土木工程专业公路隧道毕业设计毕业论文

土木工程专业公路隧道毕业设计毕业论文

目 录

摘要 ......................................................................................................................................... I

ABSTRACT ............................................................................................................... II

第1章 绪论 ....................................................................................................................... 1

1.1.选题的目的及意义 ................................................................................................... 1

1.1.1选题的目的 ....................................................................................................... 1 1.1.2选题的意义....................................................................................................... 1 1.2 .国内外研究状况 ...................................................................................................... 2

1.2.1国内研究现状................................................................................................... 2 1.2.2国外研究现状................................................................................................... 2 1.3.设计依据 ................................................................................................................... 3

1.3.1 技术标准.......................................................................................................... 3 1.3.2 设计标准.......................................................................................................... 3 1.4. 建筑材料选用 ......................................................................................................... 3 1.5. 拟解决的主要问题 ................................................................................................. 3

第2章 大奥山隧道总体设计 ...................................................................................... 4

2.1 .大奥山隧道工程概况 .............................................................................................. 4 2.2 大奥山隧道水文地质概况 ...................................................................................... 4

2.2.1 地形、地貌...................................................................................................... 4 2.2.2 工程地质.......................................................................................................... 4 2.2.3 水文地质.......................................................................................................... 5 2.2.4 地震烈度等级的确定...................................................................................... 5 2.3围岩等级确定 ........................................................................................................... 5 2.4 大奥山隧道选址 ...................................................................................................... 5

2.4.1 隧道选址原则.................................................................................................. 5 2.4.2 大奥山隧道选址.............................................................................................. 6 2.5 隧道洞口选择及线型设计 ...................................................................................... 6

1

2.5.1 洞口选择和线型设计的原则 .......................................................................... 6 2.5.2 洞口位置的选择.............................................................................................. 6 2.6 隧道纵断面设计 ...................................................................................................... 6 2.7 横断面设计 .............................................................................................................. 7

2.7.1 建筑限界 ......................................................................................................... 7 2.7.2 紧急停车带...................................................................................................... 7 2.7.3 横向通道.......................................................................................................... 8 2.7.4 内轮廓设计...................................................................................................... 9 2.8 本章小结 ................................................................................................................ 10

第3章 洞口设计 ............................................................................................................ 11

3.1.洞口段地质评价 ..................................................................................................... 11 3.1.1 上行线 ........................................................................................................... 11 3.1.2 下行线............................................................................................................ 11 3.2. 洞门设计 ............................................................................................................... 12

3.2.1洞门类型选择................................................................................................. 12 3.2.2 洞门设计........................................................................................................ 12 3.3本章小结 ................................................................................................................. 12

第4章 明洞设计 ............................................................................................................ 13

4.1. 明洞长度确定 ....................................................................................................... 13 4.2. 明洞设置 ............................................................................................................... 13

4.2.1 明洞基本参数设置及配筋............................................................................ 13 4.3 衬砌内力计算 ........................................................................................................ 13

4.3.1基本材料......................................................................................................... 13 4.3.2土压力计算..................................................................................................... 14 4.3.3内力计算......................................................................................................... 14 4.4.计算位移 ................................................................................................................. 16

4.4.1解力法方程..................................................................................................... 24 4.4.2计算主动荷载和被动荷载（σh=1）分别产生的衬砌内力 ........................ 25 4.4.3最大抗力值的求解......................................................................................... 25 4.4.4计算衬砌总内力............................................................................................. 27 4.4.5衬砌截面强度检算......................................................................................... 28 4.4.6明洞衬砌内力图............................................................................................. 33

2

4.5本章小结 ................................................................................................................. 33

第5章 隧道衬砌设计 ................................................................................................ 34

5.1 概述 ........................................................................................................................ 34 5.2 荷载计算 ................................................................................................................ 34

5.2.1 计算断面的参数选择 .................................................................................. 34 5.2.2 深、浅埋的判别.......................................................................................... 35 5.2.3 围岩压力的确定.......................................................................................... 35 5.3 衬砌内力计算 ........................................................................................................ 36

5.3.1 计算方法 ...................................................................................................... 36 5.3.2 计算图示 .......................................................................................................................... 36 5.3.3 衬砌几何要素 ................................................................................................................ 37 5.3.4主动荷载作用下的衬砌压力计算 ............................................................... 39 5.3.5弹性抗力及相应的摩擦力引起的位移 ....................................................... 46 5.3.6最大抗力值的求解 ....................................................................................... 53 5.3.7计算衬砌总内力 ........................................................................................... 54 5.4 衬砌截面强度检算 ................................................................................................ 56

