【正文】 畢業(yè)設(shè)計(jì)成績(jī)單 學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) 班級(jí) 專業(yè) 畢業(yè)設(shè)計(jì)題目 軟巖隧道設(shè)計(jì)與施工 指導(dǎo)教師姓名 指導(dǎo)教師職稱 副教授 評(píng) 定 成 績(jī) 指導(dǎo)教師 得分 評(píng)閱人 得分 答辯小組組長(zhǎng) 得分 Design and Construction of Soft Rock Tunnel 軟巖隧道設(shè)計(jì)與施工 成績(jī)： 院長(zhǎng) (主任 ) 簽字： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書 題 目 軟巖隧道設(shè)計(jì)與施工 學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) 班級(jí) 專業(yè) 土木工程 承擔(dān)指導(dǎo)任務(wù)單位 土木工程學(xué)院 導(dǎo)師 姓名 導(dǎo)師 職稱 副教授 隧 道名稱： 兩水隧道斜井工區(qū) 一、設(shè)計(jì)內(nèi)容 以 兩水隧道斜井工區(qū) 為工程背景，主要進(jìn)行以下內(nèi)容： (包括國(guó)內(nèi)外軟巖隧道發(fā)展現(xiàn)狀及典型工程實(shí)例、與自己的研究對(duì)象有關(guān)的不良地質(zhì)隧道的國(guó)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(chǎng)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(cè)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(cè)測(cè)點(diǎn)布置圖等。 。 二、基本要求 ，掌握軟巖隧道的主要施工方法及其適用條件； 方法及計(jì)算內(nèi)容； 中主要施工工藝及施工步序。 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(cè) .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 4~8 周 隧道襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ； 第 9～ 13 周 施工組織設(shè)計(jì)； 第 14 周 文整；第 15 周 答辯 教研室主任簽字 時(shí) 間 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告 題 目 軟巖隧道設(shè)計(jì)與施工 學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) 班級(jí) 專業(yè) 一、研究背景 兩水隧道位于甘肅省武都區(qū)白龍江左岸中山區(qū) ， 地形較為陡峻，相對(duì)高差 400m，隧道最大埋深 346m。隧址區(qū)總體上山勢(shì)陡峻，地面起伏較大，基巖裸露，降水量較小，地下水補(bǔ)給來源不足。根據(jù)地質(zhì)調(diào)查，隧址內(nèi) 圍巖級(jí)別 主要 為 Ⅴ 級(jí) 圍巖，洞內(nèi) 灰?guī)r有輕微溶蝕裂縫及少量的溶蝕坑洞，屬輕微溶蝕區(qū)，該隧道灰?guī)r主要以夾層存在于千枚巖中，巖溶對(duì)隧道工程有一定影響。隧址處位于武都山字型構(gòu)造體系前弧，受多期次構(gòu)造的復(fù)合，揉皺及構(gòu)造節(jié)理發(fā) 育，其展布與區(qū)域構(gòu)造線基本一致，以近東西和北西西向?yàn)橹?。隧道范圍?nèi)未見區(qū)域性大斷裂通過，但巖體受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，揉皺、褶皺發(fā)育，軟弱巖體被切割成塊狀、碎塊狀，巖體破碎，完整性差。 本設(shè)計(jì)所選區(qū)段為兩水隧道斜井工區(qū)，隧道洞身里程 DK358+894~DK360+231， 總長(zhǎng)為1337m， 工程難點(diǎn)是控制隧道的大變形，同時(shí)保證工期。 二、 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 軟弱圍巖對(duì)隧道失穩(wěn)的影響 ： (1)巖體力學(xué)性質(zhì)的影響：軟巖的力學(xué)特性如各向異性、塑性、擴(kuò)容性、膨脹性、流變性等 ， 都對(duì)圍巖的穩(wěn)定有重要影響； (2)巖體結(jié)構(gòu)及裂隙分布 的影響在地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)中形成的結(jié)構(gòu)面 ， 一般情況下 ， 其強(qiáng)度遠(yuǎn)低于母巖； (3)軟巖隧道的失穩(wěn) ， 是隧道開挖引起的應(yīng)力重分布超出圍巖強(qiáng)度或造成圍 巖過分變形而造成的； (4)地下水的影響 。 