【文章內(nèi)容簡介】 ...................................................................................... 76 第 5 章 結(jié)論 ..................................................................................................................... 78 致 謝 ................................................................................................................................. 81 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................................. 82 附錄 ..................................................................................................................................... 83 附錄 A： 外文翻譯 .................................................................................................... 83 附錄 B： 設(shè)計圖紙 ................................................................................................... 102 第 1 章 緒論 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，歐美一些國家形成的鐵路網(wǎng)，瑞士和意大利間的修建了辛普朗鐵路隧道長 公里。在進(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。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)計時速為 80 公里，走完全程大約需要 15 分鐘的時間； 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現(xiàn)雙線開通，其中左線彈性整體道床設(shè)計時速為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)約了時間。 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。 本設(shè)計標(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： 9810m)，旅客列車設(shè)計行車速度 250km/h。 隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計 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，其設(shè)計內(nèi)容主要包括：二次襯砌斷面的幾何尺寸擬定、荷載計算、計算模型的建立、襯砌結(jié)構(gòu)的計算及其對計算結(jié)果的整理，通過對計算結(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) 行配筋計算。 施工組織設(shè)計 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、施工臨時設(shè)施設(shè)計、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)度計劃等。 施工方法設(shè)計：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。包括主要施工方法、施工工序和工法轉(zhuǎn)換等內(nèi)容。 依據(jù)《鐵路隧道設(shè)計規(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)條件將項目劃分為不同的區(qū)段，并設(shè)計各區(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，實現(xiàn)施工 質(zhì)量與造價在保證工期和安全施工的前提下的最佳解決方法。 外文翻譯等相關(guān)文檔和完整的設(shè)計報告書 應(yīng)附圖 地質(zhì)縱剖面圖，襯砌結(jié)構(gòu)橫剖面圖，計算模型及計算結(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。 主要研究方法 根據(jù) 設(shè)計 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算模型。隧道的結(jié)構(gòu)計算利用 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。 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)”計算模式，按局部變形理論計算地層被動壓力。 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)備各種施工附圖以及編寫好工程適用的施工組織設(shè)計： (1)組織相關(guān)管理人員認(rèn)真研究本工程各項目的特點(diǎn)，針對項目特點(diǎn)及時討論達(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資源的投入及協(xié)調(diào)。 預(yù)期目標(biāo) 通過本次設(shè)計，讓自己掌握隧道設(shè)計原則及有關(guān)技術(shù)指標(biāo)和特長鐵路隧道的主要施工方法及其適用條件。熟悉隧道襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計的選擇、計算方法及計算內(nèi)容，學(xué)會各種工程軟件的使用（ ANSYS 軟件、 CAD 制圖軟件）。掌握 隧道施工中主要施工工藝及施工步序，了解施工組織設(shè)計的編制與應(yīng)用。 第 2 章 工程概況 工程地理位置 新建鐵路石家莊至太原客運(yùn)專線工程起自石家莊北站 K4+, 途徑河北 省石家莊市、鹿泉市、井陘縣，再經(jīng)山西省盂縣、壽陽縣、陽曲縣，止于太原站 K228+213，正線全長 公里。太行山隧道設(shè)計為雙洞單線鐵路隧道，隧道起止里程為DK69+255～ DK97+094(左線 )、 YDK69+271～ YDK97+119(右線 )，兩線間距 35m，隧道全長 27839m,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。