土木工程(隧道)毕业设计Word文档下载推荐.doc
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2．隧道主体结构设计
主要包括洞门类型选择，洞身平面、纵断面、横断面设计，围岩压力计算与支护类型选择，衬砌结构计算。
3．施工设计
主要内容有：
主要施工方法、工序及工艺（包括开挖方法、爆破、出渣运输、超前支护、喷射混凝土、锚杆、钢架、二次衬砌等）。
四、毕业设计（论文）所采用的研究方法和手段：
依据《公路隧道设计技术规范》，根据设计隧道的工程环境、施工要求及相应的水文地质条件，拟定隧道的洞门类型及平、纵、横断面；
根据隧道埋深以及岩体类型，计算隧道围岩压力；
根据围岩类型及围岩压力，进行隧道支护类型设计；
根据工程环境和围岩地质条件对隧道选择不同施工方法、初期支护、二次衬砌以及其他防护措施等。
依据《公路隧道施工技术规范》、《公路隧道施工技术细则》及具体工程地质环境和气象条件采取经济、合理安全的施工方法和工艺。
努力做到依靠科技、精心组织、合理安排，实现施工质量与造价在保证工期和安全施工的前提下的最佳解决方法。
五、毕业设计（论文）进度安排（按周说明）：
1、第7周搜集相关参考资料和文献，撰写开题报告。
2、第8周查看所选资料，了解相关知识，准备开始毕业设计。
3、第9周撰写设计绪论、隧道工程概况和工程依据。
4、第10周隧道断面布置与围岩压力计算。
5、第11周中期报告撰写与衬砌支护设计。
5、12-14周隧道衬砌结构计算、验算及结构内力图绘制。
6、15-16周主要工程项目施工设计。
7、第17周计算书与图纸修改、打印、装订，准备答辩。
六、主要参考文献与资料获得情况：
[1]重庆交通科研设计院主编·
《公路隧道设计规范》（JTGD70-2004）·
北京：
人民交通出版社·
2004.
[2]中交第一公路工程局有限公司主编·
《公路隧道施工技术规范》（JTGF60-2009）·
2009.
[3]中交第一公路工程局有限公司主编·
《公路隧道施工技术细则》（JTG/TF60-2009）·
[4]中建标公路委员会主编·
《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）·
2003.
[5]原国家冶金工业局主编·
《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB50086-2001）·
中国计划出版社·
2001.
[6]贺永年，刘志强主编·
《隧道工程》·
徐州：
中国矿业大学出版社·
2002.
[7]夏永旭，王永东主编·
《隧道结构力学计算》·
[8]张向东主编·
《隧道力学》·
2010.
[9]关宝树主编·
《隧道及地下工程喷混凝土支护技术》·
[10]徐干成，白洪才主编·
《地下工程支护结构》·
中国水利水电出版社·
[11]霍润科主编·
《隧道与地下工程》·
中国建筑工业出版社·
2011.
[11]钱东升主编·
《公路隧道施工技术》·
[12]关宝树主编·
《隧道工程施工要点集》·
2003.
[13]杨小林主编·
《地下工程爆破》·
武汉：
武汉理工大学出版社·
[14]戴俊主编·
《爆破工程》·
机械工业出版社·
[15]程康，祝文化，王清华主编·
《岩土开挖工程爆破》·
2008.
七、指导教师审批意见（对选题的可行性、研究方法、进度安排作出评价，对是否开题作出决定）：
（签名）
年月日
中期检查
土木工程学院
河南理工大学土木工程学院
二○一二年五月十日
河南理工大学本科毕业设计（论文）中期检查表
职称：
所在系部（单位）：
土木工程学院教研室（研究室）：
题目
包家山隧道主体结构与施工设计
一、选题质量
1、有关隧道设计与施工的毕业设计应该理论联系实际，注重现实意义。
隧道设计施工是土木工程专业岩土方向的重要实践性环节。
我们能够在完成隧道设计与施工组织基础上，加深对隧道工程的认识，初步掌握隧道的隧道定位、隧道几何设计、隧道结构设计、隧道施工组织设计的方法，通过此次设计，做到将所学的知识融会贯通，达到综合训练的要求。
2、本次选题题目难度适中，所选的题目符合土木工程专业培养目标和教学基本要求,在复习土木专业基础知识的基础上,将难度有所提高，做到题目具有先进性和一定的完整性,尽可能反映隧道设计施工的新技术,新理论,新方法,力求结合生产,科研任务进行。
3、本次隧道的毕业设计计划定于四五两个月份完成，设计内容主要分隧道的设计与施工。
在设计方面，计算量很大，包括洞口洞门设计，稳定性验算如抗滑稳定性，抗倾覆验算，强度验算，围岩应力验算，衬砌选择等；
