桥梁隧道毕业设计.doc

课 程 设 计题目：* * *隧道综合设计级 别 *级 专 业 地下工程与隧道 系（部） * * * * * 姓 名 * * * 指导教师 * * * * 年 * 月 * 日 * * *隧道综合设计内容摘要：本设计按照“新奥法”施工的要求，对*隧道进行了综合设计。主要内容包括：路线方案的拟定比选、隧道横纵断面设计、隧道衬砌结构设计、路基路面防排水及管线沟槽设计以及施工组织设计，并进行了隧道二次衬砌的结构计算，同时还完成了隧道通风、照明的计算及设计。关键词： 隧道 新奥法 防排水 衬砌结构 通风 照明 监控测量 结构计算 目 录1、概况41.1工程概况 41.2隧道设计依据 41.3设计标准 41.4地形地貌、地质、地震情况 41.5水文、气象 51.6交通情况 51.7水 51.8供电 51.9通信 51.10技术标准 52、总体设计 62.1隧道位置选择 62.2隧道线形设计 62.3隧道横断面设计 62.4洞口设计 72.5建筑材料 73、衬砌设计 8 3.1衬砌类型 83.2衬砌基本尺寸拟定 83.3 衬砌设计 84、隧道运营设施及其设计 94.1通风设计 94.2照明设计 104.3消防 105、隧道施工组织 105.1隧道概况及施工部署 105.2施工方案 11 5.3隧道施工前的准备工作 126、隧道施工测量与监控测量126.1隧道施工测量 126.2施工监控量测 127、隧道开挖施工13 7.1洞门 137.2明洞施工方案 147.3爆破设计 157.4道路施工的除渣运输 168、隧道衬砌施工 178.1隧道衬砌一般规定 178.2衬砌类型 178.3超前支护 178.4初期支护 178.5二次衬砌 199、隧道施工防排水 22 9.1洞内施工排水 229.2结构防排水 229.3防排水施工 2310、隧道施工期间的通风2311、洞内路面及其它附属2511.1路面基层施工2511.2附属工程2512、设备、人员、材料、工期计划2613、安全、保障措施2913.1安全保证措施2913.2质量保证措施3014、环境保护措施3515、致谢 3616、参考文献381、 概况1.1、工程概况 六盘山隧道为高速公路隧道，为绕城高速的重点工程。工程所在地为中深切割中高山地貌区，相互交错地带，山势较高，沟壑纵横，高山河谷交错分布。在本设计中洞门采用了削竹式洞门，以达到美观的要求。隧道衬砌结构设计主要采用“新奥法”复合式衬砌，洞口段采用明洞开挖，并进行超前支护及整体衬砌。隧道通风采用射流式纵向通风，并配置10组20台直径1120的风机，照明采用钠光灯照明。施工方面，采用全断面一次光面爆破，并进行科学施工管理。该隧道拟设计为单洞双向隧道，入口桩号ZK116+15+ZK116+505；隧道全长：490m，纵坡类型：单向坡；坡率：2.2%；无超高；洞门形式：削竹式洞门；隧道行车道宽度按照设计行车速度100km/h考虑。1.2、隧道设计依据公路隧道设计规范（JTGD702004）公路工程技术规范（JTJ00188）锚喷混凝土支护技术规范（GBJ8685）公路隧道通风照明设计规范1.3、隧道设计标准 全线按公路工程技术标准（JTGB012003）中规定标准建设，按设计车速100km/h。 1.4地形地貌、地质、地震情况本工程地势西北高，东南低。区内高山、深谷、丘陵、盆地依次分布，错落相间，海拔高程8003600米。项目所在地为中深切割中高山地貌区，相互交错地带，山势较高，沟壑纵横，高山河谷交错分布。