【正文】 限元結(jié)構(gòu)分析程序》進(jìn)行隧道襯砌結(jié)構(gòu) 的分析，將隧道襯砌模擬為置于彈性地基梁上的有限單元桿系進(jìn)行分析。 表 37 荷載計(jì)算結(jié)果 隧道斷面所處區(qū)段里程 計(jì)算 埋深 (m) 深 /淺 埋情況 垂直荷載 (kN/m） 水平 均布 荷載 (kN/m) DK69+230~DK69+400 淺埋 襯砌結(jié)構(gòu)內(nèi) 力計(jì)算 C25 混 凝土 的容重 γ =25kN/m3 ， Ra=19MPa ， Rw= ， Rl= Ec=， ν =，鋼筋采用 HRB335。 利用 Excel 將公式編輯，對各級圍巖進(jìn)行驗(yàn)算看是否需要配筋。） ； θ—— 圍巖兩側(cè)摩擦角 ，超淺埋時(shí)取 0； λ—— 側(cè)壓力系數(shù)； h—— 洞頂 至 地面高度 (m)； Ht—— 隧道凈高 (m)； B—— 隧道跨度 (m)。 2s1 179。當(dāng)無預(yù)測值時(shí) 預(yù)留變形量可 參考表 35 選 用 。 石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 表 32 混凝土的彈性模量 Ec(GPa) 混凝土強(qiáng)度等級 C15 C20 C25 C30 C40 C50 彈性模量 Ec 26 28 31 鋼筋強(qiáng)度和彈性模量按表 33 采用 。 建筑限界以及內(nèi)輪廓 根據(jù)《 標(biāo)準(zhǔn)軌距鐵路建筑限界 》 GB 確定隧道限界。 (3)鐵路隧道對于行車來說線路的坡度以平坡為最好。判斷深淺埋，取最不利的橫截面并計(jì)算作用在結(jié)構(gòu)上的荷載。石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 第 3 章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)依據(jù)和設(shè)計(jì)原則 設(shè)計(jì) 依據(jù) 《 客運(yùn)專線鐵路隧道工程施工技術(shù)指南 》 (TZ214— 2021) 《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》 (GB50010— 2021) 《建筑荷載設(shè)計(jì)規(guī)范》 (GBJ9— 2021) 《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》 (GB50108— 2021) 《鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》 (TBJ10003— 2021) 《 高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范 》 (TB10621— 2021) 設(shè)計(jì)原則 (1)主要構(gòu)件設(shè)計(jì)使用年限為 100 年。 交通情況 本設(shè)計(jì)標(biāo)段交通便利，在 DK73+ 處的 1斜井 (寺坪斜井 )井口與 314 省道相鄰。 表 22 各設(shè)計(jì)區(qū)段裂隙水 情況 序號 區(qū)段里程 地下水形式 地下水水量 備注 1 DK69+255~DK69+740 雨季時(shí)有基巖 裂隙水 Q0= m3/d 3 DK70+065~DK70+210 隧道洞身位于的巖層為竹葉狀灰?guī)r、泥質(zhì)條帶灰?guī)r，薄至中厚層狀，弱風(fēng)化，巖體較完整。峽谷深切，多呈“ V”字型，地形起伏較大，最大高差約 600 余米。掌握 隧道施工中主要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。 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。 本設(shè)計(jì)標(biāo)段為太行山隧道的進(jìn)口段，起止里程為 DK69+255～ DK74+160，全長4905m(共計(jì)： 9810m)，旅客 列車設(shè)計(jì)行車速度 250km/h。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。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。 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。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。 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。 。 。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。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。 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。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)。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) 。 在國內(nèi)，特長鐵路隧道的修建也比較廣泛。 施工方法設(shè)計(jì)：根據(jù)具體工程環(huán)境及地質(zhì)條件確定所選區(qū) 間段的具體施工方法。例如在該工程Ⅴ級圍巖中斷層破碎帶及影響帶選擇臺階法開挖；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。太行山隧道是目前我國設(shè)計(jì)的 最長山嶺隧道。 地層巖性 地層的巖性對于隧道穿越山體位置的選擇、隧道具體施工方法的選擇是一個(gè)特別重要的因素，在施工前期應(yīng)對其進(jìn)行詳細(xì)的勘測。 5 DK73+690~DK74+040 隧道洞身位于的巖層為石灰?guī)r、竹葉狀灰?guī)r、泥質(zhì)條帶灰?guī)r及頁巖，中厚層狀，弱風(fēng)化，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體較完整，呈塊狀結(jié)構(gòu)。m / Q0= m3/d 施工用水、施工場地和通信情況 本設(shè)計(jì)標(biāo)段 于 里程 DK73+ 1(寺坪 )斜井可利用附近的深井來提供 1斜井的生產(chǎn)、生活用水 。