太行山隧道是目前我國設(shè)計的最長山嶺隧道。 工程數(shù)量 本設(shè)計標(biāo)段工程范圍為新建石家莊至太原鐵 路客運(yùn)專線重點(diǎn)工程，包括 1寺坪斜井 (DK73+=寺斜 0+00， L=)及太行山隧道 DK69+255～ DK74+160段正洞的施工、竣工和缺陷修復(fù)，長度 4905 雙延米， 包含隧道通風(fēng)、設(shè)備安裝、 監(jiān)控量測 等工程。 以及在本設(shè)計標(biāo)段中所設(shè)的 10 個Ⅱ級圍巖橫通道和 1 個Ⅲ級圍巖橫通道。 工程地質(zhì)和水文條件 地形地貌 太行山隧道位于太行山脈中南段剝蝕低山和低中山區(qū)，沿線總的地勢特點(diǎn)呈現(xiàn)為西高東低，中西部最高的不對稱三角形。 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。峽谷深切，多呈“ V”字型，地形起伏較大，最大高差約 600 余米。峽谷中無水，均為干谷。山上植被較為茂密，基巖裸露，呈現(xiàn)山地地貌的典型特征。 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。 太行山隧道 本設(shè)計標(biāo)段所屬范圍地層巖性見表 21。 表 21 設(shè)計標(biāo)段所屬范圍地層巖性 序號 里程 巖性情況描述 1 DK69+255~DK69+460 隧道洞身所通過該段 的 地層為泥質(zhì)條帶灰?guī)r，薄至中厚層狀，弱風(fēng)化，巖體較完整。呈塊狀結(jié)構(gòu)，巖層平緩，拱頂易坍塌落石。 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)。 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。呈塊狀結(jié)構(gòu)，巖層平緩，拱頂易坍塌落石。 4 DK70+210~DK73+690 隧道洞身位于的巖層為竹葉狀灰?guī)r、泥質(zhì) 條帶灰?guī)r及白云巖，薄至中厚層狀，弱風(fēng)化，節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖體完整，呈大塊狀整體結(jié)構(gòu)。 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)。 6 DK74+040~DK74+160 隧道洞身位于的巖層為斷層破碎帶及影響帶，巖體極破碎， 呈散體狀結(jié)構(gòu)。 地下水情況 本設(shè)計標(biāo)段地下水對混凝土不具腐蝕性；石灰?guī)r、白云巖地下水中的侵蝕性 CO2對混凝土具有中等腐蝕性。角礫狀泥灰?guī)r (膏溶角礫巖 )對 混凝土具有硫酸鹽弱腐蝕性。本設(shè)計標(biāo)段 各級圍巖區(qū)段地下 裂隙水情況見表 22。 表 22 各設(shè)計區(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 雨季時有基巖 裂隙水 Q0= m3/dm / 2 DK69+740~DK74+030 裂隙溶隙水 Q0= m3/dm； Qs= m3/dm / Q0= m3/dm； Qs= m3/dm / 3 DK74+030~DK74+160 構(gòu)造裂隙水 Q0=1526 m3/d； Qs= m3/d 小導(dǎo)管及徑向注漿堵水 施工條件 氣象特征 太行山 隧道地處溫暖帶亞潤濕區(qū)，屬高寒山地氣候，降水稀少，氣候垂直分帶不明顯。四季分明，夏季炎熱少雨，冬季寒冷干燥，年降水量在 350～ 800mm。根據(jù)盂縣氣象局統(tǒng)計資料（ 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 。 交 通情況 本設(shè)計標(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。 施工用電情況 太行山隧道施工用電采用永臨結(jié)合方式，從當(dāng)?shù)刈冸娬窘右?35KV 電力線，保證施工用電不間斷，考慮部分（ 20%）用電采用自發(fā)電。施工前期采用自發(fā)電以保證施工用電。 施工用水、施工場地和通信情況 本設(shè)計標(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。 1斜井井口附近的地形比較開闊，施工場地可在井口附近布置。 經(jīng)調(diào)查，本設(shè) 計標(biāo)段沿線 有通訊線路，施工時可以與當(dāng)?shù)仉娦挪块T聯(lián)系，接入施工現(xiàn)場。 物資供應(yīng)情況 物資可利用隧道旁的 314 省道運(yùn)輸， 油料和火工品等材料可由供貨商直接供應(yīng)至各工區(qū)；棄碴場擋護(hù)工程用的塊石、片石及主體工程用碎石在盂縣附近材料質(zhì)量合格的石場購買；主體工程所采用的砂，在合格砂場購買。 本設(shè)計標(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)計標(biāo)段縱斷面圖 )。 第 3 章 結(jié)構(gòu)設(shè)計 設(shè)計依據(jù)和設(shè)計原則 設(shè)計依據(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)計規(guī)范》 (GB50010— 2021) 《建筑荷載設(shè)計規(guī)范》 (GBJ9— 2021) 《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》 (GB50108— 2021) 《鐵路隧道設(shè)計規(guī)范》 (TBJ10003— 2021) 《 高速鐵路設(shè)計規(guī)范 》 (TB10621— 2021) 設(shè)計原則 (1)主要 構(gòu)件設(shè)計使用年限為 100 年。根據(jù)承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)的要求，采取有效措施，保證結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度，滿足結(jié)構(gòu)耐久性要求； (2)根據(jù)工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，結(jié)合周圍地面建筑物、地下構(gòu)筑物狀況，通過對技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保及使用功能的綜合比較，合理選擇結(jié)構(gòu)形式； (3)結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)滿足