1.5水文、气象 项目所在区多年平均气温为11.214.5，极端最高气温35.540，极端最低气温-8.1-16.7，降雨量487.2620.0毫米，降雨多集中在79月，无霜期207228天。 项目地表河流多年平均流量为5.98m3/s，多年平均最小流量0.5 m3/s，多年平均最大流量270 m3/s。1.6交通情况 本段所在区域公路交通网很发达，现有交通均可用于筑路材料等运输，但部分道路建设标准较低，作为施工运输道路尚须与有关部门协商。1.7水 沿线山溪、小型水库、池塘等分布较多，可就近取水。大潮及旱季砼工程施工用水需检验合格方可使用。附近基本有自来水设备，可供应生活用水。 1.8供电 沿线村庄密集，电力线、网分布齐全，施工时与有关部门协商后可就近利用。同时配备大型发电设备，以满足电力短缺时施工需要。1.9通信 沿线村庄可引接通信线路。1.10技术标准 1.10.1、隧道按规定的远景交通量设计，采用单洞双向隧道 1.10.2、远景设计交通量：5000辆/h 1.10.3、隧道设计车速：100km/h 1.10.4、隧道建筑限界 根据公路工程技术标准（JTGB012003）规定确定： 行 车 道： W2×3.0m 路 缘 带： S2×0.5m 检 修 道： J 1.00m 限界净高： 5.00m 隧道净高： 6.92m2、总体设计 2.1隧道位置选择 本工程地势西北高，东南低。区内高山、深谷、丘陵、盆地依次分布，错落相间，海拔高程8003600米。隧道位置选择在中高山地貌区，相互交错地带。2.2隧道线形设计 本隧道线形以直线为主。2.3隧道横断面设计 隧道横断面设计主要是对隧道净空的设计。隧道净空是指隧道衬砌的内轮廓线所包围的空间。隧道净空是根据“建筑限界”确定的。“限界”是一种规定的轮廓线，这种轮廓线以内的空间是保证车辆安全运行所必需的。是建筑物不得侵入的一种限界。公路隧道建筑限界包括车道、路肩、路缘带等的宽度及车道的净高。公路隧道横断面设计，除满足隧道建筑限界的要求外，还应考虑洞内路面排水检修、通风照明、消防、内装监控等设施的所需空间，还要考虑仰坡曲率的影响，并根据施工方法确定出安全经济合理的断面形式和尺寸。根据公路工程技术标准的规定，按双向双车道隧道设计，其行车道宽度3.0*2米,隧道的有效净宽9.00米,有效净高5.0米。在满足上述净空限界标准的前提下，根据电缆槽和检修道的设置对空间的需求及照明、衬砌结构受力的合理性和开挖面积最小等条件，经过对各种衬砌内轮廓形式和参数的优化，最后选择了净宽9.64米,有效净宽9.00米,净高6.92米,有效净高5.0米的单心圆拱形式。横断面采用复合式衬砌。路面采用人字坡，坡度2.2%，路面两侧设纵向排水沟，路基中心设中心排水沟。隧道右侧检修道沟槽设电力电缆槽，左侧设通讯信号电缆槽。2.4洞口设计 根据地形条件，结合防排水要求，以“早进洞，晚出洞”为原则确定洞口位置，由于三车道隧道跨度大，净空高，一般情况下成洞面处边坡及仰坡高度接近20m，为了保证边仰坡的稳定，尽量恢复洞口自然景观，洞口段均设一段明洞。 该隧道采用明洞出洞，洞门上部无回填土石，荷载较小，且对洞门下部地基进行了土石置换，灰土回填夯实处理加固，地基承载力较好，故明洞洞门按照构造要求设计，不需进行洞门计算及验算。2.5建筑材料根据公路隧道设计规范，所选取的建筑材料项目为：（1）明洞衬砌，钢筋混凝土二次衬砌及洞内沟管采用混凝土，素混凝土二次衬砌采用混凝土，初期支护采用喷射混凝土，仰拱回填采用混凝土。混凝土标号根据公路隧道设计规范选用。（2）直径d<12mm的钢筋，直径d12mm的钢筋及锚杆；钢拱架；注浆钢管及长管棚。上述四种钢材根据公路隧道设计规范选用。（3）防水层选用400g/m2无纺布与1.2mm厚改性LDPE防水板复合而成。