5.4.1 浅埋截面强度检算 ...................................................................................... 56 5.4.2 深埋截面强度检算 ...................................................................................... 61 5.5 隧道衬砌内力图 .................................................................................................... 66

5.5.1 浅埋截面内力图 .......................................................................................... 66 5.5.2 深埋截面内力图 .......................................................................................... 67 5.6 本章小结 ................................................................................................................ 67

第6章 通风照明设计 ................................................................................................ 68

6.1 通风设计 ................................................................................................................ 68 6.2 照明设计 ................................................................................................................ 69

6.2.1 洞外接近段照明 .......................................................................................... 69 6.2.2 洞内照明 ...................................................................................................... 70 6.2.3 照明计算 ...................................................................................................... 71 6.3 本章小结 ................................................................................................................ 74

第7章 隧道防排水设计 .............................................................................................. 75

7.1 防水设计 ................................................................................................................ 75

7.1.1 防排水标准 .................................................................................................. 75

3

7.1.2 防水措施 ...................................................................................................... 75 7.1.3 复合式衬砌防水系统 .................................................................................. 75 7.1.4 二次衬砌防水系统 ...................................................................................... 75 7.2 隧道洞内排水 ........................................................................................................ 76

7.2.1 围岩疏导排水 .............................................................................................. 76 7.2.2 路侧边沟排水 .............................................................................................. 76 7.2.3 侧向排水沟 .................................................................................................. 77 7.3 洞口与明洞防排水 ................................................................................................ 78

7.3.1 洞口防排水 .................................................................................................. 78 7.3.2 明洞防排水 .................................................................................................. 78 7.4 本章小结 ................................................................................................................ 79

第8章 隧道施工 ............................................................................................................ 79

8.1 施工方法 ................................................................................................................ 79

8.1.1明挖法 ........................................................................................................... 79 8.1.2新奥法 ........................................................................................................... 82 8.2 辅助施工 ................................................................................................................ 84 8.3 施工注意事项 ........................................................................................................ 84 8.4 本章小结 ................................................................................................................ 84

结论 ...................................................................................................................................... 85 参考文献 ............................................................................................................................ 86 致谢 ...................................................................................................................................... 88

4

摘 要

本设计为绥翠公路大奥山隧道设计。该隧道地处绥芬河境内，为分离式单向行驶双车道隧道（上、下行分离）。上下行隧道桩号K4+600~ K6+200（其中明洞60m，暗洞1480m）,全长为1600m。隧道最大埋深170m，所处围岩等级为Ⅳ、Ⅲ级,隧道纵坡采用双坡，坡度分别为1.5%和-1.4%。该隧道衬砌采用复合式衬砌，断面形式为曲墙拱形断面,洞门为翼墙式洞门,明洞与暗洞衬砌形式相同，明洞采用明挖法施工，暗洞采用新奥法施工,隧道的通风和照明设计内容按照行车速度100km/h设计。

本设计的主要内容包括：隧道选址、隧道平纵横设计、洞门与明洞设计、衬砌与支护设计、施工方案设计、防排水设计、通风照明设计等。

经验算，该隧道设计合理，方案可行，满足绥芬河绥翠公路的服务水平。

关键词：隧道；衬砌；明洞；洞门；新奥法

I

ABSTRACT

The design for highway tunnel design in green av. The tunnel is located in Suifenhe, is a separation type one-way road dual carriageway tunnel ( on, downstream separation ).

Downlink tunnel stake No. K4+600~ K6+200( including the60m, dark hole1480m ), is 1600m. The largest tunnel buried depth of 170m, the surrounding rock grade IV, III, tunnel longitudinal slope using dual slope, slope respectively 1.5% and-1.4%. The lining of tunnel with composite lining, cross section form curved wall arch section, portal for the end walls of the portal, and dark tunnel lining of the same form, carried by open-cut method, dark hole using the new Austrian tunneling method, tunnel ventilation and lighting design in accordance with the speed of100km/h design.

The main elements of design include: the tunnel location, vertical and horizontal tunnel level design, portal design and Myeong-dong, lining and support the design, construction design, drainage design, lighting design, such as ventilation.

