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1、本科生课程设计课程名称 隧道工程 学 部 理工农学部 目 录第一部分 隧道主体结构设计任务书1一课程设计题目1二适用专业、班级、时间1三课程设计目的及任务1四设计方法与步骤5五时间及进度安排5六建议参考资料5第二部分 隧道主体结构计算书62.1 建筑限界62.1.1 一般规定62.1.2 隧道总体设计原则62.1.3 隧道设计技术标准62.1.4 隧道建筑限界图72.2 内轮廓图确定82.3 隧道洞口的设计92.3.1 洞门形式的选择92.3.2 洞门构造要求92.3.3 验算满足条件102.3.4 洞门结构设计计算102.4 初期支护设计142.4.1 支护形式的选择及参数确定142.4.2
2、 级围岩的初期支护设计152.4.3 初期支护设计及验算172.5 二次衬砌的计算252.6施工组织设计262.6.1编制说明262.6.2工程概况262.6.3工程特点、难点及施工措施272.6.4施工总体部署272.6.5 施工组织机构282.6.6 施工组织流程29附图301、 建筑限界图、内轮廓图302、 洞口立面图303、 洞口侧面图304、 复合式衬砌断面布置图30参考I类#第一部分 隧道主体结构设计任务书一课程设计题目隧道主体结构设计二适用专业、班级、时间 张家界学院学院建筑工程专业三课程设计目的及任务（一）设计目的：通过本设计掌握：建筑限界和内轮廓图；隧道洞口的设计；隧道洞身的
3、设计及二次衬砌的验算；施工组织设计。（二）设计任务：1.设计资料（1）隧道总体概况 已知隧道为山岭两车道公路隧道，示意简图如图1.1所示。整个隧道原本分为左右线，并且左右线都为相向施工，但本次课程设计只要求设计单洞单向施工到达贯通位置的情况，只要求设计主洞的一般断面，不要求设计紧急停车带与横洞等附属洞室。隧道采用新奥法理念施工，隧道采用复合式衬砌，设计使用年限为100年。图1.1 隧道示意图表1.1 不同的围岩级别文中简写表示意义围岩情况描述级级围岩砂岩，岩体较完整，块状结构级级围岩页岩，岩体局部破碎，层状结构级级围岩砾岩，岩体破碎，泥质胶结表1.2 围岩计算参数围岩级别重度（kN/m3）弹性
4、抗力系数（MPa/m）变形模量（GPa）泊松比内摩擦角（）粘聚力（MPa）级围岩251200200.3501.5级围岩2350060.35390.7级围岩2020020.45270.2表1.3 不同的设计行车速度文中简写表示意义速A设计行车速度为100km/h速B设计行车速度为80km/h速C设计行车速度为60km/h表1.4 不同的隧道设计长度文中简写表示意义长A表示隧道设计长度1500m长B表示隧道设计长度2500m长C表示隧道设计长度3500m注：洞口段可选为40m长(2)隧道洞口段 依据规范设计洞门并对洞门挡土墙进行验算。洞门挡土墙的倾斜度与嵌入基底深度根据规范选定。图1.2 埋深示意
5、图表1.5 不同的洞口段埋深文中简写洞口段埋深（m)洞口A2.5洞口B3.5洞口C4.5(3)隧道洞身段 根据围岩级别与隧道洞身段埋深计算围岩压力，根据公路隧道设计规范185页的荷载分担比例表，确定初期支护与二次衬砌的荷载分担比例。根据规范选定初期支护与二次衬砌的设计参数。表1.6 不同的洞身段埋深文中简写隧道洞身段埋深（开挖轮廓线拱顶至地表的距离）洞身A15m洞身B30m洞身C50m洞身D70m洞身E90m洞身F120m(4)验算二次衬砌的强度 目前数值模拟软件已经广泛应用于隧道设计中，确定二次衬砌的设计参数后，最好用某一种数值模拟软件计算二次衬砌的内力，进一步验算二次衬砌所有截面的强度。由
6、于本次课程设计时间短，没有足够的时间学习数值模拟软件，因此下面假定已经计算出了二次衬砌的内力（二次衬砌的设计参数与荷载不同，计算出来的内力也不同），同学们按照图中指定的截面，验算二次衬砌在这一截面的强度，目的是掌握计算原理与思路。图1.3 二次衬砌验算指定截面(注：你设计的二次衬砌可能有仰拱也可能无仰拱，但不影响这里的验算)表1.7 不同截面的二次衬砌内力 文中简称轴力(kN)剪力(kN)弯矩(kNm)截面A-2506-64-43截面B-208614526截面C-2823-5110(5)施工组织设计 施工组织设计包括施工方法、各工序施作时机、人员配备、主要材料、机械设备、进度计划等。每个人的隧
7、道围岩级别、隧道埋深与隧道长度等不同，因此制定的隧道施工组织设计也应不同。2.设计工作及要求每个人针对的工程情况均有不同之处（详见下表），自己只做自己对应的工况，不要抄袭别人的设计。表1.8 设计分组情况一览表学号设计工况1，16，31，46级速C长A洞口A洞身A截面A2，17，32，47级速B长C洞口B洞身B截面B3，18，33，48级速A长C洞口C洞身C截面A4，19，34，49级速C长A洞口A洞身D截面C5，20，35，50级速B长B洞口C洞身E截面B6，21，36，51级速C长C洞口B洞身F截面C7，22，37，52级速A长B洞口B洞身B截面A8，23，38，53级速A长A洞口A洞身C