3、衬砌设计 3.1衬砌类型 衬砌类型采用复合式衬砌。复合式衬砌是指外层锚喷作初期支护，内层用模筑混凝土作二次衬砌的永久结构，两层间可根据需要设置防水层。复合式衬砌可用于各种围岩。 3.2衬砌基本尺寸拟定隧道衬砌内轮廓的形状及尺寸的确定，应根据隧道建筑限界、结构受力条件、施工、营运等方面的要求全面考虑，力求经济合理。3.3 衬砌设计隧道的衬砌设计采用工程类比设计、理论计算以及现场监控量测三种途径相结合的办法进行具体操作。在工程类比法中介绍比较相似隧道的衬砌类型和方案；预支护指预先设于隧道轮廓线以外一定范围内的支护或与开挖面后方的支护的共同组成的支护系统，是有效的辅助施工措施。可以在隧道开挖后至洞顶支护结构产生支护作用前的时段内，支承临空的岩体，从而维持开挖面的围岩稳定。超前锚杆设计超前锚杆又称斜锚杆，是沿隧道纵向在拱上轮廓线外一定范围内向前上方斜插角，或者沿隧道横向在拱脚附近以下方倾斜一定外插角的密排沙浆锚杆。前者为拱部超前锚杆，后者称为边墙超前锚杆。拱部超前锚杆用支托拱上部临空面的围岩，起插板作用。边墙超前锚杆在我们采用的先拱后墙法开挖边墙的过程中，将起拱线附近岩体所承受的较大拱部荷载传递至深部围岩，从而提高了施工中的围岩稳定性。超前锚杆设计锚杆参数按经验选取 （1）锚杆直径：III级围岩为1822mm，级围岩为2024mm。 （2）锚杆长度：一般为35m，与钻孔机具的钻眼能力和开挖工序循环进尺相配合，拱部超前锚杆纵向两排之间应重叠1m以上的水平搭接段。 （3）锚杆间距：III级围岩为4060cm，级围岩为3050mm。 （4）锚杆外插角：拱部III级围岩为5°30°，IV级围岩拱部为10°20°；墙为10°30°。填充砂浆标号200号，并选用早强砂浆。4、隧道运营设施及其设计 4.1通风设计 六盘山隧道为单洞双向隧道，入口桩号ZK116+15+ZK116+505，隧道全长：490m；坡率：2.2%；平均海拔2200米,设计行车速度100km/h,设计高峰小时交通量5000pcu/h,通风段面积60.66,当量直径9米。通风控制： （1）正常状态：CO275ppm;烟雾浓度VI0.0075m-1(透过率47.5%); （2）阻滞状态：20min内CO300ppm； （3）火灾发生时风机采用紧急状况进行排烟，洞内纵向风速2.5m/s。 在综合考虑隧道所处的自然条件、交通量、车辆状况、工程造价、维修保养费以及车辆行驶的活塞风作用下，通过计算确定在设计行车速度状态下，需要机械通风。4.2照明设计 为有效解决隧道进出口的“黑洞”“白框”效应，使行车更加安全、舒适，根据公路工程技术标准对于长度大于100米的隧道应该设置照明系统。隧道照明应该综合考虑环境条件、交通状况、土建结构设计、供电条件、建设及营运费用等。本隧道照明系统包括入口段照明、中间段照明、接近段减光设施、应急照明、洞外照明等五个部分。隧道各段长度及所需亮度、灯具布置列如下表：区段灯具瓦数(W)光通量（lm）间距（m）长度（m）灯具台数A入口段100100009455组10台中间段100100002040020组40台B入口段100100009455组10台4.3消防灭火器，50米一处，两个一组，设于消防栓箱中。5、隧道施工组织5.1隧道概况及施工部署本隧道拟采用进口单向掘进，在对隧道所处地理位置、地形、地貌实地调查后，本着“因地制宜、节约投资、少占耕地、保护生态环境、满足施工工艺要求、保证工程质量和工期的原则”进行隧道洞口场地布置。 本隧道施工场地在隧道进口两侧位置展开。电动空压机、发电机布置在洞门右侧。