Operator experience, the tunnel design is reasonable, feasible, to meet the Suifenhe Highway qiqihar service levels.

Keywords：Tunnel; Lining ; Open-cut tunnel; Support; New Austrian Tunnelling Method

II

第1章 绪 论

1.1选题的目的及意义

1.1.1选题的目的

根据土木工程专业（岩土与地下工程方向）的培养目标及毕业生的主要服务去向为隧道现场施工，通过所做毕业设计，能把在学校四年期间所学的基础理论、专业知识、专业选修课知识、工程绘图内容和基本技能全面应用于实际工程施工中，综合训练应用现行规范、调查研究、方案制定、设计与计算、计算机应用、数据处理、文件撰写、口头表达等方面的能力，提高学生独立思考问题、分析问题和解决一般工程技术问题的能力，是实现土木工程专业培养目标要求的重要阶段，为毕业参加工作奠定良好基础。 1.1.2选题的意义

希望通过本次毕业设计，使自己从中学习更多的知识，能够系统的把大学四年所学的知识点结合起来，学以致用。能够把大学四年中专业课和基础课的知识点重新温习一遍，查缺补漏，多翻翻书本，更好的培养自己多学习主动思考问题的能力，与同学和老师交流涉猎更多的专业知识，能做到绘制图纸准确认真描述每个点的高程，同时接触到和掌握一些其他的相关专业知识和技能，通过查阅相关地质书籍真正做到与实际相符合的线路选址，与毕业后参加工作隧道施工方面给予知识的补充和支持，充分使理论实际相结合。

通过本次毕业设计，能够使自己更加熟练地掌握等高线绘制地形图怎样快速敏捷画出纵断面图，并通过查阅相关资料找出一级公路的相关各项指标规定并进行及时准确绘制图纸。

本毕业设计选题为大奥山隧道设计。隧道位于绥芬河至翠兴一级公路段，设计车速为100km/h，所在山体位置是黑龙江省绥芬河市大奥山，隧道穿越山体多为Ⅲ级围岩，隧道洞口为Ⅳ级围岩，工程地质条件良好，岩层为厚层状结构，结构面控制着岩体的结构、完整性和物理力学性质，把所学过的有关隧道课程的基本理论和专业知识综合应用于实际隧道工程设计以及施工中，熟练掌握隧道平纵横设计、洞门计算与设计、衬砌结构计算与设计、施工方案设计、排水防水和通风照明设计，熟练绘制和阅读隧道施工图，掌握隧道设计和施工的方法；通过该隧道毕业设计，能综合训练应用各种手段查询资料、获取信息的基本能力和计算机应用能力，以及提高独立思考问题、分析问题和解决问题的能力，使学生具有独立解决隧道的设计和施工的能力。

1

1.2 国内外研究状况

1.2.1国内研究现状

通过查阅有关资料，知道了国内外隧道发展史的简单概况，了解我国国内公路隧道数量情况。[14]

人类很早以前就知道利用自然洞穴作为住处。当社会发展到能制造挖掘工具时，就出现了人工挖掘的隧道。新奥法是20世纪40年代开始发展起来的，它是以喷混凝土和锚杆为主要支护手段的一种方法。这种方法把坑道的支护和衬砌与围岩看作是相互作用的一个整体，既发挥围岩的自承能力，又使支护起到加固围岩的作用。新奥法与传统的矿山法相比，更能充分利用地层地质条件。随着理论上的日臻完善，将会在地下工程中得到更加广泛的应用。

2000年，我国公路隧道已达1684座，里程达到628km。其中特长隧道为54km/15座、长隧道为207km/135座。2004年，全国已拥有公路隧道2495座，总长1245571延米。

随着高等级公路的继续发展，还会有更多的公路隧道出现。对国民经济的发展起到了极大的促进作用，为用户提供了安全、方便、快捷、经济的交通运输条件。

今后随着能源问题的矛盾日益尖锐，隧道会越来越受到用户的欢迎，因此在节能中的作用是特别值得重视的。隧道在为用户提供了方便的运输条件的同时，也增加了营运成本，为了使用户享有各种便捷舒适的交通环境，往往在设计过程中选择低线位，从而使路线大大减少了爬坡路段的长度，同时也节省了油耗，用户获得了最大限度的受益。但运营管理部门却不得不付出最高的成本，在交通量尚未达到足够数量之前，往往入不敷出。由于隧道是现状结构物，从设备的合理设计上考虑，长度大于2—2.5km以上的隧道，无论供电、消防、供水都会变得很困难，不得不增加许多附加设备，从而增加了成本。为了更好的掌握本学科的内容，希望在有关学科中获得必要的补充知识。