而施工方面主要根据隧道所处的地理位置和地质环境进行施工的规划和安排。
4、我国近年来，加大力度投资基础设施建设，包括道路方面的建设。
做好隧道的施工与设计对我国的经济社会发展会起到很大的促进作用。
同时，在科研上合理的创新设计也会给隧道的施工带来很大方便，比如缩短工期，加强隧道施工的机械化进程等。
此次选择隧道的设计与施工课题，不仅能提升自己独立完成设计的能力，同时也能通过不断学习，吸收更多本专业的知识，对我们以后走上工作岗位服务社会具有很大帮助。
二、开题报告完成情况
本次设计时间已将过半，自己对隧道设计有了初步的认识。
开题报告有关选题的目的和意义、国内外研究综述毕业设计（论文）所用的主要技术与方法、主要参考文献与资料获得情况已基本完成。
三、阶段性成果
1、第七周搜集相关参考资料和文献，撰写开题报告。
2、第八周查看所选资料，了解相关知识，准备开始毕业设计。
3、第九周撰写设计绪论、隧道工程概况和工程依据。
4、第十周隧道断面布置与围岩压力计算。
四、存在主要问题
1、计算过程比较复杂，计算过程中需要查阅大量资料；
2、隧道地形比较复杂，围岩应力比较复杂，根据围岩类别选取不同的支护方式。
3、缺乏经验，一些细节问题考虑不周。
五、指导教师对学生在毕业实习中，劳动、学习纪律及毕业设计（论文）进展等方面的评语
（签名）
年月日
摘要
本设计对包家山隧道的主体结构及主要工程项目的施工进行了设计，内容主要包括：
对隧道平面、纵断面、横断面的设计以满足经济、合理、安全、施工容易等要求；
在考虑尽量少刷坡和隧道“早进洞、晚出洞”的原则确定洞门位置；
根据隧道进出口地形和工程地质条件，结合开挖边仰坡的稳定性及洞口防排水需要，选用经济、美观并有利于视线诱导的洞门形式；
采用假定抗力图形法，考虑弹性反力作用，对隧道衬砌结构设计和计算以保证衬砌能够满足围岩压力的要求；
选择合适隧道施工工艺使之满足本隧道围岩节理发育、围岩不稳定易发生变形等要求；
在开挖过程中，采用光面爆破技术，并进行科学管理。
关键词：
隧道；
主体结构；
施工；
设计
Abstract
ThedesigndesignthemajorstructureandtheconstructionofmainengineeringofBaojiashantunnel,thecontentmainlyincludes:
Planeofthetunnel,verticalsectionofthetunnel,crosssectionofthetunneldesigntomeettheneedsoftheeconomy,areasonable,safe,easyconstruction,etc.Brushaslittleaspossibleinconsideringtheslopeandtunnel"
gettinginthetunnelportalasearlyaspossibleandgettingoutthetunnelportalaslateaspossible"
principletodeterminethelocationofportal;
.importandexportunderthetunnelandengineeringgeologicalconditionsoftheterrain,combinedwiththeexcavationsideslopestabilityandYangdrainageholesneedtochoosetheeconomic,aestheticandconducivetotheformofattention-inducedportal;
Usingputativeresistancegraphicmethod,inconsiderationoftheelasticforce,structuraldesignoftunnelliningandcalculationtoensuretheliningtomeettherequirementsofpressureofsurroundingrockChoosingtherighttunnelconstructioncrafttomeetthejointdevelopmentoftunnelsurroundingrock,rockdeformationpronetoinstability,etc;
Intheexcavationprocess,smoothexplodingwillbeused，andscientificmanagementwillbeanecessarystep.