水池布置在进口以上40米处。 在洞口设置材料库、临时材料堆置场、钢筋棚、防水卷材焊接场、运输设备停放地等。施工场地四周设排水沟，洞口路堑地段两侧排水沟与洞口门上方天沟形成闭合排水系统。弃碴场因利用当地采矿后的深坑，在达到地表面之前暂不作任何处理，若弃碴量超过地表面后设弃碴场挡土墙；施工污水经过处理达标后排放。5.2施工方案 采用新奥法施工，风枪钻孔，光面爆破开挖；进口采用无轨运输，横洞向进、出口两个工作面、出口及平导采用有轨运输，全自动液压衬砌台车全断面泵送砼衬砌。施工支护采用锚、网、喷支护，喷射砼采用湿喷工艺。洞外设砼自动计量拌合站，砼轨道输送车运输。施工工序说明：第1部：开挖部后及时进行上台阶喷、锚、网系统支护，架设钢架并复喷砼至设计厚度，形成较稳定的承载拱。第2部：在滞后部36m后开挖部，并进行下导初期支护。第3、4部：及时施作仰拱砼、填充混凝土，及早封闭成环。第5部：根据围岩量测结果，适时施作二次衬砌。5.3隧道施工前的准备工作 在隧道进口端设砼拌合站、钢材堆放及加工场、机修厂、污水处理池、配电房、值班房、空压机房、工地试验室、材料库等生产设施及生活区布置。6、隧道施工测量与监控测量6.1隧道施工测量 采用激光准直仪或激光断面仪辅助快速测设炮眼位置，修正断面轮廓。 6.2施工监控量测 现场监控量测是复合式衬砌设计、施工的核心技术之一。通过施工现场监测可以掌握围岩和支护在施工过程中的力学动态及稳定程度，保障施工安全，为评价和修改初期支护参数，力学分析及二次衬砌施作时间提供信息。6.2.1、围岩初始应力场测试在隧道开挖过程中选择有代表性的地段采用钻孔应力解除法进行地应力测试，分析对支护衬砌结构的影响，以修改预设计和指导施工。6.2.2、隧道变形量测通过洞内收敛量测来监控洞室稳定情况和评价隧道变形特征。该项目为主要量测项目，包括净空收敛量测、拱顶下沉量测、围岩内部位移量测。6.2.3、应力-应变量测采用应力、应变盒、测力计等监测钢拱架、格栅支撑、锚杆和衬砌受力变形情况，进而检验和评价支护效果。6.2.4、围岩稳定性和支护效果分析通过对量测数据的整理和回归分析，找出其内在的规律，对围岩稳定性和支护效果进行评价，然后采用位移反分析法，反求围岩初始应力场合围岩综合物理力学参数，与实测结果进行对比、验证。7、 隧道开挖施工7.1洞门隧道进出口均为明挖段。洞门施工：采用挖掘机挖装，自卸汽车运输，人工配合刷坡，石质地段以松动爆破，洞门施工工序：洞门施工放样洞门基础开挖洞门端墙浇筑砼与背墙回填做洞顶排水沟及边仰坡防护。洞口边仰坡施工：洞口施工前做好洞口边坡截水沟，截水沟中心线距边仰坡开挖边缘不小于5m，截水沟施作完毕后自上而下进行边仰坡开挖，按设计坡度整修到位，并分层进行边仰坡临时防护，以防危岩风化，雨水渗透而坍塌。边仰坡采用锚杆，挂钢筋网、喷砼防护。 洞门施工尽量避开雨季和低温天气，确保施工质量，当无法避开低温期施工时，采取遮盖保温措施。开挖后的坡面应达到稳定，平整，美观的要求。端墙应在土石方开挖后及时完成，基础超挖部分应与基础同级混凝土和基础同步浇筑，端墙及挡，翼墙的开挖轮廓面应符合设计要求。拱墙应与洞内相邻拱墙同时灌注。端墙的泄水孔应与洞外排水系统及时连通。7.2明洞施工方案7.2.1明洞施工顺序洞口段设明洞，明洞采用明挖法施工。具体施工顺序：测量放线排截水沟施作边仰坡开挖、支护（锚网喷支护及抗滑桩施工）基底处理仰拱、填充施工拱墙衬砌明洞防水层施工洞顶回填。见“明洞施工工艺流程框图”。