1.2.2国外研究现状

公路隧道在发达国家高速发展，主要是由于科学技术先进的原因。国外的一些经济发达国家尤其是北欧国家和日本在发展长大公路隧道技术方面处于领先地位，最长的山岭隧道长达16km，海底公路隧道长达9km。新奥法是20世纪40年代末发展起来的，它是以喷混凝土和锚杆为主要的支护手段的一种方法。新奥法与传统的矿山法相比，更能充分利用地层地址条件。随着理论上的日臻完善，将会在地下工程中得到更广泛的应用。

2

1.3设计依据

1.3.1 技术标准

（1） 隧道按规定的远期交通量设计，采用分离式单向行驶双车道隧道（上、下行分离）。

（2） 隧道设计车速，隧道几何线形与净空按100km/h 设计，隧道照明设计速度按100km/h 设计。

（3） 隧道围岩级别按《公路隧道设计规范》JTJ026-2004确定。 1.3.2 设计标准

《公路隧道设计规范》JTJ026-2004；

《公路隧道通风照明设计规范》JTGH12-2003； 《公路工程技术标准》JTGB01-2003；

《锚杆喷射混凝土支护技术规范》GB50086-2001； 《地下工程防水技术规范》GB50108-2008； 《地下防水工程质量验收规范》GB50208-2011；

1.4 建筑材料选用

（1）混凝土：强度等级为C25

（2）普通钢筋：箍筋及构造钢筋采用HRB335钢筋

1.5 拟解决的主要问题

（1）衬砌内力结构计算 （2）隧道洞门位置的选择

（3）配筋问题及通风、照明、排水等问题

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第2章 大奥山隧道总体设计

2.1 大奥山隧道工程概况

大奥山隧道绥芬河境内的绕城一级公路隧道，为分离式单向行驶的两车道隧道（上、下行分离），坡度采用双坡。隧道左洞桩号：K4+600～K6+200，长1600m；右洞桩号：K4+600～K6+200，长1600m。隧道纵坡采用双坡，坡度分别为1.5%和-1.4%，隧道衬砌采用复合式衬砌，断面形式为曲墙拱形断面，洞门为翼墙式洞门，明洞与暗洞衬砌形式相同，明洞按明挖法施工，暗洞按新奥法施工。

2.2 大奥山隧道水文地质概况

2.2.1 地形、地貌

大奥山隧道所处地区大部分为湖相沉积，地质成矿条件较差，阶地面开阔，一般较平坦，局部略有起伏，微向漫滩方向倾斜，坡度角2~5度。由于后期侵蚀作用，阶地面被支谷切割，呈不连续分布。阶地前缘陡坎明显，高出一级阶地3~5米。 2.2.2 工程地质

1、区域稳定分析评价

本地区属东北区域，地震基本烈度为Ⅵ度，隧道区内无区域深活动断裂，史上也无大的地震灾害记录，地壳基本稳定，按规范规定不设防。

2、地层岩性

大奥山隧道经区域调查，分别是处于：晚太古代-早侏罗世早期时期分区：小兴安岭分区的华安小区；早侏罗世中期—白垩纪时期分区：大兴安岭分区、本区。1层褐黄色残积含碎石亚粘土，软塑-硬塑状，碎砾石粒径以5～30mm为主，土质不均，夹有块石，厚度约为1.0～0.6m；下伏J3x青灰色晶屑熔结凝灰岩，巨层厚状； 2强风化层，厚度为0.5～1.5m，绿灰色，灰黄色，具原岩结构，节理裂隙发育，岩芯砂砾状、碎块状； 3弱风化层，厚度13.0～25.0m，灰兰色，凝灰结构，块状结构，节理裂隙很发育，岩芯以短柱状为主，柱长一般为10～20cm，局部碎块状，RQD=40～60%，Kv=0.73～0.82，u=0.22～0.19，[BQ]=350[1]。

3、地质构造

本地区构造单元属松嫩幔弄区：龙江凸起，走向北东东；嫩江中断坳闲带。 4、不良地质构造的影响

本地区无不良地质构造，围岩的稳定性较好，对隧道的修建大有利处。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/h6q3.html