Keywords:
tunnel;
majorstructure;
construction;
design
目录
第一章工程概况 1
1.1地理位置 1
1.2地形地貌 1
1.3隧道地质 1
1.4气候气象 2
1.5主要技术标准 2
1.6设计依据 3
第二章总体设计 4
2.1平面设计 4
2.2纵断面设计 4
2.3横断面设计 5
2.3.1建筑限界 5
2.3.2紧急停车带 6
2.3.3横向通道 6
2.3.4内轮廓设计 7
2.4洞门、明洞设计 7
2.4.1洞口设计 7
2.4.2洞门设计 8
2.4.3明洞设计 9
2.5建筑材料 10
第三章围岩压力计算 11
3.1埋深类型判断 11
3.2围岩压力计算 12
第四章衬砌设计 13
4.1预支护设计 13
4.1.1超前锚杆设计 13
4.1.2小导管注浆设计 14
4.1.3管棚设计 14
4.2初期支护设计 14
4.2.1喷射混凝土支护设计 15
4.2.2锚杆支护设计 16
4.3二次衬砌设计 20
第5章衬砌结构计算 21
5.1设计基本资料 21
5.1.1岩体特性 21
5.1.2衬砌材料 21
5.1.3结构尺寸 21
5.2主动荷载计算 21
5.3分块图绘制 22
5.4半拱轴线长度计算 22
5.5几何要素计算 23
5.5.1各截面与竖轴的夹角 23
5.5.2各截面的中心坐标 23
5.6单位位移计算 24
5.7主动荷载位移计算 26
5.7.1衬砌每一块上的作用力 26
5.7.2主动荷载内力 26
5.7.3主动荷载位移 28
5.7.4墙底位移计算 29
5.8解主动荷载力法方程 29
5.9截面内力计算及校核 30
5.10单位弹性反力变位计算 31
5.10.1各截面弹性反力强度 31
5.10.2弹性反力集中力 31
5.10.3弹性反力作用下的结构内力 32
5.10.4弹性反力产生的荷载位移 32
5.11解单位弹性反力力法方程 33
5.12最大弹性反力 35
5.13多余力计算 35
5.14总内力计算与校核 36
5.14.1衬砌各截面内力 36
5.14.2校核计算精度 36
5.15内力图绘制 37
5.16强度验算 38
第六章洞口、洞身工程施工 39
6.1洞口工程 39
6.1.1整体方案 39
6.1.2洞口施工各项要求 39
6.1.3截水沟施工 40
6.1.4临时防护 40
6.2洞身工程 40
6.2.1整体方案 40
6.2.2开挖方法 41
6.2.3装岩运输 41
6.3钻爆设计 42
6.3.1爆破施工工艺 42
6.3.2爆破参数 44
6.3.3爆破设计图 46
6.3.4质量检验标准 48
第七章衬砌支护施工 49
7.1预支护施工 49
7.1.1超前小导管预注浆 49
7.1.2超前锚杆 50
7.1.3超前管棚支护施工 50
7.2初期支护施工 51
7.2.1锚杆 51
7.2.2挂网 52
7.2.3喷射混凝土 52
7.2.4拱架 53
7.3仰拱及二次衬砌施工 53
7.3.1仰拱施工 53
7.3.2二次衬砌施工 54
第八章结论 56
参考文献 57
致谢 58
第一章工程概况
1.1地理位置
小河至安康高速公路为国家高速公路规划网包头～茂名线陕西省境内重要组成部分，起点位于旬阳县小河镇坪槐村，与西部开发省际公路通道柞水至小河段相接，终点位于安康市五里镇尹家营，与拟建的安康至紫阳段高速公路相接。
是陕西省规划的“米”字型公路主骨架中南北向的重要经济干线，属陕西省生产力布局和经济建设的主轴线之一。
包家山特长隧道位于小康高速公路的咽喉部位，起止里程为ZK151+675～ZK162+850（YK151+650～YK162+845），长约11.2km，划分为10、11、12三个标段。
是最艰巨的工程地段之一。
该隧道进口位于旬阳县桐木沟，出口位于汉滨区茨沟镇路家沟口，穿越了南秦岭山脉的青山和玉皇山两道山峰，地形崎岖，地势险要，山高沟深，植被茂密，地质构造复杂，地层岩性多变，工程施工难度大。
1.2地形地貌
包家山隧道位于旬阳县桐木乡与汉滨区茨沟镇交界的玉皇山分水岭地带。
隧道横穿南秦岭山脉，以少土多石的山区为主。
旬阳县桐木沟沟床最低，海拔534.8m，玉皇山主峰最高，海拔1371.5m，区内海拔一般在500～1500m之间。
隧道南口柴家河一带最低高程为677.4m，向北至分水岭玉皇山，高程为1361m，相对高差约684.6m；
隧道北口桐木乡一带最低高程为539.70m左右，向南至青山梁最高高程为1240.2m，相对高差约700.5m；
隧道洞身中部有麻坪河通过，地势相对较低，高程为896.8m，与两侧玉皇山、青山相对高差为464.2m和343.4m。
1.3隧道地质
隧址所在地质构造单元属于秦岭褶皱系南秦岭留坝—白河褶皱带，隧道穿越的的山岭位于复式向斜的南翼，地层总体上向北（起点方向）倾斜；
区域主要构造线以北西——南东向延伸，与路线走向大角度交叉。
隧道轴线横穿的主要断裂是麻坪河断裂。