洞门装饰下一循环施工施工准备洞口土石方分层开挖临时防护下部基础竣工验收合格下部基础竣工验收合格开挖换填坡面明洞边墙、拱部施工护面墙施工临时排水设施墙背敷设防水层坡面防护、永久排水设施明洞仰拱砼施工基底换填砼养护明洞背回填粘土隔水层砼养护收集分析判断反馈上报确定施工方案隧道施工正常异常正常异常3050m超前钻孔地表监测TSP预测红外探水洞内监测地质复查和素描地质雷达预报工程部地质组超前钻孔与设计文件是否一致涌水量监测其它探测红外线探测地质素描TSP203测施工开始超前地质预报地质信息采集系统动态调整地质信息综合分析地表观测物理力学试验地质复查原施工设计现场施工监控量测量测结果的微机信息处理系统收集分析判断反馈上报确定施工方案隧道施工正常异常正常异常3050m超前钻孔地表监测TSP预测红外探水洞内监测地质复查和素描地质雷达预报工程部地质组超前钻孔与设计文件是否一致涌水量监测其它探测红外线探测地质素描TSP203测施工开始超前地质预报地质信息采集系统动态调整地质信息综合分析地表观测物理力学试验地质复查原施工设计现场施工监控量测量测结果的微机信息处理系统收集分析判断反馈上报确定施工方案隧道施工正常异常正常异常3050m超前钻孔地表监测TSP预测红外探水洞内监测地质复查和素描地质雷达预报工程部地质组超前钻孔与设计文件是否一致涌水量监测其它探测红外线探测地质素描TSP203测施工开始超前地质预报地质信息采集系统动态调整地质信息综合分析地表观测物理力学试验地质复查原施工设计现场施工监控量测量测结果的微机信息处理系统收集分析判断反馈上报确定施工方案隧道施工正常异常正常异常3050m超前钻孔地表监测TSP预测红外探水洞内监测地质复查和素描地质雷达预报工程部地质组超前钻孔与设计文件是否一致涌水量监测其它探测红外线探测地质素描TSP203测施工开始超前地质预报地质信息采集系统动态调整地质信息综合分析地表观测物理力学试验地质复查原施工设计现场施工监控量测量测结果的微机信息处理系统收集分析判断反馈上报确定施工方案隧道施工正常异常正常异常3050m超前钻孔地表监测TSP预测红外探水洞内监测地质复查和素描地质雷达预报工程部地质组超前钻孔与设计文件是否一致涌水量监测其它探测红外线探测地质素描TSP203测施工开始超前地质预报地质信息采集系统动态调整地质信息综合分析地表观测物理力学试验地质复查原施工设计现场施工监控量测量测结果的微机信息处理系统收集分析判断反馈上报确定施工方案隧道施工正常异常正常异常3050m超前钻孔地表监测TSP预测红外探水洞内监测地质复查和素描地质雷达预报工程部地质组超前钻孔与设计文件是否一致涌水量监测其它探测红外线探测地质素描TSP203测施工开始超前地质预报地质信息采集系统动态调整地质信息综合分析地表观测物理力学试验地质复查原施工设计现场施工监控量测量测结果的微机信息处理系统收集分析判断反馈上报确定施工方案隧道施工正常异常正常异常3050m超前钻孔地表监测TSP预测红外探水洞内监测地质复查和素描地质雷达预报工程部地质组超前钻孔与设计文件是否一致涌水量监测其它探测红外线探测地质素描TSP203测施工开始超前地质预报地质信息采集系统动态调整地质信息综合分析地表观测物理力学试验地质复查原施工设计现场施工监控量测量测结果的微机信息处理系统收集分析判断反馈上报确定施工方案隧道施工正常异常正常异常3050m超前钻孔地表监测TSP预测红外探水洞内监测地质复查和素描地质雷达预报工程部地质组超前钻孔与设计文件是否一致涌水量监测其它探测红外线探测地质素描TSP203测施工开始超前地质预报地质信息采集系统动态调整地质信息综合分析地表观测物理力学试验地质复查原施工设计现场施工监控量测量测结果的微机信息处理系统收集分析判断反馈上报确定施工方案隧道施工正常异常正常异常3050