【正文】 石家莊鐵道大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 2021 屆 土木工程 學(xué) 院 專 業(yè) 土木工程 學(xué) 號(hào) 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 完成日期 2021 年 06 月 16 日 Design and Construction of Long Railway Tunnel 特長鐵路隧道設(shè)計(jì)與施工 畢業(yè)設(shè)計(jì)成績單 學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) 班級 專業(yè) 地下 工程 畢業(yè)設(shè)計(jì)題目 特長 鐵路 隧道設(shè)計(jì)與施工 指導(dǎo)教師姓名 指導(dǎo)教師職稱 副教授 評 定 成 績 指導(dǎo)教師 得分 評閱人 得分 答辯小組組長 得分 成績： 院長 (主任 ) 簽字： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書 題 目 特長鐵路隧道設(shè)計(jì)與施工 專 業(yè) 土木工程 班 級 地下 06— 1 學(xué)生姓名 承擔(dān)指導(dǎo)任務(wù)單位 土木工程分院 導(dǎo)師 姓名 導(dǎo)師 職稱 副教授 隧道名稱：太行山隧道 一、設(shè)計(jì)內(nèi)容 以太行山隧道進(jìn)口為工程背景，主要進(jìn)行以下內(nèi)容： (包括國內(nèi)外特長鐵路隧道發(fā)展現(xiàn)狀及典型工程實(shí)例、與自己的研究對象有關(guān)的不良地質(zhì)隧道的國內(nèi)外現(xiàn)狀等 )。 。 ： 包括設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的主要規(guī)范規(guī)程及主要原則。 ：包括襯砌斷面擬定、荷載確定、計(jì)算模型的建立、襯砌結(jié)構(gòu)計(jì)算及整理、結(jié)構(gòu)配筋計(jì)算。 ：包括施工總體部署（主要應(yīng)包括施工準(zhǔn)備、施工場地布置、施工臨時(shí)設(shè)施設(shè)計(jì)、不同區(qū)段的施工方法等），主要施工方法、工序及工藝 (包括爆破、出碴運(yùn)輸、超前支護(hù)、噴射混凝土、錨桿、鋼架、防排水、二次襯砌、施工監(jiān)測等 )，施工輔助作業(yè)、不良地質(zhì)地段的工程措施、機(jī)械配套、指導(dǎo)性施工進(jìn)度計(jì)劃等。 應(yīng)附圖：工程平面圖、地質(zhì)縱剖面圖，襯砌結(jié)構(gòu)橫剖面圖，計(jì)算模型及計(jì)算結(jié)果圖，施 工方法圖平、橫、剖面圖，典型工法步序圖、施工監(jiān)測測點(diǎn)布置圖等。 。 二、基本要求 ，掌握特長鐵路隧道的主要施工方法及其適用條件； 算方法及計(jì)算內(nèi)容； 。 三、主要技術(shù)指標(biāo) (另見具體資料 ) 四、應(yīng)收集的資料及參考文獻(xiàn) 《鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》； 《鐵路隧道施工規(guī)范》； 3.《隧道工程》朱永全 宋玉香編； 《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》； 5．《鐵路工程設(shè)計(jì)技術(shù)手冊 .隧道》 五、進(jìn)度計(jì)劃 第 1 周 熟悉資料，查閱文獻(xiàn)，選擇設(shè)計(jì)區(qū)段；第 2 周 寫出開題報(bào)告； 第 3 周 外文翻譯 ；第 4~7 周 隧道襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ；第 8～ 11 周 施工組織設(shè)計(jì)； 第 12 周 文整；第 13 周 答辯 畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告 題 目 特長鐵路隧道設(shè)計(jì)與施工 學(xué)生姓名 羅翔 學(xué)號(hào) 20210029 班級 地下 06— 1 專業(yè) 土木工程 一、 課題研究背景 太行山特長隧道位于石太客運(yùn)專線小寨車站和盂縣車站之間。