地层主要是古生界泥盆系中统大枫沟组（D2d）、石家沟组（D2s）和志留系下统梅子垭组（S1m）；
区内地下水赋存的主要形式为构造裂隙水和岩溶水，地下水水质良好，对混凝土无侵蚀性。
隧道围岩均为浅变质岩类，根据岩石构造和力学性质不同主要有千枚状软质岩类，片状半坚硬岩类和板状层状硬质岩类。
其中以片岩、千枚岩为主，由于受区域构造的影响，岩石节理裂隙发育，部分地段糜棱岩化，岩体相对破碎。
由于受区域构造影响，隧道区地质构造相对发育，沿隧道共发现断层37条，其中主要断层有13条；
主要的褶皱构造有三组，分别为K151+700～K152+500地段、K153+100～K153+490地段及K161+200～K161+900地段；
已发现的岩溶异常区有17处，包家山隧道围岩级别划分见表1-1。
表1-1围岩级别划分表
围岩级别
Ⅴ
Ⅳ
Ⅲ
合计
右线
长度（m）
685
5782
4728
11195
百分比
6.0%
51.7%
42.2%
左线
740
5588
4872
11200
6.4%
50.0%
43.6%
1425
11370
9600
22395
6.3%
50.8%
42.9%
1.4气候气象
受地势影响，南秦岭属海拔1000m左右的中高山区，为温带半湿润—湿润季风气候，由于受山地垂向变化的影响，气候差异也较大，区内气候为凉亚热带山地气候，1月份平均气温0.6℃，7月份平均气温23.7℃，年平均气温12.2℃，极端最高气温37.4℃，极端最低气温-12.6℃。
早霜期始于10月下旬，晚霜终于3月下旬，无霜期225天，年降水量800～950mm，雨季一般集中在7月至9月，具春寒、伏旱、夏洪、秋涝的特点。
降雪期为11月至翌年2月，积雪厚度一般2～4cm，最大18cm。
高山区气候阴湿，中低山区雨量充沛。
1.5主要技术标准
（1）公路等级：
高速公路
（2）设计行车速度：
80km/h
（3）路基净宽：
12.5米
（4）隧道净宽：
净-10.25米
（5）隧道净高：
净-5.0m
（6）设计荷载：
公路-Ⅰ级
1.6设计依据
（1）《公路隧道设计规范》（JTGD70-2004）；
（2）《公路隧道施工技术规范》（JTGF60-2009）；
（3）《公路隧道施工技术细则》（JTG/TF60-2009）；
（4）《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）；
（5）《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB50086-2001）；
（6）《隧道工程》贺永年刘志强主编中国矿业大学出版社；
（7）《隧道结构力学计算》夏永旭王永东主编人民交通出版社。
第二章总体设计
2.1平面设计
由《公路隧道设计规范》（JTGD70-2004）4.3.5（P17）知，隧道洞口内外各3s设计速度行程长度范围的平面线形应一致。
对于该隧道3s设计速度行程为66.7m，结合该隧道洞口外公路线形，对洞口处平面线形做如下设计：
该隧道上行线进口位于曲线半径R=1100米的圆曲线上，进口段曲线长度460米；
出口位于曲线半径R=6000米的圆曲线上，出口段曲线长度480米。
下行线进口位于曲线半径R=4000米的圆曲线上，进口段曲线长度100米；
出口位于曲线半径R=1240米的圆曲线上，出口段曲线长度595米。
由《公路隧道设计规范》（JTGD70-2004）4.3.1（P137）知，隧道平面线形一般希望设计成直线，这主要是基于两点理由：
取直线于通风有利，如果曲线尤其小曲线半径，通风阻力增大，对自然通风不利，同时会增大机械通风量；
其二，如果隧道取较小半径曲线，通常需设置超高和加宽，这将是施工变得复杂，断面不统一以及它们的相互过渡都给施工增加了难度。
直线隧道通风能力好，测量、衬砌内装比较简单，不会产生视距问题，施工方便，因此，工程的施工难度较小、造价低，工程中应优先采用。
通过包家山隧道的地质报告了解到包家山隧道处于III、IV、V类围岩中，围岩稳定性较差，本身施工难度已较大。
由于直线隧道方案在施工难度、工程投资和工期上较有优势，通过对隧道处路线平面线形的优化，因此，洞内部分能采用直线优先采用直线形式。
对于由于地质条件限制，而不能采取直线的区段，在满足最小圆曲线半径以及停车视距和上、下行最小间距要求条件下，选用合适的曲线。
对于长距离直线线形易产生的视觉疲劳问题，结合终南山隧道及其他既有长大隧道设计为直线线形的经验，可以在隧道内每隔一定距离设一个特殊灯光段，人为把隧道分成几截，给司机以出了洞又进洞的感觉，从而消除长距离直线的弊端。
2.2纵断面设计
隧道内的纵坡形式，根据《公路隧道设计规范》（JTGD70-2004）4.3.3（P16），可设置单面坡和人字坡两种。
隧道内纵面线应考虑行车安全性，营运通风规模、施工作业效率和排水要求。
隧道纵坡不应小于0.3%，一般情况下不应大于3%，当受地形等条件限制时，高速公路、一级公路的
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