变形和沉陷等因素。(5)断面
11、形状和衬砌形式应根据工程地质及水文地质、埋深、施工方法等条件，从地层稳定、结构受力合理和环境保护等方面综合确定。(6)隧道结构按结构“破损阶段”法，以材料的极限强度进行设计。(7)施工引起的地层沉降应控制在环境条件允许的范围内。(8)隧道建设应尽量考虑减少施工中和建成后对环境造成的不利影响。(9)设计中除参照毕业设计指导书外，尚应符合铁路隧道设计规范或地铁设计规范等相关国家现行的有关强制性标准的规定。(10)隧道主体工程等级为一级、防水等级为二级，耐火等级为一级。(11)隧道结构的抗震等级按二级考虑，按抗震烈度8度设防。(12)结构设计在满足强度、刚度和稳定性的基础上，应根据地下水位和地下水腐
12、蚀性等情况，满足防水和防腐设计要求。当结构处于有腐蚀性地下水时应采取抗侵蚀措施，混凝土抗侵蚀系数不低于0.8。(13)在永久荷载基本荷载组合作用下，应按荷载效应标准组合并考虑长期作用影响进行结构构件裂缝验算。二类环境混凝土构件的裂缝宽度(迎土面)应不大于0.2mm，一类环境(非迎土面及内部混凝土构件)混凝土构件的裂缝宽度均应不大于0.3mm。当计及地震、人防或其它偶然荷载作用时，可不验算结构的裂缝宽度。(14)混凝土和钢筋混凝土结构中用混凝土的极限强度应按采用。区间隧道衬砌采用钢筋混凝土时其混凝土强度不应低于C30。 (15)喷射混凝土强度等级不得小于C20。C20喷射混凝土的极限强度可采用：
13、轴心抗压15MPa，弯曲抗压18MPa，抗拉1.3MPa，弹性模量为22GPa。喷射混凝土与地层的粘结力不低于0.5MPa。(注：喷射混凝土的强度等级指采用喷射大板切割法，制作成边长为10cm的立方体试块，在标准实验方法所得的极限抗压强度乘以0.95的系数；喷射混凝土与地层的粘结强度可采用预留试件拉拔法或钻心法。)1.4设计遵循的规范(1)地下铁道设计与施工陕西科学出版社(2)地铁设计规范（501572003）(3)混凝土结构设计规范（GB500102002）(4)铁路隧道设计规范（TB100032001）(5)建筑结构荷载规范（GB50009-2001）(6)铁路工程抗震设计规范（GB 50
14、111-2006)第二章 隧道洞口位置及形式选择2.1洞门位置选择：一般应依据具体工点的地形、地质、水文等条件，结合工程施工安全、环境保护要求、洞口相关工程加以全面研究，综合比较其经济、技术上的合理性和安全性。同时注意在城镇附近或与公路交叉的地段应与周围景观和交叉方式相协调。2.1.1.根据地形条件选择洞口位置：隧道进出口线路中线应力求与地形等高线相垂直。（以减少工程量，有利于施工）。当斜交角较大时，且岩层整体性较好、无不良地质现象时，可采用斜交进洞，松散地层中不宜采用斜交洞口。傍山隧道洞口，靠山一侧边坡较高时，看是否有塌方、落石病害发生，如有应早进洞或接长明洞；对堑坡外自然坡面的稳定性要认真
15、调查（必要时防护），特别注意洞口段的地层情况及覆盖厚度（是否受偏压）。防止坍顶和破坏山体的稳定。在漫坡地形选择洞口时，考虑洞外路基填、挖方情况，排水条件、有利于快速施工条件。结合少占农田，改土造田等要求。隧道位于城镇、风景区附近时，尽量少做长拉沟进洞，可适当延长明洞为宜。桥隧紧接，应考虑洞口与桥跨布局，结构处理的整体性，不能忽视桥隧工程施工相互干扰的因素。2.1.2.根据地质条件选定洞口位置：洞口位置应选择在坡面稳定、地质条件较好、无不良地质现象处。不应在山体不稳或有明显偏压、滑坡、崩坍、松散堆积体、泥石流沟等地段进洞。当岩层倾斜，层理、片理结合很差或存在软弱结构面时，不宜大挖，避免斩断岩脚，以防止顺层滑动或塌方。宜尽量早进洞或设明洞引进。不能避开堆积层进洞时（不宜采用清方的办法缩短洞口）必要时接长明洞。洞口为软岩或软硬岩互层时，应适当降低边仰坡高度，以减少风化暴露面，同时对软岩坡面可作适当的防护。2.2洞门形式的选择：洞门形式