8、截面A9，24，39，54级速B长A洞口C洞身D截面B10，25，40，55级速C长C洞口B洞身E截面C11，26，41，56级速A长B洞口C洞身F截面A12，27，42，57级速C长A洞口A洞身A截面C13，28，43，58级速B长B洞口C洞身C截面B14，29，44，59级速C长C洞口A洞身A截面C15，30，45，60级速B长B洞口B洞身B截面B每位同学均应根据上表的分组名单与对应设计时速完成本设计，应完成的设计工作包括： （1）根据隧道概况，选择隧道限界，确定隧道内轮廓尺寸，绘制隧道建筑限界图及内轮廓图。（2）设计隧道洞门（如采用端墙式洞门、翼墙式洞门等），并验算洞门挡土墙，绘制隧道洞
9、门立面图与侧面图。（3）计算隧道洞身段的围岩压力，根据公路隧道设计规范185页的荷载分担比例表，确定洞身段初期支护与二次衬砌的荷载分担比例。根据规范选定洞身段初期支护与二次衬砌的设计参数，绘制洞身段复合式衬砌横断面布置图。 （4）验算指定截面的二次衬砌强度，如果强度不合格，指出应采取的措施。 （5）编制施工组织设计，内容既包括进洞方法与超前支护措施，也包括洞身段的施工方法、各工序施作时机、人员配备、主要材料、机械设备、进度计划等。3.图纸要求 采用3号图纸，比例自行确定。4.应提交的设计成果 应提交给指导老师的设计成果包括： （1）设计说明书一份，包括前述应完成设计工作的各项内容，内容详细充实
10、，能体现出设计的具体过程，写明设计参数的选择依据，特别要详细写明洞门挡土墙验算、围岩压力计算、二次衬砌截面强度验算等计算过程。 （2）设计图纸一套，包括前述应完成设计工作的各项图纸，要求线条清晰、整洁美观，符合有关制图规范及比例要求。图纸首先采用计算机CAD绘制，然后一律采用A3图纸打印出来上交。四设计方法与步骤（1）根据隧道概况，选择隧道限界，确定隧道内轮廓尺寸，绘制隧道建筑限界图及内轮廓图。（2）设计隧道洞门（如采用端墙式洞门、翼墙式洞门等），并验算洞门挡土墙，绘制隧道洞门立面图与侧面图。（3）计算隧道洞身段的围岩压力，根据公路隧道设计规范185页的荷载分担比例表，确定洞身段初期支护与二次
11、衬砌的荷载分担比例。根据规范选定洞身段初期支护与二次衬砌的设计参数，绘制洞身段复合式衬砌横断面布置图。 （4）验算指定截面的二次衬砌强度，如果强度不合格，指出应采取的措施。（5）编制施工组织设计，内容既包括进洞方法与超前支护措施，也包括洞身段的施工方法、各工序施作时机、人员配备、主要材料、机械设备、进度计划等。五时间及进度安排1.布置设计内容及准备相关参考书、设计规范： 0.5天 2.建筑限界和内轮廓图： 0.5天 3.洞口设计： 1天 4.洞身设计： 1天 5.二次衬砌验算及施工组织设计： 1.5天 6.完成设计说明书及相关图纸： 0.5天六建议参考资料1.隧道工程，陈秋南. 北京：机械工业
12、出版社，2014.2. 公路隧道设计细则JTG/T D70-2010，中华人民共和国交通运输部，北京：人民交通出版社，2010.3. 公路隧道设计规范JTG D70-2004，中华人民共和国交通部，北京：人民交通出版社，2004.4.公路隧道施工技术规范JTG F60-2009，中华人民共和国交通运输部，北京：人民交通出版社，2009.5.铁路工程设计技术手册-隧道，北京：中国铁道出版社，1995.6交通隧道工程，彭立敏. 长沙：中南大学出版社，2003.第二部分 隧道主体结构计算书2.1 建筑限界2.1.1 一般规定隧道设计应满足公路交通规划的要求，其建筑限界、断面净空、隧道主体结构以及通风
13、、照明等设施，应按公路工程技术标准进行设计。当近期交通量不大时，可采取一次设计分期修建。2.1.2 隧道总体设计原则（1）隧道设计遵循充分发挥隧道功能，安全、经济建设隧道的基本原则。设计中有完整的勘测、调查资料，综合考虑地形、地质、水文、气象和交通量及其构成，以及营运和施工条件，进行多方案的技术、经济、环保比较，使隧道设计符合安全实用、质量可靠、经济合理、技术先进的要求。（2）隧道主体结构按永久性建筑设计，具有规定的强度、稳定性和耐久性；加强隧道支护衬砌、防排水、路面等主体结构设计与通风、照明、供配电、消防、交通监控等营运设施设计之间的协调，形成合理的综合设计。对有关的技术问题开展专项设计和研究。（3）隧道土建设计体现动态设计与信息化施工的思想，制定地质观察和监控量测的总体方案。（4）隧道设计贯彻国家有关技术经济政策，积极慎重地采用新技术、新材料、新设备。（5）隧道设计必须符合国家有关国土管理、环境保护、水土保持等法规的要求。注意节约用地，保护农田及水利设施，尽量保护原有植被，妥善处理弃渣和污水。2.1.3 隧道设计技术标准（