m超前钻孔地表监测TSP预测红外探水洞内监测地质复查和素描地质雷达预报工程部地质组超前钻孔与设计文件是否一致涌水量监测其它探测红外线探测地质素描TSP203测施工开始超前地质预报地质信息采集系统动态调整地质信息综合分析地表观测物理力学试验地质复查原施工设计现场施工监控量测量测结果的微机信息处理系统收集分析判断反馈上报确定施工方案隧道施工正常异常正常异常3050m超前钻孔地表监测TSP预测红外探水洞内监测地质复查和素描地质雷达预报工程部地质组超前钻孔与设计文件是否一致涌水量监测其它探测红外线探测地质素描TSP203测施工开始超前地质预报地质信息采集系统动态调整地质信息综合分析地表观测物理力学试验地质复查原施工设计现场施工监控量测量测结果的微机信息处理系统收集分析判断反馈上报确定施工方案隧道施工正常异常正常异常3050m超前钻孔地表监测TSP预测红外探水洞内监测地质复查和素描地质雷达预报工程部地质组超前钻孔与设计文件是否一致涌水量监测其它探测红外线探测地质素描TSP203测施工开始超前地质预报地质信息采集系统动态调整地质信息综合分析地表观测物理力学试验地质复查原施工设计现场施工监控量测量测结果的微机信息处理系统收集分析判断反馈上报确定施工方案隧道施工正常异常正常异常3050m超前钻孔地表监测TSP预测红外探水洞内监测地质复查和素描地质雷达预报工程部地质组超前钻孔与设计文件是否一致涌水量监测其它探测红外线探测地质素描TSP203测施工开始超前地质预报地质信息采集系统动态调整地质信息综合分析地表观测物理力学试验地质复查原施工设计现场施工监控量测量测结果的微机信息处理系统收集分析判断反馈上报确定施工方案隧道施工正常异常正常异常3050m超前钻孔地表监测TSP预测红外探水洞内监测地质复查和素描地质雷达预报工程部地质组超前钻孔与设计文件是否一致涌水量监测其它探测红外线探测地质素描TSP203测施工开始超前地质预报地质信息采集系统动态调整地质信息综合分析地表观测物理力学试验地质复查原施工设计现场施工监控量测量测结果的微机信息处理系统收集分析判断反馈上报确定施工方案隧道施工正常异常正常异常3050m超前钻孔地表监测TSP预测红外探水洞内监测地质复查和素描地质雷达预报工程部地质组超前钻孔与设计文件是否一致涌水量监测其它探测红外线探测地质素描TSP203测施工开始超前地质预报地质信息采集系统动态调整地质信息综合分析地表观测物理力学试验地质复查原施工设计现场施工监控量测量测结果的微机信息处理系统收集分析判断反馈上报确定施工方案隧道施工正常异常正常异常3050m超前钻孔地表监测TSP预测红外探水洞内监测地质复查和素描地质雷达预报工程部地质组超前钻孔与设计文件是否一致涌水量监测其它探测红外线探测地质素描TSP203测施工开始超前地质预报地质信息采集系统动态调整地质信息综合分析地表观测物理力学试验地质复查原施工设计现场施工监控量测量测结果的微机信息处理系统收集分析判断反馈上报确定施工方案隧道施工正常异常正常异常3050m超前钻孔地表监测TSP预测红外探水洞内监测地质复查和素描地质雷达预报工程部地质组超前钻孔与设计文件是否一致涌水量监测其它探测红外线探测地质素描TSP203测施工开始超前地质预报地质信息采集系统动态调整地质信息综合分析地表观测物理力学试验地质复查原施工设计现场施工监控量测量测结果的微机信息处理系统收集分析判断反馈上报确定施工方案隧道施工正常异常正常异常3050m超前钻孔地表监测TSP预测红外探水洞内监测地质复查和素描地质雷达预报工程部地质组超前钻孔与设计文件是否一致涌水量监测其它探测红外线探测地质素描TSP203测