隧道 穿過高度為 1311 米的太行山山脈主峰越宵山 ， 起止里程為 DK69+255～ DK97+094(左線 )、 YDK69+271～ YDK97+119(右線 )，設(shè)計(jì)為雙洞單線隧道，最大埋深 445cm，兩線間距 35m。左線隧道長 27839 m，右線 27848m,旅客列車設(shè)計(jì)行車速度 250km/h。 太行山隧道位于直線上，左線、右線隧道的縱向設(shè)計(jì)坡度基本一致，除進(jìn)口段長 74m 的坡度為 6‰ 的上坡，出口段長 68m 的坡度為 11‰ 的上坡，其余部分的坡度為 13‰ 的上坡。石家莊端洞口路肩設(shè)計(jì)高程為 ，太原段洞口路肩設(shè)計(jì)高程為 。太行山隧道地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，極易發(fā)生坍塌和大變形。 在建設(shè)過程中，建設(shè)、設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工單位，采用鉆爆法施工，全隧道共設(shè)進(jìn)口 1 個(gè)、斜井 9 個(gè)、出口 1 個(gè)，共 11 處施工通道，在 24 個(gè)工作面同時(shí)展開施工。 在太行山隧道施工過程中，工作人員通過采用長隧道硬質(zhì)圍巖快速施工技術(shù)、長距離掘進(jìn)施工通風(fēng)技術(shù)研究、雙車道斜井無軌運(yùn)輸快速施工技術(shù)、軌道斜井有軌運(yùn)輸快速施工技術(shù)、長隧道控制測量技術(shù)等，以及多斜井多工作面同時(shí)開挖的高效組織模式，為國際和國內(nèi)形成膨脹巖石膨脹勢判定統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)提供了寶貴的參考依據(jù)，為中國特長隧道建設(shè)積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。 二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 隨著我國城市經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，城市地下空 間資源已經(jīng)被視作一種寶貴的空間資源，已經(jīng)成為城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的發(fā)展方向。鐵路隧道是修建在地下或水下并鋪設(shè)鐵路供機(jī)車車輛通行的建筑物。 20 世紀(jì)初期，歐美一些國家就已經(jīng)建成了一些特長鐵路隧道，如瑞士和意大利間的修建 的 辛普朗鐵路隧道長 公里。進(jìn)入新世紀(jì) 后 ，越來越多的特長隧道相繼建成 ： 2021 年 挪威 的 萊爾多（ Laerdal） 隧道全長 24500m； 1980 年 瑞士 的 圣哥達(dá)（ Saint－ Gothard） 隧道全長 16918m； 1978年 奧地利 的 阿爾貝格（ Arlberg） 隧道全長 13972m。 在國內(nèi)，特長鐵路隧道 的修建也比較廣泛。如秦嶺隧道全長 18456m，最大埋深 1600m，是目前我國洞身最長、埋置最深、工程規(guī)模最大的隧道。設(shè)計(jì)時(shí)速為 80 公里，走完全程大約需要15 分鐘的時(shí)間； 2021 年 8 月 ２３ 日上午中國最長的鐵路隧道 —— 2021 公里的烏鞘嶺特長隧道實(shí)現(xiàn)雙線開通，其中左線彈性整體道床設(shè)計(jì)時(shí)速為 200km/h； 東秦嶺隧道位于秦嶺山脈深處 ,是西南鐵路的“咽喉”動(dòng)脈工程 ,也是我國已通車的長大雙線鐵路隧道之一，該隧道全長 km。 隧道的修建，不僅給地理資源節(jié)約了空間，而且給各種運(yùn)輸節(jié)約了時(shí)間。 三、 設(shè)計(jì) 研究 內(nèi)容 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 依據(jù)隧道施工的相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范，例如《鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》 、 《鐵路隧道施工規(guī)范》 、 《客運(yùn)專線鐵路隧道工程施工技術(shù)指南》等對隧道進(jìn)行設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括：二次襯砌斷面的幾何尺寸擬定、荷載計(jì)算、計(jì)算模型的建立、襯砌結(jié)構(gòu)的計(jì)算及其對計(jì)算結(jié)果的整理，通過對計(jì)算結(jié)果的分析和強(qiáng)度檢算，對不符合要求的結(jié)構(gòu)的進(jìn)行配筋計(jì)算。 2．施工組織設(shè)計(jì) 施工組織主要內(nèi)容：包括施工總體部署（主要應(yīng)包括施工準(zhǔn)備、施工場地布置、施工臨時(shí)設(shè)施設(shè)計(jì)、不同區(qū)段的施工方法等），主要施工方法、工序及工藝 (包括爆破、出碴運(yùn)輸、超 前支護(hù)、噴射混凝土、錨桿、鋼架、防排水、二次襯砌、施工監(jiān)測等 )，施工輔助作業(yè)、不良地質(zhì)地段的工程措施、機(jī)械配套、指導(dǎo)性施工進(jìn)度計(jì)劃等。 依據(jù)《鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》、《鐵路隧道施工規(guī)范》及具體工程環(huán)境及其水文地質(zhì)條件將項(xiàng)目劃分為不同的區(qū)段，并設(shè)計(jì)各區(qū)段豎井、斜井或其他輔助坑道的數(shù)目及其具體位置 , 努力做到依靠科技、精心組織、合理安排。做到與施工單位、監(jiān)理單位和設(shè)計(jì)單位協(xié)作，合理運(yùn)用施工人員、機(jī)具、物料、資金和信息，實(shí)現(xiàn)施工質(zhì)量與造價(jià)在保證工期和安全施工的前提下的最佳解決方法。 四、主要研究方法 根據(jù) 設(shè)計(jì) 隧道 的 工 程環(huán)境 、施工要求及相應(yīng)的 水文地質(zhì)條件，擬定隧道的襯砌斷面 形式 、 荷載確定并且建立計(jì)算模型。隧道的結(jié)構(gòu)計(jì)算利用 ANSYS 軟件建立結(jié)構(gòu) － 荷載模型，對隧道的結(jié)構(gòu)安全性和結(jié)構(gòu)在修建過程中的可靠性做出評價(jià)。 根據(jù)工程環(huán)境和圍巖地質(zhì)條件對隧道選擇不同施工方法、初期支護(hù)、二次襯砌以及其他防護(hù)措施等。例如在該工程Ⅴ級圍巖中斷層破碎帶及影響帶選擇臺(tái)階法開挖；又如礦山法隧道復(fù)合式結(jié)構(gòu)的襯砌結(jié)構(gòu)按“荷載－結(jié)構(gòu)”計(jì)算模式，按局部變形理論計(jì)算地層被動(dòng)壓力。 明確各種施工工藝的主要技術(shù)指標(biāo)和施工中的運(yùn)輸方式、考慮各種變形影響。準(zhǔn)備各種施 工應(yīng) 附圖以及編寫好工程適用的施工組織設(shè)計(jì)：①組織相關(guān)管理人員認(rèn)真研究本工程各項(xiàng)目的特點(diǎn)，針對項(xiàng)目特點(diǎn)及時(shí)討論達(dá)成共識(shí)并迅速進(jìn)行目標(biāo)分解及貫徹進(jìn)行；②合理安排工期并盡快展開平行作業(yè)工序，保證各環(huán)節(jié)銜接緊密；③迅速出臺(tái)與本工程相關(guān)的各項(xiàng)保證制度及管理辦法；④結(jié)合工程進(jìn)展程度合理安排各項(xiàng)資源的投入及協(xié)調(diào)。 五 、預(yù)期目標(biāo) ，掌握隧道設(shè)計(jì)原則及有關(guān)技術(shù)指標(biāo)； ，掌握特長鐵路隧道的主要施工方法及其適用的地質(zhì)條件； ，熟悉隧道襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的選擇、 計(jì)算內(nèi)容及 計(jì)算方法； 過本次設(shè)計(jì)，學(xué)會(huì)各種工程軟件的使用（ ANSYS 軟件、 CAD 制圖軟件）； ，掌握隧道施工中主要的施工工藝及施工步序； ，了解施工組織設(shè)計(jì)的編制與應(yīng)用； ， 訓(xùn)練和提高分析設(shè)計(jì)能力、理論計(jì)算能力、外語等應(yīng)用能力。 六、進(jìn)度計(jì)劃 第 1 周 熟悉資料，查閱文獻(xiàn)，選擇設(shè)計(jì)區(qū)段； 第 2 周 寫出開題報(bào)告； 第 3 周 外文翻譯 ； 第 4~7 周 隧道襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ； 第 8～ 11 周 施工組織設(shè)計(jì)； 第 12 周 文整； 第 13 周 答辯。 指導(dǎo)教師簽字 時(shí) 間 摘要 隨著社會(huì)的快速發(fā)展，人們對鐵路交通系統(tǒng)的需求量已 變得 越來越大。特長鐵路隧道的修建在國內(nèi)外交通領(lǐng)域里都已經(jīng)占據(jù)了很重要的位置。目前在世界上比較具有代表性的特長鐵路隧道有挪威的萊爾多隧道，瑞士的圣哥達(dá)隧道，以及我們國內(nèi) 近年來已經(jīng)建成投入使用的烏鞘嶺特長隧道和太行山隧道等。 本次設(shè)計(jì)主要介紹了關(guān)于太行山隧道 (DK69+255～ DK74+160)標(biāo)段的設(shè)計(jì)與施工。具體內(nèi)容主要是根據(jù)隧道所在的地理位置的工程地質(zhì)和 水文條件等來設(shè)計(jì)隧道斷面襯砌形式以及選擇比較合理的施工方案，保證工程施工的 效率 和 安全性。本標(biāo)段隧道設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是關(guān)于全斷面法和臺(tái)階法施工的開挖工序和支護(hù)工序，光面爆破的鉆眼、布眼設(shè)計(jì)，工程的防水設(shè)施和輔助設(shè)施以及施工監(jiān)控量測的設(shè)計(jì) 和 施工組織的編制等，還介紹了在本標(biāo)段隧道施工中遇見特殊地質(zhì)問題時(shí)所采取的應(yīng)對措施和各種輔助坑道 (斜井 )、輔助設(shè)施 (橫通道 )的 設(shè)計(jì) 。 通過本次設(shè)計(jì)學(xué)會(huì)將各種施工方法更好的與工程實(shí)際地質(zhì)環(huán)境結(jié)合于一體，以及怎樣更好地編制工程的施工組織。 關(guān)鍵詞： 特長 隧道 全斷面法 臺(tái)階法 施 工組織 Abstract With the rapid development of society, people demand for railway transport system has been growing. Long railway tunnel’s construction in the traffic field of domestic and international have occupied an important position. Currently in the world, more and more representative of the long railway tunnel such as the Laerdal in Norway Lyle and the Saint－ Gothard tunnel in Switzerland39。s , as well as has been built and put into use this year39。s Wushaoling tunnel and Taihang Mountain Tunnel in our country. This design introduces a tunnel’s Design and Construction on a Section of the Taihang Mountains (DK69 +255 ~ DK74 +160) . Mainly to design the tunnel lining section of the form and choose a more reasonable construction plan based on the specific conte nt of the tunnel where the location of the engineering geological and hydrological conditions , to Assure the safety and efficiency of construction. The tenders of the main tasks of the tunnel design is on the construction of fullface method and step method’s excavation process and supporting processes ,the drill hole , cloth eye design of the Smooth blasting , water facilities and support facilities and Monitoring and Measurement of constructi