軟巖隧道失穩(wěn)破壞特征 ： (1)變形破壞方式多 ； (2)變形量大 ； (3)變形速度高 ； (4)持續(xù)時(shí)間長(zhǎng) ； (5)圍巖破壞范圍大 ； (6)各位置破壞不一 ； (7) 來壓快 ； 軟弱圍巖隧道設(shè)計(jì)理論 ： (1)隧道是由圍巖和多種支護(hù)結(jié)構(gòu)兩部分組成的，即：隧道 = 圍巖 + 支護(hù)，圍巖與支護(hù)共同承擔(dān)山體的壓力 ； (2)隧道承受的壓力具有不確定性； (3)支護(hù)體系是控制圍巖變形的 關(guān)鍵 ； 軟巖隧道支護(hù)方法現(xiàn)狀及其支護(hù)作用機(jī)理 ： (1)改善圍巖自身受力條件； (2)直接對(duì)圍巖提供支護(hù)力 ； 三、主要研究?jī)?nèi)容 本畢業(yè)設(shè)計(jì)主要有兩個(gè)方面，一是軟巖隧道的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括二次襯砌尺寸及材料擬定、荷載計(jì)算、內(nèi)力分析、 二次襯砌 配筋設(shè)計(jì)； 二是施工組織設(shè)計(jì)，包括：開挖施工方法、爆破設(shè)計(jì)、出碴及運(yùn)輸方式、初期支護(hù)、二次襯砌、防水層、 排水系統(tǒng) 、施工通風(fēng)，隧道施工用高壓風(fēng)高壓水及電路設(shè)計(jì)、施工監(jiān)控量測(cè)設(shè)計(jì)、施工組織管理、主要分項(xiàng)的施工工藝，軟巖隧道所采取的特殊施工控制措施等內(nèi) 容。 四、主要研究方法 對(duì)于隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)， 首先 利用設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行建立計(jì)算模型，即使用階段結(jié)構(gòu)安全性檢算采用“荷載 — 結(jié)構(gòu)”模式，二襯結(jié)構(gòu)采用彈性平面梁?jiǎn)卧M，彈性抗力以及隧底地基均采用彈簧單元模擬，組合荷載根據(jù)不同作用方向分別轉(zhuǎn)換成等效節(jié)點(diǎn)力施加在相應(yīng)的單元結(jié)點(diǎn)上。荷載計(jì)算主要包括松動(dòng)壓力的計(jì)算，即采用單線隧道按破壞階段設(shè)計(jì)時(shí)垂直壓力公式計(jì)算。算出荷載以后，要進(jìn)行配筋，即根據(jù)計(jì)算出來的內(nèi)力值進(jìn)行配筋，根據(jù)容許應(yīng)力法進(jìn)行配筋設(shè)計(jì)最后 進(jìn)行強(qiáng)度檢算和抗裂檢算。 對(duì)于隧道 施工組織設(shè)計(jì) ，本隧道使用分部臺(tái)階法進(jìn)行開挖，在 施工之前要進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，探測(cè)地層巖性、軟弱層及斷層構(gòu)造位置等。弄清地質(zhì)情況以后進(jìn)行開挖。利用鉆爆法進(jìn)行開挖，然后進(jìn)行 超前支護(hù) 與初支護(hù)，超前支護(hù)使用超前小導(dǎo)管注漿加固地層，初期支護(hù)包括錨噴支護(hù)，架設(shè)鋼拱架，鋼筋網(wǎng)。然后根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行二次襯砌，不間斷進(jìn)行施工監(jiān)測(cè)。 五、預(yù)期結(jié)果 本隧道的二襯厚度為 60cm，經(jīng)過計(jì)算簡(jiǎn)算，最終得出的配筋結(jié)果為采用 5Φ22，配筋面積為 1900 mm2， 在 初期支護(hù) ，采用 6m 的砂漿錨桿，間距為 布置。采用工字型鋼 I20b，每榀間距為 ，預(yù)留變形量為 35cm。 隧道爆破采用鉆爆法施工。分四個(gè)斷面分別進(jìn)行光面爆破，一共布置 170 個(gè)炮眼。炮眼深度掏槽眼為 ， 周邊眼 和輔助眼為 ，炮孔直徑為 42mm。周邊眼間距為 500mm，輔助眼間距為 700mm，掏槽眼間距為 500mm。 隧道采用三臺(tái)階開挖，先開挖上部臺(tái)階，上部開挖完成后施作上部洞身結(jié)構(gòu)的初期支護(hù)。上臺(tái)階施工至 3～ 5m 后，開挖中部臺(tái)階，接長(zhǎng)鋼架，施作洞身結(jié)構(gòu)的初期支護(hù)及封底，工序與上臺(tái)階相同。中臺(tái)階 開挖 10～ 20m 后，開挖下部臺(tái)階，及時(shí)封閉初期支護(hù)。 出渣方式采用無軌運(yùn)輸，裝渣設(shè)備采用德國(guó)產(chǎn) ITC312H4 挖裝機(jī) 1 臺(tái) ， 裝渣時(shí)間 34min/車。 施工監(jiān)測(cè)項(xiàng)目包括洞內(nèi) 圍巖 及支護(hù)狀態(tài)觀察，洞內(nèi)周邊位移觀測(cè)，拱頂下沉量測(cè)，支護(hù)、襯砌內(nèi)應(yīng)力，錨桿內(nèi)力，圍巖內(nèi)部位移。 為了保證供電正常 ， 滿足施工需要 ， 配置了 3 路供電線路 ， 主供電線路 為 35kV 的 線路 ，供電 能力 為 2050kVA， 潛在供電能力 3950kVA。 設(shè)置多個(gè)泵站 ， 采用兩級(jí)排水 .最大排水能力為 7000m3/d， 采用 150D308 多級(jí)抽水機(jī) ，每個(gè)泵站安裝 3 臺(tái) ， 其中備用 1 臺(tái) ， 單臺(tái)揚(yáng)程 230m， 流量 150m3。 指導(dǎo)教師簽字 時(shí) 間 年 月 日 摘要 軟巖對(duì)隧道施工過程中隧道的穩(wěn)定性有很大的影響， 因此隧道施工過程中的開挖和支護(hù)方法很重要，本設(shè)計(jì)針對(duì)軟巖和兩水隧道本身的特點(diǎn)，采用鉆爆法施工，三臺(tái)階法開挖斷面，從開挖到支護(hù)完成的整個(gè)過程，充分體現(xiàn)“新奧法”的精髓，以保證隧道本身的穩(wěn)定性。 