二類環(huán)境混凝土構(gòu)件的裂縫寬度 (迎土面 )應(yīng)不大于 ，一類環(huán)境 (非迎土面及內(nèi)部混凝土構(gòu)件 )混凝土構(gòu)件的裂縫寬度均應(yīng)不大于 。 (2)一般情況下隧道內(nèi)的線路最好采用直線，但是，受到某些地形的限制，或是地質(zhì)的原因，往往不得不采用曲線。 隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) (1)隧道的建筑限界根據(jù)已定的車輛類型、行車速度、施工方法及地質(zhì)條件等按相關(guān)規(guī)范或暫行規(guī)定確定。1r =4502r =8371O2O176。 表 34 噴射混凝土的彈性模量 (GPa) 噴射混凝土強(qiáng)度等級 C20 C25 C30 彈性模量 21 23 25 隧道襯砌橫截面形狀及尺寸擬定 襯砌 類型采用復(fù)合式襯砌，其為由初期支護(hù)和二次襯砌及中間夾防水層組合而成的襯砌形式。豎向和水平均布壓力的計(jì)算，根據(jù)隧道的埋深不同，選擇不同的計(jì)算公式 。 水平均布松動(dòng)壓力 e 可根據(jù)豎直均布松動(dòng)壓力由經(jīng)驗(yàn)公式求得。 )； B—— 隧道跨度 (m)； θ—— 圍巖兩側(cè)摩擦角 (176。呈塊狀結(jié)構(gòu)，巖層平緩，拱頂易坍塌落石。根據(jù)本工程的特點(diǎn)，使用階段結(jié)構(gòu)安全性檢算采用“荷載－結(jié)構(gòu)”模式，即將支護(hù)和圍巖分開考慮，支護(hù)結(jié)構(gòu)是承載主體，圍巖作為荷載的來源和支護(hù)結(jié)構(gòu)彈性支承。 石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 表 38 結(jié)構(gòu)內(nèi)力數(shù)值表 節(jié)點(diǎn)號 彎矩 (N178。 由 ANSYS 建模生成的變形圖見圖 32。 根據(jù)荷載計(jì)算公式 (31)~(314)，結(jié)合隧道所處地理環(huán)境情況得出荷載計(jì)算結(jié)果見表 37。 若在不同的情況下，上面兩式滿足，則不需配筋，直接采用素混凝土；若不滿足，則需配筋。） ； φ0—— 圍巖計(jì)算摩擦角 （176。等效高度值按式 (32)和式 (33)計(jì)算： hq = 179。預(yù)留變形量的大小可根據(jù)圍巖級別、斷面大小、埋置深度、施工方法和支護(hù)情況等，采用工程類比法預(yù)測?；炷恋牟此杀瓤刹捎?(v=)。 (3)隧道支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)按工程類比選定，襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)按工程類比 初選，并通過結(jié)構(gòu)受力檢算。尤其是不宜設(shè)置反向曲線或復(fù)合曲線?！惰F路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》設(shè)計(jì)隧道橫斷面，并結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)初步確定隧道橫斷面的具體尺寸，以及二次襯砌的設(shè)計(jì)參數(shù)。 本設(shè)計(jì)標(biāo)段太行山 隧道縱斷面圖 見附錄 B(圖號 01：太行山隧道設(shè)計(jì)標(biāo)段縱斷面圖 )。根據(jù)盂縣氣象局統(tǒng)計(jì)資料（ 1984～ 2021 年）：盂縣地區(qū)多年最大降水量為 mm（ 1995年），多年最小降水量為 （ 1997 年），降水主要集中在 5～ 9 月份，約占全 年降水量的 64%～ 97%；土壤最大凍結(jié)深度為 。本設(shè)計(jì)標(biāo)段 各級圍巖區(qū)段地下 裂隙水情況見表 22。 2 DK69+46~DK70+065 隧道洞身位于的巖層為竹葉狀灰?guī)r、泥質(zhì)條帶灰?guī)r，薄至中厚層狀，弱風(fēng)化，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體完整，呈大塊狀整體結(jié)構(gòu)。 太行山脈剝蝕中低山區(qū)內(nèi)山峰林立，綿延起伏，形成了型態(tài)各異的陡崖、峭壁、單面山。熟悉隧道襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的選擇、計(jì)算方法及計(jì)算內(nèi)容，學(xué)會(huì)各種工程軟件的使用（ ANSYS 軟件、 CAD 制圖軟件）。 外文翻譯等相關(guān)文檔和完整的設(shè)計(jì)報(bào)告書 應(yīng)附圖 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)控測測點(diǎn)布置圖等。 主要內(nèi)容 太行山隧道為雙洞單線鐵路隧道，隧道全長 27839m，兩線間距 35m,位于石太客運(yùn)專線小寨車站和盂縣車站之間，通過該段太行山山脈的主峰越宵山。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 construction’s design preparation on a project , And the pilation of construction anization , and so on . Also introduced the response program to solve specific geological problems encountered during the construction and the settings of various auxiliary tunnel(shaft), ancillary facilities (cross channel) of the tunnel . Key words: Long Tunnel Fullface method Step method Construction Organization 目 錄 第 1 章 緒論 ....................................................................................................................... 1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 .....................