根據(jù)“新奧法”施工的要求 ，文中進(jìn)行了以下設(shè)計(jì)，主要內(nèi)容包括： 隧道襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、隧道二次襯砌的結(jié)構(gòu)計(jì)算 以及 施工組織設(shè)計(jì)， 施工組織過程中又針對(duì)開挖和支護(hù)方法進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對(duì)施工過程中遇到的不良地質(zhì)地段，提出了相應(yīng)措施，同時(shí)對(duì)隧道的施工輔助作業(yè)進(jìn)行了簡(jiǎn)要設(shè)計(jì)。 兩 水隧道的襯砌結(jié)構(gòu)采用復(fù)合式襯砌， 斷面形式為曲墻拱形斷面 ， 預(yù)留變形量為 35cm， 初期支護(hù)采用錨、噴、網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu) ，二次襯砌厚度為 60cm，主筋采用 5Φ 22，縱向連接筋采用 Φ 14，箍筋采用 Φ 8。 關(guān)鍵詞 ： 軟巖隧道 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 施工組織設(shè)計(jì) Abstract Soft rock tunnel stability of the tunnel construction process has a great influence, so the tunnel during the construction methods of excavation and support is very important for the design of two water tunnels in soft rock and its characteristics, the construction of drilling and blasting method three step method excavation section, from excavation to support the entire process to plete, fully embody the New Austrian Method the essence to ensure the stability of the tunnel itself. According to the New Austrian Method construction requirements, the paper design for the following main contents include: structural design of tunnel lining, tunnel lining structure of the second calculation and construction design,construction anization for the process and methods of excavation and support a detailed description of the construction process encountered adverse geological location,the corresponding measures,while supporting the construction of the tunnel design work briefly. Two water tunnel lining structure using posite lining,curved wall section in the form of arched cross section,reserved for deformation of 35cm,initial support of bolt， spray,mesh and supporting structure,secondary lining thickness 60cm,with reinforcement 5Φ22,longitudinal connecting bars using Φ14,hoop with Φ8. Key words： Soft rock tunnel construction design construction anization 目 錄 第 1 章 緒論 ....................................................................................................................... 1 選題意義 .................................................................................................................. 1 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀 .............................................................................................................. 1 軟弱圍巖對(duì)隧道失穩(wěn)的影響 .......................................................................... 1 軟巖隧道失穩(wěn)